Adattato da NIOSH 1984.
Le pitture e i rivestimenti includono pitture, vernici, lacche, tinte, inchiostri da stampa e altro ancora. Le vernici tradizionali consistono in una dispersione di particelle di pigmento in un veicolo costituito da un filmogeno o legante (solitamente un olio o una resina) e un diluente (solitamente un solvente volatile). Inoltre, può esserci un'ampia varietà di riempitivi e altri additivi. Una vernice è una soluzione di olio e resina naturale in un solvente organico. Possono essere utilizzate anche resine sintetiche. Le vernici sono rivestimenti in cui il film si asciuga o si indurisce interamente per evaporazione del solvente.
Le vernici tradizionali contenevano meno del 70% di solidi, mentre il resto era costituito principalmente da solventi. Le normative sull'inquinamento atmosferico che limitano la quantità di solventi che possono essere emessi nell'atmosfera hanno portato allo sviluppo di un'ampia varietà di vernici sostitutive con solventi organici bassi o assenti. Questi includono: vernici al lattice a base d'acqua; vernici catalizzate bicomponenti (es. sistemi epossidici e uretanici); vernici ad alto contenuto di solidi (oltre il 70% di solidi), comprese le vernici al plastisol costituite principalmente da pigmenti e plastificanti; vernici polimerizzate con radiazioni; e rivestimenti in polvere.
Secondo il National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH 1984) degli Stati Uniti, circa il 60% dei produttori di vernici impiegava meno di 20 lavoratori e solo il 3% circa aveva più di 250 lavoratori. Queste statistiche dovrebbero essere rappresentative dei produttori di vernici in tutto il mondo. Ciò indica una predominanza di piccoli negozi, la maggior parte dei quali non dispone di competenze interne in materia di salute e sicurezza.
Processo di produzione
In generale, la produzione di vernici e altri rivestimenti è una serie di operazioni unitarie che utilizzano processi batch. Ci sono poche o nessuna reazione chimica; le operazioni sono per lo più meccaniche. La produzione prevede l'assemblaggio delle materie prime, la miscelazione, la dispersione, la diluizione e la regolazione, il riempimento dei contenitori e lo stoccaggio.
Vernici
Le materie prime utilizzate per la produzione di vernici si presentano come liquidi, solidi, polveri, paste e impasti. Questi vengono pesati manualmente e premiscelati. Le particelle di pigmento agglomerato devono essere ridotte alla dimensione originale del pigmento e le particelle devono essere bagnate con il legante per garantire la dispersione nella matrice liquida. Questo processo di dispersione, chiamato macinazione, viene eseguito con una varietà di tipi di apparecchiature, tra cui disperditori ad alta velocità con girante ad albero, impastatrici, mulini a sfere, mulini a sabbia, mulini a triplo rullo, mulini a pug e così via. Dopo un ciclo iniziale, che può richiedere fino a 48 ore, la resina viene aggiunta alla pasta e il processo di macinazione viene ripetuto per un periodo più breve. Il materiale disperso viene quindi trasferito per gravità in un serbatoio di scarico dove è possibile aggiungere materiale aggiuntivo come composti coloranti. Per le vernici a base d'acqua, il legante viene solitamente aggiunto in questa fase. La pasta viene poi diluita con resina o solvente, filtrata e quindi trasferita nuovamente per gravità nella zona di riempimento dei barattoli. Il riempimento può essere effettuato manualmente o meccanicamente.
Dopo il processo di dispersione, può essere necessario pulire i serbatoi ei mulini prima di introdurre un nuovo lotto. Ciò può comportare utensili manuali e elettrici, nonché detergenti alcalini e solventi.
lacche
La produzione di vernice viene solitamente eseguita in apparecchiature chiuse come serbatoi o miscelatori per ridurre al minimo l'evaporazione del solvente, che provocherebbe depositi di una pellicola di vernice secca sull'apparecchiatura di lavorazione. In caso contrario, la produzione di vernici avviene allo stesso modo della produzione di vernici.
vernici
La fabbricazione di vernici oleoresinose prevede la cottura dell'olio e della resina per renderli più compatibili, sviluppare molecole o polimeri ad alto peso molecolare e aumentare la solubilità nel solvente. Gli impianti più vecchi possono utilizzare bollitori portatili e aperti per il riscaldamento. La resina e l'olio o la sola resina vengono aggiunti al bollitore e poi riscaldati a circa 316ºC. Le resine naturali devono essere riscaldate prima di aggiungere gli oli. I materiali vengono versati sopra la parte superiore del bollitore. Durante la cottura i bollitori vengono coperti con cappe aspiranti in refrattario. Dopo la cottura, i bollitori vengono spostati in stanze dove vengono raffreddati rapidamente, spesso mediante spruzzi d'acqua, quindi vengono aggiunti diluenti ed essiccatori.
Gli impianti moderni utilizzano grandi reattori chiusi con capacità da 500 a 8,000 galloni. Questi reattori sono simili a quelli utilizzati nell'industria dei processi chimici. Sono dotati di agitatori, spie, linee di riempimento e svuotamento dei reattori, condensatori, dispositivi di misurazione della temperatura, fonti di calore e così via.
Sia negli impianti più vecchi che in quelli moderni, la resina diluita viene filtrata come fase finale prima del confezionamento. Questo viene normalmente fatto mentre la resina è ancora calda, di solito usando una filtropressa.
Vernici in polvere
I rivestimenti in polvere sono sistemi senza solventi basati sulla fusione e fusione di particelle di resina e altri additivi sulle superfici di oggetti riscaldati. I rivestimenti in polvere possono essere sia termoindurenti che termoplastici e comprendono resine come epossidiche, polietilene, poliesteri, cloruro di polivinile e acrilici.
Il metodo di produzione più comune prevede la miscelazione a secco degli ingredienti in polvere e la miscelazione allo stato fuso per estrusione (vedere figura 1). La resina secca o il legante, il pigmento, il riempitivo e gli additivi vengono pesati e trasferiti in un premiscelatore. Questo processo è simile alle operazioni di miscelazione a secco nella produzione di gomma. Dopo la miscelazione, il materiale viene posto in un estrusore e riscaldato fino a fusione. Il materiale fuso viene estruso su un nastro trasportatore di raffreddamento e quindi trasferito a un granulatore grosso. Il materiale granulato viene fatto passare attraverso un trituratore fine e quindi setacciato per ottenere la granulometria desiderata. Il rivestimento in polvere viene quindi confezionato.
Figura 1. Diagramma di flusso per la produzione di rivestimenti in polvere mediante il metodo di miscelazione a fusione per estrusione
Pericoli e loro prevenzione
In generale, i maggiori rischi associati alla produzione di vernici e rivestimenti riguardano la movimentazione dei materiali; sostanze tossiche, infiammabili o esplosive; e agenti fisici come scosse elettriche, rumore, caldo e freddo.
La movimentazione manuale di scatole, barili, contenitori e così via che contengono le materie prime e i prodotti finiti sono le principali fonti di lesioni dovute a sollevamento improprio, scivolamenti, cadute, caduta di contenitori e così via. Le precauzioni includono controlli ingegneristici/ergonomici come ausili per la movimentazione dei materiali (rulli, martinetti e piattaforme) e attrezzature meccaniche (trasportatori, paranchi e carrelli elevatori), pavimenti antiscivolo, dispositivi di protezione individuale (DPI) come scarpe antinfortunistiche e formazione adeguata nel sollevamento manuale e in altre tecniche di movimentazione dei materiali.
I pericoli chimici includono l'esposizione a polveri tossiche come il pigmento cromato di piombo, che può verificarsi durante la pesatura, il riempimento delle tramogge del miscelatore e del mulino, le operazioni di apparecchiature non chiuse, il riempimento di contenitori di vernice in polvere, la pulizia delle apparecchiature e da fuoriuscite di contenitori. La produzione di rivestimenti in polvere può comportare un'elevata esposizione alla polvere. Le precauzioni includono la sostituzione di paste o impasti con polveri; ventilazione di scarico locale (LEV) per l'apertura di sacchi di polveri (vedere la figura 2) e per le apparecchiature di lavorazione, la chiusura delle apparecchiature, le procedure di pulizia delle fuoriuscite e la protezione delle vie respiratorie quando necessario.
Figura 2. Sistema di controllo del sacchetto e della polvere
Nella produzione di vernici e rivestimenti viene utilizzata un'ampia varietà di solventi volatili, inclusi idrocarburi alifatici e aromatici, alcoli, chetoni e così via. I solventi più volatili si trovano solitamente nelle lacche e nelle vernici. L'esposizione ai vapori di solventi può verificarsi durante la diluizione nella produzione di vernici a base di solventi; durante il caricamento dei recipienti di reazione (soprattutto i vecchi tipi di bollitore) nella produzione di vernici; durante il riempimento delle lattine in tutte le vernici a base solvente; e durante la pulizia manuale delle apparecchiature di processo con solventi. La chiusura di apparecchiature come reattori per vernici e miscelatori per vernici di solito comporta una minore esposizione ai solventi, tranne in caso di perdite. Le precauzioni includono la chiusura delle apparecchiature di processo, LEV per le operazioni di diradamento e riempimento delle lattine e la protezione delle vie respiratorie e le procedure in spazi ristretti per la pulizia dei recipienti.
Altri rischi per la salute includono l'inalazione e/o il contatto cutaneo con isocianati utilizzati nella produzione di vernici e rivestimenti poliuretanici; con acrilati, altri monomeri e fotoiniziatori utilizzati nella fabbricazione di rivestimenti indurenti per radiazione; con acroleina e altre emissioni gassose dalla cottura della vernice; e con agenti indurenti e altri additivi nei rivestimenti in polvere. Le precauzioni includono custodia, LEV, guanti e altri indumenti e dispositivi di protezione individuale, formazione sui materiali pericolosi e buone pratiche di lavoro.
Solventi infiammabili, polveri combustibili (soprattutto la nitrocellulosa utilizzata nella produzione di lacche) e oli sono tutti rischi di incendio o esplosione se innescati da una scintilla o da alte temperature. Le fonti di ignizione possono includere apparecchiature elettriche difettose, fumo, attrito, fiamme libere, elettricità statica e così via. Gli stracci imbevuti d'olio possono essere fonte di autocombustione. Le precauzioni includono l'incollaggio e la messa a terra dei contenitori durante il trasferimento di liquidi infiammabili, la messa a terra di apparecchiature come mulini a sfere contenenti polveri combustibili, la ventilazione per mantenere le concentrazioni di vapore al di sotto del limite inferiore di esplosività, la copertura dei contenitori quando non sono in uso, la rimozione di fonti di ignizione, l'uso di dispositivi antiscintilla strumenti di metalli non ferrosi attorno a materiali infiammabili o combustibili e buone pratiche di pulizia.
I rischi legati al rumore possono essere associati all'uso di mulini a sfere ea ciottoli, dispersori ad alta velocità, vibrovagli utilizzati per la filtrazione e così via. Le precauzioni includono isolatori di vibrazioni e altri controlli tecnici, sostituzione di apparecchiature rumorose, buona manutenzione delle apparecchiature, isolamento della fonte di rumore e un programma di conservazione dell'udito in presenza di rumore eccessivo.
Altri pericoli includono protezioni inadeguate della macchina, una fonte comune di lesioni intorno ai macchinari. I rischi elettrici sono un problema particolare se non esiste un programma di lockout/tagout adeguato per la manutenzione e la riparazione delle apparecchiature. Le ustioni possono derivare da recipienti di cottura verniciati a caldo e materiali schizzati e da colle a caldo utilizzate per confezioni ed etichette.