مقالات

آلودگی ناشی از رنگها

تولید و اعمال رنگها انتشار بسیاری از مواد آلاینده محیط زیست را موجب می شود. این آلاینده ها بطور کلی شامل موارد زیر می باشند.

حلال ها- پایه رنگ ها-رنگدانه ها

اکثر مواد تشکیل دهنده رنگها تا حدودی سمی و آلودگی زا هستند . همه رنگها بجز رنگهای پایه آبی قابل اشتعال می باشند. برخی کاملاسمی بوده و بعضی فقط به موجودات زنده آسیب می رسانند. در هر حال تمامی این مشکلات با کنترل صحیح و رعایت نکات ایمنی قابل حل است.

آلودگی ناشی از حلالها و کنترل آنها

حلالها مایعات فراری هستند که برای حل کردن رزین به رنگ افزوده می شوند. این مایعات می توانند نقش اصلاح گر و تعدیل کننده رنگ را نیز داشته باشند. بنابراین نه تنها یک حلال باید  رزین را حل کند ، بلکه باید بتواند به محلول گرانروی مطلوب جهت کاربرد یا نگهداری رنگ را ببخشد . حلال باید سرعت تبخیری داشته باشد که به رنگ اجازه رسوب و نشست فیلمی ، با خواص مورد نیاز را بدهد . حلالها به هنگام پخت یا خشک شدن رنگها تبخیر شده و یک آلاینده محیط زیست بحساب می آیند. پر استفاده ترین حلالها در زمینه رنگها هیدروکربنها ی کلر دار هستند . همین پخت رنگها ، آزادسازی و انتشار موادی همچوم اسیدهای چرب و گلیسرینه ، فنل ها، آلدییدها ، کیتونها ، ترپینها را در پی دارد که هر کدام به نوبه خود اثرات قابل ملاحظه ای روی روال عادی چرخه طبیعت و موجوادت زنده دارند.

در حال حاضردرصد بسیار بالایی از رنگهای مورد استفاده در صنعت بر پایه حلالهای آلی می باشند. این نوع رزین ها به میزان زیادی در رنگهای صنعتی مورد استفاده قرار می گیرند. پایه این پوشش ها عمدتا نیتروسلولزها،رزینهای اکریلیک گرمانرم و یا رزینهای کلرینه شده گرمانرم ( کوپلیمر های وینیل کلراید و کلروکائوچو) می باشند. پوششهای گرما نرم  مزایای بسیاری دارند، هم می توانند تحت شرایط محیطی خشک شوند و هم می توان آنها را پخت نمود.نسبت حلالهای  مختلف موجود در رنگ می تواند جهت بهینه سازی خواصی همچون شره کردن، چین خوردگی و غیره ، متغیر باشد. فیلم رنگ وقتی پخته می شود تمامی حلال از لایه تبخیر و خارج شود. در رنگهای ذکر شده بالا، درصد وزنی مواد جامد کمتر از 20 درصد حجمی کمتر از 15 درصد می باشد بقیه را عمدتا حلالها و مواد فرار تشکیل می دهند. این حلالها و مواد فرار مهمترین عوامل الودگی هوا می باشندو رنگهای وینیلی گرمانرم و رنگهای کلرو کائوچو با وجود درصد بالای مواد آلی فرار موجود در انها ، بعنوان یکی از پوششهای مهم جهت مصارف مختلف بکار گرفته می شوند.

نوع پوششهای پایه حلالی ، ارگانوسولها هستند که گاهی اوقات پلاستیزول هم گفته می شوند. ارگانوسولها از ذرات پخش شده کوپلیمرهای وینیل کلراید در محلول حلالها و نرم کننده ها تشکیل شده اند. ارگانوسولها هم بازای واحد وزن رنگ، حجم بالایی از حلالهای آلی را وارد محیط زیست می نمایند.

پیشگیری و جلوگیری کامل از تنفس بخارات حلالهای آینده هوا کاری دشوار است و باید هنگام کار کردن با آنها به مقدار مجاز آن ماده (TLV) که توسط سازمان جهانی بهداشت و ایمنی محیط کار تعیین و منتشر گردیده توجه نمود. این مقادیر حداکثر غلظت بخار یک حلال را در هوا را که یک کارگر می تواند به طور مستمر در روزهای پیاپی و بدون ایجاد بیماری تحمل کند، نشان می دهند. این اعدا از یک گروه حلال به گروه دیگر و در یک گروه ، از یک حلال به حلال دیگر به میزان زیادی متفاوت است.

غلظت بخار موجود در هوای محیط بستگی به میزان فراریت حلال دارد . بنا براین حلالهای دارای نقطه جوش بالا و نرم کننده ها، کم خطرتر خواهند بود. استفاده از متانل ، بنزول و سیکلوهگزانون ،نیز خالی از اشکال نیست. تولوئن و زایلین نیز کمی سمی هستند . تولوئن ،زایلین ، مینرال اسپریت و ایزوبوتیل کیتون علاوه بر سمی بودن ، اشک آور نیز هسنتد . البته تنفس و در تماس بودن با حلالهای غیر سمی نیز در دراز مدت روی ارگانیسم بدن انسان و محیط زیست تاثیر نامطلوب می گذارند و باید از انتشار و تنفس بی رویه آنها جلوگیری نمود. شرایط رنگ آمیزی و مضر بودن حلالها از کاری به کار دیگر تغییر می یابد.

یکی از شرایط بسیار خطرناک ، رنگ آمیزی درون محیطهای کوچک و بسته مثل تانکها و اتاقک ها می باشد.در صورت  مه توسط انجام عمل تهویه، این آلودگی کنترل نشود می تواند عواقب مرگ باری در پی داشته باشد. جهت جلوگیری از این امر در اکثر محیطها و کارگاههای تولید رنگ و رنگ آمیزی ،هواکش قوی،حلالها و مواد فرار رنگها را به محیط بیرون می فرستند که این مواد از سوی دیگر با انتشار ،موجب آلودگی محیط زیست می گردد.یکی از بهترین راههای جلوگیری از خروج بخارات حلالها ،استفاده از فیلترهای شیمیایی جاذب می باشد.

بیشترین آلودگی هوا به هنگام استفاده از روش پاششی در رنگ آمیزی پیش می آید. در اکثر رنگها از حلالها ی با نقطه اشتعال بالا (بیش از 38 درجه  سلسیوس ) استفاده می شود که از لحاظ تبخیر و اشتعال و نهایتا آلودگی ، مشکل چندانی ایجاد نمی کنندو با رعایت یکسری اصول ایمنی کاملا قابل کنترل هستند برخی رنگها که اسپری می شوند و حاوی حلالهای با نقطه اشتعال پایین هستند ،نیاز به کنترل و مراقبت بهداشتی و محیط زیستی بیشتری دارند.

از جمله دستگاههایی که جهت جلوگیری از آلودگی هوا و محیط زیست توسط انتشار حلالها از محیطهای ساخت و اعمال رنگ استفاده می شوند، می توان از جمع کننده های تر نام برد که آنها بخارات را با مایعی در تماس قرار می دهند، در نتیجه بخارات در مایع حل و جمع آوری شده و در هوا پخش نمی شوند.

دستگاه دیگر دستگاه جذب است که از موادی همچون کرین اکتیو  جهت جذب بخارات از هوای خروجی استفاده می شود.دستگاههای احتراق معمولی و کاتالیستی نیز جهت پاکسازی آلاینده های هوا بکار گرفته می شوند که با دمای 815 درجه سلسیوس – در احتراق معمولی یا بدون کاتالیست- هوای عبور کننده کاملا محترق شده و آلاینده ها به دی اکسید کربن و بخار آب تبدیل شده و خارج می شوند. در دستگاههای احتراق با کاتالیست که هوا را تحت دمای حدود 482 درجه سلسیوس قرار می دهند ،نیز همین عملیات انجام می شود با این تفاوت که کاتالیستی که سر راه هوای خروجی قرار دارد یا آینده را جذب می کند یا اینکه تغییر ماهیت شیمیایی آنان را شامل می شود.

نظر به اینکه در اکثر انواع مختلف رنگها حلالهای آلی استفاده می شوند و این حلالها در طی پخت رنگ در هوا نشر پیدا کرده  و میتواند باعث الودگی هوای محیط و آسیب رساندن به لایه ازن باشند ،لذا امروزه استفاده از رنگهای پایه آبی رو به پیشرفت است . با استفاده از این نوع رنگها می توان میزان ترکیبات آلی فرار حاصله را به حداقل رساند. این رنگها به محیط زیست آسیب نمی رسانند اما در مواردی که مقاومت بالای شیمیایی و مکانیکی مورد نیاز است، نیاز به تکنولوژی بالایی جهت ساخت و تولید دارند. با استفاده از این رنگها بدون نیاز به انجام تغییرات اساسی در سیستم ابزار آلات رنگ آمیزی، می توان میزان ترکیبات آلی فرار را به 05/0 تا 1/0 کیلوگرم در هر لیتر رنگ رساند.

از روشهای مختلف کاهش حلالها در محیط زیست ، می توان پوشش دهی الکتریکی، استفاده از سیستمهای لامینه، پوشش دهی پودری و پخت توسط اشعه ماوراء بنفش و تشعشع الکتریکی را نام برد.

در پوشش دهی الکتریکی قطعه درون رنگ غوطه ور شده ، جسم و رنگ توسط جریان الکتریسیته دارای بارهای مخالف می شوند و در نتیجه  رنگ بر روی قطعه می نشیند. در این روش میزان ترکیبات آلی فرار نسبت به روشهای معمولی مثل اسپری بسیار کمتر است ، ولی هنوز مشکل آزاد سازی حلال به هنگام پخت این رنگها وجود دارد.

در سیستمهای لامینه، پوششها را بصورت ورقه های نازک بر روی سطوح مورد نظر می چسبانند. پوشش دهندگان سطوح و قطعات به طریقه لامینه برای دستیابی به حداقل بخارات حلالها ، نیاز به ایجاد تغییرات زیادی در تجهیزات عملیاتی دارند. این روش میزان ترکیبات آلی فرار کمتری را نسبت به روشهای دیگر رنگ آمیزی معمول ، در پی دارد ولی این میزان به صفر نمی رسد چون به هر حال طی عملیات چسباندن لامینه مقداری مواد آلی در هوا منتشر می شوند.

در روش پوشش دهی پودری رزین ها و رنگدانه های تشکیل دهنده رنگ را به شکل پودر بسیار نرمی در آورده و با رساندن دما به حد ذوب پودر ، پودر یک فیلم یکنواخت پوششی بر روی سطح مورد نظر تشکیل می دهد. این روش مناسبی جهت رساندن میزان مواد آلی فرار به صفر می باشد اما مشکلات مختلف اجرایی مانع گسترش این روش شده است . برای گسترش و همگانی شدن این روش در رنگ آمیزی به تجهیزات پیشرفته ای نیاز است.

پخت رنگ غیر از اعمال حرارت مستقیم با روشهایی چون استفاده از اشعه ماوراء بنفش و تشعشع الکترونیکی نیز انجام پذیر است. روشهای معمول پخت رنگها از لحاظ سرعت کند و تا حدودی آلودگی زاست. با توجه به وضع قوانینی در جهت استفاده کمتر از مواد آلوده کننده محیط زیست و مصرف انرژی فراوان برای کاهش یا حذف مواد ناشی از کوره های معمول مورد استفاده در پخت رنگهای کوره ای ، نیاز به ایجاد تغییراتی در سیستم کوره ها احساس می شود.

روش تشعشع الکتریکی مشکل آلودگی هوا و محیط زیست را تا حد مناسبی برطرف می سازد ولی پر هزینه بوده و مقرون به صرفه نمی باشد . روش استفاده از اشعه ماوراء بنفش جهت پخت، کم هزینه تر از تشعشع الکتریکی بوده و روش  مناسبی جهت پخت رنگهای کوره ای با در نظر گرفتن سازگاری سیستمهای رنگ با این اشعه می باشد.

به طور کلی امروزه روشهای مختلفی جهت حذف مقدار مواد فرار آلی رنگ( VOC) به کار گرفته می شود که اساس آنها پروتکل محیط زیستی سال 1991 ژنو  می باشد که دو روش اصلی برای حذف و کاهش VOC  را بصورت ذیل بیان می نماید:

1-کنترل میزان VOC  در روش های رنگ آمیزی

2- روش جدید حذف VOC در مرحله فرمالاسیون و تولید رنگ

 

آلودگی ناشی از رنگها و کنترل آنها

پایه تمامی رنگها آلاینده محیط زیست نیستند و تنها برخی از آلاینده و سمی محسوب می شوند و  مشکلاتی را برای سلامتی  و محیط زندگی انسان موجب می گردند. این رنگها که جداگانه مورد بررسی قرار خواهند گرفت عبارتند از :

رنگهای اپوکسی رنگهای پلی اورتانی و رنگهای وینیلی

 

الف- رنگهای اپوکسی

رنگهای اپوکسی بر پایه  مواد آلی یا معدنی به طور وسیعی در صنعت مورد استفاده قرار میگیرند. این رزین ها از پلیمر های گرما سخت بوده و در واقع با تشکیل شبکه هایی با گروههای هیدروکسیل ،آمین و اسید کربوکسیلیک سخت می شوند. ار آنجایی که بدن بسیاری از موجودات زنده اعم از گیاهان و جانوران دارای پلیمرهایی با گروههای عاملی هیدروکسی ، آمین و اسید کربوکسیلیک می باشد، بدیهی است که ترکیبات حاصله از این نوع رنگها نمی توانند خالی از عوارض محیط زیستی باشند.

یکی از دو جزیی که در رنگهای دو جزئی اپوکسی استفاده می شوند آمینها هستند. اغلب آمینها سمی بوده و عدم دقت ، کم تجربگی یا بی اطلاعی عوامل حمل و نقل و اختلاط  ترکیبات آمین در رنگهای دو جزیی اپوکسی می تواند برای محیط زندگی انسان خطرناک باشد. بطور کلی، سمی بودن با افزایش جرم مولکولی رزین و کاهش حلالیتش در آب ، کاهش می یابد. وقتی جرم مولکولی  افزایش یابد، فراریت کم می شود که همین احتمال انتشار مقادیر خطر آفرین و سمی آمین در آب وهوا را  کاهش می دهد. همچنین با افزایش جرم مولکولی و کاهش حلالیت درآب، خاصیت عبور از غشاء های مختلف موجودات زنده کاهش می یابد.

 

ب- رنگهای پلی اورتانی

محدودیت عمده رنگهای پلی اورتانی علاوه بر قیمت بالایشان، آلایندگی محیط و سمی بودن آنها می باشد. سمی  بودن بیشتر در ترکیبات  دارای گروههای  N=C=O  در جرمهای مولکولی پایین مشاهده می شود. از آنجایی که رزینهای تشکیل دهنده رنگ که جرم مولکولی بالاتری دارند، فشار بخار و خاصیت گذر دهی کمتری از غشاء های مختلف از خود نشان می دهند، نتیجتا سمیت و الایندگی محیط زیستی کمتری خواهند داشت . بسیاری از دی ایزوسیاناتهای دارای جرم مولکولی پایین که از عوامل تشکیل دهنده رنگهای دو جزئی پلی اورتانی هستند ، حساسیت زا می باشند و موجب ایجاد آلرژی در انسانها و تخریب بافتهای گیاهی می شوند. یکی از بیماریهایی که بخاطر در ارتباط بودن بیش از حد با این رنگها پدید می آید آسم است که در صورت عدم رعایت موارد بهداشتی بسیار حاد می شود،بنحوی که افراد بیمار نمی بایست در اتاق یا حتی ساختمانی که این مواد حمل و جابجا می شوند وارد شوند. با اجرای تهویه مناسب و استفاده از ماسکهای هوا و پوشش های محافظ و فیلترها ، حمل ونقل و اعمال رنگ می تواند بدون بروز مشکل خاصی محیط زیستی و بهداشتی انجام پذیرد.

 

ج- رنگهای وینیلی

نوعی رنگهای وینیلی با وزن مولکولی بالا در رنگها مورد استفاده قرار می گیرد که مواد جامد به جای حل شدن در محلولها در آن پخش می شوند. وقتی این نوع رنگ روی سطح اعمال می گردد، پس از پخت مولکولهای وینیل با یکدیگر تداخل کرده و فیلمی سخت و دارای قابلیت انعطاف و کاملا یکنواخت ایجاد می کنند.محدودیت استفاده از رنگهای حاوی پلی وینیل کلراید به علت وجود  دی اکسین سرطان زا می باشد که به هنگام سوزاندن و خاکستر کردن این نوع رنگ حاصل می گردد.

 

جهت برطرف کردن مشکل انتشار ذرات آلاینده جامد حاصل از رنگها در محیط زیست، می توان از صافی ها، ته نشین کننده های الکترواستاتیک جهت جمع آوری ذرات کوچکتر از یک میکرون و محفظه های ته نشینی، سیکلونها و جمع  کننده های برتر برای جمع اوری ذرات درشت تر استفاده نمود.

آلودگی ناشی از رنگدانه ها و کنترل آنها

رنگدانه ها در ترکیبات رنگ نقش های مهمی از قبیل ایجاد رنگ ، پوشش، براقیت،سختی، مقاومت های مکانیکی و شیمیایی و افزایش چسبندگی ایفا می کنند. بسیاری از رنگدانه ها سمی و سرطانزا هستند . چنین موادی باید با دقت خاص حل شوند. ماسکهای مخصوص هنگام حمل و نقل و جابجایی پودرهای خشک رنگدانه ها باید بر روی صورت نصب شوند.

اکسید سرب معروف به لیتارژ در گذشته بسیار مورد استفاده قرار می گرفته و اکنون نیز در برخی ضد زنگها بکار برده می شود. ضد زنگها حاوی سرب و کبالت بسیار سمی بوده و آلودگی محیط زیست هم تاثیر بسزایی دارند. این مواد باید حتی المقدور مورد استفاده قرار نگیرند . موادی که در اکثر موارد می توانند بجای لیتارژ سمی جایگزین شوند و بهتر است مورد استفاده قرار گیرند عبارتند از:

تیتاتات تترا ایزوپروپپل هیدروکسد لیتیم- ریسینولئات لیتیوم

یکی دیگر از مواد سمی و آلاینده ، رنگدانه کربنات سرب بازی ، معروف به سرب سفید است که در رنگها استفاده می شود.سرب سفید تا اندازه ای در آب حل می شود و این خود باعث بروز مشکلات محیط زیستی در آبها می گردد. از جمله ترکیبات دیگر سمی ، کرومات سرب است که بهتر است هر چه کمتر استفاده شود و با رنگدانه های سفید دیگر که مضرات کمتری دارند جایگزین گردد.

 

آلودگی ناشی از مواد و ابزار مورد استفاده در آماده سازی سطوح و کنترل

در آماده سازی سطوح طور معمول موادی چون حلالها،اسیدها و بازها مورد استفاده قرار می گیرند که پسابهای آنها می بایست جمع آوری شده و در محلهای مخصوص اینکار تخلیه شوند تا در محیط زیست پراکنده نگردند.و سلامت موجودات زنده به علت تخریب بافت سلولی آنها به خطر نیفتد . ابزار و مواد سایشی و پاششی نیز خطراتی موجب می شوند. در حال حاضر در اکثر موارد استفاده در ایران به ویژه در صنعت، زنگ زدایی سطوح طی عملیات شن پاشی انجام می شود که در طی این عملیات ، ساینده مصرفی به وسیله جریان هوایی با فشار بالا از طریق نازل مناسب روی سطوح پاشیده می شود. ساینده های مصرفی در در نتیجه پاشش و برخورد به سطوح خرد و شکسته شده و به دانه های کوچکتر تبدیل می شوند.غبار حاصل در طی عملیات بلاستینگ در هوا پخش می شود و خصوصا اگر اندازه ای کوچکتر از 5 میکرون داشته باشند، همراه هوا وارد ریه خواهد شد که با عکس العمل طبیعی به حلق منتقل می شود و از طریق مخاط بوسیله سرفه یا بلعیدن از حلق خارج می شود، در حالیکه ذرات کریستالی آزاد از این قاعده پیروی نمی کنند.ذرات کریستالی با توجه به شکل ساختمانی خود به کیسه های هوایی داخل ریه انسانها و جانوران می چسبد و سیستم طبیعی زدایش را مختل نموده، به دلیل وجود غبار سیلیس آزاد ،باعث ایجاد زخم در ریه می شوند.

کسانی که در معرض تنفس سیلیس آزاد موجود در هوا باشند نظیر کسانی که به کار بلاستینگ با ماسه اشتغال دارند،در معرض خطر ابتلا به نوعی بیماری به نام سیلیسکوسیس خواهند بود. در نتیجه این بیماری حجم ریه روز به روز کاهش یافته تا اینکه به صفر میل خواهد کرد و در نهایت منجر به مرگ خواهد شد.

به علت آودگی فوق العاده محیط زیست و ابتلا به سیلیکوسیس در افرادی که با سند بلاست کار می کنند و مشکل بودن کنترل وسایل ایمنی ، استفاده سیلیکا در بسیاری از کشورها ممنوع می باشد. برای تقلیل وجود سیلیکا در محیط کار و جلوگیری از ابتلا به بیماری و بعضا فوت کارگران به علت ابتلا به تنگی نفس موارد زیر پیشنهاد می شود:

  • جایگزین کردن سیلیکا،شن و ماسه با سایر موادی که یک درصد سیلیکا یا کمتر در آن وجود داشته باشد.
  • مجهز نمودن کارگاهها به تهویه مناسب
  • بکار گیری وسایل و ابزار تنفسی در موقع استفاده از سیلیکا
  • نصب اعلامیه و تذکر به کارگران در مورد خطرات عدم استفاده از پوششهای تنفسی بهنگام استفاده از شن پاشی.