Введение
Бумага перед вами предназначена для того, чтобы прояснить, будут ли прекращены отказ от ртутных ламп, используемых в полиграфической промышленности для УФ-отверждения красок, не позднее 2020 года, и есть ли необходимость продолжать отверждение чернил с помощью этих старых технологии.
2020 год - год всемирного запрета на ртуть. В мае 2014 года Всемирная ассамблея здравоохранения (ВАЗ), форум, через который Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) управляется 194 государствами-членами, приступила к осуществлению Минаматской конвенции по ртути (Hg) в целях защиты здоровья человека и окружающей среды. от последствий воздействия ртути и ртутных соединений. С тех пор к Конвенции присоединились 128 стран, а 107 ратифицировали ее.
Европейский союз (ЕС) написал свою первую директиву по сокращению содержания опасных веществ (RoHS) в 2002 году. За RoHS в 2011 году последовал RoHS 2. RoHS 2 - это расширенная версия исходной директивы с точки зрения количества веществ, области применения и ограничительное применение исключений. Тем не менее, ключевым принципом законодательства ЕС остается то, что применение правил ЕС не должно подрывать рост и развитие, поэтому законодательство RoHS 2 никогда не бывает таким простым, как кажется.
В результате действуют исключения RoHS 2 для ртутных дуговых ламп низкого, среднего и высокого давления, использование которых прекращается с апреля 2015 года по мере появления подходящих технологий замены. Исключения могут быть продлены, и промышленность по производству ртутных ламп успешно запросила обновление для устройств категории 4 (f) - категории, которая включает УФ-отверждающие лампы для печати - в 2015 году, и они уже работают над запросом на предстоящие 5 лет. продление срока.
ЕС присоединился к правилам Минаматской конвенции в 2016 году, когда RoHS 2 и другие директивы и правила были согласованы с соглашением. Следовательно, ЕС связан тем, что теперь известно как «запрет на ртуть 2020 года».
Почему запрет на ртуть давно назрел
Болезнь Минамата - неврологический синдром, вызванный тяжелым отравлением ртутью. В крайних случаях безумие, паралич, кома и смерть наступают в течение нескольких недель после появления первых симптомов. Договор Минамата был назван в честь японского города, который стал свидетелем одного из самых серьезных инцидентов промышленного отравления ртутью в 1956 году. Причиной этого стал выброс метилртути в промышленные сточные воды химического завода Chisso Corporation, который продолжался с 1932 по 1968 год. (1).
Нет известных безопасных уровней воздействия элементарной ртути на человека. Эффекты были замечены даже на очень низких уровнях. Вместе с различными соединениями он оказывает ряд серьезных последствий для здоровья, включая повреждение центральной нервной системы, щитовидной железы, почек, легких, иммунной системы, глаз, десен и кожи. Выжившие жертвы могут страдать от потери памяти или языковых нарушений, а повреждение мозга необратимо.
В Минамате метилртуть накапливалась в моллюсках и рыбе залива Минамата и моря Сирануи. Местное население, которое в значительной степени зависит от того, что море обеспечивает их ежедневное потребление пищи, подвергалось отравлению ртутью в течение 36 лет, когда завод продолжал выпускать токсичный химикат.
В марте 2001 года было официально признано, что у 2265 жертв болезнь Минамата (1784 из которых умерли), и более 10 000 человек получили финансовую компенсацию от Chisso Corporation. К 2004 году компания выплатила компенсацию в размере 86 миллионов долларов и в том же году получила приказ очистить территорию от загрязнения. 29 марта 2010 года было достигнуто соглашение о выплате компенсации еще не сертифицированным жертвам.
Вторая вспышка болезни Минамата произошла в префектуре Ниигата в 1965 году. Эти случаи вводят в заблуждение, поскольку они предполагают, что отравление опасно для жизни только в том случае, если у него есть шанс проникнуть в организм в течение длительного времени. Однако дело Карен Веттерхан рассказывает еще более ужасающую историю.
Карен Веттерхан, американский профессор химии в Дартмутском колледже, штат Нью-Гэмпшир, специализировалась на воздействии токсичных металлов. Она умерла в 1997 году в возрасте 48 лет в результате случайного воздействия органического соединения ртути диметилртути. Защитные перчатки не защитили ее, и лишь несколько капель химического вещества, абсорбированного через перчатки, оказались смертельными менее чем через год (2).
Минаматская конвенция
Минаматская конвенция - это договор, который доказывает, что мир принял во внимание риски и осознает, что, поскольку ртуть переносится по всему миру через окружающую среду, ее выбросы и выбросы могут повлиять на здоровье человека и окружающую среду даже в отдаленных местах.
Из-за трансграничного воздействия ртути странам необходимо сотрудничать в целях сокращения выбросов и выбросов ртути. Цель договора - защитить нас от антропогенных выбросов и выбросов ртути и ртутных соединений. Он содержит положения, которые относятся ко всему жизненному циклу ртути, включая меры контроля и сокращения для ряда продуктов, процессов и отраслей, в которых используется, высвобождается или выбрасывается ртуть. Договор также касается прямой добычи ртути, ее экспорта и импорта, ее безопасного хранения и утилизации как отходов.
Конвенция вступила в силу 16 августа 2017 года. Фактически ее подписали 128 стран, а ратифицировали 107. Запрет особенно коснется кустарной добычи золота, которая за последние годы стала прибыльным источником дохода в таких странах, как Таиланд, Перу и Сенегал. С 2020 года Конвенция запретит производство, импорт и экспорт продуктов, содержащих ртуть, включая тонометры, клинические термометры и другие продукты3.
В запрете на использование ртути в Минамате перечислены «ртутные лампы высокого давления (HPMV) для общего освещения», но ратифицирующие стороны могут ограничительно толковать определения любого договора, поэтому эти стороны должны включать специализированные лампы в свои планы по поэтапному отказу от ртути.
RoHS 2 и окружающая среда по сравнению с ртутной УФ-лампой
RoHS 2 - это ответ ЕС на проблему опасных отходов, но директива, чтобы не подрывать рост и развитие, допускает исключения и исключения. Они предоставляются после прохождения процесса обзора, который занимает от пары месяцев до пары лет, с учетом мнений (за и против) всех заинтересованных сторон и последующего анализа одним из сертифицированных институтов.
Еще одно препятствие, с которым сталкивается полный запрет на ртуть, - это толкование терминов «крупномасштабный стационарный промышленный инструмент» и «крупномасштабная стационарная установка». Эти условия относятся к сфере действия RoHS 2. «Область действия» означает, подпадает ли устройство под ограничения RoHS 2 или нет. Если устройство не входит в сферу действия, оно автоматически освобождается.
Вне сферы действия RoHS 2 может быть, например, печатный станок, для которого поставщику нужен грузовик, чтобы доставить его к порогу клиента, который должен собрать и установить, и не может перемещаться, не разбирая его и не повторяя процесс. Это означает, что такие большие УФ-установки, работающие на ртути, могут продолжать работать в прежнем режиме. Разумеется, также гарантируется распространение запасных частей.
Крупные промышленные предприятия полностью освобождены от этого запрета, поэтому промышленные печатные машины не подпадают под запрет и не подпадут под его действие, если Директива не будет обновлена после раунда законодательных консультаций и с одобрения Комиссии ЕС. Причина в том, что количество ртути очень мало, а лампы полностью перерабатываются. Ограничений на их хранение нет (4).
Для небольших печатных машин - тех, которые вы можете (даже теоретически) установить самостоятельно и которые более или менее легко перемещать - ртутные лампы были бы запрещены к настоящему времени, если бы не система исключений. В целях обеспечения безопасности инвестиций в 2015 году в Европейскую комиссию было подано заявление о четком регулировании со стороны ряда отраслевых ассоциаций, которые «защищают» интересы своих членов. Цель заключалась в том, чтобы продлить действие исключения для всех ртутных дуговых УФ-ламп, используемых для любых целей УФ-отверждения, включая печать (5).
Одной из подписантов, участвовавших в запросе на обновление, была RadTech, Европейская ассоциация, которая продвигает использование технологии отверждения УФ / ЭБ для красок, покрытий и клеев. Что касается продления, генеральный секретарь RadTech Europe сказал: «Каким бы невероятным это ни казалось, но формальное решение еще не принято, даже если исключение должно было вступить в силу много лет назад. Институт, ответственный за рассмотрение, рекомендовал Комиссии продлить освобождение, но решение на стороне Комиссии откладывается, поскольку у Комиссии были другие приоритеты. По сути, отрасль уже начинает подготовку к подаче заявки на продление льгот на следующий срок ».
Если срок действия исключения истекает, пока он еще рассматривается, он продлевается, чтобы дать время на рассмотрение запроса и обновление законодательства. В отношении исключений, срок действия которых истекает 22 июля 2016 г., было получено большое количество запросов, что привело к задержке в процессе рассмотрения, и срок их действия был перенесен, чтобы было принято официальное решение. Решения принимаются на постоянной основе. Учитывая количество сделанных запросов на продление, может пройти некоторое время, прежде чем все они будут официально опубликованы.
На вопрос, почему для ртутных ламп все еще требуются исключения, член RadTech ответил: «Крупные промышленные установки полностью освобождены от этого. Таким образом, запрет не распространяется на промышленные печатные машины. Количество ртути очень низкое по сравнению с массовыми продуктами, такими как ртутные лампы. Эти лампы, как правило, полностью перерабатываются. Нет никаких ограничений на их хранение ». Однако, если все промышленное печатное оборудование в любом случае выходит за рамки RoHS 2, непонятно, почему RadTech должна поддерживать продление исключений. На самом деле, многие печатные машины с УФ-отверждением достаточно малы, чтобы их можно было охватить.
Для полноты картины мы должны учитывать, что в других странах также есть «директива» RoHS 2. К ним относятся Китай, Тайвань, Япония, Корея, а также Калифорния с Законом об утилизации электронных отходов 2003 года. За исключением последнего, все они следуют формату ЕС RoHS 2 и схеме исключений (6).
Ртутные лампы: вредны для роста и развития
С точки зрения бизнеса понятно, что производители ртутных ламп отстаивают статус-кво. Вероятно, поэтому они затрудняются советами консультантов институтов по отмене льготы. Они стараются быть как можно более обширными с применением целевых ртутных ламп, чтобы получить максимальный период обновления.
Это не в интересах всех и, конечно, не в интересах окружающей среды, или, как заявляет Европейское экологическое бюро: «Мы не поддерживаем длительность многих запрошенных исключений по ртути в основном из-за заявления о том, что эквивалентные светодиодные лампы не подходят. Практическая замена сегодня для любого приложения. Вместо этого мы запрашиваем точные краткосрочные сроки годности для определенных категорий ламп на том основании, что светодиоды предпочтительнее с экологической точки зрения и практичны для большинства применений ».
Даже со строгой деловой точки зрения ртутные лампы не всегда лучший выбор. Тип лампы, используемый в приложениях для печати, обычно представляет собой линейную дуговую лампу среднего давления на парах ртути. УФ-лампы среднего давления отверждают чернила и покрытия мгновенно, позволяя оборудованию работать на очень высоких скоростях в течение длительного времени, но они работают при очень высоких температурах (от 850 до 950 по Цельсию или от 1550 до 1750 по Фаренгейту). И здесь мы имеем первый недостаток с точки зрения затрат. Если лампы станут слишком холодными, они могут не отвердить чернила или покрытие, поэтому принтеры должны постоянно держать их включенными, тратя много энергии - дорого как с точки зрения денег, так и с точки зрения охраны окружающей среды.
Когда я спросил Durst Phototechnik AG о том, почему они до сих пор предлагают ртуть вместе со своими светодиодными устройствами, их представитель сказал: «Обычные лампы на парах ртути и / или галлия - это хорошо зарекомендовавшая себя технология промышленного отверждения УФ-красок. Затраты на оборудование, особенно для крупных промышленных производственных машин, намного ниже - в два-три раза - чем, например, УФ-светодиодные системы ».
Однако стоимость оборудования - это только один фактор, и даже не самый важный. Стоимость потерянной энергии из-за необходимости «всегда быть включенной», измеренная в течение всего срока службы печатной машины, также должна быть учтена. К этому следует добавить, что эти лампы также выделяют много тепла и озона. Оба должны быть вытеснены из производственной зоны - опять же, это стоит большого количества бесполезной энергии.
Также существует риск попадания загрязняющих веществ, таких как аэрозольный порошок из других прессов или частицы пыли, которые могут пригореть на лампах, создавая дымку и снижая производительность лампы, а высокая температура, при которой работают эти лампы, препятствует печати на деликатных материалах, таких как пузырчатый пластик или очень тонкий субстраты.
Дерст также упомянул, что ртутные отверждающие материалы, концентрации фотоинициаторов и затраты на фотоинициаторы ниже, чем те, которые используются в светодиодной технологии, но, с другой стороны, пользователи иногда теряют выход из-за неравномерного отверждения или изменения цвета, что часто является результатом деградации ртутной лампы или операторами пытается найти правильное сочетание энергии отверждения для чернил на конкретном носителе.
По словам Дерста, УФ-светодиоды также не подходят для всех целей УФ-отверждения в отрасли. Представитель заявил: «В настоящее время нет практической альтернативы, кроме обычных газоразрядных ламп для генерации длин волн УФ-С и УФ-В, которые потребуются для достижения определенных свойств при УФ-отверждении, таких как высочайшая твердость поверхности и хорошая устойчивость к царапинам. ”
Тем не менее, Дженнифер Хиткот, Eminence UV, сказала: «Необходимо указать желаемые физические и эстетические свойства окончательного отверждения, а также предполагаемое использование продукта, и они играют важную роль в формировании химического состава (чернил) и, в конечном итоге, от того, будет ли УФ-светодиод вылечить раствор возможно даже сегодня. Например, краски, лаки и клеи обычно хорошо отверждаются светодиодами и соответствуют большинству требований к графической печати. Однако силиконовые антиадгезионные покрытия и промышленные твердые покрытия все еще находятся в стадии разработки, и их коммерческая доступность в широком масштабе еще не закончена через 3-5 лет ». (7)
Наконец, ртутные лампы имеют скрытую цену: переработку. Европейская директива WEEE (8) требует, чтобы компании перерабатывали ртуть в этих лампах, и каждая страна-член ЕС налагает собственные штрафы, чтобы убедиться, что это требование выполнено (9).
Потребность в переработке полностью регулируется, а это означает, что принтеры не могут просто выбросить эти лампы в ведро. Вместо этого действующее законодательство каждой страны определяет весь процесс от начала до конца, и бремя переработки лежит на поставщике ламп (фактически, на владельце бренда), который может взимать с конечного пользователя дополнительную плату за каждую лампу и сделать ее обязательной для принтер арендовать специально сконструированный контейнер (10).
Достоинства УФ-светодиодной технологии
Для УФ-отверждения красок действительно следует отказать в исключениях RoHS 2, потому что существует вполне жизнеспособная альтернатива, которая - в течение всего срока службы оборудования - не оказывает негативного влияния на экономический рост и развитие, а также оказывает гораздо меньшее воздействие на окружающую среду.
Этой альтернативой является технология УФ-светодиодов, которая за последнее десятилетие достигла такой степени, что становится лучше, чем ртуть, во многих областях.
Самым очевидным преимуществом светодиода является то, что он представляет собой массив в отличие от лампы. Преимущество массива состоит в том, что при выходе из строя одного диода интенсивность поверхностного света изменяется минимально. Однако, что наиболее важно, светодиодные лампы нагреваются до 40 градусов по Цельсию, тогда как ртутные лампы нагреваются до более чем 60 градусов. В отличие от ртутных ламп, даже маломощных, светодиодные лампы намного более энергоэффективны. Они используют примерно 20% УФ-излучения для отверждения, и только 80% преобразуется в тепло.
Исследование, проведенное Fogra Graphic Technology Research Association (11), показало, что отверждение светодиодами снижает потребление энергии до 82% по сравнению с устройствами, в которых используются обычные ртутные дуговые лампы.
Хотя это правда, что УФ-светодиодные системы нуждаются в специально разработанных чернилах, чтобы использовать большинство технологий, с УФ-чернилами, составленными в соответствии с длиной волны светодиодных диодов, системы, которые отверждаются светодиодными лампами, работают так же быстро, как и системы, отверждаемые ртутью. Несколько лет назад светодиодные системы начали соответствовать скорости высокоскоростных производственных прессов. Одна из причин этого заключается в том, что изображения, отвержденные на светодиодах, сушатся сразу после печати, что положительно влияет на общую скорость производства.
Светодиодная технология в целом потребляет меньше чернил, сводя к минимуму отходы, что является еще одной экологически чистой функцией. Чернила, разработанные для технологии УФ-светодиода, более чувствительны, и если печатный станок имеет цифровое внешнее программное обеспечение, оптимизированное для светодиодов, он сможет наносить более тонкий слой чернил для получения тех же результатов, что и при обычном отверждении. Во время отверждения светодиодами чернила не впитываются в основу - 100% пигмента затвердевает.
Все это требует, чтобы принтер и чернила были тщательно согласованы друг с другом. Кен Ханулек, вице-президент EFI по маркетингу струйных решений, сказал: «EFI учитывает все параметры при выводе нового продукта на рынок. К ним относятся принтер, печатающие головки, система закрепления, чернила и все другие технические компоненты ».
Чтобы сделать свои системы предпочтительным принтером для сертификации 3M ™ MCS ™, EFI разработала свои чернила в сотрудничестве с 3M. Гарантия 3M гарантирует, что графика, созданная с помощью струйных технологий EFI в сочетании с носителем 3M, будет работать должным образом в течение всего срока службы графики. Чтобы сделать это возможным, EFI использует автомобильные пигменты, измельчая и контролируя их для обеспечения плотного распределения.
Кроме того, светодиодные лампы безопасны, а ртутные лампы представляют опасность на рабочем месте. Если внешний экран светодиодной матрицы поврежден, вредных последствий нет. Если внешняя колба ртутной лампы сломается, испускается интенсивное УФ-излучение. Воздействие ультрафиолета может вызвать ожоги глаз и кожи, а также другие неудобства.
УФ-светодиоды также позволяют печатать на необычных носителях, в том числе на металлических материалах с высокой отражающей способностью, сильно текстурированных поверхностях, тонких, как лента, термочувствительных пленках и многом другом. На полиэстере и других специальных тканях тоже можно печатать, поскольку светодиоды круче по сравнению с ртутными лампами. Фактически, УФ-светодиодные принтеры позволяют печатать на ПВХ толщиной от 0,2 до 0,5 мм.
В то время как ртутное лобби предполагает, что все светодиодные устройства будут стоить вам дороже, я лично беседовал со многими печатниками из ЕС, которые заявили, что они действительно способствовали росту их бизнеса по двум причинам:
Они могут печатать на дешевых и экзотических материалах, таких как зеркала, тонкое стекло и другие деликатные материалы.
Клиенты любят говорить, что они используют только экологически чистые продукты и услуги - «экологичность» окупается.
Светодиоды более рентабельны и в других отношениях. Производитель Agfa Graphics заявляет: «Поскольку светодиодная лампа рассеивает меньше тепла, легче держать носитель плоско под челноком. Это исключает поломку головки и, следовательно, снижает потребность в доработке, которая приведет к расходу носителя и чернил. Кроме того, светодиодная система содержит меньше деталей, которые могут потребовать замены, например, жалюзи и зеркала ». Кроме того, поскольку УФ-светодиодные лампы не содержат ртуть, нет необходимости в ее утилизации или каких-либо связанных с этим затрат. Светодиоды также не выделяют озон, который необходимо удалять с помощью вентиляции (12).
Даже такие печатные машины, как 5-красочная печатная машина Heidelberg, преобразованная в светодиодную, имеют преимущества, как объясняет генеральный директор Opal Print из Великобритании Кейт Лант в видеоролике с тематическим исследованием на веб-сайте BluPrint UK (13). Он упоминает более яркие цвета и более четкую точку, и он не одинок. В тематической статье 2018 года сотрудники FESPA сообщили, что принтеры, которые уже используют УФ-светодиоды, сообщают о потреблении энергии на 70% ниже, чем у традиционных систем, и об увеличении яркости цвета, что связано с более высоким содержанием пигментов (14).
Срок службы УФ-светодиодов составляет от 10 000 до 20 000 часов. Срок службы ртутных дуговых ламп составляет около 1500 часов. Это означает, что вам придется заменять опасные ртутные лампы примерно в восемь-десять раз чаще, чем их светодиодные аналоги. По окончании срока службы светодиоды в идеале перерабатываются, чтобы максимально использовать содержащиеся в них редкие минералы и вписать их в кругооборотную экономику, а не потому, что они содержат так много токсичных материалов, которые могут выбрасываться в воздух или просачиваться в запасы воды. , но из-за того, что они содержат дорогие редкоземельные минералы. Всеохватывающая программа рециркуляции обсуждалась группой Fraunhofer Project Group по вторичной переработке материалов и ресурсным стратегиям IWKS и Дармштадтским институтом материаловедения при Техническом университете (15).
Заключение
Сама по себе Минаматская конвенция практически не повлияет на полиграфическую промышленность. Поскольку Конвенция концентрирует усилия на добыче, с одной стороны, и на более универсальном использовании ртути, с другой, а RoHS 2 работает с исключениями из области применения и продлением исключений, запрет на ртуть 2020 года, введенный определениями продуктов в договоре Минаматы, безусловно, не имеет немедленных последствий. в традиционной печати с УФ-отверждением.
Что касается RoHS 2, производители ртутных ламп продолжают попытки расширить и обновить всю ртутные лампы категории 4 (f). Таким образом, они, похоже, извлекают выгоду из путаницы, вызванной широким спектром продуктов, подпадающих под эту категорию, что делает задачу консультантов консультировать Комиссию по поводу возобновления исключения практически невозможной.
Это странным образом расходится с целью директивы о запрете ртути к 2020 году, безусловно, с учетом достижений технологии УФ-светодиодов за последнее десятилетие с чисто технологической точки зрения и полного отсутствия ртути (16).
Многие положительные отзывы пользователей, которые я лично слышал из многочисленных интервью с типографиями в Великобритании и на европейском континенте, похоже, указывают на то, что полиграфические компании, которые придерживаются традиционных методов УФ-отверждения, делают менее успешные с точки зрения расширения своего бизнеса, чем их коллеги / конкуренты, которые используют технологию УФ-светодиодов, которая считается чистой и экологически безопасной.
