ABSCHLUSSBERICHT - cleaner- · PDF fileDie in einem Mixaco Zwangsmischer, Typ LAB-CM-6D, mit einer Umdrehungs-zahl von 250 U/Min. bei maximal + 27 °C vordispergierten Rezepte wurden

ABSCHLUSSBERICHT

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Pulverbeschichtung von Holz- undHolzwerkstoffen

- ein vom BMBF gefördertes Innovationsprojekt -

Projektbegleitung:

Projektkoordination:

Projekt – Nr.:

Projektleiter:

Projektbearbeitungszeitraum:

Deutsche Forschungsanstalt für Luft-und Raumfahrt e.V. Bonn

DFO – Deutsche Forschungsgesellschaftfür Oberflächenbehandlung e.V.

01 / RV 9623 / 2

Herr Dipl.-Ing. Peter Lürriper

04.97 bis 03.99

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Pulverbeschichtung von Holz- und Holzwerkstoffen- ein vom BMBF gefördertes Innovationsprojekt -

Der vorliegende Abschlußbericht des vom BMBF geförderten und von der DFOjeweils koordinierten Entwicklungsprojektes geht vom Stand der Technik imJahre 1996 -Anlage 1- und dem Beginn unserer Untersuchungen bzgl. derMöglichkeiten, Pulverlacke auf Holzwerkstoffen erfolgreich zu applizieren, imJahre 1997 aus -Anlage 2-. Danach war es lediglich möglich, Holzwerkstoffe miteiner konventionellen Epoxigrundierung als Sperrgrund vorzubeschichten, umanschließend innerhalb eines sehr kleinen Anwendungsfensters einenhochreaktiven Pulverlack auf Basis Epoxidharz mit stark eingeschränktenOberflächenanforderungen zu applizieren -Anlage 3-. Die bei den damaligenVersuchen mit konventionellen EP-Harzen der Hersteller Ciba und Dow erzielteOberflächengüte spiegelt sich in den Randwinkeluntersuchungen des JLFMagdeburg wieder, die im Rahmen der vorliegenden Arbeit zwecksDokumentation des technischen Fortschritts durch UV-Pulverhärtung erstelltwurden -Anlage 4-.Abgesehen von der Oberflächengüte des damaligen Standes der Technik, warendie möbeltechnischen aber auch chemischen Beständigkeiten der lackiertenHolzwerkstoffe keinesfalls vergleichbar mit dem Marktstandard vonMöbeloberflächen, basierend auf flüssigen, lösungsmittelhaltigenBeschichtungsmitteln. Ursache für die damaligen unbefriedigenden gepulvertenHolzwerkstoffoberflächen waren die angewendeten Pulverlacke selbst. Siereagierten in ihrer begrenzten Reaktivität zu langsam.Die auf Basis Epoxiharzeplus entsprechende Härter erstellten Rezepte waren zu vergilbungsanfällig undverlangten Reaktionstemperaturen von mindestens 120 °C, die denAusgasungsprozeß und damit die resultierende Blasenbildung begünstigten,Versuchsergebnisse die keinesfalls für einen industriellen Serienprozeß geeignetwaren. Insbesondere der Reaktionsmechanismus, der auf einer Polyadditionbasierte, erwies sich als völlig ungeeignet und zu langsam, industriellverwertbare lackierte Holzwerkstoffoberflächen herzustellen. Der vorliegendeReaktionsmechanismus setzte schon bei Oberflächentemperaturen unter 100 °Cein und war selbst nach 5 Minuten 130 °C noch nicht abgeschlossen, so daßVerlauf und Reaktivität in Abhängigkeit von der Temperatur konkurierten undweder der Verlauf noch die physikalischen Oberflächenwerte befriedigten, wieein Diagramm Enthalpie / Temp. in Abhängigkeit von der Oberflächentemperaturzeigt -Anlage 5-.Ausgehend von den vorher geschilderten Problemen konnte nur einReaktionsmechanismus den gestellten Anforderungen genügen, der dem Bildder Anlage 6 genügen konnte, also kationische oder radikalischeReaktionsmechanismen, die ausschließlich mit Hilfe von UV-Strahlung aktiviertwerden und die die Umgebungstemperatur nur für den Verlauf nutzen. DieTrennung von Verlauf und Reaktivität in Abhängigkeit von der Temperaturöffnete völlig neue Anwendungsperspektiven, die im folgenden beschriebenwerden.

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So wurde auf dem europäischen Rohstoffmarkt gezielt nachPulverlackbindemitteln gesucht, die eine Schmelz- und Fließphase um ca. 80-100°C aufwiesen, die ausschließlich über UV-Lichtanregung vernetzten, die einehohe Reaktivität und eine möglichst geringe Eigenfärbung zeigten, für eine gutePigmentbenetzung sorgten und die den allgemeinen Anforderungen derholzwerkstoffverarbeitenden Industrie, wie Haftung auf dem Untergrund,ausreichende Flexibilität, Überlackierbarkeit und Schleifbarkeit genügten. Gemäßvorgenannter Kriterien -zum Zeitpunkt Mitte 1997- konnten entsprechendeBindemittel von den Firmen DSM Zwolle, Ciba Basel, Vianova, UCB Drogenbosund unserem Projektpartner Synthopol Buxtehude aquiriert werden, die in dasfolgende Versuchsschema eingepaßt wurden:

A B C D EPigmentanteilIm Rezept

0 % 25 % 40 % 50 % 60 % jeweils

1. DMS Harz a. als Einschichtlackierungb. als Zweischichtlackierungc. mit Ciba EP Grundierungd. mit Votteler-Grundierung

2. Vianova Harz

3. Synthopol Harz

4. UCB Harz

5. Ciba Harz

Marktzugängliche UV-Harze

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Das Versuchsschema sollte folgendeanwendungstechnische Kriterien andeuten:

Der variable Pigmentanteil in den diversen Pulverlackrezepturen sollte dieMöglichkeit einer transparenten Lackierung (0 % Pigmentanteil) und die einerdeckenden farbigen Lackierung unter Berücksichtigung wirtschaftlicher Belange(steigender Füllstoffanteil, konstanter Titandioxidanteil), Punkte A – E, ausloten.Ein- bzw. Mehrschichtlackierungen sollten den Problemen der holzverarbeitendenIndustrie mit ihren hohen optischen Ansprüchen gerecht werden, zumal es oftnicht zu vermeiden ist, daß sich auch aus MDF Platten während der Aufheiz-periode einzelne Holzspäne und Fasern aufrichten können, die das Lackierbildstören und mit einem Schleifprozeß und anschließender Zweitlackierung zubeseitigen sind. Das Ciba-Harz ist mit seinen Epoxigruppen ausVergilbungsgründen eher als Grundierpulverharz anzusehen, während derVotteler Hydrofüller grau L8100545 den Weg aufzeigen sollte, heute in derMöbelindustrie vorhandene Naßlackierungen aus Kostengründen beizubehaltenund durch anschließende Pulverendlackierung dennoch am technischenFortschritt teilzuhaben, Punkte a – d.Was die UV-Harzrohstoffversorgung, durch unseren Projektpartner Synthopolangeht, so sind 15 UV-Harzmuster untersucht und beurteilt worden, wobei die dreierfolgversprechensten unter 3 B, 3C und 3D gegen die folgenden Harzeverglichen worden sind:1 A –E von DSM Zwolle, ein 2 K System, 2 A – D ein Vianovaharz, ebenfallsein 2 K System, 4 A – D ein UCB 1 K Harz und, im Gegensatz zu denvorgenannten Decklacksystemen, ein Ciba 1 K Harz als Grundierung unter5 A - D, das durch seine Epoxidanteile nicht die Lichtechtheit der Systeme 1- 4erreicht. Alle Pulverlackrezepturen waren nach folgendem Rezepturschemazusammengesetzt:Bindemittel ca. 35 – 95 %, Pigment / Füllstoffe ca. 60 – 0 %, Additive ca. 5 %.Nicht alle gemäß diesem Versuchsschema theoretisch erstellbaren Rezepturenwaren produzierbar.

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UV – Harzentwicklung der Fa. Synthopol

Wie schon vorher erwähnt, sind von unserem Projektpartner Synthopol unseremHause insgesamt 15 Harzmuster zugestellt und von unserem Pulverlaborüberprüft worden. 3 Muster wurden in den großen UV-Pulververgleichstestaufgenommen, 12 weitere Muster wurden aus den unterschiedlichen Gründennicht weiter verfolgt, wie die folgende Gesamtaufstellung zeigt:

Synthopolbez. Dörken Nr. Vorbeurteilung

UV I 3572-1 Keine Extrusion möglich, Tg und Reaktivität zu hoch

UV II 3572-2 Extrusion möglich, Reaktivität offenbar zu niedrig, Oberfläche zu

weich

SP 659 3572-3 Muster im Haupttest unter Nr. 3 C a – d

SP 659 3572-4 Nachsubstanz für SP 659, Material identisch mit 3572-3

SP 670 3572-5 Mangelhafte Oberflächenhärte, schlechter Verlauf

SP 666-1 3572-6 Muster im Haupttest unter Nr. 3 D a-d

SP 666 3572-7 Muster im Haupttest unter 3 B a-d

SP 697 3572-9 Identisch mit SP 659 bzw. 3572-3

SP 719 3572-10 Identisch mit SP 659 bzw. 3572-3

SP 724 3572-11 Synthopol Technikumsversuch Typ SP 719 bzw. 3572-10 oder Typ

SP 659 bzw. 3572-3

Material zu reaktiv, keine Vermahlung möglich –

schlechter Verlauf – keine erkennbare Identität mit

SP 719 bzw. 3572-10 oder SP 659 bzw. 3572-3

SP 719/1 3572-12 Synthopol Technikumsversuch, Wiederholung SP 719

Vermahlung und Verlauf zufriedenstellend

Acetonfestigkeit nicht i.O.

Konnte aus Zeitgründen nicht mehr in den Haupttest eingefügt

werden.

SP 736 3572-13 Vermahlung, Verlauf und Glanz zufriedenstellend

Acetonfestigkeit nicht i.O.

SP 758 3572-14 Krater, kein Verlauf, Schmelzphase zu langsam

SP 760 3572-15 Schmelzphase zu langsam, Schleierbildung

SP 767 3572-16 Krater, Schmelzphase zu langsam, schlechter Verlauf

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Die Rezeptaufbereitung und Applikation

Die in einem Mixaco Zwangsmischer, Typ LAB-CM-6D, mit einer Umdrehungs-zahl von 250 U/Min. bei maximal + 27 °C vordispergierten Rezepte wurden aufeinem Schalke Laborextruder PE/400 mit einer Massentemperatur zwischen+ 95 °C und + 114 °C , einer Düsentemperatur von + 93 °C, mit 147 Um-drehungen pro Minute und einer Leistung von 8 kg/h extrudiert, nach einerAbkühlphase bis –20 °C manuell gebrochen und auf einer Alpine FeinprallmühleUPZ vermahlen. Die Applikation erfolgte in einer Intec Pulverspritzkabine mit einerTribopistole und dem Steuergerät EPG 200 von Wagner auf nicht konditioniertenMDF Platten von Medite und einer Baumarktqualität mit einemStandardkornspektrum unter 32 µ = 45-50 %, 32-63 µ = 45-50 %,64-90 µ = 5-15 % und über 90 µ = 0-2 %, gemessen mit einem AlpineLuftstrahlsieb 200 LS. Die flüssiglackgrundierten MDF-Platten sind vonFa. Votteler zur Verfügung gestellt worden.Die Aushärtung der Pulverlacke erfolgte auf einer Giardinalaboranlage Typ GST,deren Schmelzzone mit mittelwelligen IR, die Reaktionszone mit je einergaliumdotierten Quecksilberdampflampe und einer einfachenQuecksilberdampflampe mit einer Leistung von jeweils 120 W / cm² bestückt war.Die Durchlaufzeiten für den IR Teil betrugen 1 m / Min., die für den UV Teil 0,5 m /Min. Es wurde auf den MDF Substratoberflächen eine Temperatur von + 105 °Cerreicht.Insgesamt wurden 62 pulverlackierte Muster aus 20 Pulverlackrezepten erstelltund beurteilt. Als Meßkriterien wurde die Schleierbildung und der Glanzgradmittels des Hazegloss von Byk-Gardner, die Oberflächengüte mittels des WaveScan ebenfalls von Byk-Gardner, die Filmelastizität mittels Kugelfalltest, diechemische Filmgüte mittels Acetontest, die Filmoptik durch visuelle Beurteilungnach dem Schulnotensystem, die Filmhomogenität und –stärke mittelsMikrotomschnittbeurteilung bzw. -vermessung benutzt, um eine Auswahl dertechnisch günstigsten Rezepturen zu ermöglichen und daraus eine Perspektiveabzuleiten, ob der Einsatz von Pulverlacken auf thermosensiblenHolzwerkstoffsubstraten in Zukunft als realistisch zu bewerten ist. DieZweischichtmuster sind alle ohne Zwischenschliff.

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Die 20 Pulverlack Rezepturen sind in 62 Kombinationenwie folgt beurteilt worden:

Meßergebnisse: a = einschichtig

Proben-Nr.

Glanzgrad20°W 60°W

Haze Wave Scanlong short

Kugelfalltest10 20 50cm

Film-stärke

(µ)

Film-optik

Filmho-mogenität

Aceton-Test

1 A a 86,0 93,0 2,0 20,2 19,5 + + - 267 1 i.O. +1 B a 79,7 92,6 4,1 27,7 46,9 + + - 167 1 i.O. +1 C a 70,0 89,4 7,5 19,0 42,3 + + - 250 1 i.O. +1 D a 55,0 86,7 11,8 60,3 50,3 + + - 267 2 i.O. +1 E a 38,5 80,5 20,0 56,6 26,1 + + - 70 3 **) +2 A a 82,9 93,5 2,6 47,7 62,2 + + - 162 2 blasig 02 B a 68,1 90,0 12,5 64,9 58,8 + - - 130 3 blasig -2 C a 70,0 89,5 6,3 53,0 32,1 + + - 130 3 blasig -2 D a 60,2 89,2 11,4 69,9 52,0 + + - 118 1 blasig -3 B a 78,7 92,7 8,6 63,1 66,2 + + - 118 3 blasig -3 C a 82,6 92,9 5,9 59,6 60,2 + + - 80 3 blasig -3 D a 79,9 92,4 6,6 46,9 47,4 + + - 140 3 blasig -4 A a 83,4 93,0 3,4 66,3 66,1 + + + 140 2 blasig -4 B a 78,0 90,6 6,9 55,8 53,9 + + - 217 2 i.O. -4 C a 74,4 90,2 6,6 49,5 46,3 + + - 207 2 i.O. -4 D a 67,0 83,0 7,7 43,3 48,3 + + - 162 2 blasig -5 A a 69,4 92,6 18,4 69,7 47,7 + + - 100 3 blasig -5 B a 78,1 90,0 16,8 67,0 46,0 + + - 63 3 blasig -5 C a 91,7 100,0 6,4 51,6 67,3 + + - 110 3 blasig -5 D a 83,2 100,0 9,2 67,0 52,1 + + - 137 3 blasig -

**) Filmstärke zu niedrig, durchreichende Fasern, Testergebnisse nichtaussagekräftig

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Meßergebnisse: b = zweischichtig, jeweils mit sich selbst

Proben-Nr.

Glanzgrad20 ° W 60°W

Haze WaveScanlong short

Kugelfalltest10 20 50cm

Film-stärke *) (µ)

Film-optik

Filmho-mogeni-tät

Aceton-Test

1 A b 81,091,0

3,5 63,364,4

+ + - 14757

2 blasig +

1 B b 80,693,6

6,3 36,150,1

+ + - 297 1 i.O. +

1 C b 71,191,0

8,1 26,643,8

+ + - 483 2 i.O. +

1 D b 50,181,0

15,5 21,441,7

+ + - 307 1 i.O. +

1 E b 57,186,2

12,1 56,050,4

+ + - 213 3 i.O. +

2 A b 63,191,0

10,2 74,465,9

+ + - 13770

3 blasig +

2 B b 68,891,2

12,5 54,448,6

+ + - 230 3 blasig 0

2 C b 71,388,4

6,1 57,358,3

+ - - 263 3 blasig 0

2 D b 66,386,5

10,3 59,241,8

+ + - 258 3 blasig -

3 B b 75,091,6

8,9 68,460,6

+ + - 250 2 blasig -

3 C b 81,593,4

7,0 57,743,4

+ + - 237 2 blasig -

3 D b 78,291,8

6,7 52,839,9

+ + - 212 2 blasig -

4 A b 91,596,5

1,3 39,053,2

+ + + 370 2 blasig -

4 B b 80,492,4

4,7 38,553,4

+ + - 295 2 i.O. -

4 C b 77,092,0

5,2 49,251,9

+ + - 300 2 i.O. -

4 D b 74,091,1

5,2 42,747,0

+ + - 233 2 blasig -

*) Einzelschichten nicht immer identifizierbar, daher z.T. nur Gesamtschichtstärkeangegeben

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Meßergebnisse: c = zweischichtig, alle Proben einheitlich mit Ciba –UV - Pulvergrundierung

Proben-Nr.

Glanzgrad20° W60° W


Kugelfalltest10 20 50 cm

Film-stärke*) (µ)

Film-optik

Filmho-mogenität

Aceton-test

1 B c 71,7 91,2 6,1 46,7 52,0 + + - 380 1 i.O. +1 C c 72,8 91,0 8,2 34,3 49,7 + + - 383 1 blasig +1 D c 69,9 88,9 10,3 74,0 42,4 + + - 380 2 i. O. +1 E c 36,0 79,0 19,2 64,5 34,2 + + - 292 2 blasig +2 B c 68,4 89,3 10,9 69,8 58,1 + - - 255 2 blasig 02 C c 57,9 86,4 15,2 82,2 65,5 + + - 255 2 blasig 02 D c 61,9 89,0 12,7 61,0 39,2 + + - 302 2 blasig -3 B c 81,8 87,6 7,1 66,7 66,9 + + - 327 2 blasig -3 C c 81,5 92,1 6,8 49,0 49,8 + + - 307 2 blasig -3 D c 78,7 91,3 6,5 43,0 32,0 + + - 290 2 blasig -4 B c 76,1 91,0 8,5 49,2 43,5 + + - 377 3 blasig -4 C c 74,6 91,0 8,4 54,9 45,3 + + - 247 3 blasig -4 D c 75,8 90,6 4,4 54,4 50,2 + + - 272 3 i.O. -

*) Einzelschichten nicht immer identifizierbar, daher z.T. nur Gesamtschichtstärkeangeben

Meßergebnisse: d = zweischichtig, alle Proben einheitlich mit Votteler Flüssiglackgrundierung

Proben-Nr.

Glanzgrad20° W60° W


Kugelfalltest10 20 50 cm

Film-stärke (µ)

Film-optik

Filmho-mogeni-tät

Aceton-test

1 B d 78,2 91,2 3,9 15,7 26,2 + + + 210+ 82 1 i.O. +1 C d 74,0 91,0 6,4 22,1 42,9 + + + 172+ 92 1 i.O. +1 D d 79,6 90,1 7,7 21,8 37,2 + + + 175+115 1 I.O. +1 E d 58,7 86,0 11,1 33,1 46,9 + + + 187+140 1 i.O. +2 B d 77,0 90,6 4,9 10,0 23,2 + + - 177+187 1 blasig 02 C d 69,5 89,0 5,5 12,5 18,6 + + - 180+115 1 blasig 02 D d 68,9 86,0 5,7 25,6 22,3 + + - 140+125 1 blasig -3 B d 83,9 91,1 4,9 37,1 36,4 + + - 185+ 82 1 blasig -3 C d 76,3 93,2 5,3 21,2 12,2 + + - 215+120 1 blasig -3 D d 80,7 92,6 5,3 19,3 15,8 + + - 197+ 85 1 blasig -4 B d 84,3 92,8 3,8 11,9 16,5 + + + 175+137 1 blasig -4 C d 77,1 91,2 4,3 16,3 13,7 + + + 210+127 1 i.O. -4 D d 75,8 90,6 4,4 15,1 22,2 + + + 215+112 1 i.O. -

Alle beurteilten Microtomschnitte liegen auf den folgenden Seiten 10 - 26 alsfotographische Aufnahme vor.

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Meßergebnisse; a = einschichtig

1 A a 1 B a

1 C a 1 D a

1 E a

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2 A a 2 B a

2 B a (Aufnahme mit Dunkelfilter) 2 C a

2 D a

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3 B a 3 C a

3 D a

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4 A a 4 B a

4 C a 4 D a

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5 A a 5 B a

5 C a 5 D a

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Meßergebnisse; b = zweischichtig, mit sich selbst

1 A b 1 B b

1 C b 1 D b

1 E b

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2 A b 2 A b (Aufnahme mit Dunkelfilter)

2 B b 2 C b

2 D b

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3 B b 3 C b

3 D b

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4 A b 4 B b

4 D b4 C b

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Meßergebnisse; c = zweischichtig, mit Ciba-UV-Pulvergrundierung

1 B c 1 C c

1 D c 1 E c

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2 B c 2 C c

2 D c

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3 B c 3 C c

3 D c

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4 B c 4 C c

4 D c

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Meßergebnisse; d = zweischichtig, mit Votteler-Flüssiggrundierung

1 B d 1 C d

1 D d 1 E d

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2 B d 2 C d

2 D d

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3 B d 3 C d

3 D d

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4 B d 4 C d

4 D d

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Hauseigene Auswertung der Beschichtungsversuche

Von den 5 Pulverharztypen Nr. 1 bis 5 waren bekanntlich Nr. 1-4 als Decklackund Nr. 5 als Grundierung konzipiert, wobei keines der Rezepte bzw.Kombinationen auf Anhieb sehr nahe an den bekannten Oberflächenstandard derFlüssiglackierung kam.

Die Grundierung Nr. 5 entsprach bei einer Zweischichtlackierung nicht denVorstellungen, die man allgemein von einer Holzgrundierung erwartet. Weder dieOberflächengüte, die Filmoptik –siehe Ergebnisse Serie c- noch die Homogenitätdes Films konnten überzeugen, während die Überlackierbarkeit bei allenVersuchen offenbar am ehesten realisierbar wäre. Die Haftung zwischen Grund-und Decklack ohne Zwischenschliff ließ keine besonderen Probleme erkennen,wie auch die Bilddokumentation zeigt; Grund- und Decklackierung ist oft nichtdifferenzierbar.

Die konventionelle Flüssiggrundierung -Serie d- zeigt immer noch die besserenErgebnisse bei einer Pulverdecklackierung.

Von den 4 Decklacktypen überzeugte im direkten Vergleich -Serie a- lediglich dasDSM Harz Nr. 1 durch seinen Glanz, einer geringen Schleierbildung, der besserenFilmoptik, einer guten Filmhomogenität, einer auffallenden Acetonresistenz undeiner hohen Elastizität auf der Votteler- Flüssiggrundierung.

Die Überlackierbarkeit mit sich selbst –Serie b- ist grundsätzlich möglich, aberauch hier das DSM Harz Nr. 1 den Konkurrenten überlegen.

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Ausgehend von der Vorauswahl mittels hauseigener Auswertung, wurdenPulvermuster der Type 1 C an die am Projekt beteiligten Institute ILFMagdeburg, IHD Dresden und WKI Braunschweig zur weiteren Mitprüfungübersandt. Fa. Votteler haben wir fertig lackierte MDF-Platten zur Prüfungnach DIN 68861 1B übersandt. -Anlage 7-Das ILF hat die Prüfergebnisse in einer zusammenfassenden Arbeit vom14.09.98 gegen zwei konventionelle Niedrigtemperatur-Pulverlacke einesanderen Herstellers geprüft -Anlage 8-.

Fremdauswertung der Beschichtungsversuche

Weiterhin hat ILF, Magdeburg im IHD, Dresden diverse Lackierversuche mit demDSM Harz auf der dortigen Pilotanlage inclusive der Glockenapplikationdurchgeführt und in einem Bericht vom 17.01.98 dokumentiert -Anlage 9-.Vom IHD, Dresden liegt kein eigener Versuchsbericht vor, zumal alle Institute alsProjektpartner noch separat berichten.Das an das WKI, Braunschweig übersandte UV-Beschichtungspulver vom Typ 1C ist nach prEN 927-2 (April 1998) bewittert und in einer Stellungnahme von Dr.Friebel vom 08.12.98 kommentiert worden -Anlage 7-.

Technische Reproduzierbarkeit im Betriebsmaßstab

Mit dem Rezepttyp 1 C sind Versuche unternommen worden, ca. 250 kgPulverlack auf halbtechnischem Wege zu produzieren bzw. zu reproduzieren.Abweichend von konventionellen Pulverlackrezepten, die Erweichungspunkte derUV-Pulverlacke liegen um ca. 50°C tiefer, muß bei der Chipherstellung undanschließenden Vermahlung z.B. auf einer Mikropul Typ ACM 15, jeweils mitflüssigem Stickstoff gekühlt werden, um die Thermoplastizität und damit dieVerbackungsgefahr des Materials zu überwinden. Das optimierte Kornspektrumnach Cilas ist der Anlage 11 zu entnehmen. Die Lagerung des Fertigpulvers mußbei einer Temperatur unter +20°C stattfinden. Als Extruder hat sich einPlanetengerät als sehr vorteilhaft erwiesen. Der auf diesem Wege hergestelltePulverlack entsprach dem Labormuster.

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Kostensituation:

Der Kostenaufwand zur Darstellung UV-härtender Pulverlacke ist z.Zt. als sehrhoch anzusehen. Die zur Verfügung stehenden Harzrohstoffe werden derzeit nurin Kleinchargen produziert, was zu höheren Harzproduktionskosten und damithöheren Pulverlackrohwarenwerten führt. Die Verteuerungen setzen sich fortdurch über-proportional hohe UV-Initiatorkosten -fehlende Stickstoffspülung- undinnerhalb der Pulverlackproduktion durch einen höheren Produktionsaufwandeinschließlich einer Stickstoffkühlung bei fallender Maschinenleistung. DiesemTrend stehen beim Pulveranwender geringere Investitions- und reduzierteEnergiekosten gegenüber, eine Balance die dem neuen Beschichtungssystemdennoch eine gute Zukunfts-perspektive einräumt, zumal der gesamteProduktionsweg im Rahmen dieser Arbeit nicht optimiert werden konnte.

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Gesamtbeurteilung:

Der in den 24 Monaten Projektlaufzeit erzielte Fortschritt, Pulverlacke erfolgreichauf Holzwerkstoffe zu applizieren, ist bemerkenswert; er ist jedoch noch nicht mitdem geltenden Qualitätssstandard der holzwerkstoffverarbeitenden Industrieidentisch. Die erzielten Oberflächen- und Gebrauchstauglichkeitswerte erlaubenz.Zt. lediglich Spezialanwendungen, wie z.B. Badezimmer- undKüchenmöbelbeschichtungen, nicht jedoch hochwertige dekorative Wohnmöbel.Um gutaussehende Oberflächen produzieren zu können, muß mit sehr hohenSchichtstärken um 200 µ und möglichst einer konventionellen Grundierunggearbeitet werden. Es sind z.Zt. nur pigmentierte Systeme möglich, währendKlarfilme schon aus Schichtstärkengründen einen starken Schleier ausbilden undsomit weiterer Entwicklungsarbeiten bedürfen.Offenporige Dünnschichten, wie vielfach von der Industrie gewünscht, sind nachdem augenblicklichen Stand der Technik nicht herstellbar. Insgesamt vermittelndie erzeugten Oberflächen einen Kunststoffcharakter, der eher für nicht primärsichtbare Bauteile, wie Schrankrückwände oder Regale geeignet wäre.Ein weiterer Hemmschuh für pulverbeschichtete Holzwerkstoffe ist die Ökonomie,der z.Zt. erzielbare Quadratmeterpreis gegenüber Naßlack- oderFolienbeschichtungen verteuert sich mindestens um den Faktor 3 - 4.Vom ökologischen Standpunkt gesehen, bietet die Pulverbeschichtung von Holz-werkstoffen einen bemerkenswerten Fortschritt. Das UV-Pulversystem istlösemittel-frei und benötigt weniger Energie für den Reaktionsprozeß, beidesSparpotentiale, die umweltpolitisch erwünscht sind. Das genaueEnergiesparpotential muß einer weiteren Untersuchung überlassen werden.Zusammenfassend wird festgestellt, daß die durchgeführten Entwicklungsarbeitender letzten 2 Jahre insgesamt einen großen Fortschritt in derHolzwerkstofflackierung erbracht haben.Wenn auch der kommerzielle und technologische Durchbruch noch nichtaufgezeigt werden konnte, so lassen die vorliegenden Versuchsergebnisse dieberechtigte Hoffnung zu, daß innerhalb der nächsten 2 Jahre der Markt die hieraufgezeigte neue Lackiertechnologie annehmen wird.

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Danksagung

Wir danken der „Deutschen Forschungsgesellschaft für Oberflächenbehandlung“-DFO- in Düsseldorf und dem „Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt“-DLR- in Bonn für die freundliche Unterstützung der vorliegenden Arbeit. Weiterhinsagen wir Dank unserem Partner für die Pulverharzentwicklung, der Fa. Synthopolin Buxtehude, die unter Anleitung von Herrn Dr. Spohnholz uns tatkräftigunterstützt hat.Unser Dank gilt auch unseren Mitarbeitern, insbesondere Herrn Stillert, die dasProjekt bis ins Detail mitgestaltet haben.

-Anlagen-

Anlage 1

Anlage 2

Anlage 3

Anlage 4

Anlage 5

Anlage 6

Anlage 7

Anlage 8

Anlage 9

Anlage 10

Anlage 11

Pulverbindemittelsituation zum Zeitpunkt desProjektantrages der Fa. Ewald Dörken AG, Herdecke

Bewilligungsschreiben des BMBF

A. Krüger, Pulverlackbeschichtung vonHolz – und Holzwerkstoffen – DFO Tagung Bonn 10/95

ILF Magdeburg, Randwinkeluntersuchungen

Ciba DSC of thermosetting powder

Ciba DSC of a UV curable powder

Votteler Bewertung

ILF Magdeburg, Harzsystemvergleiche

ILF Magdeburg, Applikationsversuche

WKI Braunschweig, Bewitterungsversuche

Siebanalysen

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Anlage 1

Pulverbindemittelsituation zum Zeitpunkt des Projektantrages der Fa. EwaldDörken AG, Herdecke

1. Polyester / Epoxidharz

2. Polyester / TGIC

3. Polyester / Primid

4. Polyester / PT 910

5. Ungesättigte Polyester / Radikalbildner

6. Acrylharz / Epoxidharz

7. Methacrylharz / Epoxidharz

8. Epoxidharz / Phenolharz

9. Epoxidharz / Aminharz

10. Epoxidharz / Imidazolharz

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Anlage 2 Seite 1

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Anlage 5

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Anlage 9 Seite 11

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Anlage 10 Seite 1

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Anlage 10 Seite 2

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Anlage 11

Documents

ABSCHLUSSBERICHT - cleaner- · PDF fileDie in einem Mixaco Zwangsmischer, Typ LAB-CM-6D, mit einer Umdrehungs-zahl von 250 U/Min. bei maximal + 27 °C vordispergierten Rezepte wurden