Brock Alloy Wheels: Kontrollierter Wasserhaushalt für eine komplexe Lackiervorbehandlung

Die Firma Brock Alloy Wheels GmbH ist ein führender Hersteller von Leichtmetallrädern und Aluminiumfelgen. Seit Anfang 2017 ist in Bosnien-Herzegowina eine neue Produktion der Tochtergesellschaft Jajce Alloy Wheels in Betrieb. Auch an dem neuen Produktionsstandort bleibt die Firma Brock Alloy Wheels GmbH ihrer Linie treu und setzt einen besonderen Fokus auf die Themen Umweltschutz und Sicherheit in ihren Herstellungsprozessen. Dabei ermöglicht ihnen neueste Oberflächentechnologie eine chromfreie Vorbehandlung der Teile und kann gleichzeitig den hohen Standards der Automobil-Hersteller genügen. Zudem kann der komplette Produktionsbereich durch die eigene Abwasseraufbereitungsanlage VACUDEST, geliefert von der Firma H2O GmbH aus dem badischen Steinen, mit wiedergewonnenem Wasser versorgt werden. So wird die Produktion abwasserfrei, damit leistet Brock Alloy Wheels GmbH einen entscheidenden Beitrag zur Schonung der Umwelt und der immer knapper werdenden Frischwasserressourcen. Bei einer komplexen Lackiervorbehandlungsanlage, wie sie bei Brock Alloy Wheels GmbH zum Einsatz kommt, fallen verschiedene, schwermetallbelastete Spülabwässer an. Aufgrund der variablen Zusammensetzung der  Industrieabwässer sind die Anforderungen an das Aufbereitungssystem enorm. Dennoch konnte hier durch eine überlegte Wasserführung, durch die Verwendung der patentierten Clearcat VACUDEST Anlage sowie durch definierte Nachbehandlungsschritte, eine Wasseraufbereitung mittels Vakuumdestillation realisiert werden. In diesem Fall bedeutet es, dass insgesamt drei verschieden stark belastete Abwässer anfallen, die mit Hilfe der nachhaltigen Aufbereitung zurück in den Produktionsprozess geführt werden. Bei Brock Alloy Wheels GmbH sind es Abwässer aus der Entfettung, Beize sowie Phosphatierung.

Entfettung

Der Behandlung von metallischen Oberflächen geht zunächst eine Entfettung voraus. Hierbei werden die Metallteile durch die Behandlung von saurer oder alkalischer Chemie von organischen Verunreinigungen befreit. Die Entfettung kann als Tauchverfahren angewendet werden oder aber durch ein Spritzverfahren erfolgen. Hierbei ist das Zusammenspiel verschiedener Parameter wie Temperatur, Konzentration an Entfettungschemie, Tauchzeit oder der Spritzdruck entscheidend für eine optimale Behandlung. Die hier anfallenden öl-  und fetthaltigen Abwässer werden mit einem besonderen VACUDEST System aufbereitet. Die darin integrierte Clearcat-Technologie erzeugt ein öl- und fettfreies Destillat mit einer derart guten Qualität, dass es für eine Wiederverwendung in den nachgeschalteten Spülen der Entfettung zurückgeführt werden kann und somit eine Kreislaufführung realisiert wird.

Beize

Werden durch die Entfettung Verunreinigungen entfernt, die sich auf der Metalloberfläche befinden, so werden bei der Beize metallische Verunreinigungen in der Metalloberfläche entfernt. Verunreinigungen, wie beispielsweise Metalloxid, können durch das Beizen entfernt werden. Insbesondere die Verwendung von fluoridhaltigen Beizmitteln stellt eine enorme Herausforderung an die Aufbereitung der hier anfallenden Abwässer. Die Einstellung eines definierten pH-Wertes, die Auswahl eines passenden Edelstahlmaterials sowie die Kontrolle der Eingangs- und Ausgangskonzentration an Fluoriden, sind bei der Auslegung des VACUDEST-Systems von besonderer Bedeutung.

Durch das Abtragen von Teilen der Metallschicht können in diesen „Aktivbädern“ hohe Schlammfrachten anfallen, welche bei konventionellen Verdampfersystemen zu ungewollter Belagbildung führen können. Die Verwendung der Activepowerclean-Technologie in der VACUDEST entfernt Schlämme und Beläge während der Destillation und ermöglicht so einen optimalen Wärmeübergang, was sich ebenso positiv auf die Verdampferleistung auswirkt. Auch eine Erhöhung der Schlammfracht durch Neutralisation stellt hier keinerlei Hindernis dar. Sind die „Aktivbäder“ zu hoch belastet, so können diese dem VACUDEST Verdampfer auch in kontrollierten Mengen zudosiert werden.

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Konversion und Phosphatierung

Bei einer Konversion bzw. einer Phosphatierung wird auf die Metalloberfläche eine Schicht aufgetragen, welche die Korrosionsbeständigkeit der Metallteile steigert. Gleichzeitig erzeugt diese Schicht für das anschließende Auftragen der Farbe eine gute Wechselwirkung zwischen Metalloberfläche und Farbschicht. Bisherige Konversionsschichten bestanden häufig aus Chrom (VI)-Verbindungen, die allerdings wegen ihrer krebserzeugenden Wirkung immer häufiger durch andere Komponenten ersetzt werden. Dieses Bewusstsein für eine umweltschonende Produktion wird auch bei Brock Alloy Wheels GmbH umgesetzt indem auf die Verwendung jeglicher Chrom(IV)-Verbindungen verzichtet wird. Da die Konzentration der eingesetzten Konversions- bzw. Passivierungsmittel meist sehr gering ist, bietet es sich an, diese ebenfalls mit der VACUDEST aufzubereiten denn so können die anfallenden Entsorgungskosten drastisch reduziert werden.

Steigerung der Effektivität durch intelligente Wasserführung und Destillatnachbehandlung

Um bei der Aufbereitung mittels Vakuumdestillation eine möglichst effektive Betriebsweise zu erhalten, sind die Kenntnis der Inhaltsstoffe sowie der Belastung durch nichtverdampfbaren Stoffe von entscheidender Bedeutung. Je geringer die Belastung der Prozesswässer ist, desto länger kann ein Destillationszyklus dauern und desto geringer sind dann auch die Betriebs- und Entsorgungskosten.

Wie in den vorherigen Abschnitten beschrieben können bei komplexen Lackiervorbehandlungs-prozessen unterschiedlich stark belastete Wässer anfallen. Entfettungs- und Beizbäder sind meist stark belastete Prozessabwässer deren alleinige Aufbereitung in der VACUDEST unwirtschaftlich wäre. Konvertierungsbäder sowie alle Spülbecken sind hingegen deutlich geringer belastet und eignen sich deshalb hervorragend für eine Aufbereitung durch Vakuumdestillation. Sollen die stark belasteten Entfettungs- und Beizbäder dennoch mit aufbereitet werden, so können diese zunächst separat gesammelt und anschließend kontrolliert zu den schwächer belasteten Prozesswasserströmen zudosiert werden. So wird die Zusammensetzung des zugeführten Prozesswassers bewusst gewählt und so ein kontinuierlicher und damit auch energieeffizienter Destillationsprozess mit dem VACUDEST System ermöglicht. Zur Ermittlung der optimalen Prozesswasserzusammensetzung können die einzelnen Aktivbäder und Spülen im hausinternen Labor bei der H2O GmbH untersucht werden. Die Analyse der nichtverdampfbaren Stoffe sowie anderer relevanter Parameter bildet die Basis für die Auslegung und Steuerung der VACUDEST Peripherie, welche die optimale Mischung für die Vakuumdestillation möglich macht.

Für einen kosteneffizienten und umweltschonenden Wasserhaushalt kann das bei der Vakuumdestillation erzeugte Destillat in den Lackiervorbehandlungsprozess zurückgeführt werden. Um das Destillat in die Produktion zurückführen zu können, muss das Wasser natürlich bestimmten qualitativen Ansprüchen genügen. Diese Anforderungen werden meist von den Zulieferern der Entfettung-, Beiz- und Konvertierungsmittel gestellt. Für jedes Behandlungs- oder Spülbecken gibt es unterschiedliche Anforderungen. Der wichtigste Parameter hierbei ist die Leitfähigkeit. Erfüllt das durch Vakuumdestillation erzeugte Destillat die benötigten Anforderungen an die Leitfähigkeit nicht, so kann vor der Rückführung in die Produktion das Destillat über einen Ionentauscher geleitet werden und so die Leitfähigkeit deutlich verringert werden. Da jedes Behandlungs- und Spülbecken andere Qualitätsanforderungen hat, kann der Lauf der Rückführung variabel gestaltet werden. Diese Flexibilität in der Wasserführung ist auch für Brock Alloy Wheels GmbH besonders attraktiv. Dadurch kann leicht auf Veränderungen in der Lackiervorbehandlung reagiert werden, ohne dass die Qualität und Effektivität des Wasserhaushaltes negativ beeinflusst.

Quelle: JOT - Journal für Oberflächentechnik