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Einsatz lacksparender, elektrostatischer Hochrotationsglocken beim Lackieren von Holz und Holzwerkstoffen - Machbarkeitsstudie

Volltext

Beschreibung

Zur Reduzierung der Umweltbelastungen und der Kosten in der holzverarbeitenden Industrie sind vor allem Maßnahmen zur Erhöhung der Materialnutzungsgrade von Bedeutung [1][2]. Die derzeit häufig eingesetzten Druckluft- und Airlesszerstäuber realisieren je nach Bauart lediglich Werte von 20 - 50 %. Die Folgen sind Lackmaterialverluste, Emissionen und Abfallentsorgungskosten. Zur Erhöhung der Materialnutzungsgrade werden in der Holzindustrie auch Lack-overspray-Recyclingtechniken eingesetzt. Für die vielen Anwendungen, bei denen Zweikomponentenlacke zum Einsatz kommen oder ein häufiger Lacksystem- oder Farbwechsel erforderlich ist, müssen jedoch neue Wege zur Erhöhung der Materialnutzungsgrade gefunden werden.

Der Einsatz von Pulverlacken auf Holz hat sich bisher, aufgrund der für die Anwendung nicht vorhandenen Pulverlacksysteme und der erforderlichen Einbrennbedingungen nur in wenigen Fällen realisieren lassen.

Ein erfolgversprechender Ansatz ist der Einsatz effektiver Hochrotationszerstäuber zur elektrostatischen Beschichtung von Holzwerkstoffen.

Beim AIF-Vorhaben (Nr. 10820 N/1) "Entwicklung von fertigungstechnischen Maßnahmen zur Anwendung elektrostatischer Lackierverfahren für Kunststoffteile" (01.9.1996 bis 31.05.1998) wurde folgendes Konzept zur elektrostatischen Lackierung von Kunststoffteilen entwickelt [3]:

Die bei der Lackverarbeitung den Lackpartikeln mitgegebene elektrostatische Ladung wird beim Benetzen der Werkstückoberfläche mit Lack über den Naßlackfilm abgeführt. Diese Vorgehensweise kann durch zusätzliche Maßnahmen (z.B. Einsatz von Gas- und Drückelektroden, Werkstückträger aus Nichtleitermaterialien, leitfähige, geerdete Hinterlegung der Werkstücke und eine erhöhte Umgebungs-Luftfeuchtigkeit bei der Lackverarbeitung) unterstützt werden.

Das Ziel dieser Machbarkeitsstudie war, die Realisierbarkeit des beim AIF-Vorhaben gefundenen Konzeptes für die holzverarbeitende Industrie zu überprüfen.

Die wesentlichen in der Studie untersuchten Maßnamen bezogen sich auf die Variation der Erdungsdynamik in Verbindung mit einer variablen Parametrierung der Lackieranlage (Lenkluftvolumenstrom, Sprühabstand, Spannung). Die Untersuchungen wurden überwiegend nach dem Prinzip "Abführung der Ladungen über den Naßlackfilm" durchgeführt, da dieses Lackierkonzept bei Verwendung leitfähiger Lacke mit einfachen Maßnahmen umsetzbar ist. Desweiteren wurden mittels Variation der Warenträgerkonstruktion zwei unterschiedliche Anlagentypen simuliert:

  1. Flachteilelackieranlage mit Bandförderung und
  2. Lackieranlage mit Hängeförderer.

Die hieraus resultierenden Beschichtungswirkungsgrade mit der Anwendung elektrostatischer Hochrotationszerstäuber zeigen eine Steigerung von bis zu 35 % im Vergleich der Ergebnisse einer Lackierpistole mit Niederdruckluftzerstäubung (HVLP). Konkret wurde bei einer offenen Förderbandkonstruktion ein Beschichtungswirkungsgrad von ca. 93 % erreicht. Der maximal erreichte Beschichtungswirkungsgrad einer HVLP-Anlage lag dagegen lediglich bei 60 %.

Bei den Untersuchungen wurden mittels elektrostatischer Hochrotationszerstäubern mit Kontaktaufladung folgende Werte erzielt:

  • Erhöhung des Beschichtungswirkungsgrades um rund 35 %,
  • Reduzierung des Lackverbrauchs um rund 30 % sowie
  • Absenkung des Lackkoagulatanfalls um rund 80 %.

In einer weiteren Versuchsreihe wurde die Verschmutzungsneigung der elektrostatischen Applikation in Abhängigkeit von verschiedenen Anlagenparametern aufgezeigt. Demnach ist eine Umrüstung von derzeitig im Einsatz befindlichen Anlagen mit Metallgehäuse durch eine ausreichende Isolation mit einem 30 mm starken Kunststoffmaterial zu realisieren.

Die Eignung des Lackierkonzeptes "Abführung der Ladungen über den Naßlackfilm" wurde in der Machbarkeitsstudie für Holz und Holzwerkstoffe nachgewiesen.

Für die holzverarbeitende Industrie sollen in einem Folgevorhaben die verfahrenstechnischen Grundlagen zur Weiterentwicklung und Optimierung bei den Geräten und Anlagen zum Einsatz elektrostatischer Hochrotationsglocken bereitgestellt und diese in Form von Empfehlungen und Einsatzstrategien aufgearbeitet werden.

Metadaten

TitelEinsatz lacksparender, elektrostatischer Hochrotationsglocken beim Lackieren von Holz und Holzwerkstoffen - Machbarkeitsstudie 
Stand 2001 
Seitenzahl38 
Förderkennzeichen BWD20002

 

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