Im Stand der Technik sind Verfahren und Vorrichtungen zur Verarbeitung und insbesondere zur Trocknung von Lacken bekannt. Herkömmlicherweise werden Lacke insbesondere in der Großserienfertigung in der Automobilindustrie in voneinander getrennten Bereichen zunächst aufgetragen und dann getrocknet. Das Auftragen erfolgt hierbei klassischerweise entweder mittels eines Tauchbades, oder mit Spritzpistolen (Spritzrobotern). In einem nachfolgenden Schritt werden dann die lackierten Teile in separat vorgesehenen Trocknungskammern unter Verwendung von Heißluft bei Temperaturen von ca. 80 °C getrocknet. Dieser Trocknungschritt hat erhebliche Energiekosten zur Folge, die einen großen Anteil an den Gesamtkosten der Lackierung haben.

Traditionell werden in der lackverarbeitenden Industrie lösungsmittelhaltige Lacke verwendet, da diese einfach und kostengünstig zu verarbeiten sind. Allerdings führen diese lösungsmittelhaltigen Lacke zu nicht unerheblichen Belastungen der Umwelt, da das Lösungsmittel beim Trocknungsvorgang in die Atmosphäre austritt. Zwar wäre es technisch möglich, die Lösungsmittel mit geeigneten Filtern herauszufiltern, jedoch führt dies zu einer ungewollten Erhöhung der Lackierkosten, da derartige Filter technisch aufwendig sind.

Aus okologischen Gru'nden wurde daher bereits die Verwendung von wasser- 16slichen Lacken vorgeschlagen, die unter ökologischen Gesichtspunkten den

lösungsmittelhaltigen Lacken vorzuziehen sind. Allerdings sind wasserlösliche Lacke im Vergleich zu lösungsmittelhaltigen Lacken aus wirtschaftlichen Gründen derzeit nicht besonders attraktiv, da die Trocknungszeiten in den traditionellen Heißluftkabinen zu lang sind, was erneut die Kosten in die Hoche treibt. Aus diesen Gründen wurden die ökologisch an sich zu bevorzugenden wasserhaltigen Lacke von der Industrie bislang nur unzureichend übernommen.

Der vorliegenden Erfindung stellt sich somit das Problem, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der die bei der Lackverarbeitung anfallenden Energiekosten im Vergleich zu vorbekannten Methoden erheblich gesenkt werden können, wobei gleichzeitig die Qualität der Lackierung verbessert wird.

Die Lösung dieses Problems folgt durch ein Verfahren zur Verarbeitung von Lacken in einem Arbeitsbereich gemäß Patentanspruch 1, und durch eine entsprechende Vorrichtung gemäß Patentanspruch 14.

Genauer gesagt wird das obige Problem durch ein Verfahren und eine Vorrichtung gelöst, gemäß denen die Luft in einem abgeschlossenen Arbeits- bereich (der Lackierkabine) kontinuierlich getrocknet wird. Dies hat zur Folge, dal3 die Luftfeuchtigkeit in dem Arbeitsbereich unter der der Umgebungsluft liegt, wodurch dem aufzubringenden Lack bereits während des Aufsprühvorgangs das Wasser entzogen wird. Dies führt zu einer signifikanten Verkürzung der Trocknungszeit, die es möglich macht, auf eine Trocknung mit Heißluft gänzlich zu verzichten.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der entsprechenden Vorrichtung liegt darin, dal3 besonders homogene Lackschichten erzeugt werden können, da die kontinuierliche Trocknung der Luft im Arbeitsbereich nicht nur zu einem Wasserentzug in dem Lack führt, sondern insbesondere auch die zu lackierende Oberfläche trocknet, d. h. wasserfrei macht. Dies ftihrt zu einer Erhöhung der Homogenität der Lackschicht beim Aufspritzvorgang, da sich die

Farbpikmente um so homogener auf der zu lackierenden Oberfläche anordnen, je trockener diese ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Trocknung der Luft in dem Arbeitsbereich mittels eines Adsorptions- Rotationsluftentfeuchters, der eine mit dem Arbeitsbereich verbundene Adsorptionsleitung und einen separaten Regenarationskreislauf aufweist. Der besondere Vorteil dieses Trocknungssystems besteht darin, dal3 er kontinuierlich arbeitet und sehr wartungsarm ist.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weißt die erfindungsgemäße Vorrichtung zusätzlich zu dem Trocknungssystem eine Umwälz-und/oder Vorkühlanordnung auf, die die Luft in dem Arbeitsbereich umwälzt und kühlt. Die Kühlung der Luft führt zwar zunächst zu einer Erhöhung der relativen Luftfeuchtigkeit, jedoch zu einer Absenkung des Taupunktes der Luft. Dies erlaubt eine besonders effektive, nachfolgende Trocknung der Luft auf die gewünschte relative Feuchtigkeit.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen und der Beschreibung der derzeit bevorzugten Ausführungsform. Die derzeit bevorzugte Ausführungsform wird in folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, in der zeigt : Fig. 1 Schematisch eine Lackverarbeitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 den derzeit bevorzugten Adsorptions-Rotationstrockner, der bevorzugt in dem Trocknungssystem gemafi der vorliegenden Erfindung Verwendung findet ; und Fig. 3 eine Vernon-Kurve, in der die wasserbedingte Korosionsgeschwindigkeit

fUr Stahl dargestellt ist.

In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Verarbeitung und insbesondere zur Trocknung von Lacken schematisch dargestellt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfaßt einen Arbeitsbereich 10, der bevorzugterweise die Form einer an sich bekannten Lackierkabine haben kann. Innerhalb des Arbeitsbereiches 10 befinden sich neben den zu lackierenden Gegenständen (beispielsweise Kraftfahrzeugkarosserieteilen) auch die üblichen in der Lackierindustrie oder in Lackierkleinbetrieben verwendeten Spritzvorrichtungen (Spritzpistolen), mit denen der Lack auf die zu lackierenden Teile aufgebracht wird. Da diese Teile dem Fachmann hinreichend bekannt sind, wird auf eine separate Darstellung verzichtet.

Fur die vorliegende Erfindung ist von besonderer Bedeutung, daß der Arbeitsbereich 10 im Hinblick auf die Umgebung isoliert ist, um einen Luftaustausch zwischen der Luft 5 in dem Arbeitsbereich 10 und der Umge- bungsluft weitestgehend zu verhindern.

Weiterhin ist der Figur 1 das schematisch dargestellte erfindungsgemäße Trocknungssystem 20,30 zu entnehmen. Es umfaßt in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform einen Adsorptionstrockner 20, und eine Umwälz-und Vorkühlanordnung 30, die im folgenden beschrieben werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemalien Trocknungssystemes ein Adsorptionstrockner 20 verwendet, der tuber eine Adsorptionsleitung 21 mit dem Arbeitsbereich 10 verbunden ist. Der Adsorptionstrockner 20 verwendet einen kontinuierlich arbeitenden Adsorptionsrotor 20' (vergl. Fig. 2), der Frischluft ansaugt, diese trocknet und iiber die Adsorptionsleitung 21 in den Arbeitsbereich 10 einfiihrt. Weiterhin verfügt der Adsorptionstrockner 20 tuber einen separaten Regenarationskreislauf

29, der-wie im folgenden genauer beschrieben-den Adsorptionsrotor 20' regeneriert.

Der erfindungsgemäße Adsorptionstrockner 20 wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figur 2 beschrieben. Im wesentlichen besteht der Adsorptionstrockner 20 aus einem Adsorptionsrotor 20', der mit axial gerichteten Luftkanälen (nicht dargestellt) versehen ist. Diese sorgen fur eine laminare Star6- mung der Luft durch den Trockner bei einem geringen Druckabfall. Die zu ent- feuchtende Luft wird von einem Adsorptionsventilator 24 durch den Adsorp- tionsrotor 20'iiber einen Vorfilter 22 angesaugt. Zur Regeneration des Adsorp- tionsrotors 20' (d. h. zu seiner Entfeuchtung) ist ein getrennt vorgesehener Regenerationsbereich vorgesehen, der die im Rotor angelagerte Feuchtigkeit entfernt und ins Freie abgibt. Die liber den Regenerationskreislauf 29 geführte Luft wird von einem Regenerationsventilator 30 durch den Regenerationsabschnitt hindurch angesaugt, wobei sie zuvor von einem Filter 26 gereinigt, und nachfolgend von einer Heizung 28 auf die notwendige Prozesstemperatur erhöht wurde.

Der Adsorptionsrotor 20'besteht im wesentlichen aus einen sich langsam drehenden Rotor aus einem Keramik-Verbundwerkstoff, der dauerhaft mit entweder Silicagel oder Lithiumchlorid impragniert ist. Derzeit ist Silicagel als Adsorptionsmittel bevorzugt, da es physiologisch unschädlich und nicht wasserlöslich ist, und dadurch weder ausgewaschen noch mit dem Luftstrom ausgetragen werden kann. Durch die beschriebene Anordnung von Adsorptions- und Regenerationsbereich ergibt sich eine kontinuierliche Arbeitsweise des Adsorptionstrockners, da der Adsorptionsprozeß parallel zum Regenera- tionsprozeß verläuft.

Weiterhin ist in der derzeit bevorzugten Ausführungsform eine Umwälz-und Vorkühlanordnung 30 vorgesehen, die tuber einen Umwalz-und Vorkuhlkreislauf 32 mit dem Arbeitsbereich 10 verbunden ist. Die Umwälz-und

Vorkühlanordnung 30 sorgt zum einen fur einen Luftaustausch in dem Arbeitsbereich 10, und wahlweise finir eine Vorkühlung. Zusätzlich kann die Umwälz-und Vorkühlanordnung 30 auch tuber Filterelemente (nicht dargestellt) verfügen, die die Luft in dem Arbeitsbereich 10 filtern.

Da die Betriebsweise von Luftumwälz-und Kühlsystemen dem Fachmann hinreichend bekannt ist, wird auf eine detaillierte Beschreibung von ihnen an dieser Stelle verzichtet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Verarbeitung und insbesondere zur Trocknung von Lacken sowie die entsprechende Vorrichtung haben gegenüber den bislang verwendeten bekannten Methoden signifikante Vorteile, da sie zum einen die nachfolgende Trocknung von wasserlöslichen Lacken mit Heißluft unnötig machen, und zum anderen zu einer homogeneren Lackschicht auf der zu lackierenden Oberfläche führen. Wie bereits zuvor erwähnt, ordnen sich namlich die Lackpigmente auf der zu lackierenden Oberfläche umso homogener an, je trockener die zu lackierende Oberfläche ist. Bei Lackiertemperaturen von ca. 20 °C mul3 namlich der Taupunkt der auftreffenden Umgebungsluft wenigstens 15 °C betragen, um eine effektive Verankerung der Pimente am Untergrund zu erreichen. Ist beabsichtigt, beispielsweise Stahl zu lackieren, ist zu berücksichtigen, daß die Trockenkugeltemperatur der Stahloberfläche immer kleiner ist als die der an sie angrenzenden Umgebungsluft. Dadurch entsteht zwangsläufig ein Kühleffekt, der zu einer Aerosolabscheidung auf der Stahloberfläche führt, auch wenn der sich ergebende Wasserfilm mit bloßem Auge nicht sichtbar ist.

Dies wird durch in Figur 3 dargestellte Vernon-Kurve erläutert, die die Korro- sionskurve von Stahl in Abhängigkeit der relativen Luftfeuchtigkeit darstellt (als Mal3 fur die Korrosionsanfälligkeit ist auf der Ordinate die Gewichtszunahme dargestellt). Wie man dem Diagramm entnehmen kann, steigt bei einer relativen

Luftfeuchtigkeit von mehr als 60% die Korrosionskurve steil an, während bei einer Luftfeuchtigkeit von unter 30% keine Rostbildung mehr auftritt. Dies bedeutet, daß sich kein Aerosolfilm auf dem Stahl niedergeschlagen hat.

Führt man demnach die Lackierung bei einer relativen Luftfeuchtigkeit von weniger als 60%, oder besser bei weniger als 30% durch, ermöglicht dies eine sehr homogene Anordnung der Farbpigmente auf dem Star.

Im folgenden soll ein Beispiel der vorliegenden Erfindung erlautert werden.

Benutzt wird eine Lackierkabine 10, die erfindungsgemäß mit 20.000 m3/h oder 25.000 m3/h Luft umgewälzt wird. Der tuber den Adsorptionstrockner 20 zugeführte getrocknete Frischluftanteil soll dabei ca. 10% betragen.

Demgemäß werden also 2.000 m3/h bzw. 2.500 m3/h Frischluft tuber einen Adsorptionsluftentfeuchter (beispielsweise erhältlich über ARKU-Verfahrens- technik Gmbh, Olching, Deutschland) geführt und auf einem niedrigen Taupunkt gebracht. Gleichzeitig sorgt die Umwälz-und Vorkühlanordnung 30 fur eine Vor- kühlung der Luft in dem Arbeitsbereich 10. Betrachtet man beispielsweise im Sommer vorherschende Bedingungen, ergibt sich folgendes : Beispiel Außenluft Sommer: Adsorptionauf:auf: T = 25°C, T = 10 °C, T = 30 °C, 70% r. F., 98% r. F., 6% r. F., W = 14 g/kg, W = 7,5 g/kg, W = 1,5 g/kg, TP = + 19 °C TP = + 10 °C TP° = - 11 °C Wobei T die Temperatur, r. F. die relative Luftfeuchtigkeit, W die Wasser-

beladung, und TP der Taupunkt ist.

Vergleicht man die fur die Trocknung sich ergebende Energiebilanz der klassischen Verfahren (mit Heißlufttrocknung) im Vergleich zu dem obigen erfin- dungsgemäßen Verfahren ergibt sich, dal3 mit obigen Parametern ca. 50% der Energiekosten eingespart werden konnen. Hierbei ist zu beachten, dal3 der Trocknungsprozeß um so effektiver gestalten werden kann, je weniger Gesamtluftmenge umgewalzt wird (Verhältnis der wasserhaltigen Umluft zum hochtrockenen Frischluftanteil). Daher sollte die Erhöhung des hochtrockenen Frischluftanteils zu einer weiteren Reduzierung der notwendigen Energiekosten führen.

Schließlich wird darauf hingewiesen, daß die oben beschriebene bevorzugte Ausfflhrungsform lediglich beispielshaft zu verstehen ist ; andere Gestaltungen sind möglich, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Beispielsweise sind in der Ausführungsform gemäß Figur 1 die erfindungsgemäßen Adsorptionstrockner-, Umwälz- und Vorkühlanordnungen außerhalb des Arbeitsbereichs 10 angebracht.

Dem Fachmann ist klar, daß diese selbstverständlich auch innerhalb des Arbeitsbereiches angeordnet werden konnen.

Weiterhin ist in der bevorzugten Ausführungsform der Adsorptionstrockner als separates Element (getrennt von der Umwalz-und Vorkuhlanordnung) vorgesehen. Selbstverständlich kann man auch eine integrierte Vorrichtung vorsehen.

Schließlich wird darauf hingewiesen, dal3 das erfindungsgemdJ3e Verfahren und die entsprechende Vorrichtung nicht nur fiir wasserhaltige Lacke anwendbar ist, sondera auch fur losungsmittelhaltige Lacke. Wird das erfindungsgemäße Verfahren und die entsprechende Vorrichtung fiir losungsmittelhaltige Lacke verwendet, führt dies dazu, dal3 die nach wie vor notwendige Trocknung durch Heißluft erheblich reduziert werden kann ; in diesem Fall wird das erfindungsgemäße Verfahren gleichsam als Vortrocknungsverfahren verwendet.