อัปเดตเกี่ยวกับกฎระเบียบเกี่ยวกับปรอทสำหรับหลอดไฟบ่มด้วยแสงยูวี

บทความนี้เขียนโดย Jennifer Heathcote ผู้เชี่ยวชาญด้านการบ่มด้วยแสงยูวีจาก GEW เจาะลึกถึงสถานะปัจจุบันของกฎระเบียบควบคุมสารปรอท Jennifer อธิบายว่าหน่วยงานนิติบัญญัติหลักมีจุดยืนอย่างไรในหัวข้อนี้ และหารือถึงผลกระทบต่อการบ่มด้วยแสงยูวีสำหรับตลาดการพิมพ์

รัฐบาลและองค์กรนอกภาครัฐ (NGO) กำหนดและปรับปรุงนโยบายเป็นระยะๆ โดยกำหนดว่าวัสดุที่เป็นอันตรายที่สุดและมีพิษมากที่สุดจะต้องถูกแทนที่ด้วยวัสดุทางเลือกเมื่อพบ วัสดุที่เป็นอันตรายซึ่งนำมาทดแทนมักเรียกกันว่าสารที่น่ากังวลอย่างยิ่ง (SVHC) การกำหนด SVHC จะกำหนดกฎเกณฑ์ที่กำหนดสถานการณ์ที่วัสดุจะถูกห้ามใช้ และระบุวิธีการจัดหา จำหน่าย ขนส่ง นำเข้า ส่งออก และกำจัดวัสดุที่ได้รับอนุญาต เมื่อไม่มีทางเลือกอื่นสำหรับ SVHC ที่มีอยู่ มักจะมีการกำหนดข้อยกเว้นหรือกำหนดเวลาการเลิกใช้

สารปรอทในหลอดบ่มด้วยแสงยูวี

ปรอท (Hg) เป็นตัวอย่างของ SVHC การควบคุมปรอทส่งผลกระทบโดยตรงต่อผู้ผลิตและผู้ใช้การบ่มด้วยแสงยูวี เนื่องจากหลอด UV มีปรอทธาตุอยู่เพียงเล็กน้อย ฟิสิกส์ของปรอทธาตุทำให้เกิดการปล่อยพลังงานอัลตราไวโอเลต พลังงานที่มองเห็นได้ และพลังงานอินฟราเรดแบบแบนด์วิดท์กว้างเมื่อปรอทถูกทำให้กลายเป็นพลาสมาอุณหภูมิสูงภายในหลอดควอทซ์ที่ปิดสนิทซึ่งมีก๊าซเฉื่อยภายใต้แรงดันปานกลาง หากไม่มีปรอท หลอด UV จะไม่ทำงาน ในระหว่างการขนส่ง การจัดเก็บ และการใช้งาน ปรอทภายในหลอด UV จะอยู่ในสถานะของเหลว ก๊าซ และพลาสมา สำหรับหลอดที่จัดหาจากซัพพลายเออร์ที่มีชื่อเสียง ปรอททั้งสามสถานะจะถูกบรรจุอย่างปลอดภัยภายในหลอดควอทซ์ที่ปิดสนิทของหลอด

ตั้งแต่ทศวรรษที่ 1940 เป็นต้นมา เคมีที่บ่มด้วยแสงยูวีได้รับการกำหนดสูตรเพื่อทำปฏิกิริยากับเอาต์พุตสเปกตรัมกว้างที่สร้างขึ้นโดยปรอทธาตุที่ระเหยเท่านั้น ซึ่งใช้ได้กับหลอดอาร์กปรอทมาตรฐานและหลอดไมโครเวฟ ตลอดจนหลอดสารเติมแต่ง หลอดเจือปน และหลอดเมทัลฮาไลด์ที่ประกอบด้วยโลหะปริมาณเล็กน้อยนอกเหนือจากปรอท ตัวอย่างของโลหะที่ใช้ในหลอดไฟเสริม ได้แก่ เหล็ก แกลเลียม อินเดียม และดีบุก การเติมโลหะเข้าไปจะทำให้การกระจายสเปกตรัมภายในแถบ UV เปลี่ยนไป และช่วยให้การบ่มสูตรบางสูตรมีประสิทธิภาพสูงสุด

ปริมาณปรอทธาตุในหลอด UV แตกต่างกันไปตามการออกแบบและความยาวของหลอด อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 10 ถึง 100 มิลลิกรัมต่อหลอด องค์การสิ่งแวดล้อมแห่งสหประชาชาติอ้างอิงค่าเฉลี่ย 25 ​​มิลลิกรัมต่อหลอดสำหรับการประมาณสินค้าคงคลังทั่วโลก สำหรับบริบท การอุดฟันด้วยปรอทแบบอะมัลกัมเพียงชิ้นเดียว ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าการอุดฟันด้วยเงิน มีปรอทโดยเฉลี่ย 800 มิลลิกรัม ซึ่งหมายความว่ามักจะมีปรอทในปากของคนๆ หนึ่งมากกว่าที่มีอยู่ในหลอด UV ทั้งหมดของเครื่องพิมพ์หรือสายการแปลงทั่วไป

ข้อกังวลด้านความปลอดภัยของสารปรอท

แม้ว่าปรอทจะเป็นสารพิษต่อระบบประสาทที่อันตราย แต่โดยทั่วไปแล้วปรอทจะปลอดภัยจากการสัมผัสโดยตรงต่อมนุษย์และจากอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมเมื่อถูกกักไว้ตามธรรมชาติในดิน กำจัดทิ้งอย่างถาวรหรือจัดเก็บในผลิตภัณฑ์และภาชนะจัดเก็บที่ปิดสนิทบนพื้นดินอย่างเหมาะสม ปรอทอาจเป็นอันตรายต่อมนุษย์และสัตว์เมื่อถูกปล่อยออกมาจากที่จำกัดและแพร่กระจายในระบบนิเวศหรือชีวมณฑลของโลก ปรอทเข้าสู่ชีวมณฑลในรูปของก๊าซและไอระเหยสู่บรรยากาศ และถูกปล่อยโดยตรงและโดยอ้อมสู่แหล่งน้ำ เมื่อปรอทหลุดออกมาแล้ว ปรอทจะเคลื่อนที่ได้ง่าย เปลี่ยนรูปแบบได้ง่าย และอาจทำให้สิ่งมีชีวิตทุกชนิดที่สัมผัสถูกสัมผัสกับปรอทได้

ระเบียบสารปรอท

นโยบายที่บังคับใช้ภายในสหภาพยุโรปภายใต้ RoHS² และภายในสหรัฐอเมริกาภายใต้พระราชบัญญัติ Lautenberg³ รวมถึงหน่วยงานกำกับดูแล เช่น คณะกรรมาธิการยุโรป (EC) EPA⁴ โครงการสิ่งแวดล้อมของสหประชาชาติ (UNEP)⁵ และอนุสัญญาระหว่างประเทศ Minamata เกี่ยวกับปรอท⁶ มีจุดมุ่งหมายเพื่อลดหรือขจัดการใช้ปรอทที่เกิดจากการกระทำของมนุษย์ ปรอทที่เกิดจากการกระทำของมนุษย์หมายถึงปรอทที่ปล่อยสู่บรรยากาศหรือปล่อยสู่แหล่งน้ำโดยตรงหรือโดยอ้อมจากกิจกรรมของมนุษย์ แม้ว่าในปัจจุบันยังไม่สามารถขจัดปรอทที่เกิดจากการกระทำของมนุษย์ได้หมดสิ้น แต่คาดว่าข้อจำกัดและการบังคับใช้จะเพิ่มขึ้นในทศวรรษหน้า

สิ่งสำคัญคือต้องเน้นย้ำว่าปัจจุบันไม่มีนโยบายหรือกฎหมายในสหราชอาณาจักร สหภาพยุโรป สหรัฐอเมริกา หรือประเทศอื่นใดทั่วโลกที่ห้ามการผลิต การใช้ การส่งออก การนำเข้า หรือการขนส่งหลอด UV ปรอทโดยเฉพาะ นอกจากนี้ คาดว่าจะไม่มีข้อจำกัดใหม่ๆ ที่เกี่ยวข้องกับหลอด UV ปรอทโดยเฉพาะในเร็วๆ นี้ อย่างไรก็ตาม กฎระเบียบยังคงดำเนินต่อไป และสิ่งสำคัญคือต้องทบทวนแนวโน้มกฎระเบียบและการเปลี่ยนแปลงกฎหมายเป็นระยะๆ

สหภาพยุโรป – RoHS

กฎหมายเกี่ยวกับปรอทที่บังคับใช้กับระบบบ่มด้วยแสงยูวีทั่วโลกนั้นมีผลบังคับใช้มากที่สุดคือระเบียบการจำกัดสารอันตราย (RoHS) ของคณะกรรมาธิการยุโรป RoHS ควบคุมการใช้สารอันตรายในอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (EEE) รวมถึงของเสียจากอุปกรณ์ไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ (WEEE) ที่เกิดขึ้นตามมา RoHS ใช้กับสินค้าทั้งหมดที่ผลิตขึ้นเพื่อใช้ในสหภาพยุโรปและสินค้าที่ผลิตในที่อื่นและนำเข้ามายังสหภาพยุโรป ปัจจุบันมี SVHC สิบชนิดที่ RoHS จำกัด หนึ่งในนั้นคือปรอท

ระเบียบการ RoHS มีอยู่สองฉบับ รวมถึงการแก้ไขเพิ่มเติมอีกหลายฉบับ โดยในเบื้องต้น RoHS ได้รับการตราเป็นกฎหมายในปี 2003 โดยมี RoHS 2 เข้ามาแทนที่ฉบับเดิมในปี 2011 หมวดหมู่ EEE ที่ครอบคลุมภายใต้ RoHS ระบุไว้ในภาคผนวก I ของระเบียบการ หลอดไฟอาร์กปรอทแรงดันปานกลางจัดอยู่ในภาคผนวก I เป็นอุปกรณ์ส่องสว่างประเภท 5³⁹ รายละเอียดในภาคผนวก III ของ RoHS 2 คือการใช้งานและผลิตภัณฑ์ทั้งหมดที่ได้รับการยกเว้นจากข้อจำกัด

ภาคผนวก III มอบสิทธิยกเว้นหลอดไฟบ่มด้วยแสงยูวีแบบหมุนเวียนเป็นเวลา 5 ปีมาโดยตลอด สิทธิยกเว้นที่นำมาใช้ในปี 2016 จะหมดอายุในปี 2021 แต่ได้รับการต่ออายุจนถึงต้นปี 2027 ระหว่างปี 2026 หรือต้นปี 2027 คณะกรรมาธิการยุโรปจะประเมินสถานะของตลาดการบ่มด้วยแสงยูวีและความสามารถในการดำรงอยู่ของเทคโนโลยีทางเลือกในปัจจุบันอีกครั้ง จะมีการตัดสินใจว่าจะดำเนินการต่ออายุสิทธิยกเว้นทั่วไปสำหรับหลอดไฟบ่มด้วยแสงยูวีอีก 5 ปี ลดสิทธิยกเว้นสำหรับการใช้งานบางอย่างที่มีทางเลือกที่พิสูจน์แล้ว หรือยกเลิกสิทธิยกเว้นทั้งหมดหรือไม่

ไม่ว่าสถานะการยกเว้นของปรอทจะเป็นอย่างไร RoHS จะมีข้อยกเว้นที่ไม่รวมเครื่องมืออุตสาหกรรมแบบคงที่ขนาดใหญ่ (LSSIT) และการติดตั้งแบบคงที่ขนาดใหญ่ (LSFI) สำหรับอุตสาหกรรมการบ่มด้วยแสงยูวี ข้อยกเว้นดังกล่าวได้รับการตีความอย่างกว้างขวางว่ารวมถึงแท่นพิมพ์ ห้องบ่มและอุโมงค์ในอุตสาหกรรม และสายแปลงไฟฟ้า รวมถึงการติดตั้งในอุตสาหกรรมและเชิงพาณิชย์อื่นๆ ดังนั้น การใช้ระบบบ่มด้วยแสงยูวีปรอทในงานการผลิตส่วนใหญ่จึงถือว่าได้รับการยกเว้นจากข้อจำกัด RoHS อย่างไม่มีกำหนด เนื่องด้วยขอบเขตโดยไม่คำนึงถึงข้อห้ามเฉพาะใดๆ ต่อหลอดไฟบ่มด้วยแสงยูวีปรอทหรือการยกเว้นที่ระบุไว้ในภาคผนวก III ชิ้นส่วนอะไหล่และการอัปเกรดอุปกรณ์บ่มด้วยแสงยูวีที่มีอยู่ซึ่งติดตั้งก่อนที่จะมีการห้ามใดๆ ก็ได้รับอนุญาตอย่างไม่มีกำหนดเช่นกัน

สหรัฐอเมริกา – สำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อม

สำนักงานปกป้องสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (EPA) ได้รับอำนาจเต็มจากฝ่ายนิติบัญญัติของรัฐบาลสหรัฐอเมริกาในการควบคุมสารพิษและสารเคมีผ่านพระราชบัญญัติ Lautenberg ปี 2016 ปัจจุบัน EPA ไม่ได้ห้ามใช้หลอดไฟบ่มด้วยแสงยูวี แต่เน้นที่การระบุพื้นที่ที่ใช้ผลิตภัณฑ์ที่เติมปรอทในประเทศ รวมถึงปริมาณปรอทในผลิตภัณฑ์ที่ผลิตภายในสหรัฐอเมริกาและนำเข้ามาในสหรัฐอเมริกาทั้งหมด โดยผ่านการประเมินและรวบรวมข้อมูลอย่างต่อเนื่อง EPA ตั้งใจที่จะเสนอคำแนะนำแก่ผู้ผลิตเกี่ยวกับทางเลือกอื่นที่ปราศจากปรอทในที่สุด เพื่ออำนวยความสะดวกในการเลิกใช้ปรอท

อนุสัญญามินามาตะว่าด้วยปรอท

หน่วยงานกำหนดนโยบายอีกแห่งหนึ่งคืออนุสัญญา Minamata เกี่ยวกับปรอท ซึ่งเป็นสนธิสัญญาระหว่างประเทศที่มีผลใช้บังคับเมื่อวันที่ 16 สิงหาคม 2017 และได้รับการลงนามโดย 139 ประเทศ รวมทั้งสหราชอาณาจักร ประเทศที่อยู่ในสหภาพยุโรป และสหรัฐอเมริกา เป้าหมายของ Minamata คือการกำจัดปรอททั้งหมดออกจากสินค้าและกระบวนการผลิต

ในทศวรรษต่อๆ ไป นโยบายด้านกฎระเบียบจะขับเคลื่อนโดยสนธิสัญญานี้มากขึ้นเรื่อยๆ สิ่งสำคัญที่ต้องทราบคือ การปฏิบัติตามสนธิสัญญาระหว่างประเทศ เช่น Minamata นั้นสามารถนำไปปฏิบัติและบังคับใช้ได้ภายในเขตอาณาเขตโดยรัฐบาลปกครองที่เกี่ยวข้องเท่านั้น ดังนั้น กฎหมายเกี่ยวกับปรอทจึงอาจแตกต่างกันไปในแต่ละประเทศและอาจไม่ชัดเจนเสมอไป แม้ว่าปัจจุบัน Minamata จะไม่ได้กำหนดให้ห้ามใช้หลอด UV ที่ใช้ปรอทในการบ่ม แต่กำหนดให้ภาคีทั้งหมดต้องเลิกใช้หรือใช้มาตรการเพื่อลดปริมาณปรอทหากเป็นไปได้ ในสหภาพยุโรป การปฏิบัติตาม Minamata จะถูกตราเป็นกฎหมายผ่านการแก้ไข RoHS ในสหรัฐอเมริกา การปฏิบัติตามจะดำเนินการผ่านกฎที่เผยแพร่โดย EPA

การประชุมครั้งที่ 4 ของการประชุมภาคีอนุสัญญาว่าด้วยสารปรอท (COP) ของมินามาตะจัดขึ้นระหว่างวันที่ 21-25 มีนาคม 2022 ในประเทศอินโดนีเซีย ไม่มีการประกาศกฎระเบียบใหม่หรือกรอบเวลาในการเลิกใช้หลอดไฟบ่มด้วยรังสี UV ด้วยไอปรอทในระหว่างการประชุม อย่างไรก็ตาม มีการแก้ไขเพิ่มเติมเพื่อยุติการใช้สารปรอทผสมในฟันน้ำนมของเด็กอายุต่ำกว่า 15 ปี และในสตรีมีครรภ์และให้นมบุตรภายในเดือนธันวาคม 2023 การนำไปปฏิบัติและการบังคับใช้การแก้ไขเพิ่มเติมนี้เป็นความรับผิดชอบส่วนบุคคลของแต่ละภาคีที่ให้สัตยาบันทั้ง 139 ภาคี การประชุม COP ครั้งที่ 5 กำหนดจัดขึ้นในวันที่ 30 ตุลาคม-3 พฤศจิกายน 2023 ในประเทศสวิตเซอร์แลนด์

การกำจัดหลอดไฟปรอท

เนื่องจากการปล่อยสารปรอทสู่บรรยากาศและสู่แหล่งน้ำจากผลิตภัณฑ์ที่เติมปรอทส่วนใหญ่เกิดขึ้นระหว่างการกำจัดขยะ จึงไม่ควรทิ้งหลอดไฟไอปรอทร่วมกับการเก็บขยะจำนวนมาก เมื่อทิ้งรวมกับขยะทั่วไป ปรอทจะเข้าสู่ชีวมณฑลเมื่อหลอดไฟถูกบด จากนั้นเผาหรือฝัง โชคดีที่สามารถหลีกเลี่ยงมลภาวะปรอทจากหลอดไฟบ่มด้วยแสงยูวีได้ด้วยการรีไซเคิลหลอดไฟผ่านโรงงานที่รับรองว่าส่วนประกอบของหลอดไฟจะถูกแยกออกและดักจับปรอทที่ใช้แล้วอย่างปลอดภัย ปรอทที่นำกลับมาใช้ใหม่จากหลอดไฟรีไซเคิลจะถูกส่งไปยังการจัดเก็บที่ปลอดภัยในระยะยาวหรือการกำจัดถาวร หรือผ่านกระบวนการที่กำหนดขึ้นซึ่งจะนำปรอทธาตุกลับเข้าสู่ช่องทางการผลิตที่ได้รับอนุญาตอย่างปลอดภัย

ระบบอบด้วยแสงยูวี LED

ระบบการอบด้วย UV LED เป็นทางเลือกที่มีแนวโน้มดีสำหรับหลอดอบด้วยอาร์กและไมโครเวฟ โดยตัวอย่างหลอดอบด้วย UV LED ระบายความร้อนด้วยอากาศและน้ำของ GEW แสดงอยู่ในรูปที่ 2 แม้ว่าหลอดธรรมดาจะปล่อยแสง UVC, UVB, UVA, ความยาวคลื่นที่มองเห็นได้และอินฟราเรด แต่ระบบการอบด้วย UV LED จะปล่อยแสงที่เข้มข้นกว่าในช่วงความยาวคลื่น UVA ที่แคบมาก

เทคโนโลยี LED UV ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมการบ่มในช่วงกลางทศวรรษ 2000 ทั้งระบบการบ่มด้วย LED และเคมีที่เกี่ยวข้องได้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่องตั้งแต่นั้นมา การใช้งานการบ่มด้วย UV ในปัจจุบันที่สามารถใช้ระบบ LED ได้นั้นรวมถึงหลายแง่มุมแต่ไม่ใช่ทั้งหมดของการพิมพ์อิงค์เจ็ทดิจิทัล สกรีน โรตารีสกรีน เฟล็กโซ เลตเตอร์เพรส กราเวียร์ แพด ลิโธ และการพิมพ์ออฟเซ็ตแห้ง ตลอดจนการพิมพ์ 3 มิติและการผลิตแบบเติมแต่ง การใช้งานอื่นๆ ที่เหมาะสมสำหรับ LED ได้แก่ กาวฟอยล์เย็น กาวเคลือบ เคลือบหล่อและบ่ม และวานิชบางชนิด ควรสังเกตว่าในช่วงกลางปี ​​2023 ยังไม่มีสูตร LED ที่ใช้ในเชิงพาณิชย์สำหรับเคลือบปลดปล่อยซิลิโคน กาวร้อนละลาย และเคลือบแข็งอุตสาหกรรม เคลือบด้านบน และเคลือบใส

เมื่อความเชื่อมั่นและประสบการณ์เพิ่มมากขึ้นและมีการใช้งานที่เหมาะสมสำหรับ UV LED มากขึ้น ผู้ใช้และตลาดก็จะเปลี่ยนใจมากขึ้น การเปลี่ยนแปลงไปใช้ LED ที่เพิ่มขึ้นนั้นเกิดขึ้นโดยไม่ขึ้นอยู่กับการเข้ามาเกี่ยวข้องของหน่วยงานกำกับดูแล เนื่องมาจากกรณีทางธุรกิจที่แข็งแกร่งและความต้องการที่เพิ่มขึ้นของผู้ใช้ปลายทางสำหรับเทคโนโลยีดังกล่าว ปัจจัยขับเคลื่อนใหม่ล่าสุดสำหรับการนำเทคโนโลยีการบ่มด้วย LED UV มาใช้ คือความสามารถของเทคโนโลยีในการบรรเทาต้นทุนพลังงานที่เพิ่มสูงขึ้นสำหรับผู้ผลิตที่ตั้งหมึก เคลือบ กาว และการอัดขึ้นรูปในกระบวนการผลิต

บทสรุป

แม้ว่าในสหราชอาณาจักร สหภาพยุโรป สหรัฐอเมริกา หรือประเทศอื่นๆ ทั่วโลกจะไม่มีกฎหมายห้ามการผลิต การใช้ การส่งออก การนำเข้า หรือการขนส่งหลอดไฟบ่มด้วยแสงยูวีจากปรอทโดยเฉพาะ แต่ภัยคุกคามจากกฎระเบียบกำลังสร้างความตระหนักรู้และแรงกดดันให้เร่งดำเนินการเปลี่ยนแปลง เมื่อการเปลี่ยนแปลงนั้นเป็นไปได้ทั้งในทางเทคนิค เศรษฐกิจ และในทางปฏิบัติสำหรับการใช้งานบ่มด้วยแสงยูวีส่วนใหญ่ นโยบายด้านกฎระเบียบจะเรียกร้องความรับผิดชอบจากตลาดและผลักดันให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางกฎหมาย จนกว่าจะถึงเวลานั้น ผู้ใช้การบ่มด้วยแสงยูวีควรศึกษาเกี่ยวกับเทคโนโลยี LED ติดตั้งระบบ LED UV ในกรณีที่เป็นไปได้ มีส่วนร่วมในการพัฒนาขั้นตอนการผลิตอย่างจริงจัง และรีไซเคิลหลอดไฟบ่มด้วยแสงยูวีทั้งหมดเมื่อหมดอายุการใช้งาน

¹Pepitone, J. (2007, June 11). Compact Fluorescent Bulbs and Mercury: Reality Check. Popular Mechanics. www.popularmechanics.com/home/reviews/a1733/4217864/

²Restriction of Hazardous Substances in Electrical and Electronic Equipment (RoHS).  https://environment.ec.europa.eu/topics/waste-and-recycling/rohs-directive_en

³Frank R. Lautenberg Chemical Safety Act for the 21^st Century Act, Public Law 114–182. (2016). Retrieved 2020 December 17, from www.congress.gov/114/plaws/publ182/PLAW-114publ182.pdf

⁴United States Environmental Protection Agency (U.S. EPA).  www.epa.gov/assessing-and-managing-chemicals-under-tsca/frank-r-lautenberg-chemical-safety-21st-century-act

⁵UN Environment Programme (UNEP). www.unep.org/explore-topics/chemicals-waste/what-we-do/mercury

⁶Minamata Convention on Mercury. www.mercuryconvention.org