DE3106605A1

DE3106605A1 - "spritzlackierverfahren und anordnung zur durchfuehrung desselben"

Info

Publication number: DE3106605A1
Application number: DE19813106605
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: 1982-09-02
Also published as: DE3106605C2; EP0072822A1; JPS58500277A; WO1982002843A1; US4448812A

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.

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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

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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-

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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

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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

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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.

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Claims

"Spritzlackierverfahren und Anordnung zur Durchführung desselben" Patentansprüche:

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.

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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.