CN107073380B - 含水分离液体和从喷漆室除去过量喷漆的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种含水分离液体，其包含至少49.9wt％的水，5‑50wt％的至少一种有机水溶性多元醇，基于该含水分离液体的总重量计，和作为流变改性剂的至少一种低分子量纤维素衍生物，和涉及这种液体在从喷漆室中除去过量喷漆的方法中的用途。

Description

含水分离液体和从喷漆室除去过量喷漆的方法
本发明涉及一种用于从气流中捕集过量喷漆的含水分离液体，涉及利用所述含水分离液体从喷漆室中除去过量喷漆的方法和利用该从喷漆室中除去过量喷漆的方法来对基材涂漆的方法。
发明背景
对不同的商业制品例如汽车，船舶和飞机体，构造和机器零件和家具进行喷漆，用于表面保护、赋色和其他目的。所述漆(其通常包含固体以及溶剂和/或粘合剂)通常是在密封区域(即喷漆室)中手工或者自动施涂到待涂漆的物体上的，来避免涂漆的物体表面污染和将喷漆限定在所述室内部，来保护环境和所在场合工人的健康。通常仅仅一部分的喷漆被转移到涂漆的物体上。其他部分的喷漆(即，没有转移到涂漆的物体上的部分)通常称作过量喷漆，其通常是通过经由所述室的气流例如加压(forced)气流来吹扫到分离单元的，在那里将该过量喷漆从带有过喷物(overspray)的气流中除去。
在小的喷漆室中，经常使用过滤器来除去气流中的油漆颗粒。但是，这样的干燥分离单元需要相对密集的维护，并且必须处置用过的过滤器，这增加了运行成本。在具有高油漆消耗的大规模系统中，例如汽车工业的涂漆生产线上，因此主要使用湿分离单元例如诸如DE4401741C2所述的。这样的湿分离单元典型地包含位于所述室的工作区域的栅格地板下面的漏斗类型的流动通道。分离液体是在流动通道的上边缘处连续供给的，并且在重力作用下作为连续膜在通道壁上流过，由此从气流中捕集一部分的过喷颗粒，该气流是通过漏斗状结构向下引导的。在该漏斗状结构下游提供了喷嘴，其引起该带有过喷物的气流与分离液体在湍流区中的强烈混合，由此从气流中除去基本上其余部分的过喷颗粒。虽然足够的清洁性能可以通过这样的常规湿分离系统来实现，但是用于保持高速气流的能耗是相当高的，这归因于喷嘴处明显的压力下降。此外，由于与含水分离液体的强烈的湍流混合，所述气流携带有大量湿气，这对于期望的气体循环是不利的，因为使得气体的温度和含湿量的能量密集的调节成为必需。
WO2010/025810A1公开了一种系统和方法，其不依靠湍流混合来从气流中有效除去过量喷漆，而是基于静电洗涤。在本文中带有过喷物的空气流是例如经由V形布置在喷漆室下的两个间隔的向下会聚的挡板来导向静电湿沉积装置，用于从气流中除去过喷颗粒。这个沉积装置包括多个彼此间隔的平行和垂直布置的沉积单元，其每个包含两个平行间隔的矩形侧板，它的上边缘是经由具有半圆形横截面的弯曲顶部与中心凹槽连接的。顶部具有(topped by)电极丝的栅电极侧面平行布置在每对沉积单元之间，并且连接到高电压源来使得电极相对于沉积单元(其是接地的)带负电。在沉积单元之间的空间中向下引导的空气流中所携带的过喷颗粒是通过电极丝处的电晕放电来电离的。所得的带负电的油漆颗粒随后通过各自的栅电极和朝着带正电的板的沉积单元的相邻侧板之间的电场的电势梯度来加速的。分离液体是经由每个沉积单元顶部的凹槽来供给到其垂直侧板，在那里它形成向下流动的连续膜，其捕集和除去从空气流中的所吸引的电离过喷颗粒。该分离液体是在沉积单元底部收集的，用于随后处理来除去油漆组分并且可以之后返回沉积单元。一种系统，其是WO2010/025810所公开的系统的进一步发展，是在名称E-Scrub下市售自EISENMANNAnlagenbau GmbH&Co.KG的。归因于流路中不存在明显的障碍(bottleneck)，这样的系统中的压力降低是相对低的。根据制造商的信息，该E-Scrub系统能够有效除去油漆室的空气流中的过量喷漆，伴随着至多95％的空气再循环，需要至多少86％的水和与常规的用于喷漆室湿分离单元相比能耗降低了至多75％。然而，如用本领域已知的常规分离液体运行的系统保持有油漆沉积物粘附到沉积板上的倾向，其局部干扰了板表面的润湿和影响电场，并且最后会引起电弧。因此需要特定的结构装置例如振荡机械元件(其在流动膜上引起波来改进清洗效率和/或相对频繁的维护工作)来避免或者去除干扰的油漆沉积物，以稳定过程的运行。
本领域已知的用于从气流中除去过量喷漆的湿分离单元中的分离液体通常是水基或者油基的。水由于经济和安全原因而优选作为载体液体，特别是当用于湿分离单元(其包括可能的点火源例如高电压)时更是如此。含水分离液体典型地包含另外的一种或多于一种水溶性有机溶剂，其促进了过喷颗粒的溶解(take up)和分散。为了适当的润湿沉积表面，所述液体的表面张力此外典型地是通过使用一种或多种表面活性剂来降低的，最常用的是脂肪醇烷氧基化物。此外，如WO2010/025810所述，该含水分离液体可以包含防粘剂例如硅酸盐，Al，Zn，Fe，Ca或者Zr的盐，胺或者某些聚合物，用于消除所捕集的过喷颗粒的粘性，来防止它们在沉积板上的粘附以及处理和循环系统中的生产线、泵和容器的堵塞。另外增稠剂可以用于增加液体的粘度，以便能够在明显倾斜或者甚至垂直的沉积结构上形成向下流动的连续内聚(coherent)膜。以前用于配制含水分离液体的增稠剂尤其是高分子纤维素衍生物例如Natrosol 250HHR等，其在1wt％水溶液中的布氏粘度是大约3400-5500mPa·s。根据通常的理解，这些化合物的高分子量使得它们作为增稠剂是特别有效的，由此需要仅仅少量来调节该分离液体的期望的粘度水平。现有技术中没有公开在含水分离液体中使用低分子量纤维素衍生物来除去过量喷漆。
常规的含水分离液体典型地按照流出时间的粘度大于40s，其是根据ISO 2431，用4mm流杯在20℃测量的。这样的明显高于水的粘度的粘度被认为有助于获得在明显倾斜表面上流动的基本上连续的内聚膜，并且提供足够的内聚力(cohesion)来防止小滴的局部去湿或者脱离，例如在液体流路上的局部缺陷或者边缘处的去湿或者脱离。归因于它们的显著(substantial)粘度，这些常规的含水分离液体是以相对低的流速，典型的大约2L/(m2·min)或更低来用于湿分离单元中。但是，分离液体的粘度越高，使液体除气以及用于从用过的分离液体中分离油漆组分的成本有效的工业常规方法例如基于离心分离的技术变得日益难以进行。此外，在这些粘度水平下难以实现令人期望的膜均匀性，避免例如悬挂物(hanger)的形成。
EP2365037A1提出了含水分离液体，其具有明显更低的粘度，其包含至少49.95wt％的水，至少一种非离子表面活性剂和5-50wt％的选自某些单体或聚合物多元醇的有机水溶性膜支持组分。在本文中，粘度可以通过加入高分子纤维素增稠剂例如Tylose100000YP2(其用于整个实施例中)来调节。这样的低粘度含水分离液体是与用于分离油漆组分的工业常规方法相容的，并且能够在明显倾斜或者甚至垂直沉积结构上以常规流速形成均匀的连续流动膜，其膜厚低到50μm或者更低。根据EP2365037A1，该低膜厚被看做是特别有利的，因为它们对应于待循环的分离液体的量的减少，因此是节能的。但是，必须避免高速气流中的湍流和变形，来保持这样的均匀连续薄膜和防止沉积表面的局部去湿。此外，对于这样的低膜厚，存在着这样的风险，即，一些碰撞的过喷颗粒，特别是大尺寸和/或高冲击能的那些，可渗透过液体膜以接触裸露的下面的沉积板并粘附到其上。另一方面，液体内聚力的缺乏防止明显增加膜厚，因为在相应的较高流速下，在流路上的不连续处由于惯性发生了小滴的脱离。因此，观察到从EP2365037A1中已知的含水分离液体的流动膜(其可以在平坦的倾斜沉积板上是均匀的、光滑的和连续的)倾向于变成厚度不均匀的，以在流路上的边缘、明显弯曲元件和局部结构缺陷处撕裂和/或以形成小滴。在湿分离单元的设计中通常的是存在与分离液体接触的结构零件的边缘和弯曲元件，这归因于这样的要求，例如限制和/或引导气流或者将分离液体从液体存储器有效施用到沉积结构。使用现有技术已知的含水分离液体，可因此在沉积板上发生不足的润湿或者部分非润湿区域，以使得来自于气流的碰撞油漆颗粒可粘附到这些表面上，导致可能的表面结垢，这导致几乎不可能将连续膜保持在这些表面上，并且使除去粘附的结垢油漆的维护工作是必需的。这些有害效应在湿静电分离单元中甚至更明显，因为任何油漆沉积物以及具有明显不均匀厚度的膜例如归因于悬挂物的形成，将明显影响电场。此外，从分离液体的流动膜上例如在边缘处脱离的小滴可引起高压电场中的电弧。令人期望的是避免这些不利的效应，目的是为了湿分离单元的更稳定、可靠和免维护运行。
此外，有效除去从现有技术的分离液体中所捕集的油漆组分典型地需要至少在水基漆的情况下，使用絮凝剂。如果所述分离液体是循环的，则这些昂贵的助剂在除去油漆时被消耗，并且因此需要补充。此外，使用絮凝剂是与这样的风险相关联的，即，不期望的从含水分离液体中与油漆一起除去了功能组分例如防粘剂或者表面活性剂，这导致需要控制和在需要时调节分离液体的组成，目的是为了当再循环所述液体时的稳定的运行性能。
此外，现有技术已知的用于从气流中除去过量喷漆的许多含水分离液体表现出不期望的固有的发泡倾向。抑制泡沫形成因此定期需要加入消泡剂，但是其可以不利的方式与分离液体的其他组分相互作用，这影响了例如成膜性和增加了所述方法的成本。所以如果分离液体较不倾向于发泡或者理想地根本不引起发泡，则是有利的。
因此，本发明的目的是提供一种含水分离液体，其表现出增强的流动特性，这使得能够在明显倾斜和/或垂直沉积结构上形成和保持内聚的、基本上均匀的连续流动膜，其具有光滑的或者波浪形表面结构，而不形成悬挂物，甚至当暴露于负载有碰撞颗粒的高速气流时也是如此，并且当边缘、明显弯曲的元件和/或局部缺陷处于流路中时，特别避免了膜的撕裂和/或因此形成小滴。这样的沉积液体应当适用于静电湿分离单元中，这允许从不同来源例如水基油漆组合物以及溶剂基油漆组合物中有效捕集过量喷漆，而没有油漆沉积物粘附到沉积结构上和能够通过确立的工业方法来从分离液体中容易的除去所捕集的油漆组分，优选无需絮凝剂。优选该分离液体应当具有极少的或者没有固有的发泡倾向，并且允许容易的脱气。
本发明的另一目的是提供一种从喷漆室中除去过量喷漆的有效方法，其具有低能耗，并且能够使得该方法所用的全部载体流是高再循环比率的，这允许稳定的、安全的和可靠的运行，并且长期来说没有或者具有最小的维护。
发明内容
这些目的已经通过一种用于从气流中捕集过量喷漆的含水分离液体以获得，其包含：
a)至少49.9wt％的水，基于该含水分离液体的总重量计，
b)5-50wt％的至少一种有机水溶性多元醇，基于该含水分离液体的总重量计，和
c)至少一种纤维素衍生物，对于基于溶液总重量计该纤维素衍生物在水中的1wt％的溶液来说，其由Visco Tester VT5，使用R2转子，在60rpm的转速和20℃的温度所测量的粘度小于200mPa·s，
其中组分b)和c)是彼此不同的。
本发明的另一方面是一种从喷漆室中除去过量喷漆的方法，其包括：
i)引导气流通过喷漆室；
ii)将过量喷漆与流过该油漆室的气流接触，由此形成含有分散在其中的油漆颗粒和/或小滴的带有过喷物的气流，
iii)在至少一个表面上形成根据本发明的上述含水分离液体的流动的基本上连续液体膜，该表面限定了带有过喷物的气流的流路的至少一部分；
iv)将该带有过喷物的气流与所述液体膜接触，由此将该油漆颗粒和/或小滴从带有过喷物的气流转移到该分离液体中，以形成负载有油漆的分离液体；和
v)除去该负载有油漆的分离液体和具有降低的过量喷漆负载量的气流。
此外，本发明涉及一种对基材涂漆的方法，其包括：
-在喷漆室中将油漆喷涂至基材上，由此获得经涂漆的基材和过量喷漆；和
-用前述从喷漆室中除去过量喷漆的方法除去该过量喷漆。
本发明具体基于这样令人惊讶的发现，即，如果液体包含低分子量的纤维素衍生物，特别是当与不同的有机水溶性多元醇组分组合使用时，可以获得具有非常有利的油漆捕集性能和流动特性的液体，其有效用作湿洗涤器中的分离液体，来从油漆室的气流中除去过量喷漆。如本领域常见的，限定浓度的水溶液的粘度可以用作纤维素衍生物分子量的度量。在本发明的上下文中，“低分子量纤维素衍生物”或者类似术语因此表示粘度小于200mPa·s的纤维素衍生物，优选甚至低到下述的粘度，该粘度是对于基于溶液总重量计该纤维素衍生物在水中的1wt％的溶液来说，在转速60rpm和温度20℃，由Visco Tester VT5，使用R2转子来测量的。使用根据本发明的含水分离液体，可以在明显倾斜和/或垂直沉积结构上形成基本上均匀内聚的，连续流动膜，其具有光滑或者波浪形结构，并且没有悬挂物，其保持了稳定和完整，甚至暴露于负载有碰撞颗粒的高速气流时和当边缘、明显弯曲元件和/或局部缺陷处于液体流路内时也是如此。具体地，可以因此避免膜的撕裂，下面的沉积表面的去湿和在流路内的边缘，明显弯曲元件和局部缺陷处形成小滴。这些流动特性还可在相对高的流速例如3-15L/(m2·min)或者甚至更高时获得。不打算受限于任何理论，本发明的发明人相信前述有利的流变性能归因于低分子量纤维素衍生物的水溶液与显著较高分子量的类似纤维素衍生物(其常规上用作增稠剂)相比的较低的假塑性行为。显然，低分子量纤维素衍生物提供了足够的内聚力，其没有悬挂物的内聚的基本上均匀厚度的连续流动膜可形成和保持，甚至在苛刻的流动条件例如高流速，流过边缘(flow over edges)和在高速气流的冲击下也是如此，而没有例如撕裂或者小滴脱离。此外已经出人意料地发现通过该含水分离液体，合适地低的分子量纤维素衍生物和不同的有机水溶性多元醇的组合可以提供沉积表面充分的润湿，而无需添加表面活性剂。
归因于前述独特的流变性能，根据本发明的含水分离液体能够稳定的、安全和可靠的操作上述从喷漆室中除去过量喷漆的方法，而长期来说没有或者具有最小的维护。可获得的高流速提供了相对厚的流动膜，其增加了碰撞油漆颗粒渗透过所述膜到下面的表面的阻隔。因此可以更有效地防止油漆沉积物粘附到沉积表面上。发现根据本发明的分离液体适用于不同的现有类型的湿分离单元，包括静电洗涤器，并且能够从不同的油漆来源(包括水基和溶剂基油漆配制剂)中有效除去过喷颗粒。归因于所述液体相对低的粘度，所捕集的油漆组分可以通过工业标准技术例如离心分离来容易地除去的。此外，根据本发明的方法不必需依靠带有过喷物的气流与分离液体的湍流混合，其意味着可以避免气流中湿气的广泛积聚，因此简化了在颗粒除去后获得的气流的纯化和处理。因此，根据本发明的方法可以在全部载体流(即气流和含水分离液体)的高再循环比率，和低的能耗的情况下操作。
具体实施方式
如上所述，根据本发明的分离液体是含水的，其包含至少49.9wt％的水，基于该分离液体的总重量。优选该分离液体包含至少60wt％，更优选至少70wt％或者大于75wt％，或者在一些实施方案至少80wt％的水，基于该分离液体的总重量。作为基础载流体，水是吸引人的，这归因于成本原因以及安全原因，特别是当用于静电湿分离单元时更是如此。优选该分离液体包含仅仅最少的，例如小于1wt％或者小于0.1wt％的挥发性有机化合物(VOC)，基于该分离液体的总重量。在本文中，术语“挥发性有机化合物”应当表示在20℃和标准大气压(101.3kPa)下蒸气压是10Pa或更大的任何有机化合物。从排放的观点和从安全的观点来说，这样的挥发性有机化合物是不期望的，因为它们可以形成可点燃的组合物，特别是与高电压静电洗涤组合时更是如此。优选所述液体因此基本上没有挥发性有机化合物或者完全没有挥发性有机化合物。在本文中，术语“基本上没有”应当表示可能存在的VOC的量是如此小，以至于它不以不利的方式明显影响用于目的应用的分离液体的性能，而术语“完全没有”应当解释为包括痕量的不可避免存在的VOC的存在。
该含水分离液体包含另外的至少一种有机水溶性多元醇。在本发明的上下文中，“水溶性”表示在20℃各自的多元醇以至少50g/L，优选至少100g/L，或者至少200g/L或者至少400g/L的量溶解在水中。待根据本发明使用的多元醇优先是在20℃在标准大气压(101.3kPa)下蒸气压小于10Pa，优选小于1Pa，更优选小于0.5Pa和最优选的小于0.1Pa的有机化合物。根据本发明的分离液体的多元醇组分可以选自单体多元醇或者聚合物多元醇。合适的单体多元醇包括例如乙二醇，丙二醇，甘油或者季戊四醇。优选是单体多元醇，其每个分子具有至少3个羟基。合适的聚合物多元醇包括例如聚(乙二醇)，聚(丙二醇)，混合的聚((乙二醇)(丙二醇))，聚酯多元醇，丙烯酸类多元醇，聚乙烯醇和聚氨酯多元醇。优选的是数均分子量(Mn)是200-3000，或者200-2000，或者300-1500，或者300-1000的聚合物多元醇，其是通过凝胶渗透色谱法，使用聚苯乙烯校正标准物测量的。在一种特别优选的实施方案中，该有机水溶性多元醇选自甘油和聚(乙二醇)。发现上述多元醇化合物的醚化衍生物例如聚(亚烷基二醇)或所述亚烷基二醇的单烷基醚通常是较不有效的，并且因此优选不用于根据本发明的分离液体中。
该多元醇组分降低了水基分离液体的极性和降低了表面张力，由此增强了它的润湿能力和有助于将碰撞过喷颗粒引入和分散在分离液体中。它有助于保持沉积表面润湿和在其上保持保护性表面层，关于它的油漆颗粒可以容易地清洗掉。
有机水溶性多元醇组分在根据本发明的含水分离液体中的量取决于所选择的具体化合物和存在于该分离液体中的其他组分，和因此可以在5-50wt％的范围变化，基于该液体的总重量。该分离液体可以例如包含下面量的至少一种有机水溶性多元醇：7wt％，优选8wt％，更优选10wt％到40wt％，优选30wt％，更优选25wt％，最优选20wt％，基于该液体的总重量。如果用量低于5wt％，则润湿和分散能力会不再足够以产生内聚的连续流动膜并且提供碰撞过喷颗粒适当的引入。此外会损害沉积表面上的保护层。在多元醇组分的量超过50wt％时，已经从带有过喷物的气流中捕集的过喷颗粒可以溶解，而非分散在分离液体中，其使得随后从液体中除去油漆组分变得复杂。
根据本发明的含水分离液体进一步包含至少一种低分子量纤维素衍生物。如上所指出的，在具体条件下测定的纤维素衍生物的水溶液的粘度在此用作分子量的度量，这是本领域常见的。根据本发明的分离液体中所用的纤维素衍生物因此粘度小于200mPa·s，优选小于100mPa·s，更优选小于50mPa·s，最优选小于30mPa·s，其是对于基于溶液总重量计该纤维素衍生物在水中的1wt％的溶液来说，在转速60rpm和温度20℃，由Visco TesterVT5使用R2转子所测量的。典型地，如上所定义的该纤维素衍生物的粘度是10mPa·s或者20mPa·s-小于200mPa·s，优选小于100mPa·s，更优选小于50mPa·s，最优选小于30mPa·s。这样的纤维素衍生物充当流变改性剂，其与较高分子量的类似纤维素衍生物(其已经用作现有技术的含水分离液体中的增稠剂)相比，能够在明显倾斜和/或垂直沉积结构上形成稳定的、基本上均匀的、内聚的、连续流动膜，而无悬挂物，其当暴露于负载有碰撞颗粒的高速气流时和当边缘、明显弯曲元件和/或局部缺陷处于流路内时保持完整，由此避免不期望的效应例如小滴形成或者沉积表面的去湿。如上所述，不打算受限于任何理论，本发明的发明人相信该分离液体的这些有利的流动性能至少部分来源于与较高分子量的类似化合物相比，所述低分子量纤维素衍生物的较低的假塑性行为。此外，可以预期的是如果分子量已经在初始时是低的，纤维素主链可能的降解对于流动特性具有较少的影响，因此促成流体更稳定的流变性能。将此处所述的低分子量纤维素衍生物作为流变改性剂用于从气流中除去过量喷漆的液体中是新的，并且也形成了本发明的一部分。
适用于根据本发明的含水分离液体的低分子量纤维素衍生物可以是任何具有纤维素主链的化合物，即通过β-1,4配糖键连接的D-吡喃型葡萄糖单元结构，其中该吡喃型葡萄糖重复单元的2-，3-和/或6-位置处的至少一部分的羟基是化学改性的。该纤维素衍生物可以例如选自纤维素醚材料，纤维素酯材料和混合的纤维素醚酯材料，其中该纤维素主链的吡喃型葡萄糖重复单元的2-，3-和/或6-位置处的至少一部分的羟基是通过烷氧基取代的，其可以任选地具有一种或多种官能团例如羟基，和/或是通过有机酸或者无机酸酯化的。该纤维素衍生物可以例如选自甲基纤维素，乙基纤维素，羟乙基纤维素，羟丙基纤维素，甲基羟乙基纤维素，甲基羟丙基纤维素，甲基乙基纤维素，羟丙基乙基纤维素，羧甲基纤维素，三乙酰基纤维素和醋酸丙酸纤维素，而不限于此。优选该低分子量纤维素衍生物是纤维素醚，关于它的羟烷基纤维素醚材料例如羟乙基纤维素被认为是特别有用的，这归因于它们的亲水性和它们的低的固有发泡倾向性。
这样的适于本发明的前述低分子量纤维素衍生物是例如市售自The DowChemical Company，Midland或者Shin-Etsu，Japan，并且可以如“Comprehensivecellulose chemistry”，第2卷，Wiley-VCH2001中所述来制备。纤维素醚例如典型地如下以获得：用NaOH或者KOH水溶液来处理纤维素原材料，以形成水溶性碱性纤维素，其随后与一种或多种醚化剂例如卤代烷如甲基氯和/或环氧化物例如环氧乙烷或者环氧丙烷反应，用酸中和所得的纤维素醚材料和纯化该产物。此处通过因此调节醚化剂与碱性纤维素的当量比，可能获得具有期望的取代度的纤维素衍生物，其尤其决定了在水中的亲水性和溶解度等。在本发明的含水分离液体中用作低分子量纤维素衍生物的纤维素醚可以例如具有下面的摩尔取代度(即，每个吡喃型葡萄糖重复单元所添加的醚化剂分子的平均数)：0.1-3.0，例如1.0-2.9，或者1.5-2.7，或者2.0-2.5。在一种特别优选的实施方案中，该纤维素衍生物是摩尔取代度为2.0-2.5的羟乙基纤维素。通常优选的是用于根据本发明的含水分离液体中的纤维素衍生物是水溶性的，即，在20℃在水中的溶解量是至少50g/L，优选至少100g/L，或者至少200g/L，或者至少400g/L。分子量可以如下来调节：通过将纤维素原材料或者由其获得的纤维素衍生物例如通过酸催化水解来进行解聚，直到获得期望的分子量。合适的纤维素解聚方法描述在例如US1679943，US2413802，US2001/0020090A1和EP0210917A2中。
包含在该分离液体中的至少一种低分子量纤维素衍生物的量尤其取决于该液体的目标粘度等。该分离液体典型地包含下面量的所述纤维素衍生物组分：0.1wt％，优选0.3wt％，更优选0.5wt％，最优选1wt％到10wt％，优选7wt％，更优选5wt％，最优选3wt％，基于该液体的总重量。对于低分子量纤维素衍生物来说，与它们的更高分子量的类似物相比，获得某些粘度的液体所需的纤维素衍生物的量通常更高，但是，这个缺点是通过低分子量纤维素衍生物赋予该分离液体的上述优异性能而非常得到补偿的，特别是当与有机水溶性多元醇组分组合使用时更是如此。
根据本发明的含水分离液体的粘度可以在宽范围内调整。典型地，根据本发明的含水分离液体按照流出时间的粘度是11s-50s，其是根据ISO 2431：2011(在此缩写为ISO2431)，使用4mm流杯在20℃测量的。ISO 2431公开了该测量标准适于测量表现出流出时间是至少30s的液体的粘度。然而，本发明人认识到在10s-30s的范围内仍然可以实现非常高的再现性，其证实了与ISO2431的推荐相反，使用4mm流杯也可以可靠地测量流出时间是10s-30s的液体。优选，根据本发明的含水分离液体按照流出时间的粘度(根据ISO 2431使用4mm流杯在20℃测量)是15s-40s，更优选18s-30s，例如大约25s。因此，根据本发明的含水分离液体可以具有这样的粘度，其足够低来允许使用标准技术来容易地分离油漆组分，例如沉降，浮选和特别是离心分离，例如通过工业滗析器来进行，并且能够在倾斜的沉积表面上形成基本上均匀的连续流动内聚膜。在如上所述测量的高于50s流出时间的粘度下，所形成的膜倾向于是较不均匀的，例如表现出悬挂物，并且从液体中除去所捕集的油漆组分以及对该液体脱气被证实是愈加困难的。
为了调节根据本发明的含水分离液体的粘度，除了上述的组分b)和c)之外，还可以使用另外的流变改性剂。合适的另外的流变改性剂包括例如高分子量纤维素衍生物(即，粘度大于200mPa·s，该粘度是对于基于溶液总重量计该纤维素衍生物在水中的1wt％的溶液来说，在转速60rpm和温度20℃，由Visco Tester VT5使用R2转子测量的)，多糖，黄原胶，阿拉伯树胶，瓜尔胶，淀粉和淀粉衍生物，聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮。但是，优选该含水分离液体不包含这样的另外的流变改性剂。
任选地，根据本发明的含水分离液体可以进一步包含一种或大于一种的表面活性剂例如阴离子，阳离子，两性和/或非离子表面活性剂来降低液体的表面张力，改进它的润湿能力和有助于分散所捕集的亲脂性油漆组分。但是，在本发明的某些实施方案中，通过有机水溶性多元醇和低分子量纤维素衍生物的组合所赋予的润湿和分散能力对于目标用途来说是足够的，使得无需加入除了组分b)和c)之外的表面活性剂。总之，如果使用表面活性剂，则应当选择表面活性剂体系，使得它不损害该分离液体的其他组分的完整性和/或功能性，并且能够在从喷漆室气流中除去过喷颗粒中表现出长期稳定性。
这些要求通常对于非离子表面活性剂是最佳实现的，然而一些离子表面活性剂，即阳离子或者阴离子或者两性表面活性剂，可与油漆组分相互作用到这样的程度，所需的润湿能力在进行本发明方法的整个长期过程中难以保持，特别是如果分离液体再循环时更是如此。所以，根据本发明的一种实施方案，该含水分离液体基本上没有或者完全没有离子表面活性剂。在本文中，术语“基本上没有”应当表示可能存在的离子表面活性剂的量是如此的少，以至于它不明显影响该分离液体的性能，而术语“完全没有”应当解释为包括痕量的不可避免存在的离子表面活性剂的存在。
鉴于前述内容，除了组分b)和c)之外，本发明的含水分离液体还可以具体包含一种或大于一种的非离子表面活性剂。合适的非离子表面活性剂例如是聚(亚烷基二醇)脂肪醇醚，烷基酚聚(亚烷基二醇)醚，聚(亚烷基二醇)脂肪酸酯，脂肪酸单甘油酯，聚(亚烷基二醇)单脂肪酸酯，脂肪酸单烷醇酰胺，脂肪酸二烷醇酰胺，烷氧基化的脂肪酸单烷醇酰胺，烷氧基化的脂肪酸二烷醇酰胺，季戊四醇的脂肪酸偏酯，季戊四醇的烷氧基化的脂肪酸偏酯，山梨聚糖脂肪酸酯，烷氧基化的山梨聚糖脂肪酸酯，炔二醇，烷氧基化的炔二醇，烷基氨基氧化物，烷氧基化的烷基氨基氧化物，含氟界面活性剂，基于聚硅氧烷的界面活性剂及其组合。在本文中聚(亚烷基二醇)可以具体表示聚(乙二醇)，聚(丙二醇)或者混合的聚((乙二醇)(丙二醇))，并且烷氧基化的可以具体表示乙氧化的，丙氧化的，丁氧化的及其组合。优选的非离子表面活性剂是聚(乙二醇)脂肪醇醚，聚(丙二醇)脂肪醇醚，混合的聚((乙二醇)(丙二醇))脂肪醇醚，聚(乙二醇)脂肪酸酯，烷氧基化的炔二醇，含氟界面活性剂和基于聚硅氧烷的界面活性剂。
用于根据本发明的分离液体的合适的阴离子表面活性剂(如果有的话)是例如脂肪醇硫酸盐，烷基磺酸盐，烷基苯磺酸盐，磺化琥珀酸盐，烷氧基化的脂肪醇硫酸盐，脂肪醇醚磷酸盐，烷氧基化的脂肪醇醚磷酸盐，单甘油酯硫酸盐及其组合。在本文中烷氧基化的可以具体表示乙氧化的，丙氧化的，丁氧化的及其组合。特别合适的是磺化琥珀酸盐，特别是二(乙基己基)磺化琥珀酸的钠盐。用于根据本发明的分离液体的合适的阳离子表面活性剂(如果有的话)例如是季铵化合物，季化(quaternized)的胺乙氧基化物，烷基二甲基胺和烷基酰氨丙基胺。符合条件的两性表面活性剂(如果有的话)可以通过甜菜碱来示例。
如果表面活性剂用于根据本发明的含水分离液体，则它典型地在该液体中的含有量是1ppm，优选10ppm，更优选30ppm，最优选100ppm到2000ppm，优选1000ppm，更优选500ppm，其中份数/百万份(ppm)每个指的是重量份，基于该液体的总重量。
根据本发明的含水分离液体在20℃典型的表面张力是40-70mN/m，例如45-65mN/m或者50-60mN/m。该表面张力可以例如通过气泡压力方法，使用市售自德国SITAMesstechnik GmbH的SITA DynoTester+张力计来测定。
根据本发明的分离液体可用于从不同的来源例如水基涂料组合物或者溶剂基涂料组合物中有效捕集过量喷漆。取决于待捕集的油漆的性质，根据本发明的含水分离液体可以另外包含一种或多种油漆防粘剂以有助于防止油漆颗粒粘附到沉积表面上和促进从分离液体中除去所捕集的油漆组分。但是，发现当该含水分离液体包含合适地低的分子量纤维素衍生物例如如上所述测量的按照流出时间的粘度小于50mPa·s或者小于30mPa·s的纤维素衍生物时，可以无需使用防粘剂来实现令人满意的性能。然而，如果防粘剂用于根据本发明的含水分离液体中，则它没有特别的限制，并且由此引起的油漆变性效应可取决于不同的机理例如所捕集的过喷颗粒的聚集和/或化学反应。因此可以使用现有技术已知的任何防粘剂，只要它不干扰分离液体中所存在的其他组分和它们的上述具体效应。用于根据本发明的分离液体的任选的油漆防粘剂(如果有的话)可以例如是无机材料例如胶体二氧化硅，硅酸盐(例如滑石)，铝硅酸盐(例如粘土或者斑脱土)或者多价金属例如Al，Zn，Ca，Zr或者Fe的盐，如WO2010/025810所述的那些。合适的油漆防粘剂是另外的聚合物例如聚丙烯酰胺，聚甲基丙烯酰胺，(甲基)丙烯酸与其他烯属不饱和单体(如苯乙烯)的共聚物，蜜胺-甲醛加合物，淀粉，壳聚糖，单宁，聚季胺聚合物例如聚(二烯丙基二甲基氯化铵)和聚羧酸盐例如聚天冬氨酸的金属盐以及蜡乳液，聚酰胺胺和多胺例如诸如亚乙基二胺或者2-甲基-1，5-五亚甲基二胺。也可以使用大于一种的这样的防粘剂的组合。优选该油漆防粘剂(如果有的话)选自多胺，聚酰胺胺，聚季胺聚合物，铝硅酸盐，硅酸盐，铝化合物，聚羧酸盐及其组合。
如果存在于根据本发明的含水分离液体中，则油漆防粘剂的量通常是0.1wt％，优选0.2wt％，更优选0.5wt％到20wt％，优选10wt％，更优选5wt％，最优选2wt％，基于液体总重量。
当使用胺官能或者羧基(carboxylate)官能防粘剂和/或凝结剂时，该分离液体应当优选不是酸性的，来避免胺或者羧基官能团的效率由于质子化而降解。通常，如果根据本发明的含水分离液体的pH值是7.0-9.5，则它是优选的。
当旨在将根据本发明的分离液体用于湿静电分离单元时，则该分离液体应当具有某些导电率。该分离液体例如电导率可以是至少5·10-4S/m，优选至少0.01S/m，更优选至少5S/m。导电率可以通过任一前述组分来赋予，只要它们具有电解性的就行，但是另外的电解质例如盐如NaCl，KCl等也可以以适于调节期望的导电率水平的量来加入。
依照具体情况，根据本发明的含水分离液体可以任选地包含现有技术已知的常规地用于分离液体的一种或大于一种的另外组分例如防腐剂，生物杀灭剂，pH调节剂和/或消泡剂。典型地，这样的另外的组分(如果存在于根据本发明的含水分离液体中)在液体中的包含总量不大于10wt％，优选不大于5wt％，更优选不大于1wt％，基于液体的总重量。作为特性特征，根据本发明的含水分离液体表现出仅仅弱的发泡倾向性，使得它通常无需添加消泡剂。
本发明还涉及一种从喷漆室中除去过量喷漆的方法，其使用了如上定义的含水分离液体。在本发明上下文中，“(油漆)过喷物”或者“(油漆)过喷颗粒”不管组成组分的实际实体尺寸和物理状态例如固体、液体或者液体和固体组分的混合物如何，统统指的是构成过量喷漆的颗粒和小滴的全部，即，没有转移到涂漆的物体上的喷漆部分，除非另有明确的相反指示。如上所述，该方法包括：
i)将气流引导通过喷漆室；
ii)将过量喷漆与流过油漆室的气流接触，由此形成含有分散在其中的油漆颗粒和/或小滴的带有过喷物的气流，
iii)在至少一个表面上形成根据本发明的含水分离液体的流动的基本上连续液体膜，该表面限定了带有过喷物的气流的流路的至少一部分；
iv)将该带有过喷物的气流与所述液体膜接触，由此将该油漆颗粒和/或小滴从带有过喷物的气流转移到该分离液体中，以形成负载有油漆的分离液体；和
v)除去该负载有油漆的分离液体和具有降低的过喷物负载量的气流。
用于吸收过量喷漆(其是当在所述室中对基材喷漆时形成的)的气流典型地是通过风扇或者通风系统产生的。作为用于所述气流的载体气体，优选使用空气，因为它容易以低成本获得。该气流典型地在步骤i)中以向下流动的模式引导通过喷漆室，在涂漆的基材周围流动。该气流通常以显著(substantial)速度引导通过所述室，例如速度是至少0.5m/s，或者至少1m/s，或者至少5m/s。由此确保了在步骤ii)的接触后，该过量喷漆由气流有效地携带和运输离开，来避免油漆室的壁结垢和污染，和促进从喷漆室快速除去过量喷漆。这在自动化高容量生产线(其中多个基材是用不同的颜色喷涂，来避免接下来的基材的污染)中是特别重要的。
在步骤iii)中含水分离液体的流动的基本上连续液体膜在其上形成的至少一个表面(在此也称作沉积表面或者接触表面)可以是任何固体结构元件的表面，其限定了带有过喷物的气流的流路的至少一部分。限定流路的至少一部分表示该结构元件的表面限定了形成流动通道的至少一部分的带有过喷物的气流的最大空间延伸或者该表面是结构元件的一部分，其位于流动通道内并且周围流动有带有过喷物的气流。所述结构元件可以例如是挡板或者片，通常由金属例如不锈钢或者耐腐蚀铝合金制成。在具有载体气流以向下流动模式流过油漆室的上述实施方案中，接触表面典型地位于喷漆室的喷涂区域下面。根据本发明的含水分离液体可以通过任何适于在其上形成流动的基本上连续液体膜的手段施用到接触表面上，例如通过机械施涂器，通过从液体存储器来喷涂或者溢出。该接触表面优选是倾斜或者垂直布置的，以使得施用到其上，例如在顶部的液体依靠重力向下流动。
接触表面可以例如通过两个间隔的向下会聚的挡板来形成，其一起提供了漏斗类型布置，其可以跨过喷漆室的喷漆水平以下的整个宽度。在本文中，优选的是形成漏斗的相对板没有交叠，以使得不存在从一个板流到另一个板的分离流体，由此产生这样的帘状物(curtain)，其必须被气流穿过，因为这样的布置倾向于产生湍流。在另一布置中(其特别适于静电洗涤)，该接触表面是通过多个倾斜的或者垂直布置的彼此间隔的侧面平行的板来形成，以使得该带有过喷物的气流在相邻板之间的间隙中流动。这样的布置同样避免了湍流和控制了气体流动，而无任何大的压力降。通常令人期望的是避免根据本发明的方法中的湍流，因为它们可使得在接触表面上保持基本上连续和均匀的流动液体膜变得困难。此外，湍流气流促进了气流中湿气的积聚，其使得对除去颗粒之后获得的气流进行能量密集的纯化和处理成为必需。
使该带有过喷物的气流与根据本发明的方法的步骤iv)中在接触表面上形成的含水分离液体的流动的基本上连续液体膜接触。由此包含在该带有过喷物的气流中的油漆颗粒和/或小滴(其在液体膜上撞击)被所述液体捕集，并且通过液体流动而转移走。如果该带有过喷物的气流是朝着浸没的接触表面的引导的，则过喷颗粒的转移是特别有效的。其中，“引导朝向”表示该带有过喷物的气流具有垂直于接触表面的动量分量，或者换言之，该气流以一定的角度，例如10-90度的角度撞击所述接触表面。当在所产生的载体气流的向下流动模式中使用挡板结构的上述漏斗类型布置时，这将例如是这样的情况。但是，同样在气流相对于浸没的接触表面平行流动的情况中，可以实现油漆颗粒和/或小滴从带有过喷物的气流到分离液体中的有效转移，例如当颗粒和/或小滴向含水分离液体的流动膜中的转移是借助于电场时，如下所述。
作为所述方法的一个特有优点，根据本发明的分离液体能够在明显倾斜和/或垂直接触表面上形成和保持稳定的、基本上均匀的、内聚的连续流动膜，甚至当暴露于负载有碰撞颗粒的高速度气流时和当边缘或者明显弯曲元件处于液体流路中时也是如此。此外，该含水分离液体可以以相对高的流速施用到接触表面，该流速例如大于2L/(m2·min)例如3-15L/(m2·min)或者甚至更高，而没有不利地影响膜的流动性能，特别是没有在流路上在不连续处的小滴脱离或者形成悬挂物。归因于相应的相对厚的膜厚，可以降低这样的风险，即，一些碰撞过喷颗粒可透过液体膜和粘附到下面的裸露的接触表面上，这被认为有益于防止持久粘附到接触表面上的干扰的油漆沉积物。
在一种特别优选的实施方案中，步骤iv)中的接触包括将带有过喷物的气流引导通过静电洗涤器，其中分散在气流中的颗粒和/或小滴发生电离，然后通过电场引导至含水分离液体的流动的基本上连续液体膜，由此将油漆颗粒和/或小滴从带有过喷物的气流转移到分离液体中，以形成负载有油漆的分离液体。用于本发明方法的合适的静电洗涤器是现有技术本身已知的，例如诸如WO2010/025810A1或者上述的E-Scrub系统。典型地，该静电洗涤器包括多个板，例如平行和/或垂直布置的板，其彼此间隔，在其上各自形成含水分离液体的流动的基本上连续膜，并且电极位于板之间，其连接到高电压源来对电极充电，并且相对于所述板具有相反电荷。分散在气流中的颗粒和/或小滴(其流过板之间的空间)例如依靠位于所述板之间的电极处的电晕放电来电离。所得的电离颗粒和/或小滴因此通过电场引导至相反电荷的板，在那里它们被含水分离液体的膜吸收。归因于该液体膜的连续流动，分离液体的新表面总是可用于接收油漆组分，并且所捕集的过喷颗粒是用流动的分离液体向下运输的。
根据本发明方法的步骤iv)所获得的负载有油漆的分离液体典型地是在湿分离单元底部在排出区(用于从该湿分离单元中除去)中收集的。所除去的负载有油漆的分离液体可以任选地进一步加工来从该分离液体中至少部分分离油漆组分，以获得纯化的分离液体(步骤vi)。根据本发明的优选的实施方案，在步骤vi)中从所除去的分离液体中分离油漆组分可以通过将所除去的负载有油漆的分离液体进行离心分离来实现。可以使用的合适的离心机包括例如滗析器和分离器，如市售自Flottweg SE，Alfa Laval或者GEA Westfalia。要理解的是虽然从负载有油漆的分离液中有效分离油漆组分的任何其他技术例如诸如沉降，浮选，过滤，膜过滤或者反向渗透也可以用于根据本发明的方法中。但是，已经发现根据本发明的含水分离液体能够依靠离心分离基技术(其是确立的低成本和大规模分离技术)而使得油漆分离变容易，通常无需助剂例如絮凝剂。因此从经济的观点来说，使用离心分离来分离油漆组分是特别吸引人的。通过进行任选的纯化步骤vi)所获得的油漆淤浆通常被除去，以用于进一步加工或者清理，而所得的纯化的分离液体优选至少部分再循环到根据本发明的方法的步骤iii)。在再循环之前，该分离液体可以进一步纯化以避免不想要可溶于分离液体中的产物的聚集，和/或例如通过补充可能消耗的或者无意除去的液体的功能组分来进行调节。这些操作可以优选在部分测流中进行，以避免分离液体昂贵的完全处理和保持低的能耗。
根据本发明的方法能够从喷漆室的气流中有效除去不同油漆来源的过喷颗粒，该油漆来源包括水基和溶剂基油漆配制剂。优选所除去的气流基本上没有过量喷漆。在本文中，“基本上没有”可以表示在标准条件(20℃，101.3kPa)下浓缩相物质的含量小于10mg/m3，例如小于2mg/m3，或者小于0.5mg/m3。另一方面所除去的气流可以仍然包含显著量的挥发性油漆组分例如挥发性有机化合物。因此例如通过吸收，吸附，热氧化或者其任意组合对所除去的气流的进一步纯化会是有利的，特别是当气流应当再循环时更是如此。此外，可以令人期望的是在再循环之前调节载体气体的温度和/或含湿量。因此，从湿分离单元除去的气流可以任选地进行调节和/或进一步纯化，以获得加工的气流(步骤vii)。在优选的实施方案中，根据本发明的方法包括将加工的气流至少部分再循环到步骤i)。通过根据本发明的方法可以实现至少60体积％，优选至少65体积％，更优选的至少70体积％，至少75体积％，至少85体积％，最优选的至少90体积％，至少95体积％，至少97体积％或者至少99体积％的高再循环比的气流。因此使得调节气流的温度和含湿量所需的能量的量最小化。
上述的从喷漆室除去过量喷漆的方法和含水分离液体可以有效地用于上述的根据本发明的对基材涂漆的方法。这种方法适于高度自动化的连续或者半连续运行，其适用于任何种类基材的喷漆。根据本发明的从喷漆室中除去过量喷漆的这种方法和加工可以以稳定的、安全的和可靠的方式来进行，而长期来说没有或者具有最小化的维护。可以实现全部载体流(即气流和含水分离液体)的高再循环比和低能耗，其使得所述加工和/或方法是成本有效的和环境友好的。因此，所述从喷漆室中除去过量喷漆的方法和利用其对基材涂漆的方法特别适于高容量的涂覆生产线，特别是汽车工业所用的那些，虽然它们也可以用于对其他基材涂漆，如在家具或者家用器具工业中，或者用于另外的工业涂漆操作。
本发明现在将参考下面的非限定性实施例来更详细的解释。
实施例
1.纤维素衍生物组分
研究了不同分子量等级的羟乙基纤维素(HEC)材料它们对于含水分离液体的流变和其他性能的作用。该HEC购自德国的SE Tylose GmbH&Co.KG，并且作为平均分子量的度量的在水溶液中的粘度是如下来测定的：
HEC粉末的含湿量是通过在橱式干燥机中干燥之前和之后，称重样品，并且计算相关差值来测定的。对于每种粉末，然后如下来制备各自HEC的浓度1wt％的水溶液，基于该溶液的总重量：(i)提供大约5g量的HEC粉末，其精确的重量是通过称重来测定的，(ii)加入计算量的水，以使得HEC粉末的干物质的量对应于所得的HEC粉末和水的混合物的总重量的1wt％，(iii)使用在14000rpm运行的Ultra Turrax将所述粉末在水中分散20min，和(iv)随后使用在502rpm运行的IKA搅拌器来将所述分散体搅拌45min。
然后用Visco Tester VT5，使用R2转子在20℃的温度，以0.3-200rpm的不同转速测量所得的目视透明的溶液的粘度。在各自的转速下，30s的时间之后读取每个数据点。表1汇总了在转速60rpm所测量的不同的所研究的HEC材料的溶液的粘度。
表1.
Figure BDA0001270945130000211
Figure BDA0001270945130000221
n.m.：由于粘度过高(>>200mPa·s)而不能测量
全部所测试的HEC的摩尔取代度是2.0-2.5。
2.含水分离液体在模型中的流动性能
构建了模型来研究含水分离液体在具有类似于现有的市售湿分离单元的流路的结构上的流动。该模型包含垂直布置的矩形金属板的结构，其已经从它的下端开始测量的它的高度的大约三分之一处，以45度的角度向后弯曲，由此形成下端倾斜的区域，其通过边缘连接到上端垂直对齐区。这种结构是用它的下端连接到匹配的立方体(cubuid)的顶部开口的容器的一侧的上边缘。在所述结构的后侧，槽平齐连接到垂直区的上端。提供泵和管来将液体从底部容器连续运输到所述槽。当所述槽填满时，液体溢出和在重力作用下向下流动在金属结构的垂直区的前表面上，并且经由边缘(在倾斜区的面向底部的(bottom-facing)表面上)流入容器，在这里将它收集用于泵送回到所述槽中。
在上述模型上测试了下面的含水分离液体，其是通过将根据表2的组分(其各自包含不同的HEC作为流变改性剂)合并来制备的。选择增稠剂的量，以使得所测试的液体的粘度是相当的。所述液体通过泵以320L/(m2·h)的速率来循环。
表2.
Figure BDA0001270945130000222
Figure BDA0001270945130000231
1：根据ISO2431使用4mm流杯在20℃测量
表2汇总了对所测试的液体进行目测所测定的流动特性。所测试的包含两种最低分子量的HEC的含水分离液体(实施例1和2)每个产生了内聚的、基本上均匀连续流动膜，其具有波浪形表面结构。所述膜在模型的边缘和倾斜部分上缓慢流动。没有观察到小滴脱离，悬挂物形成或者膜的局部撕裂。在实施例3的情况中，形成了具有类似流动特性的膜，但是，在边缘处偶然观察到小滴从流动膜上的脱离。对于包含所测试的最高分子量的纤维素衍生物的分离液体(实施例4)来说，观察到悬挂物的形成，和在流路的边缘处和倾斜部分上发生了小滴的严重脱离。这些发现显示了低平均分子量的纤维素衍生物与它们的较高分子量的类似物(通常用作含水分离液体中的增稠剂)相比提供了优异的流变性能。
为了研究表面活性剂的作用，将200μL的烷氧基化的炔二醇表面活性剂各自加入到实施例1-4的5L液体中，并且测试了所得的含表面活性剂的液体在上述模型中的流动行为。结果汇总在表3中。
表3.
Figure BDA0001270945130000232
Figure BDA0001270945130000241
1：烷氧基化的炔二醇表面活性剂，来自于Air Products Chemicals Europe B.V.
2：根据ISO2431使用4mm流杯在20℃测量
将实施例5-8与它们的没有加入表面活性剂的对应物(实施例1-4)比较显示表面活性剂使得膜变光滑。所得的连续流动膜是基本上均匀的，除了对比例8，其中形成了悬挂物；波浪形表面结构是最多是略微可见的。在包含纤维素衍生物D的分离液体的情况中，可以通过使用表面活性剂来避免边缘处的小滴脱离(参见实施例7对比实施例3)。但是，对于具有明显更高平均分子量的纤维素衍生物，表面活性剂的存在没有防止形成悬挂物，并且在流动模型的边缘和倾斜部分处总是观察到严重的小滴脱离(参见对比例8)。
前述实验证实了用根据本发明的包含有机水溶性多元醇和合适地低的平均分子量的纤维素衍生物的含水分离液体，可以在明显倾斜和垂直沉积结构上形成和保持内聚的、均匀连续流动膜，而没有形成悬挂物，没有膜撕裂或者小滴的有害脱离，甚至当边缘处于流路内时也是如此。这些流动特性是在相对高的流速下可获得的，这预想是抵消了碰撞过喷颗粒渗透到下面的表面，由此有助于避免油漆沉积物粘附到沉积结构上。流动膜的波浪形表面结构此外被认为有助于将所捕集的油漆颗粒从湿沉积单元中的浸没的沉积结构上冲洗掉。但是，如果优选，如果将表面活性剂引入该分离液体中，则同样可以产生光滑流动膜。
3.含水分离液体的发泡
在使用上述模型的流动实验中，没有观察到实施例1-8的含水分离液体的泡沫形成。
此外，在生物体外研究了实施例5-8的含水分离液体形成持久泡沫的倾向。对于每个发泡测试，将50mL的各自液体填充到带刻度的100mL量筒中。该量筒然后用塞子封闭，并且用手剧烈摇动1min。基于定性来对所得的细孔泡沫的脱气进行分类，其中“快”表示小于1min的脱气时间，“中等”表示1-2min的脱气时间和“慢”表示大于2min的脱气时间。结果汇总在表4中。
表4.
Figure BDA0001270945130000251
1：烷氧基化的炔二醇表面活性剂，来自于Air Products Chemicals Europe B.V.
2：根据ISO2431使用4mm流杯在20℃测量
当用作液体中的流变改性剂的纤维素衍生物具有较低平均分子量时，获得了更快脱气的泡沫。
4.油漆分离
还测试了实施例1-4的含水分离液体通过离心分离的油漆分离。对于每个测试，将油漆组合物(基于水的底涂“Blazing Red Graz”，来自于PPG Industries)和多胺防粘剂(如果有的话)以表5所示比例加入各自液体中。样品是依靠Ultra Turrax来均质化的。然后将所得的分散体的等分试样填充到试管中，并且使用Hettich EBA 3S离心机以4000rpm进行离心分离10min。在离心分离之后，目测来评价油漆固体从液相中的分离，并且在0-4的数字刻度上进行定性分级，其中“0”表示浑浊不透明分散体，其与离心分离之前的状态不能目视区分，“1”表示在通过离心分离形成的油漆沉积物上的浑浊不透明分散体，“2”表示半透明着色液相，其具有在通过离心分离形成的油漆沉积物上散布的(scattered)分散油漆颗粒，“3”表示在通过离心分离形成的油漆沉积物上轻微着色的透明液相，和“4”表示在通过离心分离形成的油漆沉积物上透明的澄清无色液相。结果汇总在表5中，并且表示有效除去油漆组分可以通过离心分离该含水分离液体(其包含合适地低的平均分子量的纤维素衍生物)(实施例9，10)来实现。如实施例13所示，包含所研究的最低分子量HEC的含水分离液体使得油漆分离变得容易，甚至无需任何助剂。从包含纤维素衍生物D的液体中进行油漆分离(实施例11)被证实更困难，但是通过调节离心分离条件，仍然可以改进到令人满意的性能。在含有所研究的最高分子量的纤维素衍生物的液体的情况中，虽然在测试条件下，但是通过离心分离不可能有效进行油漆分离(对比例12)。
实施例5-8的液体进行了类似测试，但是发现另外存在的表面活性剂对于油漆分离性能没有明显影响。
表5.
Figure BDA0001270945130000261
5.在喷漆室中用静电洗涤器施涂
实施例14
下面组成的液体：
1.7wt％纤维素衍生物A
15.0wt％的甘油
83.3wt％水
粘度@20℃，ISO2431，4mm流杯：20s
作为分离液体来测试，用于在市售E-Scrub系统(德国Eisenmann)中从空气流中除去基于水的底涂组合物(德国BMW)的过喷物。所述液体在平齐的沉积表面上形成了内聚的、均匀连续流动膜。液体流速是大约4L/(m2·h)。发现加入表面活性剂(烷氧基化的炔二醇，来自于Air Products Chemicals Europe B.V.)进一步改进了表面的润湿。通过该分离液体从空气流中有效除去了过量喷漆，并且在沉积表面上没有观察到粘附油漆沉积物。在整个测试中实现了系统的稳定和可靠的运行，并且具有良好的高电压控制(连续四天喷涂)，尽管油漆在循环分离液体中发生明显聚集，其导致粘度增加到40s(@20℃，ISO2431，4mm流杯)。没有发生泡沫形成。所捕集的油漆可以容易地作为淤浆通过离心分离从液体中来除去。
实施例15
下面组成的液体：
1.2wt％纤维素衍生物B
2.7wt％多胺(防粘剂)
11.1wt％甘油
85.0wt％水
粘度@20℃，ISO2431，4mm流杯：28s
作为分离液体来测试，用于在市售E-Scrub系统(德国Eisenmann)中从空气流中除去溶剂基2K透明涂料组合物(德国BASF)的过喷物。所述液体在平齐的沉积表面上形成了内聚的、连续流动膜。液体流速是大约2L/(m2·h)。发现加入表面活性剂(烷氧基化的炔二醇，来自于Air Products Chemicals Europe B.V.)进一步改进了表面的润湿。通过该分离液体从空气流中有效除去了过量喷漆。在沉积表面上观察到较少的油漆沉积物，但是可以容易的清洗掉。在整个测试中实现了系统的稳定和可靠的运行，并且具有良好的高电压控制(连续三天喷涂)。在液体存储器中观察到一些泡沫形成，但是，观察到对于湿静电单元的性能没有影响。所述泡沫可以通过加入少量消泡剂来完全消除。所捕集的油漆可以通过离心分离来从带有过喷物的含水分离液体中有效除去。
这些实施例证实了根据本发明的含水分离液体能够从喷漆室的气流中有效除去不同油漆源的过喷物，而没有油漆沉积物持久粘附到沉积结构上。这些液体适用于现代静电湿分离单元，提供了稳定、安全和可靠的运行，而长期来说没有或者具有最小的维护。从分离液体中除去所捕集的油漆组分可以通过确立的工业方法例如离心分离来进行，无需絮凝剂。因此在所述方法中使用全部载体流体的有效再循环是可能的。

Claims (32)

1.一种用于从气流中捕集过量喷漆的含水分离液体，其包含：
a)至少49.9wt％的水，基于该含水分离液体的总重量计，
b)5-50wt％的至少一种有机水溶性多元醇，基于该含水分离液体的总重量计，和
c)0.5-7wt％的至少一种纤维素衍生物，对于基于溶液总重量计该纤维素衍生物在水中的1wt％的溶液来说，其由Visco Tes ter VT5，使用R2转子，在60rpm的转速和20℃的温度所测量的粘度小于200mPa·s，
其中组分b)和c)是彼此不同的。
2.权利要求1的含水分离液体，其中该至少一种纤维素衍生物以权利要求1所限定进行测量的粘度小于100mPa·s。
3.权利要求2的含水分离液体，其中该至少一种纤维素衍生物以权利要求1所限定进行测量的粘度小于50mPa·s。
4.权利要求2的含水分离液体，其中该至少一种纤维素衍生物以权利要求1所限定进行测量的粘度小于30mPa·s。
5.根据权利要求1或者2的含水分离液体，其中该至少一种纤维素衍生物是纤维素醚。
6.根据权利要求5的含水分离液体，其中该至少一种纤维素衍生物是羟乙基纤维素。
7.根据权利要求6的含水分离液体，其中该至少一种纤维素衍生物是摩尔取代度为2.0-2.5的羟乙基纤维素。
8.根据权利要求1的含水分离液体，其中该至少一种有机水溶性多元醇选自单体多元醇，和聚合物多元醇。
9.根据权利要求8的含水分离液体，其中该单体多元醇是具有至少3个羟基/分子的单体多元醇。
10.根据权利要求8的含水分离液体，其中该聚合物多元醇是具有通过凝胶渗透色谱法使用聚苯乙烯校正标准物所测量的数均分子量是200-3000的聚合物多元醇。
11.根据权利要求10的含水分离液体，其中该聚合物多元醇是具有通过凝胶渗透色谱法使用聚苯乙烯校正标准物所测量的数均分子量是200-2000的聚合物多元醇。
12.根据权利要求10的含水分离液体，其中该聚合物多元醇是具有通过凝胶渗透色谱法使用聚苯乙烯校正标准物所测量的数均分子量是300-1500的聚合物多元醇。
13.根据权利要求10的含水分离液体，其中该聚合物多元醇是具有通过凝胶渗透色谱法使用聚苯乙烯校正标准物所测量的数均分子量是300-1000的聚合物多元醇。
14.根据权利要求4的含水分离液体，其中该至少一种有机水溶性多元醇选自乙二醇、丙二醇、甘油、聚乙二醇、聚丙二醇、混合的聚乙二醇和聚丙二醇、聚酯多元醇、丙烯酸类多元醇和聚氨酯多元醇。
15.根据权利要求14的含水分离液体，其中该至少一种有机水溶性多元醇选自甘油和聚乙二醇。
16.根据权利要求1的含水分离液体，其根据ISO 2431：2011，使用4mm流杯在20℃所测量的按照流出时间的粘度是11s-50s。
17.根据权利要求16的含水分离液体，其根据ISO 2431：2011，使用4mm流杯在20℃所测量的按照流出时间的粘度是15s-40s。
18.根据权利要求16的含水分离液体，其根据ISO 2431：2011，使用4mm流杯在20℃所测量的按照流出时间的粘度是18s-30s。
19.根据权利要求1的含水分离液体，至少一种有机水溶性多元醇以7wt％到40wt％的量存在，基于所述液体的总重量计，和/或至少一种纤维素衍生物以0.5wt％到5wt％的量存在，基于所述液体的总重量计。
20.根据权利要求1的含水分离液体，其中该液体进一步包含至少一种表面活性剂。
21.根据权利要求20的含水分离液体，其中该至少一种表面活性剂为至少一种非离子表面活性剂。
22.根据权利要求21的含水分离液体，其中该至少一种表面活性剂为选自下面的至少一种非离子表面活性剂：聚(亚烷基二醇)脂肪醇醚、烷基酚聚(亚烷基二醇)醚、聚(亚烷基二醇)脂肪酸酯、脂肪酸单甘油酯、聚(亚烷基二醇)单脂肪酸酯、脂肪酸单烷醇酰胺、脂肪酸二烷醇酰胺、烷氧基化的脂肪酸单烷醇酰胺、烷氧基化的脂肪酸二烷醇酰胺、季戊四醇的脂肪酸偏酯、季戊四醇的烷氧基化的脂肪酸偏酯、山梨聚糖脂肪酸酯、烷氧基化的山梨聚糖脂肪酸酯、炔二醇、烷氧基化的炔二醇、烷基氨基氧化物、烷氧基化的烷基氨基氧化物、含氟界面活性剂、基于聚硅氧烷的界面活性剂及其组合。
23.根据权利要求1的含水分离液体，其中该液体进一步包含至少一种油漆防粘剂。
24.根据权利要求23的含水分离液体，其中该至少一种油漆防粘剂选自多胺、聚酰胺胺、聚季胺聚合物、硅酸盐、铝化合物、聚羧酸盐及其组合。
25.根据权利要求24的含水分离液体，其中该至少一种油漆防粘剂选自铝硅酸盐。
26.根据权利要求1的含水分离液体，其中该液体进一步包含选自防腐剂、生物杀灭剂、pH调节剂和消泡剂的至少一种添加剂。
27.一种从喷漆室中除去过量喷漆的方法，其包括：
i)引导气流通过喷漆室；
ii)将过量喷漆与流过喷漆室的气流接触，由此形成含有分散在其中的油漆颗粒和/或小滴的带有过喷物的气流，
iii)在至少一个表面上形成根据权利要求1-26任一项的含水分离液体的流动的基本上连续液体膜，该表面限定了带有过喷物的气流的流路的至少一部分；
iv)将该带有过喷物的气流与所述液体膜接触，由此将该油漆颗粒和/或小滴从带有过喷物的气流转移到该分离液体中，以形成负载有油漆的分离液体；和
v)除去该负载有油漆的分离液体和具有降低的过量喷漆负载量的气流。
28.权利要求27的方法，其中步骤iv)中的接触包括引导该带有过喷物的气流通过静电洗涤器，其中分散在该气流中的颗粒和/或小滴被电离，并然后通过电场引导至该含水分离液体的流动的基本上连续液体膜，由此将油漆颗粒和/或小滴从带有过喷物的气流转移到该分离液体中，以形成负载有油漆的分离液体。
29.权利要求27或28的方法，其进一步包括：
vi)从所除去的负载有油漆的分离液体中至少部分地分离油漆组分，以获得纯化的分离液体，和/或
vii)调节和/或进一步纯化所除去的气流，以获得经加工的气流；和任选地
viii)将该纯化的分离液体至少部分地再循环到步骤iii)和/或将该经加工的气流至少部分地再循环到步骤i)。
30.权利要求29的方法，包括通过将该负载有油漆的分离液体进行离心分离从所除去的负载有油漆的分离液体中至少部分地分离油漆组分，以获得纯化的分离液体。
31.一种对基材涂漆的方法，其包括：
在喷漆室中将油漆喷涂至基材上，由此获得经涂漆的基材和过量喷漆；和
用根据权利要求27-29任一项的方法除去该过量喷漆。
32.权利要求1-3中任一项所定义的0.5-7wt％的至少一种纤维素衍生物的用途，其作为用于除去气流中的过量喷漆的液体中的流变改性剂，基于该液体的总重量计。
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