DE4211207A1

DE4211207A1 - Verwendung von endgruppenverschlossenen Alkylpolyethylenglykolethern als schauminhibierender Zusatz zu Koagulierungsmitteln

Info

Publication number: DE4211207A1
Application number: DE4211207A
Authority: DE
Inventors: Juergen Dr Geke; Ragnar Margeit; Wolfgang Dr Poly
Original assignee: Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1992-04-03
Filing date: 1992-04-03
Publication date: 1993-10-07
Also published as: WO1993020158A1

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung von endgruppenverschlossenen Alkylpolyethylenglykolethern als schauminhibierender Zusatz zu Koagulierungsmitteln für Lacke, Wachse und andere Beschichtungs mittel in Umlaufwässern für Lackspritzkabinen.

Bei der Aufbringung von Lacken, Wachsen oder ähnlichen, nicht wasserlösliche organische Substanzen enthaltenden Beschichtungs materialien, z. B. in der Automobilindustrie, gelingt es nicht, die Materialien restlos auf die zu beschichtenden Teile aufzubringen. Speziell bei der Lackierung von Kraftfahrzeugen fällt in den Lack spritzkabinen sogenannter "Overspray" an, der mittels Wasser aus den Lackspritzkabinen entfernt und in ein sogenanntes Beruhigungs becken gespült wird. Um einerseits die Funktion der wasserführenden Leitungs-, Düsen- und Berieselungssysteme durch z. B. klebende Lack partikel nicht zu stören und andererseits das umlaufende Wasser von den aufgenommenen Inhaltsstoffen zu entsorgen, müssen zur Koagu lierung der genannten Stoffe dem Umlaufwasser Chemikalien, Koagu lierungsmittel genannt, zugegeben werden. Dabei sollte die Entkle bung der verspritzten und vom Wasser aufgenommenen Lackpartikel und deren Agglomeration zu einem austragungsfähigen Koagulat in einem Arbeitsgang erfolgen.

Nahezu gleichrangig mit der Bedeutung von Koagulierungsmitteln sind Antischaummittel. Die modernen Lacke und Prozeßtechnologien machen die Verwendung von Antischaummitteln praktisch zwingend erforder lich. Schaum in Lackiersystemen und Entsorgungssystemen behindert bzw. verhindert meist die Denaturierung des "Lackoversprays". Gleichzeitig hiermit wird die Lacknebelabsaugung empfindlich ge stört. Im Extremfall ist die Funktionsfähigkeit der gesamten Anlage gestört, was letztlich zu einem Produktionsstillstand führt.

Eine Übersicht über derartige Problematiken gibt der Artikel von J. Geke in "Oberfläche + JOT", 1986, Heft 11, Seiten 43-46.

Aus der DE-A-36 36 086 sind Fettsäureester von Polyglycerinpoly glykolethern bekannt, die dadurch erhältlich sind, daß man Poly glycerine in an sich bekannter Weise mit Ethylenoxid und Propylen oxid umsetzt und das erhaltene Alkylenoxid-Anlagerungsprodukt mit Fettsäure verestert, wobei 2 bis 15 mol Ethylenoxid, 10 bis 60 mol Propylenoxid und 1 bis 3 mol Fettsäure pro mol im Polyglycerin vor handener Hydroxylgruppen eingesetzt wird, die als solche oder in Form ihrer Zubereitungen als hochwirksame Entschäumer in zahl reichen Einsatzgebieten verwendet werden, insbesondere in der Nah rungsmittelindustrie und in der chemischen Verfahrenstechnik. Weitere Einsatzgebiete sind industrielle Reiniger und Reinigungs verfahren.

Die US-A-40 90 001 betrifft wäßrige basische Koagulationsmittel, insbesondere für das Spritzverfahren bei der Lackierung von Kraft fahrzeugen, die als Wirkstoffe eine wirksame Menge (1 bis 3 g/l) eines Fettalkohol-Ethylenoxid-Propylenoxid-Addukts enthalten, welches zugleich entschäumend wirkt.

Die DE-A-39 01 045 beschreibt ein Antischaummittel enthaltend 33 bis 89 Gew.-% eines C_16-22-Fettsäure(mono-bis-penta)ethoxylats oder -(mono-bis-penta)propoxylats und 67 bis 11 Gew.-% eines Blockpoly meren des Propylenoxid mit Ethylenoxid mit einem Molekulargewicht von etwa 3800, einem Trübungspunkt (berechnet als 10%ige wäßrige Lösung) von 9°C bis 13°C und einem HLB-Wert von etwa 1, sowie dessen Verwendung.

Neben diesen Produkten auf fettchemischer Basis bestehen die mei sten handelsüblichen Entschäumer in ihrem Hauptbestandteil aus Kohlenwasserstoffen oder aus Siliconen, welche biologisch nicht abbaubar sind und somit die Umwelt erheblich belasten.

Herkömmliche Antischaummittel für Umlaufwässer sind in ihrer Anti schaumwirkung je nach Anwendung nicht immer optimal. Zudem führen diese Antischaummittel oftmals zu störenden Verklebungen beim zu erzeugenden Koagulat, insbesondere bei höherer Dosierung, oder führen zu verdickenden Effekten, beispielsweise durch Carbonsäuren, die durch die leichte Verseifung von z. B. Ölsäureestern entstehen.

Insgesamt werden die Koagulationseigenschaften des Koagulations mittels meistens negativ beeinflußt.

Dementsprechend war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Antischaummittel zur Verfügung zu stellen, welches nicht nur eine ausgezeichnete Antischaumwirkung besitzt, sondern auch das Koagu lierungsmittel in seinen Koagulationseigenschaften nicht negativ beeinflußt.

Überraschenderweise wurde gefunden, daß bei der erfindungsgemäßen Verwendung spezieller endgruppenverschlossener Alkylpolyethylengly kolethern als Antischaummittel nicht nur eine ausgezeichnete Anti schaumwirkung erfolgt, sondern die Wirkung der Koagulationsmittel in synergistischer Weise unterstützt wird.

Dementsprechend betrifft die Erfindung die Verwendung von endgrup penverschlossenen Alkylpolyethylenglykolethern der allgemeinen Formeln (I) und (II)

R₁-O-(CH₂CH₂O)_5,4-R₂ (I)
R₃-O-(CH₂CH₂O)_3,2-R₂ (II)

mit
R₁ = geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 10 C-Atomen,
R₂ = geradkettiger Alkylrest mit 4 C-Atomen und
R₃ = geradkettiger oder verzweigter Aklylrest mit 20 C-Atomen,
einzeln oder im Gemisch als schauminhibierender Zusatz zu Koagu lierungsmitteln für Lacke, Wachse und andere Beschichtungsmittel in Umlaufwässern für Lackspritzkabinen.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, solche Alkyl polyethylenglykolether zu verwenden, die als Rest R₁ in der allge meinen Formel (I) einen geradkettigen Alkylrest mit 10 C-Atomen und als Rest R₃ in der allgemeinen Formel (II) einen verzweigten Alkyl rest mit 20 C-Atomen, insbesondere einen 2-Octyl-dodecylrest, auf weisen. Bezüglich der Anzahl der Ethylenoxideinheiten in diesen Alkylpolyethylenglykolethern sei erwähnt, daß es sich bei den an gegebenen Werten - 5,4 gemäß Formel (I) und 3,2 gemäß Formel (II) - um statistische Mittelwerte handelt, wobei sich diese Mittelwerte in gleicher Weise sowohl auf eine breite Homologenverteilung als auch auf eine enge Homologenverteilung, beispielsweise gemäß DE- A-38 43 713, beziehen. Die Verwendung von Akylpolyethylenglykol ethern gemäß der allgemeinen Formeln (I) und/oder (II) mit einer engen Homologenverteilung bezüglich der Ethylenoxideinheiten ist im Sinne der vorliegenden Erfindung bevorzugt, da derartige Verbin dungen eine noch bessere schauminhibierende Wirksamkeit aufweisen.

Wie bereits gesagt, können die genannten Alkylpolyethylenglykol ether entweder einzeln oder als Gemisch, d. h. solche vom Typ gemäß Formel (I) zusammen mit solchen vom Typ gemäß Formel (II), für den vorgesehenen Verwendungszweck eingesetzt werden. Sofern ein Gemisch der beiden Alkylpolyethylenglykolether Verwendung findet, so beste hen hinsichtlich des Mischungsverhältnisses im Prinzip keine Be schränkungen. Erfindungsgemäß ist jedoch ein Mischungsverhältnis im Bereich von 10:1 bis 1:10, insbesondere von 1:1, bevorzugt.

Ferner können die erfindungsgemäß zu verwendenden Alkylpolyethylen glykolether sowohl gemeinsam mit den Koagulierungsmitteln als auch getrennt von diesen den Umlaufwässern zugesetzt werden.

Im Vergleich zu anderen Alkylpolyethylenglykolethern führt überra schenderweise gerade die gezielte Auswahl der erfindungsgemäß zu verwendenden Alkylpolyethylenglykolether zu einer ausgezeichneten Schauminhibierung.

Die endgruppenverschlossenen Alkylpolyethylenglykolether können auch im Gemisch mit anderen üblichen schauminhibierenden Wirk stoffen eingesetzt werden. In Frage hierfür kommen alle im Stand der Technik bekannten Antischaummittel für diesen Zweck, insbeson dere die einleitend aufgeführten. Das Verhältnis der endgruppen verschlossenen Alkylpolyethylenglykolether zu den anderen schaum inhibierenden Wirkstoffen beträgt dabei 1 : 1 bis 1 : 10.

Erfindungsgemäß ist es ferner bevorzugt, daß man die genannten Alkylpolyethylenglykolether dem Umlaufwasser in Naßabscheidern von Spritzlackieranlagen bei einer kontinuierlichen Dosierweise in Mengen von 1 bis 20 ml pro m³ Badvolumen und Stunde Betriebszeit und bei diskontinuierlicher Dosierweise in Mengen von 5 bis 50 ml pro m³ Badvolumen und Stunde Betriebszeit zufügt.

Die Dosierung der erfindungsgemäßen Antischaummittel kann sowohl als Konzentrat als auch in verdünnter wäßriger Lösung erfolgen. Dies stellt einen weiteren Vorteil gegenüber dem Stand der Technik dar, da die erfindungsgemäßen Antischaummittel mit Wasser in jedem beliebigen Verhältnis verdünnbar sind. Erfolgt die Dosierung in verdünnter Form, ist eine entsprechend höhere Dosierung vorzuneh men, die im allgemeinen empirisch auf den optimalen Wert - bezogen auf die jeweiligen Verhältnisse - einzustellen ist.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen weiter erläutert.

Anwendungstechnische Prüfung Die Schaumprüfung wurde wie folgt durchgeführt

Die schauminhibierende Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Anti schaummittel im Vergleich zu derjenigen zweier Marktprodukte auf mineralölfreier bzw. mineralölhaltiger Basis wurde unter Praxisbe dingungen an einem ausgewählten Lack getestet.

a) Versuchsbedingungen

Die verwendete Testapparatur bestand aus einem senkrecht stehenden 2-l-Meßzylinder, welcher am unteren Ende einen Auslaufstutzen auf wies. Von diesem Auslaufstutzen führte eine Schlauchverbindung zu einer Pumpe (Kreiselpumpe der Fa. Eheim, Deutschland, Leistung: 20 l/min); eine weitere Schlauchverbindung führte von dieser Pumpe zum oberen Rand des Meßzylinders.

In diesen Meßzylinder wurden 1 400 ml einer wäßrigen Lösung einge füllt, die die folgenden Zusätze enthielt:
Zusatz a: Testlack,
Zusatz b: Koagulierungsmittel,
Zusatz c: Antischaummittel.

Die Zusätze (a) und (b) wurden mittels eines Ultra-Turaxmischers (Typ T25, Fa. Jahnkel & Kunkel, Deutschland) bei 8000 UpM 1 min lang vermischt. Anschließend wurde Zusatz (c) hinzugefügt, die Lö sung 1 min mittels Reihenrührgerät (Typ RW20DZM, Fa. Jahnke & Kunkel, Deutschland) bei 500 UpM durchmischt und in die Testappara tur gegeben.

Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Testapparatur war ein Um pumpen des Meßzylinder-Inhalts von unten nach oben gewährleistet, wobei - je nach Zusatz - eine mehr oder weniger starke Schaument wicklung resultierte. Das Umpumpen wurde jeweils solange durchge führt, bis das anfänglich vorhandene Leervolumen des Meßzylinders - bis zu dessen 2000 ml Marke - mit Schaum angefüllt war.

Zur Beurteilung der schauminhibierenden Wirksamkeit des jeweils geprüften Antischaummittels dient nur die Laufzeit der Pumpe, die erforderlich ist, um den Meßzylinder mit Schaum zu füllen. Je län ger die Laufzeit der Pumpe ist, um den Schaum bis zur 2000 ml Marke des Meßzylinders ansteigen zu lassen, desto besser ist die schauminhibierende Wirksamkeit des jeweils geprüften Anti schaummittels. Somit ist die Laufzeit der Pumpe eine direkte Maß zahl für die schauminhibierende Wirksamkeit des jeweiligen Anti schaummittels.

b) Testsubstanzen

Zu den in der vorstehenden Art und Weise beschriebenen Schaumprü fungen wurden die folgenden Substanzen eingesetzt:
Testlack: Hydro-Basislack, platin, L 1120 223, Handelsprodukt der Fa. BASF AG, Deutschland (Tabelle) Dosierung des Testlacks: 10 g/l.

Koagulierungsmittel

P3R®-croni 821, Handelsprodukt der Fa. Henkel KGaA, Deutschland (gemäß DE-A-34 12 763), 8%ige Paste.

Dosierung des Koagulierungsmittels jeweils 10 g/l.

Antischaummittel

Als Alkylpolyethylenglykolether wurden eingesetzt:

- Mischether (a): gemäß Formel (I) mit R₁ = n-C₁₀-Alkylrest, d. h. n-Decyl-(EO)_5,4-n-butylether;
- Mischether (b): gemäß Formel (II) mit R₃ = 2-Octyl-dodecylrest, d. h. 2-Octyl-dodecyl-(EO)_2,3-n-butylether.

(EO = Ethylenoxideinheiten).

Dosierung der Antischaummittel jeweils 0,07 g/l.

Vergleichsbeispiele für herkömmliche Antischaummittel

P3®-croni 0653 (mineralölfrei), Handelsprodukt der Fa. Henkel KGaA, Deutschland.

P3®-croni 0661 (mineralölhaltig), Handelsprodukt der Fa. Henkel KGaA, Deutschland.

Tabelle

Claims

1. Verwendung von endgruppenverschlossenen Alkylpolyethylengly kolethern der allgemeinen Formeln (I) und (II) R₁-O-(CH₂CH₂O)_5,4-R₂ (I)
R₃-O-(CH₂CH₂O)_3,2-R₂ (II)mit
R₁ = geradkettiger oder verzweigter Alkylrest mit 10 C-Atomen,
R₂ = geradkettiger Alkylrest mit 4 C-Atomen und
R₃ = geradkettiger oder verzweigter Aklylrest mit 20 C-Atomen,
einzeln oder im Gemisch als schauminhibierender Zusatz zu Koagu lierungsmitteln für Lacke, Wachse und andere Beschichtungsmittel in Umlaufwässern für Lackspritzkabinen.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
R₁ für einen geradkettigen Alkylrest mit 10 C-Atomen und
R₂ für einen verzweigten Alkylrest mit 20 C-Atomen, vorzugsweise für einen 2-Octyl-dodecylrest, steht.

3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Alkylpolyethylenglykolether entweder gemeinsam mit den Koagulierungsmitteln oder getrennt von diesen den Umlaufwässern zusetzt.

4. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß man ein Gemisch der Alkylpolyethylengly kolether der allgemeinen Formeln (I) und (I1) verwendet, wobei das Mischungsverhältnis im Bereich von 10:1 bis 1:10, insbesondere 1:1, liegt.

5. Verwendung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß man die Alkylpolyethylenglykolether bei kontinuierlicher Dosierung in Mengen von 1 bis 20 ml/m³ Badvolumen und Stunde Betriebszeit und bei diskontinuierlicher Dosierung in Mengen von 5 bis 50 ml/m³ Badvolumen und Stunde Betriebszeit dem Umlaufwasser zufügt.

6. Verwendung nach einem oder meheren der Ansprüche 1 bis 5, da durch gekennzeichnet, daß man Aklylpolyethylenglykolether mit einer engen Homologenverteilung bezüglich der Ethylenoxideinheiten ein setzt.