DE10062267A1 - Verfahren und Mittel zur Behandlung des Umlaufwassers in Lackierkabinen - Google Patents
Verfahren und Mittel zur Behandlung des Umlaufwassers in LackierkabinenInfo
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Abstract
Mittel und Verfahren zur Behandlung des Umlaufwassers in Lackierkabinen, wobei die Lackpartikel durch Zugabe von Dispergatoren dispergiert werden, die eine Mischung von endgruppenverschlossenen Fettalkoholalkoxylaten mit 8 bis 22 C-Atomen im Fettalkylrest und 3 bis 60 Alkylenoxideinheiten, die mit einer C¶1¶- bis C¶5¶-Alkylgruppe endgruppenverschlossen sind, mit einem oder mehreren der nachstehenden Co-Dispergatoren darstellen: DOLLAR A a) Homo- und Copolymeren auf Basis von Maleinsäure, Acrylsäure und/oder Methacrylsäure mit Molmassen im Bereich zwischen 1000 und 500000, DOLLAR A b) nichtionischen Tensiden, die nicht endgruppenverschlossen sind, DOLLAR A c) anionischen Tensiden, DOLLAR A d) anorganischen oder nicht polymeren organischen Komplexbildnern, DOLLAR A e) Polymere oder Copolymere von Aminosäuren.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung des Umlaufwassers in
Lackierkabinen, insbesondere für Fahrzeuglackierungen. Dabei werden die aus
der Abluft ausgewaschenen und in das Umlaufwasser eingetragenen Lackpartikel
in feindispergierter Form in der Schwebe gehalten und kontinuierlich oder
diskontinuierlich aus dem Umlaufwasser entfernt. Dies gelingt durch Zugabe
geeigneter Additive zum Umlaufwasser.
In Lackierkabinen, in denen Wasser- oder Lösungsmittellacke auf die zu
lackierenden Oberflächen aufgetragen werden, gelingt es nicht, die eingesetzte
Lackmenge vollständig auf die vorgesehenen Oberflächen aufzubringen. Vielmehr
vermischt sich ein beträchtlicher Anteil der Lackpartikel mit der die Lackierkabine
durchströmenden Luft oder schlägt sich an den Wänden der Lackierkabine nieder.
Aus dem Luftstrom werden die Lackpartikel, der sogenannte Lackoverspray, durch
geeignete Waschvorrichtungen, beispielsweise durch Venturi-Wäscher mit Wasser
ausgewaschen. Das mit Lack vermischte Wasser wird im Umlaufwasserbecken
gesammelt und im Kreislauf geführt. Da die Lackpartikel im Umlaufwasser jedoch
miteinander und mit Anlageteilen verkleben, werden sie nach herkömmlichen
Verfahren durch Zusatz von Entklebungs- und Koaguliermitteln entklebt und
koaguliert. Je nach Verfahrensführung sedimentieren die koagulierten Lackpartikel
oder sie schwimmen auf dem Umlaufwasser auf. Der so entstehende
Lackschlamm kann durch geeignete Räumeinrichtungen vom Boden oder von der
Oberfläche des Umlaufwasserbeckens abgeräumt werden. Dieses herkömmliche
Verfahren erfordert den Einsatz von anorganischen oder organischen
Entklebungs- und Koaguliermitteln, die man beispielsweise auswählen kann aus
Schichtsilicaten, Wachsen und oganischen Polymeren. Die Einsatzmenge dieser
Produkte liegt in der Regel im Bereich von 10 bis 50 Gew.-% bezogen auf den
spritzfertigen Lackoverspray. Das Entkleben der Lackpartikel und Ausräumen des
Lackschlamms gelingt jedoch in der Regel nicht vollständig, so daß sich
Lackschlamm ablagert, der von Zeit zu Zeit mit hohem Arbeitsaufwand manuell
entfernt werden muß. Hinzu kommt, daß beim Einsatz anorganischer
Koaguliermittel eine zusätzliche Schlammenge entsteht, die zu zusätzlichen
Entsorgungskosten führt.
Aus der WO 99/38808 ist es bekannt, dem Umlaufwasser 0,2 bis 2 Gew.-%
Polyasparaginsäure zuzusetzen. Gemeinsam mit der Polyasparaginsäure können
anionische Tenside eingesetzt werden. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß die
Lackpartikel entklebt und in Suspension gehalten werden, so daß sie durch eine
Membranfiltration vom Umlaufwasser abgetrennt werden können. Dabei hat die
Polyasparaginsäure den Zusatzeffekt, ein Verblocken der Membran zu verhindern.
Ein Nachteil dieses Verfahrens liegt jedoch darin, daß die Polyasparaginsäure in
einer verhältnismäßig hohen Konzentration eingesetzt werden muß. Je nach
Lacktyp, insbesondere bei der Verwendung von Emulgator-haltigen
Wasserlacken, neigt das Umlaufwasser bei diesem Verfahren zu starkem
Schäumen. Daher müssen im praktischen Einsatz neben der Polyasparaginsäure
beträchtliche Mengen an Entschäumer eingesetzt werden. Hierdurch erhöht sich
der Chemikalienverbrauch bei diesem Verfahren zusätzlich.
Die DE-A-199 32 766 beschreibt ein verbessertes Verfahren zur Behandlung des
Umlaufwassers in Lackierkabinen, bei dem mit einem reduzierten
Chemikalieneinsatz gearbeitet werden kann, weniger Probleme durch klebende
Lackpartikel auftreten und/oder weniger manueller Aufwand zur Reinigung und
Pflege der Lackierkabinen anfällt und die Entsorgungskosten deutlich minimiert
werden.
Gegenstand dieses Dokuments ist ein Verfahren zur Behandlung des
Umlaufwassers in Lackierkabinen, wobei die Lackpartikel durch Zugabe von
Dispergatoren dispergiert werden, die ausgewählt sind aus
- a) Homo- und Copolymeren auf Basis von Maleinsäure, Acrylsäure und/oder Methacrylsäue mit Molmassen im Bereich zwischen 2 500 und 500 000,
- b) nichtionischen Tensiden,
- c) anionischen Tensiden, wobei in diesem Fall dem Umlaufwasser keine Polyasparaginsäure zusätzlich zugesetzt wird,
- d) anorganischen oder nicht polymeren organischen Komplexbildnern
sowie Mischungen hiervon
und deren Gesamtkonzentration zwischen 0,01 und 2,0 Gew.-%, vorzugsweise zwischen 0,02 und 0,5 Gew.-% bezogen auf Umlaufwasser beträgt.
Jedoch hat auch dieses Verfahren den Nachteil eines relativ hohen Chemikalien
verbrauchs und der damit verbundenen Kosten und Abwasserbelastung. Weitere
Kosten und Wasserbelastung entstehen dadurch, daß auch bei diesem Verfahren
je nach Lacktyp beträchtliche Mengen an Entschäumer zugesetzt werden müssen.
Demnach besteht weiterhin ein Bedarf nach einem Verfahren zur Behandlung des
Umlaufwassers von Lackierkabinen, bei dem nicht nur die Lackpartikel vollständig
entklebt und gut dispergiert werden, sondern das ein zum bisherigen Stand der
Technik verbessertes Schaumverhalten aufweist, so daß mit deutlich verringerten
Entschäumer-Zugaben verglichen mit dem derzeitigen Stand der Technik
gearbeitet werden kann.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung des
Umlaufwassers in Lackierkabinen, wobei die Lackpartikel durch Zugabe von
Dispergatoren dispergiert werden, die eine Mischung von endgruppenverschlos
senen Fettalkoholalkoxylaten mit 8 bis 22 C-Atomen im Fettalkylrest und 3 bis 60,
vorzugsweise 3 bis 40, insbesondere 4 bis 15 Alkylenoxideinheiten, die mit einer
C1- bis C5-Alkylgruppe endgruppenverschlossen sind, mit einem oder mehreren
der nachstehenden Co-Dispergatoren darstellen:
- a) Homo- und Copolymeren auf Basis von Maleinsäure, Acrylsäure und/oder Methacrylsäure mit Molmassen im Bereich von 1 000 und 500 000,
- b) nichtionischen Tensiden, die nicht endgruppenverschlossen sind,
- c) anionischen Tensiden,
- d) anorganischen oder nicht polymeren orgnischen Komplexbildnern,
- e) Polymere oder Copolymere von Aminosäuren.
Die endgruppenverschlossenen Fettalkoholalkoxylate führen zu einem sehr
günstigen Schaumverhalten, so daß in günstigen Fällen völlig ohne Zugabe
zusätzlicher Entschäumer gearbeitet werden kann. Zumindest sind die
erforderlichen Entschäumermengen deutlich geringer als bisher im Stand der
Technik üblich. Hierdurch ist das erfindungsgemäße Verfahren umweltfreundlicher
und wirtschaftlicher als bisherige Verfahren.
Die endgruppenverschlossenen Fettalkoholalkoxylate können Ethylenoxid-,
Propylenoxid- oder Butylenoxid-Gruppen aufweisen. Dabei können als
Alkylenoxid-Gruppen jeweils nur eine Art der genannten 3 Gruppen vorliegen. Die
endgruppenverschlossenen Fettalkoholalkoxylate können jedoch auch
verschiedene Alkylenoxid-Gruppen tragen. Diese verschiedenen
Alkylenoxidgruppen können in statistischer Mischung oder blockweise vorliegen.
Beispiele hierfür sind endgruppenverschlossene Fettalkoholalkoxylate, die sowohl
Ethylenoxid- als auch Propylenoxid-Gruppen oder sowohl Ethylenoxid- und
Butylenoxid-Gruppen tragen. Vorzugsweise enthalten die endgruppen
verschlossenen Fettalkoholalkoxylate 8 bis 18 C-Atome sowie 4 bis 15
Alkylenoxidgruppen im Molekül. Die als Endgruppenverschluß vorliegenden C1-
bis C5-Alkylgruppen können linear oder im Falle der C3- bis C5-Alkylgruppen auch
verzweigt sein bzw. mit einem endständigen oder einem innenständigen C-Atom
an die Alkylenoxidgruppe gebunden sein. Ein besonders geeignetes Beispiel ist
ein Butyl-endgruppenverschlossenes Ethoxylat eines C8-Fettalkohols mit im Mittel
4,5 Ethylenoxidgruppen. Der Endgruppenverschluß kann auch dadurch bewirkt
werden, daß man die Fettalkoholalkoxylate mit Epichlorhydrin umsetzt. Ein
Beispiel eines derartigen Produkts ist DehypoundR ST 15 der Firma Cognis.
Weitere Informationen zur näheren Charakterisierung dieser Produkte und zu ihrer
Herstellung finden sich in US 5 827 453 und US 5 895 605.
Die Fettalkylreste in den endgruppenverschlossenen Fettalkoholalkoxylaten
können linear oder verzweigt sowie gesättigt oder ein- oder mehrfach ungesättigt
sein. Dabei können nicht nur Fettalkylreste mit einer bestimmten Anzahl von C-
Atomen vorliegen, sondern Gemische von Fettalkylgruppen mit unterschiedlichen
C-Kettenlängen, wie sie in pflanzlich und tierisch vorkommenden Fetten und Ölen
auftreten.
Wenn hierbei von einer Mischung von endgruppenverschlossenen Fettalkohol
alkoxylaten mit einem oder mehreren der Co-Dispergatoren a) bis e) die Rede ist,
so bedeutet dies, daß diese Mischung auf zweierlei Weise erhalten werden kann:
Zum einen kann man ein wäßriges Konzentrat zur Verfügung stellen, das die
einzelnen Komponenten vorgemischt im erwünschten Mengenverhältnis enthält.
Dieses Konzentrat wird dann dem Umlaufwasser der Lackierkabinen zugegeben.
Zum zweiten kann diese Mischung im Umlaufwasser direkt dadurch erzeugt
werden, daß man dem Umlaufwasser die einzelnen Komponenten gleichzeitig
oder nacheinander im erwünschten Mengenverhältnis zugibt.
Dabei ist es ausreichend, daß das Umlaufwasser die endgruppenverschlossenen
Fettalkoholalkoxylate in einer Mengen von 0,02 bis 2, vorzugsweise bis 0,5 Gew.-
%, insbesondere in einer Menge von 0,05 bis 0,3 Gew.-% bezogen auf das
Umlaufwasser enthält. Die optimale Menge hängt von Art und Menge des
eingetragenen Lack-Oversprays ab und kann vom Fachmann durch Versuche
problemlos eingestellt werden. Eine mögliche Durchführungsform solcher
Versuche ist bei den Ausführungsbeispielen beschrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren derart durchgeführt,
daß das Umlaufwasser eine Mischung der endgruppenverschlossenen
Fettalkoholalkoxylate mit nichtionischen Tensiden als Co-Dispergatoren b) enthält,
die ausgewählt sind aus Alkoxylaten von Fettsäuren, Fettalkoholen oder
Fettaminen mit 7 bis 36, vorzugsweise 10 bis 22 C-Atomen im Fettalkylrest und
mit 5 bis 100, vorzugsweise 5 bis 80 Alkylenoxideinheiten. Besonders bevorzugt
sind Ethoxylate von Fettalkylaminen mit 12 bis 18 C-Atomen und mit 5 bis 20,
insbesondere mit 8 bis 12 Ethylenoxideinheiten. Bei den nichtionischen Tensiden
der Gruppe b) können die Fettalkylreste linear oder verzweigt, gesättigt oder ein-
oder mehrfach ungesättigt sein. Die Fettalkylgruppen können eine einheitliche C-
Kettenlänge aufweisen oder ein Gemisch unterschiedlicher Kettenlängen, wie sie
in pflanzlich und tierisch vorkommenden Fetten und Ölen vorliegen.
Beispielsweise ist Cocosalkylamin geeignet, das mit im Mittel 12
Ethylenoxidgruppen ethoxyliert ist.
Es ist in der Regel ausreichend, daß das Umlaufwasser die nichtionischen
Tenside der Gruppe b) in einer Menge von 0,02 bis 2, vorzugsweise bis 0,5 Gew.-
%, insbesondere von 0,05 bis 0,3 Gew.-%, bezogen auf das Umlaufwasser
enthält. Dabei ist es weiterhin bevorzugt, daß das Gewichtsverhältnis der
endgruppenverschlossenen Fettalkoholalkoxylate mit den nichtionischen Tensiden
der Gruppe b) im Bereich
1 : 0,5 bis 1 : 2, insbesondere im Bereich von 1 : 0,8 bis 1 : 1,2, beispielsweise bei 1 : 1 liegt.
1 : 0,5 bis 1 : 2, insbesondere im Bereich von 1 : 0,8 bis 1 : 1,2, beispielsweise bei 1 : 1 liegt.
Mit Homo- und Copolymeren auf Basis von Maleinsäure, Acrylsäure und/oder
Methacrylsäure der Gruppe a) sind solche Polymere gemeint, bei denen
zumindest ein Teil der Monomeren aus den genannten polymerisierbaren
Carbonsäuren besteht. In die Polymere können andere polymerisierbare
Monomere mit eingebaut sein. Beispielsweise werden Polymere eingesetzt, die
ausschließlich Acrylsäure und/oder Methacrylsäure enthalten. Die Molmasse der
Polymere wählt man vorzugsweise im Bereich von 1.000 bis 50.000, insbesondere
im Bereich bis 20.000. Beabsichtigt man, die entklebten Lackpartikel aus dem
Umlaufwasser durch eine weiter unten näher beschriebene Membranfiltration
abzutrennen, ist es bevorzugt, daß die Molmasse der Polymere im Bereich von
1 000 bis 5 000 liegt. Polymere mit dieser Molmasse sind besonders gut
membrangängig, so daß sie bei der Membranfiltration (soweit sie nicht an die
Lackpartikel gebunden sind) die Membran durchdringen können und im
zurückgeführten Umlaufwasser verbleiben. Dies verringert die erforderlichen
Einsatzmengen.
Die Verwendung von Homo- oder Copolymeren der Gruppe a), vorzugsweise
zusammen mit nichtionischen Tensiden der Gruppe b) empfiehlt sich besonders
dann, wenn Wasserlacke entklebt und koaguliert werden sollen. Die Polymere
können als solche oder in Salzform dem Umlaufwasser zugegeben werden. Je
nach pH-Wert des Umlaufwassers stellt sich automatisch das Säure-Base-
Gleichgewicht zwischen Säure- und Salzform ein.
Weiterhin können als Co-Dispergatoren der Gruppe d) anorganische oder
nichtpolymere organische Komplexbildner eingesetzt werden. Diese sind
vorzugsweise ausgewählt aus
- a) organischen Carbonsäuren mit zwei bis zehn Heteroatomen, die an Metallionen koordinieren können, insbesondere aus Citronensäure, Weinsäure, Äpfelsäure, Gluconsäure, Nitrilotriessigsäure, Ethylendiamintetraessigsäure, Methylglycindiessigsäure,
- b) organischen Phosphonsäuren, insbesondere aus 1-Hydroxyethan-1,1- diphosphonsäure, Aminotrimethylenphosphonsäure und Phosphonobutantricarbonsäure,
- c) oligomeren oder polymeren anorganischen Phosphaten, insbesondere Na- Triphosphat, Na-Pyrophosphat und Na-Hexametaphosphat.
Als Heteroatome der organischen Komplexbildner, die an Metallionen koordinieren
können, kommen insbesondere Sauerstoffatome (Alkohole, Carboxylate) oder
Stickstoffatome in Betracht.
Auch hierbei gilt jeweils, daß die Komplexbildner in Form der Säuren oder in
Salzform eingesetzt werden können. Je nach pH-Wert des Umlaufwassers wird
sich gemäß dem Säure-Base-Gleichgewicht eine Mischung aus Säure- und
Salzform einstellen. Die organischen Komplexbildner sollen keine Polymeren
darstellen und sich hierdurch von den polymeren Carbonsäuren der Gruppe a)
unterscheiden, die ebenfalls komplexierende Eigenschaften haben. Die
anorganischen Komplexbildner können jedoch durchaus polymer sein, wie
beispielsweise Na-Pyrophosphat.
Als Co-Dispergatoren der Gruppe e) können Polymere oder Copolymere von
Aminosäuren eingesetzt werden, die vorzugsweise Molmassen im Bereich von
1.000 bis 50.000, insbesondere von 2.000 bis 15.000 aufweisen. Insbesondere
sind Polymere geeignet, die ausschließlich Aminosäure-Monomere aufweisen. Ein
spezielles Beispiel ist Polyasparaginsäure, deren Verwendung für den
vorliegenden Zweck in der WO 99/38808 beschrieben ist. Gemäß diesem
Dokument kann die Polyasparaginsäure zusammen mit anionischen Tensiden c)
eingesetzt werden. Anionische Tenside können im erfindungsgemäßen Verfahren
jedoch auch ohne Mitverwendung von Polyasparaginsäure eingesetzt werden.
Man wählt die als Dispergatoren einzusetzenden anionischen Tenside
vorzugsweise aus aus Seifen, Alkylsulfaten, Alkylsulfonaten,
Alkylbenzolsulfonaten, Alkylethersulfaten mit jeweils 7 bis 44, vorzugsweise 8 bis
22 C-Atomen in der Alkylgruppe, und aus sulfonierten Maleinsäureestern. Die
Konzentration der anionischen Tenside liegt vorzugsweise im Bereich von 0,02 bis
0,5 Gew.-% bezogen auf das Umlaufwasser.
Die Polymere oder Copolymere von Aminosäuren können in der Säure-Form oder
in der Salz-Form eingesetzt werden. Im letzteren Falle ist die Verwendung von
Natriumsalzen aus ökonomischen Gründen bevorzugt. Je nach eingestelltem pH-
Wert des Umlaufwassers stellt sich von sich aus ein Gleichgewicht zwischen der
Säure-Form und der Salz-Form ein.
Dabei können auch Gemische von Vertretern der einzelnen aufgeführten Gruppen
von Co-Dispergatoren zusammen mit den endgruppenverschlossenen
Fettalkoholalkoxylaten eingesetzt werden. Geeignet sind beispielsweise
Mischungen aus Polyacrylaten und Phosphonsäuren sowie Mischungen aus
Niotensiden b) und Polyacrylaten.
Verwendet man als Co-Dispergatoren anionische Tenside der Gruppe c), so setzt
man diese vorzugsweise in den weiter oben genannten Mengen ein. Verwendet
man anstelle der anionischen Tenside c) oder zusammen mit diesen Co-
Dispergatoren der Gruppen a), c), d) und/oder e), so setzt man diese
vorzugsweise in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.-% bezogen auf das
Umlaufwasser ein. Bei den polymeren Verbindungen der Gruppen a) und e) wählt
man vorzugsweise Einsatzmengen in Bereich von 1 bis 2,5 Gew.-% bezogen auf
das Umlaufwasser.
Den pH-Wert des Umlaufwassers stellt man im erfindungsgemäßen Verfahren
vorzugsweise ein auf den Bereich zwischen etwa 5 und etwa 10,5. Dabei können
pH-Werte im schwach alkalischen Bereich bevorzugt werden. Insbesondere bei
Verwendung von Phosphonsäuren als Dispergatoren erhält man besonders
vorteilhafte Ergebnisse, wenn der pH-Wert im Umlaufwasser zwischen etwa 8 und
etwa 10 liegt. Bei diesen pH-Werten werden zur Protolyse befähigte Dispergatoren
mehrheitlich in Salzform vorliegen, unabhängig davon, in welcher Form man sie in
das Umlaufwasser einbringt. Je nach Einsatzform der Dispergatoren kann es
erforderlich sein, zum Einstellen des bevorzugten pH-Wertbereiches zusätzlich
pH-Korrektoren einzusetzen, beispielsweise Alkalimetallhydroxide.
Der Erfolg des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht wie bei den Verfahren
nach WO 99/38808 und DE-A-199 32 766 darin, daß die Lackpartikel im
Umlaufwasser dispergiert bleiben und sich nicht als schwerentfernbarer
Lackschlamm ablagern. Das Umlaufwasser kann also zusammen mit den darin
dispergierten Lackpartikeln im Kreise geführt werden, ohne daß Anlagenteile
verkleben. Zusätzliche Entschäumer sind nicht oder in verringerter Menge (im
Vergleich zum Stand der Technik) erforderlich. Mit dem erfindungsgemäßen
Verfahren können selbst Einkomponenten- oder Zweikomponenten-Klarlacke
problemlos entklebt und koaguliert werden, die bei anderen Koagulierungs
verfahren zu Problemen führen können. Zur Behandlung derartiger Lacktypen ist
insbesondere eine Mischung der endgruppenverschlossenen Fettalkohol
alkoxylaten mit nicht endgruppenverschlossenen nichtionischen Tensiden der
Gruppe b) geeignet.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist besonders für Lackieranlagen geeignet, in
denen das Umlaufwasser eine hohe Turbulenz aufweist. Durch Strömen des
Umlaufwassers wird der dispergierende Effekt der erfindungsgemäß zu
verwendenden Dispergatoren erhöht. Mit dem Verfahren können Wasser-
und/oder Lösungsmittel-basierte Lacke dispergiert werden.
Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Dispergatoren kann das
Umlaufwasser für eine gewisse Zeit im Umlauf gefahren werden, ohne daß die
eingetragenen Lackpartikel entfernt werden müssen. Bei längerem Betrieb der
Anlage stellt sich jedoch mit der Zeit eine Konzentration von Lackpartikeln im
Umlaufwasser ein, die nicht weiter überschritten werden sollte, um Störungen
auszuschließen. In welchem Bereich diese Grenzkonzentration liegt, hängt von
der konkreten Ausführungsform der jeweiligen Anlage ab. Daher sieht man im
erfindungsgemäßen Verfahren vorzugsweise vor, kontinuierlich oder
diskontinuierlich einen Anteil der Lackpartikel aus dem Umlaufwasser zu
entfernen. Dies kann durch klassische Verfahren wie beispielsweise Zentrifugieren
erfolgen. Vorzugsweise geht man hierbei jedoch so vor, daß man einen Teil der
Lackpartikel durch eine Membranfiltration, vorzugsweise eine Ultrafiltration, vom
Umlaufwasser abtrennt. Dabei wird das Permeat der Membranfiltration in das
Umlaufwasser zurückgeführt und das Retentat entsorgt. Hierfür kann kontinuierlich
oder diskontinuierlich ein Teil des Umlaufwassers über einen By-pass über die
Membran gefahren werden. Die erfindungsgemäß einzusetzenden Dispergatoren
und Co-Dispergatoren haben den Vorteil, die Membran mit dem Permeat zu
passieren, soweit sie nicht an die koagulierten Lackpartikel gebunden sind. Hierin
liegt ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens gegenüber
bisherigen Verfahren, bei denen zusätzlich Entschäumer zugegeben werden
müssen. Diese zusätzlichen Entschäumer der bisherigen Verfahren sind in der
Regel nicht oder schlecht membrangängig. Bei einer Membranfiltration werden sie
daher mit dem Lackkoagulat ausgetragen und gehen für den weiteren Prozeß
verloren. Dies führt zu einem hohen Verbrauch von Entschäumern bei den
bisherigen Verfahren, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht eintritt.
Die Qualität des Lackkoagulats hinsichtlich Entklebung und Partikelgröße ist den
bisherigen Verfahren zumindest vergleichbar, tendenziell sogar besser.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Mittel zur Behandlung des
Umlaufwassers von Lackierkabinen, das Wasser sowie eine Mischung von
endgruppenverschlossenen Fettalkoholalkoxylaten mit 8 bis 22 C-Atomen im
Fettalkylrest und 3 bis 60, vorzugsweise 3 bis 40, insbesondere 4 bis 15
Alkylenoxideinheiten, die mit einer C1- bis C5-Alkylgruppe endgruppen
verschlossen sind, mit einem oder mehreren der nachstehenden Co-
Dispergatoren darstellen:
- a) Homo- und Copolymeren auf Basis von Maleinsäure, Acrylsäure und/oder Methacrylsäue mit Molmassen im Bereich zwischen 1 000 und 500 000,
- b) nichtionischen Tensiden, die nicht endgruppenverschlossen sind,
- c) anionischen Tensiden,
- d) anorganischen oder nicht polymeren organischen Komplexbildnern,
- e) Polymere oder Copolymere von Aminosäuren.
Für die in diesem Mittel einsetzbaren endgruppenverschlossenen Fettalkohol
alkoxylate sowie die Co-Dispergatoren a) bis e) gelten die vorstehend im
Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Behandlungsverfahren
ausgeführten Erläuterungen entsprechend.
Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Mittel so ausgestaltet, daß es, bezogen
auf das gesamte Mittel 10 bis 90 Gew.-% der endgruppenverschlossenen
Fettalkoholalkoxylate und 90 bis 10 Gew.-% nichtionische Tenside b) enthält,
wobei die Summe der Bestandteile 100 Gew.-% ausmacht und ein möglicher Rest
zu 100 Gew.-% aus Wasser und/oder weiteren Wirk- oder Hilfsstoffen besteht.
Dabei liegt das Gewichtsverhältnis der endgruppenverschlossenen
Fettalkoholalkoxylate zu den nichtionischen Tensiden der Gruppe b) vorzugsweise
im Bereich von 1 : 0,5 bis 1 : 2.
P3-cronisolR
675 (Handelsprodukt der Anmelderin)
**Testlack TL 8: Herberts Aqua Pearl Base (Metallic-Wasserlack, Mat.-Nr. 00659118)
Testlack TL 17: PPG-Industries Lacke GmbH (Metallic-Basecoat, Lösemittellack, Mat.-Nr. HOS-200- 5804)
Testlack TL 24: Herberts 2K-Klarlack (Lösemittellack, Mat.-Nr. 00477001)
Testlack TL 25: Herberts Härter für 2K-Klarlack (Lösemittellack, Mat.-Nr. 00355810)
ESR: Entschäumer
BK 1057: Cocosamin × 12 Ethylenoxid
Sokalan CP 10: Polyacrylat, Molmasse 4000
Dehypon O054: C8
**Testlack TL 8: Herberts Aqua Pearl Base (Metallic-Wasserlack, Mat.-Nr. 00659118)
Testlack TL 17: PPG-Industries Lacke GmbH (Metallic-Basecoat, Lösemittellack, Mat.-Nr. HOS-200- 5804)
Testlack TL 24: Herberts 2K-Klarlack (Lösemittellack, Mat.-Nr. 00477001)
Testlack TL 25: Herberts Härter für 2K-Klarlack (Lösemittellack, Mat.-Nr. 00355810)
ESR: Entschäumer
BK 1057: Cocosamin × 12 Ethylenoxid
Sokalan CP 10: Polyacrylat, Molmasse 4000
Dehypon O054: C8
-Fettalkohol × 4,5 Ethylenoxid, butyl-endgruppenver
schlossen
Dehypon LS 24: C12-14
Dehypon LS 24: C12-14
-Fettalkohol × 2 Ethylenoxid × 4 Propylenoxid
Gemisch 1: 90% Cocosamin × 12 Ethylenoxid + 10% Tallöl-Fettsäure-monoethanolamin × 1,5 Ethylenoxid
Gemisch 1: 90% Cocosamin × 12 Ethylenoxid + 10% Tallöl-Fettsäure-monoethanolamin × 1,5 Ethylenoxid
90-l-Versuchsspritzanlage mit 90-l-Koagulierbecken und wasserberieselten
Wänden. Diese Anlage dient zu praxisnahen Tests von Koaguliermitteln. Der Lack
wird über eine gebräuchliche Spritzpistole versprüht und im Koagulierbecken
entklebt. Entgegengesetzt ausgerichtete Düsenstücke sorgen für ausreichende
Badturbulenz. Ein Teil des im Kreislauf geförderten Umlaufwassers dient zur
Berieselung der Spritzkabinenwände.
So können unter praxisnahen Einsatzbedingungen Koaguliermittel, Entschäumer,
Einflüsse von Lösungsmitteln, Flotations- bzw. Sedimentationsmittel sowie
Flockungshilfsmittel untersucht werden.
Die Anlage wird mit Wasser (Leitungswasser des Standorts Düsseldorf-Benrath,
das eine Härte von 18°dH, entsprechend 6,426 mval/l Erdalklimetallionen,
aufweist) gefüllt und die Umwälzung eingeschaltet. Das Wasserniveau wird so
eingeregelt, daß die Wände der Anlage gleichmäßig mit Wasser berieselt werden
und die Umwälzdüsen mit Wasser bedeckt sind. Bei vergleichenden Versuchen
muß das Wasserniveau konstant gehalten werden, da im anderen Fall
wechselnde Strömungsverhältnisse das Ergebnis verfälschen können.
Das Koaguliermittel wird langsam an einer Stelle hoher Turbulenz zugegeben.
Das Bad wird zur Verteilung des Koaguliermittels 5 Minuten umgewälzt.
Anschließend wird 50 g Lack eingetragen. Der Lackeintrag kann an der
Spritzpistole geregelt werden. Der Sprühstrahl ist so einzustellen, daß in einem
Abstand von 5 cm auf ein Testblech ein ca. 5 mm breiter Streifen lackiert wird. Bei
Bedarf wird Entschäumer zugegeben.
Unmittelbar nach dem Abschalten der Umwälzung wird das Absetzverhalten des
Koagulates beurteilt (Flotation/Sedimentation).
Die Beurteilung des Koagulates wird nach folgendem Schema durchgeführt:
K1: entklebt
K2: austragfähig entklebt (Oberfläche entklebt, innen noch klebrig)
K3: nicht entklebt
K2: austragfähig entklebt (Oberfläche entklebt, innen noch klebrig)
K3: nicht entklebt
A1: feindispers
A2: mitteldispers
A3: grobdispers
A4: Klumpen
A2: mitteldispers
A3: grobdispers
A4: Klumpen
In den Versuchen 1 bis 3 wurde ein Praxis-übliches Koaguliermittel gemäß WO 99/38808,
die den nächstliegenden Stand der Technik darstellt, eingesetzt. Dieses
Verfahren führt, wie bei einem in der Praxis eingesetzten Verfahren nicht
verwunderlich, zu einem hinsichtlich Entklebung und Aussehen
zufriedenstellendem Koagulat. Mit den verwendeten Testlacken wird jedoch eine
extreme Schaumbildung beobachtet, die die Versuchsanlage zum Überschäumen
bringt. Die Schaumbildung wird erst durch Zugabe externer Entschäumer
beherrschbar. Diese erforderliche Entschäumerzugabe erhöht die Betriebskosten
dieses Verfahrens. Versuch 4, die alleinige Verwendung von Cocosamin-Ethoxylat
als eine der möglichen Ausführungsformen der DE-A-199 32 766 führt ebenfalls
zu einem sehr zufriedenstellenden Koagulat, jedoch wiederum zu extremer
Schaumbildung. Die Mitverwendung von Polyacrylat (Versuch 5) ändert hieran
nichts. Versuch 6 zeigt, daß nicht endgruppenverschlossene Fettalkoholalkoxylate
sowohl zu unbefriedigender Koagulierung als auch zu starker Schaumbildung
führen können.
In den erfindungsgemäßen Versuchen 7 bis 12 tritt demgegenüber nur eine
mittlere Schaumbildung auf, die keinen zusätzlichen Entschäumer erforderlich
macht. Das erhaltene Koagulat entspricht hinsichtlich Entklebung und Aussehen
den Anforderungen. Für den Versuch 11 wurde das lackhaltige Wasser aus
Versuch 10 verwendet, in das zusätzlich Testlack 17 eingetragen wurde. Das so
erhaltene Wasser wurde für Versuch 12 weiter verwendet, wobei zusätzlich
Testlacke 24 und 25 zugegeben wurden. In allen Fällen entsprach das Koagulier
ergebnis den Anforderungen und die Schaumbildung war ohne Entschäumer
zugabe beherrschbar. Versuche 11 und 12 zeigen daher, daß das
erfindungsgemäße Verfahren auch dann ein sehr gutes Koagulierergebnis liefert,
wenn unterschiedliche Lacktypen (Wasserlack, Lösemittellack und
Zweikomponenten-Klarlack) in dem selben Umlaufwasser entklebt und koaguliert
werden sollen.
Claims (11)
1. Verfahren zur Behandlung des Umlaufwassers in Lackierkabinen, wobei die
Lackpartikel durch Zugabe von Dispergatoren dispergiert werden, die eine
Mischung von endgruppenverschlossenen Fettalkoholalkoxylaten mit 8 bis 22
C-Atomen im Fettalkylrest und 3 bis 60 Alkylenoxideinheiten, die mit einer C1-
bis C5-Alkylgruppe endgruppenverschlossen sind, mit einem oder mehreren
der nachstehenden Co-Dispergatoren darstellen:
- a) Homo- und Copolymeren auf Basis von Maleinsäure, Acrylsäure und/oder Methacrylsäue mit Molmassen im Bereich zwischen 1 000 und 500 000,
- b) nichtionischen Tensiden, die nicht endgruppenverschlossen sind,
- c) anionischen Tensiden,
- d) anorganischen oder nicht polymeren organischen Komplexbildnern,
- e) Polymere oder Copolymere von Aminosäuren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufwasser
die endgruppenverschlossenen Fettalkoholalkoxylate in einer Menge von 0,02
bis 2 Gew.-% bezogen auf das Umlaufwasser enthält.
3. Verfahren nach einem oder beiden der Ansprüche 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Umlaufwasser eine Mischung der
endgruppenverschlossenen Fettalkoholalkoxylaten mit nichtionischen Tensiden
als Co-Dispergatoren b) enthält, die ausgewählt sind aus Alkoxylaten von
Fettsäuren, Fettalkoholen oder Fettaminen mit 7 bis 36, vorzugsweise 10 bis
22 C-Atomen im Fettalkylrest und mit 5 bis 100, vorzugsweise 5 bis 80
Alkylenoxideinheiten.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Umlaufwasser
die nichtionischen Tenside b) in einer Menge von 0,02 bis 2 Gew.-% bezogen
auf das Umlaufwasser enthält.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Co-Dispergatoren d) anorganische oder nicht
polymere organische Komplexbildner sind, ausgewählt aus
- a) organischen Carbonsäuren mit zwei bis zehn Heteroatomen, die an Metallionen koordinieren können, insbesondere aus Citronensäure, Weinsäure, Äpfelsäure, Gluconsäure, Nitrilotriessigsäure, Ethylendiamintetraessigsäure, Methylglycindiessigsäure,
- b) organischen Phosphonsäuren, insbesondee aus 1-Hydroxyethan-1,1- diphosphonsäure, Aminotrimethylenphosphonsäure und Phosphonobutantricarbonsäure,
- c) oligomeren oder polymeren anorganischen Phosphaten, insbesondere Na- Triphosphat, Na-Pyrophosphat und Na-Hexametaphosphat.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Co-Dispergatoren c) anionische Tenside sind, die
ausgewählt sind aus Seifen, Alkylsulfaten, Alkylsulfonaten,
Alkylbenzolsulfonaten, Alkylethersulfaten mit jeweils 7 bis 44, vorzugsweise 8
bis 22 C-Atomen in der Alkylgruppe, und aus sulfonierten Maleinsäureestern.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Co-Dispergatoren e) Polymere oder Copolymere von
Asparaginsäure sind.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Umlaufwasser die Co-Dispergatoren a), c), d)
und/oder e) in einer Menge von 0,1 bis 3 Gew.-% bezogen auf das
Umlaufwasser enthält.
9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lackpartikel durch eine Membranfiltration vom
Umlaufwasser abgetrennt werden.
10. Mittel zur Behandlung des Umlaufwassers von Lackierkabinen, das Wasser
sowie eine Mischung von endgruppenverschlossenen Fettalkoholalkoxylaten
mit 8 bis 22 C-Atomen im Fettalkylrest und 3 bis 60 Alkylenoxideinheiten, die
mit einer C1- bis C5-Alkylgruppe endgruppenverschlossen sind, mit einem oder
mehreren der nachstehenden Co-Dispergatoren darstellen:
- a) Homo- und Copolymeren auf Basis von Maleinsäure, Acrylsäure und/oder Methacrylsäue mit Molmassen im Bereich zwischen 1 000 und 500 000,
- b) nichtionischen Tensiden, die nicht endgruppenverschlossen sind,
- c) anionischen Tensiden,
- d) anorganischen oder nicht polymeren organischen Komplexbildnern,
- e) Polymere oder Copolymere von Aminosäuren.
11. Mittel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß es, bezogen auf das
gesamte Mittel, 10 bis 90 Gew.-% der endgruppenverschlossenen
Fettalkoholalkoxylate und 90 bis 10 Gew.-% nichtionische Tenside b) enthält,
wobei die Summe der Bestandteile 100 Gew.-% ausmacht und ein möglicher
Rest zu 100 Gew.-% aus Wasser und/oder weiteren Wirk- oder Hilfsstoffen
besteht.
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- 2001-12-05 EP EP01994765A patent/EP1341725A1/de not_active Withdrawn
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