Projekt 21314/01

Umweltfreundliche Lackierung 3-dimensionaler Gegenstände mit UV-Feststofflacken und CO2-Trocknung am Beispiel von Holzstühlen

Projektträger

Hiller Objektmöbel GmbH & Co. KG
Kippenheimer Str. 6
77971 Kippenheim
Telefon: 07825/901-0

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Ziel des Projektes war es, am Beispiel von Stuhlgestellen und -sitzschalen aus Holz erstmals eine Lackierung dreidimensionaler Produkte mit UV-härtbaren Feststofflacken im Fertigungsmaßstab zu erreichen und die hierdurch erzielbaren technischen und wirtschaftlichen Vorteile nachzuweisen.
Hierzu sollte innerhalb des Projektes eine praxisgerechte Anlage zum Lackieren und Härten von Stuhlgestellen und -sitzschalen aus Holz sowie das komplette Verfahren, inkl. speziell angepasster UV-Feststofflacke, die mittels Spritzen aufgetragen werden können, entwickelt werden.
Die UV-Härtung der Lackschicht sollte zur Vermeidung der Sauerstoff-Inhibition unter Kohlendioxid-Atmosphäre erfolgen, wobei ein mit Kohlendioxid gefülltes Becken oder ein Tunnel jeweils mit verspiegelter Oberfläche die Einstellung eines extrem reduzierten Sauerstoffanteils ermöglichen sollte. Dies sollte dann unter Serienbedingungen eine Härtung der Lackschicht mittels einfacher, strahlungsarmer und kostengünstiger UV-Lampen an allen Stellen der dreidimensionalen Oberfläche gestatten. Hierzu sollte eine geeignete Anlagen- und Verfahrenstechnik entwickelt und aufgebaut werden.
Als Ergebnis des Projektes sollte die derzeit übliche Lackierung von Holzmöbeln mit lösungsmittelhaltigen Lacken (vor allem Wasser-UV-Lacke), die einen hohen Energieaufwand zur Lösungsmittelabsau-gung oder Trocknung benötigen, durch ein umweltfreundliches emissionsarmes Verfahren ersetzt werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenInnerhalb des Projektes wurde nach konzeptionellen Vorarbeiten und weiteren grundsätzlichen Versuchsreihen zur Machbarkeit des Ansatzes eine mobile Trocknungsanlage für lösemittelfreie UV-härtbare Lacke unter CO2-Umgebung entwickelt und aufgebaut.
Anschließend wurden umfangreiche Versuche zur Lackierung und Härtung am Beispiel von Holzstühlen durchgeführt.
An diesen Versuchen waren sowohl die Projektpartner Hiller und Rippert als auch weitere Lackapplikationsfirmen und Lackfirmen beteiligt.


Ergebnisse und Diskussion

Das Projektziel einer Umsetzung der neuen Lackier- und Härtungstechnologie in den Fertigungsmaßstab der Lackierung von Holzstühlen konnte nicht erreicht werden. Das grundsätzliche Problem zur Anwendung der neuen Technologie zur Lackierung von Holzstühlen waren hierbei nicht, wie bei der Planung des Vorhabens erwartet, Schwierigkeiten mit der neuartigen UV- Trocknungstechnik unter CO2-Atmosphäre, sondern das Fehlen geeigneter lösemittelfreier Lacksysteme.
Trotz umfangreicher Entwicklungsarbeiten der Partner und einer am Projekt beteiligten Lackfirma konnte kein Lack bereitgestellt werden, mit dem Holzstühle in der erforderlichen Qualität produktionssicher lackiert werden können. Insbesondere wurde keine gleichmäßig glatte Oberfläche auf den qualitativ sehr unterschiedlichen Holzoberflächen (z. B. Risse im Furnier, unterschiedliche Holzfeuchte) erreicht. Gemäß Aussagen von mehreren Lackfirmen fehlen derzeit geeignete Rohstoffe, um die bestehenden Probleme in der Verarbeitbarkeit und erzielbaren Lackierqualität zu beseitigen.
Das Projekt führte trotzdem zu wichtigen Ergebnissen: So entstand eine mobile Testanlage zur UV-Trocknung von 100%-UV-Lacken unter CO2-Atmosphäre, mit der hervorragende Härtungsresultate der Lacke, auch bei Lackierung anderer Materialien, erzielt wurden. An dieser Versuchsanlage konnten Trocknungsparameter und Messsysteme zur UV-Härtung unter Inertgasbedingungen erarbeitet werden.
Weiterhin ist es im Laufe der Projektentwicklungen gelungen, eine Applikationstechnik zu konzipieren, mit der die Feststofflacke praxisgerecht mit einer hohen Dosiergenauigkeit appliziert werden können.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die mobile Trocknungsanlage wurde auf wichtigen Fachmessen (z. B. European Coatingshow in Nürn-berg vom 26.04. - 28.04.2005 und LIGNA in Hannover vom 02.05. - 06.05.2005) ausgestellt.
Hierbei fanden Liveshows statt, in denen dem Fachpublikum die Funktionsweise demonstriert wurde.


Fazit

Die Projektpartner sind weiterhin vom technischen, wirtschaftlichen und umweltseitigen Potenzial der Lackierung mit UV-Feststofflacken unter CO2-Atmosphäre überzeugt. Beide Firmen wollen die Versuche wieder aufnehmen, sobald geeignete neue Lacksysteme angeboten werden. Entsprechende Anforderun-gen zur Weiterentwicklung der Lacke sind an mehrere Lackfirmen definiert worden.
Die UV- Trocknung von 100%-UV-Lacken unter CO2-Atmosphäre ist durch die möglichen Vorteile (deutliche Energieeinsparungen, Vermeidung langer Trocknungsstrecken, deutliche Reduzierung von Lackzwischenschliff usw.) weiterhin eines der am meisten diskutierten Lackierverfahren in der Oberflächenbranche. Die Partner gehen deshalb davon aus, dass sie ihre im Projekt erarbeiteten Erfahrungen in Zukunft noch nutzen können und mittelfristig Erfolge bei der Umsetzung der Technologie erzielen werden.
Diese Versuchsanlage steht auch nach Abschluss des Projektes für weitere Entwicklungsschritte zur Verfügung.

Übersicht

Fördersumme

300.000,00 €

Förderzeitraum

19.03.2004 - 19.03.2006

Bundesland

Baden-Württemberg

Schlagwörter

Klimaschutz
Ressourcenschonung
Umweltforschung
Umwelttechnik