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Bo d esch·chtungs-Techno ogienfur die ZukunftUrn ihre WettbewerbsFahigkeit gegenuber den auFstrebenden Nationenspeziell in Asien zu sichem, muss die Coil-Coating-Industrie in dentraditionellen Industrielandem neue Wege einschlagen. Konzepte FurAnlagen und BeschichtungsstoFFe erlauterte Dr. Lothar Jandel, BASFCoatings, auF der Herbsttagung der European Coil Coating Associationin Brussel.

peratur auf 250°C aufgeheizt werden,

damit in einer chemischen Reaktion

ein 20 pm dicker organischer Film ent­steht? Neue Ansatze fiir das Beschich­

ten kiinnten zu ganzlich anderen Pro­zessen fiihren, die zu einer substanziel­

len Verminderung von Prozess- und

Logistik-Kosten beitragen kiinnten.

Bild I: Diese Bleche machen den Unterschied zwischen hydrophiler undhydrophober Lackoberflache deutlich

1 ml Wasser 1 ml Wasser

--------...~-

auf einer hydrophilen auf einer hydrophobenCoil Coating Oberilache Coil Coating Oberilache

Vor nur drei Jahren war ein Boom

in der Stahl- und Aluminium­

industrie noch undenkbar. In den tra­

ditionellen Industrielandern stagnierte

auch die Bandbeschichtungsbranche,

Wachstumsraten gehiirten der Vergan­

genheit an. Neue Bandbeschichtungs­

linien werden derzeit hauptsachlich in

Osteuropa, Asien und Afrika gebaut.

Es ist nicht wahrscheinlich, dass diese

Kapazitaten nur zur Befriedigung der

lokalen Nachfrage dienen werden. Urn

ihre Kapazitaten auszulasten, werden

diese Produzenten ihre Produkte in die

westlichen Industrielander ausfiihren

miissen. Dies stellt zunehmend eine

Bedrohung fiir die westeuropaischen

Bandbeschichter dar. "Auch wenn es

zurzeit mit der Auslastung der Bandbe­

schichtungen in Westeuropa wieder

gut aussieht, der Wettbewerb ist groB",sagte Dr. Lothar Jandel, verantwortlichfiir Entwicklung und technischenService von Coil-Coating-Lacken bei

BASF Coatings in Miinster, auf der

Herbsttagung der European CoilCoating Association (ECCA) Ende

November in Briisse!. "Wir kiinnenuns hier nur mit innovativen und ver­

besserten Oberflachen fiir jedes Seg­ment auf dem Markt behaupten."

Die Leistungsfahigkeit des Band­beschichtungsprozesses steht auf dem

Priifstand. Seit rund 45 Jahren ist der

Prozess nicht groBartig verandert wor­den. "Natiirlich fan den Optimierun­

gen statt", so Jande!. Die Bandbe­

schichtungslinien laufen schneller und

beschichten bis zu 300 m2/min. Die

Lacksysteme sind effizienter gewor­den. Die Preise fiir vorbeschichtetes

..

Metall verringerten sich in den vergan­

genen zehn Jahren erheblich.

In den letzten zwei Jahren stiegen

die Preise fiir die Rohstoffe Stahl und

Aluminium allerdings stark an, weil die

vorhandenen Produktionskapazitaten

pliitzlich den Asien-Boom nicht mehrbedienen konnten. Mit einer Zeitver-

schiebungen hat diese Situation nun

auch den Chemikalienmarkt erreicht.

Die Rohstoffpreise fiir Lacke explo­dieren parallel zu den Rohiil- und

Energiepreisen.

Wo liegen nun die Potenziale der

Bandbeschichtung, urn die aktuellen

Herausforderungen zu meistern? Miis­sen Bandbeschichtungslinien mit Vor­behandlungs-, Primer- und Decklack­

station ausgeriistet sein? Warum muss

ein 700 pm dickes Metallband inner­halb von 25 Sekunden von Raumtem-

KratzFeste Beschichtungen,die trotzdem elastisch sind

1m griiBten Marktsegment fiir band­

beschichtetes Material, im Baubereich,

ist ein aktuelles Anliegen die war­

tungsfreie Oberflache. Der Korrosions-

schutz, auch mit chromatfreien Syste­men, ist hier viillig zufriedenstellend

/1/. Die optische Erscheinung ist zurzeit

der Ansatz fiir eine Optimierung. Wiekiinnen Streifen, die durch Schmutz

und Regenwasser auf einer Fassadeerzeugt werden, verhindert werden?

Es gibt zwei Wege, schmutzab­

weisende Oberflachen zu erzeugen(Bild 1): die wasserabweisende (hydro­

phobe) Modifikation einer Oberflacheoder die hydrophile. Ein Wassertropfen

auf einer hydrophoben Oberflache

JOT 312005

Bild 2: Regenwassertest - Wdhrend die Polyester-Standardbeschichtung nachein paar Monaten Streifen zeigt, ist die hydrophile Oberfldche slreifenfrei

COil COATING

bleibt als Tropfen erhalten, wahrend

das Wasser auf der hydrophilen ausge­

spreitet wird. Diese Spreitung ermiig­

licht dem Wasser, die organisch

beschichtete Oberflache komplett

abzudecken und den anhaftenden

Schmutz abzuwaschen (Bild 2). Die

organische Beschichtung muss diese

Wirkung durch eine entsprechende

Vernetzung unterstiitzen.

Eine widerstandsfahige Oberflacheist essenziell, wenn man an die Weiter­

verarbeitung von bandbeschichtetemBlech denkt. Rollformer und Press­

werkzeuge sind rau. Wahrend bisher

bandbeschichtete Oberflachen durch

Schutzfolien geschiitzt wurden, die

nach der Verarbeitung entfernt und

entsorgt werden miissen, kann dieser

Schritt jetzt durch eine kratzfeste, aber

dennoch elastische Beschichtung ein­

gespart werden /2/.

In der neuen Klasse von Primern

und Decklacken wurde das Verhaltnis

von Elastizitat und Harte so weit opti­

miert, dass jetzt bei gleicher Harte der

organischen Beschichtung eine griiBere

Umformung miiglich ist oder bei glei­

cher Elastizitat eine hartere Oberflache

erzeugt wird. Schwierige Umform­

Operationen, wie Dachziegelformung,

kiinnen mit diesem System bewaltigt

werden.

Infrarot-Trocknungermoglicht kurzere Anlagen

Regenrlnne

Entwicklungen nutzen kiirzere WeI­

lenlangen /4/, wodurch die Warme­

Ubergangsleistung noch erhiiht wer­

den kann und der Platzbedarf fiir die

Strahler noch kleiner wird.

Diese Trocknung erfordert aller­

dings sehr ebene Bander. Es muss eine

konstante Entfernung zwischen Band

und Strahler gewahrleistet und die

Leistung des Infrarot-Strahlers exakt

beherrscht werden. Die Verweilzeit in

der Strahlerzone liegt im Sekundenbe­

reich.

Die Beschichtungssysteme fiir dieInfrarot-Trocknung ahneln den kon­

ventionellen. Auf Grund der hohen

Ausharte-Geschwindigkeit miissen

," , I I I' I 'I'I: I I, I II ,1,1

aber Harze, Vernetzer und Katalysator­

system sorgfaltig ausgewahlt und auf­

einander abgestimmt werden. Dies gilt

auch fiir die Liisemittel, die innerhalbvon zwei Sekunden aus der Beschich­

tung entweichen miissen. An Hand der

beiden Bleche in Bild 3 ist zu sehen,

dass eille abgestimmte Decklack­

Rezeptur zu eiller einwandfreien

Oberflache fiihrt.

Schnellere Beschichtungsprozessemit neuen Primern

Die Einsparungen von Arbeits­schritten 1m Beschichtungsprozess

Bild 3: Polyester-Decklacke nach Infrorot-Trocknung - Harze, Vernetzer undKatalysatorsystem miissen wegen der schneJlen Reaklion sorgfdllig aufeinanderabgestimmt werden

Auch im Bereich der Anlagentech­

nik gibt es Optimierungsmiiglichkei­ten. Eine Alternative zu den konven­

tionellen gasbeheizten Ofen ist dieInfrarot-Trocknung. Anfang der 90erJahre wurden die ersten Linien erfolg­reich installiert /3/. "Der Vorteil dieserTechnologie ist die hohe Warmeiiber­tragung, wodurch die Ofenlange urn

mehr als 50 Prozent gegeniiber kon­

ventionellen Ofen verkiirzt werden

kann ", erlauterte Jande!. Ein Problem

ist hier, eine gute Temperaturvertei­

lung auf dem Band zu erzielen. Des­

halb werden Zonen fiir die Konvektion

im Ofen eingerichtet.Die Strahler in den ersten Trock­

nern arbeiteten mit Wellenlangen immittleren Infrarot-Bereich. Neuere

Trocknung:3SekundenKurzwelliges IR

Metallic Lack I

Standard Polyester AngepassterPolyester

.. JOT 312005

COIL COATING

Konventioneller Konvektionsofen

Wasser Abdunsten & UV-Trocknung

Bandbeschichtungs-Konzeptemit UV-Trocknung

Der Prozessablauf flir ein auf Basisder UV-Trocknung entwickeltes Anla­

genkonzept sieht flir schmelztauchver­edelten (feuerverzinkten) Stahl vor,

dass das Band griindlich gereinigt und

dann direkt mit dem neuen Primer

beschichtet wird. Die Viskositat des

Primers wird mit Wasser so eingestellt,

dass der Primer optimal verarbeitet

werden kann. Eine Bandtemperatur

(peak metal temperature) von 80 bis120°C wird mittels Induktionstrock­

nung oder Infrarottrocknung innerhalb

von 3 Sekunden erreicht. Dann erfolgt

unter Einfluss der UV-Strahlung mit

einer Verweilzeit von 2 bis 4 Sekunden

die Filmbildung. Das Band wird

abgekiihlt und dann auf dem konven­

tionellen Weg weiter bearbeitet.Die Walzen des Primercoater kiin­

nen im konventionellen Modus betrie­

ben werden. Zusatzliche Warme, urn

den UV-Primer vor der Applikation

aufzuheizen, wie es einige so genannte100%-Systeme erfordern, ist nicht not­

wendig. Der Einsatz von Wasser er­leichtert die Arbeitsweise. Die Trock­

nungszone in der Anlage ist kiirzer und

weniger komplex als in einer konven­tionellen Anlage.

Damit wird diese Technologie nochvielseitiger. Da Beschichtungs- und

Trocknungszone ziemlich kurz sind,kiinnten sie auch direkt in eine Verzin­

kungslinie integriert werden. Viele die­ser anorganischen Beschichtungslinien

haben schon eine Vorrichtung flir die

Nachbehandlung mit wassrigen

Schutzsystemen und wiirden nur dieUV-Ausstattung zusatzlich beniitigen.

"Mit einer solchen Installation wiirdedie organische Beschichtung ein ganz­lich neues Potenzial bekommen ",erklarte Jande!. Mit Primer vorbe­schichteter Stahl kiinnte standard­

maBig von der Beschichtungsliniegeliefert werden. Die Metalloberflachewiirde schon den organischen Korrosi­onsschutz einschlieBen und die zum

schichtung steht aber noch am Anfang.

Es ist hier noch viel Entwicklungsar­

beit notwendig.

\II·I

PrImerUV·Trocknen

25 S.

"Dies ist nur der erste Schritt der

Prozess-Erneuerung. Der nachste istdie Substitution der thermischen Aus­

hartung durch Strahlenhartung", so

Jande!. Dazu ist aber eine komplette

Abkehr von traditionellen Harzen und

ihrer Vernetzungs-Chemie notwendig.

Zudem ergibt sich damit die Miiglich­

keit, die organischen Liisemittel aus

dem Prozess zu eliminieren.Das Schema des Primer-Prozesses

(Bild 4) zeigt die Vorteile und die Ver­

einfachung, die sich beim Einsatz der

Strahlenhartung ergeben. Der Prozesswird schneller, die Anlage kiirzer. Die­

se Vorteile sprechen flir sich. Die Tech­

nologie-Anpassung an die Bandbe-

,II

l•I

Bild 4: Primer-Applikalion bei UV-Trocknung - Die UV-Trocknung ermoglichlschnellere Beschichlungsprozesse und kUrzere Anlagen

Coil Coating Prozess mit UV..primer

5 ~m UV-Primer CQ33-225D20 ~m Polyester Decklack (unterschiedliche Varianten)

setzt die Entwicklung neuer Formulie­

rungen flir die Beschichtungsstoffe

voraus. Bei den neuen Primern steht

besonders die direkte Haftung auf der

Metalloberflache im Brennpunkt der

Entwicklungen. Sie werden direkt auf

die gereinigte Oberflache aufgetragen.

Damit werden die beiden Schritte

anorganische Vorbehandlung und

N achspiilung ersetzt. Die Anlagenkiinnen ohne Vorbehandlungs-Chemi­

kalien und die damit verbundenen

Prozesse betrieben werden. In neuen

Beschichtungslinien kann diese Pro­zessstufe eingespart werden und dieAnlagen kiinnen dann kiirzer und

weniger komplex ausgelegt werden.

Salznebeltest Salznebeltest Salznebeltest504 Stunden 600 Stunden 860 Stunden

Bild 5: Korrosionsschulz mil einem UV-harlenden Primer - Mil UV-Primer undenlsprechendem Decklack wird ein guler Korrosionsschulz erz;e/l

JOT 312005

Umformen notwendige organische

Gleitschicht. Der Decklack kiinnte auf

einer sehr kurzen Bandbeschichtungs­

linie mit einem kurzen Reinigungsab­schnitt und nur der Decklack-Station

appliziert werden.Die Entwicklung der UV-trocknen­

den Primer ist inzwischen soweit fort­

geschritten, dass sie im technischem

MaBstab gepriift und fUr erste Versu­che auf der Anlage bereit sind (Bild 5).

Die Eigenschaften der bandbe­schichteten Oberfliichen fUr den Bau­

bereich und die Hausgeriite-Industrie

sind hochentwickelt. Die griiBte Her­

ausforderung fUr die Coil-Coating­

Oberfliichen ist jedoch das komplett

vorlackierte Blech fUr die Karosserie.

Heute wird in diesem Bereich schonmit der Presealed-Technologie zu­

siitzlicher Korrosionsschutz erzielt,

hauptsiichlich in Hohlriiumen und bei

Uberlappungen. Mit der Preprimed­

Technologie kiinnen die konventionel­

Ie kathodische Elektrotauchlackierung

und der Fiiller substituiert werden.Die Entwickler in der Stahl-, Lack­

und Automobilindustrie arbeiten nun

an der vorlackierten Karosserie. (AJA)

Literatur

/1/ F.M. Androsch et.al., Chromatejree

Coil Coating and One Year of Production

Experience, ECCA, 33. General Meeting ­

Monte Carlo, June 1999

/2/ L. Jandel, Systematic Research and

Development for New Coating Properties,ECCA Autumn Congress - Bruxelles,

November 2002

/3/ A. Bustani, J Castillon, Electric Infra

Red Ovens in Coil Coating, ECCA 34.

GeneralMeeting - Sevilla, Mai, 2000

/4/ K. Bar, Potential Use of Innovative

Near Infra Red Drying/Curing in Coil

Coating Technology, ECCA Autumn Con­gress - Bruxelles, November 2003

Informationen: BASF Coatings AG,Tel. 02501 /14-0, coil-coatings­

germany@coatings.basf.org

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