Univerzitet u Novom Sadu Fakultet tehničkih nauka

Departman za Inženjerstvo zaštite životne sredine ______________________________________________________________________

SEMINARSKI RAD Grafičko Okruženje

Profesorica Dr Jelena Kiurski Student: Marija Nišavić 1109

______________________________________________________________________ Novi Sad, decembar 2010

SADRŽAJ

1.0 OSNOVNI POJMOVI I PRINCIPI RAVNE (OFSET) ŠTAMPE .........................31.1. VOC u grafičkom okruženju ..............................................................................3

2.0 BOJE U GRAFIČKOJ INDUSTRIJI ......................................................................5 2.1. Karakteristike boja za fleksoštampu...................................................................6

3.0 RASTVARAČI ZA GRAFIČKE BOJE............................................................... 103.1. Hemijski sastav rastvarača grafičkih boja ....................................................... 11 3.2. Rastvarači ugljovodonika ................................................................................ 12 3.3. Fizičko – hemijske karakteristike izopropil alkohola...................................... 13 3.4. Fizičko – hemijske osobine metiletilketona .................................................... 14

4.0 ZAŠTITA ZDRAVLJA I BEZBEDNOST .......................................................... 15 4.1. Uticaj IPA na zdravlje čoveka......................................................................... 154.2. Načini izlaganja izopropil alkoholu..................................................................164.3. Toksikologija ....................................................................................................16 4.4. Štetne karakteristike IPA..................................................................................17

5.0 EKOLOŠKE TEHNOLOGIJE..............................................................................18 5.1. Green printing – „Zelena štampa“....................................................................18 5.2. Alkoholna supstitucija ......................................................................................19

6.0 PROGRAM PRAĆENJA UTICAJA NA ŽIVOTNU SREDINU........................ 216.1. Monitoring emisije iz pogona...........................................................................22 6.2. Načini redukcije VOC ......................................................................................226.3. Eliminacija IPA iz procesa štampe.................................................................. 23 6.4. Tehnologija redukovanja i zamene izopropil alkohola.................................... 24

7.0 ZAKONSKE REGULATIVE U SRBIJI...............................................................25 8.0 ZAKLJUČAK........................................................................................................27 LITERATURA ............................................................................................................28

2

1.0 OSNOVNI POJMOVI I PRINCIPI RAVNE (OFSET) ŠTAMPE U procesu ravne štampe štampajući i neštampajući elementi štamparske forme su u prividno istoj ravni. Karakteristika štampajućih elemenata je da prihvataju štamparsku boju dok neštampajući elementi štamparske forme odbijaju štamparsku boju. Mehanizam prihvatanja i odbijanja štamparske boje se ostvaruje fizičkim fenomenima na graničnim površinama između faza. Postupak ravne štampe se deli na:

• Litografiju- direktni postupak štampanja pomoću štamparske forme od kamena,

• Svetlosna štampa- direktni postupak štampe, • Di-lito – direktan postupak štampanja sa ofset štamparskom formom, • Ofset štampa- indirektan postupak štampanja.

U ravnoj štampi može se izvršiti i podela na:

1. Manuelne postupke: litografija i svetloštampa, 2. Industrijska ofset štampa koja je podeljena na štamparske postuke vezane za

štampanje: akcidencija, knjiga, ambalaže, novina i časopisa, obrazaca. Ofset štampa je najznačajniji postupak ravne štampe i pokriva 85% štamparske delatnosti u celom svetu. Ofset štampa je indirektan postupak, prvo se boja sa štamparske forme prenosi na elastični međuprenosilac, gumirano platno i onda na štamparski materijal. Postupkom ofset štampe se danas može proizvesti cela paleta štampanih proizvoda visokog kvaliteta. Kod prenosa boje u ofset štampi uvek dolazi i do cepanja filma tečnosti koji su u međusobnom kontaktu. Cepanje filma zavisi od kohezije tečnosti, pri čemu ofset štamparske boje imaju visoku koheziju.

1.1. VOC u grafičkom okruženju Isparljiva organska jedinjenja uključuju sva organska jedinjenja sa tačkom paljenja u rasponu od 50-260 C. VOC se odnosi na prisustvo lako isparljivih organskih supstanci u vazduhu. VOC emitovan u životnu sredinu reaguju sa oksidima azota i proizvode ozon i druga jedinjenja koja utiču na globalno zagađenje atmosfere. VOC mogu imati uticaj i na kvalitet vode i zemljišta. Da bi se smanjila emisija VOC iz procesa štampe, upotreba materijala koji sadrže lako isparljiva organska jedinjenja treba da se minimizira i da se obezbedi supstitucija drugim, manje isparljivim jedinjenjima, kad god je to moguće. [2]

ο

Emisija VOC utiče na formiranje i sastav fotohemijskog smoga tako što reaguje sa oksidima azota, drugim zagađujućim materijama i sunčevom svetlošću. Fotohemijski smog utiče nepovoljno na ljudsko zdravlje, kao i na sam kvalitet životne sredine. Količina lako ispraljivih organskih materija često se prati u grafičkom okruženju zbog rizika zagađenja vazduha toluenom, metiletilketonom, izopropil alkoholom, acetonom. Zagađenje je prouzrokovano i isparavanjem organskih rastvarača. Oni isparavaju, svaki drugačijom brzinom. Pritisak pare rastvarača određuje brzinu isparavanja. Rastvarači sa velikim pritiskom pare isparavaju brže (toluen). [3]

3

Isparljiva organska jedinjenja u vazduhu predstavljaju 98-99% ukupnog ispuštanja svih toksičnih zagađujućih supstanci iz štamparske industrije. Najznačajniji izvori emisije isparljivih organskih jedinjenja u štamparijama tokom štampanja su, na primer, sredstvo za vlaženje koje sadrži izopropil alkohol (IPA) i isparenja od čišćenja. Najčešća isparljiva organska jedinjenja koja se susreću u štamparijama su toluen, metiletilketon (MEK), ksilen. Značajna isparenja ovih jedinjenja mogu proizići i iz procesa lakiranja lakovima na bazi rastvarača. Ostali izvori VOC su štampajući procesi spajanja, oblaganja, sušenja, čišćenja, mešanja boja, izrade ploča i otiskivanja. Takođe, kod izrade štamparskih ploča koriste se isparljiva organska jedinjenja, kao što su alkoholi kod ofset štampe, perhloretilen kod pranja fleksografskih ploča, rastvarači za čišćenje sita kod sito-štampe i feri-hlorid pri izradi ploče kod bakroreza. [1]

4

2.0 BOJE U GRAFIČKOJ INDUSTRIJI

U skladu sa različitim značenjem reči „boja“ u svakodnevnom jeziku, reč „boja“ se u nauci koristi dvojako. U fizici, boja se posmatra kao optički fenomen, koji nastaje međudejstvom svetlosti sa elektronima u molekulu, dok se u organskoj hemiji boja definiše kao materija koja ima specifičnu moć davanja obojenja drugim materijama. Ljudski osećaj boje ograničen je na vidljivi deo spektra elektromagnetnog zračenja. Bez obzira na poreklo, prirodno ili sintetsko, boje se definišu kao intenzivno obojena nezasićena organska jedinjenja koja su sposobna da oboje druge neobojene materije sa dovoljnom postojanošću. Karakteristično je da su boje rastvorljive u vodi i da se apsorbuju u supstancu koju boje. Zadržavaju se na supstratu mehanizmom apsorpcije, solvatacije ili hemijskim vezama. Grafička boja predstavlja disperzni sistem sastavljen od većeg broja različitih komponenata koje sve zajedno daju boji određena štamparska svojstva. Može se reći da je grafička boja obojena supstanca koja ima sposobnost da se u toku procesa štampanja veže za podlogu koja se štampa. Komponente boje u toku proizvodnje boja međusobno se dobro homogenizuju u pastu potrebne konzistencije. Uloga boje u štampi je da sliku sa štamparske forme verno prenese na papir. [4] U ofset štampi korišćena štamparska boja je, po pravilu, visoko viskozna mešavina osnovnih sastavnih delova: pigmenta, vezivnog sredstva, dodatnih materijala i nosećih supstanci. Pigmenti boje su organske ili neorganske prirode. Pigmenti definišu ton štamparske boje. Sastoje se od čvrstih, neujednačeno formiranih čestica u rasponu veličina od 0,1 do 2μ m. Mnoga biljna ulja se mogu koristiti za proizvodnju organskih pigmenata. Neorganski pigmenti su dobijeni mešanjem različitih jedinjenja. Na primer, sumpor, silicjum dioksid ili glina mogu da se mešaju sa natrijum karbonatom ili sulfatnim solima da bi se dobila ultramarinsko plava boja. Vezivna sredstva služe za vezivanje pigmenata. Sredstva za vezivanje stvaraju zaštitni film oko pigmenta i štite od mehaničkog skidanja. Prema štamparsko-tehničkim zahtevima procesa proizvodnje uzima se sredstvo za vezivanje od odgovarajućih sirovina. Pripremljena vezivna sredstva se nazivaju „firnis“. Postoje dva tipa veziva koja se koriste za ofset boje: ulja soje ili lanena ulja i sintetička veziva. Na primer, fenol i formaldehid se mešaju i dobijaju se fenolne smole koje se koriste kao veziva u štamparskim bojama. Dodatni materijali služe štamparskoj boji za postizanje ciljnih osobina. Nazvani su i pomoćnim štamparskim sredstvima i koriste se, uglavnom, kada nastupe specijalne štamparske teškoće. Pomenuti materijali kontrolišu sušenje boje i druge zahtevane kvalitete, kao što su miris i ton boje. Noseće supstance za ofset boje su mineralna ulja, koja ispunjavaju funkciju transporta boje i odstranjuju se sušenjem. U modernim štamparskim tehnologijama brzo sušenje primenjene boje je bitno, jer postoji mogućnost da se još uvek vlažna boja prenese na poleđinu sledećeg tabaka. Rešenje ovog problema u ofset tabačnoj štampi je puderisanje vlažnog sloja boje.

5

Štamparske boje koje se brzo suše pod uticajem toplote, pre svega IR zracima, sastoje se od nepolarnih rastvarača, fenol- ili krezol-formaldehidnih smola, nezasićenog poliestra, peroksidnih katalizatora za pomenuti poliestar i pigmenata.

2.1. Karakteristike boja za fleksoštampu U fleksoštampi se upotrebljava široka paleta boja različitog hemijskog sastava i mehanizma sušenja i zato štamparska podloga ima važnu ulogu pri izboru kvaliteta boje. Na tržištu su u ponudi boje na bazi organskih rastvarača, boje na bazi vode, UV i EB boje. Optimizacijom uslova rada definisana je optimalna potrošnja boje na bazi organskog rastvarača. Zato definisani hemijski sastav i reološke karakteristike boje imaju važnu ulogu. Fleksoštampa u poređenju sa drugim tehnikama ima posebne osobine i univerzalna je što se tiče izbora štamparskih podloga. Na slici 3.1 je prikazan postupak ofset štampanja pomoću valjaka.

Slika 3.1 Proces ofset tabačne štampe

Pošto se uglavnom vodeni film cepa, pri kontaktu štamparske boje i vode dolazi do zaostajanja vode na filmu boje. Upijanje vode na površini zavisi od koeficijenta kvašenja. Kako štamparska boja ne bi odbila vodu, napon između graničnih površina štamparske boje i vode ne sme da bude veliko. U ofset štampi elementi procesa štampe su štamparska forma sa specijalnim osobinama, štamparska boja i sredstvo za vlaženje. U konvencionalnoj ofset štampi naizmenično dejstvo površinskog napona između štamparske forme i boje se postiže dodatkom sredstva za vlaženje. [3]

2.1.1. Isparljive boje Boje su najvažniji aspekt štampajućeg procesa, jer predstavljaju spoljašnji izgled i raznolikost proizvoda i utiču na ostale elemente štampe. Najveći negativni uticaj grafičkih boja po okolinu ima sadržaj rastvarača u boji (etil-benzol, etilen-glikol, glikol-etri, toluen). Boje na bazi alkohola koriste različite rastvarače koji su glavni izvori zagađenja. Međutim, štampanje bojama na bazi ulja ili alkohola zbog lake isparljivosti ubrzava proces štampe, produžava korišćenje štamparske forme i poboljšava prenos boje na podlogu u odnosu na alternativne boje. Kod štampanja bojama na bazi ulja ili alkohola potrebno je instalirati sisteme za ponovno korišćenje rastvarača i prevenciju buke.

6

Drugi tip opasnih materija u boji je sadržaj metala. Do sredine sedamdesetih godina 20-og veka većina proizvedenih boja sadržale su metale, čije su maksimalne dozvoljene koncentracije danas propisane zakonom. Prodavci boja imaju odgovornost da ukažu na toksičnost boja koje prodaju. Sredstva sekundarne kontrole za smanjenje štetne emisije isparavanjem štamparskih boja obuhvata:

• Korišćenje aktivnog uglja za adsorpciju rastvarača • Korišćenje heat-set rekuperatora (kompatibilnih sa većinom boja flekso i

duboke štampe, ali energetski veoma zahtevnim) • Upotreba katalitičkih oksidanasa nepogodnih za boje sa hlorovanim aditivima,

insineratora i ostalih prečišćivača.

2.1.2. Recikliranje boja Većina boja se reciklira najčešće mešanjem da bi se dobila crna boja. Štamparije proizvedu mesečno od 100 do 150 kg otpadne boje, koju vraćaju proizvođaču na recikliranje, a potom ponovo kupuju istu. Boje se mogu reciklirati i unutar štamparija, kada se u malim sudovima meša 30 kg otpadne boje sa 60 kg sveže boje i dobija 90 kg crne boje.

2.1.3. Alternativne boje Pravilnim izborima alternativnih veziva može se smanjiti količina potrošene boje bez pada kvaliteta štampanog otiska. Izbor vrste boja zavisi od štampajućeg procesa, podloge i korišćenja proizvoda. U ofset ravnoj štampi, boje na bazi alkohola, koje ispuštaju više od 30% isparljivih organskih jedinjenja, se mogu, u zavisnosti od primene, zameniti bojama koje se suše dejstvom zračenja elektronskog snopa, snopa UV zračenja ili bojama na bazi soje/biljaka, vode, kao i suvim bezvodnim bojama.

2.1.4. Boje na bazi biljnih ulja Boje na bazi biljnih ulja koriste se samo u tehnici ravne štampe. Boje na bazi sojinog ulja mogu zameniti 20-40% boja na bazi alkohola. Smanjenje isparljivih organskih jedinjenja prilikom primene boja na bazi sojinog ulja dostiže čak 80%. Ovaj procenat je manji ukoliko se i dalje koriste rastvarači prilikom čišćenja. Boje na bazi sojinog ulja su znatno skuplje od boja na bazi alkohola i zahtevaju duže vreme sušenja, bez povećanja toplote sušenja. Vreme sušenja može se skratiti korišćenjem uobičajenih sušilica ili električnih prskalica. Prednosti ovih boja su:

• Manja emisija isparljivih organskih jedinjenja u atmosferu, u odnosu na tradicionalne boje u zavisnosti od procenta sojinog ulja u boji,

• Pranje cilindara i posuda može se vršiti uz pomoć hemikalija na bazi vode ili deterdženta, što smanjuje korišćenje visoko koncentrovanih rastvora u te svrhe,

• Manje količine otpadnog papira, pošto se bilans boje i sredstva za vlaženje lakše postiže,

• Postiže se brži i ravnomerniji sloj boje na ploči, • Prihvatljiva prenosivost i smanjeno penušanje na ploči, • Tamnije crne nijanse i svetlije boje, zbog boljeg zadržavanja boje.

Negativne strane primene boja na bazi sojinog ulja su:

• Duže vreme sušenja, • Veći troškovi u odnosu na standardne boje,

7

• Veće podešavanje pre štampe, kao i obuka zaposlenih. Mehanizam sušenja boje može biti fizički i hemijski. Kod fizičkog mehanizma sušenja čvrste komponente (pigmenti i smole) se raspršuju u tečnom medijumu. Usled sušenja boje tečna komponenta se izdvaja. Tečna komponenta je organski rastvarač. Kod hemijskog mehanizma sušenja se podrazumeva da tečne komponente očvršćuju usled hemijske reakcije i tako nastaju makromolekuli.

2.1.5. Boje na bazi rastvarača Boje na bazi organskog rastvarača sadrže pigmente, smolu, organski rastvarač i aditive. Boja se suši isparavanjem organskog rastvarača uz dovođenje vazduha u komori za sušenje. Na štamparskoj podlozi ostaje boja u čvrstom agregatnom stanju. Vezivo je sastavni deo boje, raspršava čestice pigmenta u organskom rastvaraču i omogućava transfer pigmenta na štamparsku podlogu. Vezivo sadrži smolu koja uz dodatak aditiva modifikuje reološke karakteristike boje. Najčešće se koriste aditivi kao što su plastifikatori, vosak ili čestice. Rastvarač je medijum koji omogućava transfer pigmenta na štamparsku podlogu, i inicira brzo sušenje boje. Moguće je regulisati brzinu sušenja pri većim brzinama štampanja, otisci su visokog kvaliteta štampe i otporni suna različite klimatske uslove. Nedostaci korišćenja boja ove vrste su u definisanju strogih uslova rada, opasnost od požara i emisije organskih rastvarača, VOC. Kada se boja na bazi rastvarača nanese na podlogu, ona prelazi iz tečnog u čvrsto stanje zahvaljujući isparavanju rastvarača. Zagrevanje nanesene vlažne boje ubrzava proces njenog sušenja, pa se zato za sušenje koriste uređaji koji duvaju topli vazduh. Kada sav rastvarač ispari iz boje, dobija se suvi, čvrsti sloj boje. Boja se vratila u svoje prvobitno stanje smole, uz dodatak pigmenta. Ako se boja sastoji od 70% rastvarača, kao što je prikazano na slici 3.2, tada 70% boje koja je prvobitno naneta na podlogu, ispari. Na taj način, na podlozi ostaje samo 30% početne naslage boje, u vidu suvog filma. Stoga je manji deo boje koja je naneta na podlogu iskorišćen za dobijanje štampanog otiska. Slika ilustruje relativnu debljinu sloja nanete tečne i osušene boje, u slučaju korišćenja boje na bazi rastvarača. [1]

Slika 3.2 Poređenje sastava boja na bazi rastvarača i UV boja

2.1.6. Boje na bazi vode

Kod boja na bazi vode komponenta rastvarača zamenjena je vodom. Eliminisana je organska komponenta rastvarača i umanjen je udeo emisije VOC. Ograničena je upotreba štamparskih podloga zbog nemogućnosti sušenja boje na neapsorbovanim štamparskim podlogama.

8

Najbolje područje primene boja na bazi vode je u flekso štampi, dubokoj i sito štampi na tekstilu. Moguće je koristiti i 100% čiste boje na bazi vode ili boje na bazi vode sa malim dodatkom rastvarača. Boje i dalje mogu sadržati pigmente od teških metala, koji predstavljaju zagađujuće materije, međutim i tu postoji alternativa koju bi trebalo koristiti. Uklanjanje boje na bazi vode sa odštampanih materijala teže je nego kod drugih tipova boja. [1] Mehanizam sušenja se zasniva na upijanju pigmenta i veziva u štamparsku podlogu. Boja sadrži akrilnu smolu i emulziju, vodu, malo rastvarača, neutralizatore, pigmente i aditive. Veziva se ne rastvaraju u vodi, zato neutralizatori iniciraju reakciju sa ostalim komponentama, vezivom i smolom. Pigmenti su difuzno raspršeni u rastvaraču, odnosno dispergovani su u vezivu. Proces sušenja boje započinje neposredno nakon utiskivanja boje na štamparsku podlogu, nakon čega čestice vode i neutralizatori isparavaju. Voda kao rastvarač sadrži minimalni udeo organske materije koja ubrzava proces sušenja. Optimizaciju uslova rada je vrlo teško postići u odnosu na primenu boja na bazi organskih rastvarača. Osnovne prednosti pri korišćenju boja na bazi vode je nizak rizik opasnosti od požara i bolji uslovi štampe uzimajući u obzir emisiju VOC. Uslovi rada ekološki su povoljniji i bolja je kontrola potrošnje vode. Nedostatak štampanja sa bojama na bazi vode je otisak slabe postojanosti i produženo vreme sušenja boje. [5]

9

3.0 RASTVARAČI ZA GRAFIČKE BOJE

Rastvarači u industriji grafičkih boja se koriste za rastvaranje različitih materijala koji u svom sastavu sadrže smolu i koji stvaraju film na površini otisnute boje. Osnovna funkcija rastvarača je da materijal od smole očuva u tečnom stanju sve dok se boja ne otisne na štamparsku podlogu, a služe i kao plastifikatori tvrdog filma. Nakon otiska rastvarač mora što pre da ispari da bi se boja na štamparskoj podlozi pre osušila. Izbor rastvarača zavisi od:

• Vrste upotrebljene smole, • Brzine mašine, • Štamparske podloge, • Krajnjeg proizvoda, • Potrebne zdravstvene ispravnosti proizvoda.

Najvažnija osobina rastvarača je brzina isparavanja. Brzina isparavanja je posebno važna za retke boje i grafičke lakove (duboka štampa i flekso štampa). Brzina isparavanja rastvarača nije uvek usklađena sa tačkom paljenja rastvarača, što znači da rastvarač niže tačke paljenja ne isparava uvek brže od rastvarača sa višom tačkom paljenja. Brzina isparavanja nekog rastvarača upoređuje se sa brzinom isparavanja iste količine etra, a označava se kao broj brzine isparavanja (BBI). Prema brzini isparavanja, rastvarače delimo u tri grupe:

• Rastvarači koji se brzo suše, broj brzine isparavanja je BBI<10, • Rastvarači koji se suše srednjom brzinom, broj brzine isparavanja je BBI od 10

do 35, • Rastvarači koji se sporo suše, broj brzine isparavanja je BBI>35.

Brzina isparavanja je broj koji pokazuje koliko puta neki rastvarač duže isparava od etra. Da bi se dobio odgovarajući rastvarač, u praksi je često potrebno mešati dva rastvarača različitih karakteristika. Ako se pomešaju dva rastvarača različitih tačaka paljenja dobiće se mešavina sa konstantnom tačkom paljenja koja je niža od tačke paljenja komponenata od kojih je sastavljena. Takva mešavina se zove azeotropna smeša. Kod pripreme azeotropnih smeša za štampanje boje mora se strogo voditi računa o isparavanju i koncentraciji pare u prostoru za štampanje, zbog moguće eksplozije, posebno za retke boje u tehnici dubokog i flekso štampanja. Prema hemijskom sastavu organski rastvarači se dele na:

1. Ketone (aceton i metiletilketon)- koji se koriste u industriji grafičkih boja; zbog niske tačke paljenja se koriste samo za boje koje se moraju brzo sušiti,

2. Estre (razni acetati, etilacetat,izopropilacetat), 3. Alkohole (etilni alkoholi, izopropilni alkoholi, n-propanol), 4. Ugljovodonike (toluen, ksilen, nafta, benzin)- koji predstavljaju najvažnije

rastvarače u industriji grafičkih boja. Rastvarač je jednokomponentna ili višekomponentna tečnost koja se koristi u proizvodnji štamparskih boja. U praksi, termini rastvarač, smeša rastvarača i razređivač često se koriste naizmenično. Rastvarači su hemijske supstance koje mogu biti rastvorene, suspendovane ili ekstrahovane materije, najčešće bez hemijskih promena. Pomoću rastvarača je moguće preraditi, upotrebiti, čistiti ili razdvajati materijale. Rastvarači rade na principu „slično rastvara slično“. Da bi rastvarač delovao, potrebno je da ima slične hemijske karakteristike kao i supstanca koja se rastvara.

10

Često, izbor rastvarača diktiraju ekonomska pitanja, kada cena rastvarača nije jedini faktor koji se uzima u obzir. Cene rukovanja i odlaganja se takođe moraju razmotriti. Ovi faktori se uzimaju u obzir kada se dovodi u pitanje rad sa bojama na bazi vode i sistemima koji ih prate. [6] Rastvarači su isparljive tečnosti koje se dodaju bojama da bi rastvorili vezivo (osmolili komponente) i/ili promenili viskoznost boje. Viskoznost boje mora biti kompatibilna sa primenjenom metodom. Rastvarač mora imati odgovarajuću brzinu isparavanja u štamparskom okruženju gde se primenjuje. Idealno, rastvarač bi trebao biti netoksičan, niske cene i da ima prihvatljiv miris. Postoje tri klase rastvaranja: rastvaranje jakih, umerenih i slabih vodoničnih veza. Alkoholi pripadaju prvoj kategotiji, ketoni, etri i estri drugoj kategoriji, a ugljovodonici trećoj kategoriji. [6] Navedena podela kriterijuma važi za rastvarače koji se koriste za promenljivo vezivo. Za nepromenljive premaze, rastvarači imaju kompleksnije funkcije, utiču na osobine premaza, vreme sušenja i svojstva konačnog filma. U ovom slučaju, koristi se smeša rastvarača da bi se rastvorilo vezivo i dobio razređivač. Razređivač ne može biti pravi rastvarač za vezivo, ali može da poveća kapacitet primarnog rastvarača pri rastvaranju veziva. Razređivač košta manje od pravog rastvarača, tako da smanjuje ukupne troškove primene. Smola koja se koristi kao vezivo u bojama sadrži niz parametara koji utiču na odabir rastvarača. Rastvarač i vezivo moraju biti kompatibilni. Epoksidna smola je rastvoljiva u ketonima, etrima i estrima, ali ne rastvara se u ugljovodonicima i alkoholima. Ako premaz treba da bude otporan na rastvarače, onda će biti sjedinjen sa smolom čiji je parametar rastvorljivosti značajno drugačiji od rastvarača na koji treba da bude otporan. Najčešće, odabir rastvarača za pojedine smole i odabir parametara rastvorljivosti rastvarača zavisi od ponude postojećih smola. Smeša razređivača sa primarnim rastvorom uglavnom proizvedi smešu koja će 80% ispariti. Količina isparenja rastvarača posebno je važna za nepromenljive premaze. Sporo isparavanje može da izazove produžetak vremena sušenja i da izazove probleme u šaržnoj operaciji premaza ili prekoračenom protoku i sloju vlažnog filma. Velika količina isparavanja može da izazove probleme sa protokom i celovitošću filma. Po pravilu, četkica koja se upotrebljava za premaze zahteva sporije isparavanje zato što se brže isparavanje koristi za metode sa rapršivanjem.

3.1. Hemijski sastav rastvarača grafičkih boja Različiti rastvarači poseduju različite tačke paljenja (najniža temperatura pri kojoj tečnost proizvodi dovoljno pare da se zapali u vazduhu; ukoliko otpad ima tačku paljenja nižu od 60oC, onda je reč o zapaljivom opasnom otpadu), od čega zavisi i brzina otvrdnjavanja boja. Mogu se klasifikovati u nekoliko grupa: ketoni, etri, estri, alkoholi, alkohol-etri, ugljovodinici, hlorovani ugljovodinici, nitroparafini, furfurol i njegovi derivati, terpeni i hidrogenovani proizvodi nafte.

11

Za proizvodnju grafičkih boja od ketona, najvažniji je aceton, koji se lako meša sa većinom organskih rastvarača, lako rastvara ulja, većinu smola, celulozne estre i može da se koristi kao agens za mešanje i homogenizovanje rastvarača koji su međusobno nemešivi. Ketoni se koriste kod grafičkih boja kod kojih je potrebno brzo sušenje. Alkoholi su našli primenu kod fleksografskih boja, brzo sušivih lakova i kao rastvarači sintetskih smola. Češće se koriste viši alkoholi: izopropil-, butil-, alil-, oktil-alkoholi. [4] Etri se koriste kao rastvarači za boje koje se brzo suše na povišenim temperaturama. Tu se ubrajaju etil-etar, butil-etar i izopropil-etar. Estri se karakterišu kao dobri rastvarači za sintetske smole i celulozne estre. Od posebnog značaja za grafičke boje su: etil-acetat, izopropil-acetat, etil-laktat i dimetil-ftalat. Alkohol-etri su jedinjenja koja u svom molekulu imaju alkoholnu i etarsku grupu i rastvaraju se u vodi i uljima, te se koriste kao rastvarači za boje emulzionog tipa. U njima se rastvara većina sintetskih smola i celuloznih estara. Hlorovani ugljovodonici predstavljaju posebnu grupu rastvarača i prednost im je u maloj zapaljivosti i dobroj sposobnosti rastvaranja voskova i smola. Najpoznatiji su: metil-hlorid, ugljen-tetrahlotid, etilen-hlorid, trihlor-etilen i dihlor-etilen-etar. Ugljovodinici benzen, toluol i ksilol, koriste se u bojama za duboku štampu, dok se nafta, benzin i kerozin koriste za boje koje se suše grejanjem, sjajne lakove, veziva za metalne boje i slično. [4]

3.2. Rastvarači ugljovodonika Alifatični i aromatični ugljovodonici se najčešće koriste za proizvodnju i smanjenje grafičkog materijala i predstavljaju kompleksne smeše različitih supstanci sa različitom tačkom paljenja, gustinom i drugim svojstvima. Toluen je aromatični ugljovodonik (slika 4.1) koji se koristi u smeši rastvarača za sušenje vinil i hlorisanih premaza, i kao razređivač u nitroceluloznim bojama.

Slika 4.1 Strukturna formula toluena

Etil alkohol se koristi najčešće sa metil alkoholom, pigmentima i toksinima u obliku industrijskog alkohola. Etil alkohol (slika 4.2), brzo-isparavajući rastvarač, se koristi za polivinil bitirol, kao i sa drugim rastvaračima za nitrocelulozu.

12

Slika 4.2 Strukturna formula etil alkohola

Aceton je brzo-isparavajući snažni rastvarač koji se koristi za kopolimere i nitrocelulozu. Aceton (slika 4.3) se meša sa ostalim rastvaračima kada njegova moć rastvaranja i količina isparavanja menja svojstva tečnosti boje i filma. Agencija za Zdravlje, životnu sredinu i sisteme za regulativu (HEARS- Health, Environmental and Regulatory Services) tretira aceton kao vodu (nema svojstvo lako isparljive organske materije), u svom programu.

Slika 4.3 Strukturna formula acetona

Metil izobutan keton je brzo-isparavajući snažni rastvarač koji se koristi u sličnoj primeni kao i MEK, ali gde se zahteva manja brzina isparavanja. Metil izobutan keton (slika 4.4) se koristi, u manjoj meri, u smeši rastvora gde će njegova velika brzina isparavanja i rastvarač visoke snage, koristiti osobinama boje i karakteristici sloja.

Slika 4.4 Strukturna formula metil izobutan ketona

3.3. Fizičko – hemijske karakteristike izopropil alkohola

Izopropil alkohol (izopropanol, sekundarni propil-alkohol, dimetil-karbinol, 2-propanol, izopro, alkohol za dezinfekciju ili skraćeno IPA), molekulske formule CH3CHOHCH3 (slika 4.5), je bistra, bezbojna, zapaljiva, isparljiva, lakopokretljiva tečnost karakterističnog mirisa. IPA je najjednostavniji primer sekundarnog alkohola u kojem je alkoholna grupa povezana sa druga dva ugljenikova atoma. Izopropil alkohol nastaje na dva načina: indirektnom i direktnom hidratacijom. Kod indirektnog procesa propilen reaguje sa sumpornom kiselinom i obrazuje smešu sulfatnih estara, a potom se hidrolizom dobijenih estara proizvodi IPA. Direktnom hidratacijom reaguju propilen i voda u gasnom ili tečnom stanju pod velikim pritiskom, u prisustvu katalizatora. Reakcija nastajanja izopropil alkohola se može videti na slici 4.6. Oba procesa zahtevaju da IPA bude odvojen od vode ili drugih sporednih proizvoda destilacijom.

13

Slika 4.5 Struktura izopropil alkohola

IPA podleže svim hemijskim reakcijama koje su tipične za sekundarne alkohole. Uslovi koji doprinose nestabilnosti IPA su toplota i plamen. Burno reaguje sa jakim oksidacionim sredstvima. Opasne materije koje mogu nastati razlaganjem i dekompozicijom IPA su toksične pare ugljen monoksida. IPA je sličan etil alkoholu u pogledu karakteristika kao rastvarača i stepena isparavanja. Kao rastvarač koristi se u farmaceutskoj, kozmetičkoj, hemijskoj, naftnoj, grafičkoj i u industriji boja i lakova. U ofset štampi, kao segmentu grafičke industrije, IPA se koristi kao rastvarač u sredstvu za vlaženje. Fizičko-hemijske osobine IPA kao rastvarača omogućile su njegovu primenu u grafičkoj industriji. Velika isparljivost, laka dostupnost i efikasnost koju postiže pri štampi, osnovni su razlozi njegove primene. [7] U ofset štampi izopropil alkohol se koristi da smanji površinski napon rastvora za vlaženje i omogući stvaranje veoma tankog, ali ravnomernog i stabilnog filma rastvora za vlaženje na štamparskoj formi, čime se obezbeđuje bolje vlaženje štamparske forme, razblaživanje i razređivanje sredstva za vlaženje i povećanje adsorpcije gumiarabike. IPA konstantno isparava sa valjaka i štamparske forme, te pomaže hlađenje kritičnih komponenata štamparske mašine tokom štampanja. Takođe hladi boju u štamparskoj mašini, jer reaguje endotermno. Zahvaljujući efektu hlađenja, reološke karakteristike boje i adsorpcija sredstva za vlaženje ostaju konstantni. IPA povećava viskoznost sredstva za vlaženje što omogućava brži transport kroz jedinicu za vlaženje. IPA se primenjuje i kao rastvarač boje. Izopropil alkohol menja emulzione karakteristike štamparske boje. On poboljšava oticanje boje sa štamparske forme i utiče na regulaciju balansa između boje i vode. Ponaša se kao sredstvo za samoprečišćavanje, sprečava penušanje i ubrzava isparavanje vode sa neštampajućih površina štamparske forme.[7]

3.3.1. Gumiarabika Gumiarabika je sredstvo koje se u štamparskoj industriji koristi veći niz godina kao prirodni agens za desenzibiliziranje štamparske ploče. To je sušena smola prirodnog biljnog porekla rastvorljiva u vodi. Po hemijskom sastavu, gumiarabika je polisaharid, koja u strukturi ima nekoliko jako polarnih hidroksilnih OH grupa koje omogućavaju dobru adsorpciju na površini štamparske ploče. Stoga se, nakon nanošenja sredstva za vlaženje, gumiarabika adsorbuje na površini aluminijuma, stvarajući zaštitni film koji štiti štamparsku ploču od hemijskih i mehaničkih oštećenja tokom rukovanja i nakon zaustavljanja štamparske mašine. Proces adsorpcije gumiarabike na površinu aluminijumske štamparske forme je najbolji ako je pH vrednost približno 4. [7]

14

4.0 ZAŠTITA ZDRAVLJA I BEZBEDNOST

Sito štampa, kao i svaki industrijski proces, zahteva posebno pridavanje pažnje na aspekte koji se dotiču zaštite zdravlja i bezbednosti na radnom mestu. Mada su mnogi rizici koji su postojali pri radu sa bojama na bazi rastvarača, eliminisani prelaskom na upotrebu UV proizvoda, neophodne su i dalje preventivne zdravstvene mere. Radnici bi trebalo da budu informisani o zdravstvenim i bezbednosnim rizicima koji postoje i obučeni u duhu dobre industrijsko-higijenske prakse. Redovno održavanje kompletne postojeće opreme, kao i uvođenje modifikacija u procesu štampe trebalo bi da budu deo ukupnih napora za očuvanje zdravlja osoblja i bezbednosti pri radu. Dobre industrijska praksa podrazumeva bezbedno rukovanje i upotrebu štamparskih boja i odgovarajuće opreme. Neophodno je da se osoblje informiše o mogućoj štetnoj prirodi štamparskih boja i rastvarača. Poznavanje postupka kako treba reagovati u slučaju nezgode maksimalno smanjuje rizike po zdravlje. Sledeće preporuke se mogu smatrati dobrom industrijskom praksom: na mestima gde se rukuje bojom za štampanje ne sme se jesti, piti i pušiti; potrebno je redovno prati vodom i sapunom sve rukavice, dlanove i ruke, kao i koristiti kreme za ruke koje smanjuju iritaciju kože zbog čestog pranja; treba izbegavati doticanje opreme kontaminiranim rukavicama ili drugim delovima zaštitne odeće, pošto prenesena boja kasnije može doći u kontakt sa nezaštićenom kožom; ne koristiti rastvarače za pranje i skidanje boja na koži, pošto može doći do prodiranja hemikalije kroz kožu, čime se povećava rizik od nastanka dermatitisa; rastvarači se mogu koristiti za pranje i čišćenje štamparske opreme, pod uslovom da radnici nose odgovarajuću zaštitnu odeću; ne držati u džepovima radne odeće krpe koje su zaprljane bojama ili rastvaračima; prosutu štamparsku boju treba odmah očistiti i obrisati; sa područja gde je prosuta boja treba ukloniti izvore plamena i sve posude koje cure; potrebno je nositi odgovarajuću zaštitnu opremu tokom postupka čišćenja. Ventilacioni sistem u štamparijama veoma je važan. Za obezbeđivanje dobrog opšteg nivoa ventilacije u štampariji potrebno je ugraditi jači zidni ventilator. Cilj je da se obezbedi cirkulacija svežeg vazduha u radnom prostoru, pre nego što se taj vazduh izvede iz štamparije. Oprema za štampanje i sušenje treba da bude razmeštena u skladu sa putevima svešeg vazduha koji se uvodi u radni prostor štamparije, dok se recirkulacioni sistemi ventilacije ne preporučuju. [8]

4.1. Uticaj IPA na zdravlje čoveka Maksimalno dozvoljene koncentracije u vazduhu koje ne izazivaju iritaciju očiju, nosa i grla date su u tabeli 6.1.

Tabela 5.1 MDK izopropil alkohola u vazduhu Država Količina u ppm

SAD 440 ppm 400 ppm (dugoročno izlaganje) UK 500 ppm (kratkoročno izlaganje)

Japan 200 ppm

15

Izopropil alkohol je dva puta toksičniji i znatno je snažniji depresant centralnog nervnog sistema u odnosu na etanol. Rastvarači koji se koriste za čišćenje sita i drugih delova štamparske opreme, mogu izazvati iritaciju očiju, pluća, kože, osećaj preteranog zamora, glavobolje i mučninu, pa čak i gubitak svesti. Izlaganje rastvaračima na duži period može izazvati dermatitis, oštećenja centralnog nervnog sistema, jetre, bubrega i krvi. Mnogi rastvarači su vrlo zapaljivi i predstavljaju ozbiljnu opasnost od izbijanja požara pri upotrebi i skladištenju. Pare rastvarača se mogu transportovati kroz vazduh na velike udaljenosti povećavajući opasnost „povratnog požara“ ukoliko dođe do njihovog paljenja. Klinički efekti izopropil alkohola na ljude ogledaju se kroz komu i respiratornu depresiju, iritaciju sluznice i očiju, gastritis, pankreatitis, hipotenziju, kardio depresiju, oštećenje mozga, jetre i bubrega u kasnijem stadijumu. [9]

4.2. Načini izlaganja izopropil alkoholu Oralna izloženost Gutanje alkohola koji služi za dezinfekciju i toaletnih preparata predstavljaju najčešći način izlaganja izopropil alkoholu. Doze iznad 20 ml mogu proizvesti toksične efekte. Doza od 25 ml u 100 ml vode prouzrokuje hipotenziju, crvenilo lica, usporenost rada srca, vrtoglavicu i nesvest. Oko 15g IPA može imati toksičan uticaj na čoveka težine 70 kg ukoliko se ne preduzmu mere detoksikacije organizma. S druge strane, IPA nije tako toksičan kao metanol ili etilen glikol. Trovanje izopropil alkoholom nastaje brzo (30-60 minuta), dok najsnažnije dejstvo dostiže u roku od nekoliko sati. Ozbiljno trovanje počinje omamom koja vodi dubokoj komi, respiratornoj depresiji i hipotenziji. Inhalacija Inhalacija podrazumeva udisanje pare preparata. Granica kratkotrajne izloženosti je 500 ppm. Iznad ovog nivoa, neophodan je respirator ili aparat za disanje. Visoka koncentracija može izazvati mučninu, glavobolju, otupelost, dremljivost, i duboku narkozu. Nivo od 12000 ppm je trenutno opasan po zdravlje i život. Kožna izloženost Kožna izloženost podrazumeva izlaganje izopropil alkoholu preko kože tečnostima ili parama. Kratke ekspozicije nisu iritantne, ali produženi kontakt ima toksično dejstvo na centralni nervni sistem. Izloženost oka Izlaganje izopropil alkoholu preko kontakta sa očima podrazumeva izloženost tečnostima i parama koje su jaki i ozbiljni iritanti. Pri koncentraciji od 400 ppm para je blago iritirajuća. Direktni kontakt očiju sa tečnošću može da uzrokuje ozbiljne iritacije i abraziju rožnjače.[9]

16

4.3. Toksikologija

Štetan i toksičan efekat izopropil alkohol ima kako na ljude, tako i na životinje. IPA je snažan iritant za sluznice očiju., potencijalni je depresant CNS dok u velikim dozama uzrokuje kardiovaskularnu depresiju. Aceton, njegov glavni metabolit, može potencirati i produžiti trajanje simptoma u CNS, može se javiti opijenost i hipotermija.

4.3.1. Standardi za radna mesta Granične vrednosti (Treshold Limit Values- TLVs), donete na Američkoj konferenciji industrijskih eksperata su:

• Prosečna koncentracija (Time Weighted Average- TWA) iznosi 400 ppm (980 mg/m3)

• Granica kratke izloženosti (Short Term Exposure Limit- STEL) iznosi 500 ppm (1225 mg/m3),

• Koncentracija direktne ugroženosti zdravlja (Immediately Dangerous to Life and Health concentracion- IDLH value) iznosi 12.000 ppm

• Granica osećaja mirisa iznosi 90 mg/m3 Granice izloženosti važe samo za koncentracione nivoe u vazduhu. Kada dođe do kontakta sa kožom može doći do prekomerne izloženosti delovanju izopropil alkohola, čak iako su koncentracioni nivoi u vazduhu manji od gore navedenih propisanih granica. Prihvatljivi dnevni unos je 400 ppm (TWA OSHA). Uputstva za respiratornu zaštitu kod koncentracija IPA koje prelaze dozvoljene vrednosti su:

• Do 1000 ppm: koristiti moćni vazdušni prečišćivač- respirator sa ketridžom za organske pare, ili sa hemijskim ketridžom za sve hemikalije

• Do 10.000 ppm: koristiti respirator sa ketridžom za organske pare; ili respirator snabdeven vazduhom sa kontinualnim načinom rada

• Do 12.000 ppm: koristiti gas masku sa kanisterom za organske pare, ili koristiti respirator sa ketridžom za sve hemikalije koje sadrži aparat za disanje, ili respirator sa ketridžom za sve hemikalije koji je snabdeven vazdušnim respiratorom.[9]

4.4. Štetne karakteristike IPA

Izopropil alkohol je zapaljiva tečnost, sa granicama eksplozivnosti u vazduhu od 2,5-12%. Pare IPA su teže od vazduha i kreću se uz površinu zemlje. Izopropil alkohol hemijski reaguje sa:

• Fosgenom, pri čemu se formira izopropil hloroform i hlorovodonik, • Solima gvožđa, kada može nastupiti eksplozivno toplotno razlaganje, • Hidrogen-paladijumom, čija smeša je zapaljiva na vazduhu i • Jakim oksidacionim agensima (nitrati, perhlorati i peroksidi)

Ne postoje podaci o električnoj i toplotnoj provodljivosti izopropil alkohola sa

mogućim posledicama.[9]

17

5.0 EKOLOŠKE TEHNOLOGIJE

Ekološke tehnologije su one kod kojih za vreme proizvodnje nastaju potencijalno štetne materije i materijali. Ekološke tehnologije su značajne sa nekoliko aspekata, a njihovom uvođenju i primeni doprinosi, pre svega, pozitivni uticaj na životnu sredinu, smanjenje zagađenja i količine nastalog otpada. Evropska komisija je 28. januara 2004. godine usvojila ambiciozni Akcioni plan za poboljšanje i široku primenu ekoloških (environmentalnih) tehnologija. Akcioni plan za ekološke tehnologije, definiše ekološke tehnologije kao „sve tehnologije čija je primena manje štetna za životnu sredinu zbog korišćenja relevantnih alternativnih tehnologija“. Ovim planom su obuhvaćeni:

• Tehnologije na kraju proizvodnog procesa za smanjenje zagađenja vazduha, vode i zemljišta,

• Proizvodi i usluge, koji manje opterećuju životnu sredinu i intenzivnije koriste prirodne resurse,

• Načini za efikasnije eksploatisanje prirodnih resursa. Ekološke tehnologije smanjuju troškove i povećavaju konkurentnost, smanjuju potrošnju energije i sirovina i smanjuju emisiju i količinu otpada. Aspekti eksploatacije i zaštite životne sredine daju mogućnost proizvodnom preduzeću da proceni i ponovo analizira svoje proizvodne postupke, tehnologije, ogranizaciju i upravljanje sirovinama i energijom, kao i njihov uticaj na životu sredinu. S obzirom da kvalitet rešenja zavisi od kvaliteta projekata za rekonstrukciju i poboljšanje već postojećih uslova proizvodnje, neophodna su, pored klasičnih metoda projektovanja, i razmatranja projekata sa ekoloških aspekata. [7] Ukoliko se rešenja budu realizovala preko savremenih projekata koji obuhvataju i ekološki aspekt, tada će se tokom vremena obezbediti i trajno održivi razvoj životne sredine. Ključnu ulogu u realizaciji ovih projekata igraju politika, ekonomija i zaštita životne sredine.

5.1. Green printing – „Zelena štampa“ U današnje vreme veliki broj štamparija želi da, pored kvalitetnog i jeftinog otiska, ponudi klijentu i eko-menadžment. Eko-menadžment uključuje specijalno organizovanu proizvodnju čiji je glavni zadatak zaštita životne sredine. On koristi alate koji oblikuju klasičan proizvod u eko-proizvod, obučava radnike i usmerava da posluju u skladu sa sistemom ISO 14001 i koristi materijale koji su reciklirani ili se mogu reciklirati (razvijač na vodenoj bazi, boje na vodenoj bazi, boje od prirodnih sastojaka...). Zamisao pristalica „zelene štampe“ je da se u budućnosti za 100% poveća korišćenje elektronske štampe (PDF fajlovi) i na taj način bi se 100% smanjila upotreba hemije, papira, boja i ostalih materijala koji se koriste u novinskoj industriji (štampa magazina, časopisa). To je samo zamisao kojoj se teži i dovodi u pitanje opstanak štamparske industrije. Ono što je sigurno, proizvodnja za različite grane industrije ne bi opala, jer društvo u kome živimo je potrošačko i okrenuto je više iskorišćenju nego

18

očuvanju resursa. Upotreba biorazgradivih materijala kod proizvodnje ambalaže u mnogome bi uticala na smanjenje količine otpada i njegovo prihvatljivije odlaganje. Zelenu štampu prate i pojmovi kao što su zelena hemija i ekološka hemija. Kako bi se lakše razumeli pomenuti pojmovi, neophodno je napraviti paralelu između zelene i eko hemije. Kada se kaže zelena hemija prvenstveno se misli na uvođenje i primenu niza principa koji smanjuju ili u potpunosti eliminišu upotrebu ili stvaranje opasnih supstanci pri proizvodnji i dizajniranju proizvoda. Kada se govori o hemiji životne sredine i zagađujućih supstanci u prirodi misli se na eko hemiju.

5.2. Alkoholna supstitucija U prvim pokušajima da se štampa bez IPA, štampari su tražili proizvode i hemikalije sa karkteristikama koje su mogle direktno da zamene IPA i tako je nastao izraz „alkoholna supstitucija“. Danas, savremeniji i prihvatljiviji izraz je „alcohol- free“ (štampanje bez alkohola). Alkoholni supstituenti se razlikuju od IPA u nekoliko ključnih karakteristika, uključujući efekat viskoznosti, površinski napon, pH i provodljivost sredstva za vlaženje. Sredstvo za vlaženje bez alkohola nije univerzalno i opšte primenjivo, pa štampari moraju da pronađu najpovoljnije i najoptimalnije sredstvo za vlaženje štamparske mašine. Dostupno je nekoliko vrsta supstituenata a sastavljeni su od jedne ili više susptanci koje obavljaju funkciju IPA (glikol ili glikol etri i drugi aditivi). Kao supstituenti koriste se: propilen glikol, dipropilen glikol, monoetil etar. Prednosti alternativnih (supstituentnih) sredstava za vlaženje su:

1. Sadrže svega 5% isparljivih organskih jedinjenja (dok IPA sadrži 100% VOC jedinjenja),

2. Nema isparavanja jer je pritisak pare niži tako da nema ni gubitaka u sistemu za vlaženje,

3. Nije zapaljiv materijal, što obezbeđuje lakše i bezbednije rukovanje, 4. U skladu je sa trenutnim regulativama zaštite radne sredine u EU. [7]

Mnoge zamene, za razliku od IPA imaju malo ili nemaju efekta na viskozitet, tako da dobijeno sredstvo za vlaženje ima značajno manji viskozitet nego sredstvo za vlaženje sa IPA. Zbog smanjenog viskoziteta primenom supstituenata, dozira se manje sredstva za vlaženje valjkom za ceđenje ili doziranje. IPA je rastvarač koji oduzima sjaj štamparske boje i utiče na nju, zahtevajući da operatori u štampi nanose deblji film boje na valjke za štampu kako bi se dobio prihvatljiv kolorit. Pošto alkoholni supstituenti nemaju „oduzimajući“ efekat na štamparsku boju kada se koriste u odgovarajućim koncentracijama, potrebno je manje štamparske boje i manje vode za prihvatljiv kolorit, a iz toga proizilazi, ušteda štamparske boje i materijala. [7] Razne mašine rade na principu štampanja bez alkohola. Štamparske mašine Printmaster QM 46 i GTO 52 (slika 6.1), razvijene u kompaniji Heidelberg, već godinama štampaju bez upotrebe alkohola, što je omogućeno modernim sistemima za vlaženje štamparske ploče uz pomoć neprekidnog filma. Primenjuje se veoma tanak, ravan film kao sredstvo za vlaženje štamparske ploče, koji omogućuje stabilan odnos štamparske boje i vode. Kao rezultat dobija se maksimalan kvalitet štampe i brzina štampanja. Pošto se koristi manje sredstva za vlaženje nego kod tradicionalnih sistema i sušenje boje je brže. Štamparije koje rade bez upotrebe alkohola ne samo da su obzirnije

19

prema životnoj sredini, već ostvaruju uštedu na kupovini alkohola. Takođe i Printmaster PM 74 predstavlja Ekokolor sistem za vlaženje kojim je omogućeno 100% štampanja bez alkohola.

Slika 6.1 Printmaster QM 46 i GTO 52

Postoji niz preporuka kako pripremiti štampu sa redukovanim alkoholom, da bi se na kraju postigla štampa „bez alkohola“:

• Odgovarajuća konfiguracija štamparske mašine za štampu, • Precizno merenje i doziranje IPA ili zamene za alkohol, • Precizno doziranje dodataka sredstvu za vlaženje, • Precizno merenje provodljivosti, • Obezbeđivanje konstantnog kvaliteta vode, • Tretman vode reversnom osmozom i stvrdnjavanje, • Precizno postavljanje valjaka za štampu, • Redovno čišćenje i održavanje štamparskih mašina, • Redovna razmena cirkulacije sredstva za vlaženje i • Postepeno smanjivanje sadržaja IPA u sredstvu za vlaženje do totalnog

isključivanja IPA. [7]

20

6.0 PROGRAM PRAĆENJA UTICAJA NA ŽIVOTNU SREDINU

Svaka aktivnost u prostoru treba da, u okviru planiranih delatnosti, ima svoje konkretne programe za praćenje i poboljšanje kvaliteta životne sredine. Treba naglasiti da je za uspešno rešavanje problema zaštite životne sredine jedan od važnih zadataka uspešno rešavanje problema zaštite u radnoj sredini. Uspostavljanje lokalnog monitoringa kontrole kvaliteta životne sredine, uključujući i praćenje efekata mera za njeno poboljšanje i inspekcijski nadzor, je obaveza lokalne uprave, čije bi ostvarenje dodatno doprinelo očuvanju kvaliteta životne sredine uopšte. Sistem za upravljanje okolinom definisan je kao splet organizacijske strukture sa ciljem omogućavanja kompanijama da prouče njihov uticaj na okolinu sa tehničkog i finansijskog gledišta. Takav sistem zahteva delovanje kompanija u skladu sa zakonskim propisima u odnosu na životnu sredinu (ISO 14001) i praćenje zainteresovanih grupa o njihovom poslovanju. Zato je ISO 14001 temeljni model za ocenjivanje sistema upravljanja okolinom. Kontrola obuhvata korišćenu tehnologiju i proces rukovanja sa kojim se donose odluke u vezi sa tehnološkim pitanjima. Posebne ekološke studije neophodne su u slučaju uvođenja neke druge tehnologije, razvoja i proširenja kompanije uključujući kvalitet radne sredine, sigurnost i zdravlje radnika. Finalna faza kontrole uključuje ispitivanja za svaki proizvodni kapacitet i proizvod, sa ciljem ocene rizika zaštite životne sredine. Upotrebom boja na bazi rastvarača dolazi do emisije lakoisparljivih jedinjenja VOC. Njihova emisija u atmosferu ima negativan uticaj na životnu sredinu. Pri određenim vremenskim uslovima, fotohemijskim reakcijama nastaje fotohemijski smog. Zato je osnovni cilj adekvatno odložiti nastali otpad. Emisije nastalog polutanta najčešće se spaljuju uz dodatak energije, mada se danas sve češće koriste biološki sistemi odlaganja otpada, koji su zbog manje potrošnje energije ekološki prihvatljivi. Emisija VOC u tunelima za sušenje odvodi se ventilacionim sistemima. Nastali polutanti se spaljuju, usled čega nastaje novi problem emisije polutanta CO2. Ugljen dioksid ima negativan uticaj na kvalitet vazduha, stvarajući efekat staklene bašte. Primenom toplotnog i katalitičkog sagorevanja treba voditi računa o nastalim produktima koji mogu biti nepovoljni za životnu sredinu. Biološki sistemi odlaganja otpada u mnogočemu su prihvatljivi, bakterije razgrađuju organske materije odnosno nastale gasove. Pročišćavanjem gasova evakuiše se metan koji se koristi za druge potrebe u proizvodnji. Primenom boja različitih osobina u fleksoštampi potrebno je permanentno voditi računa o odlaganju nastalog otpada. Ekološka svest poslovnog sveta čini preduslov usvajanja sistema za upravljanje okolinom. Potrebno je osigurati racionalno iskorišćavanje prirodnih resursa, optimalnu potrošnju sirovina i omogućiti adekvatan način odlaganja otpada uz optimalne troškove proizvodnje, a sa ciljem ispunjavanja tržišnih zakona. Određene boje u fleksoštampi svojim jedinstvenim osobinama imaju negativan uticaj na kvalitet ambijentalnog vazduha. Zbog toga je potreban doprinos poboljšanju kvaliteta životne sredine primenom određenih načela. Pravilan pristup poboljšanju kvaliteta čovekove okoline, kao što je norma ISO 14001, predstavlja osnovu za postizanje boljih uslova rada.[5]

21

6.1. Monitoring emisije iz pogona U okviru monitoringa emisije iz pogona potrebno je vršiti permanentni skrining stanja kako bi se proverilo da li su emitovane vrednosti u skladu sa propisima. Mogu se vršiti stalna i periodična merenja. Kod periodičnih merenja vrše se najmanje tri očitavanja u toku pojedinačnog merenja. Kod otpadnih gasova treba se pridržavati propisanih graničnih vrednosti emisija, vrednosti rasipajućih emisija i ukupne granične vrednosti emisije. Određena količina gasa može biti dodata struji otpadnog gasa radi hlađenja ili razblaživanja kada za to postoje tehnički uslovi, ali neće biti uzete u obzir prilikom određivanja masene koncentracije zagađujuće materije u otpadnom gasu. U slučaju stalnih merenja, smatra se da se granična vrednost emisije poštuje ako nijedna od merenih srednjih vrednosti u toku 24 sata normalnog rada ne prelazi graničnu vrednost i ako nijedna od srednjih vrednosti po jednom satu ne prelazi granične vrednosti emisije za više od 1,5 puta. U slučaju periodičnih merenja smatra se da se granične vrednosti emisije (tabela 7.1) poštuju ukoliko u toku sprovođenja jednog merenja srednja vrednost svih očitavanja ne prelazi granične vrednosti emisija i kada nijedna od srednjih vrednosti po jednom satu ne prelazi granične vrednosti emisija za više od 1,5 puta. [10]

Tabela 7.1 Pragovi i granične vrednosti za regulisanje emisija

Redni broj Aktivnost

Prag potrošnje rastvarača

u tonama/godini

Granične vrednosti emisije

u otpadnim gasovima

(mgC/Nm3)

Procenat unosa

rastvarača

1 Ofset štampanje (>15)

15-25 >25

100 20

30 30

2 Roto štampa (>25)

75 10

3

Ostala roto gravura,

fleksografija, roto skrin (>15)

15-25 >25 >30

100 100 100

25 20 20

4 Čišćenje površina (>1)

1-5 >5

20 20

15 10

5 Ostalo čišćenje

površina (>2)

2-10 >10

75 75

20 15

6.2. Načini redukcije VOC

Brojne studije jasno pokazuju da mnogi rastvarači koji se koriste za pranje i čišćenje štamparskih mašina, a koji se nalaze i u sredstvu za vlaženje, izgube više od pola zapremine pre nego što se završi proces proizvodnje. Na primer, 40-50% IPA koji se koristi u sistemu za vlaženje isparava iz rastvora i pre nego što bude upotrebljen. Iz navedenog se jasno vidi da su troškovi i gubici veliki. Za supstituente i reduktore IPA

22

dokazano je da su efikasni kao i IPA, ali znatno ekonomičniji u upotrebi jer skoro 100% supstance obavlja funkciju za koju je i predviđena. Postoji nekoliko načina za redukciju emisije VOC iz grafičke industrije. Jedna, ili kombinacija nekoliko od sledećih strategija mogu rezultovati redukciju emisije VOC i mogućim smanjenjem troškova:

• Direktna supstitucija- postupak gde hemijski identična jedinjenja dobijena iz biljaka supstituišu petrohemijska jedinjenja; zbog toga što je supstanca identična u molekulskoj strukturi, prednosti su ograničene na način kojim je supstanca proizvedena iz obnovljivih izvora; kao poređenje, fenol koji se koristi u štamparstvu, industriji plastike i hemijskoj industriji može biti proizveden iz biljaka- bio-fenol produkuje 80% manje zagađenja nego kada je proizveden iz nafte,

• Indirektna supstitucija- postupak u kome funkcionalno slična, ali hemijski različita supstanca dobijena iz biljaka supstituiše supstancu dobijenu iz nafte,

• Parcijalna supstitucija- još uvek su u upotrebi neki od VOC ali u manjoj količini; hemikalije za redukciju IPA u sredstvu za vlaženje su dobar primer parcijalne supstitucije; korišćenje supstanci sa visokim tačkama paljenja takođe ograničava emisiju VOC,

• Supstitucija procesa- emisija VOC može biti redukovana usvajanjem nove metode i postupka štampanja; primer za to je postupak bezvodnog (suvog) ofseta, gde ne postoji potreba za upotrebom sredstva za vlaženje i gde se koriste boje na bazi biljaka, postoje i druge prednosti po životnu sredinu koje se ostvaruju primenom suvog ofseta.

Drugi proces koji može da zameni konvencionalnu štampu jeste digitalna štampa. Tržište za primenu digitalne štampe se još uvek razvija. Proces digitalne štampe je za sada spor, ali pogodan za niskotiražne kolor poslove. Digitalna štampa eliminiše većinu isparljivih organskih jedinjenja. [9]

6.3. Eliminacija IPA iz procesa štampe Danas je sve veći pritisak, Evropske Unije, da se štampanje vrše bez alkohola, bez obzira na kvalitet štampe koji se dobija uz pomoć IPA kao dodatka sredstvu za vlaženje. Zakon i pritisak potrošača motivišu štampare da eliminišu IPA i time zaštite radnu i životnu sredinu. Rastvarači na bazi izopropil alkohola koji se koriste za pranje štamparskih mašina i u sredstvima za vlaženje, gube do polovine svoje zapremine pre nego što započne njihova reakcija. Na primer, 40-50% IPA koji učestvuje u sistemima za vlaženje isparava već na samom početku procesa. Supstance koje se u štamparskoj industriji koriste kao supstitucija IPA su se pokazale efikasne kao agensi za vlaženje, ali i ekonomičnije u svojoj upotrebi. Eliminacija IPA se može bazirati na sledećim stavkama:

• IPA je veoma zapaljiv; njegovo skladištenje i upotreba su predmet striktnih pravila za skladištenje, jer je tačka paljenja (12 ο ) ispod sobne temperature,

• IPA ima navedenu granicu za radnu izloženost i ako je ona veoma visoka, zaposleni udišu isparenja IPA,

• IPA je isparljiva organska materija i potpuno isparava u atmosferu, a velika ograničenja po pitanju VOC jedinjenja će se uvoditi zbog toga što zakon

23

Evropske Unije teži čistijem vazduhu i smanjenju zagađenja u nižim delovima atmosfere; štamparska delatnost će biti selektivno primorana da smanji upotrebu VOC jedinjenja,

• Isparavanje IPA dovodi do toga da se još alkohola dodaje permanentno sredstvu za vlaženje, tako da je stvarna potrošnja veća od očekivane; cena alkohola udvostručava sveukupnu cenu sredstva za vlaženje i obično je eliminacija isplativa. [7]

6.4. Tehnologija redukovanja i zamene izopropil alkohola

Do danas su učinjeni razni pokušaji zamene velikih količina IPA manjim količinama drugih aditiva kao što su alternative alkoholima. Upotreba IPA je ograničena striktnim regulativama od strane agencija za zaštitu životne sredine i aktima o očuvanju čistog vazduha. Preporuke za smanjenje emisije IPA, a samim tim i smanjenje zagađenja životne sredine u skladu sa opštim postupcima prevencije zagađenja date su u tabeli 7.2.

Tabela 7.2 Ograničenja upotrebe IPA Preporuke Primena

Smanjiti koncentraciju IPA u praksi Na sva postrojenja Supstitucija IPA Na sva postrojenja Primena bezvodnog ofseta Samo u posebnim slučajevima Hlađenje sredstva za vlaženje sa IPA Na sva postrojenja

Proizvođači sredstava za vlaženje teže primeni manje štetnih i ekološki prihvatljivijih rastvarača koji se ponašaju slično kao izopropil alkohol. Štampanje sa redukovanom količinom alkohola u ofset štampi postalo je uobičajeno. Prosečna koncentracija IPA u ofset štampi mogla bi biti značajno smanjena uvođenjem štamparskih mašina nove tehnologije, sa savremenim jedinicama za merenje količine alkohola, specijalnim dodacima sredstvu za vlaženje i modifikovanim valjcima. Da bi se dobio kvalitetan otisak u štampi, a da se pri tom smanji ili potpuno isključi korišćenje IPA, neophodno je:

• Uvesti alternativne aditive u sastav sredstva za vlaženje, alternativna mešavina viševalentnih alkohola, dugolančanih aldehida, emulgatora, pufera, biocida, zamensko sredstvo SUBSTIFIX HD koje se primenjuje za kontrolu pH i temperature,

• Intervenisati u samoj tehnici, tj. primeniti tehniku bezvodnog ofseta. [7] Redukcija IPA u sredstvu za vlaženje pruža brojne prednosti: smanjuje se isparavanje sredstva za vlaženje i stvaranje neugodnih mirisa, takođe se smanjuje količina lako isparljivih organskih jedinjenja i emisija čestica u vazduh radne sredine.

24

7.0 ZAKONSKE REGULATIVE U SRBIJI

U Srbiji je program upravljanja opasnim otpadom regulisan zakonom. Postoji niz propisa, standarda i dozvola koje se odnose na lako isparljiva organska jedinjenja. Neki od njih su:

• Lista otrova razvrstanih u grupe („Sl. glasnik RS“, br. 91/2008) • Pravilnik o graničnim vrednostima emisije, načinu i rokovima merenja i

evidentiranja podataka („Sl. glasnik RS“, br. 30/97 i 35/97) • Pravilnik o metodologiji za izradu Integralnog katastra zagađivača („Sl. glasnik

RS“, br. 94/2007) • Pravilnik o prethodnim i periodičnim lekarskim pregledima zaposlenih na

radnim mestima sa povećanim rizikom („Sl. glasnik RS“, br. 120/2007 i 93/2008).

Maksimalno dozvoljena koncentracija predstavlja onu količinu toksičnih ili štetnih materija čijem se dejstvu mogu izložiti organizam čoveka, životinjski ili biljni organizmi, bez štetnih posledica i za duže vreme. Za toksične supstance u gasovitom i parnom stanju ova se vrednost daje u ppm ili u mg/m3, a ukoliko se radi o supstancama koje su rastvorene u vodi, u mg/l. Vrednosti MDK imaju veliki praktični značaj, posebnopri projektovanju sistema ventilacije u radnim prostorijama. Neophodno je da se u radnim prostorijama, putem ventilacije, obezbedi održavanje koncentracije štetnih i toksičnih materija na nivou vrednosti MDK ili nešto ispod tog nivoa, kako bi se izbegla opasnost od mogućeg trovanja. Do trovanja ne mora da dođe čak ni u slučajevima kada koncentracija štetnih materija, u izvesnom vremenskom intervalu, premašuje navedene vrednosti. [11] Na osnovu podataka dobijenih sistematskim merenjima imisije obezbeđuje se:

1. Redovna kontrola vazduha i poređenje sa graničnim vrednostima imisije (stalno praćenje stepena zagađenosti vazduha),

2. Detekcija povećanih koncentracija zagađujućih materija, 3. Utvrđivanje trenda zagađujućih materija, 4. Transport zagađujućih materija, 5. Analiza uticaja određenih izvora zagađivanja vazduha na kvalitet vazduha, 6. Analize prostorne i vremenske raspodele zagađenosti vazduha, 7. Procena opterećenosti područja ili pojedinih lokacija zagađujućim materijama, 8. Analiza hemijskih reakcija u atmosferi, 9. Utvrđivanje efekata preduzetih mera na kvalitet vazduha i 10. Istraživanje uticaja zagađenog vazduha na zdravlje ljudi i životnu sredinu. [12]

Sistematsko merenje imisije se sprovodi na svakom lokalitetu u mreži mernih mesta i traje najmanje godinu dana. Merenja imisije na mernim mestima koja nisu u mreži sistematskog merenja sprovode se u trajanju od najmanje šest meseci. Merenja se vrše radi praćenja kontaminacije vazduha u blizini pojedinačnog izvora, opterećenih saobraćajnica kao i u slučaju razbacanih visokih i niskih izvora zagađenja. Učestalost i dužina uzorkovanja zagađujućih materija u vazduhu zavisi od efekata koje izaziva polutant, graničnih vrednosti imisije, donje granice detekcije i tehničkih mogućnosti. Vreme uzorkovanja supstanci u gasovitom stanju je najmanje 60

25

minuta, a čvrstih čestica 24 sata. Rezultati sistematskog merenja imisije evidentiraju se, obrađuju, analiziraju i izražavaju sledećim pokazateljima: srednjom koncentracijom, brojem dana preko graničnih vrednosti imisije, frekvencijom visokih koncentracija i medijanom. Za određivanje graničnih vrednosti imisije zagađujućih materija koje nisu propisane Pravilnikom o graničnim vrednostima emisije, načinu i rokovima merenja i evidentiranja podataka („Sl. Glasnik RS“, br. 30/97 i 35/97) koriste se međunarodni propisi i standardi Agencije za zaštitu životne sredine SAD (USEPA) u skladu sa Zakonom o standardizaciji. [10]

26

8.0 ZAKLJUČAK

Rezultati merenja koncentracionih nivoa isparljivih organskih jedinjenja u

štampariji u Novom Sadu ukazuju da je emisija izopropil alkohola u grafičkom okruženju veoma značajna. Detektovane koncentracije IPA su znatno veće od izmerenih koncentracija toluena, benzena, etilbenzena, acetona i ksilena. Upotreba izopropil alkohola treba da se svede na najmanju moguću meru, kako bi uticaj od isparavanja IPA bio što manji i kako bi se smanjila emisija u vazduh, kao i potencijalna opasnost po ljudsko zdravlje i životnu sredinu.

IPA se ubraja u zagađujuće, toksične materije koje doprinose zagađenju radnog i

životnog okruženja i imaju negativan uticaj na zdravlje zaposlenih. Izlaganje ljudskog organizma izopropil alkoholu može nastati udisanjem (inhalacija), unošenjem preko hrane (ingestija), u dodiru sa kožom i preko kontakta sa očima. Upotreba konvencionalnih boja, koje u svom sastavu sadrže veliku količinu lako isparljivih organskih materija u vidu rastvarača treba zameniti bojama na bazi vode i biljnih ulja. Najčešće se kao biljno ulje u grafičkoj industriji koristi sojino ulje, a emisija VOC se tim smanjuje za 30%. Korišćenjem boja na bazi biljnih ulja ili na bazi vode poboljšao bi se kvalitet vazduha u radnom okruženju štamparije. Mnoge studije su pokazale da je u štamparijama koje su zamenile „tradicionalno štampanje“ sa „zelenim štampanjem“ emisija VOC znatno smanjena i da se izloženost radnika kreće u granicama koje nisu opasne po ljudsko zdravlje.

27

LITERATURA [1]. Vujasinović L., „Aeropolutanti štamparske industrije“, FTN, Novi Sad, 2007. [2]. Popović A., „Priručnik za upravljanje opasnim otpadom“, Regulativni centar za

životnu sredinu, Beograd, 2004. [3]. http://www.printnet.com.au/verve/_resources/VOC_Report_-_members.pdf [4]. Kiurski J. „Hemija u grafičkom okruženju”, FTN, Novi Sad, 2008. [5]. http://savjetovanje.grf.unizg.hr/dokumenti [6]. Reichhardt C., „Solvents and solvent effects in organic chemistry“, 2003. [7]. Trbojević T., „Primena izopropil alkohola u štamparstvu“, FTN, 2009. [8]. „Sericolov priručnik za UV sito-štampu“, Sericol limited, 2004. [9]. Martinović I., „Emisija izopropil alkohola iz ofset tabačne štampe”, FTN, Novi

Sad, 2009 [10]. http://mpz.ks.gov.ba/sites/mpz.ks.gov.ba/files/MPZ_pravilnik_emisija_isparljivi

hOrg_jedinjenja12-05.pdf [11]. Škiljević Lj., „Ksilen u grafičkom okruženju“, FTN, Novi Sad, 2009. [12]. „Sl. Glasnik RS, br 54/92, 19/2006“ [13]. Popović J., „Etilbenzen u grafičkom okruženju“, FTN, Novi Sad, 2010. [14]. Adamović D., „Detekcija i kvantifikacija BTEX jedinjenja iznad postrojenja za

preradu otpadnih voda Rafinerije nafte Novi Sad“, FTN, Novi Sad [15]. http://www.cluin.org/char/technologies/ETV/PerkinElmer_vr.pdf

28