Malowanie farbami rozpuszczalnikowymi 

Zagadnienia LZO omawiamy również na cyklicznych szkoleniach z bilansów LZO. Zakres tematyczny przedstawiamy na  przykładzie szkolenia z 2024 r. na stronie https://wszystkooemisjach.pl/563

Wielkość emisji towarzyszącej malowaniu i wiązaniu powłok malarskich lub lakierniczych zależy od rodzaju stosowanych farb, techniki nanoszenia oraz parametrów procesu (głównie temperatury i wilgotności). Poszczególne rodzaje farb charakteryzują się właściwą sobie emisją (stratą) LZO (VOC) towarzyszącą wiązaniu powłoki. Spośród wybranych do porównania powszechnie stosowanych rodzajów farb najniższa wartość emisji względnej odpowiada farbie epoksydowej, najwyższa natomiast farbie nitrocelulozowej. Poniżej przedstawiamy rodzaje farb uporządkowane od najniższej do najwyższej skali emisji wraz z zawartościami LZO (VOC) deklarowanymi przez producentów.

Rodzaj farby	Substancje należące do kategorii lotnych związków organicznych		Strata całkowita podczas suszenia powłoki [% m/m]		Zawartość LZO (VOC) [% m/m] (deklarowana przez producenta)
	Nazwa substancji	Zakres zawartości [% m/m]
Epoksydowa	Ksylen	10 - 25 (baza) 25 - 50 (utwardzacz)	19		17
	Butan-1-ol	2,5 - 10 (baza, utwardzacz)
	1-metoksypropan-2-ol	1,0 - 2,5
	Solwent nafta	≤ 1,0
	1,2,4-trimetylobenzen	≤ 1,0
	Mezytylen	≤ 1,0
Poliwinylowa	Ksylen	35	40		49
	Octan butylu	< 6
Chlorokauczukowa	Ksylen	–	41		45
	Oksym butan-2-onu	–
Olejno-ftalowa	Węglowodory C9-C-11 (n-alkany, izoalkany, w. cykliczne)	–	44		26
Ftalowa	Destylaty ropy naftowej i pochodne (benzyna ciężka hydroodsiarczona, benzyna ciężka obrabiana wodorem, destylaty lekkie obrabiane wodorem, rozpuszczalnik Stoddarda)	15,1 – 36,0	49		28
	Oksym ketonu etylowo-metylowego	0,1 – 1,0
Poliuretanowa	Octan 1-metoksy-2-propylu	25 - 35	52		51
	Octan butylu	< 15
	Dimetylobenzen	5 - 10
	Etylobenzen	1 - 3
Nitrocelulozowa	LZO	–	62		29

Przedstawione wartości odpowiadają całkowitej stracie rozpuszczalników, to jest różnicy pomiędzy zawartością początkową i ostateczną po całkowitym utwardzeniu powłoki (czas kontroli masy do 38 dni).

Warte zauważenia są również wobec niektórych farb różnice pomiędzy rzeczywistą zawartością LZO (VOC) i wartością deklarowaną przez producentów, to jest gwarantowaną maksymalną zawartością rozpuszczalników jaka może charakteryzować farbę. Skala tych różnic sugeruje stosowanie przy wyznaczaniu emisji zasady ograniczonego zaufania do danych przedstawianych przez producentów.

Poszczególne typy farb charakteryzują się również właściwą sobie szybkością wiązania powłoki i zmianą intensywności emisji. Poniżej przedstawiamy przykłady straty masy powłoki w czasie pierwszych 8 godzin jej utrwalania.

Analiza wielkości strat LZO (VOC) podczas wiązania powłoki lakierniczej pozwala na wyznaczenie emisji maksymalnej z procesu „suszenia” lakierowanych elementów oraz wskaźników umożliwiających obliczanie ładunku LZO (VOC) uwalnianych do powietrza w dowolnym okresie rozliczeniowym. Metodyka wyznaczania wskaźników emisji powinna uwzględniać następujące zasady:

• wyznaczenie wskaźników właściwych dla danej grupy farb: zastosowanie zbyt dużych uogólnień w doborze (wyznaczaniu) wskaźników lub przyjęcie wartości literaturowych może powodować znaczne błędy. Przy wyznaczaniu wskaźników emisji całkowitej należy prowadzić oznaczenie do momentu ustabilizowania masy, co odpowiada w przybliżeniu końcowi emisyjnego etapu utrwalania powłoki,

• ocenę możliwości rozdziału emisji sumy LZO (VOC) na poszczególne grupy związków:

  • farby, w których rzeczywista strata LZO (VOC) podczas utrwalania powłoki odpowiada zawartości podanej przez producenta, gdy w karcie charakterystyki preparatu podana jest zawartość poszczególnych substancji należących do LZO (VOC) w sposób dokładny, a ich suma odpowiada podanej całkowitej zawartości LZO (VOC): wielkość obliczonej emisji sumarycznej LZO (VOC) można podzielić na poszczególne substancje,

  • farby, w których rzeczywista strata LZO (VOC) podczas utrwalania powłoki odpowiada zawartości podanej przez producenta, gdy w karcie charakterystyki preparatu podana jest zawartość poszczególnych substancji należących do LZO (VOC) jako zakres stężeń: określenie średnich zawartości poszczególnych składników, skorygowanych względem sumy LZO (VOC) lub przyjęcie klasyfikacji „bezpiecznej” pod względem wysokości należnych opłat i oddziaływania środowiskowego,

  • pozostałe farby: przyjęcie klasyfikacji „bezpiecznej” pod względem wysokości należnych opłat i oddziaływania środowiskowego.

Indywidualnej oceny wymaga obecność w farbach mieszaniny węglowodorów. W przypadku gdy ich rozdział na węglowodory alifatyczne, aromatyczne i inne związki organiczne jest uzasadniony ekonomicznie, przyporządkowania takiego można dokonać na podstawie charakterystyki przedstawionej w dziale Opłaty w zakładce Węglowodory.

Równolegle z właściwościami stosowanych farb oraz zawartością i rodzajami LZO (VOC), o szybkości odparowywania rozpuszczalników decydują parametry fizyczne procesu. Udział LZO (VOC) odparowujących podczas etapu malowania w całkowitym ładunku rozpuszczalników uwalnianych do powietrza zależy głównie od techniki nanoszenia powłoki, jej grubości oraz parametrów oprzyrządowania do nanoszenia farby. Przykład podziału emisji LZO (VOC) pomiędzy etap malowania i suszenia powłoki przedstawiono w dokumencie US EPA Emissions Factors & AP 42, Compilation of Air Pollutant Emission Factors, Chapter 4 Evaporation Loss Sources:

źródło: http://www.epa.gov/ttnchie1/ap42/ch04/final/c4s02_2d.pdf

Powyższy przykład ilustruje jak duże mogą być różnice w podziale emisji LZO (VOC) pomiędzy proces malowania i suszenia w zależności od techniki nanoszenia farby i ilości warstw. Przy nanoszeniu jednej warstwy ładunek rozpuszczalników pozostających w powłoce po procesie malowania i odparowujących podczas suszenia określono na poziomie od 20 % dla suszenia po malowaniu metodą natryskową do 60 % dla suszenia po malowaniu metodą zanurzeniową. W przypadku, gdy w procesie wykorzystywane są specyficzne techniki lakiernicze, wyznaczenie rozkładu emisji wymaga przeprowadzenia obliczeń lub wykonania pomiarów. Pomiary powinny umożliwiać ocenę spełnienia wszystkich wymagań wynikających z ustawy Prawo ochrony środowiska, odnoszących się zarówno do emisji sumy rozpuszczalników (standardy emisyjne, wymagania BAT) jak i do poszczególnych substancji, dla których określono wartości odniesienia. Z tego względu stosuje się obie techniki pomiarowe, to jest pomiar całkowitego węgla organicznego TOC oraz pobór próbki wraz z oznaczeniem chromatograficznym. Techniki pomiarowe wykorzystywane są również do weryfikacji skuteczności urządzeń do redukcji emisji, w tym pomiarów oceniających dotrzymanie stężeń gwarantowanych przez dostawców urządzeń. W niektórych przypadkach parametry gwarancyjne mogą być także wykorzystane przy wyznaczaniu emisji maksymalnych z lakierni. Natomiast ich zastosowanie w obliczeniach maksymalnej emisji rocznej może skutkować istotnymi błędami. Oprócz podziału emisji pomiędzy procesy malowania i suszenia oraz danych o skuteczności urządzeń do ochrony środowiska, wielkość emisji rocznej powinna uwzględniać wartości wynikające z rocznego bilansu masy LZO (VOC), w tym ocenę emisji niezorganizowanej.

Oprócz przywołanej powyżej techniki pomiaru straty lotnych związków metodą różnicową - pełną, oznaczenie zawartości LZO wykonuje się również według metodyk:

• dla preparatów o spodziewanej zawartości LZO poniżej 15% m/m: metodą chromatografii gazowej według normy PN-EN ISO 11890-2:2013-06 Farby i lakiery – Oznaczanie zawartości lotnych związków organicznych (VOC). Część 2: Metoda chromatografii gazowej,

• dla preparatów o spodziewanej zawartości LZO równej lub większej od 15% m/m: metodą różnicową według normy PN-EN ISO 11890-1:2008 Farby i lakiery – Oznaczanie zawartości lotnych związków organicznych (VOC). Część 1: Metoda różnicowa lub metodą chromatografii gazowej według normy PN-EN ISO 11890-2:2013-06 Farby i lakiery – Oznaczanie zawartości lotnych związków organicznych (VOC). Część 2: Metoda chromatografii gazowej,

• dla preparatów zawierających rozpuszczalniki reaktywne: metodą różnicową według normy ASTMD 2369 Standard Test Method for Volatile Content of Coatings (ogrzewanie w temperaturze 110 ± 5°C przez 60 minut).

Podstawę zastosowania ww. metod stanowi rozporządzenie Ministra Rozwoju z dnia 8 sierpnia 2016 r. w sprawie ograniczenia emisji lotnych związków organicznych zawartych w niektórych farbach i lakierach przeznaczonych do malowania budynków i ich elementów wykończeniowych, wyposażeniowych oraz związanych z budynkami i tymi elementami konstrukcji oraz w mieszaninach do odnawiania pojazdów (Dz. U. z 2016 r. poz. 1353).

Treść strony zaktualizowano w dniu 27.02.2015 r., 20.04.2015 r.; 30.08.2016 r.