DE102016215233A1

DE102016215233A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Entfetten eines Bauteils

Info

Publication number: DE102016215233A1
Application number: DE102016215233.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Ramler; Heiko Witschorkäwitsch
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-08-16
Filing date: 2016-08-16
Publication date: 2018-02-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entfetten eines Bauteils. Das Verfahren umfasst die Schritte i) Entfetten eines Bauteils in einer Entfettungszone (13), ii) Spülen des Bauteils in einer ersten Spülstufe (2), iii) Spülen des Bauteils in einer zweiten Spülstufe (3), iv) Reinigen des Abwassers aus der ersten Spülstufe (2) über eine Ultrafiltrationsanlage (9) unter Erhalt eines Retentats und eines Permeats, v) Rückführen des Retentats in die Entfettungszone (13) und vi) Leiten des Permeats über eine Ionenaustauscheranlage (10) unter Erhalt von vollentsalztem Wasser und Zuführen des vollentsalzten Wassers zur zweiten Spülstufe (3).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entfetten eines Bauteils, das insbesondere als Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist.
Insbesondere bei der Herstellung von Karosseriebauteilen für Kraftfahrzeuge ist es nach der mechanischen Bearbeitung und vor dem Aufbringen eines Korrosionsschutzmittels, beispielsweise durch Phosphatierung, erforderlich, auf der Bauteiloberfläche vorliegende Stäube und Rückstände von Fetten und Ölen zu entfernen. Dies wird durch Spülen des Bauteils mit einer tensidhaltigen Reinigungslösung und anschließendem „Reinwaschen“ mit vollentsalztem Wasser in einem oder mehreren kaskadenartig-geschalteten Tauchbädern ausgeführt. Aus GB 1540308 ist ein Verfahren zur Aufbereitung von Spülwasser mit wassersparender Kaskadenführung bekannt, wobei verunreinigtes Spülwasser in eine der vorgeschalteten Spülstufen zurückgeführt wird. Nachteilig an diesem Verfahren ist, dass dennoch, zur Vervollständigung der Reinigung, das Bauteil letztendlich mit extern zugeführtem vollentsalztem Wasser gespült werden muss, bevor es der weiteren Verarbeitung zugeführt werden kann. Hieraus ergeben sich durch die Bereitstellung von vollentsalztem Wasser und dem damit verbundenen hohen Anteil an Abwasser hohe Kosten für die Entfettung von Bauteilen.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen ein Bauteil kostengünstig mit minimalem Wasserverbrauch und reduziertem Abwasseranteil entfettet werden kann.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Entfetten eines Bauteils gelöst, das die nachfolgenden Schritte umfasst. Hierbei ist das Verfahren insbesondere geeignet ein Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug zu entfetten, so dass es der weiteren Verarbeitung, beispielsweise durch Phosphatierung und/oder Lackierung zugeführt werden kann.
In einem ersten Schritt wird ein Bauteil in einer Entfettungszone entfettet. Unter einer Entfettungszone wird im Sinne der Erfindung ein Bereich verstanden in dem das Bauteil mit einer Reinigungslösung gereinigt wird. Dieser Bereich kann einen oder mehrere Teilbereiche umfassen, beispielsweise mehrere Tauchbäder oder Spritzvorrichtungen, in bzw. an denen das Bauteil mit der Reinigungslösung in Kontakt gelangt. Die Reinigungslösung ist eine herkömmliche Reinigungslösung, die insbesondere mindestens ein Tensid enthält und daher zum Entfernen von Staub und anhaftenden Schmutzpartikeln sowie zum An- und Ablösen und mindestens teilweisen Entfernen von anhaftenden Ölen und/oder Fetten geeignet ist.
Anschließend wird das Bauteil in einer ersten Spülstufe gespült. Unter einer Spülstufe wird im Sinne der Erfindung eine Vorrichtung verstanden, in der das Bauteil mit Spüllösung in Kontakt gelangt. Beispielsweise handelt es sich bei der ersten Spülstufe um ein Tauchbad, in das das Bauteil eingelassen und somit mit enthaltenem Spülwasser gespült werden kann. Alternativ dazu kann die erste Spülstufe auch eine Spritzvorrichtung umfassen, mittels der das Bauteil mit Spülwasser bespritzt und abgespült werden kann. Die erste Spülstufe dient der Entfernung von Reinigungsmittelrückständen, Stäuben und Schmutzpartikeln und wird insbesondere mit Frischwasser gespeist, das kein VE-Wasser sein muss.
Im Anschluss daran wird das Bauteil in einer zweiten Spülstufe gespült. Die zweite Spülstufe kann wie die erste Spülstufe beispielhaft als Tauchbad oder Spritzvorrichtung ausgebildet sein. Dies ist aber nicht zwingend erforderlich. Die zweite Spülstufe wird mit vollentsalztem Wasser (VE-Wasser) betrieben. In der zweiten Spülstufe wird das Bauteil vollständig gereinigt und von letzten Tensidresten, sowie verbliebenen Fett- und Ölrückständen und hauptsächlich von anhaftendem Spülwasser der ersten Spülstufe gereinigt. Erst durch das Spülen mit vollentsalztem Wasser wird die Bauteiloberfläche soweit gereinigt, so dass das Bauteil der weiteren Verarbeitung zugeführt werden kann.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahrensführungen wird das in der zweiten Spülstufe eingesetzte VE-Wasser nicht extern zugeführt, sondern aus dem Abwasser der ersten Spülstufe generiert. Dies geschieht durch Reinigen des Abwassers aus der ersten Spülstufe über eine Ultrafiltrationsanlage unter Erhalt eines Retentats und eines Permeats, und einem Leiten des Permeats über eine Ionenaustauscheranlage unter Erhalt von vollentsalztem Wasser, das dann der zweiten Spülstufe zugeführt wird und dort als Spülwasser dient.
Das Retentat aus der Ultrafiltrationsanlage wird dabei zur Entfettungszone zurückgeführt und dort wiederum zur Entfettung des Bauteils verwendet bzw. dient dort der Konzentrationseinstellung der verwendeten Lösung(en) bzw. Bäder.
Eine Ultrafiltrationsanlage ist eine Membran enthaltende Vorrichtung, die zur Aufreinigung und insbesondere zur Entfettung von Abwasser eingerichtet ist.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann ein Bauteil mit einem Minimum an Brauchwasser unter Erzeugung einer minimalen Menge an Abwasser kostengünstig entfettet und für die weitere Verarbeitung vorbereitet werden. Das Verfahren ist dabei einfach, ohne hohen technischen Aufwand umsetzbar.
Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung.
Die Ionenaustauscheranlage ist im Einzelnen nicht beschränkt und kann je nach eingesetztem Reinigungsmittel oder zu erwartenden Ionenkonzentrationen ausgebildet sein. Vorteilhaft für die Erzeugung von besonders reinem, vollentsalztem Wasser ist gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, dass die Ionenaustauscheranlage einen Kationenaustauscher und einen Anionenaustauscher umfasst. Darüber hinaus kann die Ionenaustauscheranlage zudem vorteilhaft einen CO₂-Entgaser umfassen.
Zur weiteren Reduktion von Abwasser wird das Abwasser aus der zweiten Spülstufe der ersten Spülstufe zugeführt. Da das Abwasser der zweiten Spülstufe nur geringgradig verunreinigt ist, ist es bestens geeignet in der ersten Spülstufe zum Entfernen von restlichem, anhaftendem Reinigungsmittel eingesetzt zu werden. Hierdurch können ebenfalls Verfahrenskosten eingespart werden.
Ferner vorteilhaft umfasst das Verfahren einen Schritt des Klarspülens des Bauteils mit VE-Wasser nach dem Durchlaufen der zweiten Spülstufe. Das Klarspülen trägt zur vollständigen Entfernung von Fett- und insbesondere Salz- und Reinigungsmittelrückständen bei. Auf der mit VE-Wasser klargespülten Oberfläche des zu entfettenden Bauteils können Lacke oder Phosphatierungen besonders gut anhaften.
Ebenfalls erfindungsgemäß wird auch eine Vorrichtung zum Entfetten eines Bauteils, das insbesondere als Karosseriebauteil für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist, beschrieben. Die Vorrichtung umfasst eine Entfettungszone zum Entfetten des Bauteils. Die Entfettungszone kann einen oder mehrere Teilbereiche, beispielsweise ein oder mehrere Tauchbäder oder Spritzvorrichtungen umfassen, in bzw. an denen das Bauteil zum Ablösen von anhaftendem Schmutz und/oder Fetten und/oder Ölen insbesondere mit einem Reinigungsmittel, in Kontakt gebracht und unter Entfettung gereinigt wird.
Ferner umfasst die Vorrichtung eine erste Spülstufe zum Spülen des in der Entfettungszone entfetteten, also insbesondere des mit einer tensidhaltigen Reinigungslösung, gereinigten Bauteils. Die erste Spülstufe kann dabei beispielhaft in Form eines mit Spülwasser gefüllten Tauchbads, in das das Bauteil eingelassen wird oder in Form einer Spritzwasservorrichtung zum Abspritzen des Bauteils mit Spülwasser eingerichtet sein. In der ersten Spülstufe wird das Bauteil hauptsächlich von anhaftendem Reinigungsmittel, restlichen Schmutzpartikeln und Stäuben sowie anhaftenden Fetten und Ölen gereinigt, wobei die erste Spülstufe insbesondere mit Frischwasser gespeist wird.
Ferner umfasst die Vorrichtung eine zweite Spülstufe zum Spülen des Bauteils mit vollentsalztem Wasser. Das Spülen mit VE-Wasser ist der letzte Schritt beim Entfetten des Bauteils, der ausgeführt wird, bevor das Bauteil der weiteren Verarbeitung, beispielsweise der Konservierung mittels Phosphatierung oder Lackierung zugeführt wird. Durch das Spülen mit VE-Wasser werden die restlichen Verunreinigungen und insbesondere anhaftendes Spülwasser aus der ersten Spülstufe entfernt. Die zweite Spülstufe kann dabei wie die erste Spülstufe beispielsweise als Tauchbad oder Spritzvorrichtung ausgebildet sein.
Als weiteres Element umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Ultrafiltrationsanlage zum Reinigen des Abwassers aus der ersten Spülstufe unter Erhalt eines Retentats und eines Permeats, eine Ionenaustauscheranlage zum Entsalzen des Permeats unter Erhalt von vollentsalztem Wasser und eine erste Zuführleitung zum Zuführen des vollentsalzten Wassers zur zweiten Spülstufe. Durch diese Funktionselemente kann eine externe VE-Wasserzuführung reduziert werden. Das für die zweite Spülstufe aufzuwendende VE-Wasser kann aus dem Abwasser der ersten Spülstufe gespeist werden. Ebenso können in der Vorrichtung entstehende VE-Wasser-Differenzen und VE-Wasser-Verschleppungen durch das VE-Wasser aus dem aufgereinigten Permeat der Ultrafiltrationsanlage aufgefüllt werden.
Das entstandene Abwasser der ersten Spülstufe wird somit vollständig aufbereitet, wobei die Vorrichtung hierzu ferner eine erste Rückführleitung zum Rückführen des Retentats der Ultrafiltrationsanlage in die Entfettungszone umfasst. Das in die Entfettungszone zurückgeführte Wasser kann dort zur Konzentrationseinstellung der verwendeten Reinigungsmittel, in den Tauchbädern oder Spritzvorrichtungen eingesetzt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet damit sehr umweltschonend unter Erzeugung einer deutlich verminderten Menge an Abwasser. Ein Zuführen von kostenintensivem VE-Wasser, das der Vorrichtung separat zugeführt werden müsste, ist nur in geringem Maße erforderlich. Ferner kann durch die erfindungsgemäße Vorrichtung die Spülleistung der Bauteile verbessert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dabei eingerichtet das vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Verfahren zum Entfetten eines Bauteils auszuführen.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Vorrichtung sieht vor, dass die Ionenaustauscheranlage einen Kationenaustauscher und einen Anionenaustauscher umfasst. Hierdurch kann besonders reines VE-Wasser erzeugt werden, was der Spülleistung in der zweiten Spülstufe zuträglich ist. Darüber hinaus kann die Ionenaustauscheranlage zudem vorteilhaft einen CO₂-Entgaser umfassen.
Ferner vorteilhaft umfasst die Vorrichtung zur weiteren Reduzierung von Abwasser eine zweite Rückführleitung zum Rückführen von Abwasser aus der zweiten Spülstufe in die erste Spülstufe.
Ferner vorteilhaft umfasst die Vorrichtung eine Klarspülzone zum Klarspülen des Bauteils mit VE-Wasser nach dem Durchlaufen der zweiten Spülstufe. Das Klarspülen trägt zur vollständigen Entfernung von Fett-, und insbesondere Salz- und Reinigungsmittelrückständen bei. Die Klarspülzone kann einen oder mehrere Teilbereiche umfassen, die mit VE-Wasser gespeist werden. Auf der mit VE-Wasser klargespülten Oberfläche des zu entfettenden Bauteils können Lacke oder Phosphatierungen besonders gut anhaften.
Vorteilhaft kann eine zweite Zuführleitung vorgesehen sein, zum separaten Zuführen von vollentsalztem Wasser zur Klarspülzone, sofern das VE-Wasser nicht aus dem aufgereinigten Permeat der Ultrafiltrationsanlage gespeist werden kann.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der Figur. Es zeigt:
1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Entfetten eines Bauteils gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die vorliegende Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels im Detail erläutert. In 1 sind nur die hier interessierenden Elemente der Vorrichtung zum Entfetten eines Bauteils dargestellt, alle übrigen Elemente sind der Übersichtlichkeit halber weggelassen.
Im Detail zeigt 1 eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zum Entfetten eines Bauteils 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Entfettungszone 13, eine erste Spülstufe 2, eine zweite Spülstufe 3 und eine Klarspülzone 14, die beispielhaft in Form von Tauchbädern ausgebildet und dargestellt sind. Hierbei sei angemerkt, dass zumindest die Entfettungszone 13 und die Klarspülzone 14 auch mehrere separate Tauchbäder umfassen können.
Ein zu entfettendes Bauteil wird zunächst in der Entfettungszone 13 von Staub, Schmutz und insbesondere von Fetten und Ölen, die aus dem Prozess der Bearbeitung des Bauteils herrühren, gereinigt. Dies erfolgt insbesondere durch in Kontaktbringen mit einem Reinigungsmittel, insbesondere mit einer tensidhaltigen Reinigungslösung.
Anschließend wird das Bauteil in der ersten Spülstufe 2 und in der zweiten Spülstufe 3 gespült und zur Vervollständigung der Entfettung bzw. Reinigung in der Klarspülzone 14 mit VE-Wasser klargespült.
Die erste Spülstufe 2 wird über Spülwasserleitung 4 mit Spülwasser, beispielsweise Frischwasser, das kein VE-Wasser sein muss, gespeist.
Abwasser aus der ersten Spülstufe 2 wird über Abwasserleitung 11 einer Ultrafiltrationsanlage 9 zugeführt, wo das Abwasser in ein Retentat und ein Permeat aufgetrennt wird. Die Ultrafiltrationsanlage 9 dient dem Reinigen und insbesondere dem Entfetten des Abwassers aus der ersten Spülstufe 2 unter Erhalt von Retentat und Permeat.
Das Retentat wird über eine erste Rückführleitung 6 zur Entfettungszone 13 zurückgeführt. Das zurückgeführte Wasser dient in der Entfettungszone 13 z.B. zur Konzentrationseinstellung der Tauchbäder und/oder Reinigungsmittel.
Das Permeat wird über eine Permeatleitung 7 einer Ionenaustauscheranlage 10 zugeführt, mittels der das Permeat unter Erhalt von vollentsalztem Wasser behandelt wird.
Die Vorrichtung 1 umfasst ferner eine erste Zuführleitung 8 zum Zuführen des in der Ionenaustauscheranlage 10 vollentsalzten Wassers zur zweiten Spülstufe 3. Das VE-Wasser dient in der zweiten Spülstufe 3 der Vervollständigung der Entfettung.
In die Klarspülzone 14 mündet ferner eine zweite Zuführleitung 12 zum separaten Zuführen von VE-Wasser. In der Klarspülzone 14 wird die Schlussreinigung des Bauteils mit frisch zugeführtem VE-Wasser durchgeführt, so dass restliche anhaftende Fett-, und insbesondere Tensid- und Salzrückstände rückstandslos entfernt werden.
Über eine zweite Rückführleitung 5 wird Abwasser aus der zweiten Spülstufe 3 in die ersten Spülstufe 2 überführt, woraus sich eine kaskadenartige Abwasserführung ergibt, mittels der weiter Abwasser reduziert werden kann.
Ein Bauteil, das die Entfettungszone 13, die erste Spülstufe 2 und die zweite Spülstufe 3 nacheinander durchläuft, wird kostengünstig unter Erzeugung einer minimalen Menge an Abwasser und Einsparung von Kosten für zuzuführendes VE-Wasser vollständig entfettet und von Staub und Schmutzpartikeln befreit. Eine Schlussreinigung durch Durchlaufen der Klarspülzone 14 kann das Reinigungsergebnis optimieren.
Die vorhergehende Beschreibung der vorliegenden Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihrer Äquivalente zu verlassen.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zum Entfetten eines Bauteils
2: erste Spülstufe
3: zweite Spülstufe
4: Spülwasserleitung
5: zweite Rückführleitung
6: erste Rückführleitung
7: Permeatleitung
8: erste Zuführleitung
9: Ultrafiltrationsanlage
10: Ionenaustauscheranlage
11: Abwasserleitung
12: zweite Zuführleitung
13: Entfettungszone
14: Klarspülzone

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

GB 1540308 [0002]

Claims

Verfahren zum Entfetten eines Bauteils, insbesondere eines Karosseriebauteils für ein Kraftfahrzeug, umfassend die Schritte: – Entfetten eines Bauteils in einer Entfettungszone (13), – Spülen des Bauteils in einer ersten Spülstufe (2), – Spülen des Bauteils in einer zweiten Spülstufe (3), – Reinigen des Abwassers aus der ersten Spülstufe (2) über eine Ultrafiltrationsanlage (9) unter Erhalt eines Retentats und eines Permeats, – Rückführen des Retentats in die Entfettungszone (13) und – Leiten des Permeats über eine Ionenaustauscheranlage (10) unter Erhalt von vollentsalztem Wasser und Zuführen des vollentsalzten Wassers zur zweiten Spülstufe (3).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionenaustauscheranlage (10) einen Kationenaustauscher und einen Anionenaustauscher und ggf. einen CO₂-Entgaser umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Abwasser aus der zweiten Spülstufe (3) der ersten Spülstufe (2) zugeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch einen Schritt des Klarspülens des Bauteils mit vollentsalztem Wasser nach Durchlaufen der zweiten Spülstufe (3).
Vorrichtung zum Entfetten eines Bauteils, insbesondere eines Karosseriebauteils für ein Kraftfahrzeug, umfassend: – eine Entfettungszone (13) zum Entfetten eines Bauteils, – eine erste Spülstufe (2) zum Spülen des entfetteten Bauteils, – eine zweite Spülstufe (3) zum Spülen des Bauteils mit vollentsalztem Wasser, – eine Ultrafiltrationsanlage (9) zum Reinigen des Abwassers aus der ersten Spülstufe (2) unter Erhalt eines Retentats und eines Permeats, – eine erste Rückführleitung (6) zum Rückführen des Retentats in die Entfettungszone (13), – eine Ionenaustauscheranlage (10) zum Entsalzen des Permeats unter Erhalt von vollentsalztem Wasser und – eine erste Zuführleitung (8) zum Zuführen des vollentsalzten Wassers zur zweiten Spülstufe (3).
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionenaustauscheranlage (10) einen Kationenaustauscher und einen Anionenaustauscher und ggf. einen CO₂-Entgaser umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, ferner umfassend eine zweite Rückführleitung (5) zum Rückführen von Abwasser aus der zweiten Spülstufe (3) in die erste Spülstufe (2).
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, ferner umfassend eine Klarspülzone (14) zum Klarspülen des Bauteils nach Durchlaufen der zweiten Spülstufe (3).
Vorrichtung nach Anspruch 8, umfassend eine zweite Zuführleitung (12) zum separaten Zuführen von vollentsalztem Wasser zur Klarspülzone (14).