Фильтры для покрасочных камер сухого типа

Технологии окрашивания сопряжены с использованием часто не безупречных в санитарно-гигиеническом и экологическом отношении лакокрасочных материалов (ЛКМ). Причем «небезупречность» эта проявляется не на протяжении долгосрочного периода их эксплуатации в виде покрытий, а в процессе изготовления и нанесения на окрашиваемые поверхности.

Производство ЛКМ сопровождается образованием большого количества твердых отходов, загрязненных стоков, газовых (летучих) выбросов. Важной, одновременно экологической и экономической проблемой, остается совершенствование технологических процессов нанесения ЛКМ, необходимость сделать их безопасными и приносящими наилучший результат. Именно стремление гарантировать высокое качество работ, оптимальные санитарно-гигиенические условия труда для персонала, эффективную защиту окружающей среды от вредных выбросов ─ послужили основными предпосылками появления покрасочных (окрасочных) камер (кабин). Их неотъемлемой частью является фильтровальное оборудование. Фильтры для окрасочных камер активно участвуют в решении большинства задач, возникающих при использовании этого вида оборудования.

Качество окрашивания и сохранение здоровья персонала одинаково важны при любых размерах и производительности камер; вопросы защиты окружающей среды тем актуальнее, чем значительнее объемы используемых ЛКМ и соответственно, чем больше возникает при этом отходов в виде сухих частиц и испарений. И если применяемая время от времени покрасочная камера в гараже особого урона окружающей среде не нанесет, то круглосуточно задействованные окрасочные производства крупных автозаводов способны оказывать на природу самый жесткий прессинг.

Сухие и водяные покрасочные камеры

О важности фильтров говорит тот факт, что именно в зависимости от способа очистки воздуха, и соответственно, конструкции и принципа работы используемых фильтров, покрасочные камеры разделяют на два больших класса ─ водяные и сухие.

Окрасочные камеры с сухим фильтром, сухие покрасочные камеры, покрасочные камеры сухой фильтрации, покрасочные камеры сухого типа ─ как бы не варьировалось их название, покрасочные камеры с сухим фильтром отличаются тем, что очищают воздух без присутствия воды.

Сухие фильтры (картонные, угольные, стекловолокнистые и др.) применяются и в окрасочных камерах с гидрофильтром, другое название которых ─ покрасочные камеры с водяной завесой, но в них часть работы по очистке воздуха берут на себя гидравлические фильтры. Покрасочная камера с водяной завесой оснащена форсунками и наклонными щитами, формирующими завесу, проходя через которую побывавший в рабочей зоне загрязненный красочным аэрозолем воздух, очищается от частиц лакокрасочных материалов.

Только совсем примитивные покрасочные камеры оснащены единственным фильтром на входном воздуховоде, очищающим приточный воздух. Подавляющее большинство современных конструкций имеют многоступенчатую систему фильтрации.

Очистка приточного воздуха

Чистота воздуха внутри покрасочной камеры ─ одно из ключевых условий обеспечения высокого качества покрытия. Очистка приточного воздуха, параметры которого оказывают непосредственное влияние на качество окрашивания, как правило, выполняется в два этапа: сначала предварительная фильтрация с использованием фильтров грубой очистки, затем с помощью потолочных фильтров тонкой очистки.

Нормативный документ «ГОСТ Р ЕН 14799-2013 Фильтры воздушные для общей очистки воздуха. Термины и определения» подразделяет воздушные фильтры на фильтры очистки воздуха от частиц и фильтры очистки воздуха от паров и газов. Первые классифицируют в соответствии с их фильтрующей способностью на четыре группы:

• Группа G ─ фильтры грубой очистки; классы ─ G1, G2, G3, G4;
• Группа F ─ фильтры тонкой очистки; классы ─ F5, F6, F7, F8, F9;
• НЕРА (от High Efficiency Particulate Air filter) ─ высокоэффективные фильтры очистки воздуха; классы ─ Н10, Н11, Н12, Н13, Н14;
• ULPA ─ сверхвысокоэффективные фильтры очистки воздуха; классы ─ U15, U16, U17. (ULPA от Ultra Low Penetration Air filter или фильтр очистки воздуха с ультранизким проскоком частиц; проскок ─ отношение концентраций частиц после фильтра и до него).

В «ГОСТ Р ЕН 1822-1-2010. Высокоэффективные фильтры очистки воздуха ЕРА, HEPA и ULPA. Часть 1. Классификация, методы испытаний, маркировка» есть еще эффективные фильтры очистки воздуха ЕРА (Efficient Particulate Air filter).

Фильтры грубой и тонкой очистки являются фильтрами общего назначения. Класс фильтров общего назначения определяется измеряемой в процентах эффективностью, т. е. концентрацией наиболее проникающих частиц до и после фильтра.

Для любого воздушного фильтра важны такие параметры как эффективность пылеочистки; номинальная производительность или расход воздуха, т. е. объем воздуха, проходящего через фильтр в единицу времени (м³/час); начальное и рекомендуемое конечное аэродинамическое сопротивления; пылеемкость ─ масса пыли, уловленной фильтром и накопившейся в нем при достижении значения конечного аэродинамического сопротивления.

Фильтры грубой очистки

Задача фильтров грубой очистки, ─ уловить основную часть атмосферной пыли, обеспечив необходимую чистоту наружному воздуху, попавшему в вентиляционную систему покрасочной камеры. Ведь даже если он был взят в местности с почти идеальной экологией (что уж говорить о городах и промышленных зонах) в нем содержится немалое количество пыли, растительных волокон, микроорганизмов, спор и проч. А в городской атмосфере особенно много оксида кремния SiO₂ и продуктов неполного сгорания топлива. Предварительная фильтрация нужна не только для того, чтобы облегчить работу потолочных фильтров и увеличить срок их эксплуатации, но и для защиты вентиляционного и теплового оборудования покрасочных камер.

В системах воздухозабора могут использоваться фильтры грубой очистки ─ ячейковые плоские (гофрированные и сетчатые), карманные, панельные.

Панельный фильтр представляет собой плоскую конструкцию из нескольких фильтров или ячейку с параллельными поверхностями.

Рамки ячейковых гофрированных фильтров (ФВГ или ФяГ) изготовлены из металла. Фильтрующий материал ─ синтетические волокна, возможно, с добавлением хлопка, со стороны выхода воздуха опирается на сетку волнообразной формы. Сетка, установленная со стороны входа воздуха, повысит прочность фильтра.

Гофрирование позволяет увеличить площадь фильтрации, улучшить аэродинамические характеристики и пылеемкость, сделать фильтр более компактным.

Для очистки приточного воздуха от пылимогут использоватьсяфильтры ячейковые складчатые (ФяС), состоящие из набора рамок, между которыми натянут фильтрующий материал.

Для этих же целей применяются фильтры ячейковые сетчатые типов ФяР, ФяВ, ФяУ.

Фильтр ячейковый сетчатый (ФяР) ─ эффективное средство против крупноразмерных частиц ─ закрепленная в металлической рамке плетеная сетка из нержавеющей или оцинкованной стали.

В фильтрах ФяВ использованы сетки из полимерных материалов ─ полиэтилена, пропилена, винипласта.

В фильтрах ФяУ материал из стекловолокна или химических волокон удерживается сеткой с тыльной стороны.

В фильтрах карманного типа (ФВK – фильтр воздушный карманный или ФяК ─ фильтр ячейковый карманный), фильтрующий материал выполнен в виде карманов из сшитого или термически спаянного фильтрующего материала, прикрепленных к «формообразующей» рамке из металла (оцинкованная сталь, алюминий) или пластика.

Для лучшей герметичности швы карманов дополнительно проклеивают. Чрезмерному раздуванию и слипанию смежных карманов препятствуют специальные ограничители. На конце карманов расположена связывающая их между собой тесьма, что не позволяет им разлетаться под воздействием воздушного потока. Карманы могут раздуваться, не касаясь друг друга, благодаря чему удается задействовать все 100 % фильтрующей поверхности. Размеры и форма карманов подобраны таким образом, чтобы поток воздуха был максимальным и равномерным по всей поверхности фильтра, и также равномерно накапливалась пыль. Стык рамки с фильтрующим материалом выполняется с использованием уплотнителя.

Важные параметры карманных фильтров: высота и ширина рамки, количество (от двух и более) и глубина карманов.

Преимущества карманных фильтров простой монтаж и умеренная стоимость, а по сравнению с панельными фильтрами ─ более высокие пылеемкость, срок эксплуатации и площадь фильтрации.

Потолочные фильтры

Качество окраски, во многом определяет внешний вид и долговечность изделий. В свою очередь, само оно зависит от чистоты воздуха в окрасочной камере.

Установленный, как правило, по всей площади потолка потолочный фильтр для покрасочной камеры помогает обеспечить необходимые параметры уже прошедшего предварительную очистку и при необходимости подогретого атмосферного воздуха, освобождая его от пыли размером в т. ч. менее 1 мкм. От более крупной он уже избавлен фильтром грубой очистки. Прошедший через потолочный фильтр, воздух омывает окрашиваемое изделие, как правило, нисходящим потоком.

С ролью потолочного фильтра тонкой очистки для покрасочной камеры успешно справляются рулонные фильтры, в частности представляющее собой волокнистую структуру из полиэфирных нитей полиэстеровое полотно. Пыль накапливается равномерно по всей глубине материала. Пропитка специальным составом сводит на нет ее миграцию внутри фильтра, и отрыв уже задержанных частиц от его поверхности.

Применение технологии термического скрепления волокон ─ гарант высокой прочности, делающее нетканый материал мало восприимчивым к механическим повреждениям в процессе монтажа и эксплуатации. Удерживающая сетка со стороны выхода воздуха способствует еще большей прочности фильтра.

Основные параметры рулонных потолочных фильтров: размеры ─ ширина и длина рулона ─ обычно, 2х20 м, толщина 10-25 мм, вес, в т. ч. в зависимости от толщины ─ 200-600 г/м².

Такие фильтры для покрасочных камер купить можно по цене, составляющей от полутора до двух с половиной тысяч рублей и более за один метр при ширине полтора-два метра.

Очистка удаляемого и выбросного воздуха

В названии этой главы использованы термины из нормативной документации ─ не отмененного по сегодняшний день ГОСТ 22270-76.

Фильтры для очистки вытяжного воздуха необходимы не только для того, чтобы предотвратить выброс в окружающую среду вредных для нее отходов, возникающих при нанесении лакокрасочных покрытий, что само по себе очень важно. Помимо значимой экологической функции, у них есть и технологическая ─ предупредить циркуляцию красочного тумана в камере, не только отрицательно влияющую на качество окрашивания, но и приводящую к осаждению частиц краски на стенках камеры и ее налипание на оборудовании вытяжной вентиляции ─ лопастях вентиляторов и воздуховодах.

В силу этих причин вытяжную секцию вентиляции необходимо оснащать системой фильтрации удаляемого воздуха.

Очистку отработанного воздуха, содержащего взвешенные частицы краски не осевшей на окрашиваемые изделия и испарения растворителей, входящих в состав лакокрасочных материалов, обеспечивает напольный фильтр для покрасочной камеры. Распространенный вариант напольного фильтра ─ рулонные фильтрующие материалы из стекловолокна. Благодаря неоднородной плотности ─ по мере приближения к выходу воздушного потока диаметр волокон уменьшается, а плотность их укладки увеличивается, ─ удается обеспечить высокую эффективность фильтрации и пылеудерживающую способность. В основании окрасочной камеры может быть установлен набор сухих фильтров, задерживающих подавляющее большинство частичек сухой краски, попавших в вытяжную секцию.

Широкое применение находят бумажные и картонные лабиринтные фильтры покрасочных камер, служащие для улавливания окрасочного тумана, действие которых основано на использовании эффекта инерции движущихся частиц. Легко заменяемые, они обладают высокой удерживающей способностью.

Возможна также дополнительная более глубокая очистка выбросного воздуха как от сухих частиц краски, «прорвавшихся» сквозь напольный фильтр, так и испарений растворителей с помощью угольных фильтров со сменными картриджами. Картриджи представляют собой емкости, наполненные активированным углем, при течении воздуха через которые происходит его очистка от паров растворителей.

Для успешной работы окрасочной камеры важно не только качество, установленных в ней фильтров, но и их правильное своевременное обслуживание, заключающееся, в постоянном контроле, если это предусмотрено регламентом, ─ очистке, и своевременной замене. Чаще всего ─ через 100-200 часов эксплуатации приходится менять краскоостанавливающие напольные фильтры и, если таковые есть, ─ фильтры окончательной очистки удаляемого воздуха. Примерно в несколько раз дольше служат фильтры грубой очистки наружного воздуха и потолочные фильтры.

По мере того, как растут требования к качеству продукции, а вопросы экономики и экологии все теснее переплетаются друг с другом, увеличивается значение фильтровального оборудования, в т. ч. фильтров покрасочных камер, от которых во все большей степени зависит эффективность производства широкого спектра отраслей промышленного производства.