Jak ograniczyć straty?

18
USZLACHETNIANIE POWIERZCHNI DREWNA
Odzysk lakierów wodorozcieńczalnych
Jak ograniczyć
straty?
Jak ogólnie wiadomo, przy natryskowym nakładaniu powłok lakierowych
w przemyśle drzewnym powstają straty lakieru rzędu 20–60 proc., przy
czym największe ich wartości występują przy natryskiwaniu elementów
graniakowych i zespołów o konstrukcji szkieletowej, tzw. ażurowej.
Ryc. 1. System odzysku lakieru Firmy
Venjakob. [4]
Straty te dotyczą nie tylko
konwencjonalnego natrysku
pneumatycznego, przy którym
są największe, ale również innych, nowocześniejszych metod (np. AIRLESS, AIRMIX, AIR
COMBI, AIRCOAT itp.) łącznie
z natryskiem elektrostatycznym, gdzie też są nieuchronne.
Powoduje to wzrost kosztów
produkcji i duże obciążenie
dla środowiska pracy. Są różne metody odzysku, za jedną
z prostszych można uznać
zbieranie lakieru na obiegowej
taśmie. Biegnąca w poprzek
do kierunku przebiegu technologicznego, samoczyszcząca
taśma teflonowa zbiera delikatnie overspray i za pomocą
sterowanego zgarniacza V
(rakli) odprowadza lakier z powrotem do zbiornika (ryc. 1).
Metodę tę oferuje niemiecka
Firma Venjakob® [4]. Znacznie bardziej udoskonalony jest
opatentowany system odzyskowy lakieru w urządzeniach
automatycznych włoskiej firmy Cefla [3]. Przykłady tego
systemu w postaci modelu
MITO zilustrowano na ryc. 2
i 3. W modelu tym walec stalowy odbiera lakier (overspray)
z taśmy przenośnika. Walec
ten współpracuje z raklą rynny ściekowej na całej swojej
długości. Wzdłuż rynny porusza się druga rakla trójkątna,
która zgarnia lakier na usytuowany w dolnej części rynny
przenośnik taśmowy, również
współpracujący z ostatnią
już raklą, po której odzyskany lakier ścieka do pojemnika
(ryc. 2). Opisany układ odzyskowy w całości znajduje się
na osobnym wózku w formie
odrębnego zespołu umieszczanego pod stołem odbiorczym. Stół ten jest wychylny
o 90 stopni, co umożliwia
łatwy dostęp w przypadku
czyszczenia układu i zmiany
wyrobu lakierowego. Na ryc. 3
widać, jak na walcu zbiera się
wyrób lakierowy odzyskany
z overspray’u. Firma Cefla ma
w swojej ofercie również inne,
podobne do opisanego systemy odzyskowe.
Opisane powyżej systemy
mają zastosowanie wyłącznie
w zabudowanych, automatycznych urządzeniach natryskowych określonej firmy.
Przy bardziej tradycyjnym
natrysku (natrysk ręczny, ro-
boty lakiernicze) w kabinach
natryskowych i przy ścianach
wodnych dużą skuteczność
wykazują metody bazujące
na stosowaniu ekranu (ściany)
zbierającej mgłę lakierową
zwaną oversprayem. Są one
przeznaczone do odzysku lakierów wodorozcieńczalnych
nie utwardzanych chemicznie [5, 6]. Ekran jest wykonany ze stali kwasoodpornej
i poliacetalu, a od strony nakładania jest pokryty teflonem [5]. Wewnątrz ekranu
krąży ciecz o odpowiedniej
temperaturze
sterowanej
przez komputer i operatora.
W strefie nakładania lakieru jest zamontowany układ
utrzymywania odpowiedniej
wilgotności powietrza. Na
metodzie tej bazuje system
Coolac®. Schemat działania
tej instalacji przedstawiono
na ryc. 4. Jej podstawowym
składnikiem jest usytuowana
za natryskiwanym elementem
ściana chłodząca (ekran), na
której kondensuje się mgła
(overspray) lakieru wodorozcieńczalnego. Powstający na
powierzchni ekranu (ściany)
film kondensacyjny zapobie-
19
www.lakiernictwo.net
Ryc. 2. Urządzenie odzyskowe MITO Firmy Cefla. (fot. autorów)
ga wysychaniu lakieru. Przy
odpowiedniej grubości warstwy overspray zebrany na
ekranie spływa bezpośrednio
do zbiornika wychwytującego. Ściana jest chłodzona do
temperatury nieco poniżej
punktu rosy. Jest to temperatura, która wynika z temperatury i względnej wilgotności
powietrza otoczenia. Punkt
rosy określa temperaturę roboczą, przy której powietrze
otaczające (para wodna) kondensuje się i osiada na zimnej
(chłodzonej) ścianie Coolac®.
Do określania temperatury
roboczej ekranu służy odpowiedni wykres (ryc. 5). W kompletnej instalacji odzysku
lakieru Coolac® instaluje się
zwykle urządzenie dodatkowe w postaci nawilżacza powietrza, za pomocą którego
nastawia się odpowiednią
względną wilgotność powietrza. Urządzenie to staje się
niezbędnym wyposażeniem
całego systemu odzyskowego
w przypadku pór roku, kiedy
wilgotność względna powietrza spada poniżej 50 proc.
Określanie punktu rosy należy
powtarzać za każdym razem,
kiedy zmieniają się warunki
klimatyczne w obszarze ekranu. Jest to również możliwe
w systemie automatycznym
za pomocą sterowania Coolac® – control.
W jednym z zakładów
przemysłu drzewnego zmodernizowano kabiny lakiernicze przeznaczone głównie
do lakierowania lakierami
wodorozcieńczalnymi.
Modernizacja ta polegała na zainstalowaniu dwóch ekranów
Coolac® firmy Range + Heine
GmbH. (ryc. 6, 7) dostarczonych przez firmę TopFinish
z Torunia oraz nawilżaczy
powietrza firmy FINESTFOG
[2]. Przeprowadzono próby
odzysku lakieru. Dla sprawdzenia skuteczności działania
systemu zrobiono analizy na
czterech wyszczególnionych
poniżej podstawowych grupach elementów.
I. Przedmioty krótkie i wąskie, np. drewniane nakładki podłokietników
II. Przedmioty długie i wąskie, np. wszelkiego rodzaju nogi krzeseł
III. Przedmioty płaskie, jak
np. w przybliżeniu dwuwymiarowe kształtki gięto
klejone w postaci siedzisk
i oparć
IV. Przedmioty w postaci siedziska i oparcia tworzącego jeden element, np.
skomplikowane kształtki
gięto – klejone.
W przypadku przedmiotów z grupy I oraz II ilość
odzyskanego lakieru była rejestrowana tylko z jednego
Ryc. 3. Walec zbierający urządzenia MITO – Cefla. (fot. autorów)
Element 1 (natrysk podkładu)
Nr
próby
Masa
początkowa
[g]
Masa
końcowa
[g]
Masa sucha
lakieru
[g]
Masa lakieru
na elemencie
[g]
1
2
3
4
5
1
887,0
899,0
12,0
37,5
2
867,5
880,5
13,0
40,6
3
907,5
920,5
13,0
40,6
4
888,5
901,5
13,0
40,6
5
893,0
907,0
14,0
43,8
6
892,5
904,5
12,0
37,5
7
849,0
863,0
14,0
43,8
8
858,5
871,5
13,0
40,6
9
853,5
867,0
13,5
42,2
10
895,0
908,0
13,0
40,6
11
880,0
895,0
15,0
46,9
12
906,0
920,0
14,0
43,8
13
912,0
926,5
14,5
45,3
14
907,0
921,0
14,0
43,8
15
900,5
915,0
14,5
45,3
16
837,5
849,5
12,0
37,5
17
931,5
944,5
13,0
40,6
18
872,0
887,0
15,0
46,9
19
858,5
872,0
13,5
42,2
20
863,0
877,0
14,0
43,8
Razem
883,0
896,5
13,5
42,2
Tabela 1. Wyniki pomiarów ilości lakieru na przykładzie partii elementów jednego rodzaju
(natrysk AIRMIX i elektrostatyczny).
20
USZLACHETNIANIE POWIERZCHNI DREWNA
Ryc. 4. Schemat instalacji odzysku lakieru systemu Coolac®. [7]
Ryc. 5. Krzywe punktu rosy. [1]
Zużycie wg normy zakładowej
Zużycie rzeczywiste
Rodzaj
lakieru
wodorozcieńczalnego
Ilość
elem.
[szt.]
1
Lakier 1
88
0,0960
–
8701
–
0,0899
–
8152
–
2
Lakier 1
49
0,1970
–
9943
–
0,1123
–
5670
–
3
Lakier 1
73
0,1970
–
14 812
–
0,1172
–
8810
–
4
Lakier 1
550
0,0110
–
6232
–
0,0150
–
8524
–
5
Lakier 1
400
0,0110
–
4532
–
0,0133
–
5472
–
6
Lakier 1
172
–
0,0630
–
11 161
–
0,0563
–
9976
7
Lakier 1
126
–
0,0726
–
9422
–
0,0879
–
11 404
8
Lakier 2
349
0,0990
–
35242
–
0,0749
–
26 941
–
9
Lakier 2
100
0,0900
–
8824
–
0,0990
–
10 196
–
10
Lakier 2
85
0,0726
–
6050
–
0,1037
–
9076
–
Razem
94 336
20 583
Razem
82 840
21 380
Nr
el.
[w litrach
brutto/szt.]
[w litrach
brutto/szt.]
[w gramach brutto]
[w gramach brutto]
Podkład Powłoka Podkład Powłoka Podkład Powłoka Podkład Powłoka
Tabela 2. Zestawienie zużycia lakieru dla wybranych elementów mebli szkieletowych (natrysk AIRMIX i elektrostatyczny).
Nr el.
Ilość
Rodzaj
elem.
lakieru
[szt.]
Zużycie wg normy
zakładowej
[g brutto]
Zużycie
rzeczywiste
[g brutto]
Odzysk
lakieru
[g]
Podkład Powłoka Podkład Powłoka
5
Różnica
(zysk „+” lub
strata „ –”)
[g]
Odzysk z ...
[%]
Bez
Z odzyodzysku
...zuży- ... overskiem
(4–6)
cia całk. spray
(8+9)
lub (5–7)
1
2
3
4
6
7
8
9
10
11
12
1
Lak. 1
88
8701
8152
–
3730
+549
+4279
46
84
2
Lak. 1
49
9943
5670
–
1603
+4273
+5876
28
59
3
Lak. 1
73
14 812
8810
–
2339
+6002
+8341
27
53
4
Lak. 1
550
6232
8524
–
3028
–2293
+735
36
57
5
Lak. 1
400
4532
5472
–
1700
–940
+759
31
55
6
Lak. 1
172
–
11 161
–
9976
4273
+1185
+5458
43
66
7
Lak. 1
126
–
9422
–
11 404
4895
–1982
+2913
43
75
8
Lak. 2
349
35 242
–
26 941
–
10 125
+8302
+18 426
38
57
9
Lak. 2
100
8824
–
10196
–
3814
–1372
+2442
37
60
10
Lak. 2
85
6050
–
9076
–
2973
–3026
–53
33
79
Razem 94 336 20 583 82 240 20 583 38 478 +10 699 +49 176
Tabela 3. Zestawienie odzysku lakieru przy zastosowaniu ekranów Coolac® dla wybranych elementów mebli szkieletowych
(natrysk AIRMIX i elektrostatyczny).
ekranu odzyskowego, gdyż
elementy te nie wymagały
dodatkowych poprawek po
natrysku elektrostatycznym.
Przedmioty z grupy III oraz IV
wymagały natomiast lakierowania z obu stron, stąd konieczność stosowania dwóch
ekranów odzyskowych. Próby
przeprowadzono na linii, gdzie
elementy zawieszone na tzw.
zawiesiach
przemieszczały
się z prędkością ok. 5,5 m/
min. Wielkość serii testowej
była zależna od rodzaju grupy
testowej. W przypadku grupy
I i II serie liczyły od 100 do 550
szt., natomiast dla grupy III i IV
zawierały się w przedziale od
50 do 100 szt. elementów.
Dla każdej serii elementów
jednego rodzaju dokonano
pomiaru masy początkowej
20 sztuk (kolumna 2 tabeli 1),
a następnie poddawano je lakierowaniu zgodnie z technologią wraz z pozostałymi elementami serii testowej. Przed
rozpoczęciem
właściwego
pomiaru
przeprowadzono
ważenie zbiorników głównych
zakładowej instalacji natryskowego nakładania wyrobów
lakierowych, z których w momencie prób był pobierany
lakier oraz zbierających lakier
z overspray’u zbiorników przy
ekranach Coolac®. Wraz z polakierowaniem
ostatniego
elementu danej serii dokonywano ponownego ważenia
wspomnianych zbiorników Coolac®. Różnica z obu pomia-
21
www.lakiernictwo.net
rów mas zbiorników głównych,
stanowiła ogólne zużycie materiału wykończeniowego na
daną wielkość serii, natomiast
różnica mas zbiorników systemu Coolac® pozwoliła określić
wielkość odzysku. Dokładne
określenie wielkości aplikacji materiału lakierowego na
element umożliwia określenie
wielkości całego overspray’u.
W tego typu pomiarach dość
istotna jest ilość lakieru jaka
jest aplikowana w postaci
„mokrej” na dany przedmiot.
Z uwagi na ciągłość procesu
była ona wyliczana po uprzednim zważeniu przedmiotu
z utwardzoną powłoką (kolumna 3 tabeli 1) oraz za pomocą
procentowego udziału związków stałych tzw. błonotwórczych w wyrobie lakierowym.
W przypadku zastosowanych
lakierów mieścił się on w granicach 30 – 32 proc. Z różnicy
masy końcowej elementu (po
aplikacji lakieru i wysuszeniu)
oraz początkowej (przed aplikacją lakieru) wyliczano ilość
suchej masy lakieru, tzn. masy
powłoki utwardzonej, na danym przedmiocie (kolumna 4
tabeli 1). Znając suchą masę
lakieru na przedmiocie oraz
udział procentowy związków
błonotwórczych w lakierze
(ciecz), można już łatwo obliczyć jaka była ilość lakieru na
danym elemencie tuż przed
procesem jego suszenia.
W tabeli 2 zestawiono
przykładowe wartości zużycia dwóch rodzajów lakierów
wodorozcieńczalnych podczas
natrysku elektrostatycznego
i natrysku AIRMIX różnych
elementów mebli szkieletowych, a w tabeli 3 wyniki odzysku tych lakierów przy wykorzystaniu ekranów Coolac®.
Zużycie „brutto” dotyczy
całkowitej ilości lakieru zużytej na dany element, a więc
obejmuje ilość lakieru w powłoce na elemencie i straty
w postaci overspray. Kolorem
zielonym oznaczono wartości
mieszczące się w normie zużycia (wg normy zakładowej),
a czerwonym – zużycie przekraczające normowane. Na
niebiesko zaznaczono odzyskane ilości lakieru.
Średni odzysk lakieru wodorozcieńczalnego z dwóch
ekranów Coolac® zainstalowanych w zakładzie wyniósł
ok. 65 proc. Przeprowadzone
próby wykazały, że odzysk ten
jest uwarunkowany w znacznym stopniu kształtem lakierowanego elementu oraz
właściwym doborem warunków skraplania (dobór punktu
rosy) na powierzchni czynnej ekranów. Inną korzyścią
wypływającą ze stosowania
technologii Coolac® jest, miedzy innymi, zmniejszenie zużycia filtrów i mat filtracyjnych
oraz wyeliminowanie szlamu
powstającego w kabinach
(ścianach) z płaszczem wodnym [5]. Pierwsze obserwacje
po uruchomieniu instalacji Coolac® wykazały, że odzyskany
lakier nadaje się po odfiltrowaniu z zanieczyszczeń stałych do ponownego stosowania jako domieszka do lakieru
podkładowego.
W uzupełnieniu powyższych uwag należy wspomnieć, że obecnie występują
również inne od opisanej odmiany technologii Coolac®, np.
TURBO COOLAC®, w której
oddzielanie overspray’u jest
zintegrowane w jeden system
z czyszczeniem powietrza
odlotowego oraz odmiana
COOLAC® TANDEM przydatna w przypadku stosowania
różnych kolorów lakierów wodorozcieńczalnych. Systemy
te są instalowane w urządzeniach automatycznych firm
Range + Heine [7] oraz Venjakob [5].
Wojciech Kien
Marcin Osajda
Ryc. 6. Natrysk elektrostatyczny elementu nr 1 (tab. 2 i 3) głowicą EVOBEL (Firma Wagner)
przy ekranie Coolac®. (fot. autorów)
Ryc. 7. Natrysk AIRMIX elementu nr 2 (tab. 2 i 3) przy ekranie Coolac®. (fot. autorów)
Literatura
1. Instrukcja obsługi Coolac®
2. Instrukcja obsługi urządzenia nawilżającego Finestfog®
3. Mat. informacyjne Firmy Cefla
4. Mat. informacyjne Firmy Venjakob
5. Osiński R. (2009): Obniż koszty malowania. Nawet stuprocentowe
wykorzystanie farb i lakierów wodorozcieńczalnych. Lakiernictwo
przemysłowe, nr 3
6. Osiński R. (2011): Fakty i mity. Malowanie i lakierowanie elektrostatyczne – aplikacje ciekłe. Lakiernictwo Przemysłowe, nr 2
7. Strona internetowa www.rangeheine.de