Lackieren

Zu den einzelnen Arbeitsschritten in der Prozesskette haben wir nützliche Informationen in unterschiedlichen Kategorien – Projektbeispiele, beste verfügbare Technik und Videos – für Sie gesammelt. Fahren Sie mit der Maus über einzelne Elemente und erfahren Sie, wie sich Ihre Prozesse optimieren lassen.

Prozessketten Lakieren

Produktgestaltung

Projekte

Beschichtung großflächiger transparenter Spritzgussteile für den Automobilbau

Prozesseigenschaften:
  • großtechnische und serienmäßige Anwendung eines Verfahrens zur Herstellung transparenter Kunststoffteile mit harter, kratzfester Oberfläche für den Automobilbau: Ersetzen der organischen Beschichtung mit Siloxanlack durch eine härtere, weitgehend anorganische Siliziumdioxidschicht mittels PECVD-Technik (Plasma-Enhanced-Chemical-Vapour-Deposition)
  • Beim PECVD-Verfahren werden die Schichten aus der Gasphase direkt auf die Oberfläche der Polycarbonat-Module aufgetragen und bilden dort ein glasähnliches, sehr kratzfestes und hochtransparentes Netzwerk.
  • Vorteile: eine Reihe von Umweltentlastungen (z.B. Vermeidung des Einsatzes von Lösemitteln), Gewichtsreduzierung, neue Designmöglichkeiten
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Dekorative und kratzfeste UV-Lackschichten mit reduzierter Schichtdicke (TV 1)

Prozesseigenschaften:
  • die entwickelten pigmentierten UV-Lacke weisen einen erhöhten Korrosionsschutz oder eine erniedrigte Oberflächenenergie auf
  • da diese Bestrahlungseinheiten Vereinfachungen in der Anlagentechnik erlauben (z.B. das Weglassen der Rotationsbewegung der Teile), sinken die Investitionskosten
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Dekorative und kratzfeste UV-Lackschichten mit reduzierter Schichtdicke (TV 3)

Prozesseigenschaften:
  • Entwicklung eines UV-Aggregats für die Beschichtung von 3-dimensionalen Objekten mit umweltfreundlichen lösungsmittelfreien Lacken
  • Halbierung der notwendigen Zahl von UV-Aggregaten und des damit verbundenen Stromverbrauchs bei gleich bleibender UV-Leistung
  • Reduzierung der Betriebs- und Wartungskosten mit dem 3D-UV-Aggregat bei gleichzeitiger Steigerung der Flexibilität um bis zu 50%
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Dekorative und kratzfeste UV-Lackschichten mit reduzierter Schichtdicke (TV 4)

Prozesseigenschaften:
  • Rezepturen für lösemittelfreie, wässrige Lacke mit hohem Korrosionsschutz für unterschiedliche Einsatzbereiche
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Entwicklung eines fungizidfreien Beschichtungssystems zum dauerhaften Schutz in Holzbauteilen in der Außenanwendung

Prozesseigenschaften:
  • es wurde eine Lackoberfläche für Holzwerkstoffe entwickelt, die den Verschmutzungsgrad und damit die Ausbildung eines Biofilms unterdrückt
  • die neu entwickelten Anstrichstoffe werden nicht stärker als kommerzielle, biozidhaltige Anstrichstoffe von Pilzen befallen
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Entwicklung eines polymergebundenen, dekorativen Holzwerkstoffes für den Einsatz in der Freibewitterung mit Hilfe einer Versuchsanlage

Prozesseigenschaften:
  • witterungs- und pilzbeständige Produkte sind aus Holz-Thermoplast-Gemischen ohne Verwendung von Holzschutzmitteln herstellbar
  • das getestete Verfahren eignet sich zur Produktion von Materialien, die in Bereichen mit dauerhafter Freibewitterung und dauerhaftem Erdkontakt eingesetzt werden
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Entwicklung lösemittelfreier Naturfarben

Prozesseigenschaften:
  • UV-strahlenhärtender Lack auf Leinöl-Basis
  • der Lack besteht zu 95% aus nachwachsenden Rohstoffen, ist Energie sparend in der Herstellung, lösemittelfrei und weitgehend biologisch abbaubar
  • der Lack ist auch preislich konkurrenzfähig
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Entwicklung und Erprobung einer dauerhaften Holzbeschichtung durch Verwendung neuer polymerer Materialien für die Lacksysteme

Prozesseigenschaften:
  • wasserbasierende, UV-vernetzende Polymere
  • Entwicklung neuer Herstellungs- und Applikationsverfahren für die industrielle und wirtschaftliche Anwendung
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Entwicklung von lösemittelfreien umformstabilen Lackschichtsystemen für Aluminiumfeinbleche

Prozesseigenschaften:
  • Entwicklung von Pulverlackprototypen, die im Niedrigtemperaturbereich vernetzen und sich deshalb für Beschichtungen auf temperatursensitiven Metalllegierungen eignen.
  • Die Pulverlack vorbeschichteten Aluminium-Bleche lassen sich durch komplexe Umformoperationen, wie z. B. Tiefziehen, bei Raumtemperatur (20°C) mit hohem Umformgrad in 3-D-Bauteile umformen. Dabei treten im Schichtsystem weder Mikrorisse noch Strukturierungen auf. 
  • Die Ergebnisse ermöglichen künftig eine grundlegende und effiziente Umgestaltung des Herstellungsprozesses von mit Pulverlack beschichteten 3-D-Aluminiumbauteilen, weg von der Stückbeschichtung hin zur Platinenbeschichtung. 
  • Durch die komplette Umkehrung des Prozesses im Vergleich zum Stand der Technik lassen sich über eine Einstufen- (Härtungstemperaturen max. 150°C) oder Zweistufenvernetzungstechnologie aufwendige und kostenintensive Reinigungs- und Beizschritte reduzieren oder einsparen, was eine enorme Einsparung von Energie, Lösemitteln und die Reduktion bzw. Vermeidung von Sondermüll zur Folge hat.
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Entwicklung von umweltverträglichen Beschichtungsstoffen für Stahl und verzinkte Oberflächen bei Außenanwendungen

Prozesseigenschaften:
  • Entwicklung möglichst umweltfreundlicher Beschichtungsstoffe (auf Wasserbasis, mit einem geringen Anteil organischer Lösemittel, ohne synthetische Bindemittel), die den Produktanforderungen von vergleichbaren konventionellen Lacken bezüglich Verarbeitung, Korrosionsschutz, Haltbarkeit erfüllen und als Dickschicht-System einsetzbar sein.
  • Der entwickelte Beschichtungsstoff „Ökopol“ basiert auf einem Bindemittel aus Ricinenöl u. Dammar, einem Naturharz, Bentonit u. entaromatisiertem Benzin.
  • Labor- und Kurzzeittests verliefen positiv. Unter Praxisbedingungen unterlag er bezüglich der Haltbarkeit den lösemittelhaltigen Standardbeschichtungen.
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Holzoberflächen ohne Zwischenschliff lackieren

Prozesseigenschaften:
  • Lackierung ohne Zwischenschliff durch neues Schleifkonzept für Holzoberflächen
  • Das Verfahren ist bestens für Wasser basierte Lacksysteme geeignet; es spart Energie und Lack, ist zeit- und platzsparend und es fällt kein Lackstaub an.
  • Mit dem Verfahren konnten die Kosten für die Oberflächenbehandlung nahezu halbiert werden.
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Nanotechnologie im Automobil

Prozesseigenschaften:
  • Nanopartikel können an Automobilen u.a. im Lack Verwendung finden
  • sie helfen, die Effizienz der Bauteile zu erhöhen oder ihre Lebensdauer zu verlängern
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Umweltfreundliche Photopolymerisationsschichten mit verbesserter Einsatzcharakteristik

Prozesseigenschaften:
  • Entwicklung hochreaktiver, niedrigviskoser UV-Lacke für metallische Untergründe für Korrosionsschutzanforderungen der Autoindustrie und mit guten Recyclingeigenschaften
  • Elastizität und Verformbarkeit auf metallischen Untergründen bei hoher Härte und Kratzfestigkeit mittels UV-Härtung (Photopolymerisation)
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Wasserverdünnbares 2K-Strukturlacksystem AQUAPUR Strukturlack

Prozesseigenschaften:
  • aufgrund einer deutlichen Reduzierung des Lösemittelanteils von ca. 30% auf ca. 5 %; gilt der Wasserlack als emissionsarm, umweltverträglich und transportsicher
  • er ist wasserverdünnbar, was den weiteren Einsatz von Lösemitteln zur Verdünnung oder Reinigung der Arbeitsgeräte verhindert
  • Anwendung in der Lackierung von Stahl, Nichteisenmetallen, Kunst- und Holzwerkstoffen
  • auf Vorarbeiten, wie Spachteln und Schleifen kann zum größten Teil verzichtet werden
  • hohe Beständigkeiten gegen Chemikalien, mechanische Beanspruchung und gegen Klima- und Wettereinflüsse im Außenbereich
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Beste verfügbare Technik

Auswahl der Fertigungsverfahren, die der Oberflächenbehandlung vorausgehen

  • Ein anderes Bearbeitungsöl, das in die Mikro-Struktur eingepresst wird, kann sich einer normalen Entfettung widersetzen.

  • Verminderung der in der mechanischen Vorfertigung eingesetzte Öle und Fette durch: Verwendung flüchtiger Schmierstoffe, Bearbeitung unter Einsatz der Minimalschmierung, Abtropfen lassen und/oder Schleudern der Werkstücke, Vorreinigung der Werkstücke am Herstellungsort,Verkürzen der Lagerzeit, Bohren mit Pressluftkühlung, Verwendung von Schmierfilmen aus Kunststoff beim Stanzen.

  • Reduktion von Nacharbeit

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 200, 215 Link

Beschichtungsaufbau

Die Verringerung der Anzahl von Lackschichten durch Einsatz optimierter Lacksysteme führt zu erheblichen Einspareffekten in vielen Kostenbereichen, z.B. Materialeinkauf, Entsorgung, Wasser- und Energieverbrauch. Andererseits werden die Ausbringmengen in Folge des schnelleren Betriebsablaufs deutlich erhöht, was u.U. zur Umsatzsteigerung und Verbesserung der Wirtschaftlichkeit führt. In die gleiche Richtung zielt eine Reduzierung der Schichtdicken der Beschichtung sowie deren gleichmäßigere Verteilung auf dem Werkstück. Darüber hinaus bedeutet in der Regel ein geringerer Lackverbrauch auch geringere VOC-Emissionen.

Quelle(n):

  • Bregau GmbH & Co. KG (2017b): Lackieren und Umwelt [online]. Bregau GmbH & Co. KG, verfügbar unter: Link

Richtig ausgewogene Spezifikationen für die Werkstücke

  • Vermeiden von Nasenbildung, ungleichmäßiger Schichtdicke und Abplatzen der Lackschicht

  • Reduktion von Ausschuss und Nacharbeit

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2005c): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Oberflächenbehandlung von Metallen und Kunststoffen. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 200, 215 Link

Materialbeschaffung / Lagerung

Projekte

Emissionsarme Strahl- und Beschichtungsanlage in einer Schiffswerft - ein neues Konzept im Schiffsbau bei der Howaldtswerke-Deutsche Werft AG, Kiel

Prozesseigenschaften:
  • Verbesserung der Emissions- und der Abfallsituation sowie der Arbeitstechnik (verringerte Durchlaufzeiten und wetterunabhängiges Arbeiten) in einer Werft
  • Zur Reduzierung der beim Strahlen und Beschichten von Schiffssektionen anfallenden Emissionen werden sämtliche Strahl-, Beschichtungs- u. Nebenanlagen in Hallen untergebracht. Die Hallen verfügen über Hubfalltore, fensterlose, staubdichte Wände und Lüftungsanlagen.
  • Während des Spritzvorganges (Airless-Spritzverfahren) wird die staub- und lösemittelhaltige Abluft abgesaugt, die Farbpartikel in Schwebstofffiltern abgeschieden. Die Abluft wird in einem Adsorber auf Lösemittel-Restkonzentrationen kleiner 10 mg/m³ gereinigt. Die ausgetriebenen Lösemittel werden bei 800 Grad Celsius verbrannt.
  • Einsatzmöglichkeit der zurückgewonnenen Lösemittel, u.a. als Reiniger des Beschichtungssystems sowie als Brennstoff zur Erzeugung der für die Desorption notwendigen Prozesswärme, ist erfolgreich getestet worden.
  • fast vollständige Reduktion der Abfallmenge (inkl. darin enthaltener Beschichtungsstoffreste) durch Umstellung auf große Mehrwegbehälter bei den Standard-Beschichtungsstoffen
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Emissionsfreier Holzspänetrockner mit Rückgewinnung von Terpenen (Teil 1)

Prozesseigenschaften:
  • Untersuchungen zu einem Trocknungsverfahrens, bei dem an Stelle von trockener Luft überhitzter Wasserdampf als Trocknungsmedium eingesetzt wird
  • Im Vergleich zu konventionellen Trockneranlagen mit nachgeschalteten Gasreinigungsaggregaten erfolgt die Abgasreinigung im geschlossenen Kreislauf und ermöglicht die Abscheidung eines Kondensats.
  • Verringerter Energieverbrauch um 15%
  • Erhöhte Anlagenkapazität um 30%
  • Geringeres Abgasvolumen um 50%
  • Geringere Emissionen (Cges um 98,5%, CO um 90%, Staub um 99%)
  • Kein Geruch und „blue haze“
  • Gewinnung eines flüssigen Co-Produkts (Terpene) als Grundstoff für Duftherstellung
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Emissionsfreier Holzspänetrockner mit Rückgewinnung von Terpenen: Kondensataufbereitung und Terpengewinnung (Teil 2)

Prozesseigenschaften:
  • Untersuchung der integrierten Gewinnung von Terpenen (marktfähigen Holzöle) mittels zweistufiger Abluftbehandlung aus Absorption und Kondensation zur Vorfraktionierung von Holzinhaltsstoffen
  • Mit der Dampftrocknung im geschlossenen Gaskreislauf bietet sich erstmals die Möglichkeit einer wirtschaftlichen produktionsintegrierten Gewinnung von Terpenverbindungen über eine Kondensation der angereicherten Brüden.
  • Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung ergab, dass eine integrierte Terpengewinnung insb. im Zusammenhang mit einer Nutzung der Kondensate als Prozesswasser sowie einer teilweisen Nutzung der freiwerdenden Kondensationswärme ökonomisch interessant sein kann.
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Mit Lichtstreifen den Fehlern auf der Spur

Prozesseigenschaften:
  • Verhindern von Verschleppung von Defekten in nachfolgende Produktionsphasen durch ein optisches Messsystem, das direkt im Anschluss an den Umformprozess von Blechen eingesetzt wird
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Beste verfügbare Technik

Just-in-time-Management

  • Das Anwenden eines Just-inTime-Managements stellt sicher, dass bestellte Mengen an Material, wie z.B. Lacke oder Druckfarben, die für spezifische Arbeiten verwendet werden, der Menge entsprechen, die benötigt wird.

  • Somit fällt weniger Abfallmaterial an und es werden weniger Rohstoffe verwendet. Ferner findet eine Kostenminderung durch optimierte Logistik statt.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2004): Merkblatt über Beste Verfügbare Techniken in der Gießereiindustrie. Umweltbundesamt, Dessau S. 424

Lagerung und Handhabung von Chemikalien, gefährlichen Stoffen und Abfällen

Folgende Verfahren sind von Bedeutung:

  • Es werden nur kleine Mengen direkt in den Anwendungsbereichen gelagert. Bei größeren Mengen sind separate Räume zur Reduzierung von Brand- oder Umweltrisiken erforderlich.

  • Großlagertanks für Lösemittel oder Flüssigkeiten, die Lösemittel enthalten, können eine Gaspendelung mit dem Zuführtank während der Füllvorgänge haben oder adsorbieren Dämpfe an Aktivkohle. Gaspendelung erspart wahrscheinlich nur 0.01 bis 0.03 % der Lösemittelmenge, die im Tank gelagert wird, und wird wahrscheinlich nur da in Betracht gezogen, wo sie einen größeren Vorteil erzielt

  • Vorhalten eines Aufnahmebehälters für fallbedingte Verschüttungen (z.B. Auffangwannen für kleine Verschüttungen), Vorhalten von adsorbierenden Stoffen an sensiblen Orten

  • Die untertägige Lagerung von gefährlichen Stoffen stellt ein großes Risiko bei unvorhergesehenen Leckagen dar, Boden oder Grundwasser werden verunreinigt, als auch unbemerkte Emissionen in die Luft können auftreten. Das kann durch oberirdische Lagerung verhindert werden, oder wenn eine Untergrundlagerung mit Doppelhüllenkonstruktionen und/oder Leckageüberwachungssystemen angewendet wird.

  • Alle fest installierten Großraumtanks sollten mit hörbaren und/oder sichtbaren Überfüllanzeigen oder Volumenanzeigen zur Warnung bei Überfüllung ausgerüstet sein. Da, wo es hinsichtlich der Viskosität des gehandhabten Materials oder angewendeten Pumpensystems praktikabel ist, sollte das Abfüllsystem mit der Alarmanlage verbunden sein. Das Füllstandsystem sollte mit der Alarmanlage zur Verhinderung von Überfüllungen verbunden sein.

  • Einzelfüllstutzen für jeden Tank, um Fremdverunreinigungen von (besonders unverträglichen) Stoffen zu vermeiden.

  • Techniken, die die Reflexion erhöhen und die Wärmeabsorption aufgrund von Sonneneinstrahlung vermindern und deshalb die Lösemittelverluste durch Verdampfung mindern:

  • Streichen von oberirdischen Tanks in weiß oder Aufbau von 'Sonnenschirmen' oder 'Solarschilden'

  • Verwenden von Festdachtanks mit innerer Schwimmdecke (abhängig von der Entleerungsfrequenz).

Die spezielle Lagerung von gefährlichen Stoffen ist aufgrund von rechtlichen Anforderungen oder der guten Praxis weitverbreitet

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 405 Link

Vorlackierte Materialien

Vorlackierte Materialien können beim Zusammenbau von Produkten verwendet werden. Das reduziert die Anzahl von Lackschichten oder vermeidet die Notwendigkeit des Lackierens. 

Vorteile:

  • effizientere Erfassung und Beseitigung von Emissionen während der Bandbeschichtung, da der Auftrag auf das Band und der Abzug des Abgases bei einer kontinuierlichen flachen Oberfläche einfacher und effizienter als beim Lackieren von geformten Körpern oder Komponenten ist.

  • erhebliche Minderungen von VOC-Emissionen in Abhängigkeit von den Spritzverfahren, die durch bandbeschichtetes Material ersetzt werden (auch wenn die Emissionen zu den Herstellern der Bandbleche verlagert werden, sind sie gemindert)

  • effizientere Verwendung des Materials; effizienteres Trocknen oder Härten

  • Reduzieren der Produktionsschritte und Konzentration auf das Kerngeschäft

Bandbeschichtetes Material wird normalerweise mit einer kompletten Beschichtung geliefert, kann aber auch mit Primer bereit für weitere Lackschicht(en) geliefert werden. Es wird für eine wachsende Zahl von Anwendungen benutzt: Bauprodukte, Elektrogeräte (weiße Ware), Automobilindustrie, Caravan und Mobilheime, Metallschränke usw. Im Bereich der Land- und Baumaschinen tragen manche Hersteller eine Elektrobeschichtung und Decklack vor dem Zusammenbau auf; bandbeschichtetes Material könnte auch hier eine Option sein.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 443 Link

Ansetzen

Projekte

Einsatz der Ultraschall-Stehwellen-Zerstäubung in der Lackiertechnik

Prozesseigenschaften:
  • Pulverherstellung mittels Ultraschall-Stehwellen-Zerstäubungstechnik (USZ-Technik) 
  • der kugelförmige Pulverlack zeigte eine bessere Rieselfähigkeit, Fluidisierbarkeit und Lagerstabilität
  • der spezifische Energieverbrauch war im Vergleich zu einer konventionellen Labormühle deutlich geringer
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Herstellung von Pulverlacken durch Polymerisation und Formulierung in überkritischen Fluiden

Prozesseigenschaften:
  • Synthese von Polymeren, die sich als Bindemittel für Acrylpulverlacke eignen: keine Verwendung von Lösemitteln für die Herstellung von Acrylpulverlackbindemittel und weniger aufwendige Formulierung des Lacks
  • Konzept für eine integrierte Anlage zur Bindemittelsynthese und Pulverlackherstellung ohne Isolation des Bindemittels
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Beste verfügbare Technik

Chargenlackierung/ Farbblockbildung

  • Chargenlackierung, die auch Farbgruppenbildung oder Blocklackierung genannt wird, bedeutet, dass Serien von spezifischen Produkten in der gleichen Farbe lackiert werden. Das führt zu weniger häufigen Farbwechseln und zu Einsparungen an Lack, Lösemitteln und reduzierten Leerlaufzeiten durch weniger Reinigungen/Spülungen der Lackierlinie.

  • Es muss ausreichend Lagerraum für die Produkte vorhanden sein, wie auch ein entsprechendes logistisches Planungssystem. Das hängt aber auch von der Anzahl der verschiedenen Farben und ihrer relativen Häufigkeit im Produktionsprozess ab. In der Automobilindustrie beträgt die durchschnittliche Chargengröße zwischen 2 und 6 Einheiten.

  • Die Technik wird allgemein in der Automobilindustrie angewendet, beim Lackieren von LKWs und Nutzfahrzeugen und beim Lackieren von Metallverpackungen.

  • Einsparungen an Lack, Lösemitteln und hinsichtlich Reinigung Leerlaufzeiten müssen gegen höhere Kosten für Lagerkapazitäten gerechnet werden.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 430 Link

Molchreinigungssysteme

Verfahren / Technologie:Lösemittel- und wasserbasierte Lacke
  • Bei dieser Methode wird nur soviel Lack in das System gefüllt, wie für den Lackierprozess erforderlich ist. Der Lack wird aus der (flexiblen) Leitung durch einen elastischen Trennkörper in die Lackversorgung zurückgedrückt (Molchreinigung) und kann wiederverwendet werden. Die Lösemittel zur Spülung können gesammelt und wiederverwendet werden.

  • Eine spezielle Art des Spülens ist das sogenannte ‘soft purging’, bei dem Farbmaterialien mit niedrigem VOC-Gehalt anstelle von Lösemitteln dazu benutzt werden, die Spritzpistolen und Leitungen zu spülen.

  • Vorteile:

    • geringerer Verbrauch von Reinigungsmitteln

    • Kostenreduzierung durch geringeren Lack- und Lösemittelverbrauch: Minderung von Lack- und Lösemittelverlusten als auch Abnahme von manuellen Prozessen bei Farbwechseln

  • nur anwendbar bei:

    • Lacken, die durch Leitungen zu den Maschinen transportiert werden

    • regelmäßiger Leitung unterschiedlicher Farben durch die gleichen Leitungen.

  • Nicht anwendbar bei Verwendung niedrigviskoser Produkte, da sie an den Modulen vorbeilaufen.

  • In der Automobilindustrie hat der Trend zu mehr Spezialfarben zu einer Entwicklung von neuen Lackversorgungssystemen, die wirtschaftlichere Wechsel der Farben gestatten, geführt. Dabei wird auch das soft purging angewendet. In der Möbelindustrie besteht eine steigende Nachfrage nach individuell und mit Spezialfarben lackierten Möbeln und demzufolge der Verwendung von Molchreinigungssystemen.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 430 Link

Vorbehandlung

Projekte

Bau einer innovativen Farbgebungsanlage

Prozesseigenschaften:
  • innovative Elemente der Lackieranlage sind die Badpflege über Ultrafiltration und das Spülwasserrecycling in der wässrigen Vorbehandlung
  • insbesondere der Einsatz organischer Lösemittel bzw. die VOC-Emissionen konnten erheblich gesenkt werden
  • die wässrige Vorbehandlung kann grundsätzlich überall dort eingesetzt werden, wo eine wässrige Reinigung vor einer weiteren Oberflächenbehandlung erforderlich ist
  • betriebswirtschaftlich rechnet sich das neue Verfahren
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Errichtung einer Lackieranlage bei Einsatz von lösemittelfreiem Wasserlack und vollständigem Recycling des Lackoversprays bei Einfarbtonproblem

Prozesseigenschaften:
  • lösemittelfreies Wasserlacksystem mit 100 % Oversprayzurückgewinnung
  • Voraussetzung für den Erfolg des Wasserlacksystems: Anpassung der Vorbehandlung (wässriges Verfahren mit Neutralreinigern)
  • Reduzierung der Abwassermenge um 70 % durch Badpflegemaßnahmen und Kreislaufführung der Spülwässer
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Reinigen mit Licht

Prozesseigenschaften:
  • Laserreinigung als Alternative zu traditionellen Verfahren wie Partikel-Strahlverfahren oder nass-chemischen Technologien
  • Wirkungsgrad der neuen Lasersysteme als auch die Strahlleistung um den Faktor 5 gesteigert
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Silikat-Schichten zur Vorbehandlung von Oberflächen

Prozesseigenschaften:
  • umweltfreundliches Verfahren zur Oberflächenvorbehandlung unterschiedlichster Materialien wie Metall, Kunststoff und Keramik sowie anderen schwierig lackierbaren Werkstoffen
  • abwasser- und abfallfreies Verfahren
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Beste verfügbare Technik

Minimieren der Reinigung

Folgende Techniken tragen zur Minimierung der Reinigung bei:

  • saubere Arbeitspraktiken
  • Überwachung von Leckagen und Verschüttungen
       - Regelmäßige Inspektion der Arbeits- und Lagerbereiche
       - "Verschüttungs-Pläne", um sofort auf Verschüttungen aller Größen reagieren zu können
       - umgehende Wartung, zum Stoppen von Materialleckagen
  • Verhindern von Korrosion und Verschmutzung beim Lagern und Bearbeiten des Materials wie Metallwerkstücken

Vorteile:

  • Minimieren des verwendeten Reinigungsmaterials, besonders der Lösemittel
  • Reduzieren der unnötigen Belastung durch Roh- und Reinigungsmaterial

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: , S. 478 Link

Wässrige Vorbehandlungen

Wässrige Vorbehandlungen werden aus drei Gründen durchgeführt: Entfernung von Schmierstoffen und Schmutz aus den vorausgegangenen Arbeitsschritten, Erhöhung der Korrosionswiederstandsfähigkeit und die Verbesserung der Haftung von nachfolgenden Lackschichten. Die gewöhnlich angewendeten Vorbehandlungsschritte sind die Entfettung, das Phosphatieren und das Chromatieren. 

Wässrige Entfettung

  • Öl, Schmierfett und Schmutz werden von Metall- oder Kunststoffoberflächen mit wässrigen Reinigungsmittellösungen entfernt. Es gibt eine Reihe von Reinigungsmitteln und sauren oder alkalischen Lösungen, die für alle Situationen geeignet sind.

  • Minderung von Lösemittelemissionen, insbesondere halogenierter Lösemittel

  • benötigt gewöhnlich Beheizung; diese Reinigungssysteme enthalten Tenside, die möglicherweise eine Abwasserbehandlung erforderlich machen

  • es muss ein Reinigunssystem ausgewählt werden, das für die Oberfläche/Substrat geeignet ist und das Öl/ den Schmierstoff entfernt

  • preisgünstig einzurichten und durchzuführen, weitverbreitet verwendet (Erfüllung rechtlicher Anforderungen, z.B. regt die EU-Lösemittelrichtlinie die Verwendung wässriger Systeme an)Phosphatierung

  • Phosphatschichten werden zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und der Haftfestigkeit nachfolgender Lackschichten auf Stahluntergründen verwendet. Typischerweise enthalten sie Eisen, Zink, Nickel und Mangan. Sie können durch Spritzen/Sprühen aufgetragen werden, gewöhnlich wird aber das Tauchverfahren angewandt, um eine vollständigere und gleichmäßigere Schicht zu erzielen.

  • Neben den vorhandenen Metallen können die Anionen Nitrite und Fluoride enthalten, man benötigt aber keine spezielle Abwasserbehandlung, um diese zu entfernen. Die in der Prozesslösung gebildeten Schlämme müssen entfernt und als Abfall behandelt werden. Es können einige Gesundheits- und Sicherheitsfragen mit Bestandteilen wie Nitriten auftreten.

  • Fast überall verwendet als Vorbehandlung für großflächiges Beschichten von Stahl und einfach aufzutragen, wenn der Untergrund gut entfettet ist. Die Oberfläche kann mit Speziallösungen, die Titan oder Magnesium enthalten, aktiviert werden.

  • billig, abhängig vom Grad der Automatisierung des Auftragssystems; gute Oberflächengüte des ProduktesChrom-freie Vorbehandlungsschichten

  • Es sind einige Chrom-freie Vorbehandlungsverfahren auf dem Markt, die auf Behandlungen mit Verbundstoffen wie organischen Zirkonfluorid-Lösungen, Titanfluorid, Tartraten, Phosphorsäure oder einer Behandlung mit organischen Siliziumderivaten (Silanen) basieren. Sie können eine anschließende Polymerschicht, um die erforderliche Korrosionsbeständigkeit zu erreichen, erforderlich machen.

  • eliminiert Chrom in Form von Chrom (VI) aus Abfall und Abwasser

  • chromfreie Grundierungen sind bei langlebigen Beschichtungssystemen unter aggressiven Umweltbedingungen noch nicht vollständig erprobt; sie sind anwendbar für spezifische Kombinationen von metallischen Untergründen mit Lacksystemen insbesondere bei Endnutzeranwendungen (Kundenanforderung), z.B. bei betriebsinternen Verwendungen und bei geringen Anforderungen.

  • In der Fahrzeugherstellung wird die Elektrotauchlackierung direkt auf die Phosphatschicht ohne Chromatierung aufgetragen, um einen hochwertigen Korrosionsschutz zu erhalten.

  • Die Chrom-freie Vorbehandlung mit Titan, Phosphorsäure und organischen Polymeren wurde mit einem Chemiezulieferer für den normalen Spritz- und Tauchprozess weiterentwickelt.

  • Chromfreie Vorbehandlungsschichten, die auf Tartraten und Phosphorsäuren basieren, werden heute zur Anodisierung in der Flugzeugindustrie verwendet.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 432 - S. 435 Link

Wichtigkeit der Vorbehandlung

Eine gute Vorbehandlung ermöglicht erst Beschichtungen mit hoher Qualität und ist damit Grundvoraussetzung für eine lange Lebensdauer. Auf lange Sicht trägt somit die Vorbehandlung maßgeblich zur Schonung der Ressourcen bei.

Videos

Mehr Lust auf weniger Lack

Applikation

Projekte

Einführung eines Verfahrens zur umweltfreundlichen Beschichtung von Aluminiumfelgen

Prozesseigenschaften:
  • die Gelbchromatierung wird durch ein chromfreies Verfahren ersetzt und die Aufbringung der Lackschichten erfolgt weitgehend ohne organische Lösemittel
  • Basislack und Klarlack werden als Pulverlack appliziert, eine Technik, die vollkommen lösemittelfrei arbeitet und durch die Möglichkeit der Rückführung des fehlaufgetragenen Pulvers auch weitgehend abfallfrei gestaltet werden kann
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Einsatz von Wasserlacken bei der Autoreparaturlackierung im PKW- und LKW-Bereich

Prozesseigenschaften:
  • Wasserlacktechnologie bei der Autoreparaturlackierung erreicht medienübergreifenden Umweltschutz
  • die Lösemittelemissionen durch den Einsatz von Wasserbasislacken und HVLP-Spritzpistolen um 75% gesenkt werden
  • das beim Nassschliff anfallende Schleifwasser wird in einer Mikrofiltrationsanlage zentral zu Brauchwasser aufgearbeitet
  • es konnten 6,2 t/a Flotatschlamm eingespart werden
  • durch den Einsatz wiederverwendbarer Farbbüchsen und Putztüchern wird Abfall vermieden
  • gänzlich lösemittelfreie Lacke konnten in der Reparaturlackiererei aufgrund der hohen Anforderungen nicht eingesetzt werden
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Einsatzmöglichkeiten und Bedingungen für die Pulverlack-Beschichtung von Holz- und Holzwerkstoffen

Prozesseigenschaften:
  • Pulverbeschichtung ist beim Kosten-/Nutzenvergleich eine ökonomisch und ökologisch sinnvolle Alternative für die Spritzlackierung mit lösemittelhaltigen Flüssiglacke
  • industrielle Anwendungsgebiete: vorrangig Büro- und Küchenmöbelindustrie
  • fast keine Emissionen, weil die eingesetzten Beschichtungsstoffe frei von organischen Lösemitteln und gut recycelbar sind
  • Eine befriedigende Beschichtungsqualität erfordert in der Regel einen 2-Schichtaufbau mit Zwischenschliff.
  • für Holz und Holzwerkstoffe einsetzbare Pulverlacke sollten tribo-fähig, Infrarot-verträglich und für Holz ≤110°C, für MDF ≤140°C aushärtbar sein
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Entwicklung und Erprobung eines modellhaften Beratungskonzeptes zur Unterstützung des Technologietransfers in kleinen und mittelständischen Unternehmen mit dem Ziel der Einführung umweltgerechter Lackierverfahren

Prozesseigenschaften:
  • Leitfaden zur Einführung umweltfreundlicher Lackierverfahren und Lacksysteme: www.lackieren-und-umwelt.de
  • nach Umsetzung der technologischen Maßnahmenvorschläge reduzierte sich der Lösemitteleinsatz um fast 30% und der Lackeinsatz sank aufgrund erhöhter Auftragswirkungsgrade um 7%
  • ferner ergaben sich Einsparungen beim Reinigungsaufwand von Spritzkabinen, beim Einsatz von Koaguliermitteln, bei Luftleistungen, bei Abfällen und beim Wasserverbrauch
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Errichtung einer Lackieranlage bei Einsatz von lösemittelfreiem Wasserlack und vollständigem Recycling des Lackoversprays bei Einfarbtonproblem

Prozesseigenschaften:
  • lösemittelfreies Wasserlacksystem mit 100 % Oversprayzurückgewinnung
  • Voraussetzung für den Erfolg des Wasserlacksystems: Anpassung der Vorbehandlung (wässriges Verfahren mit Neutralreinigern)
  • Reduzierung der Abwassermenge um 70 % durch Badpflegemaßnahmen und Kreislaufführung der Spülwässer
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Fraunhofer Innovationspreis für neues Lackierverfahren

Prozesseigenschaften:
  • durch sehr kurze Öffnungszeit der neu entwickelten Düse werden definierte Lacktropfen erzeugt und somit Overspray vermieden
  • Einsparung von Energie und Material
  • nichtwertschöpfende manuelle Arbeiten, z.B. bei der Maskierung für Mehrfarbenlackierungen, können vermieden werden
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Ganzheitliche Flutlackierung für die Holzfensterindustrie

Prozesseigenschaften:
  • durch eine Flutanlage lässt sich die Anzahl der Zwischenschliffe reduzieren und Lackmaterial einsparen
  • das Fluten ist durch seinen hohen Lackrecyclinganteil umweltfreundlich
  • eine ganzheitliche Flutlackierung senkt die Prozesskosten
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Konturangepasste elektrostatische Applikation von Hydrofüller am Beispiel der Kfz-Kleinserienlackierung

Prozesseigenschaften:
  • Die automatische Lackierung in einem einzigen Auftrag erfolgt durch insgesamt nur 3 neuentwickelte, hocheffiziente Hochrotationszerstäuber, einer an die Werkstückgeometrie angepassten Steuerung und durch die Verwendung der Kontaktaufladung des Füllers.

Optimierung des Lackierprozesses bei der WILO AG in Dortmund

Prozesseigenschaften:
  • Reduzierung des Lack- und Reinigerverbrauchs durch Investitionen in effektivere Anlagentechnik
  • Reduzierung der Abfall-/Abwassermengen und des Frischwasserverbrauchs
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Prozessorientierte Stoffstromanalyse in der Holzverarbeitung bei der Ernst Wierichs Sargfabrik GmbH

Prozesseigenschaften:
  • Umstellung der Lackiertechnik und des Klarlack-Handlings
  • neue Lackierapplikation mit Lackvorwärmung, incl. Mitarbeiter - Schulung
  • neue Spritzpistolen mit Airmix - Applikation, Düsen mit kleinerem Durchmesser, neue Lackvorwärmung für kontinuierliche Fließfähigkeit (Winter - Sommer)
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Reduzierung der Emissionen durch Einsatz von lösemittelarmen Lacken und Wasserlacken bei der Möbelherstellung

Prozesseigenschaften:
  • neu errichtete flexible Lackanlage mit lösemittelreduzierten Lacksystemen
  • Legierungsverfahren aus einer Kombination von Maschinen- und Steuerungsbau, Lacktechnologie und qualifiziertem Bedienpersonal
  • Wasserlackgrundierung, Beize und UV-Grundierung werden emissionsarm im Walzverfahren aufgetragen
  • Minderung von Lackmenge und Lackabfall um jeweils ca. 70% 
  • durch die Verwendung von Wasserlacken bzw. lösemittelarmen Lacken reduziert sich die Lösungsmittelemission um über 80%
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Umweltschutzmaßnahmen in der Lackiererei Eisenach West GmbH

Prozesseigenschaften:
  • mit integrierten Maßnahmen wurden die spezifischen Umweltbelastungen bei einer PKW-Serienlackierung gesenkt
  • durch den Einsatz eines neuen Wasserklarlacks werden die Lösemittelemissionen auf einen karossenspezifischen Wert von 28,5 g/m² gesenkt
  • der karossenspezifische Abwasseranfall reduziert sich von 12-14 l/m² auf ca. 3 l/m² und die Grenzwerte für die Inhaltsstoffe werden unterschritten
  • ein lackähnliches Koaguliermittel ermöglicht die Weiterverwendung des Koagulats als Rohstoff
  • m. H. der Ultrafiltration zurückgewonnenes Wassergrundlack-Overspray ist nach Aufarbeitung wieder als Lack einsetzbar
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Beste verfügbare Technik

Automatisierung von Anlagenteilen

  • Viele Betriebsabläufe in einer Anlage können abhängig von den Tätigkeiten der Branche automatisiert werden. Beispiele sind:

    • Roboterspritzen: von Autos, LKWs, Schiffen, Kunststoffen, 

    • automatische Mischanlagen: beim Drucken, nur anwendbar beim Flexoverpackungsdruck

    • Walzenauftrag

    • Gießen

    • Zufuhr von Lösemitteln oder lösemittelhaltigen Materialien über Zuleitungen

  • durch Automatisierung wird Overspray minimiert, Staub reduziert, die Materialeffizienz erhöht und die Menge von Abfall und Abfalllösemittel reduziert

  • Qualität und Produktivität werden erhöht

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 407 Link

Elektrobeschichtung

Verfahren / Technologie:wasserbasierte Lacke
  • bekannt als Elektrobeschichtung, elektrophoretisches Tauchen, E-Lack, E-Coat, ELPO, kataphoretisches Tauchen usw.

  • alle verwendeten Elektrolacke sind wasserbasiert und bleifrei (Blei wurde durch Yttrium oder Wismut ersetzt); der Gehalt an organischen Lösemitteln beträgt ungefähr 2-6 %

  • in Kombination mit einer Gegenstromkaskadenspülung mit Membranfiltration wird ein sehr hoher Anteil an ausgetragenem Lack zurück gewonnen (nahezu 100 %)

  • Vorteile:

    • eine vollständige und komplette Beschichtung mit gleichbleibender Dicke (auch in Löchern) ohne Bildung von 'Nasen'. Das geschieht zum Teil, weil der Prozess die Schichtdicke schon an sich begrenzt

    • die Parameter können durch die angelegte Spannung (Potential), Lackierzeit und Feststoff in der Lösung (innerhalb der Prozessgrenzen) gesteuert werden

    • ein hocheffizienter Prozess mit der Möglichkeit der vollen Automatisierung

  • Nachteile:

    • das sehr aufwändige Level an Wartung des Lacktanks aus Qualitätsgründen

    • mögliche Erhöhung des Abwasserstroms

    • hohe Investitionskosten bei Installierung einer kompletten Anlage.

 

  • allgemein in der Automobilindustrie angewendet zum Lackieren von Bussen, Land- und Baumaschinen, LKWs und Nutzfahrzeugen; kann für Blechteile angewendet werden, sogar bei gemischten Metallen, wie Legierungen und Baugruppen, die hartgelötet oder geschweißt wurden; weitverbreitet bei der Lackierung einer Vielzahl kleiner Bauteile

  • da Elektrolackieren normalerweise hoch automatisiert durchgeführt wird und mit einem Wechselstrom-Mehrfachspülsystem mit Membranfiltration zur Rückgewinnung des ausgetragenen Lacks geliefert wird, sind die Investitions- und Materialkosten gewöhnlich hoch

  • weitverbreitet verwendet; geringe Anforderungen an die Sicherheit am Arbeitsplatz

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 448, 449 Link

Elektrostatisch unterstützte Hochrotationsscheiben

  • Elektrostatisch unterstützte Hochrotationsscheiben zerstäuben das Lackmaterial mechanisch

  • abhängig vom Werkstück und den Verarbeitungsbedingungen können Wirkungsgrade von bis zu 95% erreicht werden

  • verglichen mit konventionellem Spritzen, wird weniger Overspray erzeugt und die Spritzkabinen sind weniger verschmutzt, so dass weniger Reinigungsmittel benötigt werden

  • verkürzte Lackierzeit 

  • typische Anwendungen sind das Lackieren von Profilen und Fahrradrahmen

  • für fast alle Lackmaterialien einschließlich wasserbasierter Lacke geeignet, sowie für automatischen oder für Handauftrag geeignet

  • wegen des Materialdurchsatzes von bis zu 1500 ml/min und eines Auftragswirkungsgrades von 95 % kommt das Verfahren für alle industriellen Lackanwendungen in Frage

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 458 Link

Elektrostatisch unterstütztes Druckluft-, Airless- und Airmixspritzverfahren

  • der Auftragswirkungsgrad beträgt rund 85 %; beim Lackieren von Möbeln und Holz ist ein Wirkungsgrad im Bereich von 50-70 % erreichbar

  • im Vergleich mit konventionellem Spritzen fallen weniger Overspray an und die Spritzkabinen sind weniger verschmutzt, so dass weniger Reinigungsmittel benötigt werden; die Lackierzeit ist ebenfalls geringer

  • es können auch komplizierte Geometrien mit Vertiefungen mit Druckluftverfahren lackiert werden

  • Alle elektrostatischen Verfahren können für wasserbasierte und konventionelle Lacke verwendet werden. Die Verfahren können vollautomatisch oder handbetrieben ausgeführt werden. 

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 458 Link

Elektrostatische Zerstäubungsverfahren

  • Bei diesem Verfahren erfolgt die Zerstäubung des Lackmaterials durch ein elektrischen Feld. Der Lackmaterialtransport zum Werkstück erfolgt mit dem gleichen elektrischen Feld, das die Zerstäubung bewirkt.Es gibt drei unterschiedliche Optionen:

    • Der Sprühspalt, der für Teile ohne Vertiefungen geeignet ist. Der maximale Lackdurchsatz beträgt 2 – 3 ml/min. Die Farbwechselzeit ist hoch (rund 30 Minuten); Auftragswirkungsgrad bis zu 99 %

    • Die Sprühglocke, die für Kleinteile und Rohrkonstruktionen mit geringen Vertiefungen geeignet ist. Je nach Glockengröße sind Lackdurchsätze bis zu 250 ml/min möglich. Farbwechsel sind innerhalb weniger Minuten möglich; Auftragswirkungsgrad bis zu etwa 95 %

    • Die Sprühscheibe, die ebenfalls für Rohrkonstruktionen und Kleinteile mit Vertiefungen geeignet ist. Ein maximaler Lackdurchsatz von bis zu 800 ml/min. Farbwechselzeit und Lackauftragswirkungsgrad sind ähnlich wie bei der Sprühglocke.

  • Abhängig von den Werkstücken und den Verarbeitungsbedingungen beträgt der Wirkungsgrad von 95 % bis zu 100 %. Verglichen mit konventionellem Spritzen, werden weniger Rückstände gebildet und die Spritzkabinen sind weniger verschmutzt, so dass weniger Reinigungsmittel benötigt werden. Die Lackierzeit ist ebenfalls reduziert.

  • Allgemein muss bei der Anwendung von elektrisch unterstützten Spritzaufträgen der Untergrund elektrisch leitend sein, es ist also nicht möglich, vorhandene Schichten überzulackieren (z.B. bei der Schiffsreparatur und –wartung).

  • Der Vorteil dieser Anlagen ist deren große Zuverlässigkeit und hohe Effektivität. Der Effekt eines ‘Faradayschen Käfigs’ macht es für Lackpartikel unmöglich, in Löcher/ Hohlräume zu gelangen. Es können Probleme wie Kraterbildung/Orangenschaleneffekt und schlechte Oberfläche auftreten.

  • allgemein beim Lackieren von Autos, LKWs und Nutzfahrzeugen angewendet; wird gewöhnlich mit anderen Spritzverfahren, wie dem pneumatischen, dem Airless- oder luftunterstützten Spritzen, kombiniert

  • eine elektrostatische Anlage zum Spritzen flüssiger Lacke einschließlich der Spritzpistole, eines 8-Liter-Behälters und zusätzlicher Ausrüstungsteile kostet 5100 –7800 €

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 456 Link

Fluten

Verfahren / Technologie:Lösemittel- und wasserbasierte Lacke
  • Die Werkstücke werden auf einem Transportband in einen geschlossenen Kanal transportiert, der dann mit dem Lackmaterial über Einspritzrohre geflutet wird. Das Überschussmaterial wird gesammelt und wiederverwendet.

  • In Abhängigkeit vom Werkstück und den Verarbeitungsbedingungen, kann ein Wirkungsgrad von 95 - 99 % erreicht werden.

  • Im Vergleich zum Tauchauftrag sind die Verdampfungsverluste größer.

  • Das Verfahren ist besonders geeignet für große Werkstücke mit großen Oberflächen, z.B. für Heizelemente, für das Lackieren von LKW-Chassis oder Landmaschinen und auch für den Auftrag von Hohlraumkonservierungsmitteln in der Autoindustrie.Es können Auftragsgewichte von 60 – 200 g/m2 verarbeitet werden.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 450 Link

Gießen

Verfahren / Technologie:Lösemittel- und wasserbasierte Lacke
  • Der Lack wird in einem Gießkopf vorgehalten und als laminarer Film/Vorhang abgelassen, durch den die Werkstücke laufen. Überschüssiges Beschichtungsmaterial wird in einem Reservoir aufgefangen und zurück in den Gießkopf gepumpt. Meistens werden lösemittelfreie Lacke auf Polyesterbasis verwendet, andere Arten von Lacken können aber auch angewendet werden.

  • Das Gießen kann eine sehr hoche Gleichmäßigkeit der Schicht erreichen.

  • In Abhängigkeit vom Werkstück und den Prozessbedingungen können Auftragswirkungsgrade von 90 - 98 % erreicht werden.

  • Beim Vorhanggießen werden glatte oder fast glatte Werkstücke lackiert. In Abhängigkeit vom Maschinentyp können Auftragsmengen von 40 – 500 g/m2 verarbeitet werden. Das Vorhangbeschichten wird vorwiegend in der Möbelindustrie zum Lackieren von Türen, Möbelwänden oder anderen Platten verwendet. Es ist auch im Bereich Drucken/Lackieren von Leiterplatten weitverbreitet

  • Eine Gießanlage in der Holz- und Möbellackierindustrie mit einer Arbeitsbreite von 1,3 m und einer installierten elektrischen Leistung von 3 kW kostete 35.000 € (Jahr 2000).

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 446 Link

Konventionelles Tauchen

Verfahren / Technologie:anwendbar bei 1-Komponenten-Lacksystemen
  • Die Werkstücke werden entweder von Hand getaucht oder mit automatischen Anlagen transportiert und in einen mit Lackmaterial gefüllten Tank getaucht. Das Tauchen kann mit allen 1-Komponenten-Lacksystemen durchgeführt werden.

  • Vorteile: 

    • sehr hohe Effizienz von bis zu 100 %-iger Komplettbeschichtung des Werkstückes (äußere als auch innere Oberfläche)

    • Kosteneffizienz

    • hohe Arbeitskapazität und gute Möglichkeiten der Automatisierung

    • Wirkungsgrade im Bereich von 80-90 %

  • Im Vergleich mit dem Spritzen, werden dickere Schichten erzielt werden, die einen höheren Verbrauch an Rohstoffen erfordern. Beim Lackieren von Land- und Baumaschinen werden z.B. Schichtdicken von 50 μm durch Spritzauftrag (HVLP) aufgetragen anstelle einer Schichtdicke von 85 μm bei Anwendung des Tauchens. Der Materialverbrauch ist geringer (auch wenn der Wirkungsgrad durch den Spritzauftrag geringer ist).

  • Es können Luftlöcher im Werkstück notwendig sein, um die eingeschlossene Luft raus zu lassen.

  • Tauchen in wasserbasierten Lacken kann zu Schaumbildung führen. 

  • Tauchen ist möglich bei der Serienproduktion von Massengütern, die in einem Farbton ohne Farbwechsel lackiert werden. Auftragsmengen von 60 – 200 g/m2 können verarbeitet werden.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 446, 447 Link

Lackauftrags- und Lackversorgungstechniken

Verfahren / Technologie:Lösemittel- und wasserbasierte Lacke

Verfahren mit einem hohen Auftragswirkungsgrad schließen das Spachteln, Rollen, Gießen, Tauchen, Fluten und Vakuumlackieren ein. Diese Verfahren erzeugen weniger Overspray als ein Spritzauftrag, sind aber nicht überall einsetzbar. 

Vorteile elektrostatisch unterstützten Spritzenz:

  • geringerer Materialverbrauch, geringere Emissionen, geringere Mengen an Lackschlamm und weniger Verschmutzungen im Lackauftragsbereich (weniger Reinigung)

  • verbesserte Möglichkeiten der Automatisierung von Lackierprozessen, schnelleres Lackieren und deshalb höhere Produktivität

  • weniger Luftverbrauch (geringerer Energiebedarf)Nachteile:

  • das Risiko der 'Nasenbildung' und der Schichtdicke, die in Löchern und an Innenkanten zu dick sein können aufgrund der Konzentration von Lackmaterial in diesen Bereichen

Es können aber auch hinsichtlich des Umgangs mit hohen Spannungen bestimmte Anforderungen bezüglich erzielter Qualität, Geometrie, Lackmaterial, elektrischer Leitfähigkeit (die beeinflusst z.B. die Fähigkeit der Wiederbeschichtung der Oberfläche) und derArbeitsplatzsicherheit bestehen. Abgesehen von der zunehmenden Anwendung elektrostatischer Auftragstechniken, ist das Spritzen ohne elektrostatische Aufladung für verschiedene Anwendungen immer noch weitverbreitet. Im Vergleich zu elektrostatischen Verfahren sind die Investitionen erheblich geringer. Es gibt auch keine besonderen Anforderungen bezüglich Geometrie, Lackmaterial, elektrischer Leitfähigkeit und Sicherheit am Arbeitsplatz. Die Nachteile dieser Auftragstechniken sind ihr geringer Wirkungsgrad. Deshalb wurden verschiedene Techniken zur Minimierung des Oversprays entwickelt, und ihr Wirkungsgrad ist vergleichbar mit elektrostatischen Verfahren.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 444 Link

Lackerwärmung mittels Heizschlauch

Verfahren / Technologie:Lösemittel- und wasserbasierte Lacke
  • Durch eine Verarbeitung des Lackmaterials mit einer höheren Temperatur wird der Lack „dünnflüssiger“. Eine Zugabe von Einstellverdünnung ist dann nicht oder nur in geringem Maß erforderlich.
  • Bei den bisher verfügbaren Systemen wird der Lack im Vorratsbehälter erhitzt, was mit gewissen Einschränkungen bzgl. der Anwendbarkeit verbunden war, wie z.B. eine Verkürzung der Topfzeiten, Einschränkungen bei den Lacksystemen, Ausbildung der Lackierer, etc. (siehe BVT, die in der Prozesskette Lackieren unter BVT abgespeichert ist).
  • Neuere Techniken zur Lackerwärmung (seit ca. 2 Jahren am Markt verfügbar) nutzen einen beheizten Schlauch, bei denen das Material im Schlauch auf dem Weg zur Pistole erwärmt wird und mit der passenden Temperatur bei der Pistole ankommt. Dieses Verfahren hebt die bisherigen Nachteile / Einschränkungen auf und bietet folgende Vorteile:
      • keine Verkürzung der Topfzeit von 2K-Materialien, da nicht der Lackbehälter erhitzt wird

      • geringere Temperaturen erforderlich, da der Lack nicht auf dem Weg zur Pistole wieder abkühlt

      • gleichmäßige Erwärmung über die gesamte Schlauchlänge ohne punktuelle Überhitzung

      • niedrige Investitionskosten und einfache Steuerung

      • prinzipiell kann jedes Lacksystem verarbeitet werden

      • mit jedem Applikationsverfahren kombinierbar

  • Folgende Aspekte sind bei Einsatz der Lackerwärmung über einen Heizschlauch zu beachten:
      • Vor der Umstellung sind Versuche notwendig, um den Einfluss der Wärme auf die Lacksysteme zu bestimmen und ggf. erforderliche Optimierungsmaßnahmen abzuleiten: Ggf. müssen  die Lösemittel im Lack verändert werden, z.B. Ersatz eines Teils der bisherigen Lösemittel durch höher siedende Lösemittel (ggf. Einbeziehen der Lackhersteller).

      • Werden wasserbasierte Lacksysteme verwendet, spielen zudem die Temperatur und die Luftfeuchte in der Kabine eine Rolle, d.h.: die verwendete Temperatur, die Luftfeuchte und die im Lack enthaltenen Lösemittel müssen aufeinander abgestimmt werden, um sowohl eine gute Verarbeitungsviskosität als auch einen guten Verlauf zu gewährleisten. Ist die relative Luftfeuchte zu gering, zieht der Lack zu schnell an, was zu einer rauhen Oberfläche führt. Bei wasserbasierten Lacksystemen sollte die relative Luftfeuchte im oberen Bereich der Vorgaben des Lackherstellers liegen, so dass ggf. eine Befeuchtung der Lackierkabinen erforderlich ist.

Lösemittelbasierte High-Solid-Lacke

Verfahren / Technologie:High-Solid-Lacke
  • Die Verwendung von Lacken mit höherem Feststoffanteil verringert die Lösemittelmenge im Vergleich zu konventionellen, lösemittelbasierten Lacken, während immer noch die erforderliche Menge Lack aufgetragen wird. Der Feststoffanteil beträgt mehr als 65 Vol. % (z.B. bei Yachten 450g/l Epoxide für den Bereich unterhalb der Wasserlinie). Die Filmbildner beruhen vorwiegend auf Epoxiden, 2-Komponenten Polyurethanen, Polysiloxan, Oxiran oder Alkydharz.

  • bedeutende Minderungen des Lösemittelverbrauchs und von Emissionen

  • für Lacke zum Lackieren von Land- und Baumaschinen oder Hauhaltsgeräten werden meist High-Solids auf Acrylat- oder Polyester-Isozyanat-Basis verwendet

  • weitverbreitet angewendet (in der Bandblechbeschichtung; beim Lackieren von Schiffen und Yachten für den Anstrich von Bereichen unterhalb der Wasserlinie; beim Lackieren von Flugzeugen als Decklack; beim Lackieren von Bussen im 1-Schicht-Decklack-System; sie werden gegenwärtig nicht für das Beschichten von Holz und Möbeln verwendet, da sie zu klebrig sind und das Ergebnis unerwünscht Kunststoffartig aussieht auf damit beschichteten hölzernen Produkten)

  • die Einkaufskosten von High-Solid-Lacken sind im Vergleich zu konventionellen Lacken höher, sie haben aber eine bessere Deckkraft, die Kosten pro m2 sind gewöhnlich geringer; Einsparungen bei den Arbeitskosten

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 436 Link

Luftunterstütztes Airlessspritzen (Airmixspritzen)

Verfahren / Technologie:Lösemittel- und wasserbasierte Lacke
  • der Auftragswirkungsgrad für die Airmixtechnik beträgt rund 35-70 %
  • Das Airmixspritzen arbeitet gewöhnlich besser als das Airlessspritzen. Bei gutem Training des Bedieners kann dieselbe Leistung erreicht werden wie beim konventionellen Spritzen, insbesondere beim Primerauftrag.
  • Diese Technik wird insbesondere für das Lackieren von Oberflächen großer Teile verwendet. Es wird allgemein bei der Holz- und Möbellackierung angewendet und immerüblicher beim Lackieren von Yachten.
  • Die Investitionskosten einschließlich der Spritzpistolen, einer Pumpe und anderer notwendiger Ausrüstungsteile liegen im Bereich von 2600 – 5200 € . Zusätzliche Kosten entstehen für das Training des Bedieners. In einem speziellen Fall waren die Einführungskosten bei Anwendung der Technik 2900 €, während die Einsparungen durch den Verbrauch an Lack 3100 € pro Monat betrugen. In diesem Fall betrug die Amortisationszeit weniger als einen Monat.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 455 Link

Niederdruckspritzlackieren (HVLP) - Spritzpistolen mit hohem Auftragswirkungsgrad

  • die Zerstäubung des Lackmaterials erfolgt mechanisch mit komprimierter Luft

  • HVLP-Spritzen führt zu einer kleineren Menge von kleinen zerstäubten Lackpartikeln im Vergleich zu konventionellen Spritztechniken, da nur ein geringer Luftdruck verwendet wird.

  • Niederdruckspritzpistolen können aus jeder Art von Lackcontainer, der mit der Pistole verbunden wird (druckgespeister Tank oder Pumpe), gespeist werden; der Lackvorratsbehälter kann auf der Pistole oder unterhalb platziert werden; ist der Behälter auf der Pistole, kann der Inhalt vollständig geleert werden

  • HVLP erreicht eine Materialausnutzung im Bereich von 40 – 80 %

  • im Vergleich zum Spritzen mit Hochdruckluft sind Einsparungen bis zu 20 % erreichbar, wenn der Lackvorratsbehälter auf der Pistole montiert ist

  • moderne Hochleistungslacke für Niederdruckspritzen erreichen eine vergleichbare Qualität wie mit Hochdruckpistolen bei gleicher Arbeitsleistung

  • es können Auftragsmengen von bis zu 250 g/m² verarbeitet werden

  • HVLP kann für alle Oberflächen benutzt werden - auch zum Lackieren von Kunststoffwerkstücken

  • HVLP-Spritzpistolen kosten rund 275 – 550 € (ohne Kosten zur Anpassung des Kompressors und der Luftschläuche für die höheren Volumenströme); es müssen auch die Kosten für ein ein- o. zweitägiges Training des Personals berücksichtigt werden

  • die Amortisationszeit beträgt oft weniger als ein Jahr, abhängig von der Menge des aufgetragenen Lacks und dem derzeitig erreichten Wirkungsgrad

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 452 Link

Optimale Einstellung der Lackiergeräte

Die optimale Einstellung der Applikationsgeräte (vornehmlich Handspritzpistolen) reduziert deutlich den Oversprayanteil der verspritzten Lacke, führt zu geringerer Lacknebelbildung und erhöht insgesamt die Lackierleistung. Voraussetzung dafür ist die betriebsinterne Schulung der Mitarbeiter der Lackierabteilung.

Quelle(n):

  • Bregau GmbH & Co. KG (2017b): Lackieren und Umwelt [online]. Bregau GmbH & Co. KG, verfügbar unter: Link

Vakuumbeschichten

  • Die Werkstücke werden über eine Förderbandanlage in eine geschlossene Kammer transportiert, in der ein Vakuum erzeugt wird. Die zu lackierenden Produkte werden in Hochgeschwindigkeit durch die Kammer geleitet. Der Lack wird von vier verschiedenen Seiten aufgetragen.

  • Abhängig vom Werkstück und den Verarbeitungsbedingungen kann ein Wirkungsgrad von 80 - 100 % erreicht werden.

  • Vakuumbeschichtung kann für das Lackieren von MDF-Platten, Vollholz, Furnieren, Profilen aus Papierverbundstoffen, Fensterglasscheiben, Sockelleisten und Decken oder Wandpaneelen verwendet werden.Außer für wasserbasierte Lacke wurde das Vakuumlackieren kürzlich mit UV-härtenden Lacken auf Holz oder Holzverbundstoffen angewendet. Vakuumlackieren kann nur für Holz, das dem Vakuum widerstehen kann, verwendet werden.

  • In einem Realfall führte der Wechsel vom luftunterstützten Spritzen mit wasserbasierten Lacken und Infrarottrocknung zur Vakuumbeschichtung mit Auftrag von UVhärtenden Farben zu einer jährlichen Ersparnis von 262.000 €. Die Amortisationszeit war weniger als zwei Jahre (berichtet in 2003). Ergebnis war die Verhinderung von VOC Emissionen (14t/a), Abfall (der bis dahin 100t/a betrug) und ein Materialnutzungsgrad des UVhärtenden Lacks von 100 %.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 450 Link

Walzenauftrag/Rollenauftrag

  • Der Auftrag erfolgt durch rotierende Gummi- oder Schaumkunststoffbeschichtete Walzen, ein beidseitiges Lackieren ist auch möglich. Das Auftragsgewicht kann durch Variieren des Abstandes zwischen den Walzen eingestellt werden. Bewegen sichWerkstück und Walzen in die gleiche Richtung können nur Schichten von bis zu 12 μm aufgetragen werden, und es können nur Lacke mit einer bestimmten Viskosität verwendet werden. Diese Probleme treten beim Umkehrbeschichtungsverfahren, bei dem sich die Walzen in entgegengesetzter Richtung zum Werkstück bewegen, nicht auf.

  • In Abhängigkeit vom Werkstück und den Verarbeitungsbedingungen, kann eine Materialausnutzung von rund 90 – 100 % erreicht werden.

  • Die Beschichtung durch Walzen ist insbesondere für 1- und 2-Komponenten-Lacke und Polymerisationsmaterialien mit hoher Viskosität oder 100 % Feststoffgehalt geeignet.

  • Verwendung des Walzenauftrags: beim Lackieren von Metallverpackungen für den Auftrag von Außenlack auf Dosen; bei der Herstellung stranggepresster Aluminiumtuben zum Auftrag des Basislacks; beim Beschichten von Holz und Möbeln hauptsächlich für flache Werkstücke wie z.B. Verbundplatten aus Holz, aber auch leicht gebogene Produkte wie Holzpaneele; zum Beschichten von Fischernetzen; usw. 

  • Eine leichte Spachtelmaschine, wie sie in der Holz- und Möbelindustrie verwendet wird, mit einer Arbeitsbreite von 1,3 m und einer elektrischen Leistung von 5,5 kW kostete 55.000 €. Ein anderes Beispiel mit einer Schaumstoffwalze und einer Arbeitsbreite von 1,3 m und einer elektrischen Leistung von 3 kW kostete ungefähr 26.000 €. Eine Anlage mit zwei Walzen (Doppelwalzensystem) und gleicher Arbeitsbreite und einer elektrischen Leistung von 6 kW kostete 52.000 €. Beide Beispiele stammen aus dem Jahr 2000 (alle Preise aus dem Jahr 2000).

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 445 Link

Wasserbasierte Lacke mit verkürzten Verdunstungszeiten

Verfahren / Technologie:wasserbasierte Lacke
  • das Basislacksystem zeigt vergleichbare Eigenschaften zu derzeitigen wasserverdünnbaren Systemen; der Energieverbrauch kann geringer als bei konventionellen Lösemittelsystemen sein und ist geringer als bei Anwendung konventioneller wasserverdünnbarer Basislacksysteme (es ist kein Infrarot-Trockner erforderlich)
  • Wechsel von lösemittelbasierten Basislacken zu wasserverdünnbaren Basislacken können mit relativ kleinem technischen Aufwand erfolgen (verglichen mit einer neuen Anlage):  Standardmäßige wasserbasierte Basislacke benötigen eine enge Überwachung der Arbeitsbedingungen in der Spritzkabine (mit einer engen Verarbeitungszeit), fünf- bis sechsminütige Zwangsablüftung und Edelstahlzuleitungen. Insbesondere die Ablüftanforderungen behindern die Anwendung wasserbasierter Lacke in bestehenden Anlagen. Bei Basislacken mit verkürzten Ablüftzeiten sind 90 bis 150 Sekunden als Ablüftzeit ausreichend (schnelltrocknende Harze, stark flüchtige und azeotrope Lösemittel und Hochgeschwindigkeits-Ablüftungszonen), so können sie bei vielen existierenden Linien eingesetzt werden. Gleichzeitig wird die Verarbeitungsfenster vergrößert.
  • Die Verwendung dieses Konzeptes ist begrenzt durch die nachfolgenden Lackschichten. Tests haben gezeigt, dass eine gute Oberflächenqualität mit einem 2-Komponenten-Klarlack erreichbar ist. Hingegen mit einem 1-Komponenten-Klarlack-System können noch einige Fehler in der Qualität auftreten (z.B. Schleier). Es wurden erfolgreiche Tests an Lackierstraßen durchgeführt. Freigaben gibt es für 2-Komponenten- als auch für 1-Komponenten Klarlacke.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 439 Link

Videos

Mehr Lust auf weniger Lack

Rundgang FAUN Umwelttechnik GmbH &Co. KG u. LISEGA

Trocknen / Härten

Projekte

Innovationen für die Umwelt - Energiesparende UV-Härtung von Lacken und Farben

Prozesseigenschaften:
  • Anwendung eines UV-Aggregats, das sich durch eine hohe Energieeffizient auszeichnet
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Innovationen für die Umwelt - VOC-freies Korrosionsschutzsystem

Prozesseigenschaften:
  • aufgrund der niedrigen Trocknungstemperatur bei der Härtung wird der Energieverbauch reduziert
  • das VOC-freie Korrosionsschutzsystem erzielt Kosteneinsparungen von bis zu 60%
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Lösemittelreduktion im Lackierprozess durch energieautarken Trocknungsprozess

Prozesseigenschaften:
  • energieeffizientere und lösemittelärmere Rekonditionierung von Stahlblechfässern durch neues Verfahren
  • die heiße Abluft der thermischen Nachverbrennung (TNV) wird zum einen zur Vorwärmung der Brennerluft, zum anderen zum Beheizen der Trocknungsstraße bei der Fasslackierung genutzt
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PIUS Macht`s möglich: Beim Lackieren Energie sparen - Emissionen verringern - Pressemitteilung zur Richtlinie VDI 4075 Blatt 2

Prozesseigenschaften:
  • Der Produktionsintegrierte Umweltschutz (PIUS) hat bei Lackierverfahren besondere Bedeutung, da diese in der Regel mit hohen Energie- und Emissions-Einsparpotenzialen verbunden sind.
  • Die Potenziale liegen vielfach im Trocknungsprozess, in der Zuluftkonditionierung bei der Lackapplikation und im Einsatz der Druckluft, die ein teures und ökologisch aufwendiges Betriebsmittel ist.
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Vermeidung, Verminderung und Verwertung von Sonderabfällen aus Lackiervorgängen

Prozesseigenschaften:
  • Betriebe haben verschiedene technische und organisatorische Möglichkeiten zur Reduzierung der Umweltbelastung und der Kosten des Lackierprozess
  • im Abfallrecht gilt die Rangordnung "Vermeidung VOR Verwertung VOR Beseitigung"
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Beste verfügbare Technik

Inertgas-Konvektionstrockner

  • Das Inertgas wird mit Gas oder Dampf über Wärmetauscher oder mit Öl als Brennstoff aufgeheizt. Durch Verwenden von Inertgas statt normaler Luft sind Lösemittelbeladungen von >1200 g/m³ Stickstoff möglich.

  • Inertgas kann viel mehr Lösemittel als normale Luft aufnehmen. Bei einem Inertgasverfahren zirkulieren z.B. 2000 m³ Gasvolumen zur Lösemittelaufnahme von 400 kg/h. Trocknen mit Luft würde 10-mal mehr Volumen benötigen, um 40 % des Wertes der UEG zu erreichen.

  • Vorteile:

    • Energieeinsparung

    • Abgasbehandlungssystem kann für kleinere Kapazität ausgelegt werden (im Vgl. zu normaler Luft)

    • Entflammbarkeit ist reduziert

  • wo Inertgas zum Trocknen verwendet wird, kann Kondensation als Verfahren zur Lösemittelrückgewinnung angewendet werden

  • anwendbar bei neuen und bestehenden Betrieben und Anlagen; Nachrüstung kann aber schwierig sein

  • allgemein angewendet als Vortrocknungsschritt bei der Herstellung von Klebebändern oder bei der Herstellung von Schleifmitteln, bei der Bandblechbeschichtung, in der Automobilindustrie oder beim Lackieren von Holz oder Möbeln

  • nicht anwendbar bei Trocknern, die regelmäßig geöffnet werden müssen

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 469 Link

Infrarot (IR)-Strahlungshärten

  • Bei der Infrarot-Strahlungshärtung wird das Werkstück mittels Absorption infraroter Strahlung aufgeheizt. Der Trocknungsprozess beginnt von innen zur Oberfläche. Die Intensität der infraroten Strahlung hängt von der Wellenlänge und damit von der Temperatur des Heizgeräts ab. Die Absorption der Strahlen hängt von der Oberflächenrauhigkeit, der Farbe oder Helligkeit und der chemischen Zusammensetzung ab.
  • geringerer Energiebedarf im Vergleich zur Anwendung von Trocknern mit Umluft
  • wegen der Strahlungswärme des Trockners verdampfen die Lösemittel wie bei einem konventionellen Heizprozess
  • Schnellheiztechnik (1-5 Sek im Falle eines Mediums im Infrarotnahbereich (NIR) oder langwelligen Bereich, IR kann aber längere Zeit benötigen) und, wenn die Temperatur des Untergrundes während des Härtens des Lackes niedrig ist, braucht es nur eine kurze Abkühlzeit
  • es besteht ein Risiko der Bildung von Schattierungen an Kanten und in Ecken
  • keine Begrenzungen bei der Schichtdicke außer, wenn sehr schnelle Aushärtezeiten notwendig sind (z.B. wenn das Substrat sehr schnell bewegt wird wie bei der Bandbeschichtung)
  • Geometrie des lackierten oder bedruckten Untergrundes spielt keine Rolle; er sollte aber hitzebeständig sein
  • Infrarot-Härten wird in einer kleinen Anzahl von Bandbeschichtungslinien angewendet; in bestehenden Bandbeschichtungen müsste eine Neukonzipierung der Abgasbehandlungsanlage erfolgen, da die Heizzeiten viel kürzer sind im Vergleich zu konventionellen Trocknern
  • allgemein in der Automobilindustrie zur Vortrocknung des Decklacks, der in Lack-in-Lack-Technik aufgetragen wird, eingesetzt; zunehmend bei der Herstellung von Klebebändern eingesetzt
  • die Investitionskosten sind relativ gering, die Nachrüstung existierender Trockner kann aber teuer sein; in der Bandblechbeschichtungsindustrie ist diese Technik nur wirtschaftlich bei neuen Anlagen, oder wenn ein Ofen ersetzt werden muss.
  • Anwendbarkeit:

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 472 Link

Pulverslurry

  • Pulverslurry sind in Wasser dispergierte und stabilisierte Pulver. Sie werden mit konventionellen Anlagen für flüssige Lacke aufgetragen. Sie können zum Klarlackauftrag verwendet werden.

  • Der Auftrag von Pulverslurry-Lacken erzeugt weder Abwasser noch VOC-Emissionen. In der Automobilindustrie werden erhebliche Einsparungen an Energie durch Substitution von konventionellem 2-Komponenten-Klarlack durch Lack-in-Lack-Auftrag von Pulverslurry-Klarlack erzielt. Mit dem Lack-in-Lack- (oder auch Nass-in-Nass-)Auftrag können die Zwischentrocknungsschritte ausgelassen werden.

  • Ein Zwangstrocknungsschritt ist erforderlich.* Diese Technik kann gegenwärtig nur bei der Lackierung von Autos angewendet werden

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 443 Link

Strahlungshärtende Lacke

  • Strahlungshärtende Schichten benötigen für ihre Härtung die Aktivierung bestimmter chemischer Gruppen durch UV-Licht oder schnelle Elektronen. Diese Eigenschaft kann in Harzen und in flüssigen Verdünnern gefunden werden, so dass es möglich ist, ein flüssiges Lacksystem herzustellen, das ohne Wärme und jegliche Emissionen von VOC aushärtet. Alternativ kann eine ähnliche chemische Funktionsweise in wasserbasierten oder sogar festen (Pulver-)Lacken erzeugt werden. Die Basisharze enthalten Epoxide, Polyester, Polyurethane, aber alle mit funktionalen Acryl- oder Venylgruppen. Die Härtungsreaktion wird direkt mit Elektronenstrahlen (ES) oder Ultraviolettstrahlen (UV) durch die zugefügten Fotoinitiatoren hervorgerufen.

  • weder wasserbasierte noch lösemittelfreie Strahlungshärtende Lacke erzeugen Abwasser oder VOC-Emissionen

  • UV-härtende Lacke können mit verschiedenen Techniken verwendet werden, z.B. durch Rollen, Gießen, Spritzen oder Vakuumbeschichten; es sind strahlungshärtende Pulverlacke entwickelt worden, aber die Mehrzahl der Pulverbeschichtungen werden in konventionellen Hochtemperaturöfen gehärtet

  • Die Kosten hängen von der Spezifikation, der Menge und dem Zulieferer ab; Bsp.: die Kosten eines wasserbasierten UV-Lacks (50 % Feststoffanteil) betragen 6,50 € pro Kilogramm, das ist mehr als für einen herkömmlichen Lack (z.B. 2-Komponenten-PU-Lack kostet 4,35 € pro kg). Bei reinem UV-härtenden Lack aber (der 100 % Feststoffanteil hat) werden die Gesamtkosten pro m2 geringer sein, da durch den höheren Feststoffanteil ein höherer Wirkungsgrad erreicht wird und der Overspray um mindestens 50 % reduziert werden kann. Der geschätzte Preis für ein Kilogramm UV-härtenden Pulverlack liegt in der Spanne von 3,01 und 5,38 €. Die Investitionskosten für eine neue UV-härtende Pulverbeschichtungsanlage beträgt rund 875.000 €, enthalten sind 275.000 € für eine Auftragskabine und eine Trocknungsanlage und 600.000 € für Automatisierung, Materialreserven, Förderbänder usw. Die Betriebskosten sind mehr oder weniger die gleichen wie für eine bestehende Beschichtungsanlage für lösemittelbasierte Lacke.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 439 - S.440 Link

Thermoreaktor (gemeinsame Konvektions-/Strahlungstrocknung)

  • Ein Thermoreaktor ist ein Strahler/Heizer, der sowohl infrarote Strahlung als auch Konvektionshitze abgibt. Die Infrarotstrahlung wird durch Verbrennung von Erdgas oder Propan erzeugt.

  • geringer Energiebedarf im Vergleich zu Trocknern, die nur Umluft verwenden

  • abhängig vom Lacksystem und der Produktionsart liegt die Gesamttrockenzeit im Bereich von 6 - 10 Minuten*

  • Anwendbar mit allen Heatset-Lacken oder –Druckmaterialien, entweder lösemittelhaltig oder lösemittelfrei und mit Pulverlacken

  • Thermoreaktoren sind geeignet für wasserbasierte Lacksysteme

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 475 Link

Ultraviolett- (UV) Härten

  • Beim UV-Härten wird die elektrische Entladung in Gasen als Strahlungsquelle verwendet. Am häufigsten werden zu diesem Zweck Quecksilberdampflampen verwendet. Die Strahlung löst die chemische Vernetzung innerhalb des Lacks oder der Druckschicht aus. UV-Härten erfordert das Vorhandensein eines Photoinitiators.

  • Vorteile:

    • geringer Energieverbrauch (verglichen mit konventionellen Trocknern können die Energiekosten um 70 % reduziert werden;  im Vgl. zu einem konventionellen gasgefeuerten Ofen (einschließlich Ventilator) für wasserbasierte Lacke sind die Energiekosten um 40-50 % reduziert)

    • UV-härtende Systeme verwenden weniger oder keine Lösemittel

    • das Härten erfolgt innerhalb weniger Sekunden (mit UV-härtenden Verfahren sind 3-4fach höhere Druckgeschwindigkeiten erreichbar)

    • benötigt nur wenig Standfläche

  • Es treten Ozonemissionen auf. Ozon wird gewöhnlich abgesaugt und zu einem Ozonzerstörer mit Katalysator oder einer thermischen Nachverbrennung zugeleitet. Es werden Quecksilberdampflampen verwendet, diese enthalten kleine Mengen Quecksilber und können in geeigneten Abfallbehandlungsanlagen entsorgt werden.

  • Holz- oder Kunststoffuntergründe können vergilben oder spröde werden

  • anwendbar in allen neuen und bestehenden Anlagen

  • insbesondere anwendbar für Klarlacke und Lasuren auch bei großen Schichtdicken

  • UV-Trocknung ist weitverbreitet bei Papier- oder Pappeuntergründen (z.B. zum Trocknen von lackierten Möbeln)

  • Eine kompakte (1-Mann)-UV-Lack-Auftragsanlage einschließlich einer UV-Härtezone zur Anwendung in der Holz- und Möbelindustrie kostete ungefähr 40.000 € (Jahr 2000) --> finanzielle Vorteile durch die schnellere Härte-/Trockenzeit und es wird eine schnellere Produktionsgeschwindigkeit erreicht. Die Amortisationszeit wird auf 2-3 Jahre geschätzt. Dabei wurde berücksichtigt, dass zum Auftrag des UV-härtenden Lacksystems weniger Arbeitszeit benötigt wird.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 473, 474 Link

Wasserbasierte Lacke mit verkürzten Verdunstungszeiten

Verfahren / Technologie:wasserbasierte Lacke
  • das Basislacksystem zeigt vergleichbare Eigenschaften zu derzeitigen wasserverdünnbaren Systemen; der Energieverbrauch kann geringer als bei konventionellen Lösemittelsystemen sein und ist geringer als bei Anwendung konventioneller wasserverdünnbarer Basislacksysteme (es ist kein Infrarot-Trockner erforderlich)
  • Wechsel von lösemittelbasierten Basislacken zu wasserverdünnbaren Basislacken können mit relativ kleinem technischen Aufwand erfolgen (verglichen mit einer neuen Anlage):  Standardmäßige wasserbasierte Basislacke benötigen eine enge Überwachung der Arbeitsbedingungen in der Spritzkabine (mit einer engen Verarbeitungszeit), fünf- bis sechsminütige Zwangsablüftung und Edelstahlzuleitungen. Insbesondere die Ablüftanforderungen behindern die Anwendung wasserbasierter Lacke in bestehenden Anlagen. Bei Basislacken mit verkürzten Ablüftzeiten sind 90 bis 150 Sekunden als Ablüftzeit ausreichend (schnelltrocknende Harze, stark flüchtige und azeotrope Lösemittel und Hochgeschwindigkeits-Ablüftungszonen), so können sie bei vielen existierenden Linien eingesetzt werden. Gleichzeitig wird die Verarbeitungsfenster vergrößert.
  • Die Verwendung dieses Konzeptes ist begrenzt durch die nachfolgenden Lackschichten. Tests haben gezeigt, dass eine gute Oberflächenqualität mit einem 2-Komponenten-Klarlack erreichbar ist. Hingegen mit einem 1-Komponenten-Klarlack-System können noch einige Fehler in der Qualität auftreten (z.B. Schleier). Es wurden erfolgreiche Tests an Lackierstraßen durchgeführt. Freigaben gibt es für 2-Komponenten- als auch für 1-Komponenten Klarlacke.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 439 Link

Behandlung Overspray

Projekte

Aufarbeitung von Lackoverspray für mittelständische Lackverarbeiter

Prozesseigenschaften:
  • die besten Ergebnisse wurden bei der Aufarbeitung von sorten- und farbreinen Lackkoagulaten erzielt
  • Probleme gibt es noch mit der Akzeptanz der 'Sekundärrohstoffe': diese werden naturgemäß besonders kritisch geprüft, was extrem lange Prüfzeiträume zur Folge hat (verzögerte Umsetzung von Recyclingkreisläufen).
  • bei der Aufbereitung von Lackrückständen, wie in allen anderen Recyclingbereichen auch, steigt die Qualität der Produkte mit der Sorgfalt der sortenreinen Erfassung bzw. Sammlung von Reststoffen
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Fraunhofer Innovationspreis für neues Lackierverfahren

Prozesseigenschaften:
  • durch sehr kurze Öffnungszeit der neu entwickelten Düse werden definierte Lacktropfen erzeugt und somit Overspray vermieden
  • Einsparung von Energie und Material
  • nichtwertschöpfende manuelle Arbeiten, z.B. bei der Maskierung für Mehrfarbenlackierungen, können vermieden werden
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Lackrecycling 2000: Kreislaufführung durch Verwertung von Wasserbasislackoverspray in einem modifizierten Wasserfüller

Prozesseigenschaften:
  • der mittels Ultrafiltration aufkonzentrierte Overspray wurde unter Zugabe eines neu entwickelten Kompensationslackes als modifizierter Füllerlack recycelt
  • Stabilisierungsmittel und chemische Entschäumer beeinflussten die Prozessführung und Recyclatqualität nicht.
  • Der Wasserkreislauf konnte ohne Störstoffanreicherung und überhöhte Emissionen langfristig geschlossen werden.
  • Die Ultrafiltrationsanlage lieferte einen ausreichenden Festkörpergehalt.
  • hochgerechnet auf die gesamte Lackierstrasse können Kosten und Primärenergieeinsatz gesenkt werden
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Pilotanlage zum Recycling von Hydrofüller bei der Serienlackierung von Karosserien

Prozesseigenschaften:
  • 2-stufige Ultrafiltrationsanlage zum Recycling von Overspray aus dem Beschichtungsbereich der elektrostatischen Zerstäubung von Hydrofüller bei der Serienlackierung von Karosserien
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Recycling von Lackoverspray durch chemikalienfreie Koagulation

Prozesseigenschaften:
  • Bei lösungsmittelhaltigem Lackoverspray wurde eine spontane Koagulation ohne Einsatz von Koagulierhilfsstoffen festgestellt.
  • Die spontan koagulierten Lackschlämme besaßen deutlich reduzierte Wassergehalte und eine sehr unterschiedlich ausgeprägte Klebrigkeit.
  • Untersuchungen zur objektiven Bestimmung der Klebrigkeit von Lackschlämmen ergaben einen starken Einfluss der eingesetzten Bindemittel und raumklimatischen Verhältnisse.
  • Die längere Nutzung des Kabinenwassers verbesserte die Entklebung.
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Rückgewinnung von Wasserlackoverspray mittels Kombination aus Ultrafiltration und Vakuumverdampfung

Prozesseigenschaften:
  • Untersuchung der Rückgewinnung eines forciert trocknenden Einschichtlacks auf wasserverdünnbarer Dispersionsbasis

Umweltschutzmaßnahmen in der Lackiererei Eisenach West GmbH

Prozesseigenschaften:
  • mit integrierten Maßnahmen wurden die spezifischen Umweltbelastungen bei einer PKW-Serienlackierung gesenkt
  • durch den Einsatz eines neuen Wasserklarlacks werden die Lösemittelemissionen auf einen karossenspezifischen Wert von 28,5 g/m² gesenkt
  • der karossenspezifische Abwasseranfall reduziert sich von 12-14 l/m² auf ca. 3 l/m² und die Grenzwerte für die Inhaltsstoffe werden unterschritten
  • ein lackähnliches Koaguliermittel ermöglicht die Weiterverwendung des Koagulats als Rohstoff
  • m. H. der Ultrafiltration zurückgewonnenes Wassergrundlack-Overspray ist nach Aufarbeitung wieder als Lack einsetzbar
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Verwertung von Overspray aus der Verarbeitung von Wasserbasislack

Prozesseigenschaften:
  • bei der Pkw-Basislackierung gelang es, mittels Dünnschichtverdampfung bzw. Ultrafiltration das Overspray zurückzugewinnen und als Funktionsschicht zu einem modifizierten Wasserfüller zu verarbeiten
  • der recycelte Wasserfüller entsprach den qualitativen Anforderungen und war ebenfalls recyclingfähig
  • als geeignet erwies sich die Recyclatverarbeitung als Funktionsschicht zu einem modifizierten Wasserfüller
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Beste verfügbare Technik

Automatische Mischsysteme (Farbanalyse)

Verfahren / Technologie:Lösemittel- und wasserbasierte Lacke
  • Diese Arbeitsmethode macht es möglich, zurückgeführte Lacke und Druckfarben als Bestandteil neuer Lacke und Druckfarben zu verwenden. Die zurückgeführten Lacke und Druckfarben werden bis zur ungefähren Farbe gemischt, z.B. hellgrün, dunkelgrün, hellrot und dunkelrot. Wenn eine bestimmte Menge erreicht ist, wird die erhaltene Farbe vermessen und dem Computer mitgeteilt, diese Farbe, wenn immer möglich, zu verwenden.

  • Minderung von Abfall und Einsparung von Ressourcen: beim Mischen von Hand können Verluste von 1 oder 2 % der Lösemittel auftreten. Diese können bis zu 15 % der gesamten VOC-Emissionen ausmachen. Das automatische Mischen in geschlossenen Einrichtungen vermindert die meisten dieser Emissionen. Es wird auch weniger Reinigungsmittel benötigt.

  • Beim Drucken kann die Menge an Abfalldruckfarbe um 75 % reduziert werden in Abhängigkeit von der Häufigkeit des Mischens der Farben und der Menge. Das automatische Verfahren erlaubt eine perfekte Dosierung, so dass keine Farbkorrektur notwendig ist, und damit nur die genaue Menge an Druckfarbe zubereitet werden muss. Bei einem Online-Mischsystem für 2-Komponenten-Produkte kann eine Abfallminderung von 10 bis 30 % erreicht werden.

  • Bei Verwendung automatischer Mischsysteme ist es nicht unbedingt notwendig, Standardfarben zum Mischen der erforderlichen Farbe zu verwenden: Spezielle Farben können aus nicht-standardisierten Farben in computergesteuerten Anlagen gemischt werden. Das erfordert eine sehr anspruchsvolle Software und genaue Kenntnis der nichtstandardisierten Farben, die zum Mischen verwendet werden. Aus diesem Grunde müssen nichtstandardisierte Farben mit einem Fotospektrometer analysiert und das Ergebnis in den Farbcomputer eingegeben werden.

  • Bei einem Onlinemischsystem für 2-Komponenten-Produkte, zum Beispiel für Lacke oder Klebstoffe, muss die exakte Menge dosiert und unmittelbar vor dem Verwenden gemischt werden. Diese Mischeinheit ist nicht Bestandteil der Farbauftrags- oder Klebstoffauftragsanlage. Sie ist eine selbständige Einheit.

  • Es ist möglich den proportional gleichen Nutzen durch programmierbare Waagen oder eine computergesteuerte Pantone-Farbmischanlage zu erreichen.

  • Bei Online-Mischsystemen für 2-Komponenten-Produkte betragen die Investitionskosten für eine mechanisch gesteuerte Anlage zum Mischen des Basislacks 9.000 bis 18.000 €. Eine elektronische gesteuerte Anlage kostet 27.000 bis 37.000 €. Die Amortisationszeit beträgt normalerweise mehrere Jahre bei Firmen mit Kleinserien. Das hängt aber auch von der vermiedenen Abfallmenge, den Kosten für gemischtes Material und den Beseitigunskosten ab.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 426 Link

Gießen

Verfahren / Technologie:Lösemittel- und wasserbasierte Lacke
  • Der Lack wird in einem Gießkopf vorgehalten und als laminarer Film/Vorhang abgelassen, durch den die Werkstücke laufen. Überschüssiges Beschichtungsmaterial wird in einem Reservoir aufgefangen und zurück in den Gießkopf gepumpt. Meistens werden lösemittelfreie Lacke auf Polyesterbasis verwendet, andere Arten von Lacken können aber auch angewendet werden.

  • Das Gießen kann eine sehr hoche Gleichmäßigkeit der Schicht erreichen.

  • In Abhängigkeit vom Werkstück und den Prozessbedingungen können Auftragswirkungsgrade von 90 - 98 % erreicht werden.

  • Beim Vorhanggießen werden glatte oder fast glatte Werkstücke lackiert. In Abhängigkeit vom Maschinentyp können Auftragsmengen von 40 – 500 g/m2 verarbeitet werden. Das Vorhangbeschichten wird vorwiegend in der Möbelindustrie zum Lackieren von Türen, Möbelwänden oder anderen Platten verwendet. Es ist auch im Bereich Drucken/Lackieren von Leiterplatten weitverbreitet

  • Eine Gießanlage in der Holz- und Möbellackierindustrie mit einer Arbeitsbreite von 1,3 m und einer installierten elektrischen Leistung von 3 kW kostete 35.000 € (Jahr 2000).

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 446 Link

Lack-in-Lack-Spritzkabine

Verfahren / Technologie:Lösemittel- und wasserbasierte Lacke
  • Overspray wird bei diesem Lackspritzverfahren teilweise auf einer Auffangwand aus Teflon gesammelt. Die Temperatur der Auffangwand beträgt nur einige Grad Celsius, deshalb bildet sich eine Kondensatschicht auf der Wand. Der auf der Auffangwand gesammelte Lack fließt wegen der Schwerkraft in einen Vorratsbehälter oder auf ein Förderband. Der gesammelte Lack wird wiederverwendet.

  • 33-50 % des Overspray können wiederverwendet werden

  • Es gibt unterschiedliche Bauarten, auch als Teil einer integrierten Spritzzone oder –linie. Die Reinigung der Auffangwand nach einem Farbwechsel dauert ungefähr 5 Minuten.

  • Dieses Verfahren ist für 1K-Lacke, mit lösemittelhaltigen oder wasserbasierten Lacken anwendbar. Bei lösemittelbasierten Farben ist der Lösemittelverbrauch erhöht. Es kann bei der automatischen Spritzlackierung oder bei manueller Beschichtung angewendet werden. Es ist aber weniger geeignet für Kleinserien mit häufigen Farbwechseln oder für Lacke mit kurzer Lagerbeständigkeit.

  • nicht weitverbreitet wegen häufig notwendiger Farbwechsel.

  • Die Energiekosten für das Kühlen der Abschirmung betragen ungefähr 1000 € pro Jahr. Einsparungen, einschließlich der Reduzierung von Rohstoffen, werden erzielt, da Lack wiederverwendet wird und weniger Abfalllack entsorgt werden muss. Das Verfahren ist wirtschaftlich für Firmen, die 15 t oder mehr an Lack pro Jahr verwenden. Die Amortisationszeiten liegen im Bereich von 1,5 - 5 Jahren.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 461 Link

Molchreinigungssysteme

Verfahren / Technologie:Lösemittel- und wasserbasierte Lacke
  • Bei dieser Methode wird nur soviel Lack in das System gefüllt, wie für den Lackierprozess erforderlich ist. Der Lack wird aus der (flexiblen) Leitung durch einen elastischen Trennkörper in die Lackversorgung zurückgedrückt (Molchreinigung) und kann wiederverwendet werden. Die Lösemittel zur Spülung können gesammelt und wiederverwendet werden.

  • Eine spezielle Art des Spülens ist das sogenannte ‘soft purging’, bei dem Farbmaterialien mit niedrigem VOC-Gehalt anstelle von Lösemitteln dazu benutzt werden, die Spritzpistolen und Leitungen zu spülen.

  • Vorteile:

    • geringerer Verbrauch von Reinigungsmitteln

    • Kostenreduzierung durch geringeren Lack- und Lösemittelverbrauch: Minderung von Lack- und Lösemittelverlusten als auch Abnahme von manuellen Prozessen bei Farbwechseln

  • nur anwendbar bei:

    • Lacken, die durch Leitungen zu den Maschinen transportiert werden

    • regelmäßiger Leitung unterschiedlicher Farben durch die gleichen Leitungen.

  • Nicht anwendbar bei Verwendung niedrigviskoser Produkte, da sie an den Modulen vorbeilaufen.

  • In der Automobilindustrie hat der Trend zu mehr Spezialfarben zu einer Entwicklung von neuen Lackversorgungssystemen, die wirtschaftlichere Wechsel der Farben gestatten, geführt. Dabei wird auch das soft purging angewendet. In der Möbelindustrie besteht eine steigende Nachfrage nach individuell und mit Spezialfarben lackierten Möbeln und demzufolge der Verwendung von Molchreinigungssystemen.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 430 Link

Spritzkabinen mit gekühlten Spritzwänden

Verfahren / Technologie:wasserbasierte Lacke
  • Kalte Platten werden für das Recycling von Overspray verwendet. In der Spritzkabine schlägt sich Overspray auf kalten Metallplatten nieder, läuft in ein Sammelsystem und wird dem Auftragsverfahren wieder zugeführt.
  • Üblicherweise kann das meiste des Oversprays wiederverwendet werden und der Materialverbrauch verringert sich somit.
  • wird benutzt zum Lackieren von wasserbasierten Lacken
  • Das Preisniveau einer dieser Spritzkabinen liegt zwischen 25.000 und 60.000 € bei einer Luftmenge von 5.000 - 10.000 m3/h.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 463 Link

Wasser-Emulsions-Verfahren

Verfahren / Technologie:Lösemittel- und wasserbasierte Lacke
  • Emulsionsverfahren für Lackoverspray können zur Beseitigung von Kabinenwasser und Lackschlammabfällen verwendet werden. Lackoverspray wird in einer Emulsion aufkonzentriert und aus der Anlage entfernt. Das Lackmaterial kann theoretisch wiederverwendet werden, wird es in der Praxis aber nicht.

  • Diese Verfahren beseitigt das Kabinenwasser zu 100 % und die Lackschlammmenge zu 95 %. Bei einer Partikelabtrennung von mehr als 99 % wird ein Reststaubgehalt von <3 mg/m3 im Abluftstrom erreicht.

  • Dieses Verfahren findet bei wasserbasierten als auch 1-Komponeten lösemittelbasierten Lacken Anwendungen, die in der Spritzkabine aufgetragen werden, und wird in manchen Anlagen der Automobilindustrie angewendet.

  • Kosteneinsparungen werden durch Wassereinsparungen (die Wasser-Emulsion wird in der Spritzkabine rezirkuliert) und weniger Reinigungen erreicht. Eine Anlage kostet typischerweise 1 Million €.

  • Verringerter Reinigungsaufwand

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 462 Link

Wiederverwenden von zurückgeführten Lacken

Verfahren / Technologie:Lösemittel- und wasserbasierte Lacke
  • Einsparungen durch geringeren Verbrauch an frischer Farbe oder Lack, und es muss weniger Abfall entsorgt werden

  • lösemittelbasierte oder wasserbasierte zurückgeführte Lacke können wiederverwendet werden, wenn sie nicht zu sehr verdünnt wurden und durch Reinigungsmittel verunreinigt wurden, wenn diese sich vom Lösemittel im verwendeten Verdünner unterscheiden

  • wasserbasierte Lacke oder Farben können nicht wiederverwendet werden, wenn sie mit Reinigungsmittel verunreinigt wurden* um eine Verunreinigung von Lack- oder Farbresten zu verhindern, müssen die Farben-führenden Anlagenteile so weit wie möglich vor der Reinigung geleert werden

  • bei lösemittelbasierten Tiefdruckverfahren kann die zu entsorgende Menge an Abfall der Druckfarbe um 30 bis 50 % gemindert werden, und es wird weniger frische Druckfarbe benötigt

  • werden nichtstandardisierte Farben verwendet, muss das computergesteuerte Farbmischen (Farbanalyse) verwendet werden, um die Mischung als Ausgangsstoff für eine neue Farbmischung zu verwenden.

  • Bei der Bandblechbeschichtung ist es normale Praxis, den Lack, der aus dem Beschichtungskopf zurückkommt, wieder zu verwenden. Der Farbbehälter wird für eine spätere Wiederverwendung, bis das gleiche Produkt/die gleiche Farbe angefordert wird, verschlossen.Der einzige Materialverlust bei der Bandblechbeschichtung ist der auf der Walze und den Zuleitungen verbleibende Film, der vor einem Produkt- oder Farbwechsel von Hand von der Oberfläche abgewischt werden muss.

  • Beim Lackieren von Holz und Möbeln, wo viele verschiedene Arten von Farben verwendet werden, ist das Wiederverwenden von Lacken recht schwierig. Es ist nur anwendbar, wenn große Volumina der gleichen Farbe verwendet werden.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 426 Link

Videos

Mehr Lust auf weniger Lack

Rundgang FAUN Umwelttechnik GmbH &Co. KG u. LISEGA

Behandlung Abluft / Rückgewinnung Lösemittel

Projekte

Emissionsarme Strahl- und Beschichtungsanlage in einer Schiffswerft - ein neues Konzept im Schiffsbau bei der Howaldtswerke-Deutsche Werft AG, Kiel

Prozesseigenschaften:
  • Verbesserung der Emissions- und der Abfallsituation sowie der Arbeitstechnik (verringerte Durchlaufzeiten und wetterunabhängiges Arbeiten) in einer Werft
  • Zur Reduzierung der beim Strahlen und Beschichten von Schiffssektionen anfallenden Emissionen werden sämtliche Strahl-, Beschichtungs- u. Nebenanlagen in Hallen untergebracht. Die Hallen verfügen über Hubfalltore, fensterlose, staubdichte Wände und Lüftungsanlagen.
  • Während des Spritzvorganges (Airless-Spritzverfahren) wird die staub- und lösemittelhaltige Abluft abgesaugt, die Farbpartikel in Schwebstofffiltern abgeschieden. Die Abluft wird in einem Adsorber auf Lösemittel-Restkonzentrationen kleiner 10 mg/m³ gereinigt. Die ausgetriebenen Lösemittel werden bei 800 Grad Celsius verbrannt.
  • Einsatzmöglichkeit der zurückgewonnenen Lösemittel, u.a. als Reiniger des Beschichtungssystems sowie als Brennstoff zur Erzeugung der für die Desorption notwendigen Prozesswärme, ist erfolgreich getestet worden.
  • fast vollständige Reduktion der Abfallmenge (inkl. darin enthaltener Beschichtungsstoffreste) durch Umstellung auf große Mehrwegbehälter bei den Standard-Beschichtungsstoffen
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Errichtung einer Anlage zur Konditionierung (Trocknung) von 2K-Lackkoagulaten zwecks Verwertung als hochwertige Füllstoffe

Prozesseigenschaften:
  • zur Ermittlung potentieller Verwertungsmöglichkeiten des anfallenden Lackkoagulats wurde eine Trocknungsanlage mit nachgeschalteter Abluftreinigung errichtet
  • Einarbeitungen bis zu 25% in ein wässriges UBS-Material konnten erzielt werden
  • aufgrund von starken Geruchsbelästigungen, Formaldehydemissionen und ungeeigneter Korngrößenverteilung erscheint die Verwertung der getrockneten Lackkoagulate als Füllstoffe für der Kunststoffherstellung derzeit nicht möglich
Zur kompletten Projektbeschreibung

Phenolabscheidung mit einem Biofilter bei Drahtlackierungsanlagen

Prozesseigenschaften:
  • Biofilteranlage zur Minderung geruchsintensiver Emissionen bei einer Drahtlackierung
  • Geruchsbelästigungen konnten durch das Reinigungsverfahren mittels Biobeet nahezu vollständig abgebaut werden
  • Emissionsmessungen ergaben für die Konzentration an Gesamtkohlenstoff eine Minderung zwischen 87,4 und 90,8 % und für die Geruchsminderung 95 %
  • Spezifische Messungen von Phenol und Kresol zeigten, dass diese Stoffe nahezu vollständig abgebaut wurden
Zur kompletten Projektbeschreibung

Schadstoffkondensation als integrierte Umweltschutzmaßnahme zur Luftreinhaltung mit dem Schwerpunkt der Rückführung von Rohstoffen in Produktionsabläufe

Prozesseigenschaften:
  • Prototypanlage zur Abluftreinigung einer 6-Farben-Tiefdruckmaschine im Teilluftstrom (500 m³/h)
  • produktionsintegrierte Kondensation und Rückführung von Lösungsmitteln
  • durch Absenken der Kondensationstemperatur auf –80°C konnten unter Einhaltung der gesetzlich vorgeschriebenen Emissionswerte 63% der eingesetzten Lösungsmittel zurückgeführt werden
  • die spezifischen Betriebskosten für die Lösungsmittelrückführung wurden auf der Basis einer 1000 m³/h-Anlage ermittelt und lagen knapp unterhalb des jeweiligen Einkaufspreises
  • die Anlage eignet sich auch zur fraktionierten Kondensation und Rückführung von Lösungsmittelgemischen
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Vernetzung von Wärmerückgewinnung, Emissionsminderung und Energieversorgung in einem Produktionsbetrieb zur Herstellung von Umreifungsbändern

Prozesseigenschaften:
  • produktionsintegrierte Maßnahmen: Bei der Herstellung von Umreifungsbändern (Verpackungsbändern) wurde zur Reinigung der lösemittelhaltigen Abluft eine regenerative Nachverbrennungsanlage (RNV-Reaktor) mit interner Wärmerückgewinnung errichtet.
  • die lösemittelhaltigen Emissionen wurden hierdurch um 99 % reduziert
  • der spezifische Primärenergieverbrauch je Tonne Verpackungsband verringerte sich um 24,8 %
  • der spezifische Erdgasverbrauch wurde um 30,1 % und der spezifische Stromverbrauch um 20,3 % gesenkt
  • die Produktionsenergiekosten sind um rund 28 % gesunken, obwohl der Strompreis im Untersuchungszeitraum - bei gesunkenem Gaspreis - um 4 % Prozent anstieg.
  • Ohne Berücksichtigung der Fördermittel wird sich die Investition voraussichtlich in 4 Jahren amortisieren.
Zur kompletten Projektbeschreibung

Beste verfügbare Technik

Koagulation von Lackpartikeln mit flüssigen Reinigungsmitteln

Verfahren / Technologie:Lösemittel- und wasserbasierte Lacke
  • Bei der Spritzlackierung entsteht ein Überschussspray (Overspray), der in industriellen Lackieranlagen oder Spritzkabinen mit Nasswäschern aufgefangen wird. Das Wasser zur Reinigung der Abluft zirkuliert in einem geschlossenen System. Der aufgefangene Overspray oder Farbschlamm muss aus dem Wasser entfernt werden, um die erforderlichen Prozessbedingungen beizubehalten.Overspray aus lösemittelbasierten Lacken bildet normalerweise keine Dispersion in Wasser. Es formt eine schwimmende Koagulationsschicht, die einfach zu entfernen ist. Werden gegen das Zusammenkleben Adsorbentien verwendet, wird der Overspray in der Reinigungslösung verteilt. Es kann in einem Bypass/Nebenstrom oder im Hauptstrom entfernt werden. Die Klärung des Wassers erfolgt mittels Fällungs- und/oder Flockungsmitteln.Dagegen bestehen wasserbasierte Lacke zu einem großen Teil aus Komponenten, die eine Suspension mit Wasser bilden. Es werden die gleichen Abscheidemethoden verwendet wie bei lösemittelbasierten Lacken.

  • Vorteile:

    • Reduzierung des Wasserverbrauchs im Kreislaufsystem

    • geringere Kosten für Frischwasser und Abwasserbehandlung

  • Das Koagulat muss aus dem Wasserkreislauf entfernt und beseitigt werden.

  • allgemein in der Automobilindustrie angewendet

  • Zur Entfernung von Lackpartikeln aus der Abluft ist der Betrieb eines Nasswäschers notwendig. Die kontinuierliche Koagulation ist die beste Methode eine lange Standzeit des Wasserkreislaufs aufrecht zu erhalten.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 467 Link

Nutzen von Überkapazität – Glätten von Schwankungen

  • Vorhandene Abgasbehandlungen (z.B. Verbrennungsöfen) nutzen allgemein nicht die volle Kapazität, denn häufig ist eines der Oberflächenbehandlungsmodule abgeschaltet (Druckpresse, Spritzkabine, Trockner usw.), oder eine Anzahl von Trocknern ist nicht in Betrieb. Während dieser Zeit kann die überschüssige Kapazität benutzt werden für eine örtliche Absaugung. Dazu ist eine extra Verrohrung und eine Vorrichtung, die den Verbrennungsofen vor einer zu hohen Beladung durch überbrückte Luftströme mit geringer Konzentration schützt in den Fällen, wenn die volle Kapazität für die Pressen gebraucht wird, erforderlich.

  • Vorteile:

    •  Minderung der Lösemittelemissionen 

    • geringerer Energieverbrauch als bei gleichmäßiger Extraktion

  • eine Nachrüstung der Anlage kostet mehr als 100.000 €; die Betriebskosten sind geringer, zusätzliche Investitionskosten können vermieden werden (z.B. für einen größeren Verbrennungsofen)

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 503 Link

Reinigung mit Lösemittelrückgewinnung

Spüllösemittel werden zur Reinigung der Spritzpistolen/Applikatoren und Linien zwischen den Farbwechseln zur Verhinderung von Verschleppungsverunreinigungen verwendet. Das Reinigungslösemittel wird zur Reinigung der Ausrüstungsteile und der Kabinen eingesetzt. Die Spül- und Reinigungslösemittel können gesammelt, gelagert und wiederverwendet oder durch thermische oder biologische Behandlung abgebaut werden. Einige moderne Lackieranlagen sind mit einer Rückgewinnungsanlage für die benutzten Reinigungsmittel ausgerüstet.

Vorteile:

  • 80 – 90 % der Reinigungs- und Spüllösemittel können zur Wiederverwendung zurückgewonnen werden
  • reduzierte VOC-Emissionen
  • kann bei lösemittelbasierten Lackauftragsverfahren und allen Arbeiten mit Lösemitteln zur Reinigung von Kabinen angewendet werden
  • gesammelte Lösemittel können vor dem Wiederverwenden im Prozess behandelt oder aus der Anlage zur Wiederverwendung durch den Orginalzulieferer oder dritte Personen entfernt werden

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: , S. 482 Link
  • Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (2008) – Lösemittelrückgewinnung durch Destillation nach REACH: Unterliegt die stoffliche Wiederaufbereitung von verunreinigten Abfällen und Lösemitteln durch Destillation der REACH-Verordnung? [online]. Bayerisches Landesamt für Umwelt, 10. Jan. 2008, verfügbar unter: [abgerufen am: 03. Mär. 2015] Link
  • Megtec (2014): Einhaltung der Umweltschutzauflagen und Verbesserung des Energienutzungsgrades – Gas- und Lösungsmittelreinigung. Megtec, S. 11

Reinigungsgeräte

  • In den KMU werden teilweise erhebliche Mengen an Lösemitteln für die Reinigung von Spritzgeräten verbraucht. Der Lösemitteleinsatz für diese Reinigungsvorgänge erreicht durchaus einen Anteil, der in ungünstigen Fällen bei 20-30% des gesamten jährlichen Lösemitteleinsatzes des Betriebes liegen kann.
  • Die Anschaffung von geschlossenen Spritzgeräte-Reinigungsanlagen ist sinnvoll, allein schon aus erheblichen Kosteneinsparungsgründen.
  • Der wirtschaftliche Effekt erhöht sich nochmals beträchtlich, wenn zusätzlich entsprechende Lösemittel-Wiederaufbereitungsanlagen eingesetzt werden

Quelle(n):

  • Bregau GmbH & Co. KG (2017b): Lackieren und Umwelt [online]. Bregau GmbH & Co. KG, verfügbar unter: Link

Umgehen/Überbrücken von Emissionsspitzen (Spitzenlastsenkung)

  • Der maximale Luftstrom jedes Trockners ist so ausgelegt, dass er sicher die zu trocknende maximale Menge an Lösemittelbeladung pro Zeiteinheit bewältigen kann (z.B. beim flexiblen Verpackungsdruck sind das 100 % Oberflächenabdeckung mit einer dicken Lackschicht). Der maximale Abluftstrom der Anlage ist gleich der Summe aller maximalen Abluftströme aus jedem Trockner. Das ist die theoretische Kapazitätsanforderung an die Verbrennung (wenn es keine Überbrückung gibt). Der maximale Abluftstrom der gesamten Anlage wird aber nur sehr selten erreicht, weil (a) die meisten Trockner nicht die maximale Menge an Lösemittel während der Betriebszeit absaugen und (b) Maschinen für erhebliche Zeiträume stillstehen (beim Flexoverpackungsdruck mit Volllast stehen die Maschinen 50 % der Zeit still). Das bedeutet, dass mindestens 20 % der theoretischen Verbrennungskapazität fast nie benutzt werden.

  • Eine bedeutende Minderung des Energieverbrauchs, weil die notwendige Kapazität der Behandlungsanlage geringer ist, wird durch den Einsatz kleinerer Ventilatoren und weniger zusätzlichen Brennstoff zum Betrieb thermischer Behandlungstechniken erreicht.

  • Das Auslegen von Abgasbehandlungsanlagen für weniger als den maximalen Abgasstrom ist akzeptabel, wenn man erwarten kann, dass die maximale Last nur sehr selten im Betrieb erreicht wird. In diesem Fall kann die Möglichkeit der Überschreitung der betriebsbedingten Maximallast (und Wechsel auf Bypass/Umgehung) durch ein Anlagenmanagement minimiert werden.

  • Bezogen auf ein Jahr, führt die Überbrückung von weniger als 1 % der Lösemittelemissionen zu einer Reduzierung der notwendigen Kapazität und damit zu Einsparungen bei den Investitionen und den laufenden Kosten von bis zu 50 %. Es kann kostengünstiger sein, diffuse Emissionen um ein paar mehr Prozent zu mindern als die Behandlungsanlage auf die volle Absaugkapazität auszulegen.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 502 Link

Videos

Mehr Lust auf weniger Lack

Rundgang FAUN Umwelttechnik GmbH &Co. KG u. LISEGA

Externe Verwertung

Projekte

Prozessorientierte Stoffstromanalyse in einer Lohnlackierung bei der Uffmann Lackierbetrieb GmbH aus Bielefeld

Prozesseigenschaften:
  • Reduzierung des Lösemittelverbrauchs und Einsparung von Entsorgungskosten durch die Umstellung auf wasserbasierte Lacke, Steigerung des Auftragwirkungsgrades durch HVLP-Spritztechnik, Lackschlammentwässerung und die Einführung automatischer Pistolenreinigungsgeräte
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Abfall- und Abwasserbehandlung

Projekte

Optimierung des Lackierprozesses bei der WILO AG in Dortmund

Prozesseigenschaften:
  • Reduzierung des Lack- und Reinigerverbrauchs durch Investitionen in effektivere Anlagentechnik
  • Reduzierung der Abfall-/Abwassermengen und des Frischwasserverbrauchs
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Reduzierung der Lösemittel-Emission aus Kaschier- und Beschichtungsanlagen durch wasserfreie Rückgewinnung der Lösemittel und deren Wiedereinsatz ohne zusätzliche Aufarbeitung

Prozesseigenschaften:

• Konzentration des in der Abluft enthaltenen Ethylacetat wird durch Absorption in Phthalsäureester von 10 g/m³ auf max. 75 mg/m³ reduziert
• Waschmedium wird durch mehrstufige Vakuumdestillation regeneriert, das Lösemittel-Wassergemisch aus der Desorption über Dekanter, Destillations- und Strippkolonnen aufgetrennt
• zurückgewonnenes Ethylacetat mit einem Reinheitsgrad > 99 % und mit einem Restgehalt < 0,05 % Wasser wird im Produktionsbereich als Verdünner für Kleber, Farben u. Lacke eingesetzt
• anfallendes Wasser wird wiederverwendet
• hochsiedende Bestandteile aus dem Sumpf der Destillationsanlagen werden in der thermischen Nachverbrennungsanlage genutzt

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Beste verfügbare Technik

Filtern der Prozesslösung

Verfahren / Technologie:Lösemittel- und wasserbasierte Lacke
  • Partikel werden kontinuierlich aus dem Prozessbad durch Filtration entfernt. Dazu werden Sandfilter oder gewebte Stofffilter verwendet.

  • Vorteile:

    • Materialeinsparung durch Verlängerung der Standzeit der Vorbehandlungsbäder

    • Minderung von Nacharbeiten

  • allgemein in der Automobilindustrie angewendet

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 466 Link

Kaskadenspülung (Mehrfachspültechnik)

  • Das Gegenstrom-(Kaskaden-)Spülen in Kombination mit Leitfähigkeitsmessungen und zugehöriger Durchflussmessung im letzten Spülschritt stellt einen minimalen Wasserverbrauch und das geringste Aufkommen an Abfall sicher. Bei Einführung eines mehrstufigen Spülsystems, teilweise verbunden mit einem Spülwasserrecyclingsystem, kann eine Verringerung des Abwassers von bis zu 90 % erreicht werden. Je näher  an einen ‚Null’-Abfluss gekommen wird, umso vollständiger ist die Rückgewinnung von Prozesschemikalien und umso geringer werden die Anforderungen an die Abwasserbehandlung sein.

  • Vorteile: 

    • signifikante Minderungen des Frischwasserverbrauchs und beim Abwasseranfall und somit geringere Kosten für Frischwasser und Abwasserbehandlung

    • Verhinderung von Qualitätsproblemen bei Lackierprozessen

  • Kaskadenanlagen werden allgemein für Vorbehandlungsprozesse eingesetzt, z.B. in der Automobilindustrie, bei der Bandblechbeschichtung und beim Lackieren von Land- und Baumaschinen.
  • Normalerweise besteht eine Kaskade aus drei Spülschritten. Je mehr Schritte verwendet werden, umso weniger Frischwasser muss beim letzten Spülschritt hinzugefügt werden, um die Leitfähigkeitsgrenzen einzuhalten. Der Überlauf des ersten Spülschritts fließt normalerweise zur Abwasserbehandlung. Mehrstufiges Spülen ist insbesondere geeignet bei hoher Spülrate mit einer kleinen Menge an Spülwasser. Beim Kaskadenspülen z. B. fließt das Wasser in umgekehrter Richtung zu den Werkstücken. Das führt zu der Anforderung an eine stets gleichbleibende Spülwasserqualität (das Spülkriterium). Der Haupteinspareffekt bei der Überleitung vom ersten zum zweiten Spülschritt wird erreicht. Eine geringere Spülwassermenge kann durch Wahl des korrekten Spülsystems erzielt werden. Mit zunehmender Anzahl der Spülschritte wird das verwendete Wasservolumen verringert und die Wassereinsparung steigt. Die erzielbare Rückgewinnungsrate bei einem gewissen Verdampfungsvolumen steht in direktem Verhältnis zur Konzentration der Prozesschemikalien im ersten Spülschritt.
  • Allgemein ist die Installation von Mehrfachspültechniken verbunden mit größerem Platzbedarf und höheren Investitionskosten (Kosten für zusätzliche Tanks/Behälter, Gestelle zum Transport der Werkstücke und Überwachung). Die Gesamtkosten werden gemindert durch abnehmenden Wasserverbrauch, Rückgewinnung von Prozesschemikalien und geringerem Abwasseranfall, der kleinere Abwasserbehandlungsanlagen benötigt und weniger Behandlungschemikalien.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 418 Link

Reduzieren der Menge der abgeleiteten Stoffe

Die Möglichkeiten zur Steuerung der abgeleiteten Stoffe sind:

  • in Betracht ziehen des Ersatzes durch weniger gefährliche Stoffe

  • Minimieren der Verwendung bei der Produktion, wie z.B. durch automatische Dosierung

  • Minimieren der Verluste aus Produktionsbehältern, wie z.B. durch Mehrfach- (oder Kaskaden-) Spülung und Membranfiltration mit Rezirkulation des Konzentrats

  • Behandeln des Abwassers zur Entfernung der Problemstoffe.


Bei Benutzung von Wasser, entweder zur Reinigung oder als Prozessmedium (wie z.B. bei der Elektrolackierung oder wasserbasierten Druckfarben), kann das Wasser suspendierte oder gelöste Materialien enthalten, die für Wasserpfade toxisch sind (einschließlich für den Klärschlamm). Einige wasserbasierte Prozesse können den Zusatz von Bioziden zur Verhinderung des biologischen Abbaus während Lagerung und Gebrauch erforderlich machen. Lösungen, wie z.B. für E-Lacke enthalten auch Katalysatoren wie Organozinnverbindungen. Daten zur Toxizität dieser Rohstoffe für diese ableitungen kann man in Informationen der Lieferanten finden (wie z.B. R-Sätze mit Umweltbezug) oder direkt vom Zulieferer erhalten. Andere R-Sätze können zur Anwendung kommen in Abhängigkeit vom Freisetzungspunkt und der stromabwärts liegenden Nutzung des Wassers (wie Fischerei, Trinkwassergewinnung usw.). Ein Schlüsselfaktor ist die Menge der abgeleiteten Stoffe, das kann aus Betriebsinformationen berechnet oder durch Analyse bestimmt werden. Wenn notwendig, können geeignete Toxizitätstests erforderlich sein.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 417 Link

Regeneration von Spülwasser durch Ionenaustausch

  • Benutztes Spülwasser kann regeneriert werden. Das kann zu Einsparungen im Wasserverbrauch führen und mindert die zu behandelnde Abwassermenge, die Abwasserbehandlungskosten einschließlich der Investitionskosten, Energieverbrauch und Chemikalien. Das muss aber gegen Kosten für Regenerationsanlagen und Energie und Chemikalien, die diese benötigen, aufgerechnet werden. Wo Frischwasser behandelt wird, ist es oftmals einfacher und billiger (in Bezug auf eingesetztes Kapital, Chemikalien und Energie), das Spülwasser zurückzugewinnen als das ankommende Frischwasser zu behandeln, da die Ionenkonzentration oder die gelösten Feststoffe (TDS) im Frischwasser höher sein können als im Spülwasser.

  • Vorteile:

    • Minderung des Wasserverbrauchs in der Spülkaskade und somit Einsparung von Frischwasser und Abwasserbehandlung

    • Kleinere (aber höher konzentrierte) Menge an Abfall

    • Qualität des Spülens und des Produktionsverfahrens

  • Nachteile:

    • Verbrauch an Rohstoffen und Energie zur Regenerierung des Ionenaustauschers. Aus der Regeneration fallen Abfälle an.

    • Es besteht ein zunehmender technischer Wartungsaufwand und möglicherweise eine Beeinträchtigung der sicheren Betriebsweise aufgrund von Verunreinigungen mit Bakterien, wenn dieser Service nicht von Experten ausgeführt wird, und es kann eine mechanische Abnutzung des Ionenaustauschers auftreten.

  • wird allgemein in der Automobilindustrie und beim Lackieren von Land- und Baumaschinen angewendet

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 418 Link

Steuerung der Wasserverwendung

  • Wasserverbrauch und Abfälle, die aufgrund der Spülwasserverwendung entstehen, werden vermindert und die Standzeit der nachfolgenden Behandlungsbäder kann verbessert werden.

  • Die Wasserverwendung kann optimiert werden, um die Qualitätsanforderungen z.B. aus einem Benchmarking, Berechnungen, chemischen oder physikalisch-chemischen Auswertungen, die online oder manuell vorgenommen werden können, zu erreichen. Der Wasserfluss wird dazu von einer befugten Person mittels verschiedener Techniken, z. B. unter Verwendung von verriegelbaren Durchflussventilen oder durch die Kontrolle von Schlüsselparametern, überwacht. Beim Spülen zum Beispiel steht die Leitfähigkeit im letzten Spülwasserschritt im Verhältnis zur maximal erlaubten Beladung mit Schadstoffen, die die nachfolgenden Oberflächenbehandlungsprozesse beeinflussen können. Die Überwachung der Abflüsse aus dem Spülen mittels Leitfähigkeitsmessungen kann die nötige Wassermenge verringern, da sie hilfreich ist bei der Feststellung der notwendigen Wasserauffüllmenge.

  • Verminderung des Wasserverbrauchs kann zu höheren Emissionswerten, wie z.B. BSB- und CSB-Werte führen und zu möglichen Belastungen derAbwasserbehandlungsanlage.

  • Anwendbar wenn wässrige chemische Behandlungsbäder verwendet werden. Diese Technik wird weitverbreitet in der Bandblechbeschichtungsindustrie verwendet.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 418 Link

Wiederverwenden von Wasser innerhalb der Anlage

Recycling von Wasser durch Verwenden eines geschlossenen Kreislaufsystems, wie z.B. in Kühltürmen (offene und geschlossene Systeme) oder Wärmetauschern, verringert den Wasserverbrauch und Abwasseranfall. Die Qualität des Wassers kann entscheidende Auswirkungen auf die Endproduktqualität haben. In solchen Fällen muss die Qualität des Wassers sehr gut überwacht werden, und das kann das Recycling von Wasser innerhalb des Prozesses einschränken. Das Verwenden von Behandlungschemikalien für Wasser kann Auswirkungen auf die Produktqualität haben und ein Wasserrecycling einschränken. Spülwassersysteme mit geschlossenen Kreisläufen sind weitverbreitet bei Wärmetauschern und Kühlprozessen beim Beschichten mit organischen Stoffen. Die Technik ist weitverbreitet in der Bandblechbeschichtungsindustrie.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 418 Link

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Rundgang FAUN Umwelttechnik GmbH &Co. KG u. LISEGA

Prozessperipherie und übergeordnete Maßnahmen

Projekte

Dekorative und kratzfeste UV-Lackschichten mit reduzierter Schichtdicke (TV 1)

Prozesseigenschaften:
  • die entwickelten pigmentierten UV-Lacke weisen einen erhöhten Korrosionsschutz oder eine erniedrigte Oberflächenenergie auf
  • da diese Bestrahlungseinheiten Vereinfachungen in der Anlagentechnik erlauben (z.B. das Weglassen der Rotationsbewegung der Teile), sinken die Investitionskosten
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Dekorative und kratzfeste UV-Lackschichten mit reduzierter Schichtdicke (TV 3)

Prozesseigenschaften:
  • Entwicklung eines UV-Aggregats für die Beschichtung von 3-dimensionalen Objekten mit umweltfreundlichen lösungsmittelfreien Lacken
  • Halbierung der notwendigen Zahl von UV-Aggregaten und des damit verbundenen Stromverbrauchs bei gleich bleibender UV-Leistung
  • Reduzierung der Betriebs- und Wartungskosten mit dem 3D-UV-Aggregat bei gleichzeitiger Steigerung der Flexibilität um bis zu 50%
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Einsatz von Wasserlacken bei der Autoreparaturlackierung im PKW- und LKW-Bereich

Prozesseigenschaften:
  • Wasserlacktechnologie bei der Autoreparaturlackierung erreicht medienübergreifenden Umweltschutz
  • die Lösemittelemissionen durch den Einsatz von Wasserbasislacken und HVLP-Spritzpistolen um 75% gesenkt werden
  • das beim Nassschliff anfallende Schleifwasser wird in einer Mikrofiltrationsanlage zentral zu Brauchwasser aufgearbeitet
  • es konnten 6,2 t/a Flotatschlamm eingespart werden
  • durch den Einsatz wiederverwendbarer Farbbüchsen und Putztüchern wird Abfall vermieden
  • gänzlich lösemittelfreie Lacke konnten in der Reparaturlackiererei aufgrund der hohen Anforderungen nicht eingesetzt werden
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Emissionsarme Strahl- und Beschichtungsanlage in einer Schiffswerft - ein neues Konzept im Schiffsbau bei der Howaldtswerke-Deutsche Werft AG, Kiel

Prozesseigenschaften:
  • Verbesserung der Emissions- und der Abfallsituation sowie der Arbeitstechnik (verringerte Durchlaufzeiten und wetterunabhängiges Arbeiten) in einer Werft
  • Zur Reduzierung der beim Strahlen und Beschichten von Schiffssektionen anfallenden Emissionen werden sämtliche Strahl-, Beschichtungs- u. Nebenanlagen in Hallen untergebracht. Die Hallen verfügen über Hubfalltore, fensterlose, staubdichte Wände und Lüftungsanlagen.
  • Während des Spritzvorganges (Airless-Spritzverfahren) wird die staub- und lösemittelhaltige Abluft abgesaugt, die Farbpartikel in Schwebstofffiltern abgeschieden. Die Abluft wird in einem Adsorber auf Lösemittel-Restkonzentrationen kleiner 10 mg/m³ gereinigt. Die ausgetriebenen Lösemittel werden bei 800 Grad Celsius verbrannt.
  • Einsatzmöglichkeit der zurückgewonnenen Lösemittel, u.a. als Reiniger des Beschichtungssystems sowie als Brennstoff zur Erzeugung der für die Desorption notwendigen Prozesswärme, ist erfolgreich getestet worden.
  • fast vollständige Reduktion der Abfallmenge (inkl. darin enthaltener Beschichtungsstoffreste) durch Umstellung auf große Mehrwegbehälter bei den Standard-Beschichtungsstoffen
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Energie- und Stoffstromoptimierung in der betrieblichen Praxis der Lohnlackierung

Prozesseigenschaften:
  • Darstellung eines praxisorientierten Instruments, das eine ganzheitliche Betrachtungsweise erlaubt
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Entwicklung und Erprobung eines modellhaften Beratungskonzeptes zur Unterstützung des Technologietransfers in kleinen und mittelständischen Unternehmen mit dem Ziel der Einführung umweltgerechter Lackierverfahren

Prozesseigenschaften:
  • Leitfaden zur Einführung umweltfreundlicher Lackierverfahren und Lacksysteme: www.lackieren-und-umwelt.de
  • nach Umsetzung der technologischen Maßnahmenvorschläge reduzierte sich der Lösemitteleinsatz um fast 30% und der Lackeinsatz sank aufgrund erhöhter Auftragswirkungsgrade um 7%
  • ferner ergaben sich Einsparungen beim Reinigungsaufwand von Spritzkabinen, beim Einsatz von Koaguliermitteln, bei Luftleistungen, bei Abfällen und beim Wasserverbrauch
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Metallteile ressourceneffizient beschichten und VOC-Emissionen reduzieren

Prozesseigenschaften:
  • In Laborversuchen zeigte sich, dass sich mit einer wässrigen Entfettung mit marktüblichen chemischen Mitteln die Oberflächenbehandlung verbessern lässt und mit neuerer Applikationstechnik der Auftragswirkungsgrad erhöht werden kann
  • Einsatz von Wasser- bzw. High-Solid-Lacken
  • allein durch die Umstellung der Vorbehandlung lassen sich 14 t/a Lösemittel sparen
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PIUS Macht`s möglich: Beim Lackieren Energie sparen - Emissionen verringern - Pressemitteilung zur Richtlinie VDI 4075 Blatt 2

Prozesseigenschaften:
  • Der Produktionsintegrierte Umweltschutz (PIUS) hat bei Lackierverfahren besondere Bedeutung, da diese in der Regel mit hohen Energie- und Emissions-Einsparpotenzialen verbunden sind.
  • Die Potenziale liegen vielfach im Trocknungsprozess, in der Zuluftkonditionierung bei der Lackapplikation und im Einsatz der Druckluft, die ein teures und ökologisch aufwendiges Betriebsmittel ist.
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Prozessorientierte Stoffstromanalyse in der Finkeldei GmbH Polstermöbelmanufaktur

Prozesseigenschaften:
  • komplette Umstellung und Erneuerung der Lackiertechnik

  • Senkung der Qualitätskosten um 15.000 EUR/a durch deutliche Steigerung der Lackierqualität (Vermeidung interner Nacharbeit)

  • Senkung der Arbeitskosten durch Produktivitätssteigerung um 25.000 EUR/a

  • Senkung des Lackverbrauches

  • Geringerer Energieverbrauch durch Wärmerückgewinnung

  • Senkung der VOC-Emissionen (HVLP und Umstellung auf 100 % PU-Lack)

  • kein Lackschlammanfall mehr

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Reduzierung der Lösemittel-Emission aus Kaschier- und Beschichtungsanlagen durch wasserfreie Rückgewinnung der Lösemittel und deren Wiedereinsatz ohne zusätzliche Aufarbeitung

Prozesseigenschaften:

• Konzentration des in der Abluft enthaltenen Ethylacetat wird durch Absorption in Phthalsäureester von 10 g/m³ auf max. 75 mg/m³ reduziert
• Waschmedium wird durch mehrstufige Vakuumdestillation regeneriert, das Lösemittel-Wassergemisch aus der Desorption über Dekanter, Destillations- und Strippkolonnen aufgetrennt
• zurückgewonnenes Ethylacetat mit einem Reinheitsgrad > 99 % und mit einem Restgehalt < 0,05 % Wasser wird im Produktionsbereich als Verdünner für Kleber, Farben u. Lacke eingesetzt
• anfallendes Wasser wird wiederverwendet
• hochsiedende Bestandteile aus dem Sumpf der Destillationsanlagen werden in der thermischen Nachverbrennungsanlage genutzt

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Untersuchung neuartiger Vernetzungssysteme für die Pulverlackhärtung und Einfluss von Grenzflächenphänomenen bei der Beschichtung von Substratwerkstoffen mit Pulverlacken

Prozesseigenschaften:
  • durch die Kombination bekannter Vernetzungsreaktionen wurden neue Reaktionsmechanismen entwickelt, die eine Trennung der Teilprozesse Filmbildung und Härtung zulassen
  • mit neuen Messmethoden der Grenzflächenphänomene in Pulverlackschmelzen konnten neue Erkenntnisse über Additive gewonnen und ihre Wirkung quantifiziert werden
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Vernetzung von Wärmerückgewinnung, Emissionsminderung und Energieversorgung in einem Produktionsbetrieb zur Herstellung von Umreifungsbändern

Prozesseigenschaften:
  • produktionsintegrierte Maßnahmen: Bei der Herstellung von Umreifungsbändern (Verpackungsbändern) wurde zur Reinigung der lösemittelhaltigen Abluft eine regenerative Nachverbrennungsanlage (RNV-Reaktor) mit interner Wärmerückgewinnung errichtet.
  • die lösemittelhaltigen Emissionen wurden hierdurch um 99 % reduziert
  • der spezifische Primärenergieverbrauch je Tonne Verpackungsband verringerte sich um 24,8 %
  • der spezifische Erdgasverbrauch wurde um 30,1 % und der spezifische Stromverbrauch um 20,3 % gesenkt
  • die Produktionsenergiekosten sind um rund 28 % gesunken, obwohl der Strompreis im Untersuchungszeitraum - bei gesunkenem Gaspreis - um 4 % Prozent anstieg.
  • Ohne Berücksichtigung der Fördermittel wird sich die Investition voraussichtlich in 4 Jahren amortisieren.
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Beste verfügbare Technik

Erhöhung der Erst-i.O.-Rate (=fehlerfreier Erstdurchlauf)

In vielen Betrieben stellt sich im Laufe analytischer Diskussionen der Betriebsabläufe immer wieder heraus, dass teilweise erheblicher Aufwand durch Nachlackiervorgänge erforderlich werden. Viele Randbedingungen des Lackierprozesses sind zu beachten, vornehmlich die Durchführung und Kontrolle gründlicher Vorbehandlungen der jeweiligen Substrate, um eine Vielzahl von Oberflächenstörungen- und Fehler der nachfolgenden Beschichtungen zu vermeiden. Weitere vermeidbare Fehler sind Kocher, Läufer, Nadelstiche auf Grund eines nicht optimierten Prozessablaufs und immer wieder Schmutzeinschlüsse durch falsche Luftführung und insgesamt mangelnde Sauberkeit. Falls Nacharbeiten erforderlich werden, so sind diese durch geeignete Maßnahmen, wie z.B. bessere Poliertechniken oder spot-repair, gegenüber einer häufig durchgeführten Neulackierung zu minimieren. Diese Möglichkeiten werden zu selten ausgeschöpft.

Quelle(n):

  • Bregau GmbH & Co. KG (2017b): Lackieren und Umwelt [online]. Bregau GmbH & Co. KG, verfügbar unter: Link

Laufende Umweltverbesserungen und medienübergreifende Effekte

Weil die Lösemittelbilanz für diesen Sektor so bedeutend ist, sollte die Behandlung aller wesentlichen Verbräuche und Emissionen kurz-, mittel- oder langfristig in Verbindung mit der Finanzplanung und den Investitionszyklen koordiniert werden, d.h. die Einführung von kurzfristigen End-of-Pipe-Lösungen für Lösemittelemissionen kann den Betreiber langfristig an einen höheren Energieverbrauch binden und die Verschiebung von Investitionen in umweltfreundlichere Lösungen zur Folge haben.
Überlegungen zu  medienübergreifenden Effekten und Kosten-Nutzen-Belangen führen zu:

  • Langfristiger Minderung von Lösemittelemissionen bei geringerem Wasser- und Energieverbrauch

  • Minderung des Ressourcenbedarfs der Anlage.Wichtig ist, dass der Betreiber versteht, was mit den eingesetzten Stoffen passiert (Verständnis der Abläufe), z.B. mit den Lösemitteln, und wie deren Verbrauch zu Emissionen führt. Genauso wichtig, wie die Überwachung von wesentlichen Einsatzstoffen (Input) und Produkten (Output), ist es, ein optimales Gleichgewicht von Lösemittelemissionen und medienübergreifenden Auswirkungen zu erhalten, wie Energie- Wasser- und Rohstoffverbrauch.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: , S. 399 Link

Massenbilanz für Lösemittel

Verfahren / Technologie:Lösemittel- und wasserbasierte Lacke
  • Kostenminderung durch Optimierung des Lösemittelverbrauchs

  • Als Teil des Verständnisses eines Umweltmanagementplans einer Anlage muss ein Betreiber wissen:

    • wie viele Lösemittel werden verwendet und wo

    • wie viele Lösemittel werden emittiert und wo.

  • Die Abgabe von organischen Lösemitteln mit dem Abgas und als diffuse Emissionen ist schwieriger als andere Emissionen, wie z.B. Wasser, zu bestimmen. Die Emissionen werden über eine Stoffbilanz bestimmt, die auch als Lösemittelbilanz bezeichnet wird. Ein Lösemittelmanagementplan ist ein Werkzeug, das eine Massenbilanz benutzt. Ein Lösemittelmanagementplan (eine Massenbilanz) wird zur Bestimmung von bestimmten Anforderungen verwendet, wie z.B.:

    • Nachweis der Übereinstimmung mit einem Reduzierungsplan, angegeben als Gesamtemissionsgrenzwert, z.B. als Lösemittelemissionen pro Produktionseinheit, oder andere Einheiten

    • Bestimmung der diffusen Emissionen.

  • Das Berechnen einer Massenbilanz beinhaltet normalerweise eine Mischung aus direkten Messungen und Schätzungen, die für eine bestimmte Situation gemacht werden.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 410 Link

Optimieren des Energiebedarfs

  • Minimieren von Energieverlusten durch Optimieren des Energiebedarfs

  • Hohe plötzlich auftretende Stromlasten können zu Energieverlusten durch Phasenverschiebung der gleichförmigen Struktur der Wechselstromzyklen führen und dadurch nutzbare Energie verlieren. Das kann in Anfahrsituationen verhindert oder gesteuert werden durch Dreieck-Stern-Umformung bei geringer Last, Verwenden automatischer Dreieck-Stern-Konverter, Benutzen von Langsam-Startern usw.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 423 Link

Optimierung von Prozessen/ Anlagen

  • ermöglicht das Optimieren eines Arbeitsganges bezüglich Wasser, Energie und Einsparung von Rohstoffen, als auch die Minimierung von Emissionen, insbesondere von VOC

  • Verbrauch und/oder Emissionen werden gemeinsam mit anderen Parametern, wie Qualität, Durchsatz usw., während bestimmte Prozessvariablen verändert werden, überwacht

  • Die Optimierung kann mit Auslegungsprozessen beginnen und wird oftmals durch oder mit Unterstützung der Prozesslieferanten durchgeführt. In einigen Fällen können Softwareprogramme verwendet werden.

Beispiele sind:

  • Optimieren von Bauart und Betrieb der Abgasbehandlung durch Software

  • Optimieren des Heatset-Offsetdruckens für niedrigen IPA-Verbrauch

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: , S. 409 Link

Prozess-Überwachung und Online-Schichtprüfung

  • konstante Qualitätssicherung und frühzeitige Prüfergebnis unterstützen einen ressourceneffizienten Lackierprozess

  • die quantitative Aufnahme und Analyse der Stoffströme im ganzheitlichen Lackierprozess sind von grundlegender Bedeutung für alle weiteren theoretischen Betrachtungen, Konzepte und Optimierungen und bedürfen einer sehr sorgfältigen und präzisen Behandlung.

Quelle(n):

  • Bregau GmbH & Co. KG (2017b): Lackieren und Umwelt [online]. Bregau GmbH & Co. KG, verfügbar unter: Link

Qualitätssicherung bei Lacken und Lösemitteln

  • Lacke und Lösemittel werden normalerweise durch zuständige Experten (im Hause oder externe) freigegeben, bevor sie in der Lackiererei engesetzt werden. Dieser Freigabevorgang besteht aus einer sorgfältigen Qualitätskontrolle und beinhaltet den Nachweis, dass kein Materialsubstitut mit höheren toxischen oder Umweltauswirkungen verwendet wird.

  • Die Qualitätskontrolle und dieser Nachweisvorgang sind so zu gestalten, dass insbesondere Umwelt-, Gesundheits- und Sicherheitsrisiken des Produktes berücksichtigt werden.

  • Die Qualitätssicherung vermidert den Ausschuss uns reduziert somit den Ressourceneinsatz.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 425 Link

Reinigung mit Lösemittelrückgewinnung

Spüllösemittel werden zur Reinigung der Spritzpistolen/Applikatoren und Linien zwischen den Farbwechseln zur Verhinderung von Verschleppungsverunreinigungen verwendet. Das Reinigungslösemittel wird zur Reinigung der Ausrüstungsteile und der Kabinen eingesetzt. Die Spül- und Reinigungslösemittel können gesammelt, gelagert und wiederverwendet oder durch thermische oder biologische Behandlung abgebaut werden. Einige moderne Lackieranlagen sind mit einer Rückgewinnungsanlage für die benutzten Reinigungsmittel ausgerüstet.

Vorteile:

  • 80 – 90 % der Reinigungs- und Spüllösemittel können zur Wiederverwendung zurückgewonnen werden
  • reduzierte VOC-Emissionen
  • kann bei lösemittelbasierten Lackauftragsverfahren und allen Arbeiten mit Lösemitteln zur Reinigung von Kabinen angewendet werden
  • gesammelte Lösemittel können vor dem Wiederverwenden im Prozess behandelt oder aus der Anlage zur Wiederverwendung durch den Orginalzulieferer oder dritte Personen entfernt werden

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: , S. 482 Link
  • Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (2008) – Lösemittelrückgewinnung durch Destillation nach REACH: Unterliegt die stoffliche Wiederaufbereitung von verunreinigten Abfällen und Lösemitteln durch Destillation der REACH-Verordnung? [online]. Bayerisches Landesamt für Umwelt, 10. Jan. 2008, verfügbar unter: [abgerufen am: 03. Mär. 2015] Link
  • Megtec (2014): Einhaltung der Umweltschutzauflagen und Verbesserung des Energienutzungsgrades – Gas- und Lösungsmittelreinigung. Megtec, S. 11

Rückgewinnung von gebrauchten Lösemitteln aus dem Prozess

  • Gebrauchte Lösemittel, die z.B. zur Reinigung verwendet wurden, können für eine Wiederverwendung behandelt werden, z.B. durch Filtration und Destillation. Rückgewinnung und Wiederverwendung können beide in der Anlage oder außerhalb erfolgen. Moderne Farbzufuhranlagen schließen die Rückgewinnung des Spüllösemittels ein. Lösemittel können auch in einer betriebsexternen Rückgewinnungsanlage entsorgt werden. Die gereinigten Lösemittel werden wiederverwendet, aber nicht unbedingt beim gleichen Nutzer.

  • Vorteile:

    • verminderte Menge an gefährlichem Abfall und geringerer Verbrauch an frischen Lösemitteln --> Einsparungen bezgl. der Ablagerung gefährlichen Abfalls

    • bei Wiederverwendung des gefährlichen Abfalls (in diesem Falle des Lösemittels) wird dessen Lebensdauer verlängert

  • in der Automobilindustrie können gewöhnlich 80-90 % der Reinigungs- u. Spüllösemittel betriebsintern oder extern zurückgewonnen und wieder verwendet werden

  • für eine Filtration und Destillation auf ökonomische Art und Weise sind gewöhnlich große Mengen (mehrere Tonnen jeweils) erforderlich und werden per Vertrag außerhalb aufgearbeitet. Das setzt eine Lagerung von großen Mengen an sauberen und gebrauchten Lösemitteln voraus. Es sollte eine angemessene Lagergröße sowohl für die benutzten Lösemittel, die vor der Aufarbeitung gelagerten werden, als auch für die zurückgebrachten gereinigten Lösemittel vorhanden sein: die Menge sollte die gleiche sein, wenn der Verbrauch unverändert bleibt.

  • anwendbar in Anlagen, die große Mengen an Lösemitteln verwenden

  • die Reinigung von Spüllösemitteln wird in allen Branchen, die leitungsgebundene Anlagen verwenden, durchgeführt, z.B. zur Lack- oder Druckfarbenzufuhr und allgemein in der Automobilindustrie

  • in großen Anlagen gleichen die o.g. Einsparungen die Investitionen ungefähr aus; die Investitionskosten für eine Rückgewinnung von Reinigungsmitteln könnte z.B. im Bereich von 3.000 – 150.000 € liegen, abhängig z.B. von Größe, Behälterkapazität und Automatisierung; die Installation einer typischen Lösemittelrückgewinnungsanlage in der Automobilindustrie kostet 0,4 Mio. € pro Spritzkabine

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 543 Link

Substitution von Stoffen

  • Die Oberflächenbehandlung mit Lösemitteln benutzt eine große Auswahl an Chemikalien in einer großen Anzahl von Prozessen. Die Verwendung anderer, z.B. weniger gefährlicher Stoffe (Substitution), kann über einen der drei Wege erreicht werden:

  1.  
    1. Direkter Ersatz eines Stoffes durch einen weniger gefährlichen.

    2. Ersatz durch andere Prozesse oder Techniken, die weniger gefährliche Stoffe verwenden.

    3. Veremidung des Oberflächenbehandlungsprozesses in der Anlage und Verwenden z.B. vorlackierter Materialien in der Produktion (z.B. Herstellung weißer Ware oder von Bauplatten). Diese Art der Substitution kann sich als Umweltvorteil erweisen (z.B. in Ökobilanzen) und kann durch den Betreiber berücksichtigt werden, wenn er verschiedene Ziele erreichen möchte, einschließlich der Minderung der VOC-Emissionen.

  • Die Substitution trifft nicht nur auf Lösemittel zur Reinigung der Oberflächen, der Anlagen und Ausrüstungen zu, sondern auch auf andere im Prozess verwendete Komponenten, wie z.B. Pigmente, Konservierungsstoffe, Binder, oberflächenaktive Substanzen usw.

  • Vorteile:

    • Minderung der Verwendung gefährlicher Stoffe, z.B. Lösemittel und der Mengen, die in die Umwelt gelangen, entweder geplant (z.B. im Abgas) oder ungeplant (z.B. durch diffuse Emissionen, Lecks, Unfälle beim Umgang usw.)

    • Einsparungen an Energie für Prozesse oder Abgasbehandlung, Verwendung von weniger Rohstoffen für den Prozess oder für die Abwasserbehandlung, geringerer Wasserverbrauch, Erzeugung von weniger Abfall und geringeren Belastungen durch Lärm oder Staub usw.

    • Substitute können kostengünstiger sein

    • ggf. verbesserte Qualität und Zuverlässigkeit des Prozesses

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: , S. 485 Link

Training/ Ausbildung

  • durch eine adäquate Ausbildung des Personals können Rohstoffverbrauch, Abfallanfall und  VOC-Emissionen reduziert sowie die Qualität verbessert werden

  • theoretische und praktische Übungen zur Handhabung, Verwendung und Reinigen mit Lösemitteln und von zugehörigen Anlagen ist unabdingbar. 

  • Neue Lackier- oder Druckmaterialien, -systeme und Auftragsanlagen benötigen verändertes Verhalten: Neue Lackiermaterialien weisen oft beschränkte Anwendungsfenster auf, für die die technischen Fertigkeiten der Bediener und der Hilfskräfte verbessert werden müssen, andernfalls führt es zu Problemen, wie einem zu dicken Filmauftrag.

  • eine schriftliche Dokumentation sollte für alle Arbeitsgänge, die mit der Handhabung oder Verwendung verbunden sind, enthalten:

    • Prozesshandbücher sollten die genaue Menge der erforderlichen Chemikalien, Gesundheits-und Sicherheitsdaten angeben und sollten relevante Betriebsabläufe identifizieren

    • Betriebsabläufe sollten erklären, wie bestimmte Anlagen/Ausrüstungen in Verbindung mit bestimmten Lösemitteln oder Lacken/Beschichtungen verwendet werden

    • Handhabung von Verschüttungen usw.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: , S. 408 Link

Umweltmanagementtechniken / Umweltmanagementsystem (UMS)

  • Ein UMS ist ein Werkzeug, nach dem sich Betreiber systematisch und in anschaulicher Art bei Themen, wie Planung, Konstruktion, Wartung, Betrieb und Stilllegung, richten können

  • Ein UMS beinhaltet eine organisatorische Struktur, Verantwortlichkeiten, Gebräuche, Abläufe, Prozesse und Ressourcen zur Entwicklung, Einführung, Wartung, Überprüfung und ein Monitoring des UMS

  • UMS sind am effektivsten und effizientesten, wo sie ein originärer Bestandteil des Gesamtmanagements und des Betriebs einer Anlage sind.

  • ein UMS, z.B. auf Basis der EN ISO 14001 oder des EU Umweltmanagement- und Auditsystem EMAS, kann folgende Komponenten enthalten:

    (a) Definition eines Umweltprogramms

    (b) Planung und Aufstellen von Richt- und Zielwerten

    (c) Einführen und Betreiben von Abläufen

    (d) Überprüfen und korrigierendes Handeln

    (e) Überprüfen der Bewirtschaftung

    (f) Vorbereiten eines regelmäßigen Umweltberichtes

    (g) Rechtskraft durch zertifizierte Organisation oder externen UMS-Zertifizierer

    (h) Berücksichtigung der Stilllegung der Anlage nach Beendigung des Betriebes bei der Planung

    (i) Entwicklung von sauberen Technologien

    (j) Unternehmensvergleich (mit den Besten der Branche)/ Benchmarking.

  • Motivation für die Implementierung eines UMS:

    - verbesserter Einblick in die Umweltaspekte eines Unternehmens

    - verbesserte Basis zur Entscheidungsfindung

    - verbesserte Motivation des Personals

    - zusätzliche Möglichkeiten der Betriebskostensenkung und Erhöhung der Produktqualität

    - verbesserte Umweltleistung

    - verbessertes Firmenimage

    - verminderte Haftpflicht-, Versicherungskosten und Strafzahlungen

    - erhöhte Attraktivität für Angestellte, Kunden und Investoren

    - erhöhtes Vertrauen seitens der Behörden, das zu geringerer Aufsicht durch Behörden führt

    - verbesserte Beziehungen zu Umweltgruppen.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. iii ; S.392 Link

Vergleich von Verbrauch und Emissionen (Benchmarking)

  • Benchmarking ist ein systematisches Erfassen von Einsatzstoffen/Inputs (Rohstoffe, Wasser und Energie) und Ausstößen/Outputs (Emissionen in die Luft und das Wasser und als Abfall), und der regelmäßige Vergleich dieser Daten mit den vorhandenen Daten aus dem Sektor, nationalen oder regionalen Benchmarks. Methode:

    • Festlegen einer oder mehrerer Personen, die auf Basis der Daten für die Auswertung und Übernahme der Maßnahmen verantwortlich ist/sind

    • Informieren von Verantwortlichen für die Leistung der Anlage, einschließlich einer schnellen Alarmierung von Bedienern, wenn Veränderungen zur normalen Leistung auftreten

    • Weitere Untersuchungen, um zu überprüfen, warum die Leistung abweicht oder außerhalb externer Benchmarks liegt. 

  • Benchmarking kann ungeplante oder unbeobachtete Vorfälle identifizieren (z.B. bei Rohr-Dichtungsleckagen, Verschmutzungen von Boden oder Grundwasser)

  • Unterstützung beim Identifizieren von Verfahren, die von Anlagen mit bester Leistung (best performing installation) verwendet werden

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: , S. 400 Link

Verhinderung ungeplanter Freisetzungen

  • Primärmaßnahmen (strukturelle):
    - ausreichende Anlagendimensionen
    - Wahl der Dichtungsmaterialien, wo Chemikalien gelagert werden oder mit ihnen umgegangen wird, z. B. für den Bodenbelag, geschlossene Bereiche
    -Stabilität in der Prozesslinie und bei Anlagenteilen (einschließlich zeitweilig oder unregelmäßig verwendeter Ausrüstungsteile wie Pumpen oder Vorratsbehälter für gelegentliche Wartungsvorgänge)
  • Sekundärmaßnahmen (Anlage oder Ausrüstung):
    - Einhausung (oder doppelte Einhausung/Doppelhülle) bedeutet zusätzlichen Schutz vor Lagertankleckagen zusätzlich zu den tankeigenen Schutzvorkehrungen (in diesem Sektor können Tanks für die Lagerung oder Produktion bestimmt sein). Es gibt zwei Hauptarten für einen Doppelschutz vor Leckagen, und diese sind Teil der Tankkonstruktion, wie z. B. Doppelböden von Tanks (nur für überirdische Tanks), Doppelhaut- oder Doppelwandtanks und undurchlässige Barrieren, die auf dem Boden unter dem Tank angeordnet sind und sicherstellen, dass die Wege zur Kanalisation oder zum Grundwasser blockiert oder minimiert werden, z. B. durch Sicherstellen, dass Mannlöcher effektiv gegen Lösemittelaustritte abgedichtet werden, offene Entwässerungen geschlossen und abgedichtet werden usw.
    - korrekte Spezifikation der Größe und Stärke von Tanks oder Lagerbehältern zur Aufnahme von abgepumpten Flüssigkeiten oder Installation einer selbstüberwachenden Volumenkontrolle
    - Anlage zur Leckageüberwachung
  • tertiäre Maßnahmen (Managementsysteme):
    - Inspektionen durch externe und interne Experten einschließlich regelmäßiger Wartungen
    - Gefahrenpläne für mögliche Unfälle
    - Testprogramme
  • Oftmals können sich die Kosten amortisieren durch einen effizienteren Betrieb, die Wartung und Vermeidung von Kosten, die durch Leckagen entstehen.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: S. 403 Link

Wartung aller Anlagen und Ausrüstungen

  • vermindert Lösemittelverluste in die Luft, erhöht die Ressourceneffizienz und Produktqualität
  • Einhalten eines Wartungsplans und Aufzeichnungen zu allen Inspektionen und Wartungsarbeiten, z. B.
    - Visuelle Überprüfung auf undichte Dichtungen, Flansche, Ventile, Schweißnähte, Tanks und Tankwälle
    - Drucktests an Pipelines und Tanks
    - Überprüfen des festen Sitzes von Schrauben und Bolzen
    - Überprüfen der Abnutzung von Ausrüstungen, Ventilen und Tankwällen
    - Neueinstellung von Messanlagen

Wo es möglich ist, sollte ein vorsorgendes Wartungsprogramm vereinbart und durch Computersoftware unterstützt werden. Bei der Erledigung von geplanten täglich anfallenden Wartungsarbeiten kann eine Wartungssoftware sicherstellen, dass kein Wartungsschritt vergessen wird. Anlagenbediener können Lecks, gebrochene Ausrüstungsteile oder Leitungen usw. identifizieren und dadurch helfen, unvorhergesehene Wartungsarbeiten darauf auszurichten.

Quelle(n):

  • Umweltbundesamt (2007): Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln. Umweltbundesamt, Dessau, auch verfügbar als PDF unter: , S. 409 Link

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