WO2016065451A1

WO2016065451A1 - Cabine de pintura para indústria automotiva

Info

Publication number: WO2016065451A1
Application number: PCT/BR2015/050193
Authority: WO
Inventors: Thomas Frank FRÖLICH; Stefan Loske
Original assignee: Volkswagen Do Brasil Indústria De Veículos Automotores Ltda.
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2015-10-28
Publication date: 2016-05-06

Abstract

A presente invenção refere-se a uma cabine de pintura (1 ) para indústria automotiva particularmente utilizável para produção em série e de grande volume, a cabine de pintura (1 ) compreendendo uma primeira área (1 1 ) configurada para realizar um processo de pintura, e uma segunda área (12) associada diretamente à primeira área (1 1 ), a segunda área (12) sendo dotada de um sistema de filtragem de ar (2) para separação e absorção de um excesso de tinta ou overspray gerado em um processo de pintura, o sistema de filtragem de ar (2) compreendendo ao menos um elemento de filtragem (3) do tipo filtros manta, a segunda área (12) sendo configurada como uma área de acesso para a troca do elemento de filtragem (3), de modo que a absorção/separação do overspray seja realizada sem a utilização de agentes químicos, com um volume reduzido de descarte de resíduos perigosos, com baixos custos de manutenção, limpeza técnica e abastecimento, além de altos índices de produtividade, com excelente disponibilidade da cabine de pintura (1 ), alcançando tempos e volumes para uma produção em escala industrial.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CABINE DE PINTURA PARA INDÚSTRIA AUTOMOTIVA".

A presente invenção refere-se a uma cabine de pintura para indústria automotiva particularmente utilizável para produção em série e de grande volume.

Descrição do estado da técnica

As cabines de pintura, também conhecidas por estufa ou câmara de pintura, são equipamentos utilizados no processo de pintura de móveis, peças e, principalmente, na indústria em processos de pintura de automóveis. O processo de pintura realizado em cabines garante aos produtos excelente qualidade, em um processo ágil e simplificado, seja para produções em pequena ou larga escala.

A aplicação de tintas nas cabines de pinturas para automóveis se dá por diferentes processos, tanto manuais quanto automáticos. As tintas são usadas para a aplicação de um primer (filler) e/ou um esmalte (base coat) e/ou um verniz (clear coat) e podem ser: tintas à base d'água, tintas à base de solventes, tintas de cura com luz UV, entre outras. Durante o processo de pintura do automóvel, parte da tinta é transferida e fixada ao produto, enquanto que um excesso de tinta se espalha além da área pulverizada. Este excesso de tinta, também chamado de overspray, é gerado no interior das cabines.

A porcentagem do overspray gerado no processo de pintura varia de acordo com o método utilizado. Em um processo de pintura por atomização eletrostática rotativa, por exemplo, cerca de 90% da tinta é depositada no produto, produzindo assim 10% de overspray. Já, em um processo de pintura por aplicação com pistola, spray mate ou aplicação manual, cerca de 50% da tinta é depositada no produto, produzindo 50% de overspray. O overspray gerado nas cabines de pinturas pode, não só influenciar na qualidade da pintura dos produtos, como também pode causar poluição atmosférica se escapar para o ambiente externo, e, por estas razões, deve ser separado/absorvido e removido das cabines. Cabines de pintura clássicas utilizam uma combinação de água e coagulação química e trabalham com cortinas d'água nas laterais e/ou abaixo das cabines. Tais instalações têm como função alcançar os aerossóis da pintura e conduzi-los a um tanque de coagulação central. Durante esse processo, as partículas sólidas de tinta são concentradas e separadas da água. As principais desvantagens deste processo estão na quantidade excessiva de água consumida, no uso de produtos químicos e na necessidade de uso exclusivo de ar fresco na cabine de pintura.

Uma nova geração de cabines de pintura tem trabalhado com recirculação de ar, nas quais parte do ar usado é realimentado na cabine. Por esse motivo, o consumo de energia destas cabines é menor do que o observado nas cabines clássicas. Dependendo do sistema utilizado em cada cabine de pintura, o overspray é separado por alta tensão e coagulação química úmida (coagulação eletrostática) ou por pó de calcário (agente de ligação para as partículas de tinta). Ambos os sistemas trabalham com produtos adicionais para a coagulação e absorção, aumentando o volume de descarte de resíduos perigosos. A coagulação eletrostática, por exemplo, chega a gerar 1 ,5 kg de resíduo/carroceria, enquanto a alta tensão e pó de calcário geram cerca de 10 kg de resíduo/carroceria. Esses resíduos tem um impacto ambiental altamente negativo.

Ainda, esses métodos de coagulação geram esforços significativos de manutenção. A complexa tecnologia de coagulação eletrostática geralmente acarreta um elevado número de erros elétricos e falhas no gerador, resultando em alta demanda de peças de reposição. Todos os sistemas de coagulação existentes requerem exaustivo trabalho em termos de limpeza técnica. Em conjunto, os gastos com a limpeza técnica e o tempo de manutenção, reduzem a disponibilidade das cabines de pintura, uma vez que comprometem o tempo de produção útil do sistema e ao mesmo tempo aumentam o custo/unidade.

Faz-se assim necessário encontrar uma cabine de pintura para a indústria automotiva particularmente utilizável para produção em série e de grande volume, dotada de um sistema de filtragem para separação e absorção do overspray, a qual não utilize agentes químicos e que garanta excelente disponibilidade da cabine, alcançando valores de produção de carrocerias para uma produção em escala industrial.

Objetivos da invenção

Um primeiro objetivo da presente invenção está em prover uma cabine de pintura para indústria automotiva particularmente utilizável para produção em série e de grande volume, a qual seja dotada de um sistema de filtragem para separação e absorção do overspray, de tal modo que este sistema de filtragem não utilize agentes químicos e permita a recirculação de ar na cabine, proporcionando menor consumo de energia (gás e elétrica).

É, ainda, um objetivo da presente invenção prover uma cabine de pintura para indústria automotiva que proporcione excelente disponibilidade e que alcance tempos e volumes para uma produção em escala industrial.

É, também, um objetivo da presente invenção prover uma cabine de pintura para indústria automotiva que garanta custos reduzidos e agilidade em sua manutenção e limpeza técnica, além de baixa complexidade e grande disponibilidade da cabine.

Breve descrição da invenção

A presente invenção tem por objeto uma cabine de pintura para indústria automotiva particularmente utilizável para produção em série e de grande volume, a cabine de pintura compreendendo uma primeira área configurada para realizar um processo de pintura, e uma segunda área associada diretamente à primeira área, a segunda área dotada de um sistema de filtragem de ar compreendendo ao menos um elemento de filtragem, o elemento de filtragem sendo do tipo filtros manta, a segunda área sendo configurada como uma área de acesso para a troca do elemento de filtragem.

Descrição resumida das figuras

A cabine de pintura para indústria automotiva pode ser mais bem compreendida através da seguinte descrição detalhada que é baseada na figura abaixo: Figura 1 - desenho esquemático da cabine de pintura da presente invenção com todas as partes que a constituem.

Descrição detalhada das figuras

A presente invenção refere-se a uma cabine de pintura 1 para indústria automotiva particularmente utilizável para produção em série e de grande volume, a cabine de pintura 1 compreendendo uma primeira área 1 1 configurada para realizar um processo de pintura, e uma segunda área 12 associada diretamente à primeira área 1 1 , a segunda área 12 sendo dotada de um sistema de filtragem de ar 2 configurado para permitir a separação/absorção de um excesso de tinta ou overspray gerado em um processo de pintura, o sistema de filtragem de ar 2 compreendendo ao menos um elemento de filtragem 3 do tipo filtros manta, a segunda área 12 sendo configurada como uma área de acesso para a troca do elemento de filtragem 3, de modo que a absorção/separação do overspray seja realizada sem a utilização de agentes químicos, com um volume reduzido de descarte de resíduos perigosos, com baixos custos de manutenção, limpeza técnica e abastecimento, além de altos índices de produtividade, com excelente disponibilidade da cabine de pintura 1 , alcançando tempos e volumes para uma produção em escala industrial.

Inicialmente, observa-se na figura 1 , uma configuração preferencial da cabine de pintura 1 da presente invenção compreendendo:

• uma primeira área 1 1 configurada para realização de um processo de pintura;

• uma segunda área 12 compreendendo um sistema de filtragem de ar 2; e

• uma terceira área 13 compreendendo, preferencialmente, um conjunto de dutos de circulação de ar 4, além de ventiladores e uma região de área livre.

Como mencionado, o processo de pintura de carrocerias de automóveis ocorre, efetivamente, na primeira área 1 1 , enquanto nas demais áreas 12, 13 realizam-se processos como filtragem e circulação de ar. As áreas 1 1 , 12, 13 funcionam solidariamente, possibilitando a operação da cabine de pintura 1 .

Geralmente, os processos de pintura ocorrem de modo que, parte da tinta utilizada é transferida e fixada nos produtos, sejam estes automóveis, peças etc, enquanto que um excesso dessa tinta se espalha, além da área pulverizada, impregnando o ar ambiente da cabine. Este excesso de tinta é chamado overspray e é gerado no interior da cabine, particularmente na primeira área 1 1 . 0 overspray gerado em uma cabine de pintura pode, não só influenciar na qualidade da pintura dos produtos, como também pode causar poluição atmosférica se escapar para o ambiente externo, e, por estas razões, deve ser separado/absorvido e removido da cabine.

Neste sentido, a segunda área 12 é associada é primeira área 1 1 e compreende um sistema de filtragem de ar 2, capaz de limpar o ar que circula na cabine 1 . Este sistema de filtragem de ar 2 é dotado de ao menos um elemento de filtragem 3, responsável por fazer a separação/absorção do excesso de tinta impregnado no ar.

O sistema de filtragem de ar 2 da presente invenção apresenta uma configuração construtiva diferenciada no sentido de que utilizada ao menos um elemento de filtragem 3 de depuração a seco, ou seja, um elemento de filtragem 3 capaz de separar/absorver o excesso de tinta do processo de pintura sem a utilização de agentes químicos, gerando um volume reduzido de descarte de resíduos perigosos.

O elementos de filtragem 3 é do tipo filtros mantas e compreende ao menos uma camada ou uma pluralidade de camadas de filtros manta. Em uma configuração preferencial, o sistema de filtragem 2 compreende duas camadas do elemento de filtragem 3, sendo um pré-filtro manta e um filtro manta principal. Esta combinação de camadas do elemento de filtragem 3 varia de acordo com requisitos ambientais.

A utilização dos filtros manta como elemento de filtragem 3 na cabine de pintura 1 é particularmente desejável quando leva-se em consideração os custos envolvidos em sua aplicação. Os filtros manta compreendem materiais de baixo custo e de grande comercialização, sem qualquer restrição de uso. Além disso, os filtros manta são diretamente instalados na cabine 1 , sem que seja necessária a utilização de qualquer outro componente estruturado de montagem/encaixe. Assim, a cabine 1 da presente invenção apresenta um sistema de filtragem 2 de depuração a seco de fácil instalação e manutenção, com baixos custos, em relação aos sistemas de filtragem 2 compreendidos no estado da técnica.

Ademais, estes filtros manta compreendem um material polimérico, como poliéster, ou papelão ou do tipo fibra de vidro, ou ainda uma combinação de diferentes materiais como papel, fibras etc.

Além da utilização de um elemento de filtragem 3 de depuração a seco, a cabine de pintura 1 da presente invenção apresenta uma construção vantajosa no sentido de compreender a segunda área 2 sendo configurada como uma área de acesso especificamente para permitir a troca facilitada do elemento de filtragem 3.

Conforme explicado anteriormente, as cabines de pintura utilizadas atualmente possuem uma enorme desvantagem quando consideradas as dificuldades de manutenção e limpeza técnica que reduzem a disponibilidade das cabines, influenciando diretamente na produtividade do processo. Esta desvantagem é superada pela presente invenção, visto que a cabine de pintura 1 apresentada é dotada de uma área específica de manutenção, com o objetivo de facilitar e agilizar tais operações que influenciam na disponibilidade da cabine 1 .

A segunda área 12 é associada diretamente a primeira área 1 1 , a segunda área 12 sendo disposta, preferencialmente, mas não obrigatoriamente, imediatamente abaixo da primeira área 1 1 . Alternativamente, a segunda área 12 é disposta em uma lateral ou acima da primeira área 1 1 . A segunda área 12 compreende o sistema de filtragem de ar 2, de modo que o elemento de filtragem 3 é disposto em uma região da segunda área 12 que corresponde à região do piso. A disposição do elemento de filtragem 3 na região do piso da segunda área 12 é importante no sentido de facilitar o acesso e manuseio de um operador, agilizando a manutenção e/ou troca do elemento de filtragem 3. A segunda área 12 permite também que o elemento de filtragem 3 seja trocado com pequenas interrupções do processo produtivo.

Ainda, a construção da segunda área 12 permite o escoamento do ar dentro da cabine 1 em fluxo laminar, necessário para o processo de pintura, e que auxilia no direcionamento do ar, evitando turbulências. A segunda área 12 compreende uma altura entre 1 e 3 metros, sendo uma altura mínima para o acesso de um operador, de forma ágil e facilitada, e uma altura máxima que evite turbulências no escoamento do ar. Preferencialmente, a segunda área 12 compreende uma altura média de 2 metros.

A obtenção de um fluxo laminar para escoamento do ar na cabine 1 é de extrema importância no processo de pintura uma vez que influencia, não só na qualidade do produto adquirido, como na redução do overspray gerado. Além das vantagens mencionadas, a cabine de pintura 1 descrita compreende ainda uma terceira área 13, disposta, preferencialmente, imediatamente abaixo da segunda área 12, a terceira área 13 compreendendo um sistema de circulação de ar. Alternativamente, a terceira área 13 é disposta em uma lateral da segunda área 12.

Como é possível observar na figura 1 , a terceira área 13 compreende um conjunto de dutos de circulação de ar 4, que compõem o sistema de circulação de ar. Estes dutos 4 são responsáveis por captar o ar vindo do sistema de filtragem de ar 2 e liberar esse ar, já descontaminado, para a atmosfera ou para um sistema de recirculação de ar.

Nota-se, na figura 1 , o elemento de filtragem 3 disposto acima dos dutos de circulação de ar 4, em uma região de entrada do ar. Esta disposição é particularmente vantajosa, pois permite a circulação do ar dentro da cabine em fluxo laminar, que, conforme explicado anteriormente, é de extrema importância para a obtenção de uma excelente qualidade de pintura.

Ainda, a disposição do elemento de filtragem 3 acima dos dutos de circulação de ar 4, em uma região de entrada, garante a filtragem de todo o ar contaminado, retirado da cabine. Ademais, a terceira área 13 compreende, opcionalmente, ventiladores, e preferencialmente, uma região de área livre que possibilita a redução da área total da cabine de pintura 1 .

O processo de pintura e filtragem do ar da cabine de pintura 1 da presente invenção ocorre de modo que o ar, impregnado com o overspray, é forçado a passar através do elemento de filtragem 3, que limpa/descontamina o ar. Este ar limpo/descontaminado segue através dos dutos de circulação de ar 4. A partir daí, o ar pode ser devolvido na atmosfera ou recirculado na cabine 1 , entrando na primeira área 1 1 , sendo novamente utilizado no processo de pintura.

Preferencialmente, mas não obrigatoriamente, a cabine de pintura 1 da presente invenção compreende um sistema de exaustão de ar reciclado, no qual o ar descontaminado pelo elemento de filtragem 3 segue através dos dutos de circulação ar 4 e ventiladores, sendo levado até uma porção superior da cabine 1 , completando um processo de recirculação. Nesta configuração, o ar recirculado que entra na primeira área 1 1 já se encontra em condições de temperatura e umidade ideais para o processo de pintura, de modo que é possível reduzir o volume de ar externo aspirado e tratado, consequentemente reduzindo o consumo de energia (gás e/ou elétrica) do processo.

Alternativamente, a cabine de pintura 1 pode compreender um sistema de exaustão de ar fresco, fazendo com que o ar descontaminado pelo elemento de filtragem 3 passe pelos dutos de circulação de ar 4 e seja devolvido na atmosfera, sem que ocorra um processo de recirculação.

A presente invenção apresenta uma cabine de pintura 1 compreendendo um sistema de filtragem de ar 2 que não utiliza qualquer agente químico na separação e absorção do overspray, não havendo o descarte de resíduos perigosos, como acontece no estado da técnica. Somente o elemento de filtragem 3 do tipo filtro manta é eliminado, juntamente com o overspray. Os valores típicos para utilização do elemento de filtragem 3 são, de cerca de 10-30g de filtros/carroceria na área do Clear Coat (aplicação de camadas de verniz) e de cerca de 10-40g filtros/carroceria na área do Base Coat (aplicação de camadas de esmalte).

Ainda, as cabines de pintura do estado da técnica apresentam um vazamento de produtos químicos, como coagulantes ou agentes de ligação, gerando custos para abastecimento do sistema de filtragem, além de agredir o meio ambiente. A utilização do elemento de filtragem 3 do tipo filtro manta garante a limpeza do meio ambiente e uma redução de 80% nos custos do abastecimento do sistema de filtragem de ar 2 da cabine de pintura 1 .

Não obstante, as cabines de pintura do estado da técnica utilizam uma tecnologia complexa no processo de separação e absorção do overspray, gerando assim uma manutenção mais dispendiosa e mais extensa, reduzindo a disponibilidade da cabine de pintura, comprometendo tempo e volume de produção e aumentando o custo/unidade.

A presente invenção apresenta a segunda área 12 específica para manutenção, limpeza técnica e troca rápida do elemento de filtragem 3, tornando a cabine 1 disponível para aproximadamente 100% do volume de produção.

O sistema de filtragem de ar 2 dotado do elemento de filtragem 3 do tipo filtro manta garante ainda que o overspray seja facilmente coletado, não havendo o risco de contaminação de qualquer parte das instalações da cabine de pintura 1 , como tubulações, tanques ou dutos de ar, podendo ser utilizado tanto em cabines de pintura com sistema de exaustão de ar fresco, quanto em cabines de pintura que utilizam reciclagem do ar.

Nota-se, ainda, que o sistema de filtragem de ar 2 da presente invenção pode ser instalados em cabines compreendendo água e coagulação química ou alta tensão e coagulação química ou pó de calcário, sendo necessário fazer um dimensionamento do elemento de filtragem 3 para cada um desses casos.

Em suma, a cabine de pintura 1 da presente invenção apresenta as seguintes vantagens e benefícios: • ausência de agentes químicos de filtragem, volume reduzido de descarte de resíduos perigosos e baixa emissão de material particulado, devido à utilização do elemento de filtragem 3 do tipo filtros manta;

• alto índice de produtividade no processo de pintura, baixos custos de manutenção e de limpeza e baixa complexidade, devido a construção da segunda área 12 específica de acesso para troca facilitada do elemento de filtragem 3 compreendido pelo sistema de filtragem de ar 2;

• possibilidade de utilização de um sistema de recirculação de ar na cabine 1 com economia de energia (gás e elétrica) no tratamento do ar, devido a utilização do elemento de filtragem 3 do tipo filtros manta, os quais não contaminam as instalações da cabine 1 ;

• sistema de filtragem 2 de depuração a seco com baixo custo e menor complexidade de instalação, devido a utilização do elemento de filtragem 3 do tipo filtros manta;

· escoamento de ar em um fluxo laminar, necessário para o processo de pintura, devido a construção da segunda área 12 que direciona o ar e evita turbulências;

• utilização de elementos de filtragem 3 comumente utilizados em outros tipos de aplicações e, por essa razão, facilmente encontrados e comercializados pela maioria dos fornecedores de filtros.

A cabine de pintura 1 da presente invenção passou por testes funcionais e obteve resultados muito satisfatórios na separação e absorção do overspray. Os testes foram realizados com a pintura de aproximadamente 1 1 .000 carrocerias no Clear Coat e 6.000 carrocerias no Base Coat, resultando na completa separação e absorção do overspray gerado no processo de pintura.

Tendo sido descrito exemplos de concretizações preferidos, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1 . Cabine de pintura para indústria automotiva particularmente utilizável para produção em série e de grande volume, a cabine de pintura (1 ) compreendendo uma primeira área (1 1 ) configurada para realizar um processo de pintura, caracterizada pelo fato de que a cabine de pintura (1 ) compreende uma segunda área (12) associada diretamente à primeira área (1 1 ), a segunda área (12) dotada de um sistema de filtragem de ar (2) compreendendo ao menos um elemento de filtragem (3), o elemento de filtragem (3) sendo do tipo filtros manta, a segunda área (12) sendo configurada como uma área de acesso para a troca do elemento de filtragem (3).

2. Cabine de pintura de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que a segunda área (12) compreende uma altura entre 1 e 3 metros.

3. Cabine de pintura de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que a segunda área (12) é disposta abaixo da primeira área (1 1 ).

4. Cabine de pintura de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que o elemento de filtragem (3) compreende ao menos uma camada de filtros manta.

5. Cabine de pintura de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que o elemento de filtragem (3) compreende uma pluralidade de camadas de filtros manta.

6. Cabine de pintura de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que o elemento de filtragem (3) é disposto em uma região da segunda área (12) que corresponde à região do piso.

7. Cabine de pintura de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente uma terceira área (13) dotada de dutos de circulação de ar (4), o elemento de filtragem (3) sendo disposto em uma região de entrada dos dutos de circulação de ar (4).

8. Cabine de pintura de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que o elemento de filtragem (3) compreende um material polimérico, como poliéster, ou do tipo papelão, ou do tipo fibra de vidro, ou uma combinação de materiais, como papel e fibras.

9. Cabine de pintura de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que a primeira área (1 1 ) é disposta em um porção superior da cabine (1 ), com a segunda área (12) sendo disposta imediatamente abaixo da primeira área (1 1 ), e a terceira área (13) sendo disposta imediatamente abaixo da segunda área (12).

10. Cabine de pintura de acordo com a reivindicação 1 , caracterizada pelo fato de que compreende um sistema de recirculação de ar.