DE102010054932A1

DE102010054932A1 - Anlage und Vorrichtung zum Lackieren eines Objekts

Info

Publication number: DE102010054932A1
Application number: DE102010054932A
Authority: DE
Inventors: Kai-Uwe 76437 Hoffmann; Christoph 76479 Hormann
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2011-08-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage (10) zum Lackieren eines Objekts, insbesondere einer Karosserie für einen Kraftwagen, mit einer Tauchlackierstation zum Tauchlackieren des Objekts in einem wässrigen Lackiermedium in einem Tauchlackierbad (12), sowie einer Mehrzahl von Spülstationen (14, 16) zum Spülen des lackierten Objekts mit einem Spülmedium, welche von dem Objekt sequentiell zu durchlaufen sind, wobei eine erste Ultrafiltrationseinrichtung (30) zum Filtrieren von aus dem Tauchlackierbad (12) entnommenem Lackiermedium vorgesehen ist, deren Filtrat wenigstens einer der Spülstationen (14, 16) als Spülmedium zuleitbar ist, wobei wenigstens eine weitere Ultrafiltrationseinrichtung (38, 46) zum Filtrieren von in wenigstens einer der Spülstationen (14) gesammeltem Wasser vorgesehen ist, deren Filtrat wenigstens einer der Spülstationen (16) als Spülmedium zuleitbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zum Lackieren eines Objekts, insbesondere einer Karosserie für einen Kraftwagen nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Lackieren eines Objekts nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 6.
Beim kathodischen Tauchlackieren von Kraftwagenkarosserien werden die Karosserien durch Tauchbäder mit wasserbasierten Lacken geführt, die elektrochemisch auf der Karosserie abgeschieden werden. Neben den eigentlichen Pigmenten enthalten die Tauchbäder dabei weitere Zusatzstoffe, wie beispielsweise epoxidbasierte Bindemittel und dergleichen, die in kolloidaler Form vorliegen. Nach dem Durchlaufen des Tauchlackierbads müssen die Karosserien noch mit Wasser gespült werden, um ungebundene Lackreste und Bindemittelrückstände abzuspülen. Hierbei durchlaufen die Karosserien üblicherweise eine Mehrzahl von Spülstationen. Beim Spülen muss sichergestellt werden, dass das zur Spülung verwendete Wasser besonders rein ist. Aus diesem Grund wird zum Spülen üblicherweise vollentsalztes Wasser verwendet, welches nach einem Spülvorgang verworfen wird. Da im Spülwasser nach der Spülung noch organische Reststoffe vorhanden sind, bedingt dies aus Umweltschutzgründen eine aufwändige Abwasserreinigung. Solche Verfahren sind daher sehr energieaufwändig.
Um den Einsatz von Frischwasser zu minimieren, ist es bekannt, den Überlauf aus einem Lachlackierbecken einer Ultrafiltration zu unterziehen und das Filtrat in einer nachfolgenden Spülstation als Spülmedium zu verwenden. Das Retentat, in dem sich Lack- und Binderpartikel sammeln, wird dagegen dem Tauchlackierbecken wieder zugeführt, so dass diese Partikel bei weiteren Lackiervorgängen wiederverwendet werden können. Eine derartige Lackieranlage ist beispielsweise aus der DE 3625171 C1 bekannt. Auch bei solchen Anlagen bzw. Verfahren wird jedoch zumindest für die Schlussspülung des zu lackierenden Objektes noch vollentsalztes Wasser verwendet, so dass kein geschlossener Kreislauf erzielt wird. Auch hier tritt daher ein hoher Energieverbrauch auf, verworfenes Spülwasser muss aufwändig aufbereitet werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Anlage nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 6 bereitzustellen, welche ein besonders umweltfreundliches, energie- und wassersparendes Lackieren von Objekten ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch eine Anlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 gelöst.
Eine derartige Anlage zum Lackieren eines Objekts, insbesondere einer Karosserie für einen Kraftwagen, umfasst eine Tauchlackierstation zum Tauchlackieren des Objekts in einem wässrigen Lackiermedium in einem Tauchlackierbad. Ferner ist eine Mehrzahl von Spülstationen zum Spülen des lackierten Objektes mit einem Spülmedium vorgesehen, welche von dem Objekt sequentiell zu durchlaufen sind. Eine erste Ultrafiltrationseinrichtung dient zum Filtrieren von aus dem Tauchlackierbad entnommenen Lackiermedium. Insbesondere handelt es sich hierbei um einen Überlauf des Tauchlackierbades. Das Filtrat der ersten Ultrafiltrationseinrichtung ist hierbei wenigstens einer der Spülstationen als Spülmedium zuleitbar.
Erfindungsgemäß ist wenigstens eine weitere Ultrafiltrationseinrichtung vorgesehen, welche zum Filtrieren von in wenigstens einer der Spülstationen gesammelten Spülmedium vorgesehen ist. Das Filtrat der wenigstens einen weiteren Ultrafiltrationseinrichtung ist dabei wenigstens einer der Spülstationen als Spülmedium zuleitbar. Mit anderen Worten wird erfindungsgemäß nicht nur der Überlauf des Tauchlackierbads ultrafiltriert und zum Spülen verwendet, vielmehr wird auch das zum Spülen verwendete Spülmedium rückgewonnen und durch Ultrafiltration gereinigt, so dass es für weitere Spülvorgänge Anwendung finden kann.
Vorzugsweise wird sämtliches Spülmedium in allen Spülstationen gesammelt, durch Ultrafiltration gereinigt und wiederverwendet. Die gesamte Anlage bildet somit einen geschlossenen Kreislauf für das Spülmedium aus, so dass kein Abwasser mehr anfällt. Durch diese energie- und wassersparende Auslegung der Anlage ist das Lackieren in einer derartigen erfindungsgemäßen Anlage besonders umweltfreundlich. Durch die Filtration sämtlichen Spülmediums können zudem verschleppte Lackkomponenten wie Lack- oder Binderpartikel rückgewonnen werden. Der geschlossene Kreislauf erleichtert zudem die Regelung von pH-Wert und Leitfähigkeit des Mediums. Durch den geschlossenen Kreislauf wird zudem die biologische Belastung der einzelnen Spülstationen reduziert, so dass keine Biozide zum Verhindern von Algenbewuchs oder dergleichen Anwendung finden müssen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Ausschlussgröße der wenigstens einen weiteren Ultrafiltrationseinrichtung – also die Mindestgröße der zurückgehaltenen Partikel – weniger als 5 μm, bevorzugt zwischen 3 und 5 μm. Hierdurch werden Lackpartikel zuverlässig zurückgehalten. Es ist dabei besonders zweckmäßig, eine deutlich kleinere Ausschlussgröße zu wählen, um so auch kolloidal vorliegende Binderpartikel und dergleichen zurückzuhalten. Hierfür eignet sich besonders eine Ultrafiltrationseinrichtung mit einer Ausschlussgröße von weniger als 1 μm, vorzugsweise zwischen 100 nm und 1 μm.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Retentat der wenigstens einen Ultrafiltrationseinrichtung einer Spülstation – insbesondere dem Sammelbecken dieser Spülstation – zugeführt, welche in Durchlaufrichtung des zu lackierenden Objekts vor derjenigen Spülstation angeordnet ist, deren gesammeltes Wasser der Ultrafiltration zugeleitet wurde. Im Falle der in Durchlaufrichtung ersten Spülstation ist es dabei besonders zweckmäßig, das Retentat dem Tauchlackierbad wieder zuzuführen. Vorteilhafterweise wird das Filtrat in entgegengesetzter Richtung transportiert, das Filtrat einer der Spülstationen wird also der in Durchlaufrichtung folgenden Spülstation als Spülmedium zugeleitet. Über die gesamte Anlage ergibt sich so ein Konzentrationsgradient von verschleppten Lackkomponenten, so dass die in Durchlaufrichtung hinteren Spülstationen zunehmend reines Spülmedium verwenden. Hierdurch kann eine besonders gute Reinigung des zu lackierenden Objektes von noch anhaftenden Lackpartikeln erzielt werden. Durch die Rückführung des Retentats entgegen der Durchlaufrichtung wird das Retentat letztendlich wieder dem Tauchlackierbad zugeführt, so dass besonders geringe Verluste an Lack und Lackzusatzstoffen entstehen.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Lackieren eines Objekts, insbesondere einer Karosserie für einen Kraftwagen, welches unter Verwendung einer oben beschriebenen Anlage durchgeführt wird. Die geschilderten Vorteile und Ausgestaltungen treffen daher auch auf den Verfahrensaspekt der Erfindung zu.
Im Folgenden wird die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt hierbei eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Anlage.
Die Figur zeigt eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Tauchlackierstraße für Kraftwagenkarosserien. Eine zu lackierende Karosserie durchläuft dabei zunächst ein Tauchlackierbecken 12, in dem ein wasserbasiertes Tauchlackiermedium vorgelegt ist. Dies enthält den eigentlichen Lack sowie Zusatzstoffe wie Binder auf Hypoxidbasis oder dergleichen, die in kolloidaler Form vorliegen. Anschließend durchläuft die Karosserie zwei Spülstationen 14, 16, in welche die Karosserien in Spritzringen 18, 20 mit Wasser abgespritzt werden, um so anhaftende und nicht gebundene Lackpartikel und Lackzusatzstoffe abzuspülen. Das Spülmedium wird dabei in Auffangbecken 22, 24 gesammelt.
Das Tauchlackierbecken 12 weist einen Überlauf 26 auf, über welchen durch Eintauchen der Karosserie verdrängtes Lackiermedium ablaufen kann. Über eine Leitung 28 wird dieses Lackiermedium einem ersten Ultrafilter 30 zugeleitet. Der Ultrafilter 30 arbeitet dabei nach dem Prinzip der Cross-Flow-Filtration, das zu filtrierende Medium wird also an einer Filtrationsmembran vorbei bewegt und nicht vollständig durch die Filtrationsmembran hindurch gepresst. Dies vermeidet die Ablagerung von Filterkuchen auf der Membran und damit ein Zusetzen.
Das nicht durch die Membran des Ultrafilters 30 durchgetretene Medium, das noch sämtliche Lack- und Binderpartikel enthält, wird als Retentat bezeichnet und über eine Leitung 32 dem Tauchlackierbecken 12 wieder zugeführt, so dass diese Lackbestandteile nicht verloren gehen. Das durch die Membran der Ultrafiltrationseinrichtung 30 hindurchgetretene Medium, das Filtrat wird über die Leitung 34 dem Spritzbogen 18 der ersten Spülstation 14 zugeleitet.
Dieses Spülmedium sammelt sich hierbei im Auffangbecken 22, aus welchem es über eine Leitung 36 einer weiteren Ultrafiltrationseinrichtung 38 zugeführt wird. Das Retentat wird auch hier über eine Leitung 40 und die Leitung 32 zurück zum Tauchlackierbecken 12 geleitet, um Lackverluste zu vermeiden. Das Filtrat fließt dagegen über die Leitung 42 zum Spritzbogen 20 der zweiten Spülstation 16.
Auch hier sammelt sich nach dem Spülen das Spülmedium im Auffangbecken 24 und wird über eine Leitung 44 einem weiteren Ultrafilter 46 zugeleitet, dessen Retentat über eine Leitung 48 zurück ins Auffangbecken der ersten Spülstation 14 geführt wird. Das Filtrat wird in einem geschlossenen Kreislauf über eine Leitung 50 zurück in die Leitung 42 zum Spritzbogen 20 der zweiten Spülstation 16 geführt.
Der Filter 46 kann dabei eine größere Ausschlussgröße aufweisen als die Filter 30, 38. Es muss sich dabei beim Filter 46 nicht zwingend um eine Ultrafiltration handeln, Ausschlussgrößen von 25 μm bis 10 μm sind hier ausreichend.
Insgesamt wird also das Spülmedium kaskadenartig in Durchlaufrichtung des zu lackierenden Objektes von Spülstation zu Spülstation weitergeleitet, während das Retentat entgegen der Durchlaufrichtung des zu lackierenden Objektes letztendlich wieder dem Tauchlackierbecken zugeführt wird. Insgesamt ergibt sich so ein geschlossener Wasserkreislauf in der Tauchlackieranlage 10, welcher einen besonders umweltfreundlichen Betrieb ermöglicht.
Bezugszeichenliste

10: Tauchlackierstraße
12: Tauchlackierbecken
14: Spülstation
16: Spülstation
18: Spritzring
20: Spritzring
22: Auffangbecken
24: Auffangbecken
26: Überlauf
28: Leitung
30: Ultrafiltrationseinrichtung
32: Leitung
34: Leitung
36: Leitung
38: Ultrafiltrationseinrichtung
40: Leitung
42: Leitung
44: Leitung
46: Ultrafilter
48: Leitung
50: Leitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3625171 C1 [0003]

Claims

Anlage (10) zum Lackieren eines Objekts, insbesondere einer Karosserie für einen Kraftwagen, mit einer Tauchlackierstation zum Tauchlackieren des Objekts in einem wässrigen Lackiermedium in einem Tauchlackierbad (12), sowie einer Mehrzahl von Spülstationen (14, 16) zum Spülen des lackierten Objekts mit einem Spülmedium, welche von dem Objekt sequentiell zu durchlaufen sind, wobei eine erste Ultrafiltrationseinrichtung (30) zum Filtrieren von aus dem Tauchlackierbad (12) entnommenem Lackiermedium vorgesehen ist, deren Filtrat wenigstens einer der Spülstationen (14, 16) als Spülmedium zuleitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine weitere Ultrafiltrationseinrichtung (38, 46) zum Filtrieren von in wenigstens einer der Spülstationen (14) gesammeltem Wasser vorgesehen ist, deren Filtrat wenigstens einer der Spülstationen (16) als Spülmedium zuleitbar ist.
Anlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausschlussgröße der wenigstens einen weiteren Ultrafiltrationseinrichtung (38, 46) weniger als 5 μm, bevorzugt zwischen 3 und 5 μm, beträgt.
Anlage (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausschlussgröße der wenigstens einen weiteren Ultrafiltrationseinrichtung (38, 46) weniger als 1 μm, bevorzugt zwischen 100 nm und 1 μm, beträgt.
Anlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Retentat der wenigstens einen weiteren Ultrafiltrationseinrichtung (38, 46) einer Spülstation (14, 16) zuführbar ist, welche in Durchlaufrichtung des zu lackierenden Objekts vor derjenigen Spülstation (14, 16) angeordnet ist, deren gesammeltes Wasser der Ultrafiltration zugeleitet wurde.
Anlage (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Retentat der wenigstens einen weiteren Ultrafiltrationseinrichtung (30, 38, 46) dem Tauchlackierbad zuführbar ist.
Verfahren zum Lackieren eines Objekts, insbesondere einer Karosserie für einen Kraftwagen, bei welchem das Objekt sequentiell eine Tauchlackierstation zum Tauchlackieren des Objekts in einem wässrigen Lackiermedium in einem Tauchlackierbad (12) sowie einer Mehrzahl von Spülstationen (14, 16) zum Spülen des lackierten Objekts mit einem Spülmedium sequentiell durchläuft, wobei aus dem Tauchlackierbad (12) entnommenes Lackiermedium mittels einer ersten Ultrafiltrationseinrichtung (30) filtriert wird und das Filtrat wenigstens einer der Spülstationen (14, 16) als Spülmedium zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einer der Spülstationen (14, 16) gesammeltes Wasser mittels wenigstens einer weiteren Ultrafiltrationseinrichtung (38, 46) filtriert wird und das Filtrat wenigstens einer der Spülstationen (14, 16) als Spülmedium zugeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Retentat der wenigstens einen weiteren Ultrafiltrationseinrichtung (38, 46) einer Spülstation (14, 16) zugeführt wird, welche in Durchlaufrichtung des zu lackierenden Objekts vor derjenigen Spülstation (14, 16) angeordnet ist, deren gesammeltes Wasser der Ultrafiltration zugeleitet wurde.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Retentat der wenigstens einen weiteren Ultrafiltrationseinrichtung (38, 46) dem Tauchlackierbad (12) zugeführt wird.