Глава 13. Вопросы безопасности | Порошковые краски. Технология покрытий

Глава 13. Вопросы безопасности при работе с порошковыми красками

По сравнению с другими видами красок порошковые лакокрасочные материалы обеспечивают относительно низкий уровень риска в отношении безопасности и сохранения здоровья при их использовании.

Усовершенствование технологии получения из них покрытий будет гарантировать дальнейший рост их применения в будущем по сравнению с конкурирующими технологиями окрашивания, поскольку они отвечают все более жестким критериям защиты окружающей среды, здоровья и безопасности.

Основным компонентом в большей части порошковых красок является смола. Обычно используются эпоксидные, полиэфирные или акрилатные смолы. Большинство твердых смол в настоящее время не относят к вредным для здоровья веществам. Некоторые получаемые из них покрытия допущены для контакта с продуктами питания, естественно при условии применения разрешенных отвердителей.

Поскольку все краски представляют собой мелкодисперсные порошки, они вредны, как минимум, из-за негативного воздействия пыли на организм.

Важными компонентами красок являются пигменты и наполнители. В зависимости от природы степень их токсичности неодинакова. Относительно безопасны:

диоксид титана,
барит (сульфат бария),
силикат кальция,
карбонат кальция,
силикат магния,
слюда,
оксид железа,
некоторые органические пигменты.

Предельно допустимая их концентрация в воздухе составляет 10 мг/м³. Особый случай представляет собой кварц. Кварц имеет две основные формы: кристаллическую и аморфную. В течение многих лет было известно, что воздействие высоких концентраций кварцевой пыли приводит к дегенеративному заболеванию легких, называемому силикозом. Доказано, что кристаллический кварц может привести к раку легких у людей, которые вдыхают его пыль в течение многих лет. Если порошок для нанесения покрытия содержит кристаллический кварц, то это должно быть указано в техническом паспорте на материал и на упаковке с предупреждением, что данный продукт является потенциальным канцерогенным веществом.

Большинство производителей порошковых красок прекратили использование свинца и хроматных пигментов много лет назад, и лишь немногие все еще используют кадмиевые пигменты. Все они являются вредными ингредиентами, и, если они присутствуют в составе красок, производитель должен обязательно информировать об этом. Существует несколько других пигментов с установленными либо предлагаемыми пороговыми значениями по вредности. Примерами являются соединения сурьмы, хрома и никеля. Из-за высокой устойчивости к воздействию тепла и света такие пигменты, как титанат никеля и титанат сурьмы, все еще используются в порошковых красках. Даже несмотря на то, что данные пигменты производятся посредством окисления при очень высоких температурах, включены в состав порошковых частиц и являются нерастворимыми, они все-таки относятся к пигментам повышенной токсичности, хотя риск вследствие воздействия многих из них кажется минимальным.

Существует мнение, что если потенциально вредные частицы, например кристаллический кварц, заключаются в оболочку из смолы, как это имеет место в порошковых красках, то они не оказывают никакого вреда. Медицина придерживается иной точки зрения, и краски, содержащие такие вещества, считаются вредными.

Во многих термореактивных порошковых красках обычно присутствуют отвердители, ускорители и другие агенты отверждения. Эти вещества по своей природе являются химически активными и нередко оказывают вредное воздействие на здоровье работающих. Например, в некоторых эпоксидных красках могут быть отвердители, которые представляют собой аминосодержащие вещества, способные вызывать раздражение кожи и глаз. С другой стороны, дицианидамид, латентный отвердитель, широко используемый в эпоксидных красках, не является вредным и поэтому не упоминается в числе токсичных веществ. Ангидриды кислот и их производные также в некоторой степени используются в качестве отвердителей порошковых красок. Ангидриды обычно раздражают кожу и дыхательный тракт. Если они присутствуют в эпоксидном порошке, то должны быть упомянуты как вредные ингредиенты.

В гибридных порошковых красках, состоящих из эпоксидов/полиэфиров, приблизительно равное количество полиэфирной смолы используется для отверждения эпоксидной смолы. Ни одна из данных смол не признана вредной Ведомством по профессиональной безопасности США (OSHA), и краски, если они не содержат других токсичных компонентов, относятся к числу безопасных материалов.

В системе полиэфир/триглицидилизоцианурат функциональная полиэфирная смола аналогична той, которая используется в гибридах эпоксид/полиэфирных, однако отвердителем служит триглицидилизоцианурат (ТГИЦ). В большей части систем, основанных на ТГИЦ, отношение содержания смолы и ТГИЦ составляет приблизительно 93/7. Токсикологические эксперименты, выполненные с ТГИЦ, показали, что сам по себе ТГИЦ действует раздражающе на глаза и кожу и проявляет активность в некоторых токсикологических пробах при высоком уровне воздействия. Испытания на порошковых красках, содержащих 5-7 % ТГИЦ, не подтвердили, однако, полученных результатов. Краска не действуют раздражающе на глаза и кожу и не являются мутагеном, когда воздействует через нос, даже в больших концентрациях.

В порошковых полиэфир-уретановых красках функциональная гидроксилсодержащая полиэфирная смола при отверждении взаимодействует с блокированным полиизоцианатом. Эксперименты показали, что деблокирующий агент -капролактам, выделяющийся при отверждении покрытия, не является вредным ингредиентом и не проявляет никаких отрицательных воздействий. Однако внутри печи отверждения при деблокировании при температуре приблизительно 160°С -капролактам накапливается в количествах выше установленного порогового значения, что при вдыхании может вызывать нежелательные последствия.

Ряд других добавок используется в порошковых красках в небольших количествах для обеспечения текучести, гладкости, глянца, текстуры и других характеристик. Некоторые из них являются раздражителями кожи и глаз и должны быть упомянуты, если их содержание в порошке составляет 1 % и более. Многие из добавок, однако, не являются вредными по стандартам OSHA и безопасны в работе.

Таким образом, в целом большая часть ингредиентов, используемых в порошковых лакокрасочных материалах, не являются вредными по стандартам OSHA. Более того, данные ингредиенты представляют относительно низкий уровень опасности по сравнению с компонентами жидких красок, химических веществ для гальванизации и другими материалами, используемыми при конечной обработке металлов.

Самая главная опасность состоит в том, что порошковые краски являются высокодисперсными органическими веществами. Как и в случае других органических материалов, они могут при определенных условиях образовывать взрывоопасные смеси с воздухом. Такими условиями являются: распыление порошка в воздухе при концентрации выше нижнего критического предела взрываемости (НКПВ) или транспортирование аэрозоля порошка в циклоне либо коллекторе, при наличии источника возгорания.

НКПВ для большей части порошковых красок находится в пределах от 20 до 50 г/м³. Непигментированные порошки (порошковые лаки) и порошки с низким содержанием пигментов имеют НКПВ, приближенный к нижнему пределу, а у порошков с высоким содержанием неорганических пигментов НКПВ приближен к верхнему пределу. В распыленном состоянии порошок может загореться только при наличии источника воспламенения, поскольку он находится не в замкнутом объеме. Однако, если горящие частицы порошка попадут в циклон либо коллектор пыли, может произойти взрыв. Поэтому циклоны и коллекторы должны иметь вентиляционные выходы. Современные автоматические системы распыления порошковых красок снабжены устройствами обнаружения огня и автоматического пожаротушения.

Порошки состоят из абразивных частиц и могут вызвать раздражение кожи либо глаз при трении. Использование сжатого воздуха для удаления порошка не рекомендуется, поскольку это может привести к попаданию абразивных частиц на кожу и в глаза. Рабочие должны носить защитную спецодежду и очки для уменьшения и исключения контакта. Если порошок попал на кожу, рекомендуется промыть ее с мылом. Необходимо также поддерживать чистоту и порядок для уменьшения вероятности контакта с пылью порошковых красок.

Воздействие красок на организм человека происходит через контакт с кожей либо при вдыхании. Попадание красок в организм при приеме пищи маловероятно. Контакт с кожей может быть минимизирован при использовании защитной спецодежды, например рубашки с рукавами и перчаток. Необходимо всегда избегать вдыхания пыли. Если порошковая краска даже не содержит вредных ингредиентов, она все же должна рассматриваться как вредная пыль с предельно допустимой концентрацией (ПДК) 10 мг/м3. Во всех операциях по нанесению покрытий всегда рекомендуется использовать респираторы. Если запыленность находится в пределах порогового значения либо ниже, обычно применяют специальные маски. Они должны соответствовать требованиям стандарта и быть надлежащим образом протестированы на герметичность. Полумаски с фильтрами необходимо использовать при уровне запыленности, превышающем пороговое значение. Для очень высоких уровней содержания пыли, что иногда может иметь место при ручной работе операторов, могут потребоваться маски с подаваемым извне воздухом.

Степень проникновения пыли порошков зависит от размера их частиц. Порошковые краски, наносимые в кипящем слое, состоят из частиц, намного превышающих 60 меш и нередко 100 меш (147 мкм). Большая часть красок, предназначенных для получения декоративных покрытий способом электростатического распыления, имеет средний размер частиц в интервале 25-40 мкм. Доля мелкой фракции (менее 10 мкм) для большинства порошковых красок редко превышает 15 %.

В большей части операций по нанесению покрытий уровень содержания пыли при надлежащей системе контроля может поддерживаться ниже 5 мг/м . При транспортировке порошка по трубам концентрация пыли может быть выше.

Чаще всего покрытия подвергаются отверждению в печах. Время отверждения обычно составляет 10 мин при температуре 200 °С и 30 мин при температуре 135 °С. При этом возможно образование побочных летучих продуктов разложения. Поэтому важно, чтобы все печи имели хорошую вытяжку. Печи необходимо регулярно проверять, чтобы гарантировать надлежащую вытяжку и отсутствие проникновения вредных выделений в рабочее помещение.

В целях сохранения природных ресурсов, окружающей внешней среды и здоровья, работающих в США принят и действует ряд законов, в частности Закон о чистоте воздуха (1970), Закон об обязательствах, сложной реакции окружающей среды и компенсации (1980), Закон о контроле токсичных веществ (1976). Одновременно разработан ряд стандартов, устанавливающих методы определения, нормативы и категории вредных веществ, например Ведомства по профессиональной безопасности, Федеральный стандарт Агентства по охране окружающей среды (ЕРА) США и другие.

Закон о сохранении и восстановлении природных ресурсов регулирует вопросы идентификации, сбора, перевозки, хранения, обработки и утилизации вредных отходов. Перечень вредных отходов содержит несколько сотен наименований химических веществ. Ни одно из этих вредных химических веществ не используется обычно в процессе нанесения порошковых красок. К критериям определения степени опасности относятся воспламеняемость, химическая активность и токсичность.

Степень токсичности вещества оценивают по количеству экстрагируемых веществ, извлекаемых из него в процессе выщелачивания, например для металлов:

Вещества	Максимальная извлекаемая концентрация, млн.^-1
Мышьяк	5,0
Барий	100,0
Кадмий	1,0
Хром	5,0
Свинец	5,0
Ртуть	0,2
Селен	1,0
Серебро	5,0

Обычным источником таких веществ в порошковых красках являются пигменты и минеральные наполнители. Как правило, производители порошков для нанесения покрытий больше не используют пигменты, содержащие свинец, ртуть, кадмий либо селен. Составы на основе серебра и мышьяка не употребляются в порошковых красках вообще. Почти прекратили использовать пигменты и наполнители, содержащие хром либо барий. Хром обычно применяется в особых случаях, когда он имеет пределы по растворимости в воде ниже уровня, установленного требованиями. Барий не извлекается из сульфата бария в концентрации более 100 млн. . Поэтому отходы от операций по нанесению покрытий обычно не представляют вреда в соответствии с Законом о сохранении и восстановлении природных ресурсов. Если отходы порошка определены как безвредные, они могут быть утилизованы в соответствии с местным законодательством для безвредных промышленных отходов. Данные законы значительно отличаются друг от друга в разных странах

Глава 13. Вопросы безопасности при работе с порошковыми красками

Рекомендуемая отечественная литература