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Zusatzmittel für Spülwässer zum Niederschlagen von Lacknebeln Bei
der Lackierung im Spritzverfahren wird der Lack mit einer Lackspritzvorrichtung,
z. B. mit einer Spritzpistole, zerstäubt und in Form eines Strahles feiner, zerstäubter
Teilchen auf die zu lackierenden Gegenstände aufgesprüht. Ein Teil der zerstäubten
Partikel gelangt nicht auf die zu lackierenden, Geigenstände, sondern bildet einen
Lacknebel, d. h. eine Dispersion von Lacktröpfchen in Luft, deren Lackteilchen sich
im Laufe der Zeit auf den Wandungen des. Spritzraumes und in den. üblicherweise
zur Absaugang der Lösungsmitteldämpfe vorhandenen Leitungen und Ventilatoren absetzen.
Um dies zu vermeiden, vor allem. aber auch, um dien Lacknebel griindlicher und schneller
niederzuschlagen, wurden Farbspritzkammern gebaut, in welchen an den Wandungen während
des Spritzvorganges Wasser herahrieselt, so daß die Wandungen, immer durch einen,
geschlossenen Wasserfilm abgedeckt sind. Die Lackteilchen, treffen auf die Was.sarschicht
und sollten: mit dem Wasser fortgespült werden's Da der Wasserverbrauch in diesen
Anlagen sehr hoch ist, wird d'a's Spülwasser in großen Behältern gesammelt und von
dort durch Pumpen und Rohrleitungen zu den Wandungen der Spritzkammer zurückgeführt,
auf denen es durch Spritzdüsen, gelochte Bleche oder an'd'ere geeignete Vorrichtungen
verteilt wird. Bei Verwendung von Wasser ohne besondere Zusätze- durchdringen jedoch
Farbteilchen, den Wasserfilm und kleben an den Wandungen der Spritzkammern,, Rohrleitungen,
Pumpen fest und verstopfen die Düsen.
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Zur Behebung dieser Schwierigkeiten, setzten maul dem Wasser einfache
Reinigungsmittel zu, wie z. B. harzsaures Natrium, Natriumsilicat, Natriummetasilicat,
Trinatriumphosphat, Natriumcarbona:t und N a:tr'iumhydr@oxyd. Diese Chemikalien
waren; bei manchen; Lacken bis, zu einem gewissen Grade brauchbar, jedoch nicht
bei allen; außerdem maßten sie in relativ hohen Konzentrationen angewandt werden.
Man hat weiterhin Emulsionen von Pettroleumkohlen; wasserstoffen ausprobiert, die
als Emulgato,ren Triäthanolamin;aleat enthielten. Auch dieses Zusatzmittel waren
nicht bei allen Lacksorten wirksam, außerdem erschöpftet sich diel emulgierende
Wirkung sehr schnell.
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Es ist ferner ein Zusatzmittel bekanntgeworden, das durch Reaktion
von Formaldehyd, Stärke und Alkalihydroxyd in verdünnter wäßrige@r Lösung hergestellt
wird. Der Nachteil dieses. Produktes, besteht darin., daß die in Lackierereien beschäftigten;
Personen meist nicht die Vorkenntnisse besitzen, um die Herstellung dieses Zusatzmittels.,
die bei Siedetemperatur vorgenommen wird, sachgemäß durchzuführen. Zwar kann, man
das Zusatzmittel bei Firmen herstellen, die über chemisch geschulte Arbeitskräfte
vorfügen und an die Verbraucher verschicken, jedoch ist der hohe Wassergehalt von
etwa: 75 Klo. ein unnötiger Ballast.
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Es wurde, nun: gefunden, d.aß sich wasserlösliche Polyvinylverbindungen
in Form ihrer verdünnten wäßrigen Lösungen zum Niederschlagen von, Lacknebeln verwenden
lassen. Wasserlösliche Polyvinylverbindungen sind in konzentrierter, meist feister
Form im Handel und können daher vorn Benutzer viel leichter verarbeitet werden als
diel bekannten, atis Stärke und Formaldehyd und ÄtzaJkalien erst herzustellenden
Verbindungen. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Produkte gegenüber den
be#kann ten, ist darin zu sehen, daß sie bereits ohne Alka.lizusatz wirksam sind,
wenn auch ihre Wirksamkeit durch Alkali erhöht wird. Bei diesen Alkalien. braucht
es sich aber nicht unbedingt um Ätzalkalien zu hon deln, die vor allen: Dingen in
den Fällen; unerwünscht sind, wo man, die im Spülwassersammelbehälter abgeschiedene
Lacksubstanz abnimmt und sie auf Lack aufarbeitet.
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Unter wasserlöslichen Vinylpolymerisaten werden im wesentlichen urvernetzte
Polymerisate von un:gesättigtenv Verbindungen mit 2 bis 4 Kählenstoffatomen im.
Molekül verstanden, die so viel wasserlöslich machende Gruppen. im Polymeren enthalten,
da,ß sie in Wasser auch in stärkerer Verdünnung noch löslich sind. Brauchbare Verbindungen
sind z. B. die Polymerisate des Vinylalkohols oder neutralisierte Polymerisate der
Acryl- oder Methacrylsäure. Diese Vinylderivate können, zusammen mit anderen Vinylderivaten,
wie z. B. Vinylchlorid, sowie Estern. des Vinylalkohods oder der Acryl- oder Methacrylsäui--e
polymerisiert werden. Die Menge der wasserlöslich
machenden Gruppen
in den Mischpolymerisaten muß aber stets so groß sein, daß die Substanzen auch in
stark verdünnter Lösung wasserlöslich bleiben..
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Die zu verwendenden wasserlöslichen Vinylpolymerisate werden in sehr
verdünnter Lösung, z.- B. in Konzentrationen von 0,01 . bis. 5, vorzugsweise
von 0,05 bis 0,5111o, angewandt. Sofern die Polymerisate im Anlieferungszustand
in Form der wasserunlöslichen freien Säuren vorliegen., kann, man das zur Salzbildung
erforderliche Alkali in Wasser auflösen und die festen Polymerisate dieser alkalischen.
Lösung zusetzen. Manchmal ist es zweckmäßig, konzentriertere wäßrige Lösungen von-
etwa 3 bis 5 Gewichtsprozenit herzustellen und diese auf die An:wendungskonzentrationen
zu verdünnen.
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Es hat sich gezeigt, daß die niederschlagende Wirkung der erfindungsgemäßen
Lösungen durch Zusatz von Alkalien., z. B. durch Alkalihyd,roxyde, Alkalikarbonate,
Alkal.iphosphate und Alkalisilikate verbessert werden kann. Auch Netzmittel wirken
in gleichem Sinne. Gemische der erfindungsgemäß zu verwendenden wasserlöslichen
Polyvinylverbindungen mit den alkalischen, Zusatzmitteln und bzw. oder Netzmitteln
können als gebrauchsfertige Zusatzmittel in den Handel gebracht werden. Die Menge
der Zusatzmittel wird im allgemeinen 50 Gewichtsprozent der gesamten; Komposition;
nicht überschreiten.
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Das erfindungsgemäße Verfahren, ist bei beliebigen Lacken oder Ans:trichmitteln
anwendbar, die sich aus einem wassierunlös.lichen Filmbildner aufbauen. Das Trocknen
der Lacke kann sich durch chemische Umwandlung von Lackbestandteilen oder durch
Verdunsten des. flüchtigen Lösungsmittels, vollziehen. Die Lacke können auf der
Basis von, trocknenden Ölen, Reaktionsprodukten von ungesättigten Ölen: mit Maleinsäureanhydrid,
Alkydharzen oder anderen Reaktionsprodukten von Aldehyden, insbesondere Formaldehyd,
mit Phenolen, Phenolsulfonsäuren, Melamin., Harnstoff, Dicyandiamid und anderen
mit Aldehyden kondensierbaren Stoffen, auf Basis von chlorhaltigen oder nicht chlorhaltigen
Vinylpolymerisaten, wozu auch Kautschuk- und Chlorkautsch.uklacke gerechnet werden,
sowie auf Basis von: Cellulosederivaten, Bi -tumina us:w. aufgebaut sein. Außerdem
ist das erfindungsgemäße Verfahren bei den sogen.annten »Washprimern« anwendbar,
Emulsionslacken auf Polyvinylbasis; die Phosphorsäure neben Chromauen enthalten
und auf Eisenflächen vorhandenen Rost umwandeln. Beim Arbeiten mit diesen Lacken
ist eine Kontrolle des pa-Wertes des Niederschlagswassers zu empfehlen, der nicht
ins saure Gebiet umschlagen soll. Die meisten dieser Lacke und Anstrichmittel enthalten
als Lösungs- oder Verdünnungsmittel flüchtige, wasserunlösliche organische Lösungsmittel,
wie z. B. aliphatische, cycloaliphatische oder aromatische Kohlenwasserstoffe oder
deren Halogenierungsp.rod,ukte, Ester, Ketone, Alkohole usw. Die in; Lacken üblicherweise
vorhandenen, Lösungsmittel sind so bekannt, daß sich weitere Ausführungen hierzu
erübrigen., zumal die Art der Lösungsmittel ohne wesentlichen Ein -fluß auf das
Niederschlagen der Lacknebel ist. In allen, Fällen .erreicht man mit den erfindungsgemäßen
Spül- und Niederschlagswässern ein weitgehendes und praktisch vollständiges Niederschlagen
der beim Spritzlackieren entstehenden Nebel.
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Die wäßrigen Lösungen der erfindungsgemäß zu verwendenden Stoffe brauchen
nicht nur als Berieselungsmittel für die Wandungen der Spritzkammer zu dienen, man
-kann sie auch in den Raum, vor allem in die Luftab@saügeleitürigen hinein zerstäuben,
um noch nicht niedergeschlagene Farbstoffnebel zur Abscheidung zu bringen.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden die niedergeschlagenen
Lacknebelteilchen mit dem Niederschlagswasser weggeführt, ohne daß sie sich auf
den Wandungen der Spritzkammer oder in den Rohrleitungen absetzen. Im Sammelbehälter
scheiden sich; die dispergierten Lackteilchen ab und bilden meist trotz des höheren
spezifischen Gewichtes der Lacke auf dem im Sammelbehälter befindlichen; Wasser
eine nicht klebende zähe Haut, die von, Zeit zu Zeit als kompakte, gummiähnliche
Masse, z. B. mit einem Haken, entfernt werden kann,. Sofern :es sich bei den verwandten
Filmbildnern um Stoffe handelt, die nicht durch chemische Reaktion, sondern durch
Verdunsten des. Lösungsmittels erhärten, können die so gewonnenen Rückstände durch
Lösungsmittelzusatz wieder verwendbar gemacht werden.
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Es war zwar bekannt, wasserlösliche Polyvinyl'-verbindungen als Emulgatoren
oder Schutzkolloide zu verwenden, z. B. bei kosmetischen Artikeln, in der Emulsionspolymerisation
und zur Herstellung von Emulsionen: hydrophober, polymerer organischer Vet-Bindungen.
Die Verwendbarkeit wasserlöslicher Polyvinylverbindungen zu dem erfindungsgemäßen
Zweck war darum aus der bekannten Verwendung als Emulgatoren nicht abzuleiten,,
weil sich Emulsionen von Petroleumkohlenwassorstoffen als nicht brauchbar erwiesen
hatten und weil erfindungsgemäß keine haltbarem Emulsionen hergestellt werden sollen,
sondern Systeme, die zwar die verspritzten Farbteilchen aufnehmen und wegführen,
ihnen aber die Möglichkeit geben, im Spülwassersammelbehälter aus dem Dispersionszustand
in eine zusammenhängende Phase überzugehen, ein Vorgang, den man normalerweise durch
Zusatz von Emulgatoren oder Schutzkolloiden zu der Dispersion verhindert.
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Man hat weiterhin vorgeschlagen, Lacknebel' mit Flüssigkeiten niederzuschlagen,
die als Lösungsmittel für derartige Nebel dienen. Dieser Vorschlag beschränkt sich
daher auf organische Lösungsmittel': Nun hat das Arbeiten mit organischen Lösungsmitteln,
insbesondere wenn es sich dabei um leicht flüchtige und gegebenenfalls brennbare
oder gesund--heitssrhädliche Lösungsmittel handelt, wegen der zu ergreifenden. Vorsichtsmaßnahmen
mannigfache technische Nachteile. Aber auch die Anwendung schwer flüchtiger organischer
Niederschlagsflüssigkeiten, deren Anwendung besonders empfohlen wird, hat Nachteile'
weil man die absorbierte Lacksubstanz aus diesen überhaupt nicht oder nur sehr schwer
zuriickgewin: nen kann.
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Nach einem anderen Vorschlag werden wäßrigö Lösungen von kolloidalem
Graphit als Zusatzmittel benutzt. Dabei läßt es sich nicht vermeiden:, daß Teilchen
des kolloidalen Graphits in die Lacksubstanz übertreten und hellfarbige oder durchsichtige
Lack-und Anstrichmassen durch den Graphit verfärbt werden und daher deren erneute
Verwendung nach der Zurückgewinnung aus dem Spülwasser nicht mehr oder nur in sehr
beschränktem Umfang möglich ist.
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Schließlich hat man vorgeschlagen, wäßrige Lösungen von. Salzen sulfonierter
Kohlenwasserstoffe zum Niederschlagen von Lacknebeln zu verwenden: Bekanntlich hat
der Kohlenwasserstoffteil des Sulfonatmoleküls starke organophile Eigenschaften,
und so muß damit gerechnet werden, daß sich die Sulfonatmoleküle an der Oberfläche
der Nebelteilchen °'anreichern, wodurch die Oberfläche aber gleichzeitig wegen der
Anwesenheit der Sulfonatgruppe hydröhil
wird. Es ist nun sehr fraglich,
ob. sich diese Nebelteilchen nach ihrer Zurückgewinnung noch zur Herstellung brauchbarer,
insbesondere wasserahweisender Lacke eigram Beispiel 1 30 kg pulverförmiges Ätznatron
und 50 kg einer handelsüblichen Polymethacrylsäure vom Molekulargewicht 250 000
bis 350 000 werden in trockenem Zustand gemischt und dann unter Rühren in etwa 4
m3 Wasser gelöst, die sich in denn Was sersammedbehälter einer Lackspritzanlage
befinden. Nach, vollständigem Auflösen der Ätznatron,-Polymetha;crylsäure-Mischung
wird der Behälter auf 50 mg aufgefüllt. Das so hergestellte Spül- und Niederschlagswasser
wird mit einer Pumpet auf den oberem, Rand der Wandungen einer Lackspritzkammer
gefördert, wo es durch Spritzdüsen auf die Wandung gespritzt wird und dort in Form
eines zusammenhängenden Films herabfließt. Lackiert man in derartigen Spritzkammern
Gegenstände unter Verwendung von Lacken; auf Basis von Alkyd-Harnstoff-Harzen oder
Melamin-Formaldehyd-Harzen, so werden die beim Spritzen entstehenden Nebel vom Spülwasser
aufgenommen; und zum Wassersammelbehälter transportiert, ohne an den Wänden, und
in den Rohrleitungen festzukleben, Im Wassersammelbehälter setzen sich die mitgeführten
Lackteilchen nach oben ab und bilden . dort eine zähe, nicht klebende Haut. Die
von der Hauptmenge der Lacknebelteilchen befreite Spül- und Niederschlagsflüssigkeit
kann zur Lackspritzkammer zurückgeführt werden. Die auf dem Wassersammelbehälter
gebildete Haut kann nach Belieben täglich oder wöchentlich entfernt werden. Beispiel
2 In 40 1 Wasser werden. unter kräftigem Rühren 30 kg Polymethacrylsäure vom Molekulargewi.cht
200000 suspendiert und dann langsam 30 kg Triätha.nolamn zugegeben. Nach 1 bis.
2 Stunden wird die erhaltene Lösung mit 1001 Wasser verdünnt, und man erhält ein
viskoses, wasserklares. Konzentrat. Dem Spülwasser einer Farbspritzkammer werden
0,5 Gewichtsprozent dieses. Konzentrates zugegeben. Das Spülwasser eignet sich gut
zum Niederschlagen von Lacknebeln auf Basis von Ölharz und Leinöl. Bei der Verarbeitung
von Asphaltlacken ist es zweckmäßig, eine größere Menge Konzentrat, z. B. 1 bis
2 Gewichtsprozent, anzuwenden. Beispiel 3 30kg Polymethacrylsäure vom Molekulargewicht
500 000 werden in trockenem Zustand mit 9 kg Calciumhydroxyd vermischt. Nach dem
Einrühren dieser Mischung in 6001 Wasser von etwa 40 bis 60° bildet sich nach einiger
Zeit eine dicke Gallerte, die mit warmem Wasser von 40 bis 60° auf etwa 1200 1 verdünnt
wird. Diese Lösung ist als Spül- und Niederschlagswasser für Nebel von Lacken auf
Basis von Bitumina,, Chlorkau :tschuk und Kautschuk brauchbar. In vielen Fällen
können; geringere Konzentrationen angewandt werden; man verdünnt dann die erhaltene
Lösung unter Zusatz von warmem oder kaltem Wasser bis auf 50001. Beispiel 4 25 kg
waisserlöslicher, handelsüblicher Podyvinylalkohol wird in 10 m3 Wasser gelöst,
so daß eine neutrale, 0,25o/oige Lösung entsteht. Diese Spülflüssigkeit ist gut
geeignet für Lacke auf Basis von Alkyd-Harnstoff-Harzen oder Alkyd-Melamin-Harzen
oder deren, Kombinationen. Beispiel 5 Ein Wassersammelbehälter einer Lacksp,ritzanlage
von 10 m3 Inhalt wird mit 0,5 ms Wasser gefüllt, worin man zunächst 16,5 kg Ätzka,li
und dann 50 kg Polyacrylsäure vom Molekulargewicht 300 000 unter kräftigem Rühren
anflös.t. Das so erhaltene Konzentrat wird mit Wasser bis auf etwa, 10 m3 verdünnt.
Die erhaltene neutrale bis schwach alkalische, Spülflüss.igkeit eignet sich besonders
zum Niederschlagen von Nebeln von Lacken auf Leinölbasis. Beispiel 6 20 kg wasserfreies
Trinatriumorthophospha:t, 20 kg wasserfreies Natriummetasilicat und 20 kg Ätzna:troni
werden in 1 m3 Wasser aufgelöst, das. sich in einem Wassersammelbehälter von 10
m3 Fassungsvermögen befindet. In diese Lösung werden 50 kg Polyacrylsäure vom Modekulargewicht
300 000 eingestreut. Die nach dem Auflösen sehr viskose Flüssigkeit wird mit Wasser
auf 10 m3 verdünnt und mit einer geringen Menge, z. B. 0,1 bis 0,01 Gewichtsprovent,
eines Emulgators mit geringem Schaumvermögen; versetzt. Als solche sind z. B. Ölsäarepolyglykolesteir
mit 5 bis 8 Glykolätherresten pro Molekül oder Polyglykoläther sekundärer Fettalkohole
mit 13 bis 17 Kohlenstoffatomen im: Fettalkoholres.t und 8 bis 14 Glykodäthe:rresten
im Molekül geeignet. Das so, erhaltene Spül-
und Niederschlagswaisser ist
mit gutem Erfolg zum Niederschlagen vorm Lacknebeln auf Basis von Alkyd-Melamin-Harzen,
Alkyd-Harnstoff-Harzen, mo,difizierten trocknenden Ölen, Nitro-, Bitumen- und Kautschuklacken
einzusetzen. Es ist weiterhin[ dazu ge,-eign@et, in, Rohrleitungen sowie an den
Wandungen der Spritzkammern festgeklebte Farb- oder Lackteilchen wieder zu lockern
und im Laufe der Zeit abzulösen.