DE2404404C2

DE2404404C2 - Spritzlackierverfahren

Info

Publication number: DE2404404C2
Application number: DE2404404A
Authority: DE
Inventors: John Burnham Wilmington Del. Roberts; Robert Earl Kennett Square Pa. Roberts
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1972-03-27
Filing date: 1974-01-30
Publication date: 1982-09-23
Also published as: FR2258225A1; US3807291A; GB1448140A; BE809925A; FR2258225B1; AU482706B2; DE2404404A1; AU6414474A

Description

Die Erfindung betrifft ein Spritzlackierverfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Lackieraniagen umfassen oft mehrere Lackierräume, die mit je einem Zuluftstrom gespeist werden, und von denen je ein Abluftstrom abgezogen wird, der die beim Trocknen des Lackes verdampfte organische Flüssigkeit enthält. Gewöhnlich wird als Zuluft gefilterte und nötigenfalls erwärmte und angefeuchtete Frischluft verwendet. Die Abluft wird oft unmittelbar oder nach Behandlung zwecks Entfernung der Lacknebelteilchen und -tröpfchen an die Atmosphäre abgeleitet

In vielen Staaten verlangen jedoch die Luftreinhaltungsgesetze heute, daß der Abluft ein wesentlicher Teil der in ihr enthaltenen ovganiscu^n Flüssigkeitsdämpfe entzogen wird, bevor sie a.i die Atmosphäre abgeführt wird. Dies ist recht kostspielig, reil in den meisten Lackieranlagen aus den Lackierräumen ein großes Abluftvolumen anfällt und die Kosten für die Beschaffung und den Betrieb der Luftreinigungsvorrichtungen oft ungefähr proportional dem Gesamtvolumen an Luft sind, das behandelt werden muß. Das Abscheiden von Lacknebelteilchen und -tröpfchen aus der Abluft einer Spritzlackieranlage ist aus der DE-OS 17 52 230 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Gesamtabluftvolumen von Spritzlackieranlagen herabzusetzen, so daß sich eine Verminderung der Anschaffungs- und Betriebskosten der der Lackierlage nachgeschalteten Luftreinigungsvorrichtungen ergibt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Der Ausdruck »Lackierraum« bezieht sich auf einen Raum, in dem sich beim Trocknen der lackierten Werkstücke organische Flüssigkeitsdämpfe bilden. Insbesondere bezieht sich der Ausdruck »Lackierraum« auf einen Bereich, wo die Werkstücke lackiert werden und beim Trocknen der lackierten Werkstücke organische Flüssigkeitsdämpfe entstehen.

Die Abluftmenge, die aus einem Lackierraum umgelenkt werden kann, richtet sich nach verschiedenen Faktoren, nämlich (l)der höchstzulässigen Konzentration an organischen Flüssigkeitsdämpfen in dem Lackierraum, in den die Abluft eingeleitet wird, (2) der Menge an organischen Flüssigkeitsdämpfen, die in dem Lackierraum, in den die Abluft eingeleitet wird, entsteht, (3) der Konzentration an organischen Flüssigkeitsdämpfen in der umzulenkenden Abluft, (4) der Geschwindigkeit der Luftströmung durch jeden Lackierraum und (5)

der Größe eines jeden Lackierraums,

Wenn die Abluft aus dem Lackierraum (A) eine niedrige Konzentration an organischen Flüssigkeitsdämpfen aufweist, kann sie möglicherweise vollständig in den Zuluftstrom für den Lackierraum (B) eingeleitet werden. Ein Beispiel hierfür ist die Spritzlackierung von Kraftfahrzeugen am laufenden Band, bei der die Fahrzeuge zuerst in einem Raum mit automatischen Lackspritzmaschinen und dann in einem anderen Raum

ίο von Hand lackiert werden, um Stellen nachzuhckieren, die von den automatischen Lackspritzmaschinen nicht erfaßt und/oder mangelhaft lackiert worden sind.

Selbst wenn die Abluft aus dem Lackierraum (A) eine höhere Konzentration an organischen Flüssigkeitsdämpfen aufweist, als sie in dem Lackierraum (B) herrschen darf, kann man einen Teil der Abluft aus dem Lackierraum (A) in den Lackierraum (B) leiten, und in diesem Falle wird die so umgeleitete Luftmenge so bemessen, daß nach dem Vermischen dieser Luftmenge mit der restlichen Zuluft für den Lackierraum (B) und den in dem Lackierraum (B) erzeugten organischen Flüssigkeitsdämpfen die zulässige Höchstkonzentration an organischen Flüssigkeitsdämpfen in dem Lackierraum (B) nicht überschritten wird.

In einigen Anlagen kann es möglich sein, die Luft nacheinander mehreren Spritzräumen zuzuführen.

Wenn die umgelenkte Luft zu viel Lacknebelteilchen und/oder -tröpfchen, enthält, können ihr diese vor dem Umlenken auf geeignete Weise, z. B. durch Filtrieren,

jo Waschen usw, entzogen werden.

Die gesonderten Lackierräume sind im wesentlichen geschlossene Räume, um den Verlust an Luft aus der Spritzanlage, die Menge an Frischluft, die der Spritzanlage zugeführt werden muß, und die Vermi-

j-> schung von Luft von einem Raum zum anderen zu vermindern. In einer Fließbandlackieranlage werden z. B. oft Werkstücke, wie Kraftfahrzeuge, auf einer Fördervorrichtung durch einen Tunnel oder eine Tunnelreihe gefördert, wo das Lackieren stattfindet. Wenn in jedem Tunnel nur ein Lackierraum vorhanden ist, sollen der Einlaß und der Auslaß ues Tunnels je einen Verschluß, wie eine Silhouettentrennwand, aufweisen. Diese Silhouettentrennwand kann die Form einer Wand, einer Platte oder dergleichen mit einer Öffnung von der Form des Umrisses des zu lackierenden Werkstückes haben, so daß das Werkstück unter geringstmöglichem Verlust von Luft aus der Spritzanlage und unter geringstmöglicher Zufuhr von Frischluft in die Spritzanlage durch die Öffnung gefördert werden kann. Wenn in dem Tunnel mehrere gesonderte Spritzräume enthalten sind, sollen sie voneinander durch Abschlüsse, wie Silhouettentrennwände, getrennt sein, um das Vermischen von Luft des einen Raumes mit Luft des anderen Raumes auf ein Minimum zu beschränken.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben.

F i g. 1 zeigt nebeneinander zwei miteinander verbundene Abschnitte einer Fließbandanlage zur Spritzlackierung von Kraftwagenkarosserien. F i g. 2 zeigt eine Leitung mit zugehörigen Organen, die anstelle der Leitung 29 der F i g. 1 verwendet werden kann.

Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Fließbandanlage zur Spritzlackierung von Kraftwagenkarosserien erläutert, die mehr oder weniger kontinuierlich durch einen Spritzkabinentunnel gefördert werden, in dem sich die Lackierräume (A) und (B) befinden. Zur besseren Veranschaulichung der

Erfindung sind in Fig. I zwei Querschnitte durch den Spritzkabinentunnel nebeneinander dargestellt.

Die rechte Hälfte von F i g. 1 zeigt eine Kraftwagenkarosserie 1 auf einer Fördervorrichtung 2, einen Arbeiter 3 mit einer Spritzpistole 3a, mit deren Hilfe er die linke Seite der Karosserie lackiert, und einen Arbeiter 4 mit einer Spritzpistole 4a, mit deren Hilfe er die rechte Seite der Karosserie lackiert Die Kraftwagenkarosserie ist auf ekier Fördervorrichtung 2 dargestellt, die auf Schienen läuft; man kann jedoch auch andere Fördervorrichtungen verwenden, z. B. kann die Karosserie an einer Einzelschiene aufgehängt sein. Im Sinne der Patentansprüche befinden sich die Fzhrzeugkarosserie 1 und die Arbeiter 3 und 4 in dem Abschnitt des Spritzkabinentunnels 5, der als Lackierraum (A) bezeichnet wird.

Auf der linken Seite von F i g. 1 ist ein anderer Abschnitt des Spritzkabinentunnels 6, nämlich der Lackierraum (B), dargestellt, in dem sich eine andere Kraftwagenkarosserie 7 auf einer Fördervorrichtung 8 befindet. Die Karosserie 7 wird von einer automatischen Spritzmaschine 9 durch eine Spritzpistole 9a und von einer anderen automatischen Maschine 10 durch eine Spritzpistole 10a lackiert. Ferner ist noch eine automatische Dachspritzmaschine 11 mit einer Spritzpistole 11a vorhanden, die so angeordnet ist, daß sie den größten Teil des aus ihr ausgespritzten Lackes auf das Dach und den Rumpf des Kraftwagens spritzt. Diese drei automatischen Spritzmaschinen sind nur zur Erläuterung beschrieben; die Anlage kann je nach dem Umriß der betreffenden Fahrzeugkarosserie mehr oder weniger automatische Spritzmaschinen aufweisen.

Wie die rechte Seite von F i g. 1 zeigt, wird Zuluft von dem Gebläse 13 durch die Ansaughaube 12 angesaugt. Die Luft wird der Länge nach über eine Windkammer 14 über dem Spritzkabinentunnel 5 verteilt. Die Luft strömt durch ein herkömmliches Luftfilter 15 und dann durch einen Klimatisierungsabschnitt 16, in dem sich Luftanfeuchtungsdüsen 17 befinden, die aus dem Rohr 18 mit einer gesteuerten Wasserzufuhr gespeist werden. Das überschüssige Sprühwasser wird in dem Sprühwasserabscheider 19 aufgefangen, und die gereinigte, angefeuchtete und temperaturgesteuerte Luft gelangt in die Luftkammer 20, die, ebenso wie die Windkammer 14, längs des Lackierraums (A) des Spritzkabinentunnels 5 verläuft.

Aus der Luftkammer strömt die Left abwärts durch Trockenfilter 21 in den oberen Teil des Lackierraums (A), dann weiter abwärts an den Arbeitern und der Fahrzeugkarosserie vorbei und strömt dann durch den Gitterboden 22 in den Wn^serwaschbereich unter dem Gitterboden aus. Der untere Teil des den Lackierraum (A) enthaltenden Spritzkabinentunnels 5 hat die Form einer großen Schale 23, die eine flache Wasserschicht 24 enthält, welche einen Vorrat darstellt, der viel von dem Sprühnebel aufnimmi, welcher von der strömenden Luft abwärts getragen wird. Aus der Düse 25 wird Wasser zugeführt, welches geeignete Detergentien enthält. Die über die Oberfläche des Wasservorrats 24 hinwegstreichende Luft strömt dann aufwärts an den Abscheider- ι platten 26 vorbei, die durch die Düsen 27 mit weiterem, Detergentien enthaltendem Wässer berieselt werden.

Die Abluft aus dem Lackierraum (A), die nunmehr frei von Lacksprühnebelteilchen und einem Teil der wasserlöslichen organischen Flüssigkeitsdämpfe ist, < aber noch dv.n größten Teil der wasserunlöslichen organischen Flüssigkeicsdämpfe enthält, wird nunmehr als Zuluft für den Lackierrram (B) verwendet, indem sie von dem Gebläse 28 angesaugt und durch die Leitung 29 in die Windkammer 30 des benachbarten Spriizkabinentunnels 6 gefördert wird, der auf der linken Seite von Fi g, 1 dargestellt ist Diese Luft strömt dann durch ein Luftfilter 31 in die Luftkammer 44 und von dort abwärts durch ein letztes Aggregat von TrockenfiJtern 32 in den Lackierraum (B), in dem sich die obenerwähnten automatischen Spritzmaschinen 9, 10 und 11 befinden. An dieser Stelle enthält die abwärts strömende Luft die organischen Flüssigkeitsdämpfe, die nach den oben beschriebenen Waschvorgängen noch in der Abluft aus dem Lackierraum (A) verblieben sind, und sie nimmt weitere organische Flüssigkeitsdämpfe sowie weitere Sprühnebelteilchen auf, während sie an den automatischen Spritzmaschinen 9,10, ti und der Fahrzeugkarosserie 7 von oben nach unten vorbeistreicht Diese Luft gelangt dann durch einen anderen Gitterboden 33 in einen Wasserwaschbereich unter dem Spritzkabinentunnel 6, wo ein Wasservorrat 35 sich in einer Schale 34 befindet. Hier wird der Luft durch die Sprühdüse 45 weiteres, ei* Detergens enthaltendes Wasser zugeführt. Dann strömt die Luft aufwärts an den rfebelabscheiderplatten 36 vorbei, die aus den Düsen 37 jiiit weiterem, ein Detergens enthaltendem Wasser berieselt werden, und schließlich strömt die Luft durch das Gebläse 38 als Abluftstrom 39 aus und wird zwecks Entfernung der organischen Flüssigkeitsdämpfe Luftreinigungsvorrichtungen zugeführt.

Jede der Windkammern 14 und 30 ist von angrenzenden Windkammern durch Trennwände getrennt, und das gleiche gilt auch für die Luftkammern 20 und 44, die ebenso von angrenzenden Luftkammern getrennt sind. Auch die Lackierräume (A) und (B) sind von angrenzenden Lackierräumen getrennt, und zwar durch Silhouettentrennwände 41 bzw. 42, die diese Bezeichnung tragen, weil die aus ihnen ausgeschnittenen Öffnungen ungefähr die Form der auf der Fördervorrichtung durch sie hindurchtretenden Fahrzeugkarosserien 7 haben, damit möglichst wenig Luft von einem Lackierraum, in den nächsten Lackierraum gelangt und auf diese Weise das Vermischen von Luft, die arm an organischen Flüssigkeitsdämpfen ist, mit Luft, die eine höhere Konzentration an organischen Flüssigkeitsdämpfen aufweist, auf ein Minimum beschränkt wird. In ähnlicher Weise sind die zum Waschen mit Wasser dienenden unteren Teile der Spritzkabinentunnel durch Trennwände 40 bzw. 46 voneinander getrennt. Auf beiden Seiten der Fig. 1 sind Beleuchtungsvorrichtungen 43 im Querschnitt dargestellt.

Obwohl die beiden Lackierräume A und B in Fig. 1 nebeneinander dargestellt sind, befinden sie sich gewöhnlich räumlich hintereinander, wobei die Leitung 29 so angeordnet ist, daß sie die gereinigte Luft aus dem Lackierraum (A) in dem Spritzkabinentunnel 5 in den Lackie, raum (B) in dem Spritzkabinentunnel 6 leitet.

F i g. 2 zeigt eine Leitung mit Zubehör, die anstelle der Leitung 29 der Fig. 1 verwendet werden kann. Die rechte Seite der Leitung 54 ist an das in Fig. 1 dargestellte Gebläse 28 und die linke Seite der Leitung 54 an die in Fiρ 1 dargestellte Windkammer 30 angeschlossen. 48, 49 und 53 sind Steuerschieber, mit denen die Luftströmung geregelt werden kann. Leitung 52 in Fig. 2 dient zur Zuführung der ursprünglichen Zuluft für den Teil des Spritzkabinentunnels 6, der den Lakierraum (B) darstellt. Die Leitung 52 enthält Ansaughaube 55 und ein Gebläse 51. Die Leitung 47 dient zur Ableitung der ursprünglichen Abluft von demjenigen Teil des Spritzkabinentunnels 5, der den

Lackierraum (A) darstellt.

In der in Fig. 2 dargestellten Stellung sind die Steuerschieber 48 und 53 geschlossen, so daß alle Abluft aus dem Lackierraum (A) in den Lackierraum (B) umgelenkt und dort als Gesamtmenge der Zuluft verwendet wird. Vor Beginn des der in F i g. 2 dargestellten Stellung entsprechenden Arbeitsvorganges ist der Steuerschieber 49 geschlossen, und die Steuerschieber 48 und 53 sind offen, so daß der Lackierraum (A) mit einem ursprünglichen Zuluftstrom und einem ursprünglichen Abluftstrom und der Lackierraum (B) ebenfalls mit einem ursprünglichen Zuluftstrom und einem ursprünglichen Abluftstrom ausgestattet ist.

Wie sich aus einem Vergleich von F i g. I mit F i g. 2 ergibt, zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die Leitungen und zugehörigen Organe für die ursprüngliche Zuluft für den Lackierraum (B) sowie die Leitungen und die zugehörigen Organe für die iircnruncrlirhp Ählilft auc r\t*m I nrliprraitm (W »Ic — - -r" ο · — — - —-... —— . \- -/ —·■-

überflüssig entfernt worden sind, weil die ganze Menge der ursprünglichen Abluft aus dem Lackierraum (A) als gesamte Zuluftmenge für'den Lackierraum (B) verwendet wird.

Bei der üblichen Fließbandlackierung von Fahrzeugkarosserien gibt es mehrere Verfahrensstufen, z. B. eine Grundierung, das Aufbringen eines Porenschließers und eine oder mehrere Beschichtungen mit Decklacken. Gemäß der Erfindung kann die von jedem der Handlackierräume kommende Abluft, gegebenenfalls nach dem Waschen und Filtrieren zwecks Entfernung der Lacknebeltröpfchen und -teilchen, auf beliebige der automatischen Lackierzonen verteilt oder nacheinander allen automatischen Lackierzonen zugeführt werden, je nachdem, welche Art der Abluftführung für die Lackieranlage am einfachsten und am wenigsten kostspielig ist, sofern nur die Konzentrationen an brennbaren Dämpfen in der Luft in den Handlackierzonen den Schwellenwert und in den automatischen Lackierzonen den anerkannten Sicherheitsbruchteil der unteren Explosionsgrenze nicht überschreiten. Wenn allerdings die Handarbeiter Schutzanzüge tragen, die mit besonderer Frischluftzufuhr oder besonderen Atemgeräten versehen sind, kann die Konzentration an organischen Flüssigkeitsdämpfen im Handspritzraum höher sein als der Schwellenwert und möglicherweise den anerkannten Sicherheitsbruchteil der unteren Explosionsgrenze erreichen.

Beispiel

Eine Fließbandanlage zum Spritzlackieren von Kraftfahrzeugen weist ihrer Länge nach zwei aneinandergrenzende Spritzlackierräume zum Aufbringen von Lack einer einzigen Farbe auf. Die Spritzlackierräume befinden sich in einem Tunnel. In einem dieser Lackierräume, nämlich dem automatischen Lackierraum. sind drei automatische Spritzmaschinen angeordnet, die zusammen so viel Lack verspritzen, daß je Stunde 12.2Nm³ an organischen Flüssigkeitsdämpfen erzeugt werden. Der andere Lackierraum, der Handlakkierraiini. ist mit Handarbeitern besetzt, durch deren Arbeit je Stunde 5.1 Nm^! an organischen Flüssigkeitsdämpli'ii erzeugt werden, leder der beiden Lackierräume i"··. 5.05 m lang. 5.5 ni breit, und wird mit Luft betrieben, die an den Arbeitern und Maschinen vorbei mit einer Geschwindigkeit von 27 m/min in einer volumetrischen Gesamtmenge von 453 Nm'/min durch jeden Lackierraum abwärts strömt. Die Abluft von einem jeden der beiden Lackierräume wird filtriert, um Nebelteilchen, wie Lackteilchen und -tröpfchen, daraus zu entfernen, und dann an die Atmospäre abgelassen.

Die Konzentration der organischen Flüssigkeitsdämpfe in der Handsp^ritzzone, in der sich die Arbeiter befinden, liegt unter dem Schwellenwert.

Die organischen Flüssigkeitsdämpfe in beiden Lakkierräumen bestehen aus Hexan, Naphtholit, Lackbenzin, Methyläthylkclon,Toluol und Xylol.

Aus Band 2 der »1969- 1970 National Fire Codes«, Abschnitt 86A, Seite 92-93, herausgegeben von der »National Fire Protection Association«, ist die untere F.xplosionsgrenze für eine jede dieser Verbindungen in Volumprozent ersichtlich. Die untere Explosionsgrenze eines jeden der obengenannten Bestandteile wird mit Hessen Molenbnich in der Gesamtmenge der organischen Flüssigkeitsdämpfe multipliziert, und die Produkte für die einzelnen Bestandteile werden addiert, um die untere Explosionsgrenze der organischen Flüssigkeitsdämpfe zu erhalten. Hierbei ergibt sich ein Wert von 1,18 Volumprozent.

Im vorliegenden Fall soll die gesamte Abluft von dem Handlackierraum als Zuluft für den automatischen Lackierraum verwendet werden. Dies ist möglich, wenn die Konzentration der organischen Flüssigkeitsdämpfe in dem automatischen Lackierraum die untere Explosionsgrenze nicht übersteigt.

Die Gesamtmenge an organischen Flüssigkeitsdämpfen, die in dem Handlackierraum und in dem automatischen Lackierraum zusammen erzeugt werden, beträgt 12.2 + 5.1 = 17.3 Nm Vh. Wenn man das prozentuale Verhältnis dieser volumetrischen Dampfströmungsgeschv*indigkeit zu der Luftströmungsgeschwindigkeit errechnet, erhält man die Konzentration der organischen Flüssigkeitsdämpfe als

17.3NmVh >■ 100

60 min/h x 453 Nm'/min

= 0,064'

Ausgedrückt als Verhältnis zuclcr unteren E xplosions-4· grenze, erhält man

0.064";.
1.18",.

x 100 = 5.4%

ν. der unteren Explosionsgrenze.

Man kann daher die Gesamtmenge der Abluft von dem Handlackierraum als Zuluft für den automa'^:schen Lackierraum verwenden, wodurch 453 Nm³ an organische Flüssigkeitsdämpfe enthaltender Luft je Minute

-)5 fortfallen, die andernfalls von den Luftreinigungsvorrichtungen verarbeitet werden müßte. Ferner kann die Abluft von dem automatischen Lackierraum nacheinander für mehrere zusätzliche automatische Lackierräume verwendet werden, bis die Konzentration an organi-

hfi sehen Flüssigkeitsdämpfen den in den Luftreinhaltungsvorschriften vorgeschriebenen Grenzwert oder die gewünschte gefahrlose Konzentration erreicht, die einen Bruchteil der unteren Explosionsgrenze beträgt.

Hier/u 2 Hl;itt /eiclinunucn

Claims

Patentanspruch:

Spriizlackierverfahren, bei dem Lackierräumen (A) und (B) Zuluft zugeführt und beim Trocknen des Lackes verdampfte organische Flüssigkeit enthaltende Abluft abgezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß Abluft aus dem Lackierraum (A) in einer Menge bis zur Gesamtmenge der im Lackierraum (A) anfallenden Abluft in die Zuluft für den Lackierraum (B) eingeleitet und das Volumen der ursprünglichen Zuluft für den Lackierraum (B) um eine Menge bis zu der Menge der aus dem Lackierraum (A) in die Zuluft für den Lackierraum (B) eingeleiteten Abluft vermindert wird.