Substitutionsmuligheder- Fremtidens overfladebehandling Palle Gustafsson Vamdrup 21.03.2012
Hvad skal vi høre om? Epoxy og isocyanater Hvorfor maler vi. Hvad er maling. Hvad er epoxy, isocyanat, polyurethan og polyurea. Hvorfor anvender vi EP og PU Hvad er miljø og hvor regulerer vi Hvordan kan vi substituere Hvor ser vi substitution Hvad vil der blive brugt i fremtiden Teknos March 12, 2012 2
Hvorfor maler vi? Forskønnelse og bevaring Emne stål træ skibsbunde varer f.eks i tanke beton skibsdæk fly Plast, komposit, træ Mod rust forrådnelse og nedbrydning begroning forurening fra f.eks rust karbonatisering slid friktion UV-skyttelse Teknos March 12, 2012 3
Hvad er maling? Et formuleret produkt Valg af bindemiddelsystem er afgørende for de færdige egenskaber i malingen. Bindemiddel Pigmenter Additiver Opløsningsmidler Fyldstoffer Teknos March 12, 2012 4
Hvad er maling? Opdeling af bindemiddel familien Klorkautsjuk Akryl Vinyl Nitrocellulose Dispersioner Tjære Bitumen Fysisk tørrende Tørrende olier Alkyd Modificerede alkyder Kemisk hærdende Epoxy Polyuretan Zinksilikat Silikone Teknos March 12, 2012 5
Fysisk tørrende? Termoplastiske materialer som påføres varmt eller opløst. Ingen krydsbinding og dermed reversible. Begrænset bestandighed overfor kemikalier varme mv. Teknos March 12, 2012 6
Kemisk hærdene? Reagerer vha. 2 reaktive komponenter, en reaktion med ilt eller fugt samt ved varme eller lys m.fl. Krydsbundet og dermed irreversibel God vedhæftning Høj grad af robusthed Kemikaliebestandig Teknos March 12, 2012 7
Deres forskele? Fysisk tørrende Kemisk hærdende Kemikaliebestandighed Udendørsholdbarhed / Tæthed i film Vedhæftning Pris (Ltr. maling) Procesbarhed Tørretid Holdbarhed / Opløsningsmiddelindhold Arbejdsmiljø Sundhedsfare ved film / Teknos March 12, 2012 8
Der vil altid være for og imod Modstandere Isocyanat hærdende systemer er alt for dyre. Det er arbejdsmiljømæssigt ikke forsvarligt at arbejde med isocyanater. Det er miljømæssigt mest forsvarligt at arbejde med epoxy og isocyanat frie systemer. Kemisk hærdende systemer er for langsomme. Fysisk tørrende systemer kan bruges til reparation ved et bredt temperaturspektrum. Malingsfilm baseret på epoxy og isocyanater er giftige. Tilhængere Levetiden på isocyanat hærdende systemer, giver det billigste produkt. Vi kæmper uretmæssigt stadig mod forgange tiders uvidende og dybt uforsvarlige omgang med isocyanater. Skift til moderne isocyanat og epoxysystemer skaber store VOC besparelser. Moderne systemer tørrer betydeligt hurtigere end fysisk tørrende. Ja, hvis de er opløsningsmiddelbaserede. Den hærdede film er langt mere ufarlig end den fysisk tørrende. De er helt isocyanatfrie og migrationsniveauerne er til sammenligning med fysisk hærdende systemer meget lave. Anvendelige til fødevarer og drikkevand. Teknos March 12, 2012 9
Hvad er epoxy, isocyanat, polyurethan og polyurea? Epoxy Kemisk hærdende system mellem epoxid og for eksempel amin. OBS polymerer med en termineret epoxidring og hvor Mw <700 er allergifremkaldende O CH 3 O CH 2 CH CH 2 O C O[...] n O CH 2 CH CH 2 CH 3 Hærdere: Amin - NH 2 - amid CONH 2 O OH CH CH CH 2 CH 2 + H H N CH CH CH 2 CH 2 N O OH Teknos March 12, 2012 10
Hvad er epoxy, isocyanat, polyurethan og polyurea? Isocyanat Polymer af eksempelvis MDI, HDI, IPDI TDI Forskellig fareprofil. Monomererne er kræftfremkaldende Teknos March 12, 2012 11
Hvad er epoxy, isocyanat, polyurethan og polyurea? Polyurethan Det produkt du får efter reaktion mellem isocyanat og polyol (hydroxyl funktionelle polymere) Polyurea Det produkt du får efter reaktion mellem isocyanat og vand eller aminfunktionelle polymere OBS: Polyurethan og polyurea forbindelsen er ikke sundhedsskadelig. Teknos March 12, 2012 12
Isocyanatmonomere? Eksempel HDI Indholdet af HDI monomer er typisk angivet til 0,5%, men i praksis ca. 0,1%. Den færdige brugsblanding indeholder i størrelsesorden 0,01-0,05% monomer. 1m2 malet overflade (0,1 kg) kan derfor teoretisk afgive: 0,05%*0,1 = 50mg. Grænseværdien er 0,005 ppm eller 0,035 mg/m3 1m2 skal altså ventileres ud i 1500M3. Monomererne reagerer momentant med vand, men ellers med tilnærmelsesvis samme reaktionshastighed som polymeren. Teknos March 12, 2012 13
Hvorfor anvender vi EPOXY og PU. Et system med uovertrufne egenskaber Udendørs holdbart (Dog er epoxy ikke UV stabilt). Meget tæt og kemikaliebestandig film. Ren og ikke migrerende overflade. Hurtig tørring. Let at rengøre og lavt dirt pick-up samt minimal begroning. Kraftig vedhæftning. Reagerer ved stuetemperatur. Teknos March 12, 2012 14
Epoxy applikationsområder Teknos March 12, 2012 15
Hvad er miljø og hvor regulerer vi? Arbejdsmiljø Lovgivning Eksternt miljø Lovgivning Regulering Holdbarhed Regulering Teknos March 12, 2012 16
Opløsningsmiddel indhold mellem generiske typer Udsnit af DS/EN ISO 12944-5 Teknos March 12, 2012 17
Sammenligning af PU og NISO TEKNORAN 1495 TEKNODUR COMBI 3560-19 Vol% Tørstof 68 92 VOC g/ltr 280 60 Håndteringstørretid +4h el. 30min/80grC 1 time Antal påføringer 1-3 1 Pris (Index pr. malet m2) 100 150 Holdbarhed Rimelig Ekstremt høj Indeholder isocyanat Nej Jo Reguleringen går til stadighed mod: Lavere VOC Højere output (Antal lag, ingen opvarmning kort procestid) Længere holdbarhed Teknos March 12, 2012 18
Hvordan kan vi substituere? 3 trin 1. Re-design undgå lakering Ændring af finish (eks. Indfarvning) Ændring af beskyttelse (vælg alternativ overfladebehandling eks. galvanisering) 2. Omdefinering af specifikationen Kan kravene lempes (holdbarhed, kemikaliebestandighed, miljøprofil mv.). 3. Vælg en alternativ epoxy-/isocyanat-fri overfladebehandling. Teknos March 12, 2012 19
Eksempler på Teknos NISO systemer Non-ISOcyanat systemer TEKNORAN COMBI 1485 TEKNOCYL AQUA 2K 2520 TEKNOCRYL 2K 2540 Teknos March 12, 2012 20
Andre fordele ved NISO systemerne Hvilke fordele opnås ud over isocyanatfri? Teknos March 12, 2012 21
Epoxy-/isocyanatfri alternativer Nanolak Begrænsede anvendelsesområder. Højt VOC Kræver varme Indbrændingslak Pulverlakering Kræver indbrænding. Højt VOC eller lavt output Kræver indbrænding NISO 2-K Isocyanatfri Typisk alkyd eller acrylbaseret base med epoxid aktiv hærder Ringe udendørs bestandighed. Høj pris i forhold til performance. UV-lak Polyester gel-coat Styren-holdigt Overlegen tørretid Indeholder acryl monomerer allergifremkaldende, miljøfarlig Teknos March 12, 2012 22
Hvor ser vi substitution Overspecificerede systemer 1 komponente acryl- og polyurethansystemer er i dag så gode at de på visse områder kan substituere 2 komponente produkter. Fordele. 1-kompenente produkter kan have en fin UV holdbarhed. Isocyanat og epoxy er dyrt, så prisen er lavere. De er fysisk tørrende og dermed kan tørring accelereres. Bedre arbejdsmiljø Teknos March 12, 2012 23
Hvor ser vi substitution Politisk - lovgivningsmæssigt Hvor der virksomhedspolitisk er taget beslutning om epoxy- og isocyanatfrit. Hvor brug af epoxy og isocyanat ikke er lovligt (eks on-site). Hvor stærke miljøafdelinger presser en udfasning igennem. Teknos March 12, 2012 24
Forbrug af isocyanat? The global market for diisocyanates in the year 2000 was 4.4 million tonnes, of which 61.3% was methylene diphenyl diisocyanate (MDI), 34.1% was toluene diisocyanate (TDI), 3.4% was the total for hexamethylene diisocyanate (HDI) and isophorone diisocyanate (IPDI), and 1.2% was the total for various others.[4] (wikipedia) Teknos March 12, 2012 25
Hvad vil der blive brugt i fremtiden? Udvikling indenfor farve og lakbranchen Teknos salgstal samt data fra brancheforeninger viser samme tendens Teknos March 12, 2012 26
CASE 1 Vindmøllevinge Høj krav til miljøprofil. (lavt eller intet VOC). Højt produktionsoutput hærdning uden brug af ovn. Lang vedligeholdelsesfri levetid. Høj slidstyrke. Eksempel på opbygning: Filler på basis af epoxy eller polyurea. Grunder og topcoat på basis af polyurea. Teknos March 12, 2012 27
CASE 2 Vindmølletårn Høj krav til miljøprofil. (lavt eller intet VOC). Højt produktionsoutput. Lang vedligeholdelsesfri levetid. Ekstreme krav til korrosionsbeskyttelse salt ude, fugt inde. Eksempel på opbygning: Sprøjtemetalliseret overlade. Topcoat på basis af polyurea. Teknos March 12, 2012 28
Case 3 Komposit vinduesrammer (GRP). Stadig større krav til isolering vil i fremtiden øge salget af vinduesrammer i GRP (glass re-inforced polyester) til fordel for rammer i træ eller aluminium. Overfladebehandlingen skal: Have en positiv miljøprofil lavt VOC Robust overflade med lang levetid (som f.eks. en pulveroverflade) Højt output. Tørring ved stuetemperatur eller moderat varme. Eksempler på overfladebehandling. Polyurethan, polyurea eller UV lak. Teknos March 12, 2012 29
Opsummering? Overskrift Der findes ikke i dag tilfredsstillende muligheder for substitution af polyurethan og epoxybelægninger. Substitution foretages ikke ved 1:1 erstatning, men ved re-design eller ændring af kravspecifikationer. Fremtiden byder på øget brug af PU og epoxy grundet krav om holdbarhed, øget output og lavere VOC mængder. Vi vil se øget automatisering for at undgå udsættelse for epoxy og isocyanat. Vi vil se flere og flere kompositmaterialer, hvor krav om lang vedligeholdelsesfri overflade vil øge salg af PU og epoxy. Teknos March 12, 2012 30
Spørgsmål? Thank you!