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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
JOT 312005
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