VDI 3457-2016 Emission control - Powder coating.pdf

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1、ICS 13.040.40, 25.220.01, 87.040 VDI-RICHTLINIEN Juni 2016 June 2016 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Emissionsminderung Pulverlackierung Emission control Powder coating VDI 3457 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Der Entwurf dieser Richtlinie wurde mit Ankndigung im Bundes-anzeiger einem ffentl

2、ichen Einspruchsverfahren unterworfen. Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbindlich. The draft of this standard has been subject to public scrutiny after announcement in the Bundesanzeiger (Federal Gazette). The German version of this standard shall be taken as authorita-tive. No guarantee

3、 can be given with respect to the English translation. Kommission Reinhaltung der Luft im VDI und DIN Normenausschuss KRdL Fachbereich Umweltschutztechnik VDI/DIN-Handbuch Reinhaltung der Luft, Band 3: Emissionsminderung II Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZweckenichtgestattet/Reproduction ev

4、en for internalusenotpermittedFrhereAusgabe:04.15Entwurf, deutschFormeredition:04/15Draft,inGerman onlyZu beziehen durch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772 Berlin AlleRechtevorbehalten/All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2016Inhalt Seite Contents Page Vorbemerkung . 2 1 Anwendungs

5、bereich . 2 2 Normative Verweise 2 3 Begriffe 2 4 Abkrzungen . 2 5 Technik 3 5.1 Herstellung und Zusammensetzung der Pulverlacke . 3 5.2 Vorbehandlung . 9 5.3 Auftragsverfahren fr pulverfrmige Beschichtungsstoffe . 13 5.4 Aushrten . 16 5.5 Schichtaufbau . 17 5.6 Anlagentechnik 17 6 Emissionen und ih

6、re Minderung . 23 6.1 Primre Manahmen 23 6.2 Verpackung, Versand und Transport . 26 6.3 Sekundre Manahmen 26 6.4 Emissionswerte 26 6.5 Abflle . 28 6.6 Energieeffizienz der Pulverlackierung . 29 7 Ermittlung der Emissionen 31 7.1 Einleitung . 31 7.2 Messverfahren 32 7.3 Messung der Geruchsstoffemissi

7、onen 34 Schrifttum 34 Preliminary note . 2 1 Scope . 2 2 Normative references . 2 3 Terms and definitions 2 4 Abbreviations 2 5 Technology . 3 5.1 Production and composition of powder coatings . 3 5.2 Pretreatment . 9 5.3 Methods of applying powder coatings . 13 5.4 Curing 16 5.5 Layer construction

8、. 17 5.6 Plant engineering . 17 6 Controlling emissions 23 6.1 Primary measures . 23 6.2 Packaging, shipping, and transportation 26 6.3 Secondary measures . 26 6.4 Emission levels 26 6.5 Waste . 28 6.6 Energy efficiency of powder coating . 29 7 Calculating emissions 31 7.1 Introduction . 31 7.2 Meas

9、urement methods . 32 7.3 Measurement of odour emissions 34 Bibliography 34 B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11 2 VDI 3457 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 Vor

10、bemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig, sind vorbehalten. Die Nut

11、zung dieser Richtlinie ist unter Wahrung des Urheberrechts und unter Beachtung der Li-zenzbedingungen (www.vdi.de/richtlinien), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser Richtlinie mitgewirkt haben, sei gedankt. Preliminary note The content o

12、f this standard has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the standard VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems and translation, either of the full tex

13、t or of extracts. The use of this standard without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions (www.vdi.de/richtlinien) specified in the VDI Notices. We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this standard. 1 Anwendungsbereich Diese Richtlinie b

14、eschreibt den Stand der Technik bei der Pulverlackierung. Der Geltungsbereich erstreckt sich von der Vorbehandlung der zu be-schichtenden Oberflchen und den Auftragsverfah-ren bis zum Versand und Transport der Werkst-cke und Produkte. Auf die fr die Verwendung von Pulverlacken geltenden Gesetze, Ver

15、ordnungen, Verwaltungs- und sonstigen Vorschriften wird hingewiesen, insbesondere auch auf das Bundes-Immissionsschutzgesetz (BImSchG). 1 Scope This standard describes the best available technol-ogy for powder coating. Its scope ranges from the pretreatment of surfaces to be coated and the appli-cat

16、ion methods to the shipping and transportation of workpieces and products. Reference is made to acts, ordinances and administrative, and other regu-lations that are relevant to the use of powder coat-ings, in particular the German Federal Immission Control Act (BImSchG). 2 Normative Verweise Das fol

17、gende zitierte Dokument ist fr die Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich: DIN EN ISO 8130-14:2004-09 Pulverlacke; Teil 14: Terminologie (ISO 8130-14:2004); Dreisprachi-ge Fassung EN ISO 8130-14:2004 2 Normative references The following referenced document is indispensa-ble for the application of

18、 this standard: DIN EN ISO 8130-14:2004-09 Coating powders; Part 14: Terminology (ISO 8130-14:2004); Tri-lingual version EN ISO 8130-14:2004 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die Begriffe nach DIN EN ISO 8130-14. 3 Terms and definitions For the purposes of this standard, the terms

19、 and definitions as per DIN EN ISO 8130-14 apply. 4 Abkrzungen In dieser Richtlinie werden die nachfolgend aufge-fhrten Abkrzungen verwendet: AC Acrylharz EP Epoxidharz GE Diglycidylester HAA -Hydroxyalkylamide KTL kathodische Tauchlackierung MDF mitteldichte Holzfaser PUR Polyurethan SP Polyesterha

20、rz TGIC Triglycidylisocyanurat 4 Abbreviations The following abbreviations are used throughout this standard: AC acrylic resin EP epoxy resin GE diglycidyl ester HAA -hydroxyalkylamide CDP cathodic dip painting MDF medium density wood fibre PUR polyurethane SP polyester resin TGIC triglycidyl isocya

21、nurate B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 VDI 3457 3 5 Technik 5.1 Herstellung und Zusammensetzung der Pulverlacke Duroplastische

22、 Pulverlacke Die Tabelle 1 gibt einen berblick ber die Zu-sammensetzung der duroplastischen/duromeren, wrmehrtenden Pulverlacke. Die Bezeichnungen in der Tabelle 1 sind konform zur DIN EN ISO 8130-14. 5 Technology 5.1 Production and composition of powder coatings Thermoset powder coatings Table 1 pr

23、ovides an overview of the composition of thermoset powder coatings. The designations used in Table 1 conform to DIN EN ISO 8130-14.Tabelle 1. Zusammensetzung der duroplastischen Pulverlacke Pulver-lacktyp Acrylharz-pulverlacke, AC-Pulver-lacke Epoxidharz-Pulverlacke, EP-Pulver-lacke Polyesterpul-ver

24、lacke, SP-Pulver-lacke, PUR-Pulverlacke Polyester-Epoxid-harzpulver-lacke, SP-EP-Pulver-lacke Polyesterharz-pulverlacke, SP-Pulverlacke SP-GE-Pulver-lacke Polyester-harzpulver-lacke, SP-Pulverlacke, SP-HAA-Pulverlacke Polyester-harzpulver-lacke, SP-Pulverlacke, SP-TGIC-Pulverlacke Harze Epoxyacryla-

25、te (Glycidyl-polyacrylate, GMA) Epoxidharze (Bisphenol-A-Typ) Novolac-Epoxidharz Polyesterharze (hydroxyl-gruppenhaltig) Polyesterharze (carboxyl-gruppenhaltig) Polyesterharze (carboxyl-gruppenhaltig) Polyesterharze (carboxyl-gruppenhaltig) Polyesterharze (carboxyl-gruppenhaltig) Hrter/ Vernetzer Di

26、carbon-suren Dicarbon-sureanhyd-ride Isocyanate Dicyandiamid, beschleunigt oder modifi-ziert Polyphenole Polycarbon-sure-anhydride Imidazoline, substituiert Ester von Polycarbon-suren Isophorondiiso-cyanat, verkappt Isophoron-diisocyanat, innerlich ver-kappt ohne Verkappungs-mittel Epoxidharze (Bisp

27、henol-A-Typ) Mischung von di- und tri-funktionellen Diglycidylestern (GE) -Hydroxyal-kylamide (HAA) Triglycidyl Isocyanurat (TGIC) Vernet-zungs-reaktion Polyaddition Polyaddition Polyaddition mit und ohne frei-werdendem Verkappungs-mittel Polyaddition Polyaddition Polykonden-sation Polyaddition Flls

28、toffe Bariumsulfat Bariumsulfat Magnesium-silikathydrat Calciumsilikat Bariumsulfat Magnesium-silikathydrat Calciumsilikat Aluminium-hydroxid Calcium-carbonat Bariumsulfat Calcium-carbonat Magnesium-silikathydrat Calciumsilikat Aluminium-hydroxid Bariumsulfat Magnesium-silikathydrat Aluminium-hydrox

29、id Bariumsulfat Magnesium-silikathydrat Aluminium-hydroxid Bariumsulfat Magnesium-silikathydrat Aluminium-hydroxid Mattier-mittel spezielle reak-tive organische Verbindungena)spezielle reakti-ve organische Verbindungena)Beschleu-niger Imidazole Imidazole quartre Ammonium-verbindungen a) Firmengeheim

30、nis Anmerkung: Als Verlaufmittel werden in der Regel fr die oben angegebenen Pulverlacke Polyacrylate, als Entgasungsmittel Ben-zoin und als Oberflchenmittel Polyethylen-, Polypropylen- und Polytetrafluorethylenwachse sowie Celluloseacetobutyrate verwen-det. Pigmente sind anorganische und organische

31、 Pigmente sowie Metalleffektpigmente. Als Rieselhilfen werden Aluminiumoxide und pyrogene Kieselsuren verwendet, des Weiteren ist noch Wasser enthalten. B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11 4 VDI 345

32、7 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 Table 1. Composition of thermoset powder coatings Powder coating type Acrylic resin powder coatings, AC powder coatings Epoxy resin powder coat-ings, EP powder coatings Polyester powder coat-ings, SP powder coatings, PUR powd

33、er coat-ings Polyester-epoxy resin powder coat-ings, SP-EP powder coatings Polyester resin powder coat-ings, SP powder coatings SP-GE powder coatings Polyester resin powder coat-ings, SP pow-der coatings, SP-HAA pow-der coatings Polyester resin powder coatings, SP powder coat-ings, SP-TGIC powder co

34、at-ings Resins epoxy acry-late (glycidyl polyacrylate, GMA) epoxy resin (bisphenol-A-type) Novolac epoxy resin polyester resin (containing hydroxyl groups) polyester resin (containing carboxyl groups) polyester resin (containing carboxyl groups) polyester resin (containing carboxyl groups) polyester

35、 resin (containing carboxyl groups) Curing agent/ cross-linker dicarboxylic acids dicarboxylic acid anhy-drides isocyanates accelerated or modified dicy-andiamide polyphenols polycarboxylic acid anhy-drides imidazolines, substituted esters of poly-carboxylic acids isophorone diisocyanate, capped iso

36、phorone diisocyanate, internally capped without capping agent epoxy resin (bisphenol-A-type) mix of di- and tri-functional digclycidyl esters (GE) -hydroxyalkyl-amides (HAA) triglycidyl isocyanurate (TGIC) Cross-linking reaction polyaddition polyaddition polyaddition with and without available cap-p

37、ing agent polyaddition polyaddition polycondensa-tion polyaddition Fillers barium sul-phate barium sul-phate magnesium silicate hydrate calcium silicate barium sulphate magnesium silicate hydrate calcium silicate aluminium hydroxide calcium carbonate barium sulphate calcium car-bonate magnesium sili

38、cate hydrate calcium silicate aluminium hydroxide barium sulphate magnesium silicate hydrate aluminium hydroxide barium sulphate magnesium silicate hydrate aluminium hydroxide barium sul-phate magnesium silicate hydrate aluminium hydroxide Matting agents special reactive organic com-poundsa)special

39、reactive organic com-poundsa)Accelera-tors imidazolines imidazolines quaternary am-monium com-pounds a) company secret Note: In the aforementioned powder coatings, polyacrylates are normally used as flow-control agents, benzoin as a degassing agent and polyethylene, polypropylene and polytetrafluoro

40、ethylene waxes and cellulose acetate butyrate as surface finishes. Inorganic, organic and metallic pigments are used. Aluminium oxides and pyrogenic silicic acids are used as anticaking agents, and they also contain water. Epoxidharzbasierte Pulverlacke zeichnen sich u. a. durch gute Bestndigkeit ge

41、genber Chemikalien, sehr gute Haftfestigkeitswerte sowie durch gute Korrosionsbestndigkeit aus. Aufgrund der fehlen-den Bestndigkeit gegenber UV-Strahlung sind solche Pulverlacke ausschlielich fr den Innen-einsatz oder als Vorbeschichtung geeignet. Unter der Einwirkung von UV-Strahlung findet ein Ab

42、-bau der Polymerketten des Filmbildners statt. b-rig bleiben dann Pigmente und Fllstoffe. Auf-grund des dann vorhandenen kreidehnlichen Aus-Epoxy resin-based powder coatings are character-ised by good chemical resistance, very good adhe-sive strength values and good corrosion resistance. Due to thei

43、r lack of resistance to UV radiation, these types of powder coating are suitable only for interior use or as a pre-coating. The polymer chains of the film former breakdown on exposure to UV radiation, leaving pigments and fillers remaining. This phenomenon is referred to as “chalking” due to the cha

44、lk-like appearance that it produces. B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2016 VDI 3457 5 sehens spricht man hier von der sogenannten Kr

45、eidung“. Polyesterbasierte Pulverlacke besitzen eine gute Bestndigkeit gegenber UV- und Witterungsein-flssen und haben gute mechanisch-technologische Eigenschaften. Die Bestndigkeit gegenber Che-mikalien, insbesondere gegenber Laugen, ist deut-lich schlechter als bei epoxidharzbasierten Pulver-lacke

46、n. Typische Einsatzgebiete fr beschichtete Produkte mit polyesterbasierten Pulverlacken sind Anwendungen im Auenbereich oder bei der Her-stellung von Leuchten. Pulverlacke auf Basis von Mischungen von Epo-xid- und Polyesterharzen werden hufig auch als Hybridpulver“ bezeichnet, weil hier zwei Typen v

47、on Filmbildnern in Mischung verarbeitet werden. Der Pulverlack enthlt sowohl Epoxidharze als auch Polyesterharze. Das Mischungsverhltnis variiert dabei von 60 : 40 bis zu 10 : 90 von Epoxidharz zu Polyester. Das genaue Mischungsverhltnis wird durch die spezi-ellen Anforderungen des Anwenders festgel

48、egt. Hybridpulverlacke sind Universalprodukte, da sie im Wesentlichen die Vorteile der Epoxidharze und der Polyester vereinigen, ohne deren Nachteile in gleichem Ma aufzuweisen. Abhngig vom Mischungsverhltnis (Anteil des Epoxidharzes) besitzen die Systeme eine bedingte Eignung fr den Aueneinsatz und

49、 werden daher z. B. fr die Beschichtung von Gartengerten ein-gesetzt. Sie finden auch in vielen Fllen Anwen-dung, bei denen die Lichtbestndigkeit keine we-sentliche Rolle spielt, z. B. fr Hausgerte, Mbel, Hausgerte, Mbel, Gebudeausstattung und Ma-schinenbau. Typische Einbrenntemperaturen fr Epoxid- und Polyesterpulverlacke liegen zwischen 160 C und 200 C. Pulverlacke auf der Basis von Acrylatharz verf-gen ber eine sehr gute Witterungs- und UV-Bestndigkeit. Aufgrund ihre