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Premessa
Il crescente utilizzo della tecnologia della filtrazione a secco dell’overspray , con filtri di nuova generazione, anche in impianti ad alta intensità di prodotto verniciante applicato, ha evidenziato una caratteristica già nota di alcuni prodotti vernicianti: l’overspray secco tende, in condizioni finora non ben conosciute, a dare fenomeni di autocombustione. L’uso di filtri a secco con trattamenti antifiamma serva a limitare il fenomeno.
Generalmente il fenomeno si verifica in particolare condizioni: overspray secco accumulato in quantità notevoli e in condizioni di temperatura esterna elevata. Fenomeni di autocombustione si verificano sia in cabine con abbattimento dell’overspray ad acqua che con abbattimento a secco.
I casi di autocombustione osservati in cabine ad acqua sono per lo più legati alla concomitanza dei seguenti fattori:
– uso di PV essiccanti ad aria
– assenza di manutenzione del retro velo per lunghi periodi
– inattività della cabina
– temperatura esterna elevata.
Queste osservazioni, che facevano pensare alla presenza di una massa critica, di bassa umidità e di alta temperatura, come condizioni necessarie all’innesco del fenomeno, non erano finora state seguite da misurazioni.
Inoltre, mentre in passato, si riteneva che il fenomeno fosse essenzialmente legato alla presenza di solventi organici facilmente infiammabili, questo si verifica, oggi, anche nonostante la crescente diffusione di prodotti all’acqua.

Studio comparato di tre casi di autocombustione

Per approfondire la questione sono stati effettuati studi su due casi di autocombustione, di cui si riportano sinteticamente alcuni dati e le relative valutazioni.

Caso n. 1
– Applicazione della mano di fondo su macchine movimento terra
– Cabina pressurizzata a flusso verticale
– Abbattimento dell’overspray ad acqua sottogriglia
– Applicazione con reciprocatore orizzontale e ritocco manuale da parte di due operatori
– Filtro a secco del tipo “raccoglivernice” applicato sopra la griglia di aspirazione
– Prodotto verniciante idrodiluibile (solvente: alcool butilico e 2-butossietanolo – circa 20% in peso)
Il filtro per overspray esausto, circa 25 mq pari a circa 150 kg, viene raccolto in un “big bag” e stoccato all’aperto.
In due occasioni, dopo alcune ore dallo stoccaggio, si verifica un fenomeno di autocombustione caratterizzato dalla emissione di notevoli quantità di fumo, assenza di fiamma, completa carbonizzazione della massa di overspray.
Dai rilievi di temperatura effettuati, si è dedotto che la combustione avesse avuto inizio ad una temperatura ben superiore a quella misurata, in un punto dell’ammasso distante da quello dove era stata inserita la sonda.
Questa misurazione fornisce due informazioni molto importanti:

  1. la combustione ha inizio localmente e non interessa in modo uniforme la massa del materiale in esame;
  2. la reazione è relativamente lenta (in questo caso 4 ore e 30 minuti dall’ammasso; circa 6 ore dalla fine delle operazioni di verniciatura).

Caso n. 2
– Impianto automatico di verniciatura di piccoli meccanismi metallici
– Ciclo a tre mani in tre cabine aperte a flusso orizzontale
– Abbattimento dell’overspray a secco
– Applicazione mediante reciprocatore verticale
– Prodotto verniciante all’acqua (contenuto di cosolvente organico non precisato)
Il filtro viene sostituito ogni due settimane e scosso tutte le sere. L’overspray caduto dal filtro viene ammucchiato alla base della parete filtrante

1a fase
Dai rilievi effettuati si hanno le seguenti informazioni:
– nei primi due giorni di prove, durante la spruzzatura e la ventilazione, la temperatura del filtro è sensibilmente inferiore alla temperatura esterna. Questo fenomeno è senz’altro attribuibile all’evaporazione dell’acqua che costituisce il solvente del prodotto verniciante. In assenza di ventilazione, invece, la temperatura dell’overspray sale fino a raggiungere lo stesso valore della temperatura esterna;
– l’accumulo di overspray è progressivamente crescente;
– alla fine del terzo giorno di lavoro, durante la notte, la temperatura dell’overspray supera il valore della temperatura ambiente. Ciò conferma che l’aumento della massa di overspray ha influenza sull’aumento di temperatura dell’overspray. Ciononostante, finora l’accumulo di circa 50 kg di overspray non è sufficiente a sviluppare temperature tali da innescare il fenomeno dell’autocombustione. E’ comunque evidente che nella massa di overspray avviene una reazione esotermica.

2a fase
Per la realizzazione della seconda fase delle indagini viene raccolta in un fustino metallico una quantità di circa 22 kg (pari a circa 20 litri) di overspray secco.
In questo caso l’aumento di temperatura dell’overspray è molto significativo: la differenza di temperatura con l’esterno raggiunge i 18°C circa.
Dopo una fase di aumento, la temperatura decresce fino a riportarsi su valori pari a quelli della temperatura esterna. La temperatura massima raggiunta non è sufficiente ad innescare l’autocombustione.

La seconda fase dell’indagine prosegue raccogliendo circa 110 kg di overspray in un volume di circa 100 litri.
In questo caso la temperatura dell’overspray supera i 120°C. La temperatura della massa di overspray non è uniforme. La durata della fase di salita è di circa 8 ore. Questo periodo di tempo è presumibilmente valido per tutti i punti dell’ammasso.

Considerazioni sulla composizione dei prodotti vernicianti

Nello svolgimento dell’indagine sono state raccolte anche informazioni sulla composizione dei prodotti vernicianti tramite lo studio delle schede tecniche e di sicurezza e tramite analisi di campioni di prodotto verniciante. Queste ultime si sono rese necessarie per verificare la concentrazione di sali di cobalto, utilizzati come acceleranti di reticolazione, che vengono comunemente considerati responsabili del fenomeno dell’autocombustione. In tutti e due i casi in esame, è stata riscontrata la presenza di ottoato di cobalto (C7H15COO)2Co in concentrazioni diverse.

Conclusioni

In base ai risultati raccolti ed esposti nella presente ricerca, si traggono le seguenti conclusioni:

  1. alcuni prodotti vernicianti danno origine ad overspray in grado di dare fenomeni di autocombustione;
  2. il fenomeno si verifica in particolari condizioni che dipendono da:
    – concentrazione di acceleranti di reticolazione
    – quantità di overspray
    – temperatura esterna;
  3. il fenomeno presenta sempre una evoluzione caratterizzata dapprima da un aumento della temperatura che può durare, nelle esperienze prese in esame, da 4 a 8 ore di seguito; se però la quantità di overspray è inferiore alla massa critica si ha una successiva diminuzione della temperatura.

E’ quindi possibile definire una procedura che permette di trattare gli overspray secchi in modo sicuro:

A) definire mediante prove qual’è la massa al di sotto della quale l’aumento della temperatura non dà certamente luogo ad autocombustione (nel caso 2 la massa di 20 kg ha dato temperature massime di 50°C e, essendo una quantità facilmente gestibile in base alle quantità spruzzate, potrebbe essere definita, nel caso specifico, massa ideale).
B) definire la cinetica di reazione: tempo occorrente perchè la massa ideale presa in esame torni alla temperatura ambiente.
C) evitare che in cabina si verifichino accumuli superiori alla massa ideale.
D) predisporre dei contenitori metallici ognuno di capacità idonea a contenere la massa ideale, in numero tale da poter stoccare per il periodo definito al punto B, tutto l’overspray prodotto.
E) stoccare l’overspray in questi contenitori, in luogo lontano da prodotti combustibili, per un tempo almeno uguale a quello definito al punto B. Il contenuto di ogni contenitore, trascorso tale tempo, può essere versato in un contenitore di volume maggiore secondo le procedure aziendali di smaltimento.
F) la quantità massima di overspray secco accettabile sul filtro in esercizio, essendo distribuita in un volume molto superiore a quello della massa ideale, può essere superiore alla massa ideale stessa.
G) data la presenza, evidenziata dalla presente indagine, di disomogeneità nella distribuzione dei valori di temperatura all’interno del volume di overspray, è opportuno che il filtro venga sostituito al raggiungimento di un aumento apprezzabile di temperatura o che venga predisposto un sistema di spegnimento automatico.

Sintesi di un articolo apparso su “PITTURE E VERNICI – EUROPEAN COATINGS 10/2002″.




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