AT404829B - Koagulationsmittel für lacke oder wachse in nassabscheidern - Google Patents

Description

AT 404 829 B

Die vorliegende Erfindung betrifft Koagulationsmittel auf der Basis rezenter natürlicher Harze zur Entklebung und Koagulation von Beschichtungsmaterialien wie Lacken und/oder Wachsen in Naßabscheidern von Spritzlackieranlagen.

Bei der Beschichtung von Metall-, Holz- oder Kunststoffteilen im Spritzverfahren gelingt es nicht, die Beschichtungsmaterialien restlos auf die zu beschichtenden Oberflächen aufzubringen. Ein Teil des Beschichtungsmaterials wird als sogenannter "Overspray" am Objekt vorbeigesprüht und muß mit Hilfe von Naßabscheidern aus der Lackierkabinenluft entfernt werden. Um Verklebungen in den wasserführenden Anlagenteilen zu verhindern und eine Entsorgung des eingetragenen Beschichtungsmaterials aus dem Umlaufwasser zu gewährleisten, werden dem Wasser Koagulationsmittel zugesetzt, die eine Entklebung des eingetragenen Materials bewirken und es durch Agglomerierung in ein austragungsfähiges Koagulat überführen. Als Koagulationsmittel standen bisher eine Reihe neutraler, alkalischer und auch saurer Produkte zur Verfügung. Diese weisen bei der Koagulierung und bei einer sich eventuell anschließenden Aufbereitung des anfallenden Koagulats zur Wiedergewinnung enthaltener Wertstoffe wie Bindemittel und Pigmente mehrere Nachteile auf.

Aus der DE-12 69 594 C1 ist es bekannt, dem Umlaufwasser Alkalien bis zu einem pH-Wert von ca. 9 -10,5 zuzusetzen, wodurch die Lackbindemittel verseift und dadurcn weniger klebrig werden. Ein Zusatz von Mineralöl bewirkt eine zusätzliche Umhüllung der Teilchen. Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß alkalische Produkte aus Sicht der Arbeitssicherheit bedenklich sind und die Verseifungsreaktionen eine Wiedergewinnung der Bindemittel aus dem Koagulat in vielen Fällen unmöglich machen.

Aus der DE 27 58 873 C3 ist es bekannt, für lösungsmittelarme Lacke, die nach dem vorstehenden Verfahren nicht befriedigend entsorgt werden können, statt des Mineralöls ein Montan- oder Paraffinwachs zuzusetzen, das die Lackpartikel ebenfalls umhüllt. Die Nachteile alkalischer Umlauflösungen werden dadurch nicht behoben. ln der DE 34 21 289 C1 wird daher vorgeschlagen, Aminoalkohole oder Morpholin anstelle des Alkali zusammen mit Wachsen einzusetzen. Nachteilig an diesen Mitteln ist es, daß sich die Wachse und Lackbindemittel schlecht trennen lassen, was, bei einer erneuten Verwendung von wiedergewonnenen Wertstoffen aus wachshaltigem Koagulat, für die Herstellung von Beschichtungsmaterialien zu einer verminderten Haftfähigkeit und damit zu fehlerhaften Beschichtungen führt, so daß das entstehende Gemisch entsorgt werden muß und nicht wiederverwendet werden kann. Aufgrund der enthaltenen Emulgatoren kann es zu einer teilweisen Emulgierung von Koagulatbestandteilen im Umlaufwasser kommen und somit deren Austragung verhindert werden. Die dadurch erfolgende Aufkonzentrierung dieser Koagulatbestandteile macht einen vorzeitigen Wechsel des Umlaufwassers erforderlich.

Aus der DE 34 21 270 C2 sind ferner Einkomponenten-Koagulierungsmittel auf Basis von Wachsen bekannt, welche Marmorkalkhydrat, Verdicker, niedere aliphatische Alkohole und Naphtalinsäurekondensationsprodukte als Zuschläge enthalten. Auch diese Mittel reagieren stark alkalisch.

Koagulationsmittel auf der Basis meist sauer reagierender Metallsalze können durch die Aufkonzentrierung der Salze im Umlaufwasser zu starker Anlagenkorrosion führen und begünstigen durch den erniedrigten pH-Wert des Wassers Bakterienwachstum und damit verbundene Geruchsbelästigungen.

Die Verwendung adsorptiv wirkender Tonmineralien als Koagulationsmittel führt zu einer Vermehrung des anfallenden Koagulats und zu einem hohen Wassergehalt aufgrund des ausgeprägten Quellvermögens der Tonmineralien. Außerdem ist die zur Koagulierung notwendige schnelle und gleichmäßige Verteilung dieser Produkte im Umlaufwasser oftmals unzureichend, da diese in Form von Pulvern oder hochviskosen Pasten eingesetzt werden.

Ziel der vorliegenden Erfindung war es daher, Koagulationsmittel für Lacke und andere Beschichtungsmaterialien zur Verfügung zu stellen, die eine nachhaltige Entklebung und Agglomeration gewährleisten und eine mögliche Wiedergewinnung und Weiterverwendung von Wertstoffen aus dem Koagulat nicht beeinträchtigen. Die neuen Produkte sollten sich für die Koagulierung sowohl lösemittelhaltiger als auch wässriger Beschichtungsmaterialien eignen und eine möglichst dünnflüssige Konsistenz besitzen, um eine einfache Dosierung und schnelle, gleichmäßige Verteilung im Umlaufwasser zu erreichen. Durch spezielle Zusatzstoffe in der Formulierung sollte das Schwimmverhalten des entstehenden Koagulats, also Sedimentation bzw. Flotation beeinflußt werden können.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst und durch die Merkmale der Unteransprüche gefördert.

Die vorliegende Erfindung betrifft demzufolge Formulierungen, welche a) 1 bis 50 Gew.-% Schellack, Balsamharz oder andere rezente natürliche Harze, b) bis zu 10 Gew.-% eines Amins, Alkanolamins oder Alkalihydroxids zur Einstellung eines pH-Werts von 6-9, c) Rest zu 100 Gew.-% Wasser enthalten. 2

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Rezente natürliche Harze sind frisch gewonnene Sekrete pflanzlicher oder - im Falle von Schellack -tierischer Herkunft. Sie zeichnen sich im Gegensatz zu den fossilen natürlichen Harzen, die aus geologischen Lagerstätten gewonnen werden, durch gute Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln aus und wurden bis zu ihrer weitgehenden Verdrängung durch synthetische Materialien in großem Umfang für die Herstellung von Druckfarben, Lacken und anderen Beschichtungsmaterialien verwendet.

Ihr erfindungsgemäßer Einsatz in Koagulationsmitteln führt aufgrund ihrer hohen Affinität zu Bindemitteln aller Art zu einer hervorragenden entklebenden Wirkung. Ihre bindemittelähnlichen Eigenschaften ermöglichen außerdem ein Koagulatrecycling, ohne die dabei zurückgewonnenen Lackbindemittel in ihrer Qualität zu beeinträchtigen.

Chemisch gesehen bestehen rezente natürliche Harze aus einem Gemenge sehr unterschiedlicher Substanzen wie Harzsäuren, Harzalkoholen, Estern von Harzsäuren und -alkoholen, Phenolen und ungesättigten, zum Teil sauerstoffhaltigen Verbindungen. Hauptkomponenten des Schellacks sind die Aleuritinsäure und die Shellolsäure, Balsamharz enthält vor allem Abietinsäure und deren Isomere. Wachsanteile, die die erfindungsgemäße Verwendung ggf. stören, werden durch Lösen im kalten Alkohol, in dem das Wachs unlöslich ist, oder durch Lösen in Toluol und Ausfällen mit Alkohol abgetrennt. Das Harz wird durch Abdampfen des Lösungsmittels in reiner Form gewonnen.

Die erfindungsgemäß verwendeten Harze lassen sich durch Neutralisation mit Alkali (Natrium- oder Kaliumhydroxid) oder Aminen und Alkanolaminen in die löslichen Salze überführen, welche in wässriger Lösung einen pH-Wert von ca. 6-9, vorzugsweise 6-8, aufweisen. Ein eventueller Wachsrest, der nicht gelöst ist, wird bei dieser Stufe abfiltriert. Diese Lösung läßt sich daher leicht dem Umlaufwasser der Naßabscheider zusetzen, ist nicht aggressiv und wird im Gegensatz zu Mineralölen, Wachsen oder festen Flockungsmitteln nicht an ruhigen Zonen der Apparaturen abgesetzt.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Mittel beruht ähnlich wie bei den Wachsen auf Entklebung des Lacks durch Adsorption an die Harz-Flocken. Die Lackpartikel werden dabei teilweise umhüllt und die feinen Flocken agglomerieren zu austragfähigen Makroflocken.

Die erfindungsgemäße Wirkung wird noch verbessert, wenn die Formulierungen in geringer Menge Tenside (oberflächenaktive Verbindungen) enthalten, wobei anionische, neutrale oder zwitterionische Verbindungen gleichermaßen verwendet werden können; kationische Tenside, die mit den Harzsäuren unlösliche Salze bilden könnten sind weniger vorteilhaft. Die Tenside werden beispielsweise der Mischung in bis zu 5 Gew.-% zugesetzt. Um eine übermäßige Schaumbildung durch die Tenside und Lackinhaltstoffe zu vermeiden, setzt man der Mischung vorzugsweise noch bis zu 5 Gew.-% Entschäumer zu. Als solche werden vorzugsweise Polyalkylenglykole verwendet, aber auch andere bekannte Verbindungen sind insoweit verwendbar. Häufig ist es erwünscht, die entstehenden Koagulate unabhängig vom spezifischen Gewicht der Lackbestandteile am Boden oder an der Oberfläche des Umlaufwassers zu sammeln und abzuziehen. Zu diesem Zweck können bis zu 5 Gew.-% leichte, organische Flockungshilfsmittel oder bis zu 20 Gew.-% Schichtsilikate oder Kieselsäure zugefügt werden, welche sich in die Koagulate einlagern und diese flotieren oder sedimentieren lassen.

In den folgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläutert. Diese Standardformulierungen werden dem Umlaufwasser der Naßabscheider in einer Menge von 0,1 - 5 Gew.-% zugesetzt und nach Verbrauch entsprechend ergänzt. Bezogen auf die Menge des ausgewaschenen Lackoversprays sollten die Koagulationsmittel in einer Menge von 1-100, vorzugsweise 2-10 Gew.-% enthalten sein.

Beispiel 1 10 Gew.-% Schellack (Ammoniumsalz) 0,3 Gew.-% Polyalkylenglykol Rest zu 100 Gew.-% Wasser

Beispiel 2 10 Gew.-% Balsamharz 2 Gew.-% Kaliumhydroxid 0,3 Gew.-% Polyalkylenglykol 0,5 Gew.-% Fettsäurepolyglykolester Rest zu 100 Gew.-% Wasser 3

Claims (6)

1. AT 404 829 B Beispiel 3 5 Gew.-% Schellack (Ammoniumsalz) 5 Gew.-% Bentonit s 0,3 Gew.-% Polyalkylenglykol 1 Gew.-% Fettsäurepolyglykolester Rest zu 100 Gew.-% Wasser Beispiel 4 w 5 Gew.-% Balsamharz (Kiefernharz) 1 Gew.-% Kaliumhydroxid 1 Gew.-% Bentonit 0,5 Gew.-% Kieselsäure i5 0,1 Gew.-% Polyalkylenglykol Rest zu 100 Gew.-% Wasser Zur Herstellung der Mischungen wird das Harz in der entsprechenden Menge Wasser bei 80 bis 100 ‘C gelöst oder suspendiert. Die restlichen Komponenten werden anschließend unter Rühren hinzugemischt. Für die Koagulationsversuche wurden folgende Beschichtungsmaterialien verwendet: 20 (A) Einkomponenten-Lösemitteidecklack, Einbrennlack (B) Einkomponenten-Hydrodecklack, UV-trocknend (C) Einkomponenten-Lösemittelbasislack, lufttrocknend (D) Konservierwachs Jeweils 6 g der Beschichtungsmaterialien wurden unter Rühren in je einen Liter Wasser, versetzt mit 3 g 25 der jeweiligen Beispielmischung, getropft. Das dabei erhaltene Koagulat fiel in allen Versuchen in Form völlig entklebter, gut austragbarer, aufschwimmender bzw. absinkender Flocken an. Über das Aufschwimmverhalten (Flotation) bzw. Absinkverhalten (Sedimentation) gibt die folgende Tabelle Aufschluß. (A) (B) (C) (D) Beispielmisch. 1 Flot. Flot. Sed. Flot. Beispielmisch. 2 Flot. Sed. Sed. Sed. Beispielmisch. 3 Flot. Sed. Sed. Sed. Beispielmisch. 4 Flot. Sed. Sed. Sed. Patentansprüche 1. Koagulationsmittel für Lacke und/oder Wachse in Naßabscheidern, enthaltend eine wässrige Lösung oder Suspension von Schellack, Balsamharz oder anderen rezenten natürlichen Harzen dadurch gekennzeichnet, daß die Harze als lösliche Salze mit Aminen, Alkanolaminen oder Alkalihydroxiden vorliegen und die Lösung einen pH-Wert von 6 - 9 aufweist.
2. 2. Koagulationsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliche Wirkstoffe Entschäumer, Biozide und oberflächenaktive Substanzen, sowie organische oder anorganische Flockungshilfsmittel enthalten sind.
3. 3. Koagulationsmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Flockungshilfsmit-tel organische Polyelektrolyte oder Schichtsilikate und/oder Kieselsäure enthalten sind.
4. 4. Verwendung des Koagulationsmittels nach Ansprüchen 1 bis 3 zur Koagulation von Beschichtungsmaterialien wie Lacken und/oder Wachsen in Umlaufwässern und/oder Koagulationsseen von Lackieranlagen.
5. 5. Verwendung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Konzentration des Koagulationsmittels im Bereich 0,01 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge des Umiaufwassers. 4 AT 404 829 B
6. 6. Verwendung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Koagulationsmittel in einer Menge von 1 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 10 Gew.-% bezogen auf den Lackoverspray eingesetzt wird. 5