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440-DE

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Use

Abstract

Chromsäure wurde 2013 in die REACH-Zulassungsliste aufgenommen und seine Verwendung erfordert seit 2017 eine Zulassung in der EU. Als technische Alternative wird ein eingebettetes PVD-Verfahren angewendet, in welchem die aufgetragene Metallbeschichtung zwischen zwei UV-Lack Schichten einge-schlossen wird. Diese Beschichtung ist REACH-Konform und recycelbar nach EU-Richtlinien.

Substituted substances

Reliability of information

Evidence of implementation: there is evidence that the solution was implemented and in use at time of publication

Reason substitution

CMR
skin/respiratory sensitizing
other toxic effects
ecotoxicity
physical hazards

Other type of alternative

ePD™ (eingebettetes PVD für Designteile) Verwendete(r) Stoff(e): Elementare Metalle (z.B. elementares Chrom oder elementares Aluminium) oder Metallkeramiken und UV-Lack. Zusätz-lich als Prozessgase benötigt: Argon, S

Hazard Assessment

a) Menschliche Gesundheit:
Die ePD™-Technologie enthält im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren keine gefährlichen Stoffe wie Borsäure. Viele gesundheitsschädliche und toxische Stoffe, die bei der Galvanisierung mit Chrom verwendet werden, wie Chromsäure, Borsäure oder per- und polyfluorierte Tenside, können durch das Verfahren ersetzt werden. Da es sich um ein geschlossenes System handelt, sind die Arbeitnehmer keinen chemischen Stoffen ausgesetzt.

b) Umwelt:
Das gesamte ePD™-Verfahren erzeugt nur sehr geringe Emissionen. Das PVD-Verfahren basiert auf Vakuum und ist frei von gasförmigen oder festen Abfällen.

Überschüssige Werkstoffe können vollständig recycelt oder als normaler Metallabfall entsorgt werden. Alle verwendeten UV-Stoffe sind unter REACH registriert (keine SVHCs); von diesen gelten keine als endokrine Disruptoren. Als erweiterte Funktion ist in der Lackierkabine und im Abgassystem eine UV-Lackrecyclinganlage eingebaut. Die Abgase enthalten nur geringe Mengen an flüchtigen organischen Verbindungen (VOC), die unter den gesetzlichen Grenzwerten liegen oder durch Nachverbrennung eliminiert werden können. Außerdem sind ePD™-beschichtete Teile wie normale Kunststoffteile recycelbar. Die Technologie verbraucht weniger Energie als das herkömmliche Verfahren.

Description of Substitution

a) Beschreibung des Verfahrens oder der Technologie (einschließlich Vor-/Nachbereitung):
ePD™ ist eine kombinierte Technologie aus UV-Beschichtungen und der Vakuum-Metallisierung im Nanometerbereich und wurde als Alternative zum gesamten Galvanikprozess einschließlich Vor- und Nachbehandlung entwickelt. ePD™-basierte Beschichtungen bestehen aus drei Schichten: einem Primer, einer dünnen (zwischen 50 und 200 nm) metallischen Dekorschicht und einem Decklack. Die Grundierung dient dazu, Unregelmäßigkeiten im spritzgegossenen Kunststoffsubstrat auszugleichen. Auf die Grundierung wird mittels PVD-Technologie (Metallisierung im Vakuum) eine dünne Metalldekorfolie aufgebracht. Eine weitere Lackschicht wird zum Schutz und zur Gewährleistung des richtigen Glanzgrades aufgetragen.
Der Prozessablauf ist wie folgt: Manuelle oder automatische Spindelbeladung -> CO2-Schnee-Eis Reinigung -> Auftragen des UV-Basislacks -> Magnetron-Sputtern der metallischen oder metallkeramischen Dünnschicht -> Auftragen des UV-Decklacks -> Manuelle oder automatische Entladung der Spindel. Die gesamte Prozesszeit beträgt ca. 50 Minuten. Die Temperatur bleibt in allen Prozessschritten unter 80°C.
Das metallische Aussehen wird durch die PVD-Schicht erzeugt. Neben der klassischen Chromfarbe bietet ePD™ eine Vielzahl von Farboptionen, von Spiegelchrom bis zu dunkleren Chromfarbtönen (glänzend und matt) und vielen anderen Farben.
Das ePD™-System kann auf ABS-Kunststoffsubstrate sowie auf viele andere Polymere wie PC, TPE und PA ohne Ätzvorbehandlung aufgebracht werden. Das ePD™-Verfahren erzeugt sehr geringe Emissionen und verbraucht wenig Ressourcen. Die ePD™-beschichteten Produkte sind aufgrund der sehr dünnen Metallschicht recycelbar.

b) Art der Anwendung:
z. B. Sprühen, Tauchen, offenes/geschlossenes System usw. Die Grund- und Deckschicht wird durch Spritzlackierung aufgebracht. Das Aufbringen der PVD-Schicht erfolgt durch Magnetron-Sputter-Beschichtung in einer Vakuumkammer. Bei diesem Verfahren handelt es sich um eine nicht-thermische Verdampfung, bei der die Oberflächenatome des Ausgangsmaterials durch die Impulsübertragung von beschossenen Teilchen physikalisch aus der festen Oberfläche herausgeschleudert werden. Das Verfahren selbst ist vollständig automatisiert und findet in einer geschlossenen Kabine/Kammer mit separater Luftführung statt.

c) Maßnahmen zum Risikomanagement (technisch, organisatorisch und persönlich):
Da es sich bei der ePD™-Technologie um ein Inline-Verfahren handelt, kommt es im Standardprozess zu keinem Kontakt mit Menschen. Daher sind keine Maßnahmen zur Arbeitssicherheit und zum Gesundheitsschutz erforderlich. Der Lackierprozess folgt den Vorschriften für Lackier- und Abgasanlagen.

Vorteil oder Nachteil der Alternative

Aspekt	Vorteil/Nachteil gegenüber dem konventionellen Verfahren
Technische Anforderungen	Korrosionsbeständigkeit: ePD™ hat alle Arten von Korrosionstests (DIN EN ISO 9227 (inkl. anschließendem Adhäsionstest), VDA 233-102, etc.) in der Automobilindustrie erfolgreich bestanden. Insbesondere Wintersalze in Verbindung mit Bremsbelagstaub stellen für eine beschichtete Oberfläche ein großes Problem dar. ePD™ hat eine "unbegrenzte" Korrosionsbeständigkeit (über 1 000 Stunden CASS-Test ohne Beschädigung), wenn in der PVD-Schicht inerte Metalle verwendet werden. Der UV-Decklack schützt die PVD-Schicht zusätzlich, aber selbst bei mechanischen Einwirkungen wie Steinschlag tritt keine Korrosion auf. Bei einer hoch korrosionsbeständigen Oberfläche ist die Helligkeit jedoch um etwa 2 bis 4 Punkte geringer. Chemische Beständigkeit: ePD™ hat OEM-Freigaben für den Automobilsektor bestanden. Abriebfestigkeit: Die Verschleißfestigkeit entspricht den Anforderungen für den Automobilinnen- und -außenbereich sowie für die Sanitärindustrie. Adhäsion zwischen Beschichtung und Substrat: Die Haftung des UV-Primers wird durch die Harztechnologie gesteuert. Ein physikalisch/chemischer Haftmechanismus gewährleistet die Haftung, so dass im Gegensatz zur herkömmlichen Beschichtung keine Haftungsprobleme auftreten, insbesondere nicht nach Temperaturwechseln. Sonnenlichtbeständigkeit / UV-Beständigkeit: Die endgültige UV-Beständigkeit wird durch den UV-Decklack kontrolliert, der durch eine UV-verstärkte Verpackung stabilisiert wird. Dieses Paket verhindert, dass das System langfristig abgebaut wird oder vergilbt. Die Prüfungen werden nach den für die Bewitterung erforderlichen Methoden (Florida-, Arizona- und Kalahari-Außentest) oder beschleunigten Bewitterungssimulationen durchgeführt. Temperaturbeständigkeit: ePD™ ist sehr widerstandsfähig gegenüber Temperaturschwankungen von -40°C bis +80°C. Letztlich hängt die Temperaturbeständigkeit von der Art des Kunststoffs ab. Geometrie: ePD™ kann für alle Formen/Geometrien verwendet werden. Die Teile können sehr klein sein (z. B. Designleisten, Knöpfe usw.) bis hin zu großen Teilen (1,5 m), z. B. Kühlergrills oder Stoßfängerverkleidungen. Einschränkung für Beschichtungen im Inneren: Durchmesser = Tiefe. Transparenz des Radars: Die ein- und ausgehende Radartransparenz von metallisierten Kunststoffteilen ist z. B. bei Sicherheitsabstandsregelungen möglich, die in den Kühlergrill von Autos integriert sind, oder bei Spurhaltewarnsensoren in der Außenverkleidung. Kontaktsensoren: Die Integration von Technologien zur Kapazitätserfassung in metallisierte Kunststoffkomponenten bietet attraktive Designlösungen, wie z. B. Türgriffe, die auf Berührung reagieren, oder elektronische Bedienfelder und Schieber. Tag/Nacht-Design: Die Integration von Technologien zur Kapazitätserfassung in metallisierte Kunststoffkomponenten bietet attraktive Designlösungen, wie z. B. Türgriffe, die auf Berührung reagieren, oder elektronische Bedienfelder und Schieber. Transparent oder transluzent auf geschlossenen Flächen: Die dünnen PVD-Schichten können für Lichtquellen unter dem beschichteten Teil durchlässig gemacht werden. Eine Signalbeleuchtung oder eine Hintergrundbeleuchtung in der Dunkelheit oder nachts kann für beschichtete Teile - die tagsüber metallisch aussehen – integriert werden.
Umsetzung	Im kommerziellen Bereich müssten die Kunden ihre be-stehenden Verchromungsmaschinen durch die neue ePD™-Technologie ersetzen. Die Investitionskosten für ein Standardsystem INUBIA I mit Vollautomatisierung wären etwas höher als die Investitionen in Verchro-mungsmaschinen. Ein einziges INUBIA I-System würde ausreichen, um denselben Teiledurchsatz zu erzielen wie eine herkömmliche Galvanisierungsanlage. Je nach Geometrie oder Größe der Teile ist entweder ePD™ oder die Galvanisierung kosteneffizienter. Der voraussichtliche Zeitrahmen für die Installation von ePD™ wird auf 18 Monate für den Zusammenbau, die Installation und die Inbetriebnahme der Maschinen geschätzt.
Operative Ausgaben	Arbeitskosten: Die Arbeit mit dem INUBIA I-System erfordert zwei Bedie-ner für die Maschine und eine bestimmte Anzahl von Arbeitskräften für das Be- und Entladen, die Kontrolle und die Logistik. Dies ist vergleichbar mit konventionel-len Metallbeschichtungstechnologien und daher arbeits-platzneutral. Durchsatz: Der Teiledurchsatz beträgt 1:1 im Vergleich zur Galvanik. Es werden Zykluszeiten von 35 Sekunden pro Beschichtungseinheit (Spindel) erreicht. Materialkosten: Die Materialkosten sind im Vergleich zu herkömmlichen Metallbeschichtungsverfahren gleich (die sehr dünne PVD-Schicht ist billiger; der UV-Lack ist teurer). Energiekosten: Der Energieverbrauch ist geringer als bei der Galvanisierung.

 

Case/substitution evaluation

Das Fallbeispiel zeigt eine technische Alternative zur dekorativen Verchromung von Kunststoffen für bestimmte Verwendungen auf. Die Umsetzbarkeit und Anwendbarkeit dieser alternativen Technologie ist im Einzelfall zu prüfen.

State of implementation

In use

Enterprise using the alternative

Oerlikon Metaplas GmbH Schmeienstraße 51, 72510 Stetten a.k.M., Deutschland Tel. +49 7573 9514-0 Fax +49 7573 9514-10 https://www.oerlikon.com/balzers/epd

Availability ofAlternative

Die ePD™-Technologie wurde von Oerlikon Balzers Coating AG entwickelt und ist seit 2011 unter der Marke ePD im industriellen Einsatz. Oerlikon bietet den Kunden Beschichtungssysteme (Anlagen und Produktionskonzept) zum Kauf an; entweder als vollautomatisches Verfahren für die Grossproduktion oder als Batch-Verfahren für kleine Produktionsläufe. Alternativ arbeitet Oerlikon auch als Lohnbeschichter.

Contact

Oerlikon Metaplas GmbH Schmeienstraße 51, 72510 Stetten a.k.M., Deutschland Tel. +49 7573 9514-0 Fax +49 7573 9514-10 https://www.oerlikon.com/balzers/epd

Further information

Im Internet gibt es verschiedene Informationsmaterialien zur ePD™-Technologie. Ein Video, das den Prozess beschreibt, finden Sie hier: https://www.oerlikon.com/balzers/global/de/portfolio/oberflaechentechnologien/pvd-basierte-verfahren/epd/

Der Kurzsteckbrief zur Beschreibung des Fallbeispiels steht als herunterladbares pdf-Dokument verfügbar: zum Kurzsteckbrief 440-DE

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Date, reviewed

September 2, 2022