Окрашивание металлических изделий в производственных процессах находит широкое применение в различных отраслях – обрабатывающей, горнодобывающей, строительной, транспортной и других.
Для окрашивания применяется множество лакокрасочных материалов с различным составом, которые придают необходимые защитные и прочностные качества изделиям. Более 90% этих лакокрасочных составов содержат органические растворители.
Растворители в составе лакокрасочных материалов используются для растворения пленкообразователя и разведения лакокрасочных материалов до необходимой консистенции, чтобы можно было нанести тонким слоем окрашивающий состав на поверхность изделий при помощи краскораспылителя [1, с. 6-8].
При нанесении окрашивающего состава процесс формирования лакокрасочных покрытий протекает в две стадии. На первой стадии происходит испарение растворителя посредством массопереноса молекул растворителя из глубоких слоёв к поверхности. На второй стадии, когда основная часть растворителей испарится из лакокрасочного материала, происходит образование плотной плёнки [2].
Нередко растворители на предприятиях применяются ещё и для обезжиривания поверхности перед нанесением лакокрасочного материала, а также для удаления старых лакокрасочных покрытий.
Наиболее часто на предприятиях в качестве растворителей применяются: ацетон, толуол, сольвент, бензин, ксилол, этилацетат, уайт-спирит и другие.
Таким образом, при окрашивании изделий используется большое количество растворителей. Их применение представляет собой серьёзную проблему для окружающей среды и здоровья работников предприятий.
При использовании растворителей в воздухе рабочей зоны происходит образование взрывоопасных и токсичных паров, которые вредны для человека, так как могут при определённых условиях вызвать раздражение кожи и дыхательных путей, головную боль, головокружение, способствовать развитию заболеваний печени и почек [3].
Поэтому работникам, задействованным в производственных процессах окраски необходимо знать об опасности применяемых веществ (растворители являются легковоспламеняющимися веществами), предпринимать все возможные меры, позволяющие обезопасить свой организм от воздействия вредных паров растворителей:
- работать при включенной системе вентиляции;
- применять специальные защитные средства (одежду, обувь, средства защиты органов дыхания) при работе с ними;
- хранить растворители и приготовленные лакокрасочные составы в закрытых ёмкостях, стойких к этим веществам;
- после работы с растворителями тщательно мыть руки и лицо водой с мылом [4].
По всему миру ситуация с антропогенным воздействием растворителей на окружающую среды волнует умы учёных. Их многочисленные исследования были посвящены поискам альтернативных способов окраски и изменению состава лакокрасочных материалов, с целью снижения количества применяемых на производстве органических растворителей.
К альтернативным технологиям окраски, которые показали себя с хорошей стороны, можно отнести роботизированную окраску, использование водных полиуретановых дисперсий, порошковое окрашивание, ультрафиолетовую сушку изделий.
При использовании в процессах окраски роботизированных систем снижается количество используемых лакокрасочных материалов и улучшается качество покрытия [5].
Использование водных полиуретановых дисперсий вместо растворителей позволяет значительно сократить выбросы вредных веществ в атмосферу и не требуют специальных мер по утилизации [6].
Процесс порошкового окрашивания является экологически более безопасным по сравнению с окрашиванием составами, в которых присутствуют растворители. Порошковое окрашивание основано на использовании не жидких лакокрасочных составов, а порошка, который наносится на поверхность изделий электростатическим методом, в результате которого после термической обработки на изделии образуется твёрдое покрытие.
Для ускорения процесса высыхания красок и лаков применяют ультрафиолетовые лампы. При этом необходимость использовать растворители в составе лакокрасочных материалов, отсутствует [7].
Также учёными были разработаны новые типы оборудования для окраски, снижающие количество применяемых растворителей, такие как распылительные пистолеты с низким давлением, системы рециркуляции растворителей.
Исследованиями доказано, что краскопульты с низким давлением позволяют более эффективно переносить лакокрасочный материал на поверхность изделий, что соответственно позволяет сократить расход растворителей и уменьшить выбросы в атмосферу.
Системы рециркуляции растворителей позволяют повторно использовать растворители, что в целом снижает их потребление и уменьшает затраты на утилизацию [8].
Выводы
Применение органических растворителей в промышленных процессах окраски представляет собой серьёзную проблему для окружающей среды и здоровья работников. Конечно, полностью исключить применение растворителей в производственных процессах окраски невозможно. Однако снизить неблагоприятное воздействие на экологию можно с помощью различных современных технологий – совершенствование процедуры окрашивания поверхностей, роботизация производства, применение более рациональных способов очищения и других, которые позволяют минимизировать использование растворителей. На предприятиях, где это возможно сделать без ущерба качеству производимых покрытий и экономически целесообразно необходимо внедрять данные технологии. Это позволит снизить неблагоприятное воздействие паров растворителей на окружающую среду и улучшить экологическую ситуацию в целом.
