Substrat- und Textilbeschichtung

Wenn auf eine flexible Trägerbahn (Substrat) eine oder mehrere Kunststoffschichten in flüssiger oder pastöser Form kontinuierlich aufgebracht werden, entsteht ein neuer Werkstoff, der die diversen Eigenschaften der verbundenen Materialien in sich vereinigt (Werner 1986). So werden physikalische Eigenschaftenwie Weiterreißfestigkeit und Zugbeanspruchungweitgehend vom Substrat beeinflusst, wobei Oberflächeneigenschaften wie Lösemittelbeständigkeit, Farbechtheit, Luftdurchlässigkeit, Wasserundurchlässigkeit, Nichtbrennbarkeit und viele andere im Wesentlichen von der Beschichtung ausgehen. Abhängig von Art und Menge der Komponenten, ihrer Verbindung und dem angewandten Beschichtungsverfahren können die Eigenschaften des entstehenden Verbundmaterials auf den späteren Verwendungszweck hin ausgerichtet werden (Enka 1987).

Bei der Planung eines Beschichtungsbetriebes muss von verschiedenen Überlegungen ausgegangen werden, da mehrere Faktoren für den Erfolg des Unternehmens verantwortlich sind. Dazu gehören Lage und Layout der Fabrik, die zur Anwendung kommenden Chemikalien und deren Aufbereitung sowie die Investition in bestimmte Zusatzaggregate.

Eine Beschichtungsanlage besteht aus vielen eng verknüpften und aufeinander abzustimmenden Komponenten. Abbildung 3.1 zeigt den Aufbau und das Arbeitsprinzip einer Streich-Beschichtungsanlage. Mit einer solchen Anlage lassen sich folgende Basisprozesse bearbeiten (Felger 1986): Abwickeln, Auftragen, Trocknen, Kühlen, Aufwickeln. Zu diesen Prozessen gehören mechanische, thermische und chemische Komponenten. Zunächst wird auf die Walze, das wesentliche Bauteil und Grundelement in einer Beschichtungsanlage, näher eingegangen.

Unter einem Beschichtungsverfahren versteht man, dass eine pastöse Masse so gleichmäßig wie möglich über die Gesamtbreite einer Trägerbahn verteilt und in geeigneter Weise fixiert wird (Schmidt 1967). Neben der Transfer- und der Direktbeschichtung gibt es die Lackierbeschichtung, die zur Veredlung von Halbzeugen dient. Des Weiteren sind das Drucken, Prägen, Inspizieren und das Konfektionieren als Produktions- und Veredlungsverfahren zu nennen. Als Konfektionieren bezeichnet man sowohl das Schneiden in Längs- und Querrichtung als auch die Fertigstellung von Verpackungseinheiten.

Um die Beschichtungsanlagen individuell und flexibel bestücken zu können, werden Materialien aus Polyvinylchlorid (PVC) oder Polyurethan (PU), Acrylate oder Silikone sowie einer Reihe von Additiven benötigt. Diese Materialien werden von den jeweiligen Herstellern vor der Verarbeitung selbst angerührt. Abbildung 5.1 gibt eine Übersicht über die hierfür notwendigen Geräte. Die Chemikalien können den Mischmaschinen auch über automatisch gesteuerte und durch Computer kontrollierte Wiege- und Silierungsaggregate zugeführt werden.

Der Schwerpunkt der Beschichtungsindustrie lag in den 80er- und 90er-Jahren in der Entwicklung neuer Technologien und Auftragssysteme sowie in der Integration von Zusatzaggregaten wie Corona- bzw. Plasmavorbehandlung, UV-Bestrahlung oder Trocknung mittels IR- und NIR-Feldern. Verstärkt vorangetrieben wurde die Entwicklung heißer Bindemittel, sog. Hot-Melts oder Schmelzkleber, und der erforderlichen Auftragstechnologien für den wachsenden Markt der Kaschierungs- und Laminierungsindustrie sowie der Folienbeschichtung. für sehr spezielle Anwendungenwie Nano-, Folien-, aber auch Extrusionsbeschichtungenmussten neue Auftragswerke entwickelt werden. Die schnelle Reaktion auf Anforderungen des Marktes führte zu multifunktionalen Beschichtungsköpfen, die der Textilveredlungsindustrie eine hohe Variabilität bzw. Flexibilität ermöglichen. Dem Wunsch der Industrie nach Labor- und Technikumsanlagen wurde man mit der Entwicklung von Laboranlagen gerecht, die es ermöglichen, neue Beschichtungslösungen direkt auf einer Großanlage umzusetzen.

Neben den bekannten PVC-Suspensionsharzen mit einer breiten Palette an verschiedenen Produkten, die von starren Profilen und Rohren bis hin zu weichen Gartenschläuchen oder elektrischen Kabelummantelungen reicht, wird eine weitere Kategorie von Harzen, die sogenannten Dispersionsharze, mit vollständig unterschiedlichen Technologien verarbeitet. Während Suspensionsharze aus Pulver oder Pellets bei hoher Temperatur weiterverarbeitet werden, werden diese Harze bei Raumtemperatur als flüssige Verbindungsphase, das „Plastisol“, umgewandelt. Das Plastisol wird aus einer Vermischung aus einer flüssigen Komponente, einem Weichmacher und dem PVC-Dispersionsharz hergestellt. Folglich sind Fertigprodukte immer von flexibler Art. Diese Dispersionsharzemachen schätzungsweise 10% der gesamten PVC-Herstellung aus.

Angesichts der ständig zunehmenden Belastung unserer Umwelt durch feste Abfälle und Schadstoffe in Abwässern und Abgasen und aufgrund der damit ständig größer werdenden Beeinträchtigung unserer Lebensbedingungen und Lebensqualität gewinnt der Umweltschutz immer mehr an Bedeutung. Große Konzentrationen von Luftverschmutzungen bewirken eine Schädigung von Menschen, Tieren, Pflanzen und Bauwerken. Aus diesem Grund entwickelt sich ein anderes, ein ökologisches Bewusstsein bei den zuständigen und verantwortlichen Personen aus Industrie und Politik, aber auch bei den einzelnen Bürgern (Troge 1985). Die Behandlung und Beseitigung von festen Abfällen, die Aufbereitung und Reinigung belasteter Abwässer vor ihrer Einleitung in stehende bzw. fließende Gewässer sowie die Entsorgung von Schadstoffen aus Abgasen vor ihrem Ausstoß in die umgebende Atmosphäre stößt mehr und mehr auf allgemeines Interesse. Aus diesem Grund spielt auch die Wärmerückgewinnung eine große Rolle. Sie sorgt dafür, dass entstandene Wärme und somit Energie in gewissem Maße wieder nutzbar gemacht werden können. Dies ist nicht nur vom ökologischen Standpunkt aus wichtig, sondern auch aus ökonomischer Sicht. Wenn wiedergewonnene Energie weiterverwendet wird, führt dies zu einem geringeren Gesamtenergie- und Rohstoffverbrauch.

Um endgültige Entscheidungen über eine Investition bzw. über die Auswahl aus zwei oder mehreren Alternativen treffen zu können, wird im Folgenden eine Wirtschaftlichkeitsbeurteilung vorgestellt, die speziell auf die Beschichtungsindustrie abgestimmt ist. Dabei lassen sich nicht nur Kosten, sondern auch Firmenstrategien berücksichtigen. Entscheidungen über Investitionen beeinflussen den künftigen Erfolg oder Misserfolg eines Unternehmens. Deshalb müssen sie sorgsam geplant und durchgeführt werden, wenn gewünschte Unternehmensziele erreicht werden sollen.