Die steigende Nachfrage nach strahlungsgehärteter Beschichtungstechnologie rückt die erheblichen wirtschaftlichen, ökologischen und verfahrenstechnischen Vorteile der UV-Härtung in den Vordergrund. UV-gehärtete Pulverbeschichtungen vereinen diese drei Vorteile optimal. Angesichts weiter steigender Energiekosten wird die Nachfrage nach umweltfreundlichen Lösungen ungebremst weiter zunehmen, da Verbraucher neue und verbesserte Produkte und Leistungen fordern.
Märkte belohnen innovative Unternehmen, die neue Technologien einsetzen, indem sie diese technologischen Vorteile in ihre Produkte und/oder Prozesse integrieren. Die Entwicklung besserer, schnellerer und kostengünstigerer Produkte bleibt der Standard und treibt Innovationen voran. Ziel dieses Artikels ist es, die Vorteile von UV-härtenden Pulverbeschichtungen zu identifizieren und zu quantifizieren und zu zeigen, dass diese Beschichtungen die Innovationsherausforderung „Besser, schneller und kostengünstiger“ erfüllen.
UV-härtende Pulverbeschichtungen
Besser = Nachhaltig
Schneller = Geringerer Energieverbrauch
Günstiger = Mehr Wert für weniger Geld
Marktübersicht
Laut einer Studie von Radtech aus dem Februar 2011 mit dem Titel „Aktualisierte Marktprognosen für UV/EB-Beschichtungen basierend auf einer Marktumfrage“ wird für die nächsten drei Jahre ein jährliches Umsatzwachstum von mindestens drei Prozent bei UV-härtenden Pulverbeschichtungen erwartet. UV-härtende Pulverbeschichtungen enthalten keine flüchtigen organischen Verbindungen. Dieser Umweltvorteil ist ein wesentlicher Grund für die erwartete Wachstumsrate.
Verbraucher achten zunehmend auf den Umweltschutz. Die Energiekosten beeinflussen Kaufentscheidungen, die heute auf einer Kosten-Nutzen-Analyse basieren, die Nachhaltigkeit, Energieverbrauch und die gesamten Lebenszykluskosten eines Produkts berücksichtigt. Diese Kaufentscheidungen haben weitreichende Folgen entlang der gesamten Lieferkette und über verschiedene Branchen und Märkte hinweg. Architekten, Designer, Materialplaner, Einkäufer und Unternehmensleiter suchen aktiv nach Produkten und Materialien, die spezifische Umweltanforderungen erfüllen – seien diese nun gesetzlich vorgeschrieben, wie beispielsweise die Vorgaben des California Air Resources Board (CARB), oder freiwillig, wie die der Sustainable Forestry Initiative (SFI) oder des Forest Stewardship Council (FSC).
UV-Pulverbeschichtungsanwendungen
Heute ist der Wunsch nach nachhaltigen und innovativen Produkten größer denn je. Dies hat viele Pulverbeschichtungshersteller dazu veranlasst, Beschichtungen für bisher ungeeignete Substrate zu entwickeln. Neue Produktanwendungen für Niedertemperaturbeschichtungen und UV-härtende Pulver werden erarbeitet. Diese Oberflächenmaterialien kommen auf wärmeempfindlichen Substraten wie mitteldichten Faserplatten (MDF), Kunststoffen, Verbundwerkstoffen und vormontierten Teilen zum Einsatz.
UV-gehärtete Pulverbeschichtungen sind äußerst widerstandsfähig und ermöglichen innovative Design- und Oberflächengestaltungsmöglichkeiten. Sie eignen sich für eine Vielzahl von Untergründen. Ein häufig verwendeter Untergrund ist MDF. MDF ist ein leicht verfügbares Nebenprodukt der Holzindustrie. Es lässt sich gut bearbeiten, ist langlebig und wird im Einzelhandel für diverse Möbelprodukte eingesetzt, darunter Verkaufsdisplays und -einrichtungen, Arbeitsflächen sowie Möbel für das Gesundheitswesen und Büros. Die Oberflächenleistung von UV-gehärteten Pulverbeschichtungen kann die von Kunststoff- und Vinyllaminaten, Flüssiglacken und thermischen Pulverbeschichtungen übertreffen.
Viele Kunststoffe lassen sich mit UV-härtenden Pulverbeschichtungen veredeln. Allerdings ist für die UV-Pulverbeschichtung von Kunststoffen ein Vorbehandlungsschritt erforderlich, um eine elektrostatisch leitfähige Oberfläche zu erzeugen. Zur Sicherstellung der Haftung kann zusätzlich eine Oberflächenaktivierung notwendig sein.
Vormontierte Bauteile mit wärmeempfindlichen Materialien werden mit UV-härtenden Pulverbeschichtungen versehen. Diese Produkte enthalten verschiedene Teile und Materialien, darunter Kunststoff, Gummidichtungen, elektronische Bauteile, Dichtungen und Schmieröle. Dank der extrem niedrigen Prozesstemperatur und der hohen Verarbeitungsgeschwindigkeit der UV-härtenden Pulverbeschichtung werden diese internen Komponenten und Materialien nicht beschädigt oder beeinträchtigt.
UV-Pulverbeschichtungstechnologie
Eine typische UV-härtende Pulverbeschichtungsanlage benötigt ca. 2.050 Quadratfuß Produktionsfläche. Eine lösemittelbasierte Beschichtungsanlage mit gleicher Liniengeschwindigkeit und Dichte benötigt hingegen über 16.000 Quadratfuß. Bei durchschnittlichen Mietkosten von 6,50 US-Dollar pro Quadratfuß und Jahr belaufen sich die geschätzten jährlichen Mietkosten für die UV-härtende Anlage auf 13.300 US-Dollar und für die lösemittelbasierte Beschichtungsanlage auf 104.000 US-Dollar. Die jährliche Einsparung beträgt 90.700 US-Dollar. Abbildung 1: „Beispiel für typische Produktionsfläche einer UV-härtenden Pulverbeschichtungsanlage im Vergleich zu einer lösemittelbasierten Beschichtungsanlage“ veranschaulicht den Größenunterschied zwischen den beiden Anlagentypen.
Parameter für Abbildung 1
• Teilegröße – 9 Quadratfuß, allseitig bearbeitet, 3/4 Zoll dickes Material
• Vergleichbare Liniendichte und Geschwindigkeit
• 3D-Teile-Einpass-Fertigung
• Filmaufbau abschließen
-UV-Pulver – 2,0 bis 3,0 mils abhängig vom Substrat
-Lösemittelbasierte Farbe – 1,0 mil Trockenfilmdicke
• Ofen-/Aushärtungsbedingungen
-UV-Pulver – 1 Minute Schmelzzeit, Sekunden UV-Aushärtung
-Lösemittelhaltig – 30 Minuten bei 264 Grad F
• Abbildung ohne Substrat
Die elektrostatische Pulverapplikation funktioniert bei UV-härtenden und duroplastischen Pulverbeschichtungsanlagen gleich. Der entscheidende Unterschied zwischen UV-härtenden und thermischen Pulverbeschichtungsanlagen liegt jedoch in der Trennung von Schmelz-/Fließprozess und Aushärtung. Diese Trennung ermöglicht dem Anwender eine präzise und effiziente Steuerung von Schmelz-/Fließprozess und Aushärtung und trägt so zu maximaler Energieeffizienz, verbesserter Materialausnutzung und vor allem zu höherer Produktqualität bei (siehe Abbildung 2: Darstellung des Applikationsprozesses bei UV-härtender Pulverbeschichtung).
Veröffentlichungsdatum: 27. August 2025
