DE3236851A1

DE3236851A1 - Waschmedium zur gewinnung des loesungsmittels aus der abluft von spritzkabinen

Info

Publication number: DE3236851A1
Application number: DE19823236851
Authority: DE
Inventors: David R. 60516 Downers Grove Ill. Cosper; William H. 60540 Naperville Ill. Lindenberger
Original assignee: Nalco Chemical Co
Current assignee: ChampionX LLC
Priority date: 1981-10-05
Filing date: 1982-10-05
Publication date: 1983-04-21
Also published as: JPS5864115A; JPH0344809B2; US4378235A

Description

Waschmedium zur Gewinnung des Lösungsmittels aus der Abluft von'Spritzkabinen.

In der Automobilindustrie im Anlagenbau und ähnlichen Industrien benötigt man zur Beschichtung von fertigen Produkten große Mengen an Lacken, Anstrichmitteln und Emaillen. Die Aufbringung von Lacken und Anstrichmitteln erfolgt im allgemeinen in geschlossenen Räumen, sogenannten Spritzkabinen, in deren Abluft sich beträchtliche Mengen an Lösungsmittel und'Tröpfchen und Feststoffteilchen aus den Lacken und Anstrichmitteln die die zu überziehenden Gegenstände nicht getroffen haben, befinden. Diese Lack-Nebel stellen eine streng zu überwachende Umweltbelastung dar. Üblicherweise ist eine Spritzkabine ausgestattet mit einem Leitungssystem, um Luft durch die Kammer nach unten zu führen, die die flüchtigen organischen Bestandteile des Lacks und Tröpfchen oder Feststoffe aufnimmt und in einen Sumpf trägt, der eine rückzuführende hydrophile Flüssigkeit enthält. Diese nimmt aus der Luft die flüchtigen organischen Stoffe und die Schwebstoffe (Tröpfchen und Teilchen aus dem Lack) auf. Dieses System arbeitet im allgemeinen zufriedenstellend, was die Entfernung der Schwebstoffe anbelangt, nicht je-

lA-56 160 - /V

doch was die flüchtigen organischen Substanzen betrifft.

Der Betrieb von Spritzkabinen stellt im allgemeinen einen beträchtlichen Aufwand dar, während auch die Installation derartiger Spritzkabinen einen beträchtlichen Investitionsbedarf hat. Man wird daher, wenn irgendwie möglich, vermeiden, bestehende Spritzkabinen gegen wirksamere Systeme hinsichtlich der Entfernung flüchtiger Stoffe aus der Abluft zu ersetzen. Aufgäbe der Erfindung ist daher eine Möglichkeit zur Modifizierung bestehender Anlagen, so daß in diesen flüchtige Substanzen einwandfrei abgeschieden werden können und nicht mit der Abluft in die Atmosphäre gehen.

Man hat schon die verschiedensten Materialien im Sumpf von Spritzkabinen angewandt, um die Schwebstoffe abzufangen und die organischen Substanzen zu lösen. Es wurden auch bereits Öl-in-Wasser-Emulsionen für diesen Zweck angewandt (JP-Anmeldung 52 990/76 und US-PS 4 265 642).

Nach der japanischen Anmeldung wird eine Öl-in-Wasser Emulsion von gereinigtem farblosem Paraffinöl im Gemisch mit einem Detergent, wie Alkylbenzolsulfonsäure, zum Auswaschen flüchtiger Stoffe aus Abluft angewandt und zwar in einem Absor.ptionsturm. Dieses Verfahren

25 mag zwar wirksam sein hinsichtlich der Abscheidung

der flüchtigen Stoffe, jedoch ist nicht erkennbar, daß die Emulsion wieder verwendet werden kann. Da aber derartige Erdölprodukte kostenbelastend sind, wenn keine Wiederverwendung der Emulsion möglich ist, so ist ein solches Verfahren für die Großtechnik uninteressant.

Aus der US-PS 4 265 642 ergibt sich eine Methode zur

lA-56 160 - ?/- Ό '

Entfernung von flüchtigen Stoffen aus der Abluft von Spritzkabinen mit Hilfe einer Öl-in-Wasser-Emulsion. Diese ist wieder verwertbar Zur Trennung der Komponenten der Emulsion, um die Lösungsmittel- oder "Ölph-ase gugewinnen

.5 ist eine Ultrafiltration notwendig. Aus der Lösungsmittel oder Ölphase läßt sich dann durch Destillation der flüchtige Stoff gewinnen. Ultrafiltration für große Volumina kontinuierlich im Kreislauf zu führender Flüssigkeiten, wie sie in Spritzkabinen anfallen, ist jedoch in der Praxis nicht durchführbar. Bei großen Spritzanlagen dieser Art rechnet man mit einem Flüssigkeitsum-

, 3

lauf bis in die Größenordnung von 38 m /min (10 000

gallons per minute). Die Ultrafiltration selbst eines kleinen Teils dieser Mengen ist wirtschaftlich nicht 15 tragbar.

Aufgabe der Erfindung ist somit die Rückgewinnung flüchtiger Stoffe aus dem Abluftsystem von Spritzkabinen durch eine wirtschaftliche Absorption in einer Flüssigkeit, welche kontinuierlich wieder verwertet werden kann.

Diese Aufgaben werden durch die erfindungsgemäße Öl-inWasser-Emulsion gelöst. Die Emulsion läßt sich nach Aufnahme der flüchtigen Stoffe leicht brechen, womit die Wiedergewinnung einer Kohlenwasserstoffphase,aus der die organischen Substanzen destillativ gewonnen werden können, möglich wird. Die restliche organische Phase wird in das Abluftsystem der Spritzkabinen rückgeführt.

Wie erwähnt, nimmt die erfindungsgemäß angewandte Öl-inWasser-Emulsion die flüchtigen Stoffe aus der Abluft der Spritzkabinen auf, die - sozusagen beladene - Emulsion läßt sich leicht brechen. Man erhält dann eine Ölphase bestehend aus der organischen Flüssigkeit, die zur Bildung der Emulsion angewandt worden ist und den flüchtigen

1A-56 160 - $/- »·

Substanzen aus den Lacken sowie eine wässrige Phase. Die Kohlenwasserstoff- oder Ölphase der Emulsion wird von den flüchtigen Substanzen getrennt und dann mit der abgeschiedenen wässrigen Phase neuerlich emulgiert und die erhaltene Emulsion kontinuierlich in die Spritzkabine rückgeführt.

Bei den Spritzkabinen kann es sich um solche mit benetzten Wänden mit mittlerem Abzug (center draft) oder andere Konstruktionen handeln. Die Spritzkabinen dieser Art arbeiten in gewissem Sinn wie große Gaswäscher. Die Luft, die die Spritzkabine durchstreicht, nimmt beträchtliche Mengen an flüchtigen Substanzen und Tröpfchen oder Teilchen aus dem Lack auf, welche an dem zu beschichtenden Gegenstand vorbeigegangen sind. Die so beladene Luft gelangt in einen Sumpf, wo sie in innigen Kontakt mit einer hydrophilen Flüssigkeit gelangt, welche in einem äußeren Kreislauf wieder in die Spritzkabine rückgeführt wird.. Die hydrophile Flüssigkeit dient zur Aufnahme der Tröpfchen oder Teilchen aus dem Lack zur Verhinderung deren Austritt in die Atmosphäre und in gewissem Ausmaß auch zur Aufnahme der Dämpfe organischer Substanzen.

Bei diesen organischen Dämpfen in Spritzkabinen handelt es sich im allgemeinen um Aromaten wie Benzol, Xylole und Toluol, niedersiedende Ether, Ester und Ketone wie Methylisobutylketon, Methylamylketon oder dergleichen. Das anzuwendende hydrophile Waschmedium muß also auch als Lösungsmittel für derartige flüchtige Stoffe wirksam sein.

Nach der Erfindung wird hierzu eine Öl-in-Wasser-Emulsion angewandt, welche eine organische Flüssigkeit

IA-56 160 -y-J.

mit einem Siedepunkt von zumindest 150 C, einen sulfonatfreien Emulgator für eine Öl-in-Wasser-Emulsion und Wasser enthält. Die erfindungsgemäßen Öl-in-Wasser-Emulsionen sollen darüberhinaus auch leicht gebrochen werden können, um eine Trennung der Ölphase und der Wasserphase zu ermöglichenj ^unc* alle Komponenten nach Entfernung der flüchtigen Stoffe aus dem Lack oder Anstrichmittel sollen sich leicht wiederverwenden lassen.

Bevor die erfindungsgemäßen Öl-in-Wasser-Emulsionen näher beschrieben werden, sollen die einzelnen Bestandteile der erfindungsgemäßen Emulsion näher erläutert werden.

Die organische Flüssigkeit in der erfindungsgemäßen Emulsion sollte nicht flüchtig.e , mit Wasser n'icht-mischbare Kohlenwasserstoffe darstellen, welche als Lösungsmittel für die organischen Substanzen des Lackes oder Anstrichmittels, welches in der Spritzkabine verarbeitet worden ist, wirksam sein kann. Die organischen Flüssigkeiten sind in e-rster Linie Aliphaten, Paraffin-

20 kohlenwasserstoffe, Aromaten oder deren Gemische. Sie können gegebenenfalls halogeniert sein und sollen im allgemeinen einen Siedepunkt ^. 150 C, vorzugsweise

> 200°C, insbesondere > 300°C, besitzen. Die Viskositäten sollen in einem Bereich von Viskosität eines

25 100 SEC primär aliphatischen Erdöl-Prozeß-Öls bis zu

der hochchlorierter paraffinischer Materialien mit Viskositäten über 20 Pa · s (20 000 cps. }f^^enOemnach sind die einzigen Kriterien für diese Produkte die oben aufgeführten. Beispiel dafür ist ein Prozeß-Öl "Telura 323" mit einem Siedebereich 290 - 475°C (545 - 884°F)₍ vernachlässigbarer Löslichkeit in Wasser_f einer Dichte bei 50°C von 0,903 g/cm und einem Flammpunkt (Cleveland

IA-56 160 y &

offener Tiegel) von 165°C (330°F) bei einer Viskosität bei 38 C von 105 bis 115. Es wird angenommen, daß es sich bei diesem Material um ein komplexes Gemisch von aliphatischen und aromatischen Erdölkohlenwasserstoffen handelt. Ebenfalls brauchbar sind verschiedene chlorierte Paraffine, wie sie unter den Bezeichnungen "Kloro 6000, Kloro 7000, CW 52, CW 170 und CW 8560" am Markt sind. Darüberhinaus eignen sich auch handelsübliche Lösungsmittel wie "Isopar M",das ist ein verzweigt-paraffinisches Material, und paraffinische· Lösungsmittel mit geringem Geruch sowie hoch-aliphatisehe viskose, farblose Paraffinöle, wie sie allgemein am Markt verfügbar sind.

Aus Sicherheitsgründen sollen die bei den erfindungsgemäßen Emulsionen zur Anwendung gelangenden organischen Flüssigkeiten im wesentlichen nicht toxisch sein und einen Flammpunkt ^ 121 C besitzen. Bevorzugt angewandt wird das oben erwähnte Handelsprodukt Telura 323.

Für die erfindungsgemäßen Emulsionen können die verschiedensten organischen Flüssigkeiten angewandt werden, Beispielsweise 10 Gew.-Teile Motoröl ergab bei Laboratoriumsuntersuchungen zufriedenstellende Ergebnisse.

Die für die erfindungsgemäß angewandte Öl-in-Wasser-Emulsion anzuwendenden Emulgatoren oder Netzmittel haben im allgemeinen HLB-Werte zwischen 6 und 40, vorzugsweise zwischen 10 und 30. Die anzuwendenden Emulgatoren sollen beim Mischen mit organischer Flüssigkeit und Wasser eine Öl-in-Wasser-Emulsion ergeben, die sich durch chemische Einwirkung, Sch_erwirkung, pH-Wert-Änderung oder dergleichen leicht brechen läßt zu einer organischen (Kohlenwasserstoff-) Phase und einer

lA-56 160 X' %

wässrigen Phase. Der gewählte Emulgator soll eine schnelle Emulgierung aus den Komponenten ermöglichen. Es kann sich dabei um ein wasserlösliches anionisches, kationisches oder nicht—ionogenes Netzmittel handeln. Bevorzugt werden für die erfindungsgemäß angewandte Emulsion gesättigte und ungesättigte Fettsäuren und deren Alkalisalze mit 12 bis 30, vorzugsweise 16 bis 24 C-Atomen. Man kann aber auch andere Emulgatoren für eine Öl-in-Wasser-Emulsion wie das Kondensationsprodukt von Kokosamin und 2 Mol Äthylenoxid anwenden. Die bevorzugten Emulgatoren führen zu Emulsionen, die sie beim Ansäuern brechen.

Ähnlich wirksame Emulgatoren oder Netzmittel, als die oben aufgewählten, sind ebenfalls brauchbar. Besonders 15 bevorzugt wird Ölsäure.

Oberflächenaktive Substanzen auf der Basis von Sulfonaten werden nicht angewandt, da für das Brechen derartiger Emulsionen dann sehr niedere pH-Werte erforderlich sind. Die dafür benötigte Säuremenge übersteigt das, die ^man

20 mit den bevorzugten Emulgatoren erhält. Auch wurde festgestellt, daß nicht~ionogene Emulgatoren Emulsionen bilden, die nicht' pH-Wert-empfindlich sind. Während nicht—ionogene Netzmittel verwendbar sind, so benötigt man zu diesen zusätzlich entweder anionische oder

25 kationische oberflächenaktive Substanzen.

Bei der Bildung der Emulsionen unter Anwendung des beborzugten Fettsäure—Emulgators sowie auch anderer obiger Emulgatoren, insbesondere Amin, erhält man pH-empfindliche Emulsionen. Solche Emulsionen sind im allgemeinen stabil bei pH-Werten zwischen 7,5 und 12, vorzugsweise zwischen 8 und 11. Am meisten bevorzugt werden Emulsio-

' lA-56 160

nen, die bei pH-Werten zwischen 8 und 9,5 stabil sind. Bevorzugte Emulsionen nach der Erfindung werden leicht gebrochen, wenn der pH-Wert auf unter 6,5, vorzugsweise auf einen Bereich 3 bis 6 durch Zugabe beliebiger saurer Substanzen abgesenkt wird. Die pH-Empfindlichkeit der Emulsionen dieser Art gestattet eine breite Anwendbarkeit zur Wiedergewinnung flüchtiger Stoffe aus Lacken und Anstrichmitteln aus Spritzkabinen.

Das Wasser für die Öl-in-Wasser-Emulsionen sollte vorzugsweise nicht mehr als 500 ppm Härtebildner in Form von Ca oder Mg enthalten. Es wurde festgestellt, daß übermäßig hartes Wasser zu einem Seifenschaum bei Anwendung von bevorzugten Fettsäure-Emulgatoren führen kann. Wird mit hartem Wasser gearbeitet, so setzt man

15 dem Wasser zweckmäßigerweise einen Chelatbildner wie

Nitrilotriessigsäure und/oder Ethylendiamintetraessigsäure (NTA und/oder EDTA) zu und zwar in einem Mol-Verhältnis von etwa 1 : 1 bezogen auf Härtebildner.

Für die Herstellung der Emulsion werden im allgemeinen folgende Mengen angewandt (Kohlenwasserstoffföl in Gew.-%, bezogen auf Emulsion und Emulgator in Gew.-%, bezogen auf Öl) .

bevorzugt insbes.

Kohlenwasserstofföl 1-50 2-40 4-30

Emulgator 0,1-30 1-20 1,5-10

Wasser Rest Rest Rest

Zur Bildung der Emulsion mischt man einfach die Bestandteile. Wie oben darauf hingewiesen, wird bei einem Emulgator auf der Basis einer Fettsäure ein alkalischer

lA-56 160 yH

pH-Wert zwischen 7,5 und 12, vorzugsweise 8 und 11.bevorzugt. Besonders bevorzugt liegt der pH-Wert der. frisch bereiteten Emulsio.n zwischen 8 und 9,5. Die Einstellung des pH-Werts geschieht durch Zugabe einer geringen Menge eines Alkalihydroxids, vorzugsweise Natriumhydroxid^ zu dem Wasser, bevor dieses zur Bildung der Emulsion eingemischt wird.

Die so gebildete Emulsion kann _nun in der Spritzkabine als hydrophile Flüssigkeit zur Aufnahme der flüchtigen Stoffe und der Schwebstoffe aus dem Lack oder Anstrichmittel innerhalb der Spritzkabine angewandt werden. Während die Auswahl des KohlenwasserstoffÖls und die Leistungsfähigkeit der Emulsion im Hinblick auf die Entfernung und Rückgewinnung der flüchtigen Stoffe erfolgt, sind diese z.B.: Toluol, Methylamylketon, Methylethylketon, Naphtha, Diacetonalkohol, Aceton, Ethylacetat oder dergleichen. Wie oben darauf hingewiesen, muß das Kohlenwasserstofföl ein Lösungsmittel für die in dem Lack bzw. Bindemittel angewandten flüchtigen Stoffe sein.

Nachdem die Abluft aus der Spritzkabine mit der Emulsion gewaschen worden ist, wird diese gebrochen. Bei den erfindungsgemäß bevorzugt angewandten Emulsionen, in denen ein Emulgator auf der Basis einer Fettsäure oder eines Amins zur Emulsionsbildung diente, geschieht dies

25 durch Zugabe einer Säure, um den pH-Wert der Emulsion

zu verringern auf 2 bis 6,5, vorzugsweise auf 3 bis 6 ,-5, wodurch die Emulsion bricht und sich die beiden Phasen trennen. Besonders bevorzugt wird der pH-Wert der Emulsion auf 3 bis 5,5 eingestellt durch Zugabe einer Mineral-

30 säure.

Es ist wesentlich für den Einsatz der Emulsion, daß

lÄ-56 160· - 10^- /72. .

diese in kurzer Zeit bricht. Dieses schnelle Brechen und Trennen der Emulsion bei entsprechender Herabsetzung des pH-Werts soll innerhalb von 0,5 bis 45 min, vorzugsweise innerhalb von 0,5 bis 10 min, geschehen sein.

Nach dem Brechen der Emulsion verbleibt ein. großer Anteil an flüchtigen Stoffen in der organischen Phase der Emulsion. Diese organische Phase kann dann destilliert und vorzugsweise mit Dampf abgestreift werden zur Gewinnung der flüchtigen Stoffe. Auf diese Weise gewinnt man aus einer lösungsmittelreichen organischen Phase das Lösungsmittel des Lackes bzw. Bindemittels einerseits und die organische Flüssigkeit der Emulsion andererseits wieder zurück·

Die rückgewonnene organische Flüssigkeit läßt sich nun mit Wasser, welches aus der wässrigen Phase der gebrochenen Emulsion stammt, neuerlich emulgieren. Dazu wird nach einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung der pH-Wert der Emulsion in den alkalischen Bereich eingestellt und weiterer Emulgator zugesetzt. Das Ganze läßt sich mehrere Male wiederholen.

Eine der bemerkenswertesten Eigenschaften der erfindungsgemäß angewandten Öl-in-Wasser-Emulsion liegt darin, daß sie die Rückgewinnung der flüchtigen Stoffe gestattet und selbst die Klebewirkung der Schwebstoffe aus Lack oder An-Strichmittel herabsetzt. Dies gestattet die Abtrennung der Schwebstoffe, welche bis zu 60 bis 80 Gew.-% flüchtiger Stoffe aus der Spritzkabine festhalten, durch" Filtrieren und/oder Entschäumen. Das Filtrieren der nicht mehr klebrigen Schwebstoffe aus Lack oder

3Ό Anstrichmittel geschieht"mit Hilfe eines Sackfilters

oder dergleichen, bevor die Emulsion gebrochen wird. Man

- 11 -

lA-56 160 { A^

kann aber auch die Emulsion zuerst brechen und dann die Feststoffe aus der organischen Phase, enthaltend die flüchtigen Stoffe, abfiltrieren. Diese Bestandteile aus dem Lack oder Anstrichmittel können dann verbrannt werden.

Ein besonderer Gesichtspunkt der Erfindung ist die Tatsache, daß durch Anwendung der Emulsion nach der Erfindung anstelle von Wasser in üblichen mit Wasser gewaschenen Spritzkabinen mehr als 50 % der flüchtigen Stoffe, die vorher die Spritzkabine verließen und an die Atmosphäre abgegeben wurden, nun wiedergewinnbar und wiederverwertbar sind.

Um nun die Wirksamkeit oder Effektivität verschiedener Öl-in-Wasser-Emulsionen zu ermitteln, wurde folgende Anlage angewandt:

An ein 500 cm Gas-Waschrohr wurde an der Eintrittsseite eine kleine Kammer mit einer Schicht angeschlossen, durch die organisches Material injiziert werden kann. Das Gas-Was.chrohr war mit einem Magnetrührer für relativ hohe Geschwindigkeit, die bei allen Versuchen gleich gehalten worden ist, ausgestattet. Die Ableitung aus dem Gas-Waschrohr war mit einem Flammenionisations-Detektor verbunden, welcher auf alle in Frage kommenden organischen Dämpfe als ppir.^Propan geeicht war.

Bei allen in Tabelle I aufgeführten Beispielen wurden 50 -ul Toluol (p.A.) injiziert, während ein Luftstrom durch das Waschrohr geleitet wurde. Die Emulsionen wurden gebildet durch Zugabe des Öls im Gemisch mit dem Emulgator in der in der Tabelle angegebenen Menge zu

- 12 -

lA-56 160 - ^ Ik

3
300 cm Wasser im Rohr. Die Messungen der austretenden organischen Dämpfe wurden aufgezeichnet auf der Basis von der Menge an Toluol, die vom Flammenionisations-Detektor angezeigt wurde. Die Gesamtmenge an Toluol, die in Abständen von 10 und 20 min aus dem Rohr austrat, wurde ermittelt und verglichen mit den Ergebnissen eines Blindversuchs. Die Ergebnisse sind in der Tabelle I zusammengefaßt .

- 13 -

Chlor. Paraffine^ 54,3 Prozessöl

Chlor. Paraffinöl ³^92,5 Prozessöl 100 ¹^ 90,9

Prozessöl

90,5

96,2

Prozessöl 100 ' 90,9 Prozessöl 10O¹ 92,6 Prozessöl 10O¹ 93,0

Prozessöl 10O¹' 86,0

	%	Menge	% Reduktion	% Reduktion
Emulgator			10 min	20 min
	7,7	0,5
"Petrolsul 745"	1,8	0,5	39,8	42,0
"Plurafa RA 30 "	7,5		52,7	—
Ölsäure	7,4	0,5
3) Sulfonsäure '	1,8		54,3	42,6
Plurafac RA 30	7,7	0,5
"Petrosul 745"	1,8	0,5	48,3	41,1
"Plurafac RA 30"	3,8	0,5	39,8	39,3
3) Sulfonsäure	9,1	0,5	47,7	40,2
3) Sulfonsäure	7,4	0,5	44,9	40,5
3) Sulfonsäure	7,0	Il	52,1	40,8
Ölsäure	Il	Il	43,0	38,4
Il	Il	Il	46,5	39,2
Il	Il	52,6	42,5
Il

Petrosul	745	8	,0
Ölsäure		4	,0
Plurafac	RA 30	2	,0

0,5

44,4

39,2

UI CD

cn ο

GO K) GO CO OO

T a b e 1 1 e I (Fortsetzung)

	KWSt-Öl %	Emulgator %	10,1	Menge	% Reduktion	% Reduktion
Beispiel	Prozessöl 10O¹'89,9	Petrosul 745	6,3 9,5	0,5	10 min	20 min
13	Prozessöl 10O¹^84,2	Ölsäure Petrolsul 745	4,3	0,5	48,8	40,8
14	Chlor. Paraffin- öl^d; 95,7	Chlor.Stearin säure	8,1	0,5	54,4
15	■ Chlor. Paraffin- öl ^; 91,9	Chlor.Stearin säure	1,0	0,5	48,4	49,9
16	Chlor.Paraffin- öl⁴) 99,0	Ölsäure	2,0	1.0	64,1	56,3
17	Chlor.Paraffin- öl⁴) 98,0	Ölsäure	7,4	1,0	44,4	53,7
18	Chlor.Paraffin- öl⁴) 92,6	Ölsäure	3,8	1,0	51,7	56,4
19	Chlor.Paraffin- öl⁴) 96,2	Ölsäure	3,8	1,0	65,7	64,2
20	Chlor.Paraffin- öl3) 96,2	Ölsäure	3,8	1,0	60,4	60,6
21	Chlor.Paraffin- öl²) 96,2	Ölsäure	4,3	1,0	61,8	65,1
22	Prozessöl 100 '95,7	Ölsäure	3,8	1,0	51,1	55,8
23	Prozessöl 100^48,I Chlor.Paraffin- öl 48,1	Ölsäure		1,0	57,9	59,8
24 *			66,9	57,5

CO K| GO OTt OO

Beispiel 25

KWSt-Öl

Prozessöl 100 '48,1 Chlor.Paraffin-ÖI⁵) 48,1

Prozessöl , Chlor.Paraffinöl2) 48,1

Chlor.Paraffin-

Tabelle I (Fortsetzung)

% Reduktion Emulgator % Menge 10 min

Ölsäure

Ölsäure + sulfonat

30	Il	Paraffin- 88,9	Il
31	Il	Paraffin- 76,9	Il
32	Il	Il
33	Il '	Il
34	Il	Il
35	Chlor, öl«)	ö
36	Chlor. Öl4)	ö

Ölsäure

3,8

11.1

Ölsäure 23,1

0,5	36,6
1,0	55,1
1,0	55,1
0,5	35,5
0,5	29,5
1,0	66,6
0,5	41,6
1,0	65,1
1,0	59,0

% Reduktion 20 min

53,6 52,8 29,2

23,2 50,8

52,1 33,3

33,4 67,9 44,1

59,3 55,5

cn cn

CT)

CJ) CX)

Tabelle I (Fortsetzung) Beispiel

KWSt-Öl

Emulgator

Menge

Prozessöl 100

Chlor.Paraffin-Öl3)

Prozessöl 100 Chlor.Paraffinöl³"

Prozessöl 100 Chlor.Paraffin-Öl3)

Chlor.Paraffin-Ö13)

Chlor.Paraffin-Öl3)

Chlor.Paraffin-Ö13)

Prozessöl 100 Prozessöl 100 Prozessöl 100 Prozessöl 100

1) 1) D D

9,6

86,5 19,2

76,9 28,5

57,7 90,9 83,3 76,9

Il

90,9 93,0 88,9 87,0

Ölsäure Ölsäure

Ölsäure Ölsäure Ölsäure

It

Ölsäure Ölsäure Ölsäure Ölsäure

100 1,0

3,9 0,5

3,8 0,5

3,9 0,5

9,1	9,1	0,5
16,7	7,0	0,5
23,1	11,1	0,5
Il	13,0	0,5
0,5
0,5
0,5
0,5

% Reduktion 10 min

60,0 52,3 61,9 56,6 62,1 62,3

% Reduktion 20 min

42,0 48,6

49,2

43,6

54,2 52,7

53,6 45,4 47,6 49,4 47,4 47,4

cn

O)

cn ο

CO K> CO CT) QO cn

Tabelle I (Fortsetzung) Beispiel

KWSt-Ol

Prozessöl 100 83,3 Prozessöl 100 80,0 Prozessöl 10O¹'92,6

Prozessöl 100 95,7 Prozessöl 100 95,7 Prozessöl 10O¹ '95,7

Prozessöl 100 95,7 Prozessöl 100¹⁾95,7

Prozessöl 100 95,7

S) Prozessöl 500 95,7

Prozessöl 1200⁹)95,7

Markol 82 Paraffin-Öl 6) 95,7

Mineral-Abdicht-

öl 95,7

Prozessöl 100 99,0

	%	Menge	% Reduktion	% Reduktion
Emulgator	16,7	0,5 .	10 min	20 min
Ölsäure	20,0	0,5	60,4	45,1
Ölsäure	7,4	0,5	61,1	44,6
Ölsäure	4,3	3,0	62,1
Stearinsäure	4,3	3,0	40,5	60,4
Palmitinsäure	4,3	3,0	53,6	62,7
Myristxnsäure	4,3	3,0	81,0	79,4
Laurinsäure	4,3	3,0	91,5	88,1
Tallölsäure	4,3	3,0	.83,7	84,8
Tallowsäure	4,3	3,0	83,8	82,7
Ölsäure	4,3	3,0	89,2	83,8
Ölsäure		88,3	84,0

Ölsäure

Ölsäure Ölsäure 4,3

4,3
1,0

3,0

3,0
3,0

73,3

89,9
82,0

77,9

84,0
83,5

00 CO CaJ

Tabelle I (Fortsetzung)

Beispiel

KWSt-Ol

Prozessöl 10O¹^95,7

Prozessöl 100 '90,9 Chlor.

Chlor.Paraffinöl¹¹) 92,5

Prozessöl 100 '92,4

Chlor.Paraffinöl⁷) 92,5

Prozessöl 100 '95,2 Prozessöl 100 95,6

Prozessöl 100 98,7

Prozessöl 100 93,0 Prozessöl 10O¹ '94,3

Prozessöl 10O¹^94,3

Emulgator	a /	7	,3	Menge	% Reduktion 10 min	% Reduktion 20 min
Ölsäure	4_:	0 4	,1	3,0	82,0	82,5
Ölsäure	9	4 0	,5	3,0	95,1	89,4
Ölsäure	7		,6	0,5	62,1	53,9
Ölsäure	7	,5	0,5	39,1	39,3
Ölsäure	7	,8	0,5	52,6	50,2
7) Ethomeen C	4	,0	0,5	39,6	38,0
7) Ethomeen C₁„	4	,4 ,3	0,5	34,1	37,1
Dioleat ⁸^ 0 Fettalkoholsul- fat9) 1	,0	0,5	47,3	41,9
Ölsäure	,9 ,7	0,5	32,3	39,7
Ölsäure Laurinsäure	,7 ,9	0,5 0,5	58,0 58,0	42,3 42,3
Laurinsäure Ethameen C₁ 7)	0,5	46,1	33,9

Ul 05

05 O

50,7

42,4

co

GO NJ CjO CT)

OO ι

cn

lA-56 160 - 19^ .2.1.

Fußnoten zu den Kohlenwasserstoffölen

1 "Telura 323: Aliphatisches erdölbasisches Prozeßöl (Viskosität) 100 sek.

2 CW 170: 42 Gew.-% als Cl -chloriertes Paraffinöl MW 565, 1050 Pa-s(Kiel Division, Ferro Corporation) .

3 CW 52: 52 Gew.-% als Cl -chloriertes Paraffinöl 3600 Pa's (Kiel Division, Ferro Corporation)

4 CW 8560: 60 Gew.-% chloriertes Paraffinöl, MW 10500 Pa-s (Kiel Division, Ferro Corporation)

5 Kloro 7000: 70 Gew.-% chloriertes Paraffinöl, 21900 Pa¹S (Kiel Division, Ferro Corporation)

6 Markol 82: Hochaliphatisches viskoses farbloses Paraffinöl (Exxon Company)

7 Kloro 6000: 60 Gew.-% chloriertes Paraffinöl niederer Viskosität (Kiel Division, Ferro Corporation)

8 Aliph iatisches erdölbasisches Prozeßöl 500 s. Viskosität 1050 Pa-s

9 Aliphatisches erdölbasisches Prozeßöl 1200 s Viskosität 2520 Pa's

10 Dichtungs-Mineralöl

11 CW 35: 35 Gew.-% als Cl^-chloriertes Paraffinöl.

Fußnoten zu den Emulgatoren

1 Ölsäure

2 Laurinsäure

3 Dodecylbenzolsulfonsäure

4 Petroleumsulfonat "Petrosul 745)

5 Polyoxyethylierter Fettalkohol "Plurafac RA 30)

1 > ! ■»

lA-56 160 - 2p/- Z2.

6 Chlorierte Stearinsäure

7 Ethomeen C : Diethoxylierte Kokosfettsäureamin

8 Polyethylenglycol (2000) Dioleat

9 Ammoniumethoxyliertes Fettalkoholsulfat 10 Stearinsäure

11 Palmitinsäure

12 Myristinsäure

13 Laurinsäure

14 Tallölsäure
15 Tallowsäure

Mit den verschiedenen Emulsionen wurden in einer Versuchsanlage einer Spritzkabine mit mit Wasser überströmten Wänden untersucht. Bei den untersuchten Produkten handelte es sich um folgende Gemische:

Beispiele 75 bis 97

I. 23,69 Teile CW 52 chloriertes Paraffinöl

15,79 Teile 100 SEC aliphatisches Erdöl

3,36 Teile Erdölsulfonat

0,79 Teile "Plurafac RA 30"

II. 20,68 Teile 100 SEC aliphatisches Erdöl

/■
2,07 Teile Dodecylbenzolsulfonsäure

III. 21,72 Teile 100 SEC aliphatisches Erdöl

1,76 Teile Dedecylbenzolsulfonsäure

0,42 Teile "Plurafac RA 30"

IV. 687,8 Teile 100 SEC aliphatisches Erdöl

51,8 Teile Ölsäure

V. 727,4 Teile CV/ 52 chloriertes Paraffinöl

59,0 Teile Ölsäure

- 21 -

lA-56 160 - "λ/- £*

VI. 94,3 Teile 100 SEC aliphatisches Erdöl 4,7 Teile Laurinsäure
1,0 Teil Ölsäure

In allen Fällen - wenn nicht anders angegeben - war das verspritzte Material 27 Vol.-% Schwarzlack. Auf Beispiele, in denen anstelle dieses Materials Heptan angewandt wurde, ist hingewiesen. Die Mengen der Gemische I bis VI in Wasser für die Bildung der entsprechenden zu prüfenden Emulsion sowie die erhaltenen Ergebnisse, sind in der Tabelle II zusammengefaßt. Es zeigt sich, daß die ' nach der Erfindung angewandten Öl-in-Wasser-Emulsionen für die Abscheidung organischer flüchtiger Stoffe sehr geeignet sind.

TABELLE II Tabelle

II

Beispiel	Emulsion	%	pH	Spritzrate	Luftstrom be rechnet (cb.ft/min) nrVmin	ppm	2) ppm	% Verminderung gegen Vergleich	IA-
						Gemessen	Korr.		CJl cn H>
	4) Vergleich		10	0,96	(480) 13,6	277,6	278	0	cn Q
75	4) Vergleich	—	10	0,99	(540) 15,3	275,0	300	0
76	4) Vergleich	—	10	0,99	(500) 14,1	333,5	333,5	0
77	4) Vergleich	—	10	0,99	(595) 16,8	250,6	301	0
78	I⁵⁾	1	10	0,99	(480) 13,6	253,2	235	20,9
79	II⁴'⁵⁾	1	10	0,99	(580) 16,4	217	254	14,5
80	III⁵⁾	1	10	0,99	(720) 20,4	160,4 ·	233	21,5
81	III	3	10	0,99	(720) 20,4	160,3	233	21,5
82	III	0,5	10	0,99	(723) 20,5	182,3	266	10,4	I λ
83	IV	1	10	0,99	(540) 15,3	250,2	273	8,1
84	IV⁴ >	1	10	0,99	(557) 15,8	241,1	271	8,8
85	V	1	10	0,99	(520) 14,7	365	320	0
86	III	1	10	0,99	(930) ₂₆ ο	200 ·	375	16,7
87

CO OO OO

cn

Tabelle II (Fortsetzung) Beispiel Emulsion

pH

Luftstrom be rechnet

Spritzrate (cb.ft/min) m /min

2) ppm ppm

Gemessen Korr.

% Verminderung gegen

Vergleich

⁵T

οι

O)

cn ο

89
90
91
92
93
94
95
96
97

IV

,6)

5,6)

5)

IV
IV

5)

10 0,99

0,5 10 0,99

1,0 10 0,9'9

10 0,93

8,4 0,99

Vergleich — 8,4 0,99

IV 4 8,4 0,99

Vergleich — 8,4 0,99

IV 4 ' 8,4 0,99

(780) 22,1

(490) 13,9

(860) 24,3

(857) 24,2

(920) 26,0

(156) 4,4

(152) 4,3

(280) 7,9

151	238
260	257
149	258
132	243
151,1	280
678,3	678
553,5	554
369,7	370
332,5	333

19,9
13,5

13,5
18,2
5,7
0
18,3

0
10,0

ro

t t i '

lA-56 160 - 24^- 2^"

Fußnoten für Tabelle II

1 Gemessener Luftstrom X 0,8 = tatsächlicher Luftstrom ·

2 Korrigierte ppm = gemessene ppm *(tatsächlicher Luftstrom : 152,5 m/min)" lg/min * Spritzrate

3 Der Anstieg der Konzentration an flüchtigen Stoffen entspricht dem Austrag an Schlamm .

4 2000 ppm wasserlösliches kationisches Polymer zur Verringerung der Klebrigkeit der Lackteilchen oder Tröpfchen wurden zugesetzt ,

10 5 Wenn nötig, Antischaummittel auf der Basis eines Silicons zugesetzt

6 EDTA zugesetzt zu Wasser entsprechend Härte χ 10 % Überschuß.

Beispiele 98 bis 117

Es wurden weitere Untersuchungen an Spritzkabinen mit mit Wasser überströmten Wänden der Fa. Sinks Manufacturing Company Modell PE47T angestellt. Die die Spritzkabine verlassenden Dämpfe wurden in einem Gaschromatographen (Hewlett Packard Model 5880),ausgestattet mit einer 10 % OV 101 Kolonne und einem Flammenionisationsdetektor^ analysiert· Die Emulsionen wurden gebildet durch Zugabe der entsprechenden Menge der Bestandteile, bestehed aus 93 % 100 SEC aliphatisches Prozeßöl und 7 % Ölsäure zu dem Waschwasser der Spritzkabine (Vergleich VII)» In allen Fällen war das zu verspritzende Material ein schwarzer Dispersionslack mit einem Feststoffgehalt von 27 Vol.-% der Bezeichnung L-9857 der Fa. PPG Corporation.

- 25 -

lA-56 160 - ^^}

Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt. Diese Untersuchungen zeigen, inwieweit die nach der Erfindung angewandten Öl-in-Wasser-Emulsionen die Emission an flüchtigen Stoffen aus Spritzkabinen herabzusetzen vermögen.

TABELLE III

Tabelle III

Beisp.	Emulsion % pH	Spritz- Rate	Luft strom	ppm gemessen	ppm korr.	% Verminderung gegen Vergleich	% Verminderung von theor. Wert	E
98	Vergleich —	53,0	3080	1446	136		30,9-35,2	56 160
99	Versuch VII 1	50,0	3080	1331	133	0	32,5-35,7
100	Versuch VII 4	49,9		117,3	117 .	14,0	40,0-44,3.
101	Vergleich —	45,5		125,7	138	—	29,9-34,3
102	Vergleich —	47,9		128	132	—	33,0-37,1
103	Vergleich	49,6		128	128	—	35,0-39,0
104	Versuch VII 8	49,3		122,6	123	8,2	37,6-41,4
105	Versuch VII ²'4	48,0		127,4	132	1,5	33,0-37,1	I \v
106	Versuch VII ²'4	48,7		115	118	11,9	40,1-43,8	\ I
107	Versuch VII ²⁾2	42,5		117,7	139	0	29,4-33,8	ί-
108	Versuch VII 4	47,7		127,9	134,1	0	32,0-36,2
109	Versuch VII ³⁾4	47,3		126,1	133	0	32,5-36,7
	Wasser/Schlamm rückgeführt			134,7	142	0	27,9-32,4
110	Versuch VII 4	49,7 ·		133,9	135	0	31,5-35,7

OO NJ CO Φ OQ Cn

Tabelle III (Fortsetzung)

Beisp. Emulsion

Vergleich
Vergleich
Versuch VII
Vergleich

Versuch VII

Versuch VII
Vergleich

Spritz- Luft- ppm ppm % Verminderung % Verminderung pH Rate strom gemessen korr. gegen Vergleich von theor. Wert

— 8,4-8,8

8,4
8,4-8,5

— 8,2-8,4

50,6
49,3
48,3
50,1
69,9
90,8

109,8

237
51,8
70,1

106,5

231,6
51,2
51,1

3300
3080

1815
1815

140,9 139,5 126,1 138,6 139,7 235,0 274,2 561,4 124,9 177,0 255,3 505,3 204,2 216,3

33,5-37,6 29,4 49,4 34,4 ■ 36,6 39,8 37,9 35,4 39,1 44,5 44,1 40,8

cn

1A-56 160

Fußnoten zu Tabelle III

1 2000 ppm wasserlösliches kationisches Polymer zur Verringerung der Klebrigkeit der Lacktröpfchen, wenn erforderlich,

5 ·

2 Zugabe von Antischaummittel auf Basis eines Silicons,

3 In diesem Fall wurden die Schwebstoffe aus dem Lack nicht enfternt.

Beispiel 118

In diesem Fall wurden die erfindungsgemäß angewandten Emulsionen in einer kleinen Spritzkabine Binks-Modell P47T mit Wasser berieselter Wand geprüft. Es wurde eine 30 %-ige Emulsion verwendet; die Ölphase bestand aus 93 Teilen 100 SEC Öl und 7 Teilen Ölsäure. Der pH-Wert de Systems lag zwischen 8,5 und 9. Der 27 %-ige schwarze Dis persionslack wurde mit einer Spritzrate von 50,7 g/min verar
min) .

3 verarbeitet. Der Luftstrom betrug 56 cm /min (1980 cu.ft./

Während dieser Untersuchungen war der mittlere korrigierte Gehalt an flüchtigen Substanzen in der Luft 194,7 ppm. Während des Versuchs wurden 13,131 kg Lack verspritzt. Bei einem Anteil von 66 % flüchtigen Stoffen ergibt dies eine Menge von 8,667 kg verspritzten flüchtigen Stoffen. Bei Ende des Versuchs konnten 2,271 kg flüchtige Stoffe in der Emulsion festgestellt werden.

Abgesehen von den oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen können auch andere Emulsionssysteme zum Auswaschen der flüchtigen Stoffe aus dem Lack oder Anstrich-

- 29 -

3236051

lA-56 160 - 2^- 3ή.

mittel angewandt werden. So ist es beispielsweise möglich, die Ausgangsemulsion mit einem Fettamin-Emulgator herzustellen, so daß man -eine bei einem sauren pH-Wert stabile Emulsion erhält. Solche Emulsionen lassen sich 5 brechen durch Einstellen des pH-Werts in den alkalischen Bereich.

Auch ist es möglich, die Emulsionen unter Anwendung an sich bekannter De-Emulgatoren als solche oder in Verbindung mit elektrostatisch deemulgierenden Kammern zu brechen. Obwohl dieses System arbeitsfähig ist, wird

diese Ausführungsform nicht bevorzugt, da dabei fremdes organisches Material in die im Sumpf der Spritzkabine vorhandene hydrophile Flüssigkeit eingebracht würde.

8126

Claims

Patentansprüche

1. Emulsion zur Abscheidung flüchtiger Stoffe aus der Abluft von Spritzkabinen unter gleichzeitigem Auswaschen der Tröpfchen oder Teilchen des Lacks oder Anstrichmittel , dadurch gekennzeichnet , daß man eine Öl-in-Wasser-Emulsion, enthaltend

(a) 1 -50 Gew.-% organische Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von zumindest 150 C;

(b) 0,1 - 30 Gew.-% sulfonatfreier Emulgator für eine Öl-in-Wasser-Emulsion, bezogen auf organische Flüssigkeit;

(c) Rest Wasser, ,

welche sich leicht breichen läßt, verwendet.

2. Emulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie einen pH-Wert von 7,5 bis hat und bei einem pH-Wert unter 6,5 bricht.

3. Emulsion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß sie 4 bis 30 Gew.-% organische Flüssigkeit mit einem Siedepunkt von zumindest 300°C, 1,5 bis 10 Gew.-% sulfonatfreien Emulgator, bezogen auf organische Flüssigkeit, Rest Wasser, enthält.

lA-56 160 - 2 -

4. Emulsion nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Emulgator eine gesättigte oder ungesättigte C C -Fettsäure ist.

5. Emulsion nach Anspruch 4, dadurch g e k e- η η — zeichnet, daß die Emulsion einen pH-Wert von 8 bis 11 hat und durch Senkung des pH-Werts auf 3 bis schnell bricht.

6. Emulsion nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Emulgator Ölsäure und die organische Flüssigkeit ein 100 SEC in erster Linie aliphatisches Prozeßöl ist. .

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