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Umwelttechnik

Umwelttechnik: 09.09.2018

Abscheidesysteme für Lackoverspray

Trockenabscheidung bietet viele Facetten und diverse Vorteile für Beschichter

Seit Jahren ist ein Trend hin zur Trockenabscheidung von Overspray in der lackverarbeitenden Industrie zu beobachten. Vor nicht allzu langer Zeit wurden derartige Systeme zumeist von Unternehmen eingesetzt, die im technologischen Umfeld eine Vorreiterrolle spielen. Seit kurzem finden Trockenabscheidungen zunehmend in der Planung von state-of-the-art Lackieranlagen Anwendung. Sie werden bei der Neuplanung und Optimierungsprojekten im lackiertechnischen Mittelstand eingesetzt.

Tabelle 1: Unterscheidung der Bewertungskriterien und Klassifizierung nach EN 779 und ISO 16890. Tabellen: Fraunhofer IPA

Tabelle 1: Unterscheidung der Bewertungskriterien und Klassifizierung nach EN 779 und ISO 16890. Tabellen: Fraunhofer IPA

Nachteil für Nass

Nassabscheider hingegen werden lediglich in Nischenanwendungen verbaut und weisen u.a. folgende grundlegende Nachteile auf:

  • Hohe erforderliche Ventilatorleistung zur Gewährleistung großer Druckdifferenzen und Wirkungsgrade bei der Auswaschung an der Venturidüse
  • Hohe Energieaufwendung für die Konditionierung der Luft (Temperatur und relative Feuchte) bei der Umluftführung

Vorteil für Trocken

Trockenabscheider sind heutzutage bei vielen Anwendungen Stand der Technik. Auch im Rahmen von Anlagen­umbauten werden verstärkt Trockenabscheidesysteme ge­plant und eingebaut. Hierbei greifen die Anlagenhersteller teilweise auf am Markt verfügbare Systeme zurück, zum Teil werden Eigenentwicklungen der Systemhäuser angeboten. Die Art und Wirkweise kann bei der Trockenabscheidung unterschieden werden:

  • Impulsabscheider: Durch die Umlenkung der overspraybeladenen Luft in der komplexen Geometrie der Abscheider werden die Partikel an den Wänden der Filterelemente deponiert. Die in der Regel aus Karton bestehenden Filterelemente werden bei Erreichung der maximalen Beladung ausgetauscht und entsorgt.
  • Elektrostatische Abscheidung:  Overspraypartikel werden elektrostatisch aufgeladen und über das Anlegen von elektrischen Feldern auf einen Flüssigkeitsfilm gelenkt, der gleichzeitig als Trennmittel fungiert.
  • Bürstensysteme:  Bürsten sind rotierend in den Abluftstrom installiert, wodurch der Lackoverspray an den Kunststoffborsten anhaftet und anschließend wieder abstreifbar ist. Zur Unterstützung der Antihaftwirkung können die Borsten regelmäßig mit Trennölen versehen werden.
  • Pulverförmige Medien:  Durch Unterdruck wird zum Beispiel Kalksteinmehl an ein dichtes Filtermedium gepresst und bindet somit den passierenden Lackoverspray. Die so beladene Pulverschicht wird nach einiger Zeit mittels Druckstößen vom Filtermedium entfernt und entsorgt.
  • Gewebefilter: Durch die Auslegung des Filters sind unterschiedliche den Dichten/ Maschenweiten entsprechende Filterqualitäten realisierbar. Diese sind an das verwendete Lacksystem, die Art der Applikation bzw. an die resultierende Größenverteilung der  Overspraypartikel anpassbar.

Leistungsvoraussetzung

Bei Planung und Auslegung der Filtertechniken ist die derzeit gültige DIN EN 12215 zu berücksichtigen, wonach in Bezug auf die Filterfläche eine bestimmte Luftgeschwindigkeit nicht unterschritten werden darf. Aus diesem Zusammenhang ergibt sich die Mindest-Ventilatorleistung. Weitere Anhaltspunkte bei der Berechnung entsprechender Kenndaten sind die Resultate von Wirtschaftlichkeitsbetrachtung, Ökobilanzierungen oder die Anwendung numerischer Simulationsmodelle.

Ungeachtet der möglichen Kombinationen unterschiedlicher Abscheidesysteme ist bei Auslegung der Filterqualität in erster Linie auf die Einhaltung der gesetzlich vorgeschriebenen Emissionsgrenzwerte zu achten. Hierbei schreibt die TA-Luft einen maximalen Reststaubgehalt von 3 mg/m³ Abluft vor, der im Betrieb  sichergestellt werden muss. Bezogen sich die Hersteller von Filtersystemen bei der Klassifizierung bisher auf die Normung nach DIN EN  79:2012, so endete Mitte 2018 die Übergangsfrist für deren Gültigkeit. Die zukünftige Einteilung nach DIN EN ISO 16890 "Luftfilter für die allgemeine Raumlufttechnik" berücksichtigt unterschiedliche Partikelgrößen und deren Belastungswirkung auf den menschlichen Organismus. Tabelle 1 zeigt die Unterschiede der Normschriften. Tabelle 2 nimmt Bezug auf die bisher gängige Klassifizierung gemäß DIN EN 779 sowie deren Bezug zur aktuellen Norm als Empfehlung des VDI sowie einer Expertenarbeitsgruppe von Raumluft-Ingenieuren aus der Schweiz.

Im Rahmen einer Vorversuchsreihe am Fraunhofer IPA wurden unter realen Lackierbedingungen  Messprinzipien verglichen. Hierbei waren durch eine optische Messtechnik keine eindeutigen Ergebnisse erzielbar. Bei Vergleichsmessungen mit einem gravimetrischen Verfahren wurden Wirkungsgrade in einer zu erwartenden Größenordnung ermittelt, ohne eine Differenzierung der Partikelgrößen zu ermöglichen. Für die Beurteilung der Abscheideleistung von Lacknebelabscheidern ist das VDMA-Einheitsblatt 24370 anzuwenden. Derzeit laufen Gespräche zwischen dem VDMA, dem Fraunhofer IPA sowie einschlägigen Fachunternehmen, mit dem Ziel, die darin festgelegten messtechnischen Anforderungen zu hinterfragen und ggf. einer Überarbeitung zu unter­ziehen.

TABELLE 2: VERGLEICHSTABELLE EN 779 / ISO 16890
EN 779 ePM1 [%] ePM2,5 [%] ePM10 [%]
M5     ISO ePM10 (≥ 50%)
F7 ISO ePM1 (≥ 50%) ISO ePM2,5 (≥ 65%)  
F9 ISO ePM1 (≥ 80%)    
In der letzten Filterstufe muss mindestens ein Filter ISO ePM1 ≥ 50% eingesetzt werden

Zum Netzwerken:
Fraunhofer-Institut für ­Produktionstechnik und Automatisierung IPA, Stuttgart, Dr. Michael Hilt, Tel. +49 711 970-3820, michael.hilt@ipa.fraunhofer.de, Dirk Michels, Tel. +49 711 970-3733, dirk.michels@ipa.fraunhofer.de, www.ipa.fraunhofer.de/beschichtung

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