Технологические решения снижения концентрации паров органических растворителей в воздухе рабочей зоны предприятий флексографской печати тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.13, кандидат технических наук Яловая, Татьяна Дмитриевна

• Яловая, Татьяна Дмитриевна
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Яловая, Татьяна Дмитриевна

Список сокращений.

Введение.

Глава 1 Анализ экологической безопасности предприятий флексографской печати. Постановка задач.

1.1 Важность решения проблем экологической безопасности флексографских предприятий.

1.2 Материалы, использующиеся во флексографской печати.

1.3 Особенности кинетики испарения растворителей.

1.4 Экологическая безопасность при работе с красками флексографской печати.

1.5 Постановка задач. Направления исследования.

Глава 2 Разработка технологических рекомендаций, направленных на снижение вредного воздействия компонентов красок флексографской печати на воздух рабочей зоны типографий.

2.1 Выбор объектов исследования.

2.2 Исследование влияния условий разбавления на кинетику испарения смесевых растворителей флексографских красок.

2.3 Исследование влияния вида полимерной пленки на кинетику испарения смесевых растворителей флексографских красок.

2.4 Исследование влияния величины поверхностного натяжения полимерной пленки на кинетику испарения смесевых растворителей.

2.4.1 Кинетика испарения смесевых растворителей с ПЭНД.

2.4.2 Кинетика испарения смесевых растворителей с ПЭВД.

2.4.3 Кинетика испарения смесевых растворителей с БОПП.

2.4.4 Исследование влияния величины поверхностного натяжения полимерных пленок на кинетику испарения смесевых растворителей из флексографских красок.

2.5 Оценка относительной скорости испарения смесевых растворителей флексографских красок

Глава 3 Разработка методики расчета вредных выбросов растворителей флексографских печатных красок.

3.1 Экологический контроль воздуха рабочей зоны типографий. Метод газовой хроматографии.

3.2 Анализ воздуха рабочей зоны при печати красками на основе органических растворителей.

3.3 Анализ воздуха рабочей зоны при печати красками УФ - отверждения

3.4 Технологии очистки отработанного воздуха для предприятий флексографской печати.

Рекомендации по снижению концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны предприятий флексографской печати.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технологические решения снижения концентрации паров органических растворителей в воздухе рабочей зоны предприятий флексографской печати»

В настоящее время пристальное внимание уделяется вопросам экологической безопасности производства. С этой точки зрения флексографская печать по невпитывающим материалам имеет ряд проблем, связанных, прежде всего, с использованием красок на органических растворителях, выделяющих при печати пары летучих компонентов в воздух рабочей зоны.

Актуальность темы исследования. Доля импорта красок на органических растворителях, ввозимых в Россию, составляет до 60%. Полиграфические предприятия флексографской печати в ходе своей деятельности могут оказывать негативное воздействие не только на воздух рабочей зоны предприятия, но и на состояние атмосферного воздуха и сточных вод. В литературе недостаточно освещены эти вопросы, в виду чего актуальным является более подробное исследование проблемы.

Использующиеся в процессах флексографской печати краски на органических растворителях различных производителей отличаются как качественным, так и количественным составом. Для обеспечения экологической безопасности флексографских предприятий необходимо знать факторы, влияющие на концентрацию вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Воздействие органических растворителей в течение длительного времени носит кумулятивный эффект и способствует развитию профессиональных заболеваний у персонала, занятого в производстве.

При проектировании полиграфических предприятий и составлении технологического задания по кондиционированию воздуха и вентиляционных систем для каждого производственного цеха, прежде всего, должны учитываться следующие параметры [1]:

• Параметры внутреннего воздуха;

• Характеристика вредностей, выделяющихся при выполнении технологического процесса;

• Особенности технологического процесса, обуславливающие необходимость кондиционирования воздуха;

• Возможность применения рециркуляции воздуха.

Количество воздуха, необходимого для обеспечения требуемых параметров воздушной среды в рабочей зоне, в помещениях с газовыделениями определяется по количеству вредностей, поступающих в рабочую зону, из условий разбавления их до допустимых концентраций [2]. Следует отметить, что при использовании красок на органических растворителях на полимерных субстратах с различными физико-химическими свойствами возможно неравномерное поступление вредных веществ в воздух рабочей зоны, а также локальные во времени превышения уровня ПДК. В случаях, когда полное исключение вредного вещества или его замена на менее вредное невозможно, ставится задача снижения его содержания в воздухе рабочей зоны до безопасного предела. Глобальный характер загрязнения окружающей среды, связанный с производственной деятельностью человека и с широким использованием химических веществ в различных отраслях промышленности, определил необходимость разработки современных средств очистки.

Большое количество предприятий малого и среднего бизнеса, специализирующихся на производстве полиграфической продукции флексографским способом печати, расположены в помещениях специально не спроектированных для этих целей. Поэтому результаты данного исследования, могут быть учтены при организации систем вентиляции и кондиционирования рабочих помещений предприятий флексографской печати. Имеющиеся нормативные документы касаются тех технологий печати, которые широко применялись в момент составления документов, т.е. высокого, глубокого, офсетного производства и в меньшей степени флексографского.

Подавляющее большинство работ посвящено особенностям технологического процесса, вопросам оптимизации производства. Этих нормативных документов недостаточно, поэтому в работе в качестве базовых нормативных документов использовались стандарты «смежных» отраслей-системы стандартов безопасности труда [3-6]. Следует учитывать также тот факт, что с 01 июля 2010 года прекращено действие ранее разработанных отраслевых нормативных документов в соответствии с ФЗ РФ от 27 декабря 2002 года «О техническом регулировании» [7]. Документы, регламентирующие организацию безопасности труда и строгое техническое регулирование технологических выбросов полиграфического производства, к составлению и вводу в действие в настоящее время не планируются. Изучению экологических аспектов флексографского производства не уделяется должное внимание. В виду чего актуальным является более подробное исследование факторов, которые могут оказывать влияние на концентрацию компонентов, загрязняющих воздух рабочей зоны предприятий флексографской печати, и оказывают негативное воздействие на окружающую среду.

Цель и задача работы. Целыо исследования являлась разработка рекомендаций, позволяющих снизить вредное воздействие условий печатных процессов флексографской печати на воздух рабочей зоны в типографии, с учетом факторов, влияющих на концентрацию вредных веществ.

Для достижения поставленных целей необходимо было решить следующие задачи:

• проанализировать факторы, влияющие на экологическую безопасность предприятия;

• разработать методику контроля вредных выбросов в воздух рабочей зоны флексографских предприятий;

• определить влияние условий разбавления флексографских красок на состав воздуха рабочей зоны предприятий флексографской печати;

• исследовать влияние типа подложки и физико-химических свойств её поверхности на скорость испарения смесевых растворителей;

• провести экологический контроль воздуха рабочей зоны типографий;

• разработать технологические рекомендации, направленные на снижение вредного воздействия компонентов красок флексографской печати на воздух рабочей зоны типографий.

Научная новизна работы:

• Экспериментально установлено и статистически доказано влияние режимов обработки поверхности пленок на кинетику испарения флексографских красок (45-96 с).

• Установлено влияние условий разбавления флексографских красок при различном соотношении компонентов на кинетику испарения флексографских красок (39-44 с).

• Научно обоснованная, уточненная методика расчета воздухообмена, учитывающая особенности условий флексографского печатного процесса: разбавление красок, режимы обработки субстрата, степень заполнения печатной формы, красочность и толщину красочного слоя(109-117 с).

Решаемая научная проблема

Исследование влияния режимов обработки полимерных пленок и условий разбавления красок на концентрацию паров органических растворителей флексографских красок в воздухе рабочей зоны.

Практическая значимость

Методические рекомендации обоснованного выбора способа очистки газообразных отходов, снижающего их вредное воздействие на окружающую среду конкретных предприятий, основанные на результатах проведенных исследований.

Реализация результатов исследования

Разработанная методика и научно-обоснованные технологические рекомендации могут быть использованы в учебном процессе при составлении плана лабораторных работ, а также при изучении дисциплин «Полиграфические материалы», «Упаковочные материалы» и «Экология» в вузах, занимающихся подготовкой специалистов в области технологии полиграфического производства. Апробация работы.

Положения диссертационной работы докладывались на Научно-технической конференции молодых ученых МГУП 2009г., Международной конференции молодых ученых PRINT-2009 (г. Санкт-Петербург), Юбилейной конференции МГУП 80 лет 2010 г., Международной конференции Scientificpractical conference "Innovations of publishing printing and multimedia technologies'2010", Kaunas 2010 г., Научно-технической конференции молодых ученых МГУП 2011 г., на XII Международной выставке и деловом форуме PAP-ROR RUSSIA 2012. Обсуждались на заседаниях кафедры материаловедения. Публикации.

По материалам настоящей диссертации опубликованы 8 печатных работ, включая тезисы докладов на конференциях. В том числе четыре из них в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка использованной литературы (88 источников) и приложения. Общий объем работы составляет 144 страницы. Основной текст изложен на 120 страницах, включая 59 рисунков и 15 таблиц. Положения, выносимые на защиту:

Заключение диссертации по теме «Машины, агрегаты и процессы (по отраслям)», Яловая, Татьяна Дмитриевна

Основные выводы и результаты работы

1) Установлено, что при использовании красок, содержащих органические растворители, сумма отношение фактический концентраций вредных веществ, выделяющихся в воздух рабочей зоны, к их ПДК, составляет 4,7, что значительно превышает допустимый уровень. При использовании красок УФ - отверждения доля летучих компонентов, выделяющихся в воздух рабочей зоны, минимальна и составляет 0,0011.

2) В результате экспериментальных исследований установлено, что соотношение компонентов смесевого растворителя оказывает влияние на динамику изменения концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны. Наиболее интенсивно процесс испарения происходит с использованием растворителей при концентрации этилацетата в этаноле 80%, менее интенсивно - на основе пропилацетата, на БОПП - при концентрации этилацетата в этаноле 20%.

3) Результатами исследований показано, что изменение величины поверхностного натяжения исследуемых полимерных пленок влияет на скорость испарения смесевых растворителей. Максимальная скорость испарения наблюдается для ПЭНД для значения поверхностного натяжения в 38 мН/м, для ПЭВД в 41 мН/м, для БОПП в 43 мН/м. Для смесевых растворителей, содержащих этанол, установлено, что их испарение протекает наиболее интенсивно с поверхности полиэтиленовых пленок.

4) Предложена методика расчета воздухообмена, позволяющая учитывать особенности печатного процесса (условия разбавления красок и режимов обработки полимерных пленок), а также обосновано выбрать способ очистки газообразных отходов, снижающий их вредное воздействие на персонал, находящийся в рабочей зоне.

5) Разработана методика оптимизации системы вентиляции и очистки газообразных отходов предприятий флексографской печати при печати по невпитывающим поверхностям красками, содержащими органические растворители.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Яловая, Татьяна Дмитриевна, 2013 год

1. Сафонов A.B., Могинов Р.Г. Проектирование полиграфическогопроизводства. М.: ИТК «Дашков и К», 2009. - 500 с.

2. ГОСТ 12.1.005-88. Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.

3. Гост 12.0.006-2002. Система стандартов безопасности труда. Общие требования к системе управления охраной труда в организации. Введен 01.01.2003.

4. ГОСТ 17.2.1.01-86. Охрана природы. Атмосфера. Классификация выбросов по составу.

5. ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.

6. Инструкция МОТ «Окружающие факторы на рабочем месте».Женева, Бюро Международной Организации Труда, 2001г.

7. Федеральный закон "О техническом регулировании" от 27.12.2002 N 184-ФЗ.

8. Ханлон Дж., Келси Р. Дж., Форсинио Х.Е.// Упаковка и тара: проектирование, технологии, применение. СпБ.: Профессия, 2004. - 672 с.

9. Техника флексографской печати. Под редакцией Митрофанова В.П., Сорокина Б.А. М.:МГУП., 2000. Часть 1. - 192 с.

10. Техника флексографской печати. Под редакцией Митрофанова В.П., Сорокина Б.А. М.:МГУП., 2000. Часть 2. - 208 с.

11. Грушко Я.М. Вредные органические соединения в промышленных сточных водах: Справочник,- 2-е издание. JL Химия, 1982. - 216 с.

12. Грушко Я.М. Вредные органические соединения в промышленных выбросах в атмосферу. JL Химия, 1987. - 192 с

13. Клименко H.A., Когановский A.M., Левченко Г.М. и др. Очистка сточных вод и использование сточных вод в промышленном водоснабжении.-М.: Химия, 1983.-288 с.

14. Краснобородько И.Г. Деструктивная очистка сточных вод от красителей. -Л.: Химия, 1988. 194 с.

15. Дж. Пейдж Крауч/Юсновы флексографии. М., 2004. - 166 с.

16. Нельсон Р. Элдред//Что полиграфист должен знать о красках. -М., 2005. -334 с.

17. Загаринская Л.А., Шахкельдян Б.Н.//Полиграфические материалы. М., 1988. -328 с.

18. Орлова О.В., Фомичева Т.Н. Технология лаков и красок. М. издательство -Химия 1990. -384с.

19. Полянский H.H., Карташева O.A., Надирова Е.Б.//Технология формных процессов. М., 2007. - 364 с.

20. Ханс-Якоб Кок Экологические краски для флексографской печати//Флексо плюс, №5, 10 2004. С. 30-37

21. Шахкельдян Б.Н.//Уч. Пос. Физико-механические свойства полиграфических материалов. -М.: Моск. Полигр. Ин-т, 1983. 156 с.

22. Яклаков М.В. УФ-краски и лаки: состав, основные характеристики// Мир Этикетки.-2003.-№3. С. 55-63.

23. Сизов Е. БОПП-этикетки: новые технологии, новые возможности//Флексоплюс. №1 (43), 2005. С. 41-48

24. Рынок полимерных пленок в России, М.-2007.

25. Вакула В.Л., Притыкин Л.М.Физическая химия адгезии полимеров/В.Л. Вакула, Л.М. Притыкин. М., 1984. С. 141-150.

26. Власов, М.А. Активация поверхности полиэтиленовой пленки в плазме газового разряда/М.А. Власов, В.Н. Сумароков//Пластические массы.- 1975. -№9.- С. 40-42.

27. Лукин, Ю. Обработка поверхности коронным разрядом/ Ю. Лукин//Флексоплюс,- №3 (27).- 2002.- С.28-32.

28. Лукин Ю. Обработка поверхности коронным разрядом//Флексоплюс. №3 (28). 2002. С. 35-42.

29. Баканов, В.А. Свойства полимерных пленок, активированных коронным разрядом, и особенности из применения в производстве упаковки: диссертация на соискание степени кандидат технических наук: 05.02.13/В.А. Баканов; МГУПечати.- М., 2008.- 125 С.

30. Стефанович H.H., Баблюк Е.Б., Владыкина E.H. Механизм активации поверхности ПЭТФ коронным разрядом/ H.H. Стефанович, Е.Б.Баблюк, E.H. Коллоидный журнал. 1983. Т.45. Вып.1. С. 169-173.

31. Баблюк, Е.Б. Влияние коронного разряда на свойства поверхности ПЭТФ пленки/ Е.Б. Баблюк, Е.Б Перепелкин, А.Н., Губкин А.Н. //Пластические массы. -1978.-№6. -С. 41-44.

32. Крыжановский В.К., Бурлов В.В.//Технические свойства полимерных материалов. СпБ.: Профессия, 2007. - 280 с.

33. Николаев А.Ф., Крыжановский В.К.//Технология полимерных материалов. . СпБ.: Профессия, 2008. - 544 с.

34. Уайт Дж., Чой Д. Полиэтилен, полипропилен и другие полиолефины/ дж.Уайт, Д. Чой. СпБ.'Профессия, 2006. - 256 с.

35. Уилки Ч., Саммерс Дж., Даниэле Ч. Поливинилхлорид/ Ч. Уилки, Дж. Саммерс, Ч. Даниелс. СпБ.:Профессия, 2007. - 728 с.

36. Пат. № 6669769, заявлен 28.12. 2001, выдан 30.12.2003, автор Doreen Е. Smith/ Ink composition and process of manufacturing.

37. Пат. № 6197482, заявлен 14.05. 1999, выдан 06.03.2001, автор Lloyd А. Lobo, Mridula Nair, Rukmini B. Lobo, Barry A. Fitzgerald / Polymer overcoat for imaging elements.

38. Пат. № 4427964, заявлен 28.09. 1981, выдан 24.01.1984, автор Donald R. Ruegsegger/ Fusible link assembly.

39. Пат. № 6468339, заявлен 23.08. 2001, выдан 22.10.2002, автор Jeffrey F. Taylor, Mridula Nair/ Alumina filled gelati

40. Пат. № 4163001, заявлен 24.09. 1978, выдан 31.07.1979, автор Constantine G. Carumpalos, Harry E. Pansing / Water base flexographic dye ink

41. Пат. № 4309179 заявлен 24.07. 1980,- выдан 05.01.1982, автор Arthur R. Heuser, Richard Bolstad / Flexographic printing on textiles

42. Пат. № 7182837 заявлен 27.11. 2002, выдан 27.11.2007, автор Fung-Jou Chen, Jeffrey D. Lindsay, Thomas F. Hunt, Maurizio Tirimacco, John J. Urlaub / Structural printing of absorbent webs

43. Пат. № 5534049 заявлен 05.05. 1995, выдан 09.07.1996, автор Eva Wallstrom, Peter В. Lund, Arne Helgesen / Flexographic printing ink

44. Пат. № 4432900 заявлен 14.07. 1981, выдан 21.02.1984, автор Alex Pociluyko / Cationic dyestuff printing inks

45. Пат. № 3880792 заявлен 04.05. 1973, выдан 06.03.1975, автор Robert W. Faessinger, Robert W. Faessinger / Rotogravure printing process

46. Пат. № 7964060 заявлен 30.12. 2009, выдан 21.06.2011, автор Souvik Nandi, Guodong Zheng, Jawed Asrar, Philip Francis Miele / Roofing mat using urea-formaldehyde binder of particular viscosity and surface tension

47. Климова Е.Д. Фотополимеризующиеся композиции. M.: МГУП, 2000. -250 с.

48. Федеральным законом «Об охране атмосферного воздуха» от 04.05.1999 № 96-ФЗ.

49. Ринова JL Я. Испарение растворителей из пленкообразователей. Д., 1947. -320 с.

50. Doolittle, А. К. The Technology of Solvents and Plasticizers New York, 1954.-644 c.

51. Frenkel, J. The Kinetic Theory of Liquids-New York 1945.

52. Encyclopedia of Chemical Technology 13: 374-98 (1981).

53. Radchet report may/june 2005 Robert Brady

54. World Surface Coating Abstracts, vol. 63, No. 581: 2065 (1990).

55. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry A22:143-56(1993).

56. Дринберг А., Ицко Э.Ф., Шрейнер А. //К проблеме остаточных растворителей в лакокрасочных покрытиях. Лакокрасочные материалы и их применение.-1972.-№3. 84-86.

57. Дринберг А. Я. //Технология пленкообразующих веществ. М., 1955. -652 с.

58. Дринберг А.Я. Ицко Э.Ф. //Растворители для лакокрасочных материалов-Л.: Химия, 1980. -205 с.

59. Лыков А. В.// Теория сушки.М., Энергич, 1968. 472 с.

60. Шумская Н.И.//Промышленная токсикология и клиника профессиональных заболеваний химической этиологии. -М., 1962.-С. 150152.

61. Голубович Е.Я., Авхименко М.М., Чиркова Е.М.//В сб.: Токсикология новых промышленных веществ. М., 1968. - Вып. 10. - С. 64-73.

62. Макашев К.К.// В сб.: Вопросы гигиены труда и профзаболеваний. -Алма-Ата, 1972. С.8-10.

63. Семашко Н.А.//Медико-социальные аспекты здоровья работающих в полиграфической промышленности. М.,Т. 1, 1981. - 200 с.

64. Ильичева С. А., Заридзе Д. Г. Этиологические аспекты профессионального рака в полиграфической промышленности// Вестник Российской Академии медицинских наук -. N 2 2004. - С. 25-29

65. Ильичева С. А., Заридзе Д. Г. Эпидемиология профессионального рака в полиграфической промышленности//Вопросы онкологии : Т.47 N4. 2001. -, -С. 145-148

66. Ильичева С. А., Заридзе Д. Г. Terra incognita в эпидемиологии опухолей: профессиональный рак среди женщин // Вопросы онкологии : Т.50 N2. 2004. -, -С. 145-148

67. Ильичева С. А., Заридзе Д. Г. Оценка потенциальной канцерогенное™ опасности свинца и его соединений// Вопросы онкологии, 2007, том 53, №3 С. 140-145

68. Ильичева С. А., Заридзе Д. Г. Оценка канцерогенности свинца у работников типографий// Медицина труда и промышленная экология. №8 2002, С 15-19

69. Стуконис М.К.//Эпидемиология и профилактика рака. Отдаленные последствия влияния химических соединений на организм. - М., 1984. - 164 с.

70. Саноцкий И.В., Фоменко В.Н./Ютдаленные последствия влияния химических соединений на организм. М.: Медицина, 1979. - 210 с.

71. Фролова H.A.// Условия труда и их влияние на здоровье работающих в полиграфической отрасли. -М., Т. 1, 1981. 195 с.

72. Чижевский И.М., Куликов Г.Б., Сидоров Ю.А.// Охрана труда в полиграфии. -М.: Книга, 1988. -319 с.

73. Чижевский И. М., Куликов Г. Б., Сидорин Ю. А.//Охрана труда в полиграфии. -М., Книга, 1988. 319с.

74. Шевченко А. М., Яворовский А. П. Методические подходы к нормированию эпоксидных синтетических материалов и их летучих компонентов в воздухе рабочей зоны// Гигиена и санитария. -. N10. 1988-С. 57-60

75. Ямщикова Н. Л. Изучение заболеваемости и состояния здоровья учащихся, осваивающих профессию печатника// Гигиена и санитария. - N1 1990-С. 44-46

76. Корбаков А.И., Соркина Н.С., Молодкина H.H., Ермоленко А.Е., Веселовская К.А. Свинец и его действия на организм (обзор литературы)//Медицина труда и промышленная экология, №5,2001 С 29-33

77. Кривошеин Д.А., Муравей JI.A., Роева Н.Н//Экология и безопасность жизнедеятельности: учебное пособие для вузов. М., Юнити-Дана, 2000. -447 с.

78. Федотова И.В., Тихомиров Ю.П., Благодатен В.М., Грачева М.П., Пенкнович А.А. О влиянии химических веществ на репродуктивное здоровье женщин// Медицина труда и промышленная экология, №3,2001 С 5-8

79. Ананьев Б.В. Вопросы профилактики профессиональных заболеваний в полиграфической промышленности// Промышленная экология.№2.1987 С 33-36

80. Юлбарисова, Ф. А. Гигиенические особенности условий труда работников на современных полиграфических производствах : научное издание // Бюллетень ассоциации врачей Узбекистана. 2008. - N 3 . - С. 87-88

81. Solvent Problems In Industry", G. Kakabadse (ed.), Elsevier, NY, p76 (1984).

82. Левченко В.Т. Диссертация на соискание ученой степени кандидат технических наук. //Исследование флексографских красок для печатания на ПЭ. М.,МПИ, 1973

83. Грег С. Адсорбция. Удельная поверхность пористость/С. Грег, К. Синг. -М. Мир. 1984. -310 с.

84. Веников В.А. Расчеты и анализ режимов работы сетей/ В.А. Веников. -М.: Энергия, 1974.-336 с.

85. Конюхов В.Ю. Журнал прикладной химии. 2000.- Т. 73.- Вып. 4.-С. 563-566.

86. Рогинский С.З. Основы применения хроматографии в катализе/С.З. Рогинский, М.И. Яновский, А.Д. Берман. М.: Наука, 1972. - 376 с.

87. Семенов Ю.В., Зерщиков К.Ю. Исследование процесса пленкообразования из растворов полисульфидных олигомеров//ЛКМ. №4. 2010. С. 48-54.