DE3106605A1 - "spritzlackierverfahren und anordnung zur durchfuehrung desselben" - Google Patents
"spritzlackierverfahren und anordnung zur durchfuehrung desselben"Info
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Description
Firma BASF Farben + Fasern Aktiengesellschaft, Am Neumarkt 3o,
2ooo Hamburg
"Spritzlackierverfahren und Anordnung zur Durchführung desselben
Die Erfindung bezieht sich auf ein Spritzlackierverfahren mit in einer geschlossenen Spritzkabine angeordneten Spritzwerkzeuge
und einer Anordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Bei der Lackierung von Einzelbauteilen, wie beispielsweise Fahrzeugkarosserien,
Metallgehäusen u. dgl., steht auf der einen Sei die Bemühung, die Qualität der Lackschicht weiter anzuheben,
während auf der anderen Seite die Anstrengungen zu sehen sind, den Material- und Energieverbrauch zu senken. Der Rohstoffverbrauch
soll vermindert werden und gleichzeitig sollen die auftretenden Emissionen reduziert werden. Um diesen unterschiedlichen
Anforderungen gerecht zu werden, sind die einzelnen Lackit verfahren und Lacksysteme erheblich weiter entwickelt worden, wobei
z.B. die heute vielfach zur Anwendung kommenden Zwei-Komponentenlacke
den Qualitätsanforderungen und den Energieeinsparung, maßnahmen entsprechen, aber diese Lacke ergeben bei der Verarbeitung
Probleme hinsichtlich der Dosierung und der Arbeitshygiene .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bei der Anwendunc von lösungsmittelhaltigen Lacken auftretenden Probleme zu ver-
ringern und ein Spritzlackierverfahren zu schaffen, bei dem bei gleich hohem Qualitätsstandard die Probleme der Dosierung, die
Rückgewinnung der Materialien, die Arbeitshygiene und die Umweltschutzbedingungen
verbessert werden.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe geht von der Überlegung
aus, daß es möglich sein muß, in der eigentlichen Spritzzone eines Spritzlackierverfahrens eine Inertgasatmosphäre aufrechtzuerhalten,
die, wenn sie mit dampfförmigen Lösungsmitteln in einem bestimmten Volumenanteil angereichert ist,.abgezogen
werden kann, wobei dann die Lösungsmittel aus der Inertgasatmosphäre entfernt und die im wesentlichen lösungsmittelfreie Inertgasatmosphäre
abgeführt oder wieder in den Kreislauf zurückgegeben wird.
Dem Erfindungsvorschlag liegt die Überlegung zugrunde, daß bei
Einsatz einer Inertgasatmosphäre ohne Explosionsgefahr der Lösungsmittelanteil der Atmosphäre erheblich erhöht werden, kann
und daß die Handhabung dieses inertgas-lösungsmittelhaltigen Gemisches gefahrlos möglich ist, so daß ein solches Gemisch in allen
denkbaren Behandlungsprozessen bearbeitet werden kann, ohne daß Explosionsschutzmaßnahmen und -einrichtungen nötig sind.
Die Lösungsmittel werden in der Lackiertechnik als Hilfsstoffe eingesetzt und dienen der Verbesserung der Zerstäubung und zum
Erzielen bestimmter Eigenschaften des nassen Lackfilms. Nach Auf-
bringen des Lackes haben diese Lösungsmittel ihre Aufgabe erfüllt und werden bisher abgeführt, während gemäß der Erfindung nunmehr
vorgeschlagen wird, daß die Lösungsmittel konzentriert werden, wobei die Tatsache, daß Spritzzonen in Zukunft voll automatisiert
werden, dieser Überlegung weiterhin Rechnung trägt.
Das billigste zur Verfügung stehende Inertgas ist Rauchgas, das bei der Heizung der Spritzzone und überhaupt der Lackieranlage
und zur Durchführung der Trocknungsprozesse anfällt. Es wird im getrockneten und entschwefelten Zustand abwechselnd mit Lösungsmittel
an- und abgereichert, so daß ein steter Kreislauf dieses Inertgases möglich ist. In der Spritzzone erfolgt das Aufbringer,
des Lackes bei erhöhter Temperatur, die auch wiederum deshalb möglich ist, da durch die umgebende Inertgasatmosphäre solche
hohen Temperaturen durchführbar sind, ohne daß Explosionsgefahren auftreten können. Gleichzeitig bewirkt die höhere Temperatur der
Inertgasatmosphäre eine erhöhte Aufnahmefähigkeit für die dampfförmig
vorliegenden Lösungsmittel.
Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, da sich an die Spritzlackierzone unmittelbar die Trocknungszone anschließt,
vorzugsweise in einem geschlossenen Durchlaufverfahren,
und daß in der Trocknungszone ebenfalls eine Inertgasatmosphäre
aufrechterhalten wird.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist weiterhin darin zu
sehen, ■''aß die Temperatur der aus der Spritzzone in die Trocknungszone eingeführten Inertgasatmosphäre beim übergang von der Spritzzone
in die Trocknungszone weiter erhitzt wird, vorzugsweise auf
die doppelte Temperaturgröße, so daß die Aufnahmefähigkeit der Inertgasatmosphäre, die in die Trocknungszone eingeführt wird,
weiter erhöht ist.
Die Inertgasatmosphäre wird in der Trocknungszone vorzugsweise
im Gegenstrom zu den in der Trocknungszone geförderten Bauteile
geführt.
Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist schließlich
vorgesehen, daß die Führung der Inertgasatmosphäre in einem geschlossenen Kreis erfolgt, d.h. in diesem Kreis ist eine Wärmeaustauschzone
vorgesehen, in der durch Kühlung der Inertgasatmosphäre ein Ausscheiden der Lösungsmittelanteile erfolgt, so daß
die Inertgasatmosphäre wieder aufnahmebereit wird. Hierbei kann so vorgegangen werden, daß am Eingang der Aufbereitungszone ein
Gegenstromkondensator vorgesehen wird, der mit den kalten, in einem Kühler abgekühlten Inertgasatmosphäre einerseits und mit
den heißen, aus der Trocknungszone kommenden Inertgasatmosphäre andererseits beschickt wird, so daß in diesem Gegenstromkühler
ein Abkühlen der heißen Gase erfolgt, wobei gleichzeitig die kalten, vom Lösungsmittel gereinigten Inertgase durch die heißen
Inertgase wieder aufgehej zt werden und damit vorgewärmt in den
Kreislauf zurückgeführt werden können.
- 1o -
- 1o -
Der Einsatz einer Inertgasatmosphäre in der Spritzzone bewirkt
weiterhin, daß ein Abführen der Feststoffanteile aus der Spritzzone
ebenfalls explosionssicher erfolgen kann. Das ist möglich durch Verwendung eines Schleppmittels oder durch Feststoffilter,
die nach Gebrauch vernichtet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Schemazeichnungen nachstehend erläutert. Die Zeichnungen zeigen dabei in
Fig. 1 eine Schemazeichnung des erfindungsgemäßen Verfahrensablaufes
und in
Fig. 2 " eine Schemazeichnung der Abführung der Feststoff-
anteile.
In der Schemazeichnung ist mit 1 die Spritzzone, mit 2 die
Trocknungszone und mit 3 die Aufbereitungszone bezeichnet. Die
Spritzzone 1 und die Trocknungszone 2 liegen in einer geschlossen
tunnelförmigen Anlage 4, die an ihrem Eingang und Ausgang 6 durc'
je eine durch die Pfeile 7 und 8 verdeutlichte Absaugung abgesichert sind.
In der Spritzzone 1 herrscht beispielsweise eine Temperatur von
7o° C, während in der Trocknungszone 2 eine Temperatur von 14o°
aufrechterhalten wird. In vollen Linien, die in der Zeichnung mi 9 bezeichnet sind, erfolgt die Führung des Inertgases. Dieses
— 11 —
Inertgas wird bei 1o in die Anlage 4 eingeführt und gelangt von
dort in die eigentliche Spritzzone 1, in der die von Lösungsmittel
froie Inertgasatmosphäre geeignet ist, die bem Spritzvorgang
durch die schematisch bei 11 dargestellten Spritzwerkzeuge freiwerdenden Lösungsmittel aufzunehmen. Bei 12 ist ein Inertgaspuffer
und bei 111 eine Lackzuführungsleitung dargestellt.
Ein Analyseregelgerät 14 steuert den Abzug der Inertgasatmosphäre derart, daß ständig ein bestimmter Sättigungsgrad der Inertgasatmosphäre
in der Spritzzone aufrechterhalten wird. Diese Steuerimpulse
werden von dem Analyseregelgerät einer Gaspumpe 15 aufgegeben, die die Inertgase bei 16 aus der Spritzzone 1 abzieht,
über einen in die Leitung 9 eingeschalteten Vorwärmer 17 weiter erhitzt und bei 18 in die Trocknungszone führt, aus der die Gase
dann bei 19, also im Gegenstrom zu den zu trocknenden Bauteilen,
abgezogen werden. In die Leitung 9 kann anschließend an den Vorwärmer 17 ein Mengenmeß- und Regelgerät eingeschaltet sein.
Von der Abzugsstelle 19 gelangen die, insbesondere durch die Weitererhitzung auf 14o°, mit Lösungsmittel angereicherten Inertgase
in die Wärmeaustauschzone 3, in der ein Gegenstromwärmetauscher 2o angeordnet ist, der einerseits von den heißen Inertgasen
bei 21 beschickt wird und dem andererseits bei 22 gekühlte Inertgase zugeführt werden, die bewirken, daß im Gegenstromwärmetauscher
einerseits die bei 21 eingeführten heißen Inertgase abgekühlt und hierdurch ein Ausscheiden der Lösungsmittel erfolgt,
wie dies durch den Pfeil 23 verdeutlicht ist, wobei mit der Kurz-
-12 -
bezeichnung "LM" die Lösungsmittel bezeichnet sind, andererseits erfolgt ein Aufheizen der aus dem Gegenstromwarmetauscher über
die Leitung 9 abgeführten von Lösungsmitteln befreiten Inertgase.
Aus dem Gegenstromwarmetauscher 2o trifft das noch lösungsmittelhaltige
Inertgas in einen Kühler 24 ein, der ein Abkühlen der Inertgasatmosphäre beispielsweise auf 50C bewirkt, so daß, durc!
den Pfeil 23a verdeutlicht, weitere Lösungsmittel ausgeschieden werden und somit die Inertgasatmosphäre nahezu lösungsmittelfrei
ist. Eine Förderpumpe 25 fördert dann die lösungsmittelfreie Inertgasatmosphäre über den Eintritt 22 und die Leitung 9 zum
Eintritt 1o.
Gleichzeitig kann eine Leitung 9a vorgesehen sein, die von der Leitung 9 abzweigt und nahe dem Ende der Trocknungszone in die
Anlage 4 einmündet, wie dies durch den Pfeil 26 verdeutlicht ist Hierdurch wird ein Unterdruck in diesem Abgabebereich 6 der Anlage
4 durch Abziehen der heißen Inertgase bei 19 vermieden.
Um den Sauerstoffanteil im Inertgas-Lösungsmittelgemisch in Gren:
zu halten, wird ständig eine bestimmte Menge Inertgas-Lösungsmit,.
gemisch über die Ausschleusungsleitung 222 abgesaugt und eine entsprechende Menge Frisch-Inertgas über die Frisch-Inertgaszuführungsleitung
223 wieder zugeführt.
In Fig. 2 ist ebenfalls schematisch ein Schnitt durch die Spritzzone
1 dargestellt und hier, soll verdeutlicht werden, daß über
- 13 -
sogenannte Schlepplösungsmittel, die bei 27 und 28 zugeführt werden, die Feststoffteilchen des Lackes abgeführt werden. Bei
dem dargestellten Schema gelangt das Gemisch aus Feststoffteilchen und sogenanntem Schleppmittel in einen Speicherbehälter 29,
von dem aus gesteuert über ein Analyseregelgerät 3o das Abführen des mit Feststoffteilchen gesättigten Schleppmittels erfolgen
kann. Mit 31 ist ein Standregler für den Tankinhalt bezeichnet und es ist möglich^ über eine Abzugsleitung 36 kontinuierlich angereichertes
Schleppmittel abzuführen und kontinuierlich über die Zuführungsleitung 37 frisches Schleppmittel einzuführen und
dadurch die Festkörperkonzentration in der Leitung 32 konstant zu halten, wobei entsprechende Meßregelgeräte 33 und Vorwärmer
eingeschaltet werden können. Da in dem Tank 29 ebenfalls eine über die Leitung 38 zugeführte Inertgasatmosphäre vorliegt, ist
ein problemloses Behandeln dieser Anlage möglich.
Der O2~Gehalt der Inertgasatmosphäre wird kontinuierlich überwacht.
Die Gasführung im Kreislauf ist so vorgesehen, daß der gereinigte Inertgasstrom in die äußeren Zonen eingeführt wird, so
daß bei geringem überdruck an den Enden der Anlage 4 nur lösungsmittelfreies
Inertgas austreten kann.
Bei einer normalen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
entstehen weder schädliche Emissionen noch verschmutzte Abwasser. Lösungsmittel und Feststoffe können zurückgewonnen werden und nach
einer entsprechenden Aufbereitung erneut in den Prozeß eingeführt werden. Durch das Aneinanderkoppeln der Spritzzone und der
- 14 -
Trocknungszone sind Energieverluste des Verbundes durch Wärmeabführung
der Oberfläche nur unwesentlich höher als die des einzelnen. Ofens. Die Hauptwärmeverluste, die durch den Transport
der eigentlichen zu behandelnden Bauteile und die Öffnungen entstehen,
bleiben gegenüber bekannten Verfahren unverändert. Die Energieeinsparung gegenüber dem normalen Verfahren ist daher erheblich.
Der Anteil der Wärmeverluste in der Spritzkabine, der bisher bei ca. 5o % lag, würde bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
entfallen.
Die Aufbereitung der Lösungsmittel und Spaltprodukte ist relativ einfach durch Filtration und Rektifikation zu erreichen. Bei
Einsatz mehrerer Kondensatoren fallen die Lösungsmittel und Spaltprodukte schon nach Siedebereichen getrennt an. Für die
Feststoffteilchen sind Filtrations-, Destillations- und Extrakti.
schritte erforderlich.
Leerseite
Claims (12)
1.
Spritzlackierverfahren mit in einer geschlossenen
Spritzkabine angeordneten Spritzwerkzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß in der Spritzzone (1) eine Inertgasatmosphäre
aufrechterhalten wird, die, wenn sie mit dampfförmigen Lösungsmitteln in einem bestimmten
Volumenanteil angereichert ist, abgezogen, die Lösungsmittel aus der Inertgasatmosphäre entfernt und die
im wesentlichen lösungsmittelfreie Inertgasatmosphäre abgeführt oder wieder in die Spritzzone (1) aufgegeben
wird.
— 2 ~
2. Spritzlackierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/
daß sich an die Spritzzone (1) die Trocknungszone (2) anschließt, in der ebenfalls eine Inertgasatmosphäre
aufrechterhalten wird und daß das Abziehen der mit Lösungsmittel aus der Spritzzone und Trocknungszone angereicherten Inertgasatmosphäre aus der Trocknung
zone (2) erfolgt.
3. Spritzlackierverfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet / daß vor der Spritz zone (1) eine Vorwäriüzone
angeordnet ist, in der die vom Lösungsmittelgehalt befreiten zurückzuführenden Inertgase eingeführt werden.
4. Spritzlackierverfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Temperatur der aus der Spritzzone (1) austretenden mit Lösungsmittel angereicherten Inertgasatmosphäre bei
Eintritt in die Trocknungszone (2) weiter erhöht wird
und die am Ende der Trocknungszone (2) abgezogene, mit Lösungsmitteln angereicherte Inertgasatmosphäre
in einer Wärmeaustauschzone (3) durch Kühlung von den Lösungsmitteln (LM) befreit wird.
5. Spritzlackierverfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
in der Wärmeaustauschzone (3) die mit Lösungsmitteln
angereicherten Inertgase in einen Gegenstromwärmetauscher(2o)
eingeführt werden, der einerseits mit der aus der Trocknungszone (1) kommenden heißen
Inertgasatmosphäre, andererseits mit einer abgekühlten Inertgasatmosphäre beschickt wird, aus der die
Lösungsmittel im wesentlichen entfernt sind.
6. Spritzlackierverfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
lösungsmittelfreie Inertgasatmosphäre am Anfang der Vorwärmzone und am Ende der Trocknungszone (2) in den
Kreislauf eingeführt wird.
7. Spritzlackierverfahren nach einem oder mehreren der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Trocknungszone (2) unmittelbar an die Spritzlackierzone
(1) anschließt.
8. Spritzlackierverfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß das Abführen der Festkörper aus der Spritzzone durch ein
Lösungsmittel mit niedrigem Dampfdruck erfolgt und eine Anreicherung des Feststoffanteiles vorgenommen wird, wobei
das feststoffhaltige Lösungsmittel anschließend aufbereitet oder einer Verbrennung zugeführt wird.
9. Spritzlackierverfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
das Ausschleusen der Festkörperanteile durch ein Sammelfilter erfolgt.
10. Spritzlackierverfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Temperatur der Inertgasatmosphäre in der Spritzzone (1) etwa 700C und die Temperatur der Inertgasatmosphäre
in der Trocknungszone (2) etwa das Doppelte beträgt.
11. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den
Ansprüche 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzzone (1) durch ein Analyseregelgerät (14) überwacht
wird, das automatisch bei Übersteigen eines vorbestimmten Sättigungsgrades der Inertgasatmosphäre
mit Lösungsmittel die Förderung der Inertgasatmosphäre aus der Spritzzone (1) in die Trocknungszone (2) veranlaßt.
12. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß in der Wärmeaustauschzone (3) ein Gegenstromwärmetauscher (2o) angeordnet ist, in den die
aus der Trocknungszone (2) abgesaugte, hocher-
hitzte, mit Lösungsmitteln angereicherte Inertgasatmosphäre eingeführt wird und an den sich ein Fluidkühler
(24) anschließt, wobei die aus diesem Fluidkühler (24) austretende, durch den Kühlprozeß hinsichtlich
des Lösungsmittelanteiles gereinigte Inertgasatmosphäre dem Gegenstromwärmetauscher (2o) als
Gegenstrommedium zugeführt wird.
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