Substrat- und Textilbeschichtung: Praxiswissen für Beschichtungs- und Kaschiertechnologien

320 Pages·2019·9.411 MB·German

by  Andreas Giessmann

Andreas Giessmann
Substrat- und
Textilbeschichtung
Praxiswissen für Beschichtungs- und
Kaschiertechnologien
3. Auflage
Substrat- und Textilbeschichtung
Andreas Giessmann
Substrat- und Textilbe-
schichtung
Praxiswissen für Beschichtungs- und
Kaschiertechnologien
3. Auflage
Andreas Giessmann
Coatema Coating Machinery GmbH
Dormagen, Deutschland
ISBN 978-3-662-58493-4 ISBN 978-3-662-58494-1 (eBook)
https://doi.org/10.1007/978-3-662-58494-1
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Vorwort zur 3. Auflage
Das aktuelle Jahrzehnt ist geprägt von einer immer stärker werdenden Individualisierung
in jeglichem Produktbereich. Die Herstellung von Kleinstmengen und das zu überschau-
baren Produktionskosten ist die eigentliche Herausforderung. Der Markt sucht eigentlich
die Losgröße 1 zum Preis eines in einem Billiglohnland hergestellten Massenprodukts.
Für die Maschinenbauer und Verfahrenstechniker ist dieses mit den teilweise mit alt-
hergebrachten Technologien kaum darstellbar. Hier sind neue Lösungsansätze zu erarbei-
ten. Aus diesem Grunde wurde das Buch um die beiden Abschn. 3.2.10.3 Imprint (Autor:
Thomas Exlager) und 3.2.10.4 Inkjet (Autor: Simon Mathioudakis) ergänzt. Der Imprint
ermöglicht es durch Aufbringen oder Veränderungen von Oberflächenstrukturen, Subst-
raten neue Eigenschaften zu ermöglichen bzw. beim Inkjet werden Kleinstmengen reali-
sierbar.
Weiterhin ist die Nachfrage nach dosierenden Systemen für die Beschichtung stark
gestiegen. Neue Kammerdesigns ermöglichen es, z. B. Breitschlitzdüsen ein größeres
Beschichtungsfenster zuzulassen und machen die Düse universeller und vielfältiger ein-
setzbar (Autor: Dr. Klaus Crone).
Durch die allen bewusste Umweltthematik ist die Suche nach festen und leichten
Materialkomponenten im vollen Gange. So werden z. B. Carbonfasermaterialien „Pre-
preg“ immer mehr in Fahrzeugen und Flugzeugen eingesetzt. Die Kosten für Bauteile
sind jedoch noch sehr hoch und die Reparatur z. B. an Karosseriearbeiten ist auch nicht
einfach darstellbar. Aufgrund der Wichtigkeit der Prepregs wurde das Abschn. 6.3 neu
geschrieben (Autor: Kamel Bejaoui).
Selbstverständlich wurden auch die Konjunkturdaten in dem Buch Abschn. 1.3 ange-
passt (Autorin: Karin Timmermanns) sowie einige Grafiken überarbeitet (Autor: Julian
Imm).
Ich danke allen Co-Autoren für die Unterstützung zu dieser 3. Auflage.
Andreas Giessmann
V
Vorwort zur 2. Auflage
Trotz steigender Ansprüche an Materialien und Produkte nehmen deren Lebenszyklen
bzw. Ertragsfähigkeit ständig ab. Die klassischen Märkte sind durch den globalen Wett-
bewerb gekennzeichnet und die kommenden Jahre durch die derzeit vorherrschende
Finanzkrise geprägt. Nachdem das Bankensystem aus den Fugen geraten ist, die Auto-
mobilindustrie starke Einbrüche zu verzeichnen hat und sich der gröβte Teil der Wirt-
schaft auf einer Talfahrt befindet, sind mehr denn je Innovationen und Spezialprodukte
gefragt. Wettbewerbsfähig werden nur diejenigen Unternehmen bleiben, die mit neuen,
gewinnfähigen Innovationen auf den Markt treten.
Auf breiter Basis findet eine vertikale Diversifikation entlang der Wertschöpfungs-
kette statt, die zum Aufbau neuer Industriezweige führen soll. Viele Unternehmen ver-
suchen, die Eigenschaften ihrer Produkte zu verbessern oder gänzlich zu ändern, um
letztlich einen Mehrwert schaffen zu können. Auch in der Kunststoffindustrie gibt es
neue Beschichtungs- und Kaschierverfahren, die in der 2. Auflage dieses Praxisbuches
beschrieben werden.
Neben den Verbesserungen bestehender Erzeugnisse ist die Entwicklung neuer Pro-
dukte von enormer Bedeutung. Nur so ist es möglich, der allgemeinen Rezession entge-
genzuwirken. Vor allem im Bereich der erneuerbaren Energien sowie bei Beschichtungen
für Dünnschichten in der Elektronik ist noch starkes Erweiterungspotenzial vorhanden.
Aber auch in herkömmlichen Märkten wie den Technischen Textilien und in der Medi-
zintechnik gibt es stets neue Entwicklungen, die in der Neuauflage des Buches beschrie-
ben werden. So wurden folgende Themenbereiche ergänzt:
Abschn. 3.2.6: Düsen und Gieβtechnologien
Co-Autorin: Andrea Glawe
Abschn. 3.5.1.5: UV-Härtung
Abschn. 3.5.1.6: Elektronenstrahlhärtung
Co-Autorin: Karin Timmermanns
VII
VIII Vorwort zur 2. Auflage
Abschn. 6.2: Medizinische und Hygieneprodukte
Co-Autor: Moritz Graf zu Eulenburg
Abschn. 6.3: Prepreg
Co-Autorin: Regina Reuscher
Abschn. 6.4: Dünnfilmbeschichtung für elektronische Bereiche
Co-Autor: Christoph Dittrich
Neu ist auch das Kap. 7, das sich mit gängigen Chemikalien wie PVC, PU und Acrylaten
sowie mit diversen Additiven beschäftigt.
Von der Anlagenseite her geht der Trend immer mehr zu höheren Produktionsge-
schwindigkeiten und Verarbeitungsleistungen bei gleichzeitiger Erfüllung der Quali-
tätsanforderungen. Eine flexiblere Produktion mit einfacherer Bedienung, verminderten
Herstellungskosten und Energieeinsparung trägt ebenfalls zur Verbesserung der techni-
schen Wettbewerbsfähigkeit bei.
Dormagen Andreas Giessmann
im Juni 2009
Vorwort zur 1. Auflage
Die Beschichtung von Substraten aus Textil, Papier oder Folie verleiht dem Ursprungs-
material jene Eigenschaften, die die qualitativ steigenden Anforderungen an die in der
Industrie eingesetzten Werkstoffe erfüllen. Die Beschichtungsindustrie verzeichnet des-
halb seit Jahren ein starkes Wachstum. Um der Komplexität der Beschichtung und der
Bedeutung der Beschichtungsindustrie gerecht zu werden, wird im vorliegenden Buch
eine ganzheitliche Betrachtung angestrebt. Der Schwerpunkt liegt jedoch auf der Tex-
tilbeschichtung, welche der Textilveredlung zugeordnet wird. Dabei entsteht kein neuer
Werkstoff, das Substrat gewinnt aber eine weitere Funktion hinzu. Als Verfahren der
klassischen Textilveredlung können die Appretur oder das Färben von Textilien genannt
werden, auf die hier nicht näher eingegangen wird.
Bei der Beschichtung einer flexiblen Trägerbahn, d. h. durch das kontinuierliche Auf-
bringen einer oder mehrerer Schichten in flüssiger oder pastöser Form, ist gerade das
Hervorbringen neuer Materialien und somit neuer Anwendungsgebiete das angestrebte
Ziel. Aus diesem Grund sollte die Textilbeschichtung als gleichwertiges Gebiet der Ver-
edlung angesiedelt werden. Dies ist nicht nur für die Begriffsbestimmung von elemen-
tarer Bedeutung, sondern würde der herausragenden Stellung der Textilbeschichtung
innerhalb der Textilindustrie bzw. der Beschichtung als Ganzes den ihr zustehenden Stel-
lenwert geben.
Um neue Produkte zu kreieren, ist neben der eigentlichen Beschichtung mit allen
dazugehörigen Anlagen, Chemikalien und Verfahren auch das weitere Umfeld zu
betrachten. Der heutige schnelllebige Markt sowie der finanzielle Druck in den Unter -
nehmen (Stichworte Rating und Basel II) zwingt die Beschichtungsindustrie dazu,
äuβerst ökonomisch und ökologisch vorzugehen. Das Buch behandelt deshalb vor allem
folgende Themen ausführlich: Aufbau eines modernen Betriebes, Verfahren und Metho-
den der Beschichtung, Umweltschutz sowie wirtschaftliche Aspekte (Investition).
Dormagen Andreas Giessmann
im November 2002
IX
Inhaltsverzeichnis
1 Die Beschichtungsindustrie ........................................ 1
1.1 Definitionen ................................................ 1
1.1.1 Einordnung und Abgrenzung der Beschichtung ............. 2
1.1.2 Textilbeschichtung .................................... 2
1.1.3 Intelligente Textilien .................................. 3
1.2 Historischer Abriss ........................................... 5
1.3 Konjunktur ................................................. 6
2 Anforderungen an einen Beschichtungsbetrieb ........................ 13
2.1 Logistische Integration innerhalb eines Beschichtungsbetriebes. . . . . . . . 14
2.1.1 Technische Leistungen ................................. 15
2.1.2 Logistikleistungen .................................... 20
2.1.3 Vertriebsleistungen ................................... 21
2.2 Verwirklichung der Logistischen Integration ....................... 22
3 Grundelemente von Beschichtungsanlagen ........................... 25
3.1 Die Walze .................................................. 25
3.2 Auftragseinrichtungen ........................................ 29
3.2.1 Rakelsysteme ........................................ 31
3.2.2 Walzenauftragssysteme ................................ 39
3.2.3 Pulverbeschichtung ................................... 43
3.2.4 Hot-Melt-Verfahren ................................... 44
3.2.5 Spritzen ............................................ 48
3.2.6 Düsen- und Gießtechnologie ............................ 50
3.2.7 Tauchen und Imprägnieren ............................. 68
3.2.8 Punkt- und Doppelpunktbeschichtung ..................... 69
3.2.9 Schaumbeschichtung .................................. 69
3.2.10 Sonstige Verfahren .................................... 71
XI
XII Inhaltsverzeichnis
3.3 Warentransport .............................................. 85
3.3.1 Wicklung ........................................... 85
3.3.2 Warenbahnführung .................................... 87
3.3.3 Warenspeicher (Kompensator) ........................... 88
3.3.4 Muldenspeicher ...................................... 89
3.3.5 Spannrahmen ........................................ 89
3.3.6 Antriebstechnik ...................................... 90
3.4 Zusatzaggregate ............................................. 94
3.5 Trocknungssysteme .......................................... 95
3.5.1 Trocknung .......................................... 95
3.5.2 Mindestabluft-Volumenstrom ........................... 104
3.5.3 Temperatur-Steuerungseinheit ........................... 104
3.5.4 Thermalölboiler ...................................... 104
3.5.5 Kühlung ............................................ 105
3.6 Datenerfassung an Beschichtungsanlagen zur Qualitätssicherung ...... 105
3.6.1 Messdatenerfassung ................................... 105
3.6.2 Zugspannung ........................................ 107
3.6.3 Temperaturen ........................................ 107
3.6.4 Strömungsverhältnisse ................................. 109
3.6.5 Flächengewicht ...................................... 109
3.6.6 Warenfeuchte ........................................ 109
4 Produktionsverfahren ............................................. 111
4.1 Beschichtungsmethoden ...................................... 112
4.1.1 Transferbeschichtung .................................. 112
4.1.2 Direktbeschichtung ................................... 113
4.2 Drucken ................................................... 114
4.3 Lackieren .................................................. 115
4.4 Prägen .................................................... 116
4.5 Tumbeln ................................................... 117
4.6 Kombinationsverfahren ....................................... 118
4.7 Beflocken .................................................. 119
4.8 Kaschieren ................................................. 120
4.8.1 Trockenkaschierung ................................... 122
4.8.2 Nasskaschierung ..................................... 123
4.8.3 Flammkaschierung .................................... 123
4.9 Konfektionieren und Inspizieren ................................ 123
4.10 Richtrezepturen ............................................. 125
5 Pastenaufbereitung ............................................... 129
5.1 Vakuum-Sinus-Dissolver ...................................... 129
5.2 Vakuum-Filter .............................................. 131
5.3 Dreiwalzenstuhl ............................................. 131
5.4 Wandschnellmischer ......................................... 132