Адаптировано из NIOSH 1984.
Краски и покрытия включают краски, лаки, лаки, морилки, типографские краски и многое другое. Традиционные краски состоят из дисперсии частиц пигмента в носителе, состоящем из пленкообразователя или связующего (обычно масло или смола) и разбавителя (обычно летучий растворитель). Кроме того, могут быть самые разнообразные наполнители и другие добавки. Лак представляет собой раствор масла и натуральной смолы в органическом растворителе. Можно также использовать синтетические смолы. Лаки представляют собой покрытия, в которых пленка полностью высыхает или затвердевает за счет испарения растворителя.
Традиционные краски содержали менее 70% твердых веществ, а остальное составляли в основном растворители. Правила загрязнения воздуха, ограничивающие количество растворителей, которые могут выбрасываться в атмосферу, привели к разработке широкого спектра красок-заменителей с низким содержанием органических растворителей или без них. К ним относятся: латексные краски на водной основе; двухкомпонентные катализируемые краски (например, эпоксидные и уретановые системы); краски с высоким сухим остатком (более 70% сухих веществ), в том числе пластизольные краски, состоящие в основном из пигментов и пластификаторов; краски радиационного отверждения; и порошковые покрытия.
По данным Национального института безопасности и гигиены труда США (NIOSH 1984), около 60% производителей красок нанимали менее 20 рабочих, и только около 3% имели более 250 рабочих. Ожидается, что эти статистические данные будут репрезентативными для производителей красок во всем мире. Это указывает на преобладание небольших магазинов, в большинстве из которых не было бы собственных специалистов по охране труда и технике безопасности.
Производственные процессы
В целом производство красок и других покрытий представляет собой серию единичных операций с использованием периодических процессов. Химических реакций мало или совсем нет; операции в основном механические. Производство включает в себя сборку сырья, смешивание, диспергирование, разбавление и корректировку, заполнение контейнеров и складирование.
Краски
Сырье, используемое для производства красок, бывает жидким, твердым, порошкообразным, пастообразным и суспензионным. Они взвешиваются вручную и предварительно смешиваются. Агломерированные частицы пигмента должны быть уменьшены до первоначального размера пигмента, а частицы должны быть смочены связующим для обеспечения дисперсии в жидкой матрице. Этот процесс диспергирования, называемый измельчением, осуществляется с помощью различных типов оборудования, включая высокоскоростные диспергаторы с валом и крыльчаткой, тестомесы, шаровые мельницы, песочные мельницы, трехвалковые мельницы, мопсовые мельницы и так далее. После первоначального запуска, который может занять до 48 часов, к пасте добавляется смола, и процесс измельчения повторяется в течение более короткого периода времени. Затем диспергированный материал переносится самотеком в отстойник, куда можно добавить дополнительный материал, например красящие составы. Для красок на водной основе на этом этапе обычно добавляют связующее. Затем паста разбавляется смолой или растворителем, фильтруется и снова под действием силы тяжести переносится в зону наполнения банок. Наполнение может производиться вручную или механически.
После процесса диспергирования может потребоваться очистка резервуаров и мельниц перед введением новой партии. Это может включать ручные и электрические инструменты, а также щелочные чистящие средства и растворители.
Лаки
Производство лака обычно осуществляется в закрытом оборудовании, таком как резервуары или смесители, чтобы свести к минимуму испарение растворителя, которое может привести к отложению сухой пленки лака на технологическом оборудовании. В остальном производство лака происходит так же, как и производство краски.
Лакокрасочные
Производство масляно-смоляных лаков включает варку масла и смолы, чтобы сделать их более совместимыми, создать высокомолекулярные молекулы или полимеры и повысить растворимость в растворителе. Старые растения могут использовать переносные открытые котлы для обогрева. Смола и масло или только смола добавляются в котел и затем нагреваются примерно до 316ºC. Натуральные смолы необходимо нагревать перед добавлением масел. Материалы засыпаются поверх котла. Во время приготовления пищи котлы накрывают огнеупорными вытяжными колпаками. После приготовления котелки перемещают в помещения, где их быстро охлаждают, часто с помощью струи воды, а затем добавляют разбавитель и осушитель.
Современные заводы используют большие закрытые реакторы емкостью от 500 до 8,000 галлонов. Эти реакторы аналогичны тем, которые используются в химической промышленности. Они снабжены мешалками, смотровыми стеклами, линиями заполнения и опорожнения реакторов, конденсаторами, приборами для измерения температуры, источниками тепла и т.д.
Как на старых, так и на современных заводах разбавленная смола фильтруется на последнем этапе перед упаковкой. Обычно это делается, пока смола еще горячая, обычно с использованием фильтр-пресса.
Порошковые покрытия
Порошковые покрытия представляют собой не содержащие растворителей системы, основанные на плавлении и сплавлении частиц смолы и других добавок на поверхности нагретых объектов. Порошковые покрытия могут быть термореактивными или термопластичными и включать такие смолы, как эпоксидные, полиэтиленовые, полиэфирные, поливинилхлоридные и акриловые.
Наиболее распространенный метод производства включает сухое смешивание порошкообразных ингредиентов и экструзионное смешивание в расплаве (см. рис. 1). Сухая смола или связующее вещество, пигмент, наполнитель и добавки взвешиваются и передаются в смеситель для предварительного смешения. Этот процесс аналогичен операциям сухого смешивания при производстве резины. После смешивания материал помещают в экструдер и нагревают до расплавления. Расплавленный материал выдавливается на охлаждающую конвейерную ленту, а затем передается в гранулятор крупного помола. Гранулированный материал пропускают через мелкую мельницу, а затем просеивают для достижения желаемого размера частиц. Затем порошковое покрытие упаковывается.
Рис. 1. Технологическая схема изготовления порошковых покрытий методом экструзии-расплава
Опасности и их предотвращение
В целом, основные опасности, связанные с производством красок и покрытий, связаны с обращением с материалами; токсичные, легковоспламеняющиеся или взрывоопасные вещества; и физические факторы, такие как поражение электрическим током, шум, тепло и холод.
Ручное обращение с ящиками, бочками, контейнерами и т. д., содержащими сырье и готовую продукцию, является основным источником травм из-за неправильного подъема, скольжения, падений, падения контейнеров и т. д. Меры предосторожности включают инженерно-эргономические средства контроля, такие как средства погрузочно-разгрузочных работ (ролики, домкраты и платформы) и механическое оборудование (конвейеры, подъемники и вилочные погрузчики), нескользящие полы, средства индивидуальной защиты (СИЗ), такие как защитная обувь и надлежащее обучение. в ручном подъеме и других методах обработки материалов.
Химические опасности включают воздействие токсичной пыли, такой как пигмент хромата свинца, которая может возникнуть во время взвешивания, заполнения бункеров смесителя и мельницы, работы с незакрытым оборудованием, заполнения контейнеров порошковой краской, очистки оборудования и разливов контейнеров. Производство порошковых покрытий может привести к сильному воздействию пыли. Меры предосторожности включают замену порошков пастами или суспензиями; местная вытяжная вентиляция (LEV) для открывания мешков с порошками (см. рис. 2), а также для технологического оборудования, ограждения оборудования, процедур очистки разливов и защиты органов дыхания, когда это необходимо.
Рисунок 2. Мешок и система пылеудаления
В производстве красок и покрытий используется широкий спектр летучих растворителей, включая алифатические и ароматические углеводороды, спирты, кетоны и т.д. Наиболее летучие растворители обычно содержатся в лаках и политурах. Воздействие паров растворителей может происходить во время разбавления при производстве красок на основе растворителей; при загрузке реакционных сосудов (особенно котлов старых типов) при производстве лаков; при заполнении банок всеми покрытиями на основе растворителей; и при ручной очистке технологического оборудования растворителями. Закрытие оборудования, такого как реакторы для лака и смесители для лака, обычно предполагает меньшее воздействие растворителей, за исключением случаев утечек. Меры предосторожности включают ограждение технологического оборудования, LEV для операций по разбавлению и наполнению банок, а также средства защиты органов дыхания и процедуры очистки сосудов в замкнутом пространстве.
Другие опасности для здоровья включают вдыхание и/или контакт с кожей изоцианатов, используемых при производстве полиуретановых красок и покрытий; с акрилатами, другими мономерами и фотоинициаторами, используемыми при изготовлении радиационно-отверждаемых покрытий; с акролеином и другими газообразными выделениями при варке лака; и с отвердителями и другими добавками в порошковых покрытиях. Меры предосторожности включают ограждение, LEV, перчатки и другую одежду и оборудование индивидуальной защиты, обучение обращению с опасными материалами и передовые методы работы.
Легковоспламеняющиеся растворители, горючие порошки (особенно нитроцеллюлоза, используемая в производстве лаков) и масла представляют опасность пожара или взрыва при воспламенении от искры или высоких температур. Источниками воспламенения могут быть неисправное электрооборудование, курение, трение, открытый огонь, статическое электричество и т.д. Пропитанная маслом тряпка может стать источником самовозгорания. Меры предосторожности включают соединение и заземление контейнеров при перекачке легковоспламеняющихся жидкостей, заземление оборудования, такого как шаровые мельницы, содержащие горючую пыль, вентиляцию для поддержания концентрации паров ниже нижнего предела взрываемости, накрытие контейнеров, когда они не используются, удаление источников воспламенения, использование искробезопасных материалов. инструменты из цветных металлов вокруг легковоспламеняющихся или горючих материалов и надлежащие методы ведения домашнего хозяйства.
Шумовая опасность может быть связана с использованием шаровых и галечных мельниц, высокоскоростных диспергаторов, вибросит для фильтрации и т.д. Меры предосторожности включают в себя виброизоляцию и другие средства технического контроля, замену шумного оборудования, надлежащее техническое обслуживание оборудования, изоляцию источника шума и программу сохранения слуха при наличии чрезмерного шума.
Другие опасности включают неадекватное ограждение машин, что является распространенным источником травм вблизи машин. Опасность поражения электрическим током представляет собой особую проблему, если отсутствует надлежащая программа блокировки/маркировки для технического обслуживания и ремонта оборудования. Ожоги могут быть вызваны варочными сосудами с горячим лаком и разбрызгиванием материалов, а также горячим клеем-расплавом, используемым для упаковок и этикеток.