DE3152192A1

DE3152192A1 - Spritzlackierverfahren und anordnung zur durchfuehrung desselben

Info

Publication number: DE3152192A1
Application number: DE19813152192
Authority: DE
Inventors: Arno Dipl.-Ing. 4400 Münster Lauke
Original assignee: BASF Farben und Fasern AG
Current assignee: BASF Farben und Fasern AG
Priority date: 1981-02-23
Filing date: 1981-02-23
Publication date: 1983-02-24

Description

"Spritzlackierverfahren und Anordnung zur Durch-
führung desselben" Die Erfindung bezieht sich auf ein Spritzlackierverfahren mit in einer geschlossenen Spritzkabine angeordneten Spritzwerkzeugen, bei dem die mit Lösungsmitteln angereicherte Atmosphäre abgezogen und in einem wesentlichen Anteil wieder in die Spritzzone aufgegeben wird und auf eine Anordnung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.
Bei der Lackierung von Einzelbauteilen, wie beispielsweise Fahrzeugkarosserien, Metallgehäusen u. dgl. steht auf der einen Seite 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 Lackierverfahren und Lacksysteme erheblich weiter entwickelt worden, wobei z.B. die heute vielfach zur Anwendung kommenden Zwei-Komponentenlacke den Qualitätsanforderungen und den Energieeinsparungsmaßnahmen entsprechen, aber diese Lacke ergeben bei der Verarbeitung Probleme hinsichtlich der Dosierung und der Arbeitshygiene.
Ein Verfahren gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches geht aus der DE-OS 27 1o 254 hervor. Der Anteil der zurückgeführten Luft kann bis zu 100 % betragen, dann, wenn die Spritzpistolen nicht arbeiten. Sind die Spritzpistolen in Tätigkeit, wird der Anteil der- zurückgeführten Luft weniger. In der DE-OS 27 1o 254 wird hierzu ausgeführt, daß zur Aufteilung des Abluftstromes eine Mischeinrichtung vorgesehen ist, die aus einer Ablenkplatte, einer Betätigung und einer Steuerung besteht. Weiterhin wird in der Literaturstelle ausgeführt, daß die Steuereinrichtung so eingestellt werden kann, daß im Arbeitsraum eine maximale Lösungsmittelkonzentration in der Umluft nicht überschritten wird. Bei dem bekannten Verfahren erfolgt also keine Rückgewinnung der Lösungsmittel, sondern in Abhängigkeit von der Lösungsmittelkonzentration wird mehr oder weniger Abluft aus der Spritzkabine wieder in die Spritzkabine zurückgeführt.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die bei der Anwendung von lösungsmittelhaltigen Lacken auftretenden Probleme zu verringern und ein Spritzlackierverfahren zu schaffen, bei dem bei gleichhohem Qualitätsstandard die Probleme der Rückgewinnung der Feststoffteilchen und die Umweltschutzbedinqungen verbessert werden.
Diese der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe geht von der ueberlegung aus, daß es möglich sein muß, in dem Verfahrenskreislauf 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.
Der Einsatz einer Inertgasatmosphäre in der Spritzzone bewirkt, daß ein Abführen der Feststoffanteile aus der Spritzzone explosionssicher erfolgen kann.
Das ist möglich durch Verwendung eines Schleppmittels oder durch Feststoffilter, die nach Gebrauch vernichtet werden.
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 Aufbringen 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.
Das Verfahren wird anhand der Schemazeichnungen nachstehend erläutert. Die Zeichnungen zeigen dabei in Fig. 1 eine Schemazeichnung des allgemeinen Verfahrensablaufes und in Fig. 2 eine Schemazeichnung der Abführung der Feststoffanteile.
In der Schemazeichnung ist mit 1 die Spritzzone, mit 2 die Trocknungszone und mit 3 die Aufbereitungszone bezeichnet. Die Spritzzone 1 und die Trock- nungszone 2 liegen in einer geschlossenen tunnelförmigen Anlage 4, die an ihrem Eingang und Ausgang 6 durch je eine durch die Pfeile 7 und 8 verdeutlichte Absaugung abgesichert sind.
In der Spritzzone 1 herrscht beispielsweise eine Temperatur von 70 C, während in der Trocknungszone 2 eine Temperatur von 140°C aufrechterhalten wird.
In vollen Linien, die in der Zeichnung mit 9 bezeichnet sind, erfolgt die Führung des Inertgases.
Dieses Inertgas wird bei 1o in die Anlage 4 eingeführt und gelangt von dort in die eigentliche Spritzzone 1, in der die von Lösungsmittel freie Inertgasatmosphäre geeignet ist, die dem 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 140°, mit Lösungs- mittel angereicherten Inertgase in die Wärmeaustauschzone 3, in der ein Gegenstromwärmetauscher 20 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 Kurzbezeichnung "LM" die Lösungsmittel bezeichnet sind, andererseits erfolgt ein Aufheizen der aus dem Gegenstromwärmetauscher über die Leitung 9 abgeführten von Lösungsmitteln befreiten Inertgase.
Aus dem Gegenstromwärmetauscher 20 trifft das noch lösungsmittelhaltige Inertgas in einen Kühler 24 ein, der ein Abkühlen der Inertgasatmosphäre beispielsweise auf 5 0C bewirkt, so daß, durch 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 10.
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 Grenzen zu halten, wird ständig eine bestimmte Menge Inertgas-Lösungsmittelgemisch über die Ausschleusungsleitung 222 abgesaugt und eine entsprechende Menge Frisch-Inertgas über die Frisch-Inertgaszuführungsleitung 223 wieder zugeführt.
In Fig. 2 ist schematisch ein Schnitt durch die Spritzzone 1 dargestellt und hier soll verdeutlicht werden, daß über 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 über eine Leitung 35 in einen Speicherbehälter 29, von dem aus gesteuert über ein Analyseregelgerät 30 das Abführen des mit Feststoffteilchen gesättigten Schleppmittels erfolgen kann. Mit 31 ist ein Standregler für den Speicherbehälterinhalt 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 34 eingeschaltet werden können. Da in dem Speicherbehälter 29 eine über eine Leitung 38 zugeführte Inertgasatmosphäre vorliegt, ist ein problemloses Behandeln dieser Anlage möglich.
Der 02-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 Verfahrens entstehen weder schädliche Emissionen noch verschmutzte Abwässer. Lösungsmittel und Feststoffe können zurückgewonnen werden und nach einer entsprechenden Aufbereitung erneut in den Prozeß eingeführt werden. Durch das Aneinanderkoppeln der Spritzzone und der 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. 50% lag,entfällt.
Die Aufbereitung der Lösungsmittel und Spaltprodukte,ist relativ einfach durch Filtration und Rektifikation zu erreichen. Für die Feststoffteilchen sind Filtrations-, Destillations- und Extraktionsschritte erforderlich.

Claims

Firma BASF Farben + Fasern Aktiengesellschaft, Am Neumarkt 30, 2000 Hamburg "Spritzlackierverfahren und Anordnung zur Durchführung desselben" Patentansprüche: A Spritzlackierverfahren mit in einer geschlossenen Spritzkabine angeordneten Spritzwerkzeugen, bei dem die mit Lösungsmitteln angereicherte Atmosphäre abgezogen und in einem wesentlichen Anteil wieder in die Spritzzone aufgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Verfahrenskreislauf der Anlage eine Inertgasatmosphäre aufrechterhalten wird und 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.
2. Spritzlackierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausschleusen der Festkörperanteile durch einen Sammelfilter erfolgt.
3. Spritzlackierverfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Speicherbehälter (29) für die Feststoffteilchen eine Inertgasatmosphäre aufrechterhalten wird.
4. Spritzlackierverfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Spritzzone (1) eine Vorwärmzone angeordnet ist, in der die vom Lösungsmittelgehalt befreiten zurückzuführenden Inertgase eingeführt werden.
5. 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.
6. Spritzlackierverfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wärmeaustauschzone (3) die mit Lösungsmitteln angereicherten Inertgase in einen Gegenstromwärmetauscher (20) 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.
7. Spritzlackierverfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Inertgasatmosphäre in der Spritzzone (1) etwa 70°C und die Temperatur der Inertgasatmosphäre in der Trocknungszone (2) etwa das Doppelte beträgt.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7 mit einem Analyseregelgerät für die umlaufende Atmosphäre und einem oder mehreren Wärmetauschern, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Spritzzone (1) angeordnete Analyseregelgerät (14) automatisch bei übersteigen eines vorbestimmten Sättigungsgrades der Inertgasatmosphäre mit Lösungsmittel ein Gebläse (15) für die Förderung der Inertgasatmosphäre aus der Spritzzone (1) in die Trocknungszone (2) steuert und in der Wärmeaustauschzone (3) ein Gegenstromwärmetauscher (20) für die aus der Trocknungszone (2) abgesaugte, hocherhitzte, mit Lösungsmitteln angereicherte Inertgasatmosphäre und ein Fluidkühler (24) angeordnet ist, wobei die aus diesem Fluidkühler (24) austretende, durch den Kühlprozeß hinsichtlich des Lösungsmittelanteiles gereinigte Inertgasatmosphäre dem Gegenstromwärmetauscher (20) als Gegenstrommedium zugeführt wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Speicherbehälter (29) für das Gemisch aus Schleppmittel und Feststoffteilchen.
10. Spritzlackierverfahren nach Anspruch 8 und 9, gekennzeichnet durch ein Analyseregelgerät (30) zur Kontrolle des Sättigungsgrades des Schleppmittel-Feststoffteilchengemisches im Speicherbehälter (29).