Ersatz konventioneller lösemittelbasierter Materialien (Substitution)

Dieses Kapitel beschreibt mögliche Alternativen für konventionelle Drahtlackbeschichtungen (siehe Abschnitt 3.4.3.1 und 3.4.3.2) und Gleitmittel (siehe Abschnitt 3.4.3.3).

3.4.5.1 Highsolid-Drahtlackbeschichtungen

Beschreibung: Durch die Anwendung von Filzen hat sich allgemein der Feststoffgehalt in den vergangenen 20 Jahren von 30 bis auf ungefähr 45 % erhöht (das führte zu einer Lösemittelminderung von 70 bis 55 %), und für Drähte feiner als 0,10 mm von 20 auf 30 % Feststoffgehalt mit einer korrespondierenden Minderung des Lösemittelgehalts von 80 auf 70 %. Weitere Fortschritte sollten möglich seine, insbesondere um den Einsatz teueren Lösemittels zu mindern.

Erreichte Umwelteffekte: Eine ziemlich bedeutende Minderung der Lösemittelemissionen.

Medienübergreifende Effekte: Ein sehr hoher Feststoffanteil benötigt einen hohen Energieeinsatz beim Herstellungsprozess, folglich einen höheren Energieeinsatz beim Aufheizen. Es fällt mehr Abfall an.

Betriebsdaten: Bei einer großen Erhöhung des Feststoffanteils tritt eine Tendenz zu geringerer Qualität der Isolationsschicht auf, siehe Abschnitt 3.4.6.2. Es wird auch schwieriger, die richtige Dicke jeder Isolationsschicht zu erreichen. Erfahrungen zeigen eine direkte Korrelation zwischen dem Feststoffanteil und dem Anteil an produziertem Ausschuss. Wegen des Ausschussanteils war es deshalb notwendig, den Feststoffanteil bewusst zu reduzieren.

Anwendbarkeit: Anwendbar bei neuen und bestehenden Anlagen.

Wirtschaftlichkeit: Nutzen durch niedrige Kosten. Minderung der Lösemittelkosten bei den Drahtlacken, es wird aber weniger Energie zurück gewonnen aus der Verbrennung der Lösemittel im Abgas.

BVT-Merkblatt Oberflächenbehandlung mit Lösemitteln 119 Gründe für die Einführung: Kostenminderung.

Beispielbetriebe: Alle Anlagen wenden Beschichtungssysteme mit einem Feststoffanteil von +/- 30 bis 45 % an.

Referenzliteratur: [64, EWWG, 2004] [76, TWG, 2004] [128, TWG, 2005]

3.4.5.2 Wasserbasierte Drahtlackbeschichtungen

Beschreibung: Vor einigen Jahren wurden Versuche mit Acryl-haltigen Lacken durchgeführt.

Sie haben die Anforderungen der IEC-Standards und die steigenden Anforderungen hinsichtlich der mechanischen und elektrischen Eigenschaften, die die Kunden forderten, nicht erreicht. Ein kleiner Lösemittelanteil (bis zu 15 % an Alkoholen und Aminen) ist zur Erreichung der Oberflächenqualität erforderlich.

Erreichte Umwelteffekte: Eine bedeutende Minderung an Lösemittelemissionen.

Medienübergreifende Effekte: Emissionen in das Wasser, hohe Energieaufwendungen zum Trocknen und die Energierückgewinnung aus der Verbrennung fällt weg.

Betriebsdaten: Erste Erfahrungen zeigen einen größeren Materialbedarf und längere Trock-nungszeiten. Wegen der hohen Kosten und technologischer Aspekte erweist sich diese Alternative noch nicht als brauchbar.

Anwendbarkeit: Zurzeit nicht anwendbar.

Wirtschaftlichkeit: Geringe Kostenvorteile. Nachrüstung würde ein teurer Vorgang, da alle Verrohrungen durch rostfreien Stahl ersetzt werden müssten. Auch die Trocknungszone müsste vergrößert werden (länger/wärmer).

Gründe für die Einführung: Keine Angaben übermittelt.

Beispielbetriebe: Keine Angaben übermittelt.

Referenzliteratur: [64, EWWG, 2004] [128, TWG, 2005]

3.4.5.3 UV-härtende Drahtlackbeschichtungen

Beschreibung: UV-härtende Drahtlackbeschichtungen könnten eine mögliche Alternative zu konventionellen lösemittelbasierten Beschichtungen sein.

Erreichte Umwelteffekte: Lösemittelhaltige Emissionen aus dem Beschichtungssystem werden auf Null reduziert.

Medienübergreifende Effekte: Es werden UV-Lampen zum Trocknen benötigt. Hoher Energieverbrauch.

Betriebsdaten: Bekanntes Material wird nicht die erforderlichen Spezifikationen erfüllen. Es werden große Probleme erwartet, dass die korrekte (exakte) Dicke erreicht wird und eine Blasenbildung zu schlechten elektrischen Eigenschaften führen wird.

Wegen fehlender Güte, hohen Kosten, technologischen und Sicherheitsaspekten wird diese Alternative noch nicht als geeignet angesehen.

Anwendbarkeit: Bisher wurde diese Methode/der Prozess noch nicht verwendet. Es gibt derzeit einige Entwicklungsaktivitäten, die durch die EU unterstützt werden, die Ergebnisse sind aber derzeit noch nicht vielversprechend.

120 BVT-Merkblatt Oberflächenbehandlung mit Lösemitteln Wirtschaftlichkeit: Geringe Kostenvorteile. Nachrüstung ist sehr teuer. Es werden hohe Materialkosten erwartet.

Gründe für die Einführung: Keine Angaben übermittelt.

Beispielbetriebe: Keine Angaben übermittelt.

Referenzliteratur: [12, UBA Germany, 2002] [64, EWWG, 2004] [128, TWG, 2005]

3.4.5.4 Kresol-freie Drahtlackbeschichtungen

Beschreibung: Kresol-haltige Beschichtungen sind korrodierend und/oder toxisch, z.B. PVF (Polyvinylfluorid) ist als toxisch klassifiziert. Kresol sollte durch Diglykol oder vergleichbare Komponenten ersetzt werden.

Erreichte Umwelteffekte:

Medienübergreifende Effekte: Kresol-freie Drahtlackbeschichtungen sind nicht notwendiger-weise für die menschliche Gesundheit besser, da sie einen schlechten Geruch haben können und ebenso korrodierend und toxisch sein können.

Betriebsdaten: Keine Angaben übermittelt.

Anwendbarkeit: Sie sind wegen fehlender Qualität und elektrischer Leistung noch keine geeignete Alternative.

Wirtschaftlichkeit: Geringer Kostenvorteil. Die auf Kresol-freiem Lösemittel basierende alternative Beschichtung ist teurer und weist eine geringere Qualität auf.

Gründe für die Einführung: Keine Angaben übermittelt.

Beispielbetriebe: Keine Angaben übermittelt.

Referenzliteratur: [64, EWWG, 2004, 76, TWG, 2004] [128, TWG, 2005]

3.4.5.5 Polyesterpulverhaltige Drahtlackbeschichtung

Beschreibung: Es gibt Polyesterpulverbeschichtungen, die sind aber nur anwendbar bei Wickeldrähten für den Niedertemperaturbereich.

Erreichte Umwelteffekte: Lösemittelemissionen aus dem Beschichtungssystem werden auf Null reduziert.

Medienübergreifende Effekte: Erhöhtes Explosionsrisiko.

Betriebsdaten: Wegen fehlender Leistung (geringer thermischer Widerstand, schlechte Haftung und deshalb unzureichende mechanische und elektrische Eigenschaften) und hohen Investitionskosten konnte sich diese Alternative bisher nicht durchsetzen.

Bei Anwendung dieser Technik gibt es keine Produktionsflexibiltät mehr.

Anwendbarkeit: Wird zurzeit nicht angewendet. Es wurden im Jahr 1980 Tests durchgeführt, die Entwicklung wurde nach einer aufgetretenen Explosion gestoppt.

Wirtschaftlichkeit: Geringer Kostenvorteil. Nachrüstung ist ein sehr teurer Vorgang.

Gründe für die Einführung: Keine Angaben übermittelt.

BVT-Merkblatt Oberflächenbehandlung mit Lösemitteln 121 Beispielbetriebe: Keine Angaben übermittelt.

Referenzliteratur: [64, EWWG, 2004] [128, TWG, 2005]

3.4.5.6 Lösemittelfreie Gleitmittel

Beschreibung: Lösemittelfreie Gleitmittel können mittels Fäden oder Filzen aufgetragen werden. Zwei alternative Systeme sind in einigen Anlagen in Betrieb: geschmolzenes Gleitmittel wird auf die Drahtoberfläche durch einen mit Gleitmittel angefeuchteten Filz aufgetragen, oder an dem fertigen beschichteten Draht wird ein Faden mit Gleitmittel mitgeführt, der durch die Resthitze des Drahts aufschmilzt. Die letztgenannte Technik trägt das Gleitmittel durch zwei- oder dreimalige Drehung des Fadens um den lackierten Draht auf, dabei wird der Faden in Transportrichtung bewegt, aber mit einer geringeren Geschwindigkeit.

Erreichte Umwelteffekte: Es werden Lösemittelemissionen aus dem Gleitmittel vermieden.

Für nicht so feine Drähte können durch den Faden die VOC-Emissionen auf 3 bis 4 g/kg Produkt gemindert werden.

Medienübergreifende Effekte: Durch die verwendeten Fäden wird Abfall produziert, bisher wurde keine Möglichkeit des Recyclings gefunden.

Betriebsdaten: Das Gleitmittel ist kein Mittel zur Konservierung des Wickeldrahts, sondern ein genauc definiertes Mittel für spezifische Leistungsmerkmale des Drahtes, die vom Kunden gefordert und freigegeben werden. Das Auftragssystem muss sicherstellen, dass die kleine notwendige Menge des Gleitmittels homogen auf die Oberfläche des Drahtes aufgetragen wird.

Für typische Werte siehe Kapitel 3.4.3.3 . Lösemittelfreie Gleitmittel können nicht bei Drähten kleiner als 0,15 mm angewendet werden, da die Reibung zwischen Draht und Gleitmittel höher als normal ist, was zu vermehrten Drahtbrüchen führt. Demzufolge wird mehr Ausschuss produziert, wenn Drähte kleiner als 0,15 mm hergestellt werden. .

Die Qualitätsanforderungen des Kunden bezüglich Dicke und Gleichmäßigkeit des Gleitfilms müssen beachtet werden, wenn man an lösemittelfreie Alternativen denkt. Das Gleitmittel wird normalerweise durch den Kunden bestimmt. Allgemein kann man sagen, dass hohe Qualitätsanforderungen und dünne Drähte für lösemittelfreie Gleitmittel weniger geeignet sind.

Es besteht die Notwendigkeit der Beaufsichtigung und Instandhaltung der Auftragssysteme und es besteht die Gefahr der Fehlfunktion. Verglichen mit einem konventionellen System sind die Alternativen nicht effektiv oder einfach nicht zuverlässig genug.

Anwendbarkeit: Anwendbar bei neuen und bestehenden Anlagen. Die meisten Anlagen haben einige Linien (einige haben sogar bis zu 20 % ihrer Linien) mit lösemittelfreiem Gleitmittelauftrag. Bisher wurde diese Technik nur für spezielle Kunden verwendet. Die allgemeine Anwendung ist heutzutage wegen der Kundenanforderungen nicht möglich. Die Technik kann nur bei einem begrenzten Drahtdurchmesserbereich angewendet werden, z.B.

0,15 bis 1,5 mm (z.B. nicht möglich bei Feindrähten).

Wirtschaftlichkeit: Ein ökonomischer Vorteil ist, dass Lösemittel weggelassen werden.

Alternative Systeme unter Verwendung von getränkten Garnen sind seit einigen Jahren in der Entwicklung. Diese Systeme erfordern hohe Investitionskosten für jede Linie und haben mit lösemittelhaltigen Varianten vergleichbare Investitionskosten. Ein Garnbruch wird zu hohen Mengen an Ausschuss führen.

Gründe für die Einführung: Kundenforderungen zur Anwendung von Alternativen und die Verbesserung der Arbeitsumwelt.

Beispielbetriebe: Keine Angaben übermittelt.

Referenzliteratur: [12, UBA Germany, 2002] [64, EWWG, 2004] [76, TWG, 2004] [128, TWG, 2005]

122 BVT-Merkblatt Oberflächenbehandlung mit Lösemitteln

3.4.6 Ersatz von konventionellen lösemittelbasierten

Im Dokument „Beste verfügbare Techniken für die Oberflächenbehandlung unter Verwendung von organischen Lösemitteln“ August 2007 mit ausgewählten Kapiteln in deutscher Übersetzung (Seite 182-186)