Rohstoffe / Ausgangsstoffe

Hauptbestandteile

Lösemittelhaltige Systeme
Der wichtigste Bestandteil von lösemittelhaltigen Einbrennlacken sind oft die Lösemittel selbst. Ihr Gewichtsanteil kann bis zu ca. 60 Massen-% betragen. Bei High-Solids liegt der Lösemittelanteil allgemein unter 30 Massen-%. Neben bekannten Lösemitteln wie Xylol kommen auch eine Vielzahl von speziellen Lösemitteln (z. B. Ketone, höhere Alkohole, Ester) zum Einsatz. Der zweitwichtigste Bestandteil sind die Bindemittel (Kunstharze). Ihr Anteil beträgt rund 18 – 41%. Die Füllstoffe und Pigmente machen ca. 5 – 37% aus. Die eingesetzten Pigmente sind meist anorganisch (z. B. Titandioxid, Eisenoxide, Aluminium). Als Füllstoffe werden wie bei anderen Farbsystemen oft Gesteinsmehle aus Kalk oder Feldspat eingesetzt. Als Hilfsstoffe werden u.a. Säurekatalysatoren, Pigmentnetzmittel, Verlaufsmittel, Dispergieradditive und UV-Absorber in geringen Gewichtsanteilen eingesetzt.

Umwelt- und Gesundheitsrelevanz

Gewinnung der Primärrohstoffe

Die Ausgangsstoffe zur Herstellung der Bindemittel, Lösemittel und ein Teil der Hilfsstoffe stammen mit Ausnahme von Alkydharzen (Bindemittel) alle aus verschiedenen Erdölfraktionen. Alkydharze werden aus pflanzlichen Ölen (Sojaöl, Rizinusöl) und anderen Chemikalien synthetisiert. Bei den Pigmenten wird Titandioxid aus Eisentitanat in einem relativ energieintensiven Prozess gewonnen (Glühung des Pigments in großen Drehöfen bei ca. 1000°C). Eisenoxide werden durch die Oxidation von Schrotteisen oder durch oxidierende Hydrolyse von Eisensulfat hergestellt. Die als Füllstoffe eingesetzten Gesteinsmehle werden meist lokal im Tagbau gewonnen.

Verfügbarkeit

Mit der allmählichen Erschöpfung der Erdölvorräte vermindert sich auch das Potential zur Gewinnung von fossilen Rohstoffe in wenigen Jahrzehnten. Allerdings könnten die Rohstoffe auch aus Kohle hergestellt werden, was jedoch mit einem größeren Energieaufwand verbunden wäre.
Die mineralischen Rohstoffe sind auch langfristig nicht erschöpft, eine Knappheit ist nicht zu erwarten.

Verwendung von Recyclingmaterialien / Produktionsabfällen

Die Verwendung von Sekundärrohstoffen in der Produktion von thermisch härtenden Flüssiglacken ist evtl. denkbar, wird jedoch in der Praxis gegenwärtig nicht umgesetzt. Produktionsabfälle werden in modernen Industriebetrieben wo möglich genutzt. Detaillierte Informationen für die Farben- und Lackproduktion liegen jedoch nicht vor.

Quellen

Herstellung

Prozesskette

Herstellungsprozess

Die Herstellung und Formulierung der Einbrennlacke erfolgt in großen chemischen Produktionsanlagen während die Beschichtung von verschiedenen Werkstücken meist in kleineren, gewerblichen Betrieben geschieht. Die Bindemittel der Lacke werden durch eine Reihe von chemischen Syntheseprozessen in Reaktoren hergestellt, bei denen u. a. auch verschiedene Gefahrenstoffe Verwendung finden. Die Herstellung der Pigmente, Füllstoffe, Lösemittel und Hilfsstoffe ist nicht produktspezifisch.

Vor der Beschichtung müssen die Werkstücke vorbehandelt werden. Die Werkstücke werden durch Schleifen, Bürsten oder Strahlen mechanisch gereinigt und dann mit Lösemitteln oder wässerigen Reinigern entfettet. Danach wird auf die zu beschichtenden Metallteile eine Konversionsschicht aufgebracht deren Funktion es ist durch ihre Rauhigkeit die Lackanbindung zu verbessern. Gängige Verfahren hierfür sind die Phosphatierung auf Stahl, das Anbeizen auf verzinktem Stahl sowie die Anodisierung auf Aluminium. In Funktion des Untergrunds und des verwendeten Einbrennlacks kann es notwendig sein, die Oberfläche vor der Lackierung mit einem Haftprimer zu versehen. Die Lackapplikation geschieht entweder automatisch oder manuell. Ein großes Problem des Spritzlackierens stellt die so genannte Overspraybildung dar. Bei Luftzerstäubern kann der Anteil der Lacktropfen, die nicht auf dem Werkstück ankommen und verloren gehen bis zu 60% betragen. Zur Steigerung des Auftragwirkungsgrades wird in automatisierten Lackieranlagen vielfach die elektrostatische Aufladung der Lacktropfen eingesetzt. Bei Luftzerstäubern können dadurch die Verluste bis auf 20% gesenkt werden. Andere Applikationsverfahren wie z. B. Tauchlackieren, Giessen oder Fluten erzielen zwar nicht die optische Qualität des Spritzlackierens, sind jedoch aufgrund der minimalen Lackverluste interessant. Nach Applikation geschieht die Aushärtung des Lackfilms im Ofen bei ca. 100 – 200°C und Einbrennzeiten die in der Regel zwischen 15 – 30 Minuten liegen.

Umweltindikatoren / Herstellung

Einheitliche Werte zu Umweltindikatoren in WECOBIS soll zukünftig ausschließlich die Datenbank Ökobau.dat des Informationsportals Nachhaltiges Bauen des BMI liefern.

Die Ökobau.dat stellt Umweltprofile für Bauprodukte bereit, die als erforderliche Datengrundlage für die Lebenszyklusanalyse eingesetzt werden. Für Bauprodukte gibt es Herstellungs- und End-of-Live- Datensätze.
Weiterführende Informationen zur Ökobau.dat im Zusammenhang mit dieser Produktgruppe finden sich in WECOBIS unter Fachinformationen / Reiter Umweltdeklarationen → Ökobau.dat / Umweltindikatoren

Da in der Herstellung von Bauprodukten ein großer Anteil der verursachten Umweltbelastungen auf den Verbrauch von nicht erneuerbaren Energieträgern zurückzuführen ist, stellt die Graue Energie (kumulierter Primärenergieaufwand nicht erneuerbar) dafür einen guten Indikator dar.

Im Kapitel Energieaufwand finden sich ggf. allgemeine Informationen zum Thema, die die Produktgruppe prägen.

Energieaufwand

Wichtigste Einflussgrößen für die Herstellungsenergie von thermisch härtenden Flüssiglacken sind der Einbrennprozess selbst sowie die Mengen der Bindemittel, Lösemittel und Weißpigmente. Die Art der Bindemittel, die Füllstoffe und die Hilfsstoffe haben eine geringe Bedeutung.

Graue Energie

In Analogie zu den Pulverlacken dürfte für die Graue Energie von thermisch härtenden Flüssiglacken vor allem der Verbrauch von Energieträgern (Strom und Gas), welche für die Applikation und das Einbrennen eingesetzt werden, relevant sein. Bei den Pulverlacken machen sie bis zu drei viertel der Grauen Energie aus. Bei den Flüssiglacken gilt es jedoch zu berücksichtigen, dass die Lackverluste infolge von Overspray bei der Applikation meist höher sind und ein erhöhter Materialeinsatz erforderlich ist.

Charakteristische Emissionen

Bei der Beschichtung werden je nach System kleinere bis größere Mengen Lösemittel in die Umgebungsluft emittiert, es besteht jedoch die Möglichkeit die VOC in der betrieblichen Abluft zu zerstören (Nachverbrennung) oder auszufiltrieren.

Transport

Der Transport jener Ausgangsstoffe welche auf fossilen Rohstoffe basieren (Bindemittel, Lösemittel, Hilfsstoffe) ist generell mit längeren Transportwegen und größeren Umweltrisiken behaftet als der Transport der Ausgangsstoffe welche auf mineralischen Rohstoffe basieren (Füllstoffe, Pigmente). In der Produktionskette werden auch Güter mit Gefahrstoffkennzeichnung transportiert. Da jedoch Bindemittel, Lösemittel, Pigmente sowie Hilfsstoffe in einer Vielzahl von verschiedenen Produkten verwendet werden (nicht nur in Farben) ist die Umweltrelevanz des Transports nicht spezifisch für die Herstellung von Farben.

Quellen

Verarbeitung

Arbeitshygienische Risiken

Allgemeines

Es handelt sich um eine werkseitige Beschichtung von Bauteilen aus Metall. Thermisch härtende Flüssiglacke sind deshalb mit keinen umweltrelevanten oder arbeitshygienischen Risiken auf der Baustelle verbunden.

Nutzung

Umwelt- und Gesundheitsrisiken bei bestimmungsgemäßer Nutzung

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Innenraum

Die Lösemittel, welche in den Lacken vor dem Einbrennen vorhanden sind, werden infolge der thermischen Behandlung verflüchtigt. VOC – Emissionen aus einbrennlackierten Ober­flächen in den Innenraum können deshalb ausgeschlossen werden.

Schadstoffabgabe / Emissionen in den Außenraum

Umweltrelevante Bestandteile können durch Abwitterung, Versprödung, Diffusion oder bei der Renovierung (z. B. durch Schleifen) in die Umwelt gelangen. Zudem können alle bunt­pigmentierten Lacke, insbesondere die kräftig leuchtenden Pigmente, umweltrelevante Schwermetalle wie Chrom, Kobalt oder Nickel enthalten.

Umwelt- und Gesundheitsrisiken im Schadensfall

Brandfall

Im Brandfall sind keine besonderen Risiken für Umwelt und Gesundheit zu erwarten.

Wassereinwirkung

Es sind keine besonderen Risiken für die Umwelt zu erwarten. Thermisch härtende Flüssiglacke enthalten keine gemäß Gefahrstoffverordnung kennzeichnungspflichtigen Bestandteile, welche wasserlöslich sind.

Beständigkeit Nutzungszustand

Thermisch härtende Flüssiglacke weisen in der Regel eine sehr gute mechanische Be­ständigkeit in Bezug auf Abriebfestigkeit, Abwaschbar- und Scheuerbeständigkeit sowie Härte und Kratzfestigkeit auf. Ebenso weisen sie in den meisten Fällen eine gute Vergil­bungs- und Witterungsbeständigkeit auf. Die Lacksysteme lassen sich auf alle Anwen­dungs­bereiche so modifizieren, dass sie die Anforderungen an die Beständigkeit erfüllen. Eine gute UV-Beständigkeit an Fassaden weisen jedoch nur Fluorpolymersysteme auf. Alle anderen können v. a. an Fassaden nach 10 bis 20 Jahren auskreiden. Die oberste Schicht an Bindemitteln wird durch UV-Strahlen zerstört. Die Kreide tritt hervor (Füllstoff), wodurch die Oberfläche rau wird. Die Wasseraufnahme und die Staubablagerung wird begünstigt.

Weiterführende Informationen zu Nutzungsdauern von Bauteilen:

Unter der Rubrik Baustoff- und Gebäudedaten / Nutzungsdauern von Bauteilen findet sich auf dem Informationsportal Nachhaltiges Bauen eine Datenbank mit Nutzungsdauerangaben von ausgewählten Bauteilen des Hochbaus für den Leitfaden „Nachhaltiges Bauen“.

→ Datenbank als PDF

Quellen

Nachnutzung

Wiederverwendung / Wiederverwertung / Beseitigung

Grundsätzlich können und sollen alle einbrennlackierten Metallbauteile stofflich verwertet werden, vgl. Metalle

Umwelt- und Gesundheitsrisiko Rückbau

Mit dem Rückbau sind keine besonderen Risiken für Umwelt und Gesundheit verbunden.

Wiederverwendung

Eine Wiederverwendung von thermisch härtenden Flüssiglacken ist nicht möglich.

Stoffliche Verwertung

Die Recyclierbarkeit von einbrennlackierten Metallbauteilen wird gegenüber unbehandelten Metallen kaum beeinträchtigt. Die nicht brennbaren Lackanteile gehen in die Schlacke oder bleiben je nach Art als Fremdstoffe im Sekundärmetall. Die Fluorpolymere sind jedoch bei der Wiederverwertung von Metallbauteilen als kritisch zu betrachten. Sie werden in der Metallschmelze in Fluorwasserstoff (Flusssäure) umgewandelt, die bei ungenügender Rauch­gasreinigung ein erhebliches lufthygienisches Problem darstellen kann.

Energetische Verwertung

Thermisch härtende Flüssiglacke können in Verbrennungsanlagen energetisch verwertet werden und ergeben bei vorschriftsmäßiger Rauchgasreinigung in der Regel keine relevanten Emissionen. Bei Lacksystemen mit Fluorpolymeren hingegen entstehen bei der Verbrennung halogenhaltige Rückstände.

Beseitigung / Verhalten auf der Deponie

Reine thermisch härtende Flüssiglacke dürfen nicht deponiert werden. Da die ausgehärteten Lacke auf Metallen anhaften und diese nicht deponiert werden, können sie auch nicht die Deponieabwässer belasten.

EAK-Abfallschlüssel

Quellen

Verordnung über das Europäische Abfallverzeichnis (Abfallverzeichnis-Verordnung – AVV, zuletzt geändert am 24. Februar 2012, Online-Quelle abgerufen am 22.01.2014