Coil Coating

„Finish first, fabricate later“ auf diese kurze Formel lässt sich das Wesentliche des Coil-Coating- oder Bandbeschichtungs-Verfahrens reduzieren. Coil Coating (Bandbeschichtung) ist der weltweit etablierte Begriff für das industrielle Verfahren, gewalzte Bänder aus Stahl und Aluminium kontinuierlich organisch zu beschichten. In diesem Veredelungsverfahren werden die Coils mit einem Lack oder Kunststofffilm beschichtet, wieder aufgewickelt und anschließend bei dem Verarbeiter entsprechend ihrer Verwendung als Dachelement, Kühlschrankseitenwand, Fensterprofil u.Ä.. geschnitten, gestanzt, walzprofiliert, tiefgezogen, mechanisch gefügt oder geklebt.

Die Oberfläche von Metallen lässt sich hinsichtlich ihrer Funktionalität und ihres Designs durch eine Beschichtung gestalten. Diese schützt vor Korrosion und gewährleistet eine lange Lebensdauer. Die Lackierung erfolgt bei den meisten Wirtschaftsgütern nach ihrer Fertigung, oftmals auch erst nach der Montage. In vielen Industriezweigen wird heute jedoch im Coil-Coating-Verfahren vorbeschichtetes Metall eingesetzt. Dieses wird bereits im Stahl- oder Aluminiumwerk lackiert und kommt auf der Rolle, dem Coil, oder schon zu Tafeln zugeschnitten direkt in die Fertigung. Dort wird es dann geschnitten, walzprofiliert, gebogen oder tiefgezogen und als Dachelement, Kühlschrankgehäuse oder Leuchte montiert. Der Einsatz von bandbeschichtetem Blech eröffnet die Möglichkeit, eine farbige Oberfläche ohne eigene Lackierung zu gestalten. Einige Fertigungsschritte lassen sich so auf den Vorlieferanten verlagern. Der Verarbeiter kann sich auf seine Kernkompetenzen, die mechanische Verarbeitung und die Montage konzentrieren.

Metallische Grundwerkstoffe, die Substrate, für die in der Norm als bandbeschichtete Flacherzeugnisse definierten Produkte sind Aluminium und Stahl. Stahl ist mit mehr als 90 Prozent der bedeutendere Rohstoff. Aluminium hat weltweit nur einen Anteil von etwa 7 Prozent an der Gesamtproduktion [1]. Als ein Kriterium für die richtige Auswahl des Substrats, das bandbeschichtet werden soll, dienen die späteren mechanischen Bearbeitungsschritte. Walzprofilieren, Biegen, Tiefziehen u.s.w. erfordern bestimmte Güten und Festigkeiten, die über die entsprechenden Stahl- oder Aluminiumlegierungen sichergestellt werden. Als weiteres Auswahlkriterium ist das spätere Einsatzgebiet von Bedeutung.

Die Bandbeschichtung ist ein komplexer industrieller Prozess, in dem Stahl- oder Aluminiumband kontinuierlich ein- oder beidseitig beschichtet wird. Die Bandbreite reicht bis zu 1900 mm bei Stahlbändern und geht bei den Aluminiumbändern über 2000 mm hinaus. Die Banddicken liegen im Allgemeinen zwischen 0,2 und 3 mm. Der Unterschied zu anderen industriellen Lackierverfahren zeigt sich vor allem beim Durchsatz. Die Geschwindigkeit, mit der die Bänder durch die Anlage gefahren werden, liegt zwischen 10 und 200 m/min. Bei der Aluminiumlackierung werden in einzelnen Fällen auch 200 m/min deutlich überschritten [1]. Spezielle Anlagen, auf denen zum Beispiel Pulverlacke verarbeitet werden, laufen nur mit Geschwindigkeiten von 10 bis 20 m/min.

Die Qualität des bandbeschichteten Produkts wird von einer großen Anzahl an Parametern beeinflusst: von der Oberfläche des Substrats, der Herstellung und Applikation des Beschichtungsstoffes, der Beschichtung und der Verarbeitung. Das Ziel aller Qualitätssicherungsmaßnahmen ist es, ein Bauteil zu erzeugen, sei es eine Dachpaneele, eine Kühlschrankwand oder auch ein LKW Aufbau, das seine funktionellen und optischen Eigenschaften während seiner gesamten Nutzungsdauer beibehält. Dazu müssen alle am Prozess Beteiligten beitragen und in jedem einzelnen Teilschritt einen Standard erreichen, der zu der gewünschten Qualität des Endproduktes führt. Dieses erfordert jedoch, dass die Qualität in den Prozessschritten, also bei der Veredelung des Blechs, bei der Produktion von Vorbehandlungsmedien, Lacken und Folien oder bei der Beschichtung unter reproduzierbaren, vergleichbaren Bedingungen geprüft wird. Um die Vergleichbarkeit von Prüfergebnissen zu ermöglichen, wurden Normen für die Durchführung und Auswertung von Prüfungen festgelegt. Zwischen den Prozessbeteiligten werden zudem Vereinbarungen über das Qualitätsniveau getroffen.

Das komplett beschichtete Blech, das die Bandbeschichtungsanlage verlässt, wird als Coil oder auch schon als Tafel geschnitten zu dem eigentlichen Bauteil weiterverarbeitet. Es wird zu Dach- oder Wandpanelen profiliert, zu Kühlschrankseitenwänden umgeformt, es wird tiefgezogen, gestanzt oder zu Sandwichelementen verklebt. Beim Entwurf des gewünschten Bauteils, dem Wandelement, dem Rollladen oder der Gefrierschrankseitenwand müssen Substrat, Beschichtung und Verarbeitungsverfahren in Betracht gezogen werden [1]. Es muss sichergestellt werden, dass wichtige Aspekte wie Schnittflächenschutz, geeignete Materialkombinationen und konstruktive Maßnahmen, um den Korrosionsschutz zu gewährleisten, Beachtung finden. Bei allen Verarbeitungsschritten muss größte Sorgfalt walten, um die Qualität der Oberfläche bis zum Endprodukt zu erhalten. Bei bandbeschichtetem Blech gilt: Die Oberfläche des Zwischenprodukts ist auch die Oberfläche des Endproduktes. Eine umfangreiche, systematische Ordnung der Fertigungsverfahren mit Begriffen und Einordnungen, insbesondere für die Blechbearbeitung, das Umformen, Trennen und Fügen, ist unter DIN genormt [Anhang].

Umweltschutz und Arbeitssicherheit haben in der Industrie seit vielen Jahren erheblichen Einfluss auf Einsatzstoffe, Produkte, Verfahren und die Anlagentechnik. Die Idee des Sustainable Development, nach der eine nachhaltige Entwicklung nur im Einklang von ökologischen, ökonomischen und sozialen Zielen erfolgreich sein kann, ist allgemein als Grundlage für politisches und wirtschaftliches Handeln anerkannt. Die Brundtland Kommission hat 1987 das Sustainable Development, die nachhaltige Entwicklung, als Herausforderung definiert, die Bedürfnisse der Gegenwart zu erfüllen, ohne den zukünftigen Generationen die Möglichkeit zu nehmen, ihre Bedürfnisse befriedigen zu können [1]. Die nachhaltige Entwicklung erfordert den möglichst geringen Einsatz von Rohstoffen und Energie. Die Produkte sollen wiederverwertet oder recycelt werden können. Während des gesamten Lebenszykluses eines Produktes, von seiner Fertigung bis zu seiner Entsorgung, sollen Emissionen, Lärm, Vibrationen oder elektromagnetische Strahlung, so niedrig wie möglich sein und die Umwelt gar nicht oder nur in geringem Maße beeinträchtigen. Auf der Idee des Sustainable Development basieren die aktuellen Gesetze und Vorschriften für den Umweltschutz. Sie sind heute vielfach die treibende Kraft für die Weiterentwicklung von Verfahren und Beschichtungsstoffen (Tabelle 7.1).

Die Bandbeschichtung von Blech, das zu Emballagen, also Verpackungen aller Art für zwei- oder dreiteilige Dosen für Lebens- und Genussmittel, Schmuckdosen, Tiernahrung und Getränke, Aerosoldosen oder Verschlüsse, beispielsweise Kronkorken, Deckel und Aufreißdeckel, verarbeitet wird, wird als besonderes Arbeitsgebiet betrachtet. Es unterscheidet sich insbesondere hinsichtlich des Marktes und damit auch hinsichtlich der Anforderungen an das Blech und die Beschichtung von der „klassischen“ Bandbeschichtung. Ein großer Teil der Werkstoffe wird in Tafelform lackiert, ergänzt durch die Innen- und Außenlackierung der Dosen und Verschlüsse sowie durch ein- und mehrfarbige Bedruckung. Die Tafellackierung erfolgt in modernen, kontinuierlich arbeitenden Hochleistungsanlagen. Die dabei üblichen Härtungsbedingungen liegen in der Regel bei circa 10 Minuten und 180 bis 200 °C Objekttemperatur.

Wie bei vielen anderen Produkten auch, ist der Absatz von bandbeschichtetem Blech den Schwankungen unterworfen, die durch die wirtschaftliche Situation hervorgerufen werden. Jedoch wächst der Weltmarkt für bandbeschichtetes Blech [1] seit Jahren langsam, aber stetig. Der leichte Rückgang, der im Jahr 2005 in Europa und Amerika auf Grund der allgemeinen angespannten wirtschaftlichen Situation, vor allem im Baubereich, zu verzeichnen war, wurde durch die steigende Nachfrage in Asien, insbesondere in China, ausgeglichen.

Der Prozess der Bandbeschichtung ist hoch automatisiert und umweltfreundlich. Er gilt als eines der preiswertesten Beschichtungsverfahren für Stahl und Aluminium. Weltweite wächst die Produktion stetig, aber trotz des Wachstums liegt der Marktanteil bei nur bei 1,5 Prozent der im Jahr produzierten Menge an Stahl und Aluminium [1]. Die Bandbeschichtung steht in einem harten Wettbewerb mit den anderen Beschichtungstechniken. Der Druck, den der weltweite Wettbewerb auf die Kosten ausübt, wird immer stärker. Er fördert jedoch die Innovationen rund um den Prozess und die Produkte. Heute werden neue Ansätze für das Beschichten diskutiert, die zu gänzlich anderen Prozessen führen und zu einer substantiellen Verminderung von Prozess- und Logistik-Kosten beitragen werden.