Sauter Bericht Endfassung 22022005 - Cleaner Production Germany

INVESTITIONEN ZUR VERMINDERUNG VON UMWELTBELASTUNGEN 

PROGRAMM DES BUNDESMINISTERS FÜR UMWELT, NATURSCHUTZ 

UND REAKTORSICHERHEIT 

Umweltbereich Abfall 

Abschlußbericht 

Aktenzeichen 30 441 - 1/22 

Vorhaben Nr. 20055 

Demonstrationsanlage zur umweltfreundlichen MDF-Pulverbeschichtung 

mit hohen Qualitätsanforderungen für die Möbelherstellung 

Sauter GmbH MDF-Pulverbeschichtung – AZ 30 441 – 1/22 Seite 1/73 

Von 

Wolfgang Sauter – Sauter GmbH 

Dr. Matthias Harsch – LCS Life Cycle Simulation GmbH 

Lutz Mertins – ABAG-itm GmbH 

Sauter GmbH 

Rengoldshauser Str. 10 

88662 Überlingen 

IM AUFTRAG DES 

UMWELTBUNDESAMTES 

November 2004

Berichts-Kennblatt 

Aktenzeichen UBA 

30 441 - 1/22 

Titel des Berichts 

Sachgebiet Abfall 

Demonstrationsanlage zur umweltfreundlichen MDF-Pulverbeschichtung mit hohen Qualitätsanforderungen 

für die Möbelherstellung 

Autor (en), Name(n), Vorname(n) 

Harsch, Dr. Matthias 

Mertins, Lutz 

Sauter, Wolfgang 

Durchführende Institution (Name, Anschrift) 




Fördernde Institution (Name, Anschrift) 

Umweltbundesamt, Bismarckplatz 1, 14193 Berlin 

Zusätzliche Angaben 

Abschlußdatum 

November 2004 

Veröffentlichungsdatum 

Vorh.-Nr. 20055 

Seitenzahl 

37 (ohne Anlage) 

Literaturangaben 


./. 

Tabellen u. Diagramme 


Abbildungen 


Minimierung von VOC-Emissionen, Abfällen und Abwässern durch ein innovatives, umweltschonendes 

Pulverschichtungsverfahren für MDF-Platten. 

Kurzfassung 

In Deutschland wurde mit der UV-Pulverbeschichtung erstmals ein Verfahren für die hochwertige 

Beschichtung von MDF-Platten für die Möbelindustrie Verfahren eingeführt, das die aus der 

Nasslackierung resultierende Umweltbelastung vermeidet. Das Verfahren arbeitet ressourcenschonend, 

da durch Rückgewinnung des Oversprays 98 % des Pulvers zur Beschichtung genutzt 

werden. Die Emission schädlicher Stoffe, insbesondere VOC, wird vermieden und die bei einer 

Nasslackierung aufwendige Abluftreinigung entfällt. Das Verfahren arbeitet abfall- und abwasserfrei, 

die aufwendige und kostenträchtige Behandlung und Entsorgung des bei der Nasslackierung 

anfallenden Lackschlamms entfällt. Der Energiebedarf der Pulverbeschichtung – unter Einbeziehung 

von Lackherstellung und Beschichtungsvorgang – liegt in gleicher Größenordnung wie bei 

einer Nasslackierung nach dem Stand der Technik. 

Das Verfahren ist für die Beschichtung temperaturempfindlicher Substrate geeignet. Es weist 

eine hohe Prozesssicherheit auf, arbeitet wirtschaftlich und führt zu einer Beschichtung, die 

höchste Qualitätsanforderungen erfüllt. Die Beschichtung anderer thermosensibler Werkstoffe 

und die Übertragbarkeit auf weitere Branchen gegeben und eröffnet der Pulverbeschichtung über 

die Büromöbelbranche hinaus neue Anwendungsfelder im Hochqualitätssegment. 

Schlagwörter 

Lackieren, Pulverlack, VOC, Lösemittel-Emission, Abfallvermeidung, Substitution

Report-Coversheet 

UBA 30 441 - 1/22 

Report Title 

Demonstration project - environmentally friendly powder coating of MDF for high quality office 

furniture 

Author(s), Family Name(s), First Name(s) 

Harsch, Dr. Matthias 

Mertins, Lutz 

Sauter, Wolfgang 

Performing Organisation (Name, Adress) 




Sponsoring Agency (Name, Adress) 

Umweltbundesamt, Bismarckplatz 1, 14193 Berlin Germany 

Supplementary Notes 

Report Date 

November 2004 

Publication Date 

Report-No. 

20055 

No. of Pages 

37 (without appendix) 

No. of References 


./. 

No. of Tables, Diagr. 


No. of Figures 


Minimisation of organic VOC-emissions, minimisation of waste and waste water by means of innovative, 

environmentally friendly painting of office furniture 

Abstract 

The project demonstrates that the UV-powder process is suitable for high quality coating of 

thermo sensible MDF-substrates for the office furniture industry. The process proved itself resource 

efficient, since powder coating offers an application rate of 98 %. UV-powder coating 

avoids the emission of air born pollutants (especially VOC) and the generation of paint sludge 

and waste water. The energy demand of the UV-Powder-Process is comparable to the wet paint 

application – taking into account both the paint, respectively powder, production and the application 

process. The IR- and UV-section still comprise a noticeable potential for energy reduction, 

which will make the UV-powder process even more advantageous. 

The process works highly economically and offers faster line speeds, thinner film thicknesses and 

high quality coating. The project demonstrates that powder application offers high quality coating 

for a wide range of thermo sensible substrates. 

Keywords 

powder coating, VOC, minimisation of organic solvents, waste minimisation,

Inhaltsverzeichnis 

1. KURZFASSUNG...................................................................................................................5 

2. EINLEITUNG ........................................................................................................................6 

2.1 ANGABEN ZUR BRANCHE.....................................................................................................6 

2.2 DIE OBERFLÄCHENBEHANDLUNG IN DER BÜROMÖBELINDUSTRIE................................................6 

2.3 WERKSTOFFE IN DER BÜROMÖBELPRODUKTION ......................................................................7 

2.4 DIE BESCHICHTUNG VON MDF-PLATTEN ...............................................................................8 

3. KONVENTIONELLES VERFAHREN ZUR BESCHICHTUNG VON MDF-PLATTEN FÜR DIE 

BÜROMÖBELINDUSTRIE .........................................................................................................9 

3.1 VERFAHRENSABLAUF..........................................................................................................9 

3.2 UMWELTRELEVANZ DER KONVENTIONELLEN NASSLACKIERUNG................................................ 10 

4. INNOVATIVER PROZESS ZUR PULVERBESCHICHTUNG VON MDF-WERKSTOFFEN FÜR 

DIE BÜROMÖBELINDUSTR IE ................................................................................................ 12 

4.1 ZIEL UND AUFGABENSTELLUNG .......................................................................................... 12 

4.2 KURZBESCHREIBUNG DES UNTERNEHMENS .......................................................................... 12 

4.3 KOOPERATIONSPARTNER IM PROJEKT ................................................................................. 13 

4.4 INNOVATIVER HERSTELLUNGSPROZESS ............................................................................... 14 

4.5 AUSLEGUNG UND LEISTUNGSDATEN .................................................................................... 14 

4.6 ARBEITSPLAN UND –SCHRITTE ........................................................................................... 19 

5. UMWELTENTLASTUNG DURCH DAS INNOVATIVE VERFAHREN...................................... 22 

5.1 CHARAKTERISIERUNG DER ANLAGE..................................................................................... 22 

5.2 ÖKOLOGISCHER VERGLEICH.............................................................................................. 23 

5.3 LÖSEMITTELBILANZ NASSLACKIERUNG / PULVERBESCHICHTUNG.............................................. 25 

5.4 ENERGIEBILANZ ............................................................................................................... 26 

5.5 GUTACHTEN ZU LUFTSEITIGEN EMISSIONEN.......................................................................... 29 

6. ERZIELTE ERGEBNISSE.................................................................................................... 31 

6.1 UMWELTENTLASTUNG DURCH DEN INNOVATIVEN PROZESS ..................................................... 31 

6.2 WIRTSCHAFTLICHE BETRACHTUNG ..................................................................................... 34 

7. EMPFEHLUNGEN .............................................................................................................. 36 

8. LITERATUR........................................................................................................................ 37 

ANLAGEN.............................................................................................................................. 38 

ANLAGE I - PROJEKTPARTNER 

ANLAGE II - ZUSAMMENFASSENDE PRÄSENTATION DER FA. LCS ZUR ÖKOBILANZIELLEN BETRACHTUNG 

ANLAGE III - GUTACHTEN DER FA. ILU-LUFTANALYTIK 

Sauter GmbH MDF-Pulverbeschichtung – AZ 30 441 – 1/22 Seite 4/73

1. Kurzfassung 

In der Beschichtung von Oberflächen sind in den zurückliegenden Jahren erhebliche Anstrengungen 

unternommen worden mit dem Ziel, wertvolle stoffliche und energetische 

Ressourcen effizienter zu nutzen, Abfälle zu minimieren und Emissionen, insbesondere 

VOC, zu reduzieren. 

Dies betrifft auch die Beschichtung von Holzwerkstoffen, die aufgrund spezifischer Eigenschaften, 

z. B. Temperaturempfindlichkeit und Oberflächengüte, besondere Anforderungen 

an den Produktionsprozess stellt. Um bei Holzwerkstoffen hochwertige Oberflächen 

zu erzielen, werden heute noch vorwiegend lösemittelhaltige Lacke appliziert. 

Das Vorhaben hatte zum Ziel, für die Beschichtung thermosensibler MDF-Platten die UV- 

Pulverbeschichtung einzuführen, die die vorgenannten Umweltbelastungen der Nasslackierung 

vermeidet und in jeder Hinsicht den bisherigen Verfahren zumindest ebenbürtig 

ist. Das Verfahren, gekennzeichnet durch Aufschmelzen des Pulverlackes mit Hilfe von 

Infrarot und Konvektionswärme und anschließender Vernetzung durch UV-Strahlung, 

wurde damit erstmals in Deutschland im Produktionsmaßstab realisiert. 

Das Vorhaben wurde in enger Kooperation mit Partnern aus der Büromöbelbranche, mit 

Anbietern der Pulverlack-Technologie (Anlagen- und Pulverhersteller) und mit Werkstoffherstellern 

durchgeführt. 

Ausgerichtet auf das Ziel, rationelle und umweltschonende Lackierung auf höchstem 

Qualitätsniveau zu erreichen, führte das Vorhaben zu ökologischen und ökonomischen 

Erfolgen: 

o Es entstehen keine VOC-Emissionen und eine aufwändige Abluftreinigung ist 

nicht erforderlich. 

o Der Auftragswirkungsgrad liegt – bei Aufbereitung und Rückführung des Pulvers 

- bei 98 %. Der durch Behandlung des Oversprays bei der Nasslackierung 

entstehende Lackschlamm wird vermieden. 

o Die Anlage arbeitet abwasserfrei. 

o Durch den Einsatz des UV Pulverlacks kann der Materialbedarf und damit verbunden 

die ökologische Bilanz der Lackherstellung signifikant gegenüber dem 

Nasslack verbessert werden. 

o Die Anlage weist einen hohen Automatisierungsgrad und eine hohe Prozesssicherheit 

auf. Sie erfüllt die hohen qualitativen Anforderungen der Kunden in jeder 

Hinsicht und arbeitet aufgrund des hohen Durchsatzes wirtschaftlich. 

o Der derzeit noch hohe Strombedarf, in erster Linie durch den IR- 

Aufschmelzofen bedingt, kann beträchtlich reduziert werden, z. B. mittels gasgestützter 

Wärmeerzeugung und Wärmerückgewinnung aus der Abluft. 

Die wirtschaftlich effiziente und umweltverträgliche Anwendung des Verfahrens zur hochqualitativen 

Beschichtung von MDF-Platten für die Möbelindustrie konnte durch das Demonstrationsvorhaben 

bestätigt werden. Die Übertragbarkeit auf weitere Beschichtungsunternehmen 

in der Büromöbelbranche und auf andere Bereiche, in denen temperaturempfindliche 

Werkstoffe, z. B. Kunststoffe, beschichtet werden, ist gegeben. 


2. Einleitung 

2.1 Angaben zur Branche 

Die Möbelindustrie ist der umsatzstärkste Bereich der bundesdeutschen Holzindustrie. 

Mit ca. 137.000 Mitarbeitern (-6,9 % gegenüber Vorjahr) in 1.293 Betrieben (-3,4 % gegenüber 

Vorjahr) erzielte sie im Jahre 2003 einen Umsatz von 19,81 Milliarden € 1 . Die 

Länder der Europäischen Union erwirtschaftet im Jahr 2003 mit 760.000 Beschäftigten 

einen Umsatz von 77,5 Mrd. €. Weltweit wird die Produktion an Möbeln auf 200 Mrd. US- 

Dollar geschätzt. 2 

Anders als die europäischen Wettbewerber, die stark exportorientiert sind, hat die deutsche 

Möbelindustrie bislang ihren wirtschaftlichen Schwerpunkt im Binnenmarkt. Ursache 

ist der hohe Pro-Kopf-Verbrauch an Möbeln in der Bundesrepublik Deutschland. So gibt 

jeder Deutsche statistisch gesehen knapp 400 € jährlich für Möbel aus, während derselbe 

Wert in anderen europäischen Industrieländern wie Italien, Frankreich oder Großbritannien 

unter 200 € liegt. In den letzten Jahren führten u. a. Konsumzurückhaltung und der 

Import von Massenware zu einem Rückgang der innerdeutschen Produktion. 

Die Büromöbelindustrie hat mit einem Umsatz von ca. 2,1 Mrd. € (2002) einen Anteil 

von ca. 11 % an der deutschen Möbelproduktion. Mit ca. 80 % verbleibt der überwiegende 

Teil in Deutschland, in den Export gelangt nur ca. 1/5 der Produktion. Die deutsche Büromöbelproduktion 

ist in Europa führend, mit einem Anteil von 33 %. 

Der Energiebedarf der Pulverbeschichtung – unter Einbeziehung von Lackherstellung und 

Beschichtungsvorgang – liegt in gleicher Größenordnung wie bei einer Nasslackierung 

nach dem Stand der Technik. 

2.2 Die Oberflächenbehandlung in der Büromöbelindustrie 

Die Oberflächenbehandlung stellt einen wichtigen Schritt in der Wertschöpfungskette der 

Möbelindustrie dar. Dabei kommen je nach Werkstoff – Holz, Holzwerkstoffe, Metall oder 

Kunststoff – verschiedene Verfahren und Einsatzstoffe zur Anwendung, die sich auf die 

Produktion und das Produkt selbst technisch, wirtschaftlich und ökologisch unterschiedlich 

auswirken. 

In der Beschichtung von Oberflächen sind in den zurückliegenden Jahren erhebliche Anstrengungen 

unternommen worden mit dem Ziel, wertvolle Ressourcen effizienter zu nutzen 

und die Entstehung von Abfällen sowie sonstigen Emissionen zu reduzieren. Durch 

die europaweit geltende VOC-Richtlinie 3 hat die Emissionsminderung bei der Behandlung/Beschichtung 

von Oberflächen noch zusätzlich an Bedeutung gewonnen. 

Dies betrifft auch die Beschichtung von Holzwerkstoffen, die aufgrund spezifischer Werkstoffeigenschaften 

besondere Anforderungen an den Produktionsprozess stellt. Um bei 

Holzwerkstoffen hochwertige Oberflächen zu erzielen wird heute noch vorwiegend das 

Spritzen von Nasslacken praktiziert. Dabei werden je nach Lacktyp organische Lösemittel 

in erheblichen Mengen freigesetzt, die durch aufwendige Abluftreinigungsverfahren zurückgehalten 

werden müssen. Außerdem entsteht bei den Nassverfahren Lackschlamm, 

1 Statistisches Bundesamt, 2004 

2 www.holz.net: Wichtigste Kennzahlen der Möbelindustrie Deutschlands, 2003 

3 31. Verordnung zur Durchführung des Bundes -Immissionsschutzgesetzes (Verordnung zur Begrenzung der 

Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen bei der Verwendung organischer Lösemittel in bestimmten 

Anlagen - 31. BlmSchV) vom 21. August 2001 (BGBl. I S. 2180) 


der als Abfall zu entsorgen ist. 

Ökonomische Zwänge, u. a. höhere Flexibilität in der Fertigung und Wirtschaftlichkeit von 

Kleinserien, Qualitative Anforderungen, u. a. bessere Oberflächenbeschaffenheit, und 

ökologische Vorgaben, z. B. Minimierung von VOC-Emissionen und von Overspray, führen 

zu neuen Lackierverfahren. Von besonderem Interesse ist in diesem Zusammenhang 

die Pulverlack-Technologie, die wirtschaftlich und ökologisch effektiv ist und dabei praktisch 

emissionsfrei und extrem abfallarm arbeitet. 

Aus Versuchsvorhaben liegen zahlreiche Erkenntnisse über die Anwendung der Pulvertechnologie 

bei Büromöbeln vor, doch bezogen auf eine Serienproduktion im Hochqualitätssegment 

fehlten vor dem hier beschriebenen Demonstrationsvorhaben ausreichend 

belastbare Erfahrungswerte für den kontinuierlichen Einsatz des Verfahrens. Es besteht 

ein Anpassungs- und Optimierungsbedarf im Bereich des eigentlichen Beschichtungsprozesses 

sowie der Werkstück-Vorbehandlung, der eine enge Zusammenarbeit von Holzwerkstoff-, 

Pulverlack- und Anlagenhersteller sowie potentiellen Anwender erfordert. 

2.3 Werkstoffe in der Büromöbelproduktion 

Bei Büromöbeln wird allgemein zwischen Holz- und Stahlbüromöbeln unterschieden. Beide 

Werkstoffe finden bei Schreib- und Bürotischen, Schränken, Container, Raumteilern 

etc. Verwendung, wobei Holz bzw. Holzwerkstoffe mit ca. 66 % den größeren Anteil an 

der bundesdeutschen Produktion stellen 4 . 

Bei den Holzwerkstoffen kommen überwiegend MDF-Platten 5 zum Einsatz. MDF-Platten 

werden zumeist aus hochwertigem, entrindetem Holz (Nadel- und Laubholz) im Trockenverfahren 

hergestellt. Sie bestehen aus bedeutend kleineren Fasern als Spanplatten. Sie 

weisen eine homogene Struktur auf und bieten eine höhere Biege-, Querzug- und 

Schraubfestigkeit sowie eine bessere Form- und Quellstabilität als Spanplatten. Die mechanischen, 

technologischen sowie physikalischen Eigenschaften sind mit denen von 

Massivholz vergleichbar. MDF-Werkstoffe sind gut mechanisch bearbeitbar, lassen sich 

gut lackieren oder mit Folien verpressen. 

Als Bindemittel (Anteil ca. 10 %) werden Kunst- oder Naturharze verwendet, z. B. Harnstoff- 

oder Phenol-Formaldehydharze. Die Platten sind je nach späterem Verwendungszweck 

unterschiedlich vorbehandelt und ausgerüstet, z. B. mit Zusatzmitteln zur Erhöhung 

der Leitfähigkeit, geschliffen und ggf. grundiert für den Fall späterer Beschichtung. Additive 

sorgen für feuerhemmende, schädlingsresistente oder feuchtigkeitsbeständige Eigenschaften. 

Neben der Faseraufbereitung und dem Bindemittel bestimmt der Pressvorgang maßgeblich 

die Eigenschaften der MDF-Platten. In der Regel haben die Platten eine hoch verdichtete 

Randzone von ca. 1mm Dicke mit einer Dichte bis zu 1,0 kg/dm³, während die Dichte 

in der Kernzone bei 0,6 bis 0,8 kg/dm³ liegt. 

MDF-Werkstoffe für den Innenausbau und den Möbelbau unterliegen einer Reihe von 

Vorgaben, die insbesondere die physikalischen/mechanischen, chemischen und ökologischen 

Eigenschaften betreffen und die in den DIN 52- und 68-Serien enthalten sind. Zur 

Vermeidung von problematischen Formaldehyemissionen schreibt die EN 622 6 für MDF- 

Platten Grenzwerte vor. Für Büromöbel gilt die Emissionsklasse E1 b (Grenzwert < 0,1 

ppm nach Beschichtung). 

4 

Verband Büro-, Sitz- und Objektmöbel e. V. (BSO), Düsseldorf, 2004 

5 

MDF – Mitteldichte Faserplatten 

6 

EN 622-5 Anforderungen an Platten nach dem Trockenverfahren (MDF), 1997-08 


2.4 Die Beschichtung von MDF-Platten 

Beim Lackieren von Holzwerkstoffen hat die Lackschicht dekorative und mechanische 

Eigenschaften, z. B. mechanische und chemische Beständigkeit, zu erfüllen. Je nach 

Verwendungszweck wird überwiegend konventionell mit lösemittelhaltigen bzw. wasserverdünnbaren 

Lacksystemen mit unterschiedlichen Bindemitteln gearbeitet oder mit Folien 

beschichtet. Insbesondere bei der Erzeugung hochwertiger Oberflächen sowie zur Beschichtung 

von Freiformflächen ist derzeit die Nasslackierung der Stand der Technik. 

Der Anteil der Möbelindustrie beim Gesamtverbrauch lösemittelhaltiger Lacke in Deutschland 

liegt bei ca. 17 % 7 . Der absolute Verbrauch hat im Zeitraum von 1998 bis 2003 in der 

Holzindustrie allerdings um ca. 24 % abgenommen, in erster Linie bedingt durch bessere 

Applikationsverfahren und geringere Schichtdicken. 

Bei der Nasslackierung von Holzwerkstoffen müssen einige spezifische Merkmale berücksichtigt 

werden. Neben Schwierigkeiten, die durch austretende Holzinhaltsstoffe auftreten 

können, stellt insbesondere der veränderliche, durch die Umgebungsbedingungen 

beeinflusste Feuchtigkeitsgehalt, der zudem auch zu Dimensions- bzw. Dickenänderung 

führen kann, ein Problem hinsichtlich der mechanischen und optischen Eigenschaften der 

Lackschicht dar. Durch Dehn- und Schrumpfspannungen dürfen keine Mikrorisse im Lackfilm 

entstehen, und der Feuchtigkeitsausgleich durch die Lackschicht muss möglich sein. 

Die Pulverbeschichtung erfolgt im Ein- oder Zweischichtauftrag direkt auf den MDF- 

Werkstoff, teilweise mit vorheriger Grundierung der Kanten mit Flüssiglack auf Wasserbasis, 

oder als Pulverauftrag-Grundierung mit anschließender Nasslackierung. Verwendet 

werden UV-härtende Pulver oder sogenannte Niedertemperaturpulver (auch als „low bake“ 

bezeichnet). Die Pulverlacke basieren auf Polyester- oder Epoxidharzen oder Mischpulvern 

(Hybridharze). 

Die ein- bzw. zweischichtige Pulverlackierung – die auch im hier beschriebenen Demonstrationsprojekt 

verwirklicht wurde - stellt hohe qualitative Anforderungen an den Werkstoff 

und seine Oberfläche. Zu beachten sind hierbei u. a. die Korrelation zwischen Feuchtigkeitsgehalt 

und elektrischer Leitfähigkeit, der mögliche Austritt von Feuchte in Form von 

Wasserdampf und eine hohe, ggf. durch Thermoglätten geschaffene, Güte der Oberfläche. 

MDF-Platten weisen eine hohe thermische Empfindlichkeit auf. Sie besitzen zudem eine 

hohe Isolationswirkung, die für eine schlechte Wärmeableitung sorgt und die Gefahr der 

Oberflächenüberhitzung bewirkt. Die Folgen dieses Wärmestaus sind Oberflächendefekte, 

z. B. Blasen und Krater sowie Risse an den Kanten. Die Pulver-Beschichtung der 

thermisch sensiblen Werkstoffe stellt daher – im Gegensatz zu der Beschichtung von Metallen 

– einen komplexen Vorgang dar. 

7 Der Anteil am Gesamtverbrauch aller Lacke und Farben beträgt 4,2 % (2003); Quelle: Verband der Deut- 

schen Lackindustrie 


3. Konventionelles Verfahren zur Beschichtung von MDF-Platten für die Büromöbelindustrie 

3.1 Verfahrensablauf 

Die Beschichtung von MDF-Platten für die Büromöbelindustrie erfolgt konventionell mit 

lösemittelhaltigen Nasslacken. Die nachfolgende Abbildung zeigt in vereinfachter Form 

den Nasslackierprozess: 

Betriebs- und 

Hilfsstoffe, Energie 

Übernahme MDF- 

Platten 

Auftrag Füllerlack 

Trocknen 

Füllerschleifen 

Auftrag Decklack (2x) 

Strukturlack (2x) 

Trocknen 

Abnahme 

beschichteter 

Platten 

Abluftreinigung 

Abluft/ 

Abwärme 

Abwasserbehandlung 

Abb. 1: Vereinfachtes Schema der konventionellen Nasslackierung von MDF-Platten für die 

Büromöbelindustrie (Quelle: ABAG-itm) 

Konventionell werden die geschliffenen MDF-Platten in mehreren Arbeitsgängen mit 

Nasslack beschichtet. In der im Rahmen dieses Demonstrationsvorhabens zum Vergleich 

mit Pulverlackierung betrachteten Nasslackierung der Fa. Baur 8 wurde zunächst ein Füllerlack 

aufgetragen, mit anschließendem Trocknen und Schleifen. In den anschließenden 

Schritten wurden in jeweils zwei Arbeitsgängen der Decklack und der Strukturlack appliziert 

(Flächenspritzautomat, airless, mit Lackrecycling). Die lackierten Teile werden auf 

Hortenwagen über Nacht getrocknet. 

8 Die Fa. Sauter hat keine Nasslackieranlage, die im Rahmen des Vorhabens als Vergleichsanlage genutzt 

werden konnte. Die Daten zur konventionellen Nasslackierung – wie sie in die ökobilanzielle Betrachtung 

einflossen – beziehen sich daher auf die Anlage der Fa. Fritz Baur Holzerzeugnisse, Bernau, mit der ein ähnliches 

Teilespektrum unter gleichen Qualitätsanforderungen gefertigt wird. 


Abfall 

Hilfsstoffe 

Abwasser

Die Anlage der Fa. Baur wies zum Zeitpunkt der Untersuchung keine Abluftreinigung auf, 

und war damit für die aktuelle Situation in der Holzlackierbranche weitgehend repräsentativ. 

3.2 Umweltrelevanz der konventionellen Nasslackierung 

Aufgrund der Komplexität und der im Hochqualitätsbereich ungelösten Probleme der Pulverbeschichtung 

thermisch sensibler Werkstoffe stellt die Nasslackierung von MDF- 

Platten in der Möbelindustrie noch immer den Stand der Beschichtungstechnik dar. 

Bei der Anwendung lösemittelhaltiger Lacke treten verschiedene Umweltbelastungen auf: 

o VOC-Problematik 

Bei der Spritzlackierung von Lack mit 50 % Lösemittelanteil werden ca. 80 % 

der Lösemittel luftseitig emittiert und müssen durch aufwendige Verfahren zurückgehalten 

bzw. umgewandelt werden. In der im Vorhaben als Vergleichsanlage 

betrachteten Anlage der Fa. Baur wird zunächst mit einem Füllerlack beschichtet, 

der einen Festkörpergehalt von 60 % und einen Anteil an organischen 

Lösemitteln von 40 % aufweist. Die in jeweils zwei Arbeitsgängen applizierten 

Deck- und Strukturlacke haben Gehalte an organischen Lösemitteln 

von 50 bzw. 30 %. 

In der deutschen Holz- und Möbelindustrie wurden 2003 ca. 64.000 t/a Nasslacke 

eingesetzt (4,2 % des gesamten inländischen Lack-/Farbverbrauchs, 17 % 

der lösemittelhaltigen Lacke) 9 . Den überwiegenden Teil stellen lösemittelhaltige 

Lacke mit Anteilen von - je nach Lacktyp – 30 bis 70 % Lösemittel. Von daher 

ist überschlägig auszugehen, dass allein in der Holz- und Möbelindustrie 

durch Lackbeschichtung ca. 30.000 t/a Lösemittel freigesetzt und in die Luft 

emittiert werden. 

o Abfall 

Bei der konventionellen Spritzlackierung entsteht Overspray, aus dem – je 

nach Abscheideverfahren - Lackschlämme und/oder mit Farbpartikeln beladene 

Filterhilfsmittel resultieren. Bei einem Auftragswirkungsgrad von 50 % gelangen 

ca. 50 % der eingesetzten Feststoffe und ca. 6 % des Lösemittelanteils 

in den Lackschlamm. Sie gelten damit als verlorene Ressourcen, die im Produktionsprozess 

nicht mehr eingesetzt werden können. 

o Wasser 

Lösemittelhaltige Lacke sind als wassergefährdend eingestuft (WGK 2), mit 

entsprechenden Auswirkungen auf die Lagerung und Handhabung im Unternehmen. 

Die Auswirkung auf das Abwasser ist verfahrenstechnisch bedingt bei 

der Holzbeschichtung gering. 

o Energie 

Nasslackierung bedeutet zugleich Trocknung der frisch beschichteten Teile. In 

der Regel wird bei hochwertigen Möbeln in mehreren Arbeitsgängen beschichtet, 

die jeweils einen nachgeschalteten Trocknungsgang erfordern. Aus produktionstechnischen 

und wirtschaftlichen Gründen, u. a. schnelle Durchlaufzeiten 

und Raumbedarf, wird überwiegend in elektrisch beheizten und mit Umluft 

betriebenen Kammern getrocknet. Nicht selten machen bei Nasslackieranlagen 

9 Verband der Deutschen Lackindustrie, 2003 


die Energiekosten – in erster Linie bestimmt durch Trocknung und Abluftführung 

bzw. -reinigung - ca. 80 % der Betriebskosten aus 10 . 

o Gefahrstoffe 

Lösemittelhaltige Lacke sind als Gefahrstoffe eingestuft und stellen eine Gefährdung 

für Mensch und Umwelt dar, mit entsprechenden Auswirkungen auf 

die Lagerung und Handhabung im Unternehmen. Die betroffenen Betriebe haben 

daher umfangreiche Anforderungen beim Umgang mit den Lacken einzuhalten. 

Abb. 2: Stoffströme bei der Spritzlackierung mit konventioneller Technik (Quelle: Mahrwald/UBA, 

2001) 

Da im Holz- und Möbelsektor ca. 60 % der Lacke industriell eingesetzt werden (Unternehmen 

mit mehr als 75 Mitarbeitern), ist die Branche stark von der VOC-Richtlinie bzw. 

die 31. BImSchV betroffen. Sie setzen in der Regel mehr als 5.000 kg/a Lösemittel ein, 

und müssen organisatorische und technische Möglichkeiten zur Reduzierung ihrer Lösemittelemissionen 

ergreifen. Hierzu zählen u. a. Lösemittelbilanz, Reduzierungsplan, Emissionsmessungen, 

Einsatz des Standes der Technik bei der Applikation. Abgesehen von 

den auf die betroffenen Unternehmen zukommenden Umstellungen bewirken die Anforderungen 

eine Reihe von zusätzlichen Pflichten, die nicht der Produktion zugute kommen. 

Die Substitution von lösemittehaltigen Lacken in der Holz- bzw. Holzwerkstofflackierung 

muss daher oberste Priorität haben, um wirtschaftlich und zugleich umweltfreundlich zu 

produzieren. 

10 Peters, N. et al: Beste Verfügbare Technik in der Lack- und Klebstoffindustrie, Teil I – Lackverarbeitung, 

DFIU der Uni Karlsruhe, 2002 


4. Innovativer Prozess zur Pulverbeschichtung von MDF-Werkstoffen für die Büromöbelindustrie 

4.1 Ziel und Aufgabenstellung 

Mit der Errichtung der neuen Pulverbeschichtungsanlage der Fa. Sauter GmbH am 

Standort Überlingen wurde folgende Zielsetzung verfolgt: 

o Minimierung der Relevanz bzw. Gefahren für Mensch und Umwelt mittels Substitution 

der lösemittelhaltigen Nasslackierung durch ein VOC- freies Pulverbeschichtungsverfahren, 

o Vermeidung von Lackschlämmen und weiteren durch die Nassapplikation bzw. 

den nachgeschalteten Aggregate bedingte Abfälle, z. B. Filtermatten etc., 

o Minimierung des Energiebedarfs durch Vermeidung aufwendiger Trocknungsverfahren, 

Abluftführung und –reinigung, 

o Erstmalige serienmäßige Pulverbeschichtung von qualitativ hochwertigen Büromöbeln, 

o Erhöhung der Wirtschaftlichkeit der Beschichtung durch vereinfachte, verfahrenstechnisch 

bedingte Abläufe, 

o Eröffnung neuer Marktsegmente im Büromöbelbereich durch hochqualitativ beschichtete 

Produkte. 

Bezogen auf die angestrebte Produktionskapazität 30.000 m²/a (während der Projektphase) 

bzw. 200.000 m²/a (Vollauslastung) wurde mit dem Projekt folgende Minimierung der 

Lösemittelemission und des Abfallaufkommens angestrebt: 

Parameter 

Minimierung organischer 

Lösemittel 

Minimierung von Lackschlämmen 

(50 % Wasseranteil) 

Pulverbeschichtung mit Pulverbeschichtung mit 

30.000 m²/a 200.000 m²/a 

5.520 kg/a 35.000 kg/a 

3.000 kg/a 20.000 kg/a 

Tab. 1: Zielvorgaben für die Einführung der Pulverbeschichtung zum Zeitpunkt der 

Planung 

4.2 Kurzbeschreibung des Unternehmens 

Die Fa. Sauter GmbH mit Sitz in Überlingen ist Zulieferer für die Möbelindustrie und 

Unterhaltungselektronik, insbesondere für den Bereich Büromöbel. Produziert werden 

sowohl Einzelteile, z. B. größere Möbelstücke wie Schränke und Schreibtische, als auch 

Korpen, wie Gehäuse für Aktenvernichter, Lautsprecherboxen, Plattenspielerzargen sowie 

OEM-Produkte. 

Für die Produktion steht eine moderne maschinelle Ausrüstung zur Verfügung, im 

wesentlichen die Ummantelungsanlage für Folien, Lackspritzkabinen, 


Kantenfurniermaschinen, CNC-gesteuerte Fräsen, Kerbsägen für Foldingverfahren sowie 

diverse Standard- und Spezialmaschinen. 

Unternehmensziel ist es, durch kontinuierliche Weiterentwicklung und Anpassung den 

steigenden Anforderungen des Marktes zu genügen. Dies bedingt, dass der technologische 

Vorsprung des Unternehmens unter Berücksichtigung der Ökonomie und der Ökologie 

kontinuierlich weiter ausgebaut und dem ständig steigenden Wettbewerbsdruck angepasst 

wird. Dies geschieht in enger und partnerschaftlicher Zusammenarbeit mit unseren 

Kunden, den Anlagen-, Werkstoff- und Lackherstellern sowie wissenschaftlichen Institutionen. 

Das Demonstrationsprojekt zur MDF-Pulverbeschichtung mit hohen Qualitätsanforderungen 

für die Möbelherstellung zeigt, dass Innovation und Kooperation in unserem Unternehmen 

einen hohen Stellenwert besitzt und über den üblichen unternehmerischen Aktionsrahmen 

hinaus Anerkennung findet 11 . 

4.3 Kooperationspartner im Projekt 

Mit dem Ziel, bereits vorhandenes Know-how zu nutzen und gesicherte, übertragbare 

Ergebnisse zu erzielen, wurde das Demonstrationsprojekt in enger Zusammenarbeit mit 

Partnern durchgeführt: 

Die mit der Fa. Vitra GmbH, Weil am Rhein, seit längerem bestehende Kooperation bei 

der Durchführung von Beschichtungsversuchen mit hochwertigen Büromöbelteilen stand 

im Zentrum des Demonstrationsprojekts. Die von Vitra gefertigten Produkte zeichnen sich 

durch hochwertige Qualität, Top-Design und Umweltverträglichkeit in der Fertigung aus. 

Die für die Beschichtung gestellten Anforderungen, u. a. Lichtechtheit, Abriebsfestigkeit, 

optisches Erscheinungsbild und Realisierung vielfältiger Freiformflächen, stellen die 

Gradmesser für den Erfolg des Projekts dar. 

Eine besondere Verantwortung kam dem Anlagenhersteller zu, der Fa. TRIAB / Tri Innovations 

AB, Mölndal/Schweden. Die von TRIAB hergestellte Anlage wurde im Rahmen 

des Projekts erstmals in dem Hochqualitätssegment der MDF-Platten-Beschichtung eingesetzt. 

Der Fa. DuPont Performance Coatings GmbH & Co. KG, Wuppertal, oblag die Aufgabe, 

das UV-härtende Pulverlacksystem auf Anlage und Werkstoff abzustimmen und die hohen 

Qualitätsvorgaben der Fa. Vitra zu erfüllen. 

Untersuchungen zum Thema Thermoreibglätten und die Optimierung der Prozessparameter 

erfolgten durch das Institut für Holztechnologie Dresden (IHD). Dazu zählten die 

messtechnische Erfassung der Prozesskennwerte sowie die Prüfung und der Nachweis 

möbelspezifischer Parameter an den beschichteten Teilen. 

Da eine geeignete Nasslackieranlage mit vergleichbarem Teilespektrum am Standort der 

Fa. Sauter nicht verfügbar war, wurde für den Technologievergleich Pulverbeschichtung 

zu Nasslackierung die Anlage der Fa. Fritz Baur Holzerzeugnisse, Bernau im Schwarzwald, 

herangezogen, die für den Kunden Vitra ein ähnliches Teilespektrum fertigt. 

11 Der BDI-Umweltpreis 2004 wurde in der Kategorie „Umweltfreundliche Technologien" an das Institut für 

Holztechnologie Dresden gGmbH mit dem Projekt „Emissionsfreie Technologie zum Beschichten von profilierten 

Möbeloberflächen", das in einem Netzwerk von den Partner AKE Knebel GmbH & Co. KG (Balingen), 

MAKA – Max Mayer Maschinenbau GmbH (Nersingen), Wendt Maschinenbau GmbH & Co. KG (Georgsmarienhütte), 

Innotech Holztechnologien GmbH (Berlin), Sauter GmbH (Überlingen), und DuPont Performance 

Coatings GmbH & Co. KG (Köln) realisiert wurde. 


Das Gutachten für den – im Sinne einer ökobilanziellen Betrachtung - ganzheitlichen 

Technologievergleich UV-Pulverlackbeschichtung zu Nasslackierung von MDF- 

Schreibtischplatten wurde von der Firma LCS Life Cycle Simulation GmbH, Winnenden, 

durchgeführt. 

Mit dem Gutachten zu den Emissionen in der Abluft der Pulverbeschichtungsanlage wurde 

die Firma ILU-Luftanalytik GmbH, Heitersheim, beauftragt. 

Der Fa. ABAG-itm GmbH, Pforzheim, einem Unternehmen der umweltbezogenen Technologie- 

und Managementberatung, oblag die Aufgabe der administrativen Abwicklung 

des Fördervorhabens. 

Anmerkung: Eine vollständige Auflistung aller im Projekt beteiligten Partner und Institutionen 

ist als Anlage 1 beigefügt. 

4.4 Innovativer Herstellungsprozess 

Das im Rahmen des Vorhabens realisierte Pulver-Beschichtungsverfahren ist aus dem 

nachstehenden Schema erkennbar: 

Betrieb- und 

Hilfsstoffe, Energie 

Aufbereitung 

Überschusspulver 

Pulver 

Abb. 3: Vereinfachtes Schema der neuen, innovativen Beschichtungsanlage der Fa. Sauter 

GmbH am Standort Überlingen (Quelle: ABAG-itm) 

4.5 Auslegung und Leistungsdaten 

Übernahme 

MDF-Platten 

Vorwärmung 

Pulverapplikation 

Speedoven 

IR-Aufschmelzofen 

Speedoven 

UV-Härteofen 

Abkühlung 

Abnahme lackierte 

MDF-Platte 

Abluft/ 

Abwärme 

Die Pulverbeschichtungsanlage wurde aus räumlichen Gründen L-förmig errichtet, wobei 

die Vorerwärmung und die Pulver-Applikation einen Schenkel bilden, gefolgt von dem IR- 


Aufschmelzofen und dem direkt angrenzenden UV-Härteofen sowie der Abkühlzone im 

zweiten Schenkel. Die beanspruchte Fläche beträgt ca. 600 m². Die produktionstechnischen 

Teile der Anlage sind vollständig eingehaust, lediglich die Beladung und die Abnahme, 

das Steuerpult sowie das dem Zyklon nachgeschaltete Abluftreinigungssystem 

befinden sich außerhalb der Einhausung. 

Die von der Fa. TRIAB gelieferte Anlage ist ausgelegt für die einschichtige Pulverlackierung 

von MDF-Platten. Sie wird mit einem Kettenförderer beschickt, der einen Vorschub 

von 1,5 m/min (regelbar) aufweist. Der Teileabstand beträgt normalerweise 30 - 70 cm. 

Die Anlage wurde – bezogen auf beidseitige Beschichtung - ausgelegt auf eine Kapazität 

von 150.000 lfm/Jahr im Einschichtbetrieb. 

Die Abmessungen der Teile dürfen – bedingt durch die Dimension der Pulverapplikationskammer 

- Größe von 4.000 x 1.500 mm (Länge x Höhe) bei einer maximalen Breite von 

250 mm (3 D-Teile) nicht überschreiten. 

Vorstufe 

Die fertig zugeschnittenen und werksseitig vorbehandelten MDF-Platten werden vom Hersteller 

bezogen und erhalten einen zusätzlichen Schliff, damit die erforderliche hohe Oberflächengüte 

erzielt wird. 

Be- und Entladung 

Das Be- und Entladen der Teile erfolgt von Hand. Die Fördergeschwindigkeit beträgt 1,5 

m/min. 

Abb. 4: Werkstücke auf dem Weg in die Pulverlackieranlage (Quelle: ABAG-itm) 

Vorwärmer 

Der Vorwärmer dient der Erwärmung der unbeschichteten Teile. Die Beheizung erfolgt 

durch beidseitig angebrachte IR-Strahler, die in zwei Abschnitten (horizontal) mit je fünf 

Zonen (vertikal) unterteilt sind. Die insgesamt 60 IR-Lampen besitzen eine jeweilige Leistung 

von max. 2.000 Watt. Die Lampenleistung kann - je nach Wärmeleitfähigkeit und 


Feuchte des Werkstoffs und abgestimmt auf Pulvertyp und Schichtdicke – zwischen 0 bis 

100 % reguliert und für die Vorder- und Rückflächen sowie den vier Kanten des zu beschichtenden 

Teils spezifisch eingestellt werden. 

Im Normalbetrieb wird bei einer ca. einminütigen Durchlaufzeit eine Oberflächentemperatur 

von 80 °C erreicht. Die Temperatur der Abluft beträgt im Mittel ca. 68 °C. Die Anlage 

ist nur bei Teiledurchgang aktiv, bietet im aktuellen Zustand keine Möglichkeit für einen 

Umluftbetrieb. Die Abluft – im Normalbetrieb ca. 2.800 m³ (Normzustand, feucht) - wird 

gefiltert und derzeit über Dach abgeblasen 12 . 


Die Pulverapplikation bildet das Herzstück der Anlage. An sie werden aufgrund der Qualitätsvorgaben 

höchste Anforderungen gestellt. Zum Einsatz kommt – nachdem die durch 

den Anlagenhersteller mitgelieferte Applikationseinheit nicht die Erwartungen erfüllte – 

eine Schnellfarbwechsel-Pulverbeschichtungsanlage der Fa. MS Oberflächentechnik AG, 

Balgach/Schweiz. 

Die Pulverapplikation erfolgt elektrostatisch unterstützt mit 12 MS Corona CP 2200 Automatikpistolen. 

Zwei Bewegungsautomaten erlauben eine vertikale Steuerung (Umkehrpunkte, 

Geschwindigkeiten) der Pistolen über Teileerkennung oder Programm. In Kombination 

mit der Steuerung der Pulverausbringung (Förder-, Dosier- und Pistolenluft), der 

Elektrostatikeinstellungen und der Kettengeschwindigkeit wird eine verlustarme, optimale 

Beschichtung auch in den kritischen Kantenbereichen erzielt. Die Schichtdicke liegt im 

Allgemeinen bei ca. 80 bis 100 µm. 

Die in PVC-Sandwichkonstruktion gefertigte Kabine ist elektrisch neutral und weist glatte, 

pulverabweisende Innenflächen auf. Überschusspulver wird durch bodenseitige Schlitze 

abgesaugt und – ebenso wie das bei Reinigungsvorgängen anfallende Pulver - über einen 

Zyklon-Fliehkraftabscheider von der Abluft getrennt und über einen Pfropfenförderer wieder 

der Pulverküche zugeführt. 

Abb. 5: Schematische Darstellung der Pulverapplikation (Quelle: MS Oberflächentechnik) 

12 Zur energiesparenden Umstellung der Anlage siehe Ziff. 6 


Der in der Abluft noch verbliebene Feinstaubanteil wird mittels Filter zweistufig gereinigt, 

bevor die gereinigte Abluft wieder in den Arbeitsraum zurückgeführt wird. Zwei zusätzlich 

einblasende Klimageräte bewirken einen leichten Überdruck im Applikationsraum und 

eine konstante Temperatur. Des Weiteren ist eine Raumbefeuchtung installiert, die eine 

gleichmäßige Luftfeuchtigkeit gewährt. 

Abb. 6 a und b: Pulverapplikationskammer (Quelle: ABAG-itm) 


Die Beheizung des Aufschmelzofens erfolgt in drei Abschnitten (horizontal) mit je fünf 

Zonen (vertikal). Insgesamt stehen 90 IR-Strahler mit einer Einzelleistung von 2.000 bzw. 

3.250 Watt zur Verfügung, ergänzt durch acht Carbon-Strahler mit je 6.000 Watt. Die Leistung 

der Strahler ist – je nach Größe, Form und Durchlaufgeschwindigkeit der Teile und 

abhängig vom Pulvertyp – individuell steuerbar. Zusätzlich kann durch die Strahleranordnung 

die Wärmeeinwirkung auf das Werkstück beeinflusst werden. Die durch IR- 

Strahlung und Konvektionswärme erreichte Aufschmelztemperatur beträgt, je nach Pulvertyp, 

ca. 130 bis 140 °C bei einer Aufschmelzzeit von ca. 3 Minuten. 

Drei Zuluft- und fünf Saugzugventilatoren sorgen für den nötigen Luftdurchsatz. Die Anlage 

bietet die Möglichkeit des energiesparenden Umluftbetriebs, die grundsätzlich in der 

Aufheizphase genutzt wird. Die Abluft – im Normalbetrieb ca. 3.000 m³ (Normzustand, 

feucht) - wird über Filter gereinigt und weist im Normalbetrieb eine mittlere Temperatur 

von ca. 110 °C auf. 


UV-Härteofen 

Nach dem Aufschmelzen des Pulvers durchlaufen die Teile den UV-Härteofen. Die Belichtung 

erfolgt durch bis zu 20 UV-Strahler in zehn Zonen. Die Strahler haben eine jeweilige 

Leistung von max. 5.000 Watt. Intensität und Lichtmenge sind – je nach Größe, Form und 

Durchlaufgeschwindigkeit der Teile und abhängig vom Pulvertyp – individuell steuerbar, 

um eine für alle Bereiche des Werkstücks optimale Energieeinwirkung zu erreichen. 

Zur Anwendung kommt bei den pigmentierten Lacken UV-Licht mit einer Wellenlänge von 

395 bis 445 nm (Typ UVV). Die für das Aushärten benötigte Einwirkzeit beträgt bei einer 

Produktoberflächentemperatur von ca. 130 °C etwa 60 Sekunden. Die Luft zur Kühlung 

der Lampenkörper wird über Filter angesaugt. Die erwärmte Abluft - im Normalbetrieb 

beträgt der Angasvolumenstrom ca. 6.500 m³ (Normzustand, feucht) - wird über Dach 

abgeblasen. 

Abb. 7: Blick in den UV-Härteofen (Quelle: ABAG-itm) 

Abkühlung 

Die beschichteten MDF-Platten durchlaufen anschließend eine Kühlzone von 1,5 m und 

kühlen relativ schnell ab, da durch die Aufschmelz- und Aushärteprozesse überwiegend 

die Oberfläche des Werkstücks erwärmt wurde. Die Wärmeeindringtiefe in das MDF- 

Material ist sehr gering. 


4.6 Arbeitsplan und –schritte 

Teilvorhaben 

Das Projekt wurde in sechs, z. T. überlappende, Teilvorhaben untergliedert: 

1. Verfahrensfeinplanung 

Zusammen mit den Lieferanten der Pulverbeschichtungsanlage und der wesentlichen 

weiteren Komponenten, insbesondere die Stromversorgung, die Zu- und Abluftführung, 

die Umbauten im Gebäudebereich und der Brandschutz, erfolgte die 

Verfahrensfeinplanung und die Erstellung der Lastenhefte. 

2. Beauftragung und Lieferung 

Mit der Lieferung und Montage der Pulverbeschichtungsanlage wurde die Fa. 

TRIAB AB beauftragt, die sonstigen Komponenten wurden weitgehend bei örtlichen 

Lieferanten in Auftrag gegeben. Aufgrund der nicht behebbaren Mängel an 

der ursprünglich mitgelieferten Pulverbeschichtung wurde eine neue Pulverschichtungskammer 

zum Jahreswechsel 2003/2004 in Auftrag gegeben. 

3. Montage und Inbetriebnahme 

Die Montage der Anlage bzw. der sonstigen Komponenten erfolgte durch die jeweiligen 

Lieferanten, gefolgt von der stufenweisen Inbetriebnahme und der Abstimmung 

der Anlage/Komponenten aufeinander. Der Aufbau am Standort Überlingen 

begann mit sukzessiven Teillieferungen im Juni 2002 und wurde im September 

2002 plangemäß abgeschlossen. Der Austausch der Pulverapplikation erfolgte 

im Januar/Februar 2004. 

4. Testphase und Optimierung 

Die Testphase und die Optimierung der Anlage waren ursprünglich mit ca. 3 Monaten 

veranschlagt. Sie erstreckte sich aber – unterteilt in verschiedenen Phasen - 

insgesamt über einen Zeitraum von 1 ¾ Jahr, was den Pilotcharakter des Vorhabens 

unterstreicht. 

Test und Optimierung der Anlage sowie der einzelnen Komponenten sind im Zusammenhang 

mit den Untersuchungen der Projektpartner zu sehen, da diese 

Maßnahmen in enger Kooperation und Abstimmung mit allen Betroffenen erfolgten. 

Die Untersuchungen betrafen alle Phasen des Produktionsablaufs, insbesondere 

o die Lackapplikation, 

o das IR-Aufschmelzen des Pulvers, 

o das UV-Aushärten des Pulvers, 

o das MDF-Substrat, und 

o den Lacktyp. 

Vorgabe war, den Betrieb der Gesamtanlage, der Betrieb der einzelnen Module, 

das Zusammenspiel der Anlagenteile miteinander und das Zusammenspiel der Anlagenteile 

bzw. des Gesamtverfahrens mit dem verwendeten Lack und dem MDF- 

Substrat an den hohen Prüf- und Gütekriterien der Fa. Vitra auszurichten. Diese 

Kriterien sind im Wesentlichen gekennzeichnet durch optische Flächen- und Kantengüte, 

Farbtreue, Schichtstärke und –verlauf in der Fläche und im Kantenbe- 


eich, Aushärtung Pulver, Pendelschlagtest, Abraser-Test und Scheuerfestigkeit, 

sowie Langzeitklima- und -versprödungstests. 

Nachstehend sind die wesentlichen in der Projektphase aufgetretenen Hemmnisse 

und die entsprechenden Handlungsfelder skizziert: 

MDF-Substrat 

Beim MDF-Trägermaterial stellten anfangs Oberflächengüte mit unterschiedlicher 

Ausprägung bei Fläche und Kanten, Ausgasungsverhalten, Leitfähigkeit und 

Feuchtegehalt ein erhebliches Problem dar. Die Situation wurde zusätzlich dadurch 

verschärft, dass die genannten Parameter je nach Hersteller unterschiedlich 

ausgeprägt waren, aber die Hersteller selbst keine Konstanz bieten konnten. 

Die Beschichtbarkeit und die Güte der Beschichtung wurden dadurch nachteilig 

beeinfluss, u. a. Blasen und Risse im Flächen- und Kantenbereich. In enger Kooperation 

mit dem IHD-Dresden und einem deutschen MDF-Hersteller wurden in 

zahlreichen Test- und Versuchsreihen maßgebende Verbesserungen bezüglich 

Rissbildung, Ausgasungsverhalten und Leitfähigkeit erzielt. Erst durch diese aufwendigen 

Tests und Abklärungen konnten die substratbedingten Voraussetzungen, 

u. a. Oberflächengüte und Vorbehandlung, für eine hochwertige Beschichtung 

geschaffen werden 

Pulverbeschichtung 

Die Pulverbeschichtung ist geprägt durch die hohen Qualitätsanforderungen der 

Kunden. Sie ist Voraussetzung, dass - im Zusammenspiel mit den nachfolgenden 

Schritten der Aufschmelzung und Aushärtung des Pulvers - insbesondere Farbtreue, 

gleichmäßige Schichtstärke, optische Flächen- und Kantengüte, Pendelschlagfestigkeit, 

Abrieb- und Scheuerfestigkeit gewährleistet werden. 

Die anfangs auftretenden Probleme, u. a. ungleichmäßige Schichtdicke, wolkiger 

Auftrag und unzureichende Pulverhaftung, konnten nur in enger Zusammenarbeit 

mit dem Hersteller der Applikationstechnik und des Pulverherstellers gelöst werden. 

Die bei den Beteiligten gewonnenen Erkenntnisse fließen, über den Rahmen 

des Demonstrationsvorhabens hinaus, in die Herstellung von UV-Pulvern und die 

Anwendung der UV-Pulvertechnologie ein. 

IR-Aufschmelzung und UV-Aushärtung 

Beim Aufschmelzen des Pulvers zeigten sich anfangs Probleme in Form einer ungleichmäßigen 

Temperaturbeaufschlagung der Werkstoffoberfläche und in einer 

unzureichenden Steuerung des Temperaturniveaus. Im Vordergrund stand hier die 

apparative Optimierung, u. a. Positionierung der IR-Lampen und deren gezielte 

Ansteuerung. 

5. Ökologisches Gutachten und Emissionsmessungen 

Das ökologische Gutachten bezog sich auf den Vergleich der Nass- mit der Pulverlackierung. 

Da eine vergleichbare Nasslackierung bei der Fa. Sauter nicht verfügbar 

war, wurde die Nasslackierung der Fa. Baur Holztechnik, Bernau, in die Betrachtung 

einbezogen (siehe Ausführungen unter Ziffer 5). Die Emissionsmessungen 

konnten erst ablaufen, nachdem die Pulverbeschichtung ausgetauscht und ein 

stabiler Produktionszustand erreicht war. 

6. Untersuchungen der Projektpartner 

Die Untersuchungen der Projektpartner sind in Zusammenhang mit der Optimierung 

der Anlage zu sehen. Die Untersuchungen betrafen alle Phasen des Produk- 


tionsablaufs, insbesondere Lackapplikation, IR-Aufschmelzen und UV-Aushärten, 

das MDF-Substrat, den Lacktyp und – orientiert an den Güte-/Prüfkriterien der Fa. 

Vitra – die Bemusterung und Freigabe der Prototypen bzw. Abnahme der Serienteile. 

Auswertung und Dokumentation 

Alle Maßnahmen bzw. Vorgänge und deren Ergebnisse in den o. g. Teilvorhaben 

wurden dokumentiert und mit den betroffenen Projektpartnern erörtert. 

Zeitlicher Ablauf des Demonstrationsprojekts 

Teilvorhaben (TV) 2002 2003 2004 

Verfahrensfeinplanung 

Beauftragung/Lieferung 

Hauptkomponenten 

Montage/Inbetriebnahme 

Testphase/Optimierung 

Ökol. Gutachten/Emissionsmessungen 

Untersuchungen der Pr ojektpartner 

Auswertung/Dokumentation 

Tab. 2: Zeitlicher Ablauf der Teilvorhaben 

Zeitplan 

I II III IV I II III IV I II III IV 


5. Umweltentlastung durch das innovative Verfahren 

5.1 Charakterisierung der Anlage 

Die wesentlichsten Merkmale der Nasslackieranlage der Fa. Baur und der Pulverbeschichtungsanlage 

der Fa. Sauter sind in der nachfolgenden Übersicht zusammengestellt: 

Allgemeine 

Daten 

Vorbehandlung 

Applikation 


Konventionelles Verfahren 

Nasslackierung 

Bezugsteil: MDF-Platte 1.600 x 800 mm 

Produktionsleistung: 13,5 Teile/h, doppelseitige 

Beschichtung, 

Bandgeschwindigkeiten von 1,5 m/min, Abstand 

zwischen Teilen 80 cm 

entfällt Vorwärmung 

Nasslackapplikation 

Verfahren: Flächenspritzautomat mir Airless 

Applikation 

Füller – 2 Durchgänge 

Lack: Füller FK 60 %, organ. Lösemittel 40 % 

Trocknung 

Ist-Situation: freies Trocknen auf Hortenwagen 

13 ; 

Schleifen: manuelles Füllerschleifen 

Decklack – 2 Durchgänge 

Lack: Decklack FK 50 %, organ. Lösem. 50 % 

Trocknung 

Ist-Situation: freies Trocknen auf Hortenwagen; 

Strukturlack – 1 Durchgang 

Lack: Strukturlack FK30 %, organ. Lösem.70 %, 

Trocknung 

Ist-Situation: freies Trocknen auf Hortenwagen; 

Ist-Situation: keine Abluftreinigung 14 

Innovatives Verfahren 


Bezugsteil: MDF-Platte 1.600 x 800 mm 

Produktionsleistung: 37,5 Teile/h, doppelseitige 

Beschichtung 

Bandgeschwindigkeiten von 1,5 m/min, Abstand 

zwischen Teilen 60 cm 

Verfahren: IR, elektrisch, Temperatur: 80 °C 

(Oberfläche) 


Verfahren: einstufige Beschichtung, elektrostatisch 

unterstütztes Sprühverfahren, Schichtdicke 

80 – 120 µm 


Verfahren: IR, elektrisch, Temperatur: 130 – 

140°C 

UV-Härtung 

Verfahren: UV Belichtung 

Pulverapplikation: Reinigung der Abluft und 

Rückführung; 

Vorwärmer und IR-Aufschmelzofen: Reinigung 

der Abluft über Filtermatten 

Tab. 3: Gegenüberstellung der Anlagen der Fa. Sauter (UV-Pulver) und der Fa. Baur (Nasslack) 

13 

Angestrebt wird eine Umlufttrocknung im Etagenofen T 40 °C und Nutzung der Abluft aus Nachverbrennung; 

nachfolgend als NL NEU bezeichnet 

14 

Angestrebt wird eine Regenerative Nachverbrennung für 14.000 m³/h ; Strombedarf 25 kW, Heizleistung 60 

kW incl. Energie der Lösemittel; Abluft mit 60 °C soll für Etagentrockner verwendet werden, nachfolgend als 

NL NEU bezeichnet (s. o.) 


5.2 Ökologischer Vergleich 

Eine wesentliche Aufgabenstellung im Rahmen des Demonstrationsprojekts stellte der 

ökologische Vergleich der Pulverbeschichtung mit der konventionellen Nasslackiertechnik 

dar. Dabei sollte neben der Lösemittelbilanz insbesondere eine Lebenszyklusbetrachtung 

relevanter Bereiche, d.h. Lackherstellung und Lackierprozess, in Anlehnung an ISO 

14040 ff. (Ökobilanz) durchgeführt werden 15 . Eine kritische Begleitung zum ökologischen 

Vergleich wurde nicht durchgeführt. 

Die ökologische Betrachtung wurde mit der LCS Datenbank durchgeführt. Die LCS Datenbank 

umfasst GaBi 4 Professional Datenbank, freigegebene Industrieinformationen, 

Patente, Literaturwerte und eigene Berechnungen. 

Für die Bilanzierung der Lackherstellung wurden Rezepturen der Lackhersteller bzgl. der 

Pulver- und Nasslackierung ausgewertet. Hierzu wurden die Herstellungsrouten (Ressource 

bis Produkt) aller wesentlichen Lackbestandteile, z.B. Bindemittel, Lösemittel, 

Pigmente, Füllstoffe und Additive, bilanziert. 

Untersucht und miteinander verglichen wurden die Lackierprozesse der Firma Sauter 

GmbH (UV-Pulverlackierung) und der Fa. Fritz Baur Holzerzeugnisse GmbH (konventioneller 

lösemittelbasierter Nasslack). Als Bezugs- und Vergleichsgröße diente eine MDF- 

Schreibtischplatte mit den Maßen 1.600 mm x 800 mm. Die Untersuchung basierte auf 

der Annahme, dass beide Technologien bzw. deren Produkte die Anforderungen der Vitra 

Logistik AG in jeglicher Hinsicht erfüllen und somit direkt vergleichbar sind. Ausführliche 

Angaben zu Ziel, Rahmenbedingungen, Vorgehen und Ergebnisse des ökologischen Vergleichs 

sind in Anlage II enthalten. 

Energiebereitstellung 

Transport-/ Recyclingprozesse 

Abb. 8: Systemgrenzen des ökologischen Vergleichs (Quelle: LCS) 

Untersuchte Fallkonstellationen 

Ressourcenaufbereitung 

Herstellung chemischer Grundstoffe 

Herstellung chemischer Zwischenprodukte 

Harze/Härter Lösemittel Pigmente Füllstoffe Additive 

Lackherstellung 

15 Gutachtenerstellung durch Fa. LCS Life Cycle Simulation, Winnenden 

Applikation Systemgrenze 


Bei der UV-Pulverbeschichtungsanlage der Fa. Sauter wurden zwei Fälle berücksichtigt: 

o UV PL bc: Strombedarf der Gesamtanlage 300 kWh („best case“), und 

o UV PL wc: Strombedarf der Gesamtanlage 350 kWh („worst case“). 

Der unterschiedliche Strombedarf wird durch das in den verschiedenen Modulen (Vorwärmer, 

IR-Aufschmelzofen und UV-Härteofen) zu erzielende Temperaturniveau und die 

Fahrweise (z. B. Umluftbetrieb) - und damit indirekt auch durch den Pulvertyp - bestimmt. 

Bei der Nasslackierung der Fa. Baur wurden drei Varianten betrachtet. 

o NL IST: die Anlage entsprechend dem aktuellen Ist-Stand, Trocknung der Teile 

auf Hortenwagen, keine Abluftreinigung, manuelles Füllerschleifen. 

o NL NEU bc: Simulation einer teilautomatisierten Nasslackierung nach dem 

Stand der Technik, mit Trocknung im Etagenofen und regenerativer Abluftreinigung 

der Lösemittelemissionen mit Nutzung der Abwärme im Etagentrockner; 

manuelles Füllerschleifen. 

o NL NEU wc: Simulation einer teilautomatisierten Nasslackierung nach dem 

Stand der Technik. mit Trocknung im Etagenofen und regenerativer Abluftreinigung 

der Lösemittelemissionen ohne Nutzung der Abwärme und zusätzliche 

Heizung des Etagentrockners; Füllerschleifmaschine. 

Anlage Sauter 

UV-Pulver 

Auftrag UV Pulverlack 

UV Trockner 

Lackierte MDF 

Schreibtischplatte 

Anlage Baur 


Ist-Zustand 

Auftrag Nasslack 


Trockenkanal, 

Trocknung auf 

Hortenwagen 

Lackierte MDF 


* 5 Durchgänge auf Flachteilelackierautomat: 2 x Füller, 2 x Decklack, 1 x Strukturlack 


5 Durchgänge* 



Etagentrockner, 

regenerative 


Lackierte MDF 


UV PL NL IST NL NEU 

Abb. 9: Darstellung der bilanzierte Lackiertechnologien (Quelle: LCS) 

Anlage Baur 

Nasslackierung Annahme 

Soll-Zustand 

5 Durchgänge*

5.3 Lösemittelbilanz Nasslackierung / Pulverbeschichtung 

Die Lösemittelbilanz, als besonders umweltrelevanter Teil der Stoffbilanz, ist geprägt 

durch den Applikationsprozess: Die für die Nasslackierung verwendeten Füller, Deck- und 

Strukturlacke weisen Lösemittelgehalte von 40 bis 70 % auf. Die Lacke werden bei den 

hochwertigen Büromöbeln in insgesamt fünf Durchgängen auf das Werkstück aufgebracht. 

Dem hingegen wird bei der Applikation von Pulverlack kein Lösemittel freigesetzt. 

Abb. 10: Schematischer Aufbau der Lackschichten 

Bezogen auf eine Schreibtischplatte der Größe 1.600 mm x 800 mm werden bei beidseitiger 

Lackierung im Nasslackierverfahren 994 g Lack verbraucht. Das Lösemittel macht mit 

504 g einen Anteil von ca. 51 % des Nasslacks aus (Tabelle 4). Der applikationsbedingte 

Materialverbrauch ist bei der Nasslackierung nahezu dreifach so hoch wie bei der Pulverlackierung. 

Der Auftragswirkungsgrad - 50 bis 60 % bei der Nass- und 98 % bei der Pulverlackierung 

– zeigt zudem die sehr unterschiedliche Materialeffizienz der beiden Verfahren 

auf. 

Konventionelles Verfahren 


Lackverbrauch 

in g/Teil 

Strukturlack 

Decklack 

Füller 

Substrat (MDF) 

Lösemittelverbrauch 

in 

g/Teil 

Innovatives Verfahren 


Pulververbrauch 

in g/Teil 

Füllerlack 512 205 -- 

Decklack 230 115 -- 

Strukturlack 192 134 -- 

Verdünner 50 50 -- 

Summe 984 504 -- 

Festkörperauftrag 

in 

g/Teil 

Pulverlack -- -- 348 342 

Auftragswirkungsgrad 50 – 60 % 98 % 

Pulverlack 

Substrat (MDF) 

Tab. 4: Lösemittelbilanz für die konventionelle Nasslackierung im Vergleich mit der UV- 



Abbildung 11 verdeutlicht, dass die Pulverapplikation – bedingt durch die Materialherstellung 

– in sehr geringem Maße zur POCP-Bildung 16 beiträgt. Beim Nasslack hingegen 

zeigt sich bereits bei der Materialherstellung ein deutlich höheres photochemisches Oxidantienbildungspotential. 

Maßgeblich für die ökobilanzorische Betrachtung ist jedoch die 

Applikation des Lacks. Dies gilt vor allen Dingen für die bei der Fa. Baur praktizierte Variante 

NL IST, bei der keine Abluftreinigung stattfindet. Bezogen auf die Schreibtischplatte 

der Größe 1.600 mm x 800 mm beträgt hierbei das Ethen-Äquivalent 217 g. Für die simulierten 

Varianten der Nasslackierung mit Abluftreinigung durch regenerative Nachverbrennung 

fallen die Werte mit ca. 16 g Ethen-Äquivalent deutlich geringer aus, sind aber dennoch 

zehnfach so hoch wie beim Pulverlackverfahren. 

POCP (Sommersmog) in kg 

Ethenäquivalent pro Schreibtischplatte 

0,25 

0,20 

0,15 

0,10 

0,05 

0,00 

Abb. 11: Wirkungsabschätzung des Photochemischen Oxidantienbildungspotentials POCP 

(Quelle: LCS) 

5.4 Energiebilanz 

Abluft 


Materialherstellung 

Ohne 


Mit thermischer 


UV PL bc UV PL wc NL IST NL NEU bc NL NEU wc 

Die Pulverbeschichtungsanlage hat einen sehr hohen Strombedarf, da die gesamte Wärme 

und die UV-Strahlung mit Strom erzeugt werden. Die Gesamtleistungsaufnahme der 

Anlage der Fa. Sauter im Normalbetrieb beträgt ca. 311 kW. Davon entfallen ca. 80 % auf 

die Erzeugung von Wärme (IR) und Lichtenergie (UV) und ca. 18 % auf Lüftung und Klimatisierung 

der verschiedenen Anlagenteile. Der Energiebedarf für den Antrieb des Kreisförderers, 

die Pulverapplikation und –aufbereitung, die Beleuchtung etc. sind von untergeordneter 

Bedeutung. 

16 Das Ozonbildungspotenzial ist das massebezogenes Äquivalent der Bildung von bodennahem (troposphärischen) 

Ozon durch Vorläufersubstanzen, die für die bodennahe O3- Bildung verantwortlich sind und so zum 

Sommersmog beitragen. Das POCP (Photochemisches Oxidantienbildungspotential) wird in kg C2H4- Äquivalenten 

ausgedrückt. Vielfach bezeichnet als Sommersmog, Ozonbildungspotenzial, oder bodennahe Ozonbildung. 


Der Aufschmelzofen trägt mit 47 % zum Gesamtenergieverbrauch bei, wovon wiederum 

ca. 82 % auf den IR-Teil und ca. 18 % auf Be- und Entlüftung entfallen. Der zweite wesentliche 

Energiebedarfsträger ist mit einem Anteil von 28 % der UV-Härteofen, bei dem 

ca. 95 % auf die UV-Lichterzeugung entfallen und die restlichen Prozente auf die Be- und 

Entlüftung. 

Der Energiebedarf der Anlage wird durch das in den verschiedenen Modulen – Vorwärmer, 

IR-Aufschmelzofen und UV-Härteofen – zu erzielende Temperaturniveau und die 

Fahrweise (z. B. Umluftbetrieb) - und damit indirekt durch den Pulvertyp - bestimmt. 

28% 

Verbrauchswerte der Anlagenmodule 

47% 

18% 


1% 

6% 

Vorwärmer 

Abblaskabine 


Speedoven IR 

Speedoven UV 

Abb. 12: Anteile der einzelnen Module am Gesamtenergieverbrauch (Quelle: ABAG-itm) 

Vergleichende Betrachtung des Energiebedarfs von Nass- und Pulverlackierung 

a) Direkter Energiebedarf des Beschichtungsvorgangs 

Bei der Pulveranlage wird der für die Beschichtung benötigte direkte Energiebedarf zu 

100 % durch Strom abgedeckt. Er beträgt pro Schreibtischplatte, abhängig von der Auslastung 

und der Betriebsweise, 8,0 bis 9,3 kWh. Bei der Nasslackierung wird der direkte 

Energiebedarf durch Strom und thermische Energie abgedeckt. Die Vergleichanlage der 

Fa. Baur (NL IST – ohne Trockner und ohne Abluftreinigung) wies einen Bedarf an elektrischer 

Energie von ca. 0,7 kWh und einen Bedarf an thermischer Energie von 7,9 kWh pro 

Schreibtischplatte auf und liegt damit bedeutend günstiger als die Pulverbeschichtung. 

Die Differenz wird jedoch geringer, wenn die Nasslackierung dem Stand der Technik entsprechend 

mit Trockner und Abluftreinigung betrieben wird (NL NEU). Hierfür liegt der 

Bedarf zwischen 2,6 – 3,6 kWh elektrische Energie und 8,4 - 9,6 kWh thermische Energie 

(Abb. 13). Dennoch ist der für den Beschichtungsvorgang direkt benötigte Energiebedarf 

in der Summe – unter Berücksichtigung des energetischen Wirkungsgrades – bei der Pulverbeschichtung 

ca. 15 % (bei UV PL bc) bzw. ca. 25 % (bei UV PL wc) größer als bei der 

Nasslackierung nach der Variante NL NEU. Diese Differenz ist jedoch im Zusammenhang 

mit den hier untersuchten Anlagen und ihrer technischen Ausgestaltung zu sehen und 

kann nicht allgemein auf Pulver- bzw. Nassbeschichtung übertragen werden. 

Es ist davon auszugehen, dass der Energieaufwand bei der Pulverbeschichtungsanlage 

gesenkt werden kann und – da es sich im Verantwortungs- und Eingriffsbereich des Anla-

genbetreibers liegt – auch minimiert werden sollte. Vorschläge hierzu sind im Abschnitt 6 

enthalten. Dem hingegen können bei einer dem Stand der Technik entsprechenden Nasslackierung 

keine wesentliche Energiesparmaßnahmen realisiert werden. 

Direkter Energiebedarf in kWh pro 


12,0 

10,0 

8,0 

6,0 

4,0 

2,0 

0,0 

Strom 

th. Energie 


Abb. 13: Direkter Energieaufwand bei der Beschichtung von Schreibtischplatten 17 (Quelle: 

LCS) 

b) Gesamtprimärenergiebedarf bei Nasslackierung und Pulverbeschichtung 

Maßgebend für die ökobilanzorische Betrachtung ist der Gesamtprimärenergiebedarf, 

bei dem Lackherstellung, Beschichtungsvorgang und Energiebereitstellung 18 

mit einbezogen werden. 

Der Gesamtprimärenergiebedarf liegt bei der Pulver- und Nasslackierung in ähnlicher 

Größenordnung und beträgt ca. 140 – 160 MJ pro Schreibtischplatte. Die - im 

Vergleich zum direkten Energiebedarf - geringe Differenz zwischen den zwei Verfahren 

ist in erster Linie durch den hohen Energieaufwand bei der Herstellung des 

Nasslacks bedingt. Dieser beträgt bei der Nasslackherstellung 75 MJ (Bezugsgröße: 

Lackverbrauch für die Beschichtung einer Schreibtischplatte) und ist damit 

nahezu doppelt so hoch wie bei der Pulverherstellung (Abb. 14, unterer Teil der 

Säulen). 

17 UV PL bc – Pulverlackierung best case, UV PL wc Pulverlackierung worst case; NL neu bc – Nasslackierung 

best case, NL neu wc – Nasslackierung worst case 

18 Bereitstellung von Energie und Energieträgern unter Berücksichtigung des für Baden-Württemberg geltenden 

Energiemixes aus fossilen Energieträgern, Kern- und regenerativer Energien 


Primärenergiebedarf in MJ 

pro Schreibtischplatte 

180 

160 

140 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

Anlage 

Material 


Abb. 14: Gesamtprimärenergiebedarf bei der Beschichtung von Schreibtischplatten 19 (Quelle: 

LCS) 

5.5 Gutachten zu luftseitigen Emissionen 

Holzlackieranlagen fallen allgemein unter Ziffer 9 des Anhangs I der 31. BImSchV 20 . Die 

dort genannten Emissionswerte beziehen sich explizit auf den Einsatz organischer Lösemittel 

im Rahmen der Beschichtung. Dies trifft für Pulverbeschichtungsanlagen, die keiner 

Genehmigungspflicht nach BImSchG unterliegen, nicht zu. 

Dennoch können auch bei der Pulverbeschichtung die luftseitigen Emissionen einen Pfad 

für eine potentielle Umweltbelastung darstellen. Im Rahmen des Vorhabens wurde daher 

ein messtechnisches Gutachten erstellt, um die evtl. im IR-Vorwärmer, IR-Aufschmelzofen 

und UV-Aushärteofen freigesetzten organischen Stoffe zu bestimmen. 

Entsprechend der vom Umweltbundesamt erstellten Vorgaben ermittelte das messtechnische 

Labor – Fa. ILU-Luftanalytik GmbH, Heitersheim – gutachterlich die Abluftkonzentration 

an den drei Emissionsstellen Vorwärmer, IR-Aufschmelzofen und UV-Ofen. An jeder 

Messstelle erfolgten drei jeweils halbstündige Messungen bei Normalbetrieb der Anlage. 

Eingesetzt wurden in der Messphase MDF-Platten der Fa. Egger (Typ „Egger feucht“) und 

der Fa. Kunz (Typ Kunz „rot“, Kunz „blau 2“ und Kunz „rot 2“). Die Platten sind formaldehydfrei 

und entsprechen den Anforderungen für Büromöbelbau. Als Lackpulver wurde UVhärtendes 

Pulver der Fa. DuPont eingesetzt, Typ UV 0300-6043227, Morrison light green. 

MDF-Platten und UV-Pulver entsprachen in Art und Zusammensetzung den üblicherweise 

verwendeten Materialien. 

Das Messergebnis (umfassender Bericht in Anlage 3) kann wie folgt zusammengefasst 

werden: 

19 a. a. O. 

20 31. Verordnung zur Durchführung des Bundes -Immissionsschutzgesetzes - Verordnung zur Begrenzung 

der Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen bei der Verwendung organischer Lösemittel in bestimmten 

Anlagen – 31. BImSchV – Artikel 1 der Verordnung vom 21. August 2001, BGBl. I S. 2180 


Maximalwerte Mittelwerte 

Emissionskomponente mg/m³ kg/h mg/m³ kg/h 

Vorwärmer 

Gesamtkohlenstoff (FID) 2,2 0,007 1,6 0,005 

Formaldehyd 0,127 0,0004 0,109 0,0003 



Gesamtkohlenstoff (GC/MS) 3,1 0,009 2,3 0,007 

UV-Härteofen 


Ozon 0,00019 0,000001 0,00015 0,000001 

Tab. 5: Zusammenstellung der ermittelten Emissionswerte 

Gesamt-C-Emission 

Die an den drei Messstellen ermittelten Messwerte für den Gesamtkohlenstoffgehalt liegen 

im Mittel mit 1,09 mg/m³ (UV-Härteofen) bis 2,5 mg/m³ (IR-Aufschmelzofen). Die zugehörigen 

Mengenströme liegen im Mittel bei 0,00072 bis 0,007 kg/h. 

Für die Abluft des IR-Aufschmelzofen wurden zusätzlich die Einzelverbindungen bestimmt 

(GC/MS-Methode). Dabei zeigt sich, dass Aceton einen Massenanteil von 37 bis 44 % an 

den Gesamt-C-Emissionen hat, gefolgt von n-Butyl-Acetat mit einem Anteil von ca. 14 bis 

18 % und iso-Propanol mit einem Anteil von ca. 10 %. Die drei Komponenten stellen damit 

einen Anteil von ca. zwei Drittel der Gesamt-C-Emissionen. 

Formaldehyd-Emission 

Die Messung der Formaldehyd-Emission erfolgte am Vorwärmer, wo die noch unbeschichteten 

MDF-Platten erstmals erwärmt werden, wobei die Oberfläche eine Temperatur 

von ca. 80 °C erreicht und daher eine relevante Emission leicht flüchtiger Stoffe erwarten 

lässt. Gemessen wurde eine mittlere Formaldehydkonzentration von 0,109 mg/m³ (i. 

N. trocken), woraus eine mittlere Emissionsrate von ca. 0,0003 kg/h resultiert. 

Ozon-Emissionen 

Die installierte Leistung der UV-Strahler im Härteofen beträgt ca. 100 kW 21 und lässt eine 

relevante Ozonbildung erwarten. Die Ozon-Emissionen im Volllastbetrieb betrugen im 

Mittel allerdings nur 0,00015 mg/m³ (Emissionsrate 0,000001 kg/h). Der geringe Emissionswert 

liegt im Wesentlichen darin begründet, dass die für die Härtung optimale Wellenlänge 

oberhalb 300 nm liegt und die ozonerzeugende Strahlung unterhalb 200 nm absorbiert 

wird. 

21 Anschlusswert, die tatsächliche Leistungsaufnahme im Betrieb liegt bedeutend niedriger 


6. Erzielte Ergebnisse - Zusammenfassung 

6.1 Ökologische Betrachtung 

Die UV-Pulverbeschichtung bewirkt eine eindeutige Umweltentlastung in Form von direkten 

und indirekten Wirkungen. 

Zu den direkten Wirkungen zählen insbesondere 

o Vermeidung von organischen Lösemitteln, 

o Wegfall von VOC-Emissionen, 

o Minimierung des Lackverbrauchs durch höheren Auftragswirkungsgrad, 

o Vermeidung von overspraybedingten Lackschlamm, 

o Wegfall einer Abwasserbehandlung, und 

o Minimierung des CO2-Ausstosses durch Wegfall einer regenerativen Abluftreinigung. 

Die indirekten Wirkungen werden insbesondere hervorgerufen durch 

o die – im Vergleich zum Nasslack - ressourcenschonende Herstellung des Beschichtungspulvers, 

o den Wegfall von Betriebsmitteln für die Nebenaggregate, z. B. Abwasser- und 

Abluftbehandlung, und 

o den Wegfall einer Gestellentlackung 

Die quantitative und qualitative Umweltentlastung durch den innovativen Prozess der Pulverlackierung 

von MDF-Platten für den Bau von Büromöbeln ist in Abschnitt 5 bereits ausführlich 

beschrieben. Nachfolgend sind die wesentlichen Aspekte lediglich zusammengefasst: 

Lösemittel und VOC-Problematik 

In der Pulverlackierung werden keine organischen Lösemittel benötigt. Bei der Nasslackierung 

werden pro Schreibtischplatte 504 g Lösemittel eingesetzt (Tabelle 2). Durch die 

Anlage der Fa. Sauter werden bei einer Produktion von 200.000 m²/a beschichtete Fläche 

eine Lösemittelmenge von ca. 39.400 kg/a als Einsatzstoff eingespart und eine VOC- 

Emission von ca. 34.600 kg/a vermieden 22 . 

Energie 

Der Primärenergiebedarf der Pulverlackierung erscheint mit ca. 150 MJ/Schreibtischplatte 

zunächst als sehr hoch. Der Wert entspricht jedoch dem Bedarf einer Nasslackierung 

nach dem Stand der Technik, also mit Abluftreinigung, und unter Einbeziehung der Lackherstellung 

(Abbildung 14). 

Die Pulverbeschichtung weist, im Gegensatz zu der Nasslackierung, ein wesentliches 

Optimierungspotential auf. Im Rahmen des Pilotvorhabens wurden mehrere Ansatzpunkte 

zur Energieminimierung definiert. Sie sind insbesondere bei der Vorerwärmung und der 

IR-Aufschmelzzone zu sehen, die mit 18 bzw. 47 % zum anlagenbezogenen Energie- 

22 Abgabe der restlichen Lösemittelmenge über den als Abfall anfallenden Lackschlamm 


verbrauch beitragen. Zur Optimierung der Anlage wird die Fa. Sauter folgende Maßnahmen 

untersuchen: 

Abfall 

o Verzicht der Vorerwärmung der Werkstücke, 

o Reduzierung der Abluftströme durch verbesserte Steuerung der Umluft im IR- 

Aufschmelzbereich, 

o Nutzung der Abwärme aus der Abluft, 

o Einsatz von Gasbrennern anstelle der elektrischen IR-Strahler, 

o Stromerzeugung durch firmeneigenes BHKW. 

Der Abfallaspekt wurde im Demonstrationsvorhaben nicht explizit untersucht, da bei der 

Pulverbeschichtung das produktionsbedingte Aufkommen an Abfällen äußerst gering ist. 

Überschusspulver und Rückstände aus Farbwechsel belaufen sich auf ca. 2 % der 

Einsatzmenge. Bezogen auf eine Produktionsmenge von 200.000 m² beschichtete Fläche 

belaufen sich die Pulververluste jährlich auf wenige kg, die beim Endfilter abgeschieden 

und aufgrund ihrer Beschaffenheit problemlos entsorgbar sind. 

Die Nasslackierung hingegen weist bei gleichem Produktionsvolumen allein ein Lackschlammaufkommen 

von ca. 30.000 kg auf, die aufgrund der Lösemittelgehalte als besonders 

überwachungsbedürftiger Abfall einzustufen sind. Zusätzlich fallen bei der Nasslackierung 

gebrauchte Hilfsmittel an. 

Luftseitige Emissionen 

Bei einer konventionellen Nasslackierung würden ca. 80 - 90 % (abhängig von der Applikation, 

der Rückgewinnung und der Abwasser- bzw. Abfallbehandlung) der eingesetzten 

Lösemittelmenge frei und luftseitig emittiert. Pro Schreibtischplatte beträgt die Menge ca. 

400 g Lösemittel, die ohne weitere Behandlung ein erhebliches Schädigungspotential 

aufweist und zudem als stoffliche Ressource verloren ist. 

Selbst bei einer aufwendigen regenerativen thermischen Abluftbehandlung ist das umweltschädigende 

photochemische Oxidationspotential (POCP) der Nasslackierung unvergleichlich 

höher als das der Pulverbeschichtung (siehe Abbildung 11). Außer Acht gelassen 

werden kann hierbei das durch Lackherstellung bedingte Potential, wobei der Pulverlack 

auch in dieser Hinsicht bedeutend besser abschneidet. 

Die sonstigen Emissionen sind, Konzentration und Frachten betreffend, sehr gering und 

stellen keinen Anlass für eine weitergehende Betrachtung dar. 

Umweltrelevante Nebeneffekte 

Weitere umweltentlastende Effekte ergeben sich durch die Luft- und Abwasserreinigungsmaßnahmen, 

die bei der Nasslackierung den Einsatz stofflicher Ressourcen und 

bedingt und das Abfallaufkommen zusätzlich erhöht. Hierzu zählen insbesondere 

o Filtermatten aus der Partikelabscheidung der Nasslackierspritzkabinen, 

o Koaguliermittel und Biozide, 

o Gestell-Entlackung und damit verbundene Emissionen. 


Ökologischer Fingerabdruck 

Der Vorteil der Pulverbeschichtung kann auch anhand des „ökologischen Fingerabdrucks“ 

veranschaulicht werden, wobei die wichtigsten der im ganzheitlichen Technologievergleich 

der Fa. LCS ermittelten Bilanzparameter berücksichtigt werden. Die in der nachfolgenden 

Tabelle und Graphik enthaltenen Angaben beziehen sich auf die doppelseitige 

Lackierung einer MDF-Schreibtischplatte mit den Maßen 1.600 x 800 mm und ermöglichen 

somit einen direkten Vergleich beider Verfahren. 


Primärenergie MJ/Platte 1,40E+02 1,57E+02 1,13E+02 1,44E+02 1,61E+02 

Kohlendioxid (CO2) kg/Platte 7,29E+00 8,21E+00 5,38E+00 7,95E+00 8,97E+00 

NMVOC kg/Platte 4,29E-03 4,39E-03 5,22E-01 3,92E-02 4,02E-02 

Treibhauspotenzial kg CO2-Äquiv./Platte 7,64E+00 8,61E+00 5,69E+00 8,33E+00 9,39E+00 

POCP kg Ethen-Äquiv./Platte 2,01E-03 2,06E-03 2,17E-01 1,63E-02 1,67E-02 

Tab. 6: Ganzheitlicher Technologievergleich – Beschichtung von MDF-Platten durch UV- 

Pulverlack und Nasslack (Quelle: LCS) 

Die Abbildung 15 zeigt den „ökologischen Fingerabdruck“ der UV-Pulverlackierung (UV 

PL best case) und der Nasslackierung nach dem Stand der Technik, mit Abluftreinigung 

und Nutzung der Abwärme für die Trocknung, (NL neu best case). Die Graphik verdeutlicht, 

dass die Pulverbeschichtung eine drastische Umweltentlastung in den lösemittelbezogenen 

Bilanzparametern erbringt, aber der Nasslackierung nach dem Stand der Technik 

auch in den energiebezogenen Bilanzparametern zumindest gleichwertig ist. 

POCP in g Ethen-Äquiv. 

20 

10 

10 

Treibhauspotenzial in kg CO2-Äquiv. 


5 

CO2-Emission in kg 

NMVOC in g 

Abb. 15: Ökologischer Fingerabdruck der UV- und Nasslackierung (Bezugsgröße: doppelseitig 

beschichtete MDF-Schreibtischplatte 1.600 x 800 mm) 


200 

100 

50 

5 

100 

10 

UV-Pulver 

Nasslack

6.2 Wirtschaftliche Betrachtung 

Die Investitionskosten für die Pulverlackieranlage, incl. Nebeneinrichtungen, betrugen 

1,35 Mio €. Daraus resultieren, unter Annahme eines Zeitraums von acht Jahren, jährliche 

Abschreibungskosten von 167.000 €. 

Die Einsparungen der Pulverlackierung gegenüber der Nasslackierung liegen in erster 

Linie bei den Betriebskosten. Dabei bilden die Lackkosten, mit großem Abstand vor allen 

anderen Einflüssen, den maßgeblichen Faktor. 

Bei der Nasslackierung beträgt der Lackverbrauch (fünf Schichten) etwa 385 g/m². Hingegen 

liegt bei der Pulverbeschichtung der Verbrauch bei etwa 136 g/m². Bei Lackkosten 

von ca. 12 €/kg (Nasslack) bzw. ca. 14 €/kg (UV-Pulver) 23 und einem angenommenen 

Durchsatz von 200.000 m²/a resultiert allein daraus ein Kostenvorteil von ca. 543.000 €/a 

für die Pulverbeschichtung. 

Auch bei den Kosten für die Abwasser-, Abluft- und Abfallvorbehandlung sowie die Abfallentsorgung 

ist die Pulverlackierung eindeutig im Vorteil. Bei einem angenommenen 

Durchsatz von 200.000 m²/a fallen bei der Nasslackierung ca. 30.000 t/a Lackschlamm 

an. Daraus resultieren, bei einem aktuellen Preis von 300 €/t 24 , reine Entsorgungskosten - 

ohne Logistik, Gebühren und Lager- bzw. Handhabungsaufwand - von ca. 9.000 €/a. 

Weiter Kostenvorteile, wenn auch in geringerem Umfang, ergeben sich durch die Einsparung 

von Betriebs- und Hilfsstoffen (z. B. Koaguliermittel, Biozide, Filtermatten, Entlackungsmittel). 

Auf der Personalseite zeigt sich ein weiterer wirtschaftlicher Vorteil, der u. a. durch den 

geringeren Reinigungs- und Pflegemaßaufwand gegeben ist. So sind z. B. Farbwechsel 

bei der Pulverlackierung in ca. 12 bis 15 Minuten ungleich rascher durchzuführen als bei 

der Nasslackierung. Auch der Betrieb der Nebenaggregate, z. B. Abwasser- und Luftreinhalteanlagen 

benötigen bei konventioneller Nasslackierung einen nicht unerheblichen 

Personal- und Zeitaufwand. Damit verbunden kann es zeitweise zum Stillstand der Anlage 

und zu Produktionsausfall kommen. Im Rahmen des Demonstrationsvorhabens konnten 

aufgrund der durchzuführenden Tests und Anpassungsmaßnahmen keine gesicherten 

Langzeitdaten über den Personaleinsatz gewonnen werden. Allgemein wird davon ausgegangen, 

dass bei der Pulverbeschichtung der Personalaufwand ungefähr 50 % unter 

dem einer vergleichbaren Nasslackieranlage liegt. 

Der wirtschaftliche Betrieb der Anlage wird weiterhin dadurch bestimmt, dass mit hoher 

Betriebssicherheit und ohne Nacharbeitungsaufwand die hohen Qualitätsanforderungen 

der Kunden erfüllt werden. 

Ein weiterer Vorteil ist in der Rechtssicherheit zu sehen. Die Anlage entspricht im vollen 

Umfang den (umwelt-)rechtlichen Vorgaben. Nach derzeitiger Kenntnis wird die Anlage 

von ggf. schärfer werdenden Vorschriften nicht betroffen sein. Die daraus ableitbare Betriebssicherheit 

stellt einen direkten Vorteil dar. 

Der einzige nachteilige Kostenaspekt liegt in dem bei der Pulverbeschichtung höheren 

Energieaufwand. Der Vorteil der Nasslackierung wird jedoch in diesem Punkt marginal, 

23 Die Kosten für UV-Pulverlack variieren sehr stark, je nach gewünschtem Farbton und Liefermenge; angenommen 

wurde ein Durchschnittspreis, basierend auf den bisherigen Betriebserfahrungen 

24 Von den maßgeblichen Entsorgern in Baden-Württemberg angegebener Durchschnittspreis bei einer Preisspanne 

von 280 bis 420 €/t, Stand November 2004 


wenn eine thermische Abluftreinigung nach dem Stand der Technik betrieben und zusätzlich 

der Aufwand für die Trocknung der lackierten Teile einbezogen wird. 

Alle Faktoren zusammen genommen zeigen, dass – gegenüber der konventionellen 

Nasslackierung – die UV-Pulverbeschichtung ein besseres Kosten-/Nutzenverhältnis aufweist. 

Eine Aussage im Detail kann allerdings nur auf Basis einer Kosten-/Nutzenanalyse 

erfolgen, die nicht Gegenstand des Demonstrationsvorhabens war. 


7. Empfehlungen 

Der in Deutschland bislang einzigartige Ansatz der MDF-Pulverbeschichtung mit hohen 

Qualitätsanforderungen für die Möbelherstellung konnte in allen Teilen konzeptionsgerecht 

implementiert werden. 

Dabei muss betont werden, dass im Rahmen des Demonstrationsvorhabens eine Reihe 

von Problemstellungen erkannt und erfolgreich behoben werden konnte, die aus den vorherigen 

Entwicklungsarbeiten der Substrat- und Pulverhersteller in dieser Ausprägung 

nicht bekannt waren. Sie betrafen alle wesentliche Aspekte des Verfahrens: die Oberflächengüte 

und Beschichtbarkeit der MDF-Platten, die Filmbildung und die Vernetzung des 

UV-Pulvers, die Steuerung von Temperatur und Energieeinwirkung im IR- und UV-Teil. 

Das Demonstrationsvorhaben hat daher – wenn auch mit erheblichem, zum Planungszeitpunkt 

nicht vorhersehbare Aufwand - bei den beteiligten Substrat-, Pulver- und Anlagenherstellern 

zu konkreten, anwendungsbezogenen Entwicklungs- und Optimierungsmaßnahmen 

geführt. 

Diese gewonnenen Erkenntnisse bieten beste Voraussetzung, die in dem Marktsegment 

hochwertiger Büromöbel noch übliche Nasslackierung abzulösen. Neben der erheblichen 

Umweltentlastung ist der wirtschaftliche Aspekt zu sehen: durch die UV- 

Pulverbeschichtung wird in einem Durchgang eine allseitige, verkaufsfertige Beschichtung 

erzielt. Hingegen benötigt die konventionelle Nasslackierung mehrere Applikations- und 

Zwischenbehandlungsschritte. Ein weiteres Anwendungsfeld ist bei den bislang mit Folien, 

Melaminharzen oder Umleimern beschichteten Möbeln zu sehen, was nicht zuletzt 

auch zu einer besseren Verwertbarkeit dieser Teile nach deren Gebrauch führen würde. 

Neben der Möbelindustrie kommt als weiteres Anwendungsgebiet die Beschichtung von 

Kunststoff und „Composites“ in Betracht, z. B. Metall-Kunststoffkombinationen für den 

Innenausbau oder im Automobilbau. 

Die Wirtschaftlichkeit und damit die Akzeptanz für die stärkere Anwendung zur Pulverbeschichtung 

thermosensibler Werkstoffe könnte zudem noch erhöht werden. Ansatzpunkte 

sind u. a. im Austausch der strombetriebenen IR-Strahler gegen gasbetriebene Strahler 

und in der Entwicklung preiswerterer Pulver zu sehen. 


8. Literatur 

Berücksichtigt wurden nur Veröffentlichungen, die sich auf das Demonstrationsvorhaben 

der Fa. Sauter beziehen: 

o Bundesverband der Deutschen Industrie BDI – Pressemitteilung 22.06.2004: 

Netzwerk Thermoface erhält den BDI-Umweltpreis 2004 

o Deutschlands erste UV-Pulver-Anlage für Büromöbel geht in Betrieb, Lackiernetz. 

www.lackiernetz.de 

o Zimmermann, Frank, Erst UV-Pulverlack-Anlage für MDF-Möbel in Deutschland, 

JOT Journal für Oberflächentechnik, November 2002 

o Besser lackieren – die Oberflächenzeitung, Kurzbericht November 2002, 

Deutschlands erste UV-Pulver-Anlage für Büromöbel geht in Betrieb, Kurzbericht 

November 2002 

o GaBi 4: Software und Datenbank zur Ganzheitlichen Bilanzierung. Institut für 

Kunststoffprüfung und Kunststoffkunde (IKP), Universität Stuttgart, PE Europe 

GmbH, Januar 2003 


Anlagen 

Anlage I – Projektpartner 

Anlage II - Zusammenfassende Präsentation der Fa. LCS zur ökobilanziellen Betrachtung 

Anlage III - Gutachten der Fa. ILU-Luftanalytik 


Anlage I - Projektpartner 

Firma/Institution Ansprechpartner 




Vitra GmbH 

Charles -Eames -Str. 2 

79576 Weil am Rhein 

DuPont Performance Coatings GmbH & Co KG 

Fritz-Hecker-Str. 47-107 

50968 Köln 

TRIAB TRI Innovations AB 

Alegardsgatan 3 

S-43150 Mölndal 

ihd Institut für Holztechnologie Dresden gGmbH 

Zellescher Weg 24 

01217 Dresden 

Fritz Baur Holzerzeugnisse GmbH 

Gewerbestr. 3 

79872 Bernau im Schwarzwald 

MS Oberflächentechnik AG 

Wegenstr. 14/16 

CH-9436 Balgach 

LCS Life Cycle Simulation GmbH 

Ringstr. 73 

71364 Winnenden 

ILU-Luftanalytik GmbH 

Grißheimer Weg 7a 

79423 Heitersheim 

ABAG-itm GmbH 

Sachsenstr. 12 

75177 Pforzheim 

Wolfgang Sauter (Geschäftsführer) 

Fon: 07551/9289-0 

e-mail: ws@sauter-ueb.de 

Philipp Hauber 

Fon: 07621/702-3370 

e-mail: philipp.hauber@vitra.com 

Dr. Volker Rekowski 

Fon: 0221/3706-388 

e-mail: volker.rekowski@deu.dupont.com 

Fon: 0046/31/272130 

e-mail: info@triabinnovations.se 

Tel.: +49 (0)351/ 4662-0 

Fax: +49 (0)351/ 4662-211 

E-Mail: info@ihd-dresden.de 

Fritz Baur 

Fon: 07675/90808-0 

e-mail: fritzbaur@t-online.de 

Fon: 0041/71/7228082 

e-mail: info@msnews.ch 

Dr. Matthias Harsch 

Fon: 07195/941324 

e-mail: info@lcslcs.de 

Sabine Kässinger 

Fon: 07634/5103-70 

Lutz Mertins 

Fon: 07132/47252-18 

e-mail: mertins@abag-itm.de 


Anlage II - Zusammenfassende Präsentation der Fa. LCS zur ökobilanziellen Betrachtung 


Ganzheitlicher Technologievergleich 

UV Pulverlack versus Nasslack 

auf MDF Schreibtischplatten 

durchgeführt von LCS Life Cycle Simulation GmbH 

(Dr. Matthias Harsch) 

Endergebnisse 

Präsentation am 13.02.2004 bei Firma Sauter GmbH in Überlingen 

Ganzheitlicher Technologievergleich UV Pulverlack auf MDF 

Übersicht bersicht 

• Ökobilanz allgemein 

• Ziel und Inhalte der Studie 

• Bilanzierung der Lackherstellung 

• Randbedingungen 

• Ökologische Ergebnisse 

• Fazit und Ausblick 

EP_UV_Pulver 

EP_UV_Pulver 


LCS Life Cycle Simulation GmbH, www.lcslcs.de 

LCS Life Cycle Simulation GmbH, www.lcslcs.de

Vorgehensweise 

Ökobilanzen allgemein 

Zur Veröffentlichung dieser Studie gemäß ISO 14040 ff. ist eine kritische Begleitung notwendig. 

Normierung der Ökobilanz kobilanz 

ISO 14040: Bestandteile der Ökobilanz kobilanz 

Rahmen der Ökobilanz Anwendung der Ökobilanz 

Zieldefinition 

dfhj 

Sachbilanz 

Wirkungsabschätzung 

Auswertung 

• Entwicklung und Verbesserung 

von Produkten 

• Strategische Planung 

• Öffentliche Entscheidungsprozesse 

• Marketing 

EP_UV_Pulver 

EP_UV_Pulver 





Definition der Systemgrenzen 

Ressourcenabbau 


Herstellung 

Vorprodukte 

„Cradle to Gate“ 

Unternehmen 

Produktionslinien 

„Gate to Gate“ 


Datenaufnahme und Auswertung bei Prozessen 

Interne 

Verwertung 


Vorprodukte 

Transporte 

Emissionen in Umwelt 

Abfall 

Verwertung 

Abwasser 

Abluft 

Prozess 

Internes 

Recycling 

EP_UV_Pulver 


Abwärme 

Nutzung 

„Cradle to Grave“ 

Hauptprodukt 

Nebenprodukte 

Entsorgung 

EP_UV_Pulver 




ISO 14041: Sachbilanz 

fabrication of 

natural gas 

natural gas processing 

Methanol 

formaldehyde 

oxygen 

cannizzaro 

reaction 

neopentyl 

glycol 

propylen 

oidation 

isobutyraldehyde 


mineral oil 

ethylen 

oxidation 

ethylenoxid 

hydration 

ethylen 

glycol 

mineral oil 

refinery 

reformat 

steam cracker 

condensation 

polyester resin 

pyrolysis fuel 


aromates 

inertgas m-xylene p-xylene hydrogen 

synthesis 

isophtalic 

acid 

oxidation 

acetaldehyd 

oxidation 

actetic 

acid 

synthesis 

terephtalic 

acid 


ISO 14042: Wirkungsabschätzung 

Wirkungsabsch tzung: : Kategorien 

Globale Kriterien 

ethylene Systemgrenzen 

Abschneidekriterien 

Allokation 

Ressourcen 

EP_UV_Pulver 


� � � 

Emissionen in Luft 

CO 2 

CO 

CF 4 

CH4 

N2O 

NO X 

SO2 

HCI 

HF 

H2S 

Ammoniak 

m - Xylol 

NMVOC 

� � � 

Emissionen in Wasser 

• Ressourcenverbrauch (Primärenergiebedarf, nicht regenerierbar) 

• Treibhauseffekt (Treibhausgase, z.B. CO 2, CH 4, etc.) 

• Ozonzerstörung 

Regionale Kriterien 

• Versauerung (Regenwasserversauerung, z.B. NO x , SO 2 , HCl, etc.) 

• Eutrophierung (Überdüngung von Gewässer und Böden, z.B. P- und 

N-Verbindungen) 

• Landverbrauch 

Lokale Kriterien 

• Toxizität 

• Photoxidantien (Sommersmog, bodennahes Ozon, Kohlenwasserstoffe) 

Andere Kriterien 

• Belästigungen (Lärm, Geruch, Deponiebedarf � Abfälle) 

� � � 

� � � 

Abfall 

� � � 

EP_UV_Pulver 




ISO 14042: Wirkungsabschätzung: Wirkungsabsch tzung: Berechnung 

Ressourcen 

� � � 


CO 2 

CO 

CF 4 

CH 4 

N 2O 

NO X 

SO 2 

HCI 

HF 

H 2S 

Ammoniak 

m - Xylol 

NMVOC 

� � � 


� � � 

� � � 

Abfall 

� � � 


ISO 14043: Interpretation 

Festlegung des 

Ziels und des 

Untersuchungsrahmens 

Sachbilanz 

Wirkungsabschätzung 

GWP (global warming potential) 

CO 2 : *1 

CO: *1 

CF 4: * 6300 

CH 4: *24,5 

N 2O: *320 

... 

Identifizierung 

der signifikanten 

Parameter 

AP (acidification potential) 

SO 2 : *1 

NO X : *0,7 

HCI: *0,88 

HF: *1,6 

H 2S: *1,88 

Ammoniak: *1,88 

... 

POCP (photochemical oxidant creation potential) 

NMVOC: *0,416 

CH 4: *0,007 

m - Xylol: *0,993 

... 

EP_UV_Pulver 


S GWP 

Schlussfolgerungen, 

Empfehlungen 

und Bericht 

Beurteilung durch 

Vollständigkeitsprüfung 

Sensitivitätsprüfung 

Konsistenzprüfung 

Sonstige Prüfungen 

S AP 

S POCP 

Unmittelbare 

Anwendungen 

EP_UV_Pulver 



- Produktentwicklung 

und -optimierung 

- Strategische Planung 

- Marketing 

- Sonstige

Ziel und Inhalte der Studie 


Ziel der Studie 

Projektziel: 

Ökologische Analyse der Lackierung einer Schreibtischplatte aus MDF mit 

UV Pulverlack (Firma Sauter GmbH) bzw. mit konventionellem lösemittel- 

basierten Nasslack (Firma Fritz Baur Holzerzeugnisse GmbH). 

Vergleichsgröße: eine lackierte MDF Schreibtischplatte (1.600 x 800 mm) 

EP_UV_Pulver 

Vergleichbarkeit: Annahme: Beide Technologien erfüllen die Anforderungen 

der Vitra Logistik AG und sind damit vergleichbar. 

EP_UV_Pulver 





Zu vergleichende Lackiertechnologien 

� UV PL 

UV Pulverlackieranlage bei Firma Sauter GmbH in Überlingen 

� Spritzkabine mit Lackrecycling, UV Trockner 

� NL IST 

aktueller Stand der Nasslackieranlage bei Firma Fritz Baur Holzerzeugnisse 

GmbH in Bernau 

� Flächenspritzautomat mit Lackrecycling, Trockenkanal, manuelles Füller- 

schleifen, Trocknung der Schreibtischplatten auf Hortenwagen über Nacht 

� NL NEU 

� Flächenspritzautomat mit Lackrecycling, Etagentrockner, regenerative 

Nachverbrennung der lösemittelbelasteten Abluft; manuelles Füllerschleifen 

bzw. Füllerschleifen auf Schleifmaschine 


Übersicht bersicht zum Ablauf der Lackierung 

Auftrag UV Pulverlack 

UV Trockner 

Lackierte MDF 




Trockenkanal, 

Trocknung auf 

Hortenwagen 

Lackierte MDF 


EP_UV_Pulver 

EP_UV_Pulver 





Etagentrockner, 

regenerative 


Lackierte MDF 



* 5 Durchg änge auf Flachteilelackierautomat: 2 x Füller, 2 x Decklack, 1 x Strukturlack 





Systemgrenzen für f r den Technologievergleich 


Transport -/ Recyclingprozesse 

Ressourcenaufbereitung 

Herstellung chemischer Grundstoffe 

Herstellung chemischer Zwischenprodukte 

Harze/Härter Lösemittel Pigmente Füllstoffe Additive 


Applikation 

EP_UV_Pulver 



Bilanzierung der 



Vorgehensweise zur Bilanzierung von Lacksystemen 

• Abstimmung der Rezepturbestandteile mit Lackhersteller 

• Datenaufnahme der Lackherstellung (Ausbeuten, Energiebedarf, etc.) 

• Bilanzierung der Rezepturbestandteile (Bindemittel, Lösemittel, etc.) mit 

EP_UV_Pulver 

LCS Datenbank (umfasst GaBi 4 Professional Datenbank, freigegebene 

Industrieinformationen, Literatur, eigene Berechnungen) 

� aufgrund des Projektumfangs wurde keine weitere Recherche zu den 

Rezepturbestandteilen bei Vorproduktlieferanten durchgeführt. 

• Erstellung des Ökoprofils des Lacksystems 

� beispielhafte Vorgehensweise siehe nachfolgende Folien 

EP_UV_Pulver 




Life Cycle Simulation in der Oberflächentechnik 

Oberfl chentechnik 

Lackrichtrezepturen (I) 

Pulverklarlack für Automobil (Patent DE 42 27 580) 

Quelle: Müller, B.; Poth, U.: Lackformulierung und Lackrezeptur 

Rohstoffbezeichnung Rezepturanteil 

m-% 

Epoxyacrylatharz 73,30 

Dodecandisäurepolyanhydrid 20,30 

Trimethylolpropan 1,60 

TINUVIN 900 2,40 

TINUVIN 144 1,60 

Entlüftungs-, Verlaufsadditive 0,80 

100,0 

Life Cycle Simulation in der Oberfl Oberflächentechnik 

chentechnik 

Herstellungswege von Lackrohstoffen 

Produkt 

Ressource 

Phenol 

Epoxidharz Acrylatharz Polyurethanharz 

Bisphenol 

A 

Aceton 

Cumol 

Benzol 

Glycidyl- 

methacrylat 

Styrol 

Ethyl- 

benzol 

Ethylen- 

glykol 

Hydroxy- 

ethylmeth- 

acrylat 

Ethylen- 

oxid 

Allyl- 

chlorid 

Epichlor- 

hydrin 

Hydroxy- 

ethylacrylat 

Pyrolyse- 

Chlor Ethylen Propylen 

Ammoniak 

benzin 

EP_UV_Pulver 

EP_UV_Pulver 


Butyl- 

acrylat 

Calcium- 

hydroxid 

Meth- 

acryl- 

säure 

Methyl- 

meth- 

acrylat 

Acetoncy- 

anhydrin 

Propylen- 

oxid 

Acryl- 

säure 

Acrolein 

Methyldi- 

ethanol 

als 

Diamin 

Polyether 

als 

Polyol 

Methan 

Dicarbon- 

säure 

Steinsalz Erdöl Erdgas 

Xylol 

Polyester 

als 

Polyol 

Iso- 

cyanate 

Butanol 

CO 

Synthese- 

gas 



Life Cycle Simulation in der Oberfl Oberflächentechnik 

chentechnik 

Primärenergiebedarf Prim renergiebedarf zur Herstellung von Lackrohstoffen (wichtige Prod Produkte) ukte) 


zur Herstellung von 1 kg Lackrohstoffen 

300 

250 

200 

150 

100 

50 

0 

„Exotische“ Produkte 

können noch höhere 

Werte aufweisen. 

700 500 

Bindemittel Lösemittel Härter Pigmente Additive Füllstoffe 



Komplexität Komplexit t der Lacksysteme 

Bindemittelsynthese 

1 kg Lack 

Kompoundierung 

BM1 BM1 BM3 BM3 BM5 Härter1 Härter2 8 LM 8 Additive 

5 

15 

30 

Synthesestufen 

zum Erdöl 

2 

6 

12 

5 

15 

30 

7 

21 

42 

1 

3 

6 

1 

2 

4 

EP_UV_Pulver 

EP_UV_Pulver 


1 

2 

4 

8 

16 

32 

8 

16 

32 

Hauptprodukte 

38 

96 

192 





Herstellung von Pulverlacken 

Filter 

Siebmaschine 

Zyklon 

Gebläse 

Schlossmühle 

Altmetallabscheider 

Kompaktkühlanlage 

Container- 

Entleerstation 

Doppeldosierschnecke 

Container- 

Mischer 

Mischen Verwiegen 

Buss-Ko -Kneter 

EP_UV_Pulver 


Steuerschrank 

Mahlen/Sieben Kühlen Compoundieren Steuern 

Verwiege - 

Station 

Antriebsschrank 


Randbedingungen für 

ökologische Analyse 


Datengrundlage der Bilanzierung 

• Bilanzierungssoftware: GaBi 4 der PE Europe GmbH 

EP_UV_Pulver 

• Datengrundlage Lackherstellung � siehe Bilanzierung der Lackherstellung 

• Lackrezeptur, Lackherstellung UV Pulverlack: DuPont Performance 

Coatings, Köln 

• Lackrezeptur Nasslacke: Heidelberger Lackfabrik, Heidelberg 

Nasslackherstellung: LCS 

• Energie- und Stoffströme UV Pulveranlage: Sauter GmbH 

• Energie- und Stoffströme Nasslackierung: Fritz Baur Holzerzeugnisse GmbH 

+ Etagentrockner (cefla finishing) + RNV (ROTAMILL) 

• Strombereitstellung: öffentliche Versorgung (Strom-Mix D) 

• Thermische Energie über Heizöl hergestellt 

EP_UV_Pulver 





Datengrundlage der Bilanzierung 


Produktionsleistung Platten/h 37,5 67,7 67,7 

Lackierdurchgänge Anzahl/Platte 1 5 5 

Pulverlack kg/Platte 0,384 

Füllerlack kg/Platte 0,512 0,512 

Decklack kg/Platte 0,230 0,230 

Strukturlack kg/Platte 0,192 0,192 

Verdünnung kg/Platte 0,050 0,050 

Strom bc kWh 300 10,5 37,1 

Strom wc kWh 350 - 46,2 

Th. Energie bc kWh - 87,3 112 

Th. Energie wc kWh - - 130 

UV Pulveranlage kann ohne zusätzlich thermische Energie betrieben werden 

EP_UV_Pulver 



Ergebnisse 

der ökologischen Analyse 

Der Technologievergleich basiert auf den angegebenen Randbedingungen der Lackieranlagen 

der Firmen Sauter GmbH und Fritz Baur Holzerzeugnisse GmbH. Für andere Randbedingungen 

sind die Ergebnisse zu prüfen. 


Beschreibung der betrachteten Szenarien 

� UV PL bc 

Strombedarf UV Pulverlackieranlage: 300 kWh 

� UV PL wc 

Strombedarf UV Pulverlackieranlage: 350 kWh 

� NL IST 

aktueller Stand der Nasslackieranlage; manuelles Füllerschleifen 

� NL NEU bc 

teilautomatisierte Nasslackieranlage, Etagentrockner, regenerative 

EP_UV_Pulver 

Nachverbrennung der lösemittelbelasteten Abluft; manuelles Füllerschleifen 

� NL NEU wc 

teilautomatisierte Nasslackieranlage, Etagentrockner, regenerative 

Nachverbrennung der lösemittelbelasteten Abluft; Füllerschleifmaschine 

+ erhöhter thermischer Energiebedarf (+ 20%) 

EP_UV_Pulver 





Sachbilanz der Lackherstellung: Festk Festkörperbezogener rperbezogener Prim Primärenergiebedarf 

renergiebedarf 

Festkörperbezogener Primärenergiebedarf 

in MJ pro kg Lackfestkörper 

350 

300 

250 

200 

150 

100 

50 

0 

Lösemittel 

Festkörper 

UV Pulverlack Füllerlack Decklack Strukturlack 

Festkörper: 100% 60% 50% 30% 


Sachbilanz: Primärenergiebedarf Prim renergiebedarf des Lacks ffür 

r eine Schreibtischplatte 

Primärenergiebedarf (Materialherstellung) zur 

Lackierung einer Schreibtischplatte in MJ 

80 

70 

60 

50 

40 

30 

20 

10 

0 

Verdünnung 

Strukturlack 

Decklack 

Füllerlack 

UV Pulverlack 

UV PL NL 

EP_UV_Pulver 

EP_UV_Pulver 





Sachbilanz: Direkter Energiebedarf der Lackieranlagen 

Direkter Energiebedarf in kWh pro 


12,0 

10,0 

8,0 

6,0 

4,0 

2,0 

0,0 

Strom 

th. Energie 



Sachbilanz: Primärenergiebedarf Prim renergiebedarf (Anlagentechnik) für f r eine Schreibtischplatte 

Primärenergiebedarf (Betrieb Lackieranlage) 

in MJ pro Schreibtischplatte 

140 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

th. Energie NL (Schleifen) 

Strom NL (Schleifen) 

EP_UV_Pulver 

th. Energie NL (Zuluft, Trockner, RNV) 

Strom 


* Bei Betrachtung einer th. Energieerzeugung aus Abfallholz reduziert sich dieser Anteil bei Fa. Baur auf „null“. 

EP_UV_Pulver 


* 




Sachbilanz: Primärenergiebedarf Prim renergiebedarf (Ressource bis lackierte Schreibtischplatte) 



180 

160 

140 

120 

100 

80 

60 

40 

20 

0 

Anlage 

Material 


EP_UV_Pulver 


Wirkungsabschätzung: Wirkungsabsch tzung: Treibhauspotenzial (Ressource bis lackierte Schreibtischplatte) 

Treibhauspotenzial in kg CO2-Äquivalent 


10,0 

9,0 

8,0 

7,0 

6,0 

5,0 

4,0 

3,0 

2,0 

1,0 

0,0 

Anlage 

Material 


EP_UV_Pulver 





Wirkungsabschätzung: Wirkungsabsch tzung: POCP (Ressource bis lackierte Schreibtischplatte) 

POCP (Sommersmog) in kg 

Ethenäquivalent pro Schreibtischplatte 

0,25 

0,20 

0,15 

0,10 

0,05 

0,00 

Abluft 


Materialherstellung 


EP_UV_Pulver 



Fazit und Ausblick 


Zusammenfassung 

EP_UV_Pulver 

• Durch den Einsatz des UV Pulverlacks kann der Materialbedarf und damit verbunden 

die ökologische Bilanz der Lackherstellung signifikant gegenüber dem Nasslack 

verbessert werden. 

• Die UV Pulveranlage hat einen sehr hohen Strombedarf (wesentlich ist dabei die 

Wärme mit Strom zu erzeugen), der in diesem Falle ökologisch aufwendig bereitge- 

stellt wird, so dass die Vorteile der Lackherstellung in der Gesamtbilanz nicht mehr 

vorhanden sind. 

• Aufgrund des hohen Strombedarfs ist zu erwarten, dass die UV Pulverlackieranlage 

noch erhebliches Optimierungspotenzial (z.B. thermische Energie aus Strom, etc.) hat. 

• Der IST-Stand der Nasslackierung schneidet bei den Bilanzparametern Primärenergie 

und Treibhauspotenzial signifikant besser ab als die UV Pulverlackierung, erzeugt aber 

hohe Lösemittelemissionen bzw. ein hohes Sommersmogpotenzial. 

• Eine vergleichbare Nasslackierung mit Etagentrockner und regenerativer Abluftreinig- 

ung hat in den betrachteten Bilanzparametern ähnliche ökologische Ergebnisse wie 

die UV Pulverlackierung. 

EP_UV_Pulver 





Ausblick 

• Zur Optimierung der UV Pulveranlage ist eine detaillierte Analyse 

der Energie- und Stoffströme sinnvoll. 

• Über eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung können Kostentreiber der 

UV Anlage identifiziert und analysiert werden. 

• Die Analyse der Stärken, Schwächen und Potenziale der UV Technologie 

auf Basis von Wasserlacken kann auch zur Optimierung der UV Pulver- 

technologie helfen. 

EP_UV_Pulver 



Anhang 


Anhang: Zusammenfassung aller Bilanzparameter 

EP_UV_Pulver 


Primärenergie MJ/Platte 1,40E+02 1,57E+02 1,13E+02 1,44E+02 1,61E+02 

Kohlendioxid (CO 2) kg/Platte 7,29E+00 8,21E+00 5,38E+00 7,95E+00 8,97E+00 

NMVOC kg/Platte 4,29E-03 4,39E-03 5,22E-01 3,92E-02 4,02E-02 

Treibhauspotenzial kg CO2-Äquiv./Platte 7,64E+00 8,61E+00 5,69E+00 8,33E+00 9,39E+00 

POCP kg Ethen-Äquiv./Platte 2,01E-03 2,06E-03 2,17E-01 1,63E-02 1,67E-02 

EP_UV_Pulver 




Anlage III - Gutachten der Fa. ILU-Luftanalytik

Sauter Bericht Endfassung 22022005 - Cleaner Production Germany

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