DE19937193B4

DE19937193B4 - Verfahren zum Trocknen von wasserhaltigem Basislack sowie Einrichtung und Nachrüstsatz für Lackierkabinen zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19937193B4
Application number: DE19937193A
Authority: DE
Inventors: Tiemo Sehon
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 1999-08-06
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2019-08-07
Also published as: DE19937193A1

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Einrichtung zu dessen Durchführung beschrieben, um den Trockenprozess von wasserhaltigen Basislacken in Lackierkabinen besonders wirtschaftlich gestalten zu können. DOLLAR A Hierzu wird vorgeschlagen, innerhalb der Lackierkabine Kabinenluft zu beschleunigen und das lackierte Objekt diesen beschleunigten Luftmassen auszusetzen. DOLLAR A Die Einrichtung ist gekennzeichnet durch eine Lackierkabine, deren Kabinenraum über die Kabinendecke erwärmte Luft gefiltert zuführbar und über den Kabinenboden absaugbar ist, wobei zumindest im oberen Drittel des Kabinenraumes wenigstens ein Gebläse zur Erzeugung eines am lackierten Objekt vorbeizuführenden Luftmassenstromes vorgesehen ist. DOLLAR A Die Erfindung bezieht sich ferner auf einen Nachrüstsatz für eine Lackierkabine zur Durchführung des Verfahrens.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen von in einer Lackierkabine auf ein Objekt aufgebrachtem, wasserhaltigem Basislack, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1, eine Einrichtung zum Durchführen des Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 8 und ein Nachrüstsatz mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 15.
In der Lackiertechnik werden in zunehmenden Maße, insbesondere auch in Kleinbetrieben, anstelle von lösemittelhaltigen Basislacken wasserhaltige Basislacke, im folgenden Wasserlack genannt, verarbeitet, die lediglich noch einen Lösemittelanteil von wenigen Prozent enthalten und somit in ökologischer Hinsicht lösemittelhaltigen Basislacken weit überlegen sind.
Gegenüber lösemittelhaltigen Basislacken gestaltet sich jedoch die Verarbeitung von Wasserlacken insofern problematisch, als sich Wasser im Vergleich zu Lösemitteln wesentlich langsamer verflüchtigt und somit unter gleichen Betriebsbedingungen in Lackierkabinen für Wasserlacke im Vergleich zu lösemittelhaltigen Basislacken erheblich längere Ausdampf- und Trockenzeiten benötigt werden, da in Lackier- bzw. Spritzkabinen die übliche Geschwindigkeit der laminar strömenden Luft nur 0,2–0,5 m/sec beträgt.
Um deshalb insbesondere für Betriebe mit hoher Durchlaufkapazität die Ausdampf- und Trockenzeit von Wasserlacken entsprechend zu verkürzen, ist es bereits bekannt, das lackierte Objekt mit beschleunigter Luft abzublasen. Hierzu werden im Deckenbereich einer Lackierkabine einander gegenüberliegend zwei Reihen von auf das Objekt zu richtende Venturidüsen installiert, aus denen jeweils ein scharfer Luftstrahl austritt. Üblicherweise sind dabei je Reihe sechs Venturidüsen vorgesehen, wobei aus jeder Venturidüse während der Ablüftphase des Wasserlackes beispielsweise 200 l Luft pro Minute ausströmen, um die erforderliche Luftsinkgeschwindigkeit von mindestens 2 m/s zum Trocknen von Wasserlacken zu erreichen (Prospekt IC-Infothek, Ausgabe 3.4 Juli '99 der Firma ICI Autocolor).
Zur Erzeugung der hierfür erforderlichen Pressluft ist ein entsprechend hoher Energiebedarf für die benötigte Kompressorkapazität sowie eine Aufbereitung der Pressluft zur Abscheidung von Öl und Verunreinigungen notwendig; ganz abgesehen davon, dass diese Abblasanlage mit sehr hohem Geräuschpegel arbeitet. Dabei besteht die Gefahr, dass die aus den Venturidüsen austretenden, scharfen Luftstrahlen in der Lackierkabine Staub aufwirbeln.

Aus der EP 0 595 864 B1 ist eine Trocknungskabine bekannt, die dazu dient, mit Wasserlack beschichtete Objektflächen zu trocknen. Es wird zum Ausdampfen des Wasserlackes kein die Trocknungskabine durchströmender, aufbereiteter Luftstrom verwendet, sondern gezielt die Kabinenluft insgesamt benutzt. Aus der DE 44 36,018 A1 und der DE 295 04 040 U1 ist bekannt, dass erwärmte Luft über Düsen einem Trockenraum zugeführt wird und zwar so, dass diese bereichsweise direkt auf die zu trocknende Objektfläche aufströmt. Eine derartige Luftführung wäre zum Abdunsten von Wasserlack kaum praktikabel, da dieser unter der Wirkung des Blasdruckes auf der Objektfläche verdrängt würde. Aus der DE 44 31 234 A1 ist eine Lackieranlage bekannt, bei der ein deckenseitiges Düsen-Lamellensystem dazu dient, erwärmte Trocknungsluft in den Kabinenraum zu leiten, wobei Luftströme gezielt auf bestimmte Flächenbereiche eines Objektes gerichtet werden können. Die hierzu erforderlichen Luftmassenströme werden nicht speziell innerhalb der Lackierkabine erzeugt, sondern durch spezielle Düseneinstellungen wird die in die Lackierkabine zu fördernde Luft in einzelne Luftmassenströme aufgeteilt. Somit ist die insgesamt die Lackierkabine durchströmende Luft entsprechend zu beschleunigen.

Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftliches Verkürzen von Ausdampf- und Trockenzeiten bei Wasserlacken ohne Einsatz und Aufbereitung von Fremdluft zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Die Aufgabe wird aber auch mit einer Einrichtung gemäß Anspruch 8 und mit einem Nachrüstsatz gemäß Anspruch 15 gelöst.

Die Erfindung macht sich somit die in der Lackierkabine bereits vorhandene und für das Lackieren ohnehin entsprechend erwärmte Luft für den Trocknungs- bzw. Abdunst- oder Abblasprozess zunutze, in dem innerhalb der Lackierkabine Luft umgewälzt und beschleunigte Luftmassen dicht am Objekt vorbei geblasen werden. Das Objekt wird somit einem entsprechend kräftigen, die Wasserverdunstung von aufgetragenem Wasserlack entsprechend beschleunigenden, gebündelten Luftschleier ausgesetzt.

Dabei wird nach erfolgtem Lackieren des Objektes vorteilhaft selbsttätig auf Abblasen desselben umgeschaltet, wobei zugleich die Druckluftversorgung für das Farbspritzen aus Sicherheitsgründen unterbrochen wird.

Erfindungsgemäß wird die beschleunigte Kabinenluft innerhalb der Lackierkabine von oben schräg nach unten und derart geführt, dass sie im Wesentlichen an lackierten Objektflächen vorbeiströmt, also nicht als gebündelter Luftstrahl auf die lackierte Objektfläche auftreffen, sondern diese laminar umströmen wird, wobei es vorteilhaft ist, zu beschleunigende Kabinenluft im oberen Drittel der Lackierkabine anzusaugen.

Eine solche Ausrichtung der beschleunigten Luftmassen innerhalb der Lackierkabine bietet insbesondere den Vorteil, dass üblicherweise in einem Deckenfilter gefilterte Luft zur Beschleunigung herangezogen und dadurch in der Lackierkabine praktisch kein Staub aufgewirbelt wird.

Zweckmäßig wird man innerhalb der Lackierkabine an mehreren Orten für eine intensive Trocknung Kabinenluft beschleunigen, so dass die Anzahl von beschleunigten Luftmassenströmen entsprechend der Größe von zu lackierenden Objekten bzw. Objektflächen gewählt werden kann.

Lackierarbeiten werden üblicherweise bei einer Kabinentemperatur von ca. 25° durchgeführt, wobei Versuche gezeigt haben, dass bei dieser Temperatur für Wasserlack bei erfindungsgemäßer Anwendung von einem oder mehreren beschleunigten Luftmassenströmen mit einer Blasgeschwindigkeit von 5 m/s zum Trocknen von Wasserlack ca. 5,4 min benötigt werden.

Um deshalb die Trockenzeit wesentlich zu verkürzen und so vor allem in Autolackierbetrieben eine entsprechend hohe Durchlaufkapazität an Fahrzeugen in der Lackieranlage zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, die Temperatur der Kabinenluft zum Trocknen von Wasserlack auf ungefähr 40°C zu erhöhen, wodurch bei gleicher Blasgeschwindigkeit beschleunigter Luftmassen lediglich noch ca. 2,5 min zum Trocknen von Wasserlacken benötigt werden, in dem dadurch die relative Luftfeuchtigkeit abgesenkt und der Verdunstungskälte beim Verdunsten des Wassers entgegengewirkt wird.

In diesem Zusammenhang ist es weiter von Vorteil, während der Trocknungsphase einen geringen Teil der umzuwälzenden Kabinenluft gegen Frischluft auszutauschen.

Weiter kann es im Hinblick auf verschiedene, zur Verarbeitung kommende Qualitäten von Wasserlacken von Vorteil sein, die Strömungsgeschwindigkeit von zu beschleunigenden Kabinenluftmassen stufenlos veränderbar zu gestalten.

Weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Diese ist durch eine Lackierkabine gekennzeichnet, deren Kabinenraum über die Kabinendecke erwärmte Luft gefiltert zuführbar und über den Kabinenboden absaugbar ist und, in dem zumindest im oberen Drittel des Kabinenraumes wenigstens ein Gebläse zur Erzeugung eines am lackierten Objekt vorbeizuführenden Luftstromes, vorgesehen ist.

Eine solche Einrichtung stellt eine insbesondere auch für Reparaturbetriebe geeignete Lackieranlage dar, die vor allem für Teillackierungen von Objekten, wie Kraftfahrzeugen, geeignet ist.

Als Gebläse eignet sich mit besonderem Vorteil ein Ventilator, dessen Drehzahl vorzugsweise stufenlos einstellbar ist und mit dessen Hilfe sich ein Luftmassenstrom in Form eines schlanken Kegelstumpfes erzeugen lässt, der bei maiximaler Ventilatorleistung in Strömungsrichtung eine Länge von ungefähr 5 m und am Objekt einen Enddurchmesser von ca. 2 m erreicht.

Um je nach Baugröße eines zu lackierenden Objektes in der Lackierkabine eine optimale Positionierung eines Ventilators oder mehrerer Ventilatoren zum Abblasen von wasserlackbehandelten Objektflächen zu ermöglichen, ist in weiterer Ausgestaltung der Einrichtung vorgesehen, den wenigstens einen Ventilator in der Lackierkabine sowohl in Hochrichtung als auch in Kabinenlängsrichtung verstellbar sowie um zueinander senkrechte Achsen verschwenkbar und feststellbar vorzusehen, wobei im Falle von mehreren Ventilatoren es vorteilhaft ist, diese einzeln anzusteuern und deren Drehzahl unabhängig voneinander zu regeln.

Eine derart ausgelegte Lackieranlage wird man derart konzipieren, dass das Umschalten von Lackieren auf Abblasen bzw. Trocknen lackierter Objektflächen sowohl von Hand als auch automatisch zu bewerkstelligen ist.

Zur automatischen Umschaltung ist eine Steuervorrichtung vorgesehen, durch die während des Umluftbetriebes für die Trocknungsphase ein Teil der Kabinenluft gegen Frischluft selbsttätig austauschbar, des weiteren die Druckluftzufuhr zu einer im Kabinenraum vorhandenen Farbsprühpistole unterbrechbar und ggf. eine erhöhte Lufttemperatur einregelbar ist und durch die ferner nach Ablauf einer vorwählbaren Steuerungszeit der Betriebszustand der Lackierkabine zum Lackieren wieder herstellbar ist.

Die Erfindung hat schließlich einen Nachrüstsatz zum Gegenstand, mit dessen Hilfe sich die Lackierkabinen bereits vorhandener Lackieranlagen in relativ kurzer Zeit für das verfahrensgemäße Abdunsten wasserlackbehandelter Objektflächen einrichten lassen.

Dieser Nachrüstsatz umfasst einerseits wenigstens einen winkel- bzw. galgenartigen Träger, der an einer Kabinenseitenwand höhen- und längsverstellbar befestigbar ist, an dem ein insbesonders als Ventilator ausgebildetes Gebläse dreh- und kippbar aufgehängt ist und andererseits eine Steuervorrichtung zur automatischen Umschaltung von Lackieren auf Abblasen, durch die nach Ablauf einer vorwählbaren Steuerungszeit der Betriebszustand der Lackierkabine zum Lackieren wieder herstellbar ist.

In der Zeichnung ist jeweils ein Ausführungsbeispiel von zur Durchführung des Verfahrens dienenden, technischen Einrichtungen dargestellt. Es zeigen:
1 in schaubildlicher und durchsichtiger Darstellung eine mit einer Vielzahl von Ventilatoren ausgestattete Lackierkabine und
2 einen Nachrüstsatz für Lackierkabinen bestehender Lackieranlagen.
Der Kabinenraum 10 der gezeigten Lackierkabine 12 weist in bekannter Weise eine die Funktion eines Luftfilters erfüllende Kabinendecke 14 sowie einen Kabinenboden 16 auf.
Oberhalb der Kabinendecke 14 befindet sich ein an eine Belüftungsvorrichtung angeschlossener Belüftungsraum 18, dem erwärmte Luft zugeführt wird, die über die Kabinendecke 14 gefiltert in den Kabinenraum 10 abströmt.
Die in den Kabinenraum 10 eingeströmte Luft kann aus diesem über den Kabinenboden 16 wieder abströmen.
Das Arbeitspersonal hat über eine Tür 26 Zugang zum Kabinenraum 10, während zu spritzende Objekte über ein stirnseitig vorgesehenes Kabinentor 20, das mittels eines nicht dargestellten, vertikal beweglichen Rolltores verschließbar ist, in den Kabinenraum 10 einbringbar ist. Die Kabinenseitenwände 22 und 24 sind geschlossen ausgebildet.
Die Lackierkabine 12 ist beispielsweise Teil einer Kabinenanlage zum Lackieren von Kraftfahrzeugen. Der Kabinenraum 10 ist längs seiner Seitenwände 22, 24 beispielsweise mit jeweils einem Paar von als Ganzes mit 28 und 30 bzw. 32 und 34 bezeichneten Gebläseeinheiten zum Trocknen von Wasserbasislacken an einem zu lackierenden Objekt ausgestattet. Diese sind konstruktiv gleich ausgebildet und im Kabinenraum 10 sowohl in der Höhe als auch entlang der jeweiligen Seitenwand verstellbar und feststellbar installiert.
Jede Gebläseeinheit weist ein Gebläse vorzugsweise in Form eines Ventilators 36 mit veränderlicher Drehzahl und Schutzkappe (IP 65-Norm) auf, der am oberen horizontalen Arm 38 eines Trägers 39 um eine vertikale Achse 40 sowie um eine horizontale Achse 42 veschwenkbar und feststellbar gehalten ist (2).
Der Träger 39 bildet vorzugsweise einen Galgen, der in einem Führungsschlitten 44 höhenverstellbar gehalten ist. Der Führungsschlitten 44 selbst ist in einer an der betreffenden Kabinenseitenwand 22 bzw. 24 horizontal befestigten Führungsschiene 46 von mehreren Metern Länge vorzugweise hängend geführt.
Die Anordnung von Führungsschienen 46 an den Kabinenseitenwänden 22 bzw. 24 und die Galgen 39 in jeweils einem Führungsschlitten 44 sind so getroffen, dass sich der Ventilator 36 der einzelnen Gebläseeinheiten 28, 30, 32 und 34 im oberen Drittel des Kabinenraumes 10 positionieren läßt.
Der vertikale Galgenschenkel 48 trägt am unteren Schenkelende eine leistenförmige, horizontale Abstützbasis 50, die endseitig zur Kabinenwand 22 bzw. 24 gerichtete Saugnäpfe 52, 54 trägt, mit deren Hilfe die Gebläseeinheiten 28, 30, 32, 34 in einer gewählten Position in Längsrichtung des Kabinenraumes 10 an der jeweiligen Kabinenseitenwand 22 bzw. 24 festlegbar sind. Außerdem dienen sie zur nachgiebigen unteren Galgenabstützung. Die Gebläseeinheiten 28, 30, 32 und 34 sind einzeln anssteuerbar. Mit 56 ist als Ganzes eine außerhalb des Kabinenraumes 10 montierte Steuervorrichtung bezeichnet, mit deren Hilfe Komponenten der Lackieranlage zur Durchführung des Verfahrens elektrisch ansteuerbar sind.
Sie umfasst u.a. eine Zeitschaltuhr, eine Temperaturregeleinheit und je Ventilator 36 einen Drehzahlregler.
Durch die Steuervorrichtung 56 wird ferner während des Ventilatorbetriebs aus Sicherheitsgründen die Druckluftzufuhr beispielsweise durch Ansteuern eines Magnetventils zu einer im Kabinenraum 10 vorgesehenen, nicht gezeigten Farbspritzpistole unterbrochen.
Bei Drücken eines Startschalters der Steuervorrichtung 56 zum Abblasen von Wasserlack wird die Lackieranlage von Frischluftbetrieb auf Umluftbetrieb umgeschaltet und vorzugsweise zugleich die Temperatur der Kabinenluft auf einen vorzugsweise stufenlos einstellbaren Wert von vorzugsweise ungefähr 40°C erhöht.
Dabei wird einerseits während des Abdunstprozesses die Abwärme des Lufterhitzers der Lackieranlage genutzt und somit hierfür kein zusätzlicher Energieaufwand nötig und andererseits werden vorzugsweise ca. 10% der erwärmten Kabinenluft durch Frischluft ersetzt.
Nach Ablauf einer vorgewählten Trocknungszeit wird dann automatisch der Betriebszustand der Lackieranlage zum Lackieren wieder hergestellt.
Die in 2 gezeigte Gebläseeinheit 28 bildet zugleich einen Nachrüstsatz, um bestehende Lackieranlagen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umrüsten zu können.

Claims

Verfahren zum Trocknen von in einer Lackierkabine (12) auf ein Objekt aufgebrachtem, wasserhaltigem Basislack, bei dem auf das Objekt zum Trocknen innerhalb der Lackierkabine (12) beschleunigte, erwärmte und gefilterte Luft gerichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung wenigstens eines Luftmassenstromes in der Lackierkabine (12) innerhalb deren Luftvolumens Kabinenluft beschleunigt und das Objekt diesem Luftmassenstrom derart ausgesetzt wird, dass beschleunigte Luft an der lackierten Objektfläche vorbeiströmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass. zu beschleunigende Kabinenluft im oberen Drittel der Lackierkabine (12) angesaugt und von oben schräg nach unten geführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Lackierkabine (12) an mehreren Orten Kabinenluft beschleunigt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur der Kabinenluft zum Trocknen des wasserhaltigen Basislackes auf 40°C erwärmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während der Trocknungsphase 10% der umzuwälzenden Kabinenluft gegen Frischluft ausgetauscht wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass gleichzeitig mit dem Beschleunigen von Kabinenluft die Druckluftversorgung für das Farbspritzen unterbrochen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsgeschwindigkeit der beschleunigten Kabinenluftmassen stufenlos verändert wird.
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Lackierkabine (12), deren Kabinenraum (10) über die Kabinendecke (14) erwärmte Luft gefiltert zuführbar und über den Kabinenboden (16) absaugbar ist, zumindest im oberen Drittel des Kabinenraumes (10) wenigstens ein Gebläse (28 bzw. 30 bzw. 32 bzw. 39) zur Erzeugung eines am lackierten Objekt vorbeizuführenden Luftstromes vorgesehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gebläse ein Ventilator (36) ist.
Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl des Ventilators (36) stufenlos veränderbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Blasgeschwindigkeit des Ventilators (36) ca. 5 m/s beträgt.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilator (36) in der Lackierkabine (12) sowohl in Hochrichtung als auch in Kabinenlängsrichtung verstellbar sowie um zueinander senkrechte Achsen (40, 42) verschwenkbar und feststellbar vorgesehen ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 12, gekennzeichnet durch eine Steuervorrichtung (56), mit deren Hilfe während des Umluftbetriebes für die Trockenphase ein Teil der Kabinenluft gegen Frischluft selbsttätig austauschbar, des weiteren die Druckluftzufuhr zu einer im Kabinenraum (10) vorhandenen Farbsprühpistole unterbrechbar und ggf. eine erhöhte Lufttemperatur einregelbar ist und durch die ferner nach Ablauf einer vorwählbaren Steuerungszeit der Betriebszustand der Lackierkabine (12) zum Lackieren wieder herstellbar ist.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 14 dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Ausstattung des Kabinenraumes (10) mit einer Vielzahl von Ventilatoren (36) diese einzeln ansteuerbar sind.
Nachrüstsatz für eine Lackierkabine zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 gekennzeichnet durch wenigstens einen winkelförmigen oder galgenartigen Träger (39), dessen einer Schenkel (48) an einer Kabinenseitenwand (22 bzw. 24) vertikal verstellbar befestigbar ist und an dessen anderem, im oberen Drittel des Kabinenraumes (10) zu positionierenden und von der Seitenwand (22 bzw. 24) abragenden Schenkel (38) ein Ventilator (36) dreh- und kippbar aufgehängt ist sowie durch eine Steuervorrichtung (56), durch die während des Umluftbetriebes für die Trockenphase ein Teil der Kabinenluft gegen Frischluft selbsttätig austauschbar, des weiteren die Druckluftzufuhr zu einer im Kabinenraum (10) vorhandenen Farbssprühpistole unterbrechbar und ggf. eine erhöhte Lufttemperatur einregelbar ist und durch die ferner nach Ablauf einer vorwählbaren Steuerungszeit der Betriebszustand der Lackierkabine (12) zum Lackieren wieder herstellbar ist.
Nachrüstsatz nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass dem Träger (39) mindestens eine an einer Kabinenseitenwand (22 bzw. 24) horizontal befestigbare Führungsschiene (46) sowie ein entlang derselben verstellbarer und feststellbarer Führungsschlitten (44) zugeordnet sind, wobei der Träger (39) des Ventilators (36) am Führungsschlitten (44) in der Höhe verstellbar gehalten ist.