Dr. Prepper — editie 9
Coatings met de kankerverwekkende chemische verbinding chromaat (zeswaardig chroom, CrVI)
CrVI (6) is met een nieuwe testmethode aangetroffen in 55% van de onderzochte coatingmonsters: een nieuwe, baanbrekende zelftestmethode om zeswaardig chroom in coatingmonsters aan te tonen. De nieuwe oplossing lost het probleem van fout-negatieve en fout-positieve resultaten op.
Primercoatings met de kankerverwekkende chemische verbinding chromaat (zeswaardig chroom, CrVI) worden sinds de Tweede Wereldoorlog op grote schaal gebruikt.
De vaste RED PAPER van MontiPower®. Vol feiten die nice to know - en need to know - zijn over de meest optimale oppervlaktevoorbereiding sinds 1987.
Deze coatings komen voor in veel verschillende spuitcoatings; ze worden vaak gebruikt op de metalen oppervlakken van schepen, vliegtuigen en infrastructuur zoals bruggen, containers, fabrieken, staalconstructies in gebouwen en zelfs metalen en houten kozijnen. Eenmaal aangebracht is CrVI stabiel en veilig voor mensen.
Afhankelijk van de toepassing kunnen diverse CrVI-verbindingen van zouten, zeswaardige chroomzouten, worden onderscheiden. In de vliegtuigindustrie is strontiumchromaat bijvoorbeeld nog steeds de meest gebruikte chemische stof tegen corrosie. Het Nederlandse spoorwegbedrijf (NS) gebruikte loodchromaat voor wagoncoatings. In het verleden is zinkchromaat veelvuldig gebruikt in primercoatings.
CrVI-verbindingen in coatings hebben bewezen uitstekende corrosieremmers te zijn en zorgen voor een uitstekende hechting op diverse substraten. Het chemische proces is eenvoudig: staal (Fe) of aluminium (Al) trekt de chromaationen aan.
Vervolgens wordt een zeer dunne laag gevormd op het oppervlak van het substraat, soms slechts één molecuul dik. Hierdoor treedt passivering op en kunnen elektronen niet van het basismateriaal naar de omgeving worden overgedragen, waardoor het corrosieproces stopt. Het interessante aan chroom-6 is dat het steeds opnieuw werkt. Telkens wanneer er coatingschade ontstaat, schieten chromaationen te hulp totdat alle chromaten zijn opgelost.
Het aanbrengen van de coating gaat als volgt: eerst wordt een zeer dunne voorbehandelingslaag aangebracht op het te beschermen metaal. Deze laag is slechts enkele micrometers dik. Ze wordt aangebracht zodat de volgende lagen aan het metaal kunnen hechten.
Op deze hechtprimer wordt de laag met de corrosiewerende functie aangebracht: de primer, die doorgaans ongeveer 25 micrometer dik is. En daarbovenop wordt de zogenoemde topcoat aangebracht, die minimaal 30 micrometer of meer dik is. De primer bevat een chroom-6-zout. Er zijn veel verschillende mogelijkheden en elke fabrikant maakt zijn eigen keuze voor een specifiek chroom-6-zout. Voorbeelden van zouten die aan de primer worden toegevoegd, zijn strontiumchromaat of bariumchromaat.
De eerste Nederlandse overheidsstudies naar chromaten dateren uit 1985, toen de veiligheid van werknemers een belangrijk thema werd, en veel studies lopen vandaag de dag nog steeds. Sinds 1 maart 2017 hanteert de Nederlandse overheid een maximaal toelaatbare blootstellingsgrens van 1 μg/m3. Deze grens geldt ook voor oppervlaktevoorbereiding. In meer dan 55% van alle coatingmonsters die het lab van Seef BV analyseerde, was zeswaardig chroom aanwezig. De omvang van het probleem is bijzonder ernstig bij oppervlaktevoorbereiding voor hercoating om de levensduur van de assets te verlengen.
Naast de gunstige eigenschappen heeft het gebruik van CrVI in coatings echter mogelijk ernstige nadelen. Het toepassen van oppervlaktevoorbereidingsmethoden met hoge impactsnelheid, zoals snijden, slijpen en gritstralen, op gecoate objecten kan schadelijke effecten op staal hebben door uitsmeren en polijsten. De vrijkomende gassen, dampen, stof en coatingdeeltjes kunnen gevaarlijk zijn voor de gezondheid van de applicateur en voor het milieu.
Kleine deeltjes met kankerverwekkend CrVI kunnen zich in de lucht verspreiden, wat long-, neus-, bijholte-, maag- of strottenhoofdkanker kan veroorzaken. Daarnaast kunnen deze kleine stofdeeltjes leiden tot de ontwikkeling van astma of COPD (chronisch obstructieve longziekte). De uitgestoten materialen brengen schade toe aan het milieu.
Recente studies hebben aangetoond dat tussen 1984 en 2006 ongeveer 2500 medewerkers van het Nederlandse leger zijn blootgesteld aan coatings met CrVI. Zij waren onvoldoende beschermd door beschermende uitrusting.
Vroege detectie van CrVI-verbindingen in coatings kan deze gezondheidsrisico’s ondervangen, zodat passende beschermingsmiddelen kunnen worden gebruikt.
De bekendste methode is de swabtest. Bij de test wordt een kleine hoeveelheid reagens gebruikt die reageert op CrVI. Deze reactie is zichtbaar doordat er een roze/paarse kleur ontstaat. De test is eenvoudig te gebruiken, maar om verschillende redenen zeer onbetrouwbaar; de belangrijkste daarvan is dat de test fout-negatieve resultaten kan geven (de testresultaten tonen geen CrVI aan, terwijl er wel CrVI aanwezig is!!). Fout-negatieve resultaten komen zelfs voor bij hoge concentraties van > 1000 mg/kg CrVI in de coating. De test wordt sterk beïnvloed door componenten die vaak in coatings voorkomen.
Fout-positieve resultaten kunnen ook optreden door pigmenten in de coating die sterk kunnen lijken op de kleur van het reagens.
Laboratoriumanalyse is een alternatieve manier om de aanwezigheid van CrVI-verbindingen aan te tonen. Hoewel de in het laboratorium gebruikte methode de kans op een fout-negatief resultaat verkleint, is deze nog steeds gevoelig voor storende componenten in de coating.
Wanneer er bijvoorbeeld hoge concentraties verontreinigingen zoals zink of aluminium aanwezig zijn, die in alle soorten coatings veel voorkomen, wordt deze analyse negatief beïnvloed en levert ze resultaten op met een lagere hoeveelheid CrVI of helemaal geen CrVI. Bovendien is deze methode traag (3-8 werkdagen) en duur, en tijd is geld!
In deze editie van Dr. Prepper lost een nieuwe, baanbrekende methode voor het aantonen van zeswaardig chroom (CrVI) de problemen van fout-positieve en fout-negatieve testresultaten op.
Het grote voordeel van de revolutionaire methode is dat CrVI hiermee op locatie met de hoogste betrouwbaarheid kan worden aangetoond. Zeswaardig chroom kan worden aangetoond vanaf slechts 20 mg/kg, zelfs in aanwezigheid van storende verontreinigingen. Afhankelijk van de gewenste detectiegrens kan één test in 20 minuten worden uitgevoerd.
Uit veldmonsters die we bij veel verschillende infrastructuren hebben genomen, blijkt duidelijk dat de chromaatproblematiek veel verder reikt dan de Nederlandse spoorwagons en het materieel van het Nederlandse leger. Sterker nog, uit onze directe waarnemingen blijkt dat het percentage van 55% van de monsters slechts het topje van de ijsberg is.
Een quickscan van bruggen in de provincie Noord-Holland laat zien dat 50% van het onderzochte staal vatbaar was voor CrVI. In 2018 werd CrVI aangetroffen op de bekende Waalbrug in Nederland, wat leidde tot een extra kostenpost van 25 miljoen EURO. Er zijn oplossingen nodig in de vorm van milieu- en applicateurvriendelijke methoden om coating te verwijderen. De methoden om coatings of coatinglagen te verwijderen mogen geen gassen, dampen en stof produceren die het milieu en de gezondheid van applicateurs kunnen aantasten.
Tegenwoordig is CrVI in Europa verboden als ingrediënt van coatings. Het staat op de zwarte lijst van de EU-REACH-verordening (Registration, Evaluation, Authorization and Restriction of Chemicals). Sinds 2017 moeten gebruikers van coatings met CrVI over speciale vergunningen beschikken voor de productie ervan. Toch zijn er nog vele duizenden gecoate infrastructuren met CrVI in de markt en moeten chromaten daarom zorgvuldig worden gemonitord.
Aannemers, engineers en asseteigenaren moeten de risico’s zoveel mogelijk beperken om mens en natuur te beschermen. Oplossingen zoals bristle blasting, waarbij stof kan worden opgevangen door speciale units die aan het gereedschap of de machine zijn bevestigd, zijn een oplossing voor de chromaatproblematiek. Bristle blasting is een methode van oppervlaktevoorbereiding die een profiel van > 50 micron creëert en een reinheid biedt die vergelijkbaar is met ISO 8501-1 Sa2,5.
Een richtlijn voor het nemen van monsters is de OGOS-300-TRL. Deze richtlijn besteedt aandacht aan verfmonsters in relatie tot CrVI. Er bestaan ook neutralisatiemethoden om CrVI om te zetten in CrIII. Een voorbeeld hiervan is de ChroNO64-methode.
Engineers, asseteigenaren en aannemers moeten rekening houden met mogelijke extra kosten wanneer CrVI-bemonstering vereist is voordat een renovatie- of onderhoudsproject start. Het is belangrijk om preventieve methoden te kennen voor het neutraliseren van CrVI naar CrIII, of methoden zoals bristle blasting zonder stofontwikkeling. Wie hierbij geen voorzorgsmaatregelen neemt, loopt het risico dat het project wordt stilgelegd.
Download Dr. Prepper No. 9
Je kunt ook de andere complete edities downloaden:
Dr. Prepper No. 1 Dr. Prepper No. 2 Dr. Prepper No. 3 Dr. Prepper No. 4 Dr. Prepper No. 5 Dr. Prepper No. 6 Dr. Prepper No. 7 Dr. Prepper No. 8