Uvod
Rad koji je pred vama trebao bi pojasniti hoće li se lampe sa živinom parom koje se u tiskarskoj industriji koriste za UV stvrdnjavanje tinte ukidati najkasnije 2020. godine i hoće li još uvijek biti potrebno stvrdnjavati tintu s ovom starom tehnologija.
2020. je godina svjetske zabrane žive. U svibnju 2014. Svjetska zdravstvena skupština (WHA), forum putem kojeg Svjetskom zdravstvenom organizacijom (WHO) upravljaju 194 države članice, započela je provedbu Konvencije Minamata o živi (Hg) radi zaštite ljudskog zdravlja i okoliša od učinaka izloženosti živi i živinim spojevima. Od tada se 128 zemalja pridružilo Konvenciji, a 107 je ratificiralo.
Europska unija (EU) napisala je svoju prvu direktivu o smanjenju opasnih tvari (RoHS) 2002. RoHS je slijedio RoHS 2 2011. RoHS 2 je proširena verzija izvorne direktive u pogledu broja tvari, opsega i restriktivna primjena izuzeća. Međutim, ključno načelo u zakonodavstvu EU ostaje da primjena pravila EU ne smije potkopati rast i razvoj, tako da zakonodavstvo RoHS 2 nikada nije tako izravno kao što se čini.
Kao rezultat toga, na snazi su izuzeća od RoHS 2 za niskoumne, srednje i visokotlačne živine lučne lampe koje se ukidaju od travnja 2015. kad postanu dostupne odgovarajuće zamjenske tehnologije. Izuzeća se mogu obnoviti, a industrija proizvodnje živih svjetiljki uspješno je zatražila obnovu za uređaje kategorije 4 (f) - kategoriju koja uključuje UV svjetiljke za otisak - u 2015. godini i već rade na zahtjevu za nadolazeću petogodišnju obnavljanje razdoblja.
EU se pretplatila na pravila Konvencije Minamata 2016. godine kada su RoHS 2 i druge direktive i propisi usklađeni s ugovorom. Stoga je EU vezana onim što je danas poznato kao „zabrana žive 2020. godine“.
Zašto je zabrana žive već davno istekla
Bolest Minamata je neurološki sindrom uzrokovan jakim trovanjem živom. U ekstremnim slučajevima, ludilo, paraliza, koma i smrt slijede u roku od nekoliko tjedana od pojave prvih simptoma. Ugovor Minamata dobio je ime po japanskom gradu koji je svjedočio jednom od najgorih slučajeva industrijskog trovanja živom 1956. Uzrok je bio ispuštanje metil žive u industrijske otpadne vode iz kemijske tvornice Chisso Corporation, koje se nastavilo od 1932. do 1968. (1).
Ne postoji poznata sigurna razina izloženosti elementarnoj živi u ljudi. Učinci su viđeni čak i na vrlo niskim razinama. Zajedno s raznim spojevima ima niz ozbiljnih utjecaja na zdravlje, uključujući oštećenja središnjeg živčanog sustava, štitnjače, bubrega, pluća, imunološkog sustava, očiju, desni i kože. Preživjele žrtve mogu pretrpjeti gubitak pamćenja ili oštećenje jezika, a oštećenje mozga ne može se poništiti.
U Minamati se metil živa akumulirao u školjkama i ribama zaljeva Minamata i mora Shiranui. Lokalno stanovništvo, koje u velikoj mjeri ovisi o tome što im more pruža za svakodnevni unos hrane, bilo je podvrgnuto trovanju živom tijekom 36 godina u kojima je tvornica nastavila ispuštati otrovnu kemikaliju.
U ožujku 2001. godine 2265 žrtava službeno je prepoznato kao Minamatina bolest (od toga 1.784 umrlo), a preko 10.000 je dobilo novčanu naknadu od Chisso Corporation. Do 2004. tvrtka je platila 86 milijuna dolara odštete i iste je godine naređeno da očisti kontaminaciju. 29. ožujka 2010. postignuta je nagodba za naknadu još neovlaštenih žrtava.
Drugo izbijanje bolesti Minamata dogodilo se u prefekturi Niigata 1965. Ovi slučajevi zavaraju jer izgleda da sugeriraju da je trovanje opasno po život samo ako ima priliku dugo vremena napasti tijelo. Međutim, slučaj Karen Wetterhahn govori još strašniju priču.
Karen Wetterhahn, američka profesorica kemije na koledžu Dartmouth u New Hampshireu, bila je specijalizirana za izlaganje otrovnim metalima. Umrla je 1997. u dobi od 48 godina uslijed slučajne izloženosti organskom spoju žive dimetil žive. Zaštitne rukavice nisu je zaštitile i samo nekoliko kapi kemikalije apsorbirane kroz rukavice pokazalo se kobnim nakon manje od godinu dana (2).
Konvencija Minamata
Konvencija Minamata je ugovor koji dokazuje da je svijet uzeo u obzir rizike i svjestan je da, budući da se živa prevozi širom svijeta kroz okoliš, njezine emisije i ispuštanja mogu utjecati na ljudsko zdravlje i okoliš čak i na udaljenim mjestima.
Zbog prekograničnih učinaka žive, zemlje moraju surađivati kako bi smanjile emisije i ispuštanja žive. Cilj ugovora je zaštititi nas od antropogenih emisija i ispuštanja žive i njezinih živih spojeva. Sadrži odredbe koje se odnose na cjelokupni životni ciklus žive, uključujući kontrole i smanjenja niza proizvoda, procesa i industrija u kojima se živa koristi, oslobađa ili emitira. Ugovor se također odnosi na izravno vađenje žive, njezin izvoz i uvoz, njezino sigurno skladištenje i odlaganje kao otpad.
Konvencija je stupila na snagu 16. kolovoza 2017. Konvenciju je zapravo potpisalo 128 država, a 107 ratificiralo. Zabrana će posebno utjecati na zanatsko vađenje zlata, koje je posljednjih godina postalo unosan izvor prihoda u zemljama poput Tajlanda, Perua i Senegala. Od 2020. Konvencija će zabraniti proizvodnju, uvoz i izvoz proizvoda koji sadrže živu, uključujući mjerače krvnog tlaka, kliničke termometre i druge proizvode3.
Minamata zabranjuje živu na popisu „visokotlačne sijalice sa živinom parom (HPMV) za opću rasvjetu“, ali stranke koje ratificiraju mogu definicije bilo kojeg ugovora tumačiti restriktivno, pa je na tim stranama da u svoje planove za postupno ukidanje žive uključe specijalizirane žarulje.
RoHS 2 i okoliš naspram UV-očvršćavajuće živine žarulje
RoHS 2 odgovor je EU-a na problem opasnog otpada, ali direktiva, kako ne bi potkopala rast i razvoj, dopušta iznimke i izuzeća. Oni se dodjeljuju nakon što se prođe postupak pregleda koji traje od nekoliko mjeseci do nekoliko godina, uz doprinos (za i protiv) svih strana koje imaju interesa i naknadnu analizu jednog od certificiranih instituta.
Još jedna prepreka s kojom se suočava potpuna zabrana žive je tumačenje pojmova „stacionarni industrijski alat velikih razmjera“ i „fiksna instalacija velikih razmjera“. Ovi se izrazi odnose na opseg RoHS 2. "Opseg" se odnosi na to utječu li na uređaj ograničenja RoHS 2 ili ne. Ako uređaj nije u dosegu, automatski se izuzima.
Izvan opsega RoHS 2 bila bi, na primjer, tiskara za koju dobavljač treba kamion da bi ga dostavio na prag kupca, mora ga sastaviti i instalirati i ne može se micati bez da ga rastavlja i ponavlja postupak. To znači da tako velike UV jedinice pogonjene živom mogu i dalje raditi kao i prije. Distribucija rezervnih dijelova je, naravno, također zajamčena.
Velike industrijske instalacije u potpunosti su izuzete, tako da zabrana nije zabrinuta za industrijske tiskarske strojeve i neće biti ako se Direktiva ne ažurira nakon runde zakonodavnih konzultacija i uz blagoslov Komisije EU. Razlog je taj što je količina žive vrlo mala, a lampe se u potpunosti recikliraju. Nema ograničenja za njihovo pohranjivanje (4).
Za manje tiskarske preše - one koje možete (čak i teoretski) sami instalirati i kojima se više ili manje lako kretati - živine lampe do sada bi bile zabranjene, da nije bilo sustava izuzeća. Kako bi se stvorila sigurnost ulaganja, 2015. godine podnesena je Europskoj komisiji molba za jasnu regulativu od strane niza industrijskih udruga koje 'brane' interese svojih članova. Cilj je bio obnoviti izuzeće za sve UV žarulje sa živinim lukom koje se koriste u bilo koje svrhe UV stvrdnjavanja, uključujući tisak (5).
Jedan od potpisnika koji je sudjelovao u zahtjevu za obnovu bio je RadTech, Europsko udruženje koje promiče upotrebu UV / EB tehnologije očvršćavanja tinte, premaza i ljepila. Što se tiče produljenja, glavni tajnik RadTech Europe rekao je: „Koliko god se nevjerojatno činilo, formalna odluka još uvijek čeka, iako je izuzeće trebalo stupiti na snagu prije nekoliko godina. Institut odgovoran za reviziju preporučio je Komisiji da produži izuzeće, ali odluka zaostaje za Komisijom, jer je Komisija imala druge prioritete. Industrija zapravo već započinje pripreme za podnošenje zahtjeva za produženje izuzeća za sljedeći rok. "
Ako izuzeće istekne još dok se razmatra, produžuje se kako bi se omogućilo vrijeme za pregled zahtjeva i ažuriranje zakonodavstva. Za izuzeća za koja je predviđeno da istječu 22. srpnja 2016. primljen je velik broj zahtjeva, što je uzrokovalo zaostatak u postupku pregleda, a datum isteka za njih pomaknut je za donošenje službene odluke. Odluke su donesene kontinuirano. S obzirom na broj podnesenih zahtjeva za produljenje, moglo bi proći neko vrijeme dok svi oni službeno ne budu objavljeni.
Član RadTecha, upitan o tome zašto živine žarulje i dalje zahtijevaju izuzeća, rekao je: „Velike industrijske instalacije potpuno su izuzete. Stoga zabrana ne utječe na industrijske tiskarske strojeve. Količina žive je vrlo niska u usporedbi s masovnim proizvodima poput žarulja. Te se svjetiljke uglavnom potpuno recikliraju. Nema ograničenja za njihovo pohranjivanje. " Međutim, ako je sva oprema za industrijski tisak ionako izvan dosega RoHS 2, nije očito zašto bi RadTech trebao podržati obnavljanje izuzeća. U stvarnosti je mnogo tiskara za UV stvrdnjavanje dovoljno malo da mogu biti u opsegu.
Radi cjelovitosti, trebali bismo uzeti u obzir da i druge zemlje također imaju RoHS 2 'direktivu'. Tu se ubrajaju Kina, Tajvan, Japan, Koreja, a tu je i Kalifornija sa Zakonom o elektroničkom recikliranju otpada iz 2003. Osim potonjeg, svi oni slijede EU format RoHS 2 i shemu izuzeća (6).
Živinine lampe: loše za rast i razvoj
S poslovnog gledišta, razumljivo je da proizvođači žive lampe brane status quo. To je vjerojatno razlog zašto savjetnicima instituta teško daju savjete za izuzeće izuzeća. Pokušavaju biti što ekspanzivniji primjenom ciljanih sijalica sa živinom parom, kako bi se postiglo maksimalno razdoblje obnove.
To nije u najboljem interesu svih, a zasigurno nije ni u okolišu, ili kako kaže Europski ured za zaštitu okoliša: „Ne favoriziramo duljinu mnogih traženih izuzeća od žive uglavnom zbog izjave da ekvivalentne LED žarulje nisu danas praktična zamjena za svaku primjenu. Umjesto toga, tražimo određene, kratkoročne datume isteka u određenim kategorijama svjetiljki na temelju toga što su LED diode poželjne za okoliš i praktične za većinu primjena. "
Čak i sa strogog poslovnog gledišta, živine lampe nisu uvijek najbolji izbor. Vrsta žarulje koja se koristi u tiskarskim primjenama obično je linearna žikasta lampa sa srednje živom i parom. UV-lampe srednjeg tlaka trenutno stvrdnjavaju tinte i premaze, omogućujući opremi dulje vrijeme da radi vrlo velikom brzinom, ali rade na vrlo visokim temperaturama (850 do 950 Celzijevih stupnjeva ili 1550 do 1750 Fahrenheita). I tu imamo prvi nedostatak s troškovne perspektive. Ako lampe rade previše hladne, možda neće izliječiti tintu ili premaz, pa ih pisači moraju stalno držati uključenima, trošeći puno energije - skupo i u novcu i u okolišu.
Kada sam pitao Durst Phototechnik AG o tome zašto i dalje nude živu pored svojih LED strojeva, njihov glasnogovornik rekao je: „Konvencionalne žarulje sa živinom i / ili galijevom parom dobro su uspostavljena tehnologija industrijskog stvrdnjavanja UV tinte. Troškovi hardvera, posebno za velike strojeve za industrijsku proizvodnju, mnogo su niži - za faktor dva do tri - nego, na primjer, UV-LED sustavi. "
Međutim, hardverski trošak samo je jedan čimbenik, a nije ni najvažniji. Treba računati i trošak izgubljene energije zbog nužnosti "uvijek uključeno" kada se mjeri tijekom cijelog životnog vijeka tiskarskog stroja. Tome treba dodati da ove svjetiljke također stvaraju puno topline i ozona. Oboje treba natjerati iz proizvodnog područja - što opet košta puno inače beskorisne energije.
Također postoji opasnost od onečišćenja, poput praha u spreju s drugih preša ili čestica prašine koje se mogu ispeći na svjetiljkama, stvarajući maglicu i smanjujući performanse žarulje, a visoka temperatura kod koje te lampe sprječavaju ispis na osjetljivim materijalima poput plastike s mjehurićima ili vrlo tanke podloge.
Durst je također spomenuo da su materijali za otvrdnjavanje žive, koncentracije fotoinicijatora i fotoinicijatori niži od onih koji se koriste s LED tehnologijom, ali, s druge strane, korisnici ponekad troše izlaz zbog neravnomjernog stvrdnjavanja ili pomicanja boja koji su često rezultat propadanja živine žarulje ili od operatora pokušavajući pronaći pravu mješavinu energije za stvrdnjavanje tinte na određenoj podlozi.
Prema Durstu, UV LED također nije u potpunosti jednak za sve svrhe UV stvrdnjavanja u industriji. Glasnogovornik je rekao: „Trenutno ne postoji praktična alternativa od uobičajenih plinskih žarulja za stvaranje valnih duljina UV-C i UV-B koje će biti potrebne za postizanje specifičnih svojstava u UV sušenju, kao što su najveća tvrdoća površine i dobra otpornost na ogrebotine. "
Međutim, Jennifer Heathcote, Eminence UV, rekla je: „Treba navesti željena fizička i estetska svojstva konačnog stvrdnjavanja, kao i namjeravanu upotrebu proizvoda, koji su ključni u pokretanju kemije formulacije (tinte) i, u konačnici, hoće li UV LED danas je čak moguće i izliječeno rješenje. Na primjer, tinte, lakovi i ljepila općenito se dobro liječe LED-om i udovoljavaju većini zahtjeva za grafičkim ispisom. Međutim, silikonski i industrijski tvrdi premazi još su uvijek u fazi izrade i udaljeni su najmanje tri do pet godina od široke komercijalne dostupnosti. " (7)
Napokon, živine lampe imaju skriveni trošak: recikliranje. Europska WEEE direktiva (8) zahtijeva od tvrtki da recikliraju živu u ovim lampama, a svaka država članica EU-a izriče vlastite novčane kazne kako bi bila sigurna da je zahtjev zadovoljen (9).
Potreba za recikliranjem potpuno je regulirana, što znači da pisači ne mogu samo baciti ove lampe u kantu. Umjesto toga, primjenjivi zakoni svake zemlje definiraju cijeli postupak od početka do kraja, a teret postupka recikliranja leži na dobavljaču svjetiljki (zapravo vlasniku marke) koji krajnjem korisniku može naplatiti dodatni trošak po svjetiljci i učiniti ga obveznim za pisač za najam posebno dizajniranog spremnika (10).
Zasluge UV-LED tehnologije
Za UV stvrdnjavanje tinte, doista bi trebalo odbiti izuzeća od RoHS 2, jer postoji sasvim održiva alternativa koja - tijekom životnog vijeka opreme - nema negativan utjecaj na gospodarski rast i razvoj, a ima puno manji utjecaj na okoliš.
Ta je alternativa UV-LED tehnologija i ona je sazrela tijekom proteklog desetljeća do točke kada je na brojnim područjima počela biti bolja od žive.
Najočitija prednost LED-a je što je to niz za razliku od svjetiljke. Prednost niza je u tome što ako jedna dioda zakaže, na intenzitet svjetlosti površinskog svjetla utječe samo minimalno. Međutim, što je najvažnije, LED svjetiljke dosežu maksimalno 40 stupnjeva Celzijevih, dok se žive žarulje zagrijavaju na više od 60 stupnjeva. Za razliku od živinih žarulja, čak i onih niskoenergetskih, LED žarulje su daleko energetski učinkovitije. Za otvrdnjavanje koriste približno 20% UV zračenja, a samo 80% pretvara se u toplinu.
Studija Fogra Graphic Technology Research Association (11) pokazala je da LED očvršćavanje smanjuje potrošnju energije i do 82% u usporedbi s uređajima koji koriste konvencionalne živine lučne žarulje.
Iako je istina da UV-LED sustavi trebaju posebno formulirane tinte kako bi iskoristili većinu tehnologije, a UV tinte oblikovane tako da odgovaraju valnoj duljini LED dioda, sustavi koji se stvrdnjavaju LED žaruljama brzi su kao i sustavi otvrdnuti od žive. Prije nekoliko godina, LED sustavi počeli su odgovarati brzini brzih proizvodnih presa. Jedan od razloga za to je što se umjetnički radovi očvrsnuti LED suše odmah nakon ispisa, što pozitivno utječe na ukupnu brzinu proizvodnje.
LED tehnologija u cjelini troši manje tinte, smanjujući otpad, još jedna značajka koja štiti okoliš. Tinte razvijene za UV-LED tehnologiju više reagiraju i ako tiskarski stroj ima digitalni prednji softver koji je optimiziran za LED, moći će nanijeti tanji sloj tinte kako bi postigao iste rezultate kao i kod uobičajenog stvrdnjavanja. Tijekom LED očvršćavanja, tinta se ne apsorbira u podlogu - 100% pigmenta se skrutne.
Sve to zahtijeva pažljivo usklađivanje pisača i tinte. Ken Hanulec, potpredsjednik EFI-ja za marketing inkjet rješenja, rekao je: „EFI uzima u obzir sve parametre prilikom iznošenja novog proizvoda na tržište. To uključuje pisač, glave za ispis, sustav stvrdnjavanja, tintu i sve ostale tehničke komponente. "
Kako bi svoje sustave učinio odabranim pisačem za 3M ™ MCS ™ certifikate, EFI je formulirao svoje tinte u suradnji s 3M. 3M jamstvo osigurava da će grafika proizvedena EFI inkjet tehnologijama u kombinaciji s 3M medijima raditi onako kako se očekuje za životnog vijeka grafike. Da bi to bilo moguće, EFI koristi pigmente automobilske kvalitete, melje ih i kontrolira kako bi održao čvrstu distribuciju.
Uz to, LED svjetiljke su sigurne, dok su živine svjetiljke rizik na radnom mjestu. Ako je vanjski štit LED niza oštećen, nema štetnih učinaka. Ako se pukne vanjska žarulja živine žarulje, tada se emitira intenzivno UV zračenje. Izlaganje UV zračenju može uzrokovati opekline očiju i kože te druge neugodnosti.
UV-LED također vam omogućuje ispis na neobičnim podlogama, uključujući visoko reflektirajuće metale, visoko teksturirane površine, tanke pločice, folije osjetljive na toplinu i još mnogo toga. Poliester i drugi specijalni tekstil također se mogu otisnuti jer su LED svježine u usporedbi s živinim lampama. Zapravo, UV-LED pisači omogućuju vam ispis na PVC tankom od 0,2 do 0,5 mm.
Iako živin lobi sugerira da će vas sve što upravlja LED diodama koštati više, osobno sam intervjuirao mnoge pisače sa sjedištem u EU-u koji su rekli da im je to zapravo donijelo rast iz dva razloga:
Mogu tiskati na jeftine i egzotične podloge poput zrcala, tankog stakla i drugih osjetljivih materijala.
Kupci vole što mogu reći da koriste samo ekološke proizvode i usluge - isplati se biti „zelen“.
A LED diode su i na druge načine isplativije. Proizvođač Agfa Graphics kaže: „Kako se manje topline odvodi od LED žarulje, lakše je držati medij ravnim ispod šatla. To eliminira padove glave i time manju potrebu za preradom koja bi potrošila medije i tintu. Uz to, LED sustav sadrži manje dijelova koji bi mogli zahtijevati zamjenu, poput roleta i ogledala. " Nadalje, kako UV LED žarulje ne sadrže živu, nema potrebe za odlaganjem žive niti bilo kakvih povezanih troškova. LED također ne proizvode ozonski plin koji se treba ekstrahirati ventilacijom (12).
Čak i tiskarske preše poput heidelberške preše u 5 boja pretvorene u LED imaju prednosti, kako objašnjava izvršni direktor tvrtke Opal Print sa sjedištem u Velikoj Britaniji Keith Lunt u videu studije slučaja na web stranici BluPrint UK (13). Spominje živahnije boje i oštriju točku i nije sam. U značajnoj priči iz 2018. godine, osoblje FESPA-e izvijestilo je da pisači koji već koriste UV-LED izvještavaju o potrošnji energije za čak 70% nižoj od uobičajenih sustava i povećanom sjaju boja, što proizlazi iz većeg sadržaja pigmenta (14).
UV-LED diode imaju radni vijek od 10.000 do 20.000 sati. Životne lučne lampe imaju životni vijek oko 1500 sati. To znači da opasnu živinu žarulju morate mijenjati otprilike osam do deset puta češće od svoje LED diode. Na kraju svog vijeka trajanja, LED-ovi se idealno recikliraju kako bi iskoristili rijetke minerale u sebi i uklopili ih u kružno gospodarstvo, ne zato što sadrže toliko otrovnih materijala koji se mogu ispustiti u zrak ili procuriti kroz rezerve vode , ali zbog skupih minerala rijetke zemlje koje sadrže. O sveobuhvatnom programu recirkulacije raspravljali su Fraunhofer Project Group Recikliranje materijala i strategije resursa IWKS i Technische Universität Darmstadt Institute for Materials Science (15).
Zaključak
Konvencija Minamata sama po sebi imat će malo ili nimalo izravnog utjecaja na tiskarsku industriju. Kako se Konvencija koncentrira na naporima oko rudarstva s jedne i na općenitijoj upotrebi žive s druge strane, a RoHS 2 djeluje s iznimkama i obnavljanjem izuzeća, zabrana žive 2020. godine izrečena definicijama proizvoda iz Ugovora Minamata zasigurno nema neposrednog utjecaja o konvencionalnoj tiskarskoj industriji stvrdnutoj UV.
Što se tiče RoHS 2, proizvođači žive žarulja nastoje proširiti i obnoviti cijelu živuće žarulje kategorije 4 (f). Stoga im se čini da imaju koristi od zabune izazvane širokim spektrom proizvoda koji spadaju u ovu kategoriju, čineći zadatak savjetnika da savjetuju Komisiju o obnavljanju izuzeća gotovo nemogućim.
To je neobično u suprotnosti s ciljem direktive o zabrani žive do 2020. godine, svakako uzimajući u obzir napredak koji je UV-LED tehnologija postigla tijekom posljednjeg desetljeća u čisto tehnološkom smislu i potpuno odsustvo žive (16).
Mnogo pozitivnih korisničkih izvještaja koje sam osobno čuo iz više intervjua s tiskarima u Velikoj Britaniji i na europskom kontinentu, čini se da ukazuju na to da tiskarske tvrtke koje se drže konvencionalnih metoda UV stvrdnjavanja imaju manje uspjeha u smislu širenja svog poslovanja od svojih kolege / konkurenti koji prihvaćaju UV-LED tehnologiju, potonju koja se smatra čistom i ekološki ispravnom.
