„Lackabscheidung“ – Versionsunterschied

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Version vom 2. Juni 2023, 07:00 Uhr

Als Lacknebelabscheidung oder verkürzt Lackabscheidung werden Techniken bezeichnet, mit deren Hilfe die feste und flüssige Phase von Lackoverspray aus der Prozessluft von Lackierkabinen abgeschieden werden.

Overspray

Als Overspray bezeichnet man beim Lackierprozess mittels spritzender, sprühender oder zerstäubender Applikation den Anteil des verwendeten Lackes, der nicht auf das Werkstück gelangt. Overspray ist also sein Ziel verfehlender Lacknebel. Dieser muss zum Schutz der Umwelt kontrolliert abgeschieden, entsorgt, wiederverwendet oder verwertet werden.

Anwendung

In industriellen Anwendungen werden Lacke unter kontrollierten Bedingungen aufgetragen. Kontrolliert wird Luftqualität bezogen auf Partikelgröße, Anzahl, Konzentration an flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs), Luftfeuchte, Temperatur und Luftströmungsrichtung bzw. Luftströmungsgeschwindigkeit. Dies dient der Optimierung des Lackierergebnis und ist abhängig von der Applikationsart, des Lackes und der Beschaffenheit des Substrats (Werkstücks). Das dem Lackierprozess nachgelagerte Abscheiden des Lackoversprays kann unterschiedliche Ziele verfolgen:

Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit der nachgeschalteten Anlagenteile
Feuer- und Explosionsschutzgründe
Prozessluft im Umluftbetrieb der Lackierkabine zurückführen zu können
Vorreinigung der Anlagenabgase
Lack dem Produktionsprozess zurückzuführen

Gängige industrielle Lackabscheidetechnologien

Nassauswaschung

Eine einfache Form der Oversprayabscheidung mittels Wasser ist die sogenannte Wasserwand. Dabei dient eine mit einem Wasser-Koaguliermittelgemisch benetzte Wand als Gegenseite der Lackapplikation. Overspray wird direkt in den „Wasserfall“ appliziert. Oft wird die Wasserwand durch Venturiwäscher ergänzt. Beim Venturiwäscher wird das Overspray auch mit Hilfe von zerstäubtem Wasser aus dem Prozessluftstrom abgeschieden. Die Prozessluft transportiert das Overspray zum Abscheidesystem. In typischen großindustriellen Anlagen befinden sich die Wäscher unterhalb der Lackierkabine. Ihre Aufgabe besteht darin, die mit Lacknebel beladene Luft möglichst intensiv in Wechselwirkung mit dem Auswaschwasser und dem enthaltenen Koagulierungsmittel zu bringen. Zur Verbesserung der Abscheidung wird das Overspray durch Verengung in den Absaugvorrichtungen stark beschleunigt (Venturiprinzip), um anschließend mit hoher Relativgeschwindigkeit in die wässrige Phase aufgenommen zu werden. Der durch Koagulierung entstehende Lackschlamm wird vom Waschwasser getrennt. Das Waschwasser wird aufbereitet und dem Auswaschprozess wieder zur Verfügung gestellt. Der Lackschlamm wird pressgetrocknet und entsorgt.

Trockenabscheidung

Die Trockenabscheidung beschreibt eine Abscheidung des Lackoversprays ohne Einsatz von Wasser. Die größten Vorzüge der Trockenabscheidung liegen im Verzicht auf Chemikalien, dem Entfall der Entsorgung von Lackschlamm sowie niedrigen Betriebskosten und je nach System einen minimierten Energieverbrauch. Die meisten aktuellen Lackierlinien werden mit Trockenabscheidung ausgestattet. Die Trockenabscheidung von Lackoversprays kann in die nachfolgenden Techniken und/oder Abscheidesysteme unterschieden werden.

Kartonagenabscheider / Kartonagenfilterbox

Eine Optimierung der Abscheidung über Filtermatten stellen Kartonagenfilter dar. Kartonagenfilter bieten die Möglichkeit verschiedene Abscheidemechanismen zu kombinieren. Zudem können größere Filterflächen durch geschickte Geometrien realisiert werden. Kartonagenfilter arbeiten ohne Additive, was die Entsorgungsmasse signifikant reduziert. Zudem ist ihre Handhabung sehr einfach und die Anwendung energieeffizienter als andere Abscheideverfahren. Marktübliche Produkte in Boxformat sind unter dem Namen PaintBlock® und Edrizzi® bekannt. In größeren Abmessungen ist der E-Cube® verbreitet. Die Umrüstung einer Nassauswaschung auf die Trockenabscheidung ist mit der Kartonagenfilterbox einfach zu realisieren.

Steinmehl

Bei der Trockenabscheidung mittels Steinmehl wird Overspray mit Kalksteinmehl gebunden. Das Additiv Steinmehl wird in diesem Prozess fein gemahlen und in großen Mengen eingesetzt. Den eigentlichen Luftfiltervorgang übernehmen Starrkörperfilter. Das Steinmehl wird dabei als Schutzschicht auf den Filter aufgebracht. Anschließend lagern sich die Lackpartikel an das Steinmehl an. Bei Überschreiten eines bestimmten Druckverlusts über den belegten Filter wird die Steinmehl-Lackschicht mittels Druckstoß von der Reingasseite aus wieder vom Filter gereinigt. Eine neue Steinmehlschicht wird auf den Filter aufgebracht. Das verunreinigte Steinmehl kann je nach Lackkonzentration wiederverwendet oder ausgetauscht werden. Verunreinigtes Steinmehl kann thermisch gereinigt werden. Eine thermische Verwertung ist in der Zementindustrie oder in Kohlekraftwerken denkbar.

Elektrostatische Abscheidung

Bei der elektrostatischen Abscheidung werden in einem Nass-Elektrofilter die im Overspray enthaltenen Partikel elektrostatisch an dafür vorgesehene Flächen abgeschieden. Die Partikel werden mit einem Trennmittel, das in der Regel ein Gemisch aus Wasser und weiteren Zusätzen ist, von den Flächen entfernt und in einen Vorlagebehälter gefördert, wo sie agglomieren und in einem nachfolgenden Schritt mittels Dekanter oder Zentrifuge aus dem Flüssigkeitskreislauf ausgeschleust werden können.

Literatur

VDI 3455:2013-08 Emissionsminderung; Anlagen zur Serienlackierung von Automobilkarosserien (Emission control; High-volume car body painting plants). Beuth Verlag, Berlin. (Zusammenfassung und Inhaltsverzeichnis online)

Einzelnachweise

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-Als  '''Lackabscheidung''' werden die Technologien bezeichnet, mit der die beträchtlichen Lösemittel- und Lacknebelmengen, die beim Lackieren entstehen, unter Kontrolle gehalten und entsorgt werden.
+Als '''Lacknebelabscheidung''' oder verkürzt '''Lackabscheidung''' werden Techniken bezeichnet, mit deren Hilfe die feste und flüssige Phase von [[Overspray|Lackoverspray]] aus der Prozessluft von Lackierkabinen abgeschieden werden.
 == Overspray ==
-Als [[Overspray]] bezeichnet man bei Spritz- und Sprühapplikationen den Anteil des verwendeten Lackes, der nicht auf das Werkstück gelangt, sondern in Form von [[Lacknebel]] in die Umgebung entweicht. Dieser muss zum Schutz der Umwelt kontrolliert abgeschieden, entsorgt oder verwertet werden.
+Als Overspray bezeichnet man beim Lackierprozess mittels spritzender, sprühender oder zerstäubender Applikation den Anteil des verwendeten Lackes, der nicht auf das Werkstück gelangt. Overspray ist also sein Ziel verfehlender Lacknebel. Dieser muss zum Schutz der Umwelt kontrolliert abgeschieden, entsorgt, wiederverwendet oder verwertet werden.
+== Anwendung ==
-== Klassische Nassauswaschung ==
+In industriellen Anwendungen werden Lacke unter kontrollierten Bedingungen aufgetragen. Kontrolliert wird Luftqualität bezogen auf Partikelgröße, Anzahl, Konzentration an flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs), Luftfeuchte, Temperatur und Luftströmungsrichtung bzw. Luftströmungsgeschwindigkeit. Dies dient der Optimierung des Lackierergebnis und ist abhängig von der Applikationsart, des Lackes und der Beschaffenheit des Substrats (Werkstücks). Das dem Lackierprozess nachgelagerte Abscheiden des Lackoversprays kann unterschiedliche Ziele verfolgen:
-[[Datei:Venturiauswaschung Lackieranlage.svg|mini|300x300px|Schema einer großtechnischen Nassauswaschung im Querschnitt.]]
+* Aufrechterhaltung der Funktionsfähigkeit der nachgeschalteten Anlagenteile
-Die Standard-Technologie zur Erfassung und Behandlung des Oversprays ist der [[Venturiwäscher]].<ref>VDI 3455:2013-08 ''Emissionsminderung; Anlagen zur Serienlackierung von Automobilkarosserien (Emission control; High-volume car body painting plants).'' Beuth Verlag, Berlin, S.&nbsp;75.</ref> Bei seinem Einsatz wird der Overspray mit Hilfe von zerstäubtem Wasser aus dem Luftstrom abgeschieden.
+* Feuer- und Explosionsschutzgründe
+* Prozessluft im Umluftbetrieb der Lackierkabine zurückführen zu können
+* Vorreinigung der Anlagenabgase
+* Lack dem Produktionsprozess zurückzuführen
+== Gängige industrielle Lackabscheidetechnologien ==
-In den [[Spritzkabine]]n werden die verdunstenden Lösemittel und der Lacknebel durch gefilterte und konditionierte Luft zum Abscheidesystem transportiert. Die Kabine wird von oben nach unten mit Luft durchströmt, wobei eine möglichst [[laminare Strömung]] angestrebt wird.
+=== Nassauswaschung ===
-Großtechnische Lackieranlagen sind häufig mit [[Gaswäscher]]n ausgestattet. Diese befinden sich unterhalb der Kabine. Ihre Aufgabe besteht darin, die mit Lacknebeltropfen beladene Luft möglichst intensiv in Wechselwirkung mit dem Auswaschwasser zu bringen. Zur möglichst vollständigen Spritznebelaufnahme wird der Spritznebel durch Verengung in den Absaugvorrichtungen stark beschleunigt (Venturiprinzip), um anschließend mit hoher [[Relativgeschwindigkeit]] in die wässrige Phase aufgenommen zu werden.
+Eine einfache Form der Oversprayabscheidung mittels Wasser ist die sogenannte Wasserwand. Dabei dient eine mit einem Wasser-Koaguliermittelgemisch benetzte Wand als Gegenseite der Lackapplikation. Overspray wird direkt in den „Wasserfall“ appliziert. Oft wird die Wasserwand durch [[Venturiwäscher]] ergänzt. Beim Venturiwäscher wird das Overspray auch mit Hilfe von zerstäubtem Wasser aus dem Prozessluftstrom abgeschieden. Die Prozessluft transportiert das Overspray zum Abscheidesystem. In typischen großindustriellen Anlagen befinden sich die Wäscher unterhalb der Lackierkabine. Ihre Aufgabe besteht darin, die mit Lacknebel beladene Luft möglichst intensiv in Wechselwirkung mit dem Auswaschwasser und dem enthaltenen Koagulierungsmittel zu bringen. Zur Verbesserung der Abscheidung wird das Overspray durch Verengung in den Absaugvorrichtungen stark beschleunigt (Venturiprinzip), um anschließend mit hoher [[Relativgeschwindigkeit]] in die wässrige Phase aufgenommen zu werden. Der durch Koagulierung entstehende Lackschlamm wird vom Waschwasser getrennt. Das Waschwasser wird aufbereitet und dem Auswaschprozess wieder zur Verfügung gestellt. Der Lackschlamm wird pressgetrocknet und entsorgt.
-Der dabei entstehende Lackschlamm wird danach vom Waschwasser getrennt<ref>siehe: [[Lackschlammaustragsgerät]]</ref>. Das Waschwasser wird aufbereitet und dem Auswaschprozess wieder zur Verfügung gestellt. Bei unbehandeltem Waschwasser können durch Fäulnisprozesse Gerüche auftreten.<ref>VDI 3456:2018-05 ''Emissionsminderung; Reparaturlackierung und Lackierung von Fahrzeugen (Emission control; Refinishing and finishing of vehicles).'' Beuth Verlag, Berlin, S.&nbsp;60.</ref> Der Lackschlamm wird anschließend entsorgt oder aufbereitet. Die zum Transport des Spritznebels verwendete Kabinenluft wird in den meisten Fällen nicht weiterverwendet, sondern wieder nach außen abgegeben. Zur Energieeinsparung wird bei modernen Lackieranlagen ein Umluftbetrieb angestrebt. So wird z.&nbsp;B. im Bereich der Kunststofflackierung ausschließlich Umluft gefahren.
-== Neue Technologien ==
-Inzwischen wurden zwei weitere Technologien an das Lackierverfahren angepasst, um das Problem der Lackabscheidung effizient zu lösen.
 === Trockenabscheidung ===
+Die Trockenabscheidung beschreibt eine Abscheidung des Lackoversprays ohne Einsatz von Wasser. Die größten Vorzüge der Trockenabscheidung liegen im Verzicht auf Chemikalien, dem Entfall der Entsorgung von Lackschlamm sowie niedrigen Betriebskosten und je nach System einen minimierten Energieverbrauch. Die meisten aktuellen Lackierlinien werden mit Trockenabscheidung ausgestattet. Die Trockenabscheidung von Lackoversprays kann in die nachfolgenden Techniken und/oder Abscheidesysteme unterschieden werden.
-Bei der Trockenabscheidung wird der Overspray mit Hilfe von Steinmehl gebunden und anschließend wieder verwendet.
-Der Overspray wird aus der Luft mit Hilfe von Starrkörperfiltern abgeschieden. Damit der Filter durch den Lackoverspray nicht verklebt, sondern damit eine lange Standzeit gewährleistet werden kann, wird Steinmehl als Trennmittel eingesetzt.
+=== Kartonagenabscheider / Kartonagenfilterbox   ===
-Das Steinmehl wird zunächst als Basisschutz auf den Filter aufgebracht, die Lackpartikel lagern sich an das Steinmehl an. Bei Überschreiten eines bestimmten Druckverlusts wird die Steinmehl-Lack-Schicht mittels Druckstoß von der Reingasseite wieder vom Filter abgereinigt. Eine neue Steinmehlschicht wird an den Filter gebracht, bis das Steinmehl mit einer festgelegten Menge Lack aufkonzentriert ist. Anschließend erfolgt ein Austausch des Steinmehls.
+Eine Optimierung der Abscheidung über Filtermatten stellen Kartonagenfilter dar. Kartonagenfilter bieten die Möglichkeit verschiedene Abscheidemechanismen zu kombinieren. Zudem können größere Filterflächen durch geschickte Geometrien realisiert werden. Kartonagenfilter arbeiten ohne Additive, was die Entsorgungsmasse signifikant reduziert. Zudem ist ihre Handhabung sehr einfach und die Anwendung energieeffizienter als andere Abscheideverfahren. Marktübliche Produkte in Boxformat sind unter dem Namen PaintBlock® und Edrizzi® bekannt. In größeren Abmessungen ist der E-Cube® verbreitet. Die Umrüstung einer Nassauswaschung auf die Trockenabscheidung ist mit der Kartonagenfilterbox einfach zu realisieren.
+=== Steinmehl ===
-Das gesättigte Steinmehl kann in der Zementindustrie thermisch verwertet oder in Kohlekraftwerken mitverbrannt werden.<ref>VDI 3455:2013-08 ''Emissionsminderung; Anlagen zur Serienlackierung von Automobilkarosserien (Emission control; High-volume car body painting plants).'' Beuth Verlag, Berlin, S.&nbsp;80.</ref>
+Bei der Trockenabscheidung mittels [[Steinmehl]] wird Overspray mit Kalksteinmehl gebunden. Das Additiv Steinmehl wird in diesem Prozess fein gemahlen und in großen Mengen eingesetzt. Den eigentlichen Luftfiltervorgang übernehmen Starrkörperfilter. Das Steinmehl wird dabei als Schutzschicht auf den Filter aufgebracht. Anschließend lagern sich die Lackpartikel an das Steinmehl an. Bei Überschreiten eines bestimmten Druckverlusts über den belegten Filter wird die Steinmehl-Lackschicht mittels Druckstoß von der Reingasseite aus wieder vom Filter gereinigt. Eine neue Steinmehlschicht wird auf den Filter aufgebracht. Das verunreinigte Steinmehl kann je nach Lackkonzentration wiederverwendet oder ausgetauscht werden. Verunreinigtes Steinmehl kann thermisch gereinigt werden. Eine thermische Verwertung ist in der Zementindustrie oder in Kohlekraftwerken denkbar.
 === Elektrostatische Abscheidung ===
 Bei der elektrostatischen Abscheidung werden in einem [[Elektrofilter|Nass-Elektrofilter]] die im Overspray enthaltenen Partikel elektrostatisch an dafür vorgesehene Flächen abgeschieden. Die Partikel werden mit einem Trennmittel, das in der Regel ein Gemisch aus Wasser und weiteren Zusätzen ist, von den Flächen entfernt und in einen Vorlagebehälter gefördert, wo sie agglomieren und in einem nachfolgenden Schritt mittels Dekanter oder [[Zentrifuge]] aus dem Flüssigkeitskreislauf ausgeschleust werden können.
 == Literatur ==