Um den Lösemittelverbrauch entsprechend der VOC-Verordnung zu reduzieren, hat die Firma Kuhaupt mit Sitz in Warburg zusammen mit Hesse-Lignal die Verfahren und Abläufe im Bereich der Treppenstufen-Lackierung überdacht und neu gestaltet. Vom Projektstart bis zur Umsetzung vergingen dabei gerade mal sechs Monate.
„31. Verordnung zur Durchführung des Bundes-Immissionsschutzgesetztes“ und „Chemikalienrechtliche Verordnung zur Begrenzung der Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) durch Beschränkung des Inverkehrbringens lösemittelhaltiger Farben und Lacke (ChemVOCFarbV)“. Diese beiden Wortungetüme, kurz VOC-Verordnung und Decopaint-Verordnung genannt, erschrecken seit geraumer Zeit die Anwender von Farben und Lacken auch in der Holzbranche. Es ist viel über die befürchteten Schwierigkeiten, die diese Verordnungen verursachen können, gesprochen und geschrieben worden. Die gesetzlichen Vorgaben ließen sich dadurch aber nicht ändern. Kopf in den Sand stecken hilft also nicht, die Forderungen sind in der Praxis umzusetzen.
Dass dies möglich ist und weder im finanziellen Kollaps noch in der Wettbewerbsunfähigkeit enden muss, zeigt das Beispiel der Schreinerei Kuhaupt. Das Unternehmen blickt auf eine lange Tradition guter handwerklicher Arbeit zurück. 1958 von Schreinermeister Franz Kuhaupt gegründet, hat sich das Unternehmen mittlerweile auf die Fertigung von Treppen, Fenstern und den Innenausbau spezialisiert. 30 qualifizierte Mitarbeiter arbeiten für das Unternehmen unter der Leitung des jetzigen Inhabers und Sohn des Firmengründers Ludger Kuhaupt.
Der VOC-Verordnung Rechnung tragen
Mit einem Lösemitteleinsatz von über 20 t pro Jahr unterliegt die Schreinerei Kuhaupt der VOC-Verordnung. Die Entscheidung, ob der Weg der Lösemittelreduzierung oder der Lösemittelnachbehandlung (Bio-Filter oder Nachverbrennung) eingeschlagen werden sollte war schnell getroffen, da die Investitionskosten für die Nachbehandlung nicht rechenbar waren. Reduzierung des Lösemitteleinsatzes war also die Zielsetzung, die das Unternehmen gemeinsam mit dem Lacklieferanten Hesse-Lignal in Angriff nahm.
Der Ablauf zur Lackierung der Treppenstufen bestand aus folgenden vier Durchgängen, bei denen die Stufenunterseiten mit 1K-Lösemittellack und die Oberseiten mit Polyurethanlack lackiert wurden:
- Unterseite: Nach dem Holzschliff hat man noch einen Glättschliff vorgenommen. Die Maschine mit zwei Rundbürsten steht vor dem Spritzautomat, Lackierung (Grundieren) mit 1K-Lösemittellack, Auftragsmenge 100 – 120 g/m2, Trocknung im Hordenwagen bei Raumtemperatur ca. 1 – 2 Std.
- Oberseite: Schliff/Vorbehandlung wie Unterseite, dann 2K PUR-Treppenlack 120 g/m2 ( ± 5 g/m2), Trocknung im Hordenwagen bei Raumtemperatur ca. 2 – 3 Std.
- Unterseite: Lackzwischenschliff mit zwei Rundbürsten (Venjakob Flextrim), eine im Gleich-, die andere im Gegenlauf, Lackierung (Endlack) mit 1K-Lösemittellack 90 – 100 g/m2.
- Oberseite: Lackzwischenschliff wie Unterseite, Lackierung mit 2K PUR-Treppenlack 120 g/m2 ( ± 5 g/m2), Trocknung im Hordenwagen bei Raumtemperatur über Nacht, Endkontrolle und Verpacken für den Versand.
Für die Reduzierung der VOC wurden vier Verfahren diskutiert. Voraussetzung war, dass die Fertigungszeiten möglichst verkürzt werden. Das Oberflächenbild sollte dem bisher erzielten Ergebnis gleichen. Die diskutierten Varianten:
- 1: Ersatz von 1K-Lösemittel- und PUR-Lack durch einen Hydro-UV Lack. Zu erwartende Reduzierung VOC: Rund 99 %.
- 2: Ersatz des 1K-Lösemittel-Lacks gegen einen Walz-UV-Lack unter Beibehaltung der Oberseitenlackierung mit PUR-Lack. Zu erwartende Reduzierung VOC: rund 50 %.
- 3: Kombination aus UV-Walzlackierung für die Unterseite und Hydro-UV-Lackierung für die Oberseite. Zu erwartende Reduzierung VOC: rund 99 %.
- 4: Kombination aus UV-Walzlackierung für die Unterseite und konventionellem Hydro-Lack (1K oder 2K) auf der Oberseite. Zu erwartende Reduzierung VOC in diesem Fall: rund 96 %.
Durch den Einsatz von Hydro-UV-Materialien könnte eine noch höhere Oberflächenqualität der Stufen erreicht werden – und das bei gleichzeitiger Prozessbeschleunigung, da die Stufen direkt nach der Aushärtung unter UV-Licht belastbar sind. Investitionen müssen hierfür aber in eine forcierte Trocknung und die UV-Härtung getätigt werden.
UV-Walzapplikation ist die Methode mit dem höchsten Wirkungsgrad. Investitionen müssen dabei in die Walzenapplikation und die UV-Härtung erfolgen. Das Walzbild entspricht aber in der Eleganz nicht dem gewohnten Spritzbild, deswegen ist dies nur für die Stufenunterseite vorzusehen.
Alle Varianten konnten vor der betreblichen Umsetzung im Technikum des Lacklieferanten Hesse-Lignal unter realistischen Bedingungen getestet werden.
Die Entscheidung nach den Technikumsversuchen und Investitionsrechnungen, fiel für die Variante 2 (siehe oben) als Zwischenschritt zum Ziel. Diese Option hatte die Vorteile, dass die gewohnte Optik der Stufenoberseiten erhalten bliebe und die Investitionskosten für Maschinen am geringsten wären.
Mit weiteren Optimierungen zur geforderten Reduzierung
Um den Anforderungen der VOC-Verordnung im vollen Umfang gerecht zu werden, reichte das Zwischenergebnis nicht aus. Für die Einhaltung des Reduzierungsplans war eine Zielemission von 45 % VOC bezogen auf den eingesetzten Festkörper zu erreichen. Bei Betrieben mit einem Lösemittelverbrauch zwischen 15 – 25 t VOC p. a. gilt: Zielemission = kg Feststoffmasse/Jahr x 3 x 40 % [kg]. Das bedeutete, im zweiten Schritt auch die Lackierung der Stufenoberseite auf lösemittelarme Systeme umzustellen.
Zur Wahl standen noch die Varianten 3 (Hydro-UV-Lack) und 4 (konventioneller Hydro-Lack). Um sinnvoll mit dem Hydro-UV-System zu arbeiten, sind Investitionen in forcierte Trocknung und UV-Strahler nötig. Das konventionelle System kommt dagegen ohne zusätzliche Investitionskosten aus. Die Frage, die es dabei noch zu beantworten galt, war, ob die räumlichen und zeitlichen Gegebenheiten für eine Trocknung im Hordenwagen ausreichend sein würden.
Die Versuche unter Produktionsbedingungen mit dem konventionellen Hydrosystem brachten die notwendige Klarheit. Bei den derzeit benötigten Produktionskapazitäten ist das Ergebnis mit dem konventionellen System zu erzielen. Um keine Abstriche in der Oberflächenqualität zu machen, wird ein 2K-Wasserlack von Hesse-Lignal eingesetzt, der dem alten PUR-System vergleichbare Beständigkeiten aufweist.
Der neue Ablauf: Nach Holz- und Glättschliff erfolgt die Lackierung der Unterseite mittels UV-Walzanlage. Lackauftrag und Lackhärtung in einem Durchlauf, direkt nach dem Härten wird die Treppenstufe (von Hand) gewendet.
Zum Lackieren der Oberseite mit Hydro-Treppenlack und Härter (100 – 110 g/m2), ist zuerst ein Glättschliff vorgeschaltet, danach läuft die Stufe durch einen Spritzautomat der Fa. Venjakob, bei dem der Lacküberschuss (Overspray) über ein Gurtband zurückgewonnen wird. Da der Hydrolack eine Topfzeit von 3 Stunden hat, ist es problemlos möglich, den aufgefangenen Lack wieder in die frische Lack-Härter-Mischung einzuarbeiten. Nach einem 10 m langen Umluftkanal werden die Stufen kommissionsweise in Hordenwagen bei Raumtemperatur zum Durchhärten über Nacht abgelegt.
Am nächsten Tag erfolgt der Lackschliff der Kanten von Hand, der Lackschliff der Stufen von unten und oben maschinell. Die EndLackierung erfolgt schließlich in gleicher Weise wie beim Grundieren, die Durchhärtung über Nacht bei Raumtemperatur. Dann geht es in die Endkontrolle und schließlich zum Verpacken in den Versand.
Das Projekt zügig und erfolgreich durchgezogen
Die Anlage für die UV-Walzlackierung konnte günstig auf dem Gebrauchtmaschinenmarkt gekauft werden. Der Zeitrahmen vom Projektstart bis zur endgültigen Umsetzung in der Produktion betrug gerade mal 6 Monate. Alle Schritte sind in enger Abstimmung mit dem Partner Hesse-Lignal erfolgt, der mit wesentlichen Impulsen zum guten Gelingen des Projekts beigetragen hat. Fazit: Die Lösemittelmenge konnte deutlich unter das vom Gesetzgeber vorgeschriebene Maß reduziert werden. Und in der Lösemittelbilanz bleiben noch ausreichend Freiräume, die für die Abwicklung solcher exotischer Aufgabestellungen genutzt werden können, bei denen noch die lösemittelhaltigen Systeme bevorzugt werden.
Positiver Nebeneffekt war in jedem Fall auch, dass man sich die Zeit nehmen musste, die gesamte Oberfläche neu zu durchdenken und auf den Prüfstand zu stellen. Auf diese Weise konnten Optimierungspotenziale gefunden werden, die zur Amortisation der Investitionskosten binnen sehr kurzer Zeit führen und zudem die Wettbewerbsfähigkeit steigern werden. Die Kombination von höherem Festkörper beim Hydro-Lack und UV-Walzapplikation führt zu einer Halbierung des Lackverbrauchs bezogen auf die gefertigte Fläche und damit zu erheblichen Einsparungen trotz höherer Materialpreise.
Wenn der Expansionskurs bei Kuhaupt soweit fortgeschritten ist, dass man mit dem jetzt gewählten System an die Kapazitätsgrenzen stößt, steht der nächste Schritt auch bereits fest: Hydro-UV-Lackierung. ■
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