_L....--- _Die VOC-Richtlinie als Chancefur Lackierbetriebe - Teil 2Der zweite und letzte Teil unseres

Beitrags uber die neue VOC-Richt­

linie zeigt, wie die neue Verord­

nung in die Praxis umgesetzt wer­

den kann und welche Moglichkei­

ten es gibt, nicht nur Losemittel­

Emissionen, sondern auch Kosten

zu sparen.

W ie lasst sich kontrollieren, ob

ein Betrieb das sinnvoll Mog­

liche zur Vermeidung und Verminde­

rung von Umweltbelastungen getan

hat? Integrierter Umweltschutz basiert

auf moglichst umfassendem Stofffluss­

Management, das seinerseits mit oko­

logischem Controlling verbunden ist.

So wie das Finanz-Controlling die effi­

ziente Verwendung von Finanzmitteln

sichert, so soli das Oleo-Controlling die

Effizienz beim Einsatz von Rohstoffen

und Energien verbessern. Damit wird

partiell die Aufgabenstellung der

externen Kontrolle von Umweltaufla­

gen an die Betriebe zuruckgegeben.

An vie len Einzelbeispielen kann aus-

gefUhrt werden, dass kein grund­

siitzlicher Gegensatz von Okonomie

und Okologie besteht. Effizienter Ein­

satz von Ressourcen kann gleichzeitig

zur Kostenbegrenzung und zur Um­

weltentlastung beitragen. Ohne zu

sehr in die technischen Details zu

gehen, lasst sich dies anhand der For­

mel fur den Lackverbrauch (M) einer

Lackieranlage zusammenfassend dar-

stellen: n

M = 2: Ai di Pi + FW

i=l lli FKi

Die einzelnen Faktoren dieser Glei­

chung stehen fur lacktechnische und

prozesstechnische GrundgroBen, die

jede ihre spezifischen Wirkungen auf

das Gesamtergebnis haben.

2:: Summenzeichen fur mehrschichtigen

Lackaufbau

Bei Mehrschichtaufbauten uber­

nimmt jede Lackschicht spezifische

Funktionen. In der Fahrzeugserien­

lackierung beispielsweise sorgt die

Elektrotauchgrundierung vorrangig fur

den Korrosionsschutz im AuBen- und

vor allem im Innenbereich, der Fuller

fur Steinschlagschutz, der Basislack fur

die optischen Eigenschaften und der

Klarlack neben dem Glanz fur den

Schutz gegen chemische und physika­

lische Einwirkungen von auBen.

Verbesserte Lackqualitat kann dazu

fuhren, dass Lackaufbauten modifiziert

werden und gleiche Funktionen mit

geringerem Materialeinsatz erreicht

werden. Bei der Lackierung von Kunst­

stoffanbauteilen ist das Weglassen des

heute vielfach noch erforderlichen Haft­

primers eine erklarte Zielsetzung von

Lack- und Vorbehandlungsentwickung.

Ai: Lackierte F !acheje Lackschicht undproZeiteinheit

In enger Verbindung mit dem Lack­

aufbau steht der U mfang der jeweils

lackierten Flache. Bei Pkws beispiels­

weise wird zunehmend auf den Einsatz

von Klarlack und von Basislack oder

Fuller im Innenbereich verzichtet. Bei

groBen Landmaschinen und bei Haus­

geriiten erlaubt die Elektrotauchgrun­

dierung im Decklackfarbton die Redu­

zierung des Decklackauftrags auf

geringe Fliichenanteile.

Schwelle Emissionsgrenzerte

Verbrauch Stiickz. Neuanlagen Altanlagen Vorschlag D

IVU-Anlagen (2007)

(tVOC/a) (u/a) (g/ m2) (g/ m2) (g/ m2)

PKW -Herstellung > 15 >50 0 0 45 60 3533+ 1,3 kg 41 +1 ,9 kg

PKW -Herstellung (Chass is) > 15 3500 90 90 35(sellbsttragende Kar ossen) < 5000 70+ 1,5 kg 70+1 ,5 kg

LKW -Fa hrerha us- > 15 > 5000 55 75 45herstellung < 5000 65 85 45

Nutzfahr zeug- > 15 > 2500 70 90 70herstellung < 2500 90 1 20 70

O mnibusherstellung > 15 > 2000 150 225 150< 2000 210 290 150

Schienenfa hrze ugherstellung > 0 90

L6semitt el-Richtl in ie fOr Jahrzeuglackierung "

IJOT 1 12001

--------Schwelle Grenzwerte*** Referenz Zielemissionen

(t VOC/a) (mgC/m3) (%) (FK) (LM) (%) (kg LM) (kgLM)

Ap/Of/NV diffus*) 2001/05*) 2004/07*)

Reparaturlackierung > 0 50/50/- 25 286 714 40 4 28 286

Meta II-/Kunststoff 5 - 15 100/100/ - 25/15 400 60 0 40/ 30 3601270 240/180lackierun g > 15 50/5012 0 20/10 400 60 0 25/15 225/135 150/ 90

Flugzeug / Lebe nsmittel- 5 - 15 100/100/ - 25/15 333 667 40/ 30 400/ 300 2671200kontakt-Lackierun g > 15 50/5012 0 20/10 333 667 25/15 25 0/150 16 7/100

Textil-/Papi er- u.a. 5 - 15 100/100/ - 15 20 0 80 0 30 360 240Lackierun g > 15 50/5012 0 10 20 0 80 0 15 180 120

Holz- und Mob el- 5 - 15 20 0 80 0 40 * * )

Lackierun g 15 - 25 100/100/ - 25 25 0 75 0 40 450 30 0> 25 50/5012 0 20 25 0 75 0 25 281 18 7

* ) 2 . Wert: a utomatisch/ba hnfbrmig; ** ) Bilan z 2007 , Reduzierun gsplan 20 13; ** * ) Nach a ktue llem Diskussions-

sta nd so llen Konzentrationsgrenzwerte nur gelten, we nn Abluftreinigun gsanla gen z um Einsa tz kommen

Losemitt e/-Richtlinie fOr " Sonstig e Lacki erung en "

Beispi el M aschin enlacki erung - Grundierung

Entscheid end fur die Materialeinsparung ist die Kombin ation a us Festkbrp erer ­hbhun g und Reduzierun g der Trockenfilmdichte.

1K-PVB-Harz 2K-Epoxidharz

Festkbrp er Gew.-% 34 58

l osernittel Gew.-% 66 4 2

Filmdicke IJm 30 30

Trockenfilmdichte g/cm3 2 ,2 1,45

Auftragwirkungsgrad % 45 45

La ckverbrau ch kg/Einheit 95 36,3

Lbsemitteleinsatz kg/Einheit 62 ,7 15 ,3

Trockentemperatur °C 70 60

VOC-Richtlinie (ALR Trockner)

di: Trockenfilmdicke je Lackschicht

Fur die Trockenfilmdicke gilt eben­

falls das Gebot der Optimierung. Fest­

korperreiche Effektbasislacke konn­

ten sich in Europa unter anderem des­

halb nicht durchsetzen, weil mit ihnen

durchschnittliche Filmdicken von

15 urn kaum erzielbar sind.

Pi: Trockenfilmdichte je Lackschicht

Durch Optimierung der Trocken­

filmdichte lasst sich in einigen Fallen

eine vorgegebene Trockenfilmdicke

mit geringerem Materialeinsatz erzie­

len. Entscheidend ist vor allem die

Substitution von Fullstoffen und Pig­

menten hoher Dichte (Bariumsulfat,

Titandioxid) und gegebenenfalls die

Pigmentierungshohe.

11i (1): Auftragswirkungsgrad bei der

Lackverarbeitung

Dieser Gesichtspunkt ist analog

zum Festkorperanteil zu sehen.

11i(2):Veifah~nswlfkun~grad

In den Fallen, wo bei Pulverlacken

oder Flussiglacken mit Ruckgcwin­

nung von Overspray gearbeitet wird, ist

die Betrachtung des Auftragswirkungs­

grades entsprechend zu erganzen.

FKi: Festkorperanteil des Lackes in Verar­

beitungskonsistenz

Die signifikante Bedeutung fur

Lackverbrauch und Emission bezie­

hungsweise Abfallerzeugung kann mit

dem Beispiel Autoreparaturklarlack

dargestellt werden.

FW' Farbwechse!verluste und weitere

Zuschlage

Da beim Farbwechsel mindestens die

Applikationsgerate, teilweise aber auch

Versorgungsschlauche und Farbwech­

seleinheiten gespiilt werden mussen,

kann hieraus ein erheblicher Lackver­

brauch resultieren. Auch beim Pulver­

lackieren werden kleinere Fertigungs­

lose oftmals ohne Pulverruckgewin­

nung beschichtet und das Pulver "auf

Verlust" gefahren. Hierbei ist sicherlich

nicht immer das wirtschaftliche und

okologische Optimum genau definiert.

Insbesondere bei der industriellen

Serienlackierung sind viele Parameter

beeinflussbar; es kann an vie len

"Schraubchen gedreht" werden. Dies

lohnt sich in jedem Fall bei der

Systemplanung von Neuanlagen. Aber

selbst bei bestehenden Anlagen gibt es

haufij; groBe Optimierungspotenziale.

Neben dem Ressourcenverbrauch

in Form von Beschichtungsmateria­

lien wird bei der modernen Lackier­

technik der Einsatz von Energie sowie

von Prozessmedien zunehmend be­

achtet. Der Warmebedarf eines Lack­

trockners bei emer bestimmten

JOT 1 12001

I

_L....--- _

Lackkosten machen hochstens

ein Drittel der Lackierkosten aus

Viele kleine und mittlere Unterneh­

men mit Lackiererei sind ihrem Selbst­

verstandnis nach metall-, holz- oder

kunststoffbearbeitende Betriebe. So

hochentwickelt auf der einen Seite die

Bearbeitungsmaschinen und die Ferti­

gungstechnologie sind, so unterent­wickelt ist in vie len Fallen die Lackier­

abteilung, die nicht selten lediglich als

Farbgebung betrachtet wird. GemiiB

diesem Widerspruch wird bei Kosten­

betrachtungen oftmals sehr vorder­

griindig nur auf den Lackpreis geach­

tet, auf Angaben in DM/kg oder DM/l.

Wenn man die Kostenstrukturen

einer genaueren Analyse unterzieht,

wird jedoch schnell deutlich, dass die

Lackkosten lediglich zwischen 15 und

30 % der Lackierkosten ausmachen

und dass zwischen Lackkosten und

Lackierkosten nicht unbedingt ein

linearer Zusammenhang besteht.

Lackierkosten als eigentlich relevante

Kenngrolle sollten in DM/m2 be­

schichtete Flache oder in DM/Einheit

angegeben werden konnen. Diese

Rechenweise setzt voraus, dass die

Farbgebung als technischer Prozess

organisiert und aufgefasst wird, der ein

definiertes Anforderungsprofil erfullt

und zu Oberflachenqualitaren gemiiB

vereinbarter Spezifikation fuhren muss.

Eine Kostenbetrachtung in DM/m2

bringt oftmals das Resultat, dass erst ein­

mal eine anlagentechnische Investitionerforderlich ist, um anschlieBend wirt­

schaftlich arbeiten zu konnen. Dies ist

auch in anderen Lebensbereichen nicht

ungewohnlich, wo man zum Beispiel ineinen neuen Brenner, einen Warmetau­

scher oder eine bessere Warrnedam­

mung investieren muss, um anschlie­

Bend dauerhaft Energie einzusparen.

Eine Kostenbetrachtung in DM/m2

setzt unter anderem voraus, dass der

kalkulierte Fliichendurchsatz auch

Der Energiebedarf fur das Ver­

dampfen einer geringen Menge Was­

ser, im Vergleich zu einer gleichfalls

geringen Menge von organischem

Losernittel, betriigt demgegeniiber bei

Einbrennlacksystemen nur wenige

Prozent. [e niedriger allerdings die

Trocknungstemperatur und je geringer

die aufzuheizenden Massen sind, desto

groBer wird die relative Bedeutung der

Lackzusammensetzung. Bei der inte­

gralen Bewertung der Umweltvertriig-

Losemittellack Wasserlack 2K-HS-Lack

Festkbrper Gew.-% 52 4 7 65

l osernittel Gew.-% 48 7 35

Wasser Gew.-% 0 46 0

Filmdicke IJm 35 35 30

Auftragwirkung sgrad % 55 50 60

Lackverbrauch kg/Einheit 58,7 71 ,4 36 ,9

Lbsemitteleinsatz kg/Einheit 28 ,2 5 12 ,9

Ove rspray kg FK/Ein. 13 ,7 16 ,8 9 ,6

Elektrostatik j a Oa) j a

Trockentemp eratur °C 90 130 65

VOC-Richtlinie + ALR Trockner

2K-LS 2K-MS 2K-HS 2K-VHS

Festkbrp er Gew.-% 40 50 60 75

l osernittel Gew.-% 60 50 40 25

Filmdicke IJm 40 40 40 40

Lackverbrau ch kg /Einheit 3 ,45 2,76 2,3 1 ,84

Lbsemitteleinsatz kg /Einheit 2,07 1,38 0 ,9 2 0,46

Trockentemp eratur °C 60 60 60 60

Lackierzeit Kreuzg ang 2-3 2 1 - 2 1

VOC-Richtlinie (+) + +

Materialeinsparungen und Emi ssionsminderung en lassen sich nur e rzielen,we nn die Arbeitsweise a nge passt wird und Uberb eschichtung sicher vermie­den wird . Beim MS-Klarlack ist entsche ide nd , we lches Minderung skonzept derBetrieb wa hlt (Emissionsg renzwert. VOC-We rt. Redu zierung splan ). VHS-Pro­dukte we rde n bevorzugt in l.andern prop aqi ert , die die Mischregel fur Deck­lacke (2 x VOC-We rt Klarlack + 1 x VOC-We rt Basislack 13) noch a nwende n.

lichkeit von Lackalternativen kann der

Energieeinsatz fur Herstellung, Verar­

beitung und Gebrauch, einschlieBlich

des Energieeinsatzes fur die begleiten­

den UmweltschutzmaBnahmen, eine

erste grobe Orientierung abgeben.

Beispiel handw erkliche Fahrzeugl acki erung - Klarlack

Der Vorteil des 2K-Lackes liegt in der niedri gen Trocknungstemp eratur. Dieseerlaubt im gegebe nen Fall die Montage des Fuhrerstandes. so dass die se lbst­fahr end e Landmaschine ohne Zugfahrzeug durchs Werk bewegt we rde n kann.Der Lackierprozess a hne lt dann dem der Fahr zeugrepar aturlackierung.

Beispiel Landmaschinenlackierung - Oecklack

Objekttemperatur setzt sich aus fol­

genden Elementen zusammen:

• Aufheizen der Masse von Lackier­objekt und Objekttriiger

• Aufheizen der Forderkette(bei durchlaufenden Transport­

systemen ohne Umsetzung)

• Aufheizen der Frischluft(bei Konvektionstrocknung)

• Transmissionsverlust des Trockners

• Warmeverluste an den Ein- undAuslaufschleusen.

I JOT 1 12001

--------Losemittellasur Wasserlasur

Festkbrper Gew.-% 22 22

l osernittel Gew.-% 78 3

Wasser Gew.-% 0 75

Lackverbrauch g / Einhe it 300 300

Lbsemittelein satz g / Einhe it 23 4 9

Fluten nein j a

Trockentemperatur °C 40 40

Schleifen nein Oa)

VOC-Richtlin ie +

Der groBe Vorte il der wassriqen Lasur liegt in der Moqlichk eit, ohne zusatz !i­

che Sicherhe its- und Umw eltschutzm aBnahm en eine Flutanl age zu kon zi pi eren ,

in der der vo rbe iqespruhte Lack fast vo llstand iq rezykliert werde n kann. Dieser

Vorte i l ist g rbBe r a ls mbgliche N achteil e , di e in Foi ge des Kontakts vo n Was­

ser und We ichho lz auftreten kbnnen.

Beisp iel Ho/zfensterlackienmg

als gegeben hingenommen wird. Um­weltschutz ist tatsachlich kostentrei­

bend, wenn nachsorgende MaBnah­

men ergriffen werden, die tiber das

tibliche MaB hinausgehen, zum Bei­

spiel Abluftreinigung fur die enormen

Abluftvolumenstriime von Spritzkabi­

nen oder doppelwandige und gekap­

selte AusfUhrung fur Anlagen zum Ein­

satz von Halogenkohlenwasserstoffen.In vie len Fallen lassen sich nachsor­

gende Anlagen jedoch in das Gesamt­

konzept einer Anlage integrieren, zum

Beispiel wenn die Abwarme einermodernen thermischen Abluftreini­

gungsanlage genutzt werden kann, um

den Lacktrockner zu beheizen und die

Vorbehandlungsbader zu erwarrnen.

Zusammenfassung

Losemittellacke Wasserlackel

Mischaufbau

Festkbrper Gew.-% 56 /59 /64/76 50 /59 /64/63

l osernittel Gew.-% 44 /41 / 36/24 5/ 41/36/2

Wasser Gew.-% 0 ,00 45/ 010 / 35

Lackverbrauch kg /Einheit 303+97+72+544 290+47+42+640

Lbsemittelein satz kg /Einheit 133 +40 +26 +1 31 15 +1 9 +15 +11

Lbsemittelein satz kg /Einheit 330 60

Lbsemittelein satz g / m2 4 34 85

VOC-Richtlin ie +

tatsachlich realisiert wird. In ungewis­

sen wirtschaftlichen Zeiten werden

deshalb anlagentechnische Investitio­nen nicht selten trotz erwiesener Wirt­

schaftlichkeit zurtickgestellt.

Die groBen Kostenblocke in ober­

flachentechnischen Anlagen sind

• Kapitalkosten (Abschreibungen,kalkulatorische Zinsen)

• Lackkosten• Personalkosten• Betriebskosten (Energie,

Prozessmedien, Umweltschutz)

Umweltschutzkosten im engeren

Sinne, zum Beispiel Abluftreinigungfur Lacktrockner, Abwasserbehand-

lungsanlage, Abfallbeseitigung und

Umweltabgaben spielen innerhalb der

Lackierkosten eher eine untergeordne­

te Rolle und schlagen sich in den

Gesamtkosten mit 1 bis 2 % nieder.

In der Kostendiskussion ist es immer

wieder erstaunlich, dass zum Beispiel

Abfallbeseitigungskosten fur Lackreste

und Lackkoagulate in Hohe von 500

Mark bis 2000 Mark je Tonne und

besonders Abfallabgaben in Hohe von

200 Mark bis 500 Mark je Tonne Anlasszu umwelt- und wirtschaftspolitischenKontroversen geben, wohingegen derzugrundeliegende Verlust von Lackma­

terial mit einem Einkaufspreis zwischen5000 Mark und 20000 Mark je Tonne

Es gibt in der Regel keine pauscha­

Ie Antwort auf umwelttechnische und

andere Anforderungen zur Anderung

bestehender Lackierprozesse. Die

Umbruchsphase, die sich fur die kom­

menden zehn Jahre abzeichnet, wird

zu viclfaltigen Liisungen ftihren undsicherlich einzelne Betriebe auch tiber­

fordern. Ftir diejenigen, die die Her­

ausforderung annehmen und sich

rechtzeitig neu orientieren, konnen die

vorgenannten Uberlcgungen und Bei­spiele wie folgt zusammengefasst und

verallgemeinert werden:

• Konzentration auf prozess­immanente Faktoren

• Sorgfaltige Vorauswahl geeigneterProdukte und Verfahren

• Lackdaten im richtigen Bezugs­raster ermitteln

• Relevante Prozessinformationeneinbeziehen

• Bestmiigliche Prozesskosten­abschatzung fur den Kernprozess

• Erganzender Vergleich von Neben­und Folgekosten

• Lebenszyklusanalyse, sofern furden besonderen Fall hilfreich odernotwendig. •

Auch ohne di e Umstellung vo n Fuller und Deckl ack auf wasserve rdunnba re

Produkte kann das Emissionsminderun gszi el erre icht werde n .

Schie nenfa hrzeug lackierung (Grundierung / Foller/ Oeck lacke/ Oickschicht)

JOT 1 12001

Der Autor: Thomas May,

DuPont Performance Coatings

GmbH & Co.KG, Wuppertal

Tel. 0202/529-6727thomas_may@wuppertal.herberts.de

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