30 JOT 2.2014

Neues Farbnebelabscheidesystem

Wirtschaftliche Trockenabscheidung mit Hybrid-Kunststo�-Lamellen Seit Juni 2013 ist bei einem großen Hersteller von Elektromotoren ein neues mechanisches Farbnebel-

Abscheidesystem im Einsatz, das einfach aufgebaut und wartungsfreundlich ist und sich durch geringe

Betriebskosten auszeichnet. Aufgrund der positiven Erfahrungen werden nun alle Lackieranlagen am

Standort Bad Neustadt auf das neue Abscheidesystem umgerüstet.

Angesichts der aktuellen Entwick-lungen bei vielen Anlagenbauern

sowie der Nachfrage aus der Automo-bilindustrie kann man im Augenblick von einem klaren Trend zur trockenen Farbnebelabscheidung sprechen. In den letzten Jahren haben sich verschie-dene Systeme am Markt etabliert, deren Einsatzgebiete sich vorrangig an der je-weiligen Anlagengröße orientieren.

So werden bei großen Neuinstal-lationen, insbesondere im Bereich der Automobilindustrie, vorwiegend Sys-teme mit Feinfiltern und Kalkstein-mehl als Bindemittel sowie elektrosta-tisch funktionierende Farbnebelschei-der eingesetzt. Diese Systeme eignen sich damit besonders zur Farbnebelab-scheidung großer Overspray-Mengen.

Für den Industriebereich sowie für den Einsatz in kleineren Lackieranla-gen haben sich neben kleineren Aus-führungen der Feinfilter-Lösungen mit Kalksteinmehl mechanische Ab-scheidesysteme mit Kartonage-Filtern als, insbesondere unter Berücksichti-gung der Investitionskosten, günstige Alternative zu den etablierten Wasser-wänden entwickelt. Dass einfache me-chanische Lackabscheider durchaus ein hohes Marktpotenzial haben, sieht man daran, dass solche Systeme inzwischen auch für große Lackieranlagen mit ent-sprechend hohen Overspray-Mengen angeboten werden.

Anforderungen an Farbnebel-AbscheidesystemeBasierend auf dieser Ausgangssituation werden von den Anlagenbetreibern o�

folgende Anforderungen an ein Farb-nebelabscheidesystem de�niert:

— Einsatz auch in kleinen und mitt-leren Lackieranlagen im Industrie- und Zuliefer-Bereich

— Produktionseinsatz im 3-Schicht-Dauerbetrieb mit einer Standzeit von mindestens einer Woche

— Einfache Bedienung, schnelle Rei-nigung und geringe Wartungsan-forderungen der Anlage; Ausfüh-rung möglichst durch eingewie-senes Personal ohne spezifische Fachkenntnisse

— Gleichbleibende Druckverhältnis-se und möglichst geringer Druck-verlust des Abscheiders im Betrieb

— Energieeffizienter Betrieb durch geringe Ventilatorleistungen

— Keine zusätzlichen Medien wie Bindemittel oder Chemikalien

— Einsatz in Neuanlagen sowie ein-fache Umrüstmöglichkeit für Be-standsanlagen

— Möglichst keine Nebentätigkeiten wie zum Beispiel die Vorbereitung der Filterelemente (Zusammenfal-ten der Kartons)

— Entsorgung des Abfalls als Haus-müll

Auf Basis dieser Anforderungen wur-de 2010 mit der Entwicklung eines weiteren Lack-Abscheidesystems be-gonnen, das die wesentlichen Wün-sche der Betreiber berücksichtigen sollte. Ergänzend dazu sollte es auch für den Einsatz in automatischen La-ckieranlagen eine praxisgerechte Al-ternative zu den bis dahin etablierten Systemen bieten.

Aufgrund des geplant breiten Ein-satzbereichs des Systems soll es auch Lackieranlagenbauern angeboten wer-den, die kein eigenes Trocken-Abschei-desystem im Angebot haben. Interes-sierte Anlagenbauer haben damit di-rekten Zugriff auf die neue Technik und können diese ihren Kunden somit auch anbieten.

De�nierter Reststaub durch kombiniertes VerfahrenDas Ergebnis dieser Entwicklungsar-beit ist ein Hybrid-Kunststo�-Lamel-lenabscheider, für dessen wichtigste Ausführungsmerkmale auch Patent-schutz beim europäischen Patentamt beantragt wurde. Dabei handelt es sich um ein kombiniertes System aus me-chanischem Vorabscheider, bestehend aus gegeneinander angeordneten und versetzten Kunststo�-Lamellen sowie einem nachgeschalteten Filtervlies, über das der de�nierte Reststaubgehalt in der Ablu� sichergestellt wird.

Das System kann über die Anord-nung der Kunststoff-Lamellen sowie veränderliche Abstände der Lamel-len zueinander auf das jeweils einge-setzte Lackmaterial eingestellt werden. Zur Optimierung des Abscheidegrades lässt sich auch die Anzahl der Lamel-len-Ebenen variieren. Dabei ist jedoch zu beachten, dass mit jeder zusätzli-chen Lamellen-Reihe auch der Strö-mungswiderstand steigt, was dem Ziel einer möglichst geringen Ventilator-Leistung im Lu�system entgegensteht.

Der Standardaufbau besteht aus zwei Lamellenreihen: Die erste La-

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Bild 1: Prinzipielle Anordnung und Aufbau des Kunststo�-Lammellenabscheiders

mellenreihe wird mit der Rundung in Spritzrichtung, die zweite mit der o�e-nen Halbschale in Spritzrichtung ange-ordnet (Bild 1).

Der Lamellenabscheider wird ide-al in Lackierrichtung, das heißt ähnlich einer Wasserwand aufgebaut. Die La-mellen stehen senkrecht im Lu�strom und werden von der mit Overspray be-ladenen Lu� umströmt. Der Lamellen-abscheider scheidet bei dieser Anord-nung und entsprechender Ha�ung des Lacks bereits 85 bis 95% des Oversprays aus dem Lu�strom ab.

Die nach dem Lamellenabscheider noch im Lu�strom enthaltenen Over-spray-Partikel werden im nachgeschal-teten Filtervlies gebunden. Das Filter-vlies kann, je nach Anforderung des Lacks, in verschiedenen Ausführun-gen gewählt werden.

Auch die Fläche des Filtervlieses ist variabel, dazu muss lediglich die Ge-staltung des Aufnahmerahmens ent-sprechend angepasst werden. So ist es möglich, die Standzeit der Lamellen-Abscheidestufe mit der Standzeit des Filtervlieses zu „synchronisieren“. Op-timal ist es, wenn Lamellen und Filter-vlies ihre maximale Aufnahmekapazi-tät nach etwa der gleichen Betriebszeit erreichen. Die Lamellen stehen heute in Längen von 1,5 – 2,2 m zur Verfügung.

Sobald die Lamellen ihre Kapazi-tätsgrenze erreicht haben, was durch den Anstieg der Druckdi�erenz ange-zeigt wird, werden die einzelnen La-mellen vom Tragrahmen abgenom-men und außerhalb der Lackierkabine gereinigt, das heißt von den anha�en-den Lackresten befreit. Nachdem alle Lamellen abgenommen sind, wird auch das Filtervlies ausgetauscht.

Steht für die Reinigung nur ein kurzer Zeitraum zur Verfügung, kann die Abscheidewand mit einem be-reits vorbereiteten zweiten Lamellen-satz ausgerüstet werden. Für die Reini-gung der Lamellen ist nach der bisheri-gen Erfahrung mit einem Zeitaufwand von etwa 20 min/m² Abscheidef lä-che zu rechnen. Die Reinigung erfolgt entweder manuell, mit mechanischen Werkzeugen oder, insbesondere bei größeren Abscheide-Flächen, mit einer eigens dafür entwickelten Reinigungs-maschine (Bild 2).

Bei der maschinellen Reinigung werden die Lamellen auf eine Trans-portachse aufgelegt und mittels elek-trischen Vorschubs durch den Reini-gungsbereich gefördert. Nach dem Rei-nigungsbereich wird die Lamelle von einem zweiten Antrieb übernommen und in die Abgabestation gezogen. Die Reinigung selbst erfolgt über zwei an-getriebene Bürsten, jeweils für die Au-ßen- und Innenkontur der Lamelle, während des Durchlaufens des Reini-gungsbereichs.

Zur Vermeidung von Staub ist der Reinigungsbereich mit einem star-ken Industrie-Staubsauger ausgerüs-tet. Die Lackreste fallen, nachdem sie von den Bürsten von der Lamelle ab-genommen wurden, in einen darun-terliegenden Au�angbehälter. Es fal-len nur Lackreste ohne weitere Ver-mischung mit Bindemitteln oder Kartonresten an, die dementspre-chend auch als Hausmüll entsorgt werden können.

Für den Austausch der Lamellen sind keine weiteren Vorbereitungen, wie zum Beispiel das Zusammenfalten von Kartons, erforderlich. Zudem muss der Lackierstand beziehungsweise die Abscheidewand nicht abgeklebt wer-den, um Leckagen zwischen den einzel-nen Abscheideelementen zu vermeiden.

Für Abscheider mit sehr klebrigen Lacken, die nicht gut abgereinigt wer-den können, ist eine Lamellenausfüh-rung aus Pappe verfügbar, die ebenfalls begrenzt gereinigt werden kann, aber als Verschleißteil ausgelegt ist. Nach Standzeitende wird die Papp-Ausfüh-rung, ähnlich den heute gängigen Kar-ton-Systemen, zusammen mit dem Lack entsorgt.

Umbau vorhandener SystemeDer Umbau von vorhandenen Syste-men auf das neue Lamellen-Abschei-desystem ist in aller Regel nicht sehr aufwendig. Steht eine gerade Wand�ä-che zur Verfügung, muss lediglich der

Bild 2: Maschine für die Reinigung größerer Abscheide-Flächen

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Aufnahmerahmen auf diese Wand�ä-che aufgesetzt, abgedichtet und befes-tigt werden.

Bei Wasserwänden mit unten lie-gender Venturidüse werden die Ble-che zur Einstellung der Düse entfernt und so der maximal mögliche Absaug-querschnitt freigelegt. Anschließend wird der Aufnahmerahmen in einem Abstand von 300 bis 400 mm von der ehemaligen Wasserablaufwand ent-fernt aufgesetzt. Die Absaugung erfolgt dann durch die ehemalige Venturidü-se der nun trocken betriebenen Was-serwand.

Bisherige Umrüstungen zeigen, dass die Lamellen-Abscheidewand nicht emp�ndlich auf die Lage des Ab-saugbereichs reagiert. Auch bei stark unsymmetrischer Anordnung der Ab-saugö�nung stellt sich im vorderen Be-reich der Lamellen-Abscheidewand, zum Lackierbereich hin, eine sehr gleichmäßige Luftströmung über die gesamte Fläche der Absaugwand ein.

Schnelle AmortisationBei den bisher realisierten Anwendun-gen hat sich gezeigt, dass die Standzei-ten des Lamellenabscheiders mindes-tens die Werte der Karton�ltersysteme erreichen. Bei den hier beschriebenen Anlagen wurde die Standzeit gegen-über einem Kartonsystem sogar ver-doppelt. Ergänzend dazu konnte die Reinigungs- und Vorbereitungszeit unter Berücksichtigung der Lamellen-reinigungszeit beim Filterwechsel hal-biert werden.

Die Bilder 3 und 4 zeigen das La-mellenabscheidesystem nach vier-wöchiger Produktionszeit vor der Demontage der Lamellen und der anschließenden Reinigung in der Rei-nigungsmaschine.

Da es sich um ein wiederverwend-bares System handelt, fallen außer dem Filtervlies keine Kosten für neues Fil-termaterial an, so dass die Wirtscha�-lichkeit des Systems problemlos nach-gewiesen werden konnte.

Für den Fall, dass keine Reini-gungsmaschine angescha� werden soll, kann man von einem Return-on-invest-ment < 1 Jahr ausgehen. Berücksichtigt man auch die Reinigungsmaschine, werden Werte von etwa 1,5 Jahren er-

Montage des Lamellen-Abscheidesystems

Arbeitsschritte für den Umbau ei-nes bestehenden Lackierstandes von Karton�lter auf das Lamellen-abscheide-System:

Schritt 1:Vorbereitung der Abscheidewand durch Demontage der Karton�lter und Reinigung des Bereichs.

Schritt 2:Nach Montage des Lamellen-Grund-rahmens wird das Filtervlies in 1-m-Segmenten in den Grundrah-men eingelegt und durch Metall-haken gehalten.

Schritt 3:Nachdem das Filtervlies montiert ist, werden zunächst die hinteren und anschließend die vorderen Lamellen auf den Grundrahmen gesteckt. Da-zu werden die Lamellen einfach auf Gewindestangen aufgesetzt (oben und unten) und mit einer Kunststo�-hülse �xiert.

Schritt 4:Nach der Montage aller Lamellen steht der Lackierstand wieder für die Produktion zur Verfügung. Die Umrüstung war in diesem Fall (5 m² Gesamt�äche) nach etwa 90 min ab-geschlossen. Das Austauschen der Lamellen nach Standzeitende dau-ert inklusive des Wechselns der Fil-termatte < 30 min.

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Volker HaasHaas Kunststofftechnik GmbH & Co. KG, Rennerod, Tel. 02664 911-246, www.haas-kunststofftechnik.de

Dr. Thomas BarmboldPaintnology GmbH, Burghaun,Tel. 06652 7937427, www.paintnology.com

Bild 4: Hintere Lamellenreihe und Filtervlies nach vierwöchiger Produktionszeit

Bild 3: Lamellenabscheider nach vier Wochen Produktionszeit vor der Reinigung

reicht; dies ist natürlich abhängig von der auszurüstenden Abscheide�äche.

ZusammenfassungTrockene Lacknebel-Abscheidesyste-me haben inzwischen bei Neuanlagen einen sehr hohen Marktanteil erreicht und werden sich in naher Zukun� im-mer mehr durchsetzen. Dabei können die hohen Anforderungen der Auto-mobilindustrie an solche Systeme aber nicht der Maßstab für jeden Lackierbe-trieb sein. Insbesondere bei industriel-len Anwendungen und im Zulieferbe-reich werden daher robuste, einfach zu betreibende Trocken-Abscheide-Syste-me nachgefragt, die trotz – oder gerade wegen – der einfacheren Ausführung

die Vorteile einer trockenen Lackab-scheidung bieten können.

Aufgrund der geringeren Investiti-onsfrequenz sind dabei auch Umrüst-Lösungen von besonderem Interesse. Bisher wurde diese Nachfrage durch Karton-Filtersysteme bedient, die da-mit einen großen Beitrag zur Verbrei-tung trockener Abscheidesysteme ge-leistet haben.

Die Entwicklung bleibt aber auch hier nicht stehen, so dass auch in die-sem Bereich neue Ausführungen und Produkte als Alternativen zu den eta-blierten Systemen zur Verfügung ste-hen. Eine Alternative wurde in diesem Beitrag vorgestellt und näher beschrie-ben. Die Vorteile des neuen Kunststo�-Lamellen-Farbnebelabscheiders, ins-besondere seine gute Adaptierbarkeit beim Umbau von Bestandsanlagen, sind ein Beleg dafür, dass auch einfach aufgebaute Systeme die Anforderun-gen an solche Anlagen sehr gut erfül-len können.