DE4305104C1

DE4305104C1 - Koagulationsmittel für Lacke oder Wachse in Naßabscheidern

Info

Publication number: DE4305104C1
Application number: DE4305104A
Authority: DE
Inventors: Andreas Bender; Michael Schrof; Juergen Dr Silberzahn
Original assignee: Kluthe Chem Werke GmbH
Current assignee: CHEMISCHE WERKE KLUTHE GMBH, 69115 HEIDELBERG, DE
Priority date: 1993-02-19
Filing date: 1993-02-19
Publication date: 1994-04-07
Anticipated expiration: 2013-02-20
Also published as: NL9302276A; AT404829B; BE1008909A3; FR2701714A1; FR2701714B1; ATA256193A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Koagulationsmittel auf der Basis rezenter natürlicher Harze zur Entklebung und Koagula tion von Beschichtungsmaterialien wie Lacken und/oder Wachsen in Naßabscheidern von Spritzlackieranlagen.

Bei der Beschichtung von Metall-, Holz- oder Kunststoffteilen im Spritzverfahren gelingt es nicht, die Beschichtungsmate rialien restlos auf die zu beschichtenden Oberflächen aufzu bringen. Ein Teil des Beschichtungsmaterials wird als soge nannter "Overspray" am Objekt vorbeigesprüht und muß mit Hilfe von Naßabscheidern aus der Lackierkabinenluft entfernt werden. Um Verklebungen in den wasserführenden Anlagenteilen zu verhindern und eine Entsorgung des eingetragenen Beschich tungsmaterials aus dem Umlaufwasser zu gewährleisten, werden dem Wasser Koagulationsmittel zugesetzt, die eine Entklebung des eingetragenen Materials bewirken und es durch Agglomerie rung in ein austragungsfähiges Koagulat überführen. Als Koagulationsmittel standen bisher eine Reihe neutraler, alkalischer und auch saurer Produkte zur Verfügung. Diese weisen bei der Koagulierung und bei einer sich eventuell anschließenden Aufbereitung des anfallenden Koagulats zur Wiedergewinnung enthaltener Wertstoffe wie Bindemittel und Pigmente mehrere Nachteile auf.

Aus der DE-PS 12 69 594 ist es bekannt, dem Umlaufwasser Alkalien bis zu einem pH-Wert von ca. 9-10,5 zuzusetzen, wodurch die Lackbindemittel verseift und dadurch weniger klebrig werden. Ein Zusatz von Mineralöl bewirkt eine zusätz liche Umhüllung der Teilchen. Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß alkalische Produkte aus Sicht der Arbeitssicherheit bedenklich sind und die Verseifungsreaktionen eine Wiederge winnung der Bindemittel aus dem Koagulat in vielen Fällen unmöglich machen.

Aus der DE 27 58 873 C3 ist es bekannt, für lösungsmittelarme Lacke, die nach dem vorstehenden Verfahren nicht befriedigend entsorgt werden können, statt des Mineralöls ein Montan- oder Paraffinwachs zuzusetzen, das die Backpartikel ebenfalls umhüllt. Die Nachteile alkalischer Umlauflösungen werden dadurch nicht behoben.

In der DE 34 21 289 C1 wird daher vorgeschlagen, Aminoal kohole oder Morpholin anstelle des Alkali zusammen mit Wach sen einzusetzen. Nachteilig an diesen Mitteln ist es, daß sich die Wachse und Lackbindemittel schlecht trennen lassen, was bei einer erneuten Verwendung von wiedergewonnenen Wert stoffen aus wachshaltigem Koagulat, für die Herstellung von Beschichtungsmaterialien zu einer verminderten Haftfähigkeit und damit zu fehlerhaften Beschichtungen führt, so daß das entstehende Gemisch entsorgt werden muß und nicht wiederverwendet werden kann. Aufgrund der enthaltenen Emulgatoren kann es zu einer teilweisen Emulgierung von Koagulatbestandteilen im Umlaufwasser kommen und somit deren Austragung verhindert werden. Die dadurch erfolgende Aufkonzentrierung dieser Koagulatbestandteile macht einen vorzeitigen Wechsel des Umlaufwassers erforderlich.

Aus der DE 34 21 270 C2 sind ferner Einkomponenten-Koagulie rungsmittel auf Basis von Wachsen bekannt, welche Marmorkalk hydrat, Verdicker, niedere aliphatische Alkohole und Naphtha linsäurekondensationsprodukte als Zuschläge enthalten. Auch diese Mittel reagieren stark alkalisch.

Koagulationsmittel auf der Basis meist sauer reagierender Metallsalze können durch die Aufkonzentrierung der Salze im Umlaufwasser zu starker Anlagenkorrosion führen und begünsti gen durch den erniedrigten pH-Wert des Wassers Bakterien wachstum und damit verbundene Geruchsbelästigungen.

Die Verwendung adsorptiv wirkender Tonmineralien als Koagula tionsmittel führt zu einer Vermehrung des anfallenden Koagu lats und zu einem hohen Wassergehalt aufgrund des ausge prägten Quellvermögens der Tonmineralien. Außerdem ist die zur Koagulierung notwendige schnelle und gleichmäßige Vertei lung dieser Produkte im Umlaufwasser oftmals unzureichend, da diese in Form von Pulvern oder hochviskosen Pasten eingesetzt werden.

Ziel der vorliegenden Erfindung war es daher, Koagulations mittel für Lacke und andere Beschichtungsmaterialien zur Ver fügung zu stellen, die eine nachhaltige Entklebung und Agglo meration gewährleisten und eine mögliche Wiedergewinnung und Weiterverwendung von Wertstoffen aus dem Koagulat nicht beeinträchtigen. Die neuen Produkte sollten sich für die Koagulierung sowohl lösemittelhaltiger als auch wäßriger Beschichtungsmaterialien eignen und eine möglichst dünnflüs sige Konsistenz besitzen, um eine einfache Dosierung und schnelle, gleichmäßige Verteilung im Umlaufwasser zu errei chen. Durch spezielle Zusatzstoffe in der Formulierung sollte das Schwimmverhalten des entstehenden Koagulats, also Sedi mentation bzw. Flotation beeinflußt werden können.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale des Hauptanspruches gelöst und durch die Merkmale der Unteransprüche gefördert.

Die vorliegende Erfindung betrifft demzufolge Formulierungen, welche

a) 1 bis 50 Gew.-% Schellack, Balsamharz oder andere rezente natürliche Harze,
b) bis zu 10 Gew.-% eines Amins, Alkanolamins oder Alkali hydroxids zur Einstellung eines pH-Werts von 6-9,
c) Rest zu 100 Gew.-% Wasser enthalten.

Rezente natürliche Harze sind frisch gewonnene Sekrete pflanzlicher oder - im Falle von Schellack - tierischer Herkunft. Sie zeichnen sich im Gegensatz zu den fossilen natürlichen Harzen, die aus geologischen Lagerstätten gewon nen werden, durch gute Löslichkeit in organischen Lösungsmit teln aus und wurden bis zu ihrer weitgehenden Verdrängung durch synthetische Materialien in großem Umfang für die Her stellung von Druckfarben, Lacken und anderen Beschichtungsma terialien verwendet.

Ihr erfindungsgemäßer Einsatz in Koagulationsmitteln führt aufgrund ihrer hohen Affinität zu Bindemitteln aller Art zu einer hervorragenden entklebenden Wirkung. Ihre bindemit telähnlichen Eigenschaften ermöglichen außerdem ein Koagu latrecycling, ohne die dabei zurückgewonnenen Lackbindemittel in ihrer Qualität zu beeinträchtigen.

Chemisch gesehen bestehen rezente natürliche Harze aus einem Gemenge sehr unterschiedlicher Substanzen wie Harzsäuren, Harzalkoholen, Estern von Harzsäuren und -alkoholen, Phenolen und ungesättigten, zum Teil sauerstoffhaltigen Verbindungen. Hauptkomponenten des Schellacks sind die Aleuritinsäure und die Shellolsäure, Balsamharz enthält vor allem Abietinsäure und deren Isomere. Wachsanteile, die die erfindungsgemäße Verwendung ggf. stören, werden durch Lösen im kalten Alkohol, in dem das Wachs unlöslich ist, oder durch Lösen in Toluol und Ausfällen mit Alkohol abgetrennt. Das Harz wird durch Abdampfen des Lösungsmittels in reiner Form gewonnen.

Die erfindungsgemäß verwendeten Harze lassen sich durch Neutralisation mit Alkali (Natrium- oder Kaliumhydroxid) oder Aminen und Alkanolaminen in die löslichen Salze überführen, welche in wäßriger Lösung einen pH-Wert von ca. 6-9, vor zugsweise 6-8, aufweisen. Ein eventueller Wachsrest, der nicht gelöst ist, wird bei dieser Stufe abfiltriert. Diese Lösung läßt sich daher leicht dem Umlaufwasser der Naßab scheider zusetzen, ist nicht aggressiv und wird im Gegensatz zu Mineralölen, Wachsen oder festen Flockungsmitteln nicht an ruhigen Zonen der Apparaturen abgesetzt.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Mittel beruht ähnlich wie bei den Wachsen auf Entklebung des Lacks durch Adsorption an die Harz-Flocken. Die Lackpartikel werden dabei teilweise umhüllt und die feinen Flocken agglomerieren zu austragfähi gen Makroflocken.

Die erfindungsgemäße Wirkung wird noch verbessert, wenn die Formulierungen in geringer Menge Tenside (oberflächenaktive Verbindungen) enthalten, wobei anionische, neutrale oder zwitterionische Verbindungen gleichermaßen verwendet werden können; kationische Tenside, die mit den Harzsäuren unlösli che Salze bilden könnten sind weniger vorteilhaft. Die Ten side werden beispielsweise der Mischung in bis zu 5 Gew.-% zugesetzt. Um eine übermäßige Schaumbildung durch die Tenside und Lackinhaltstoffe zu vermeiden, setzt man der Mischung vorzugsweise noch bis zu 5 Gew.-% Entschäumer zu. Als solche werden vorzugsweise Polyalkylenglykole verwendet, aber auch andere bekannte Verbindungen sind insoweit verwendbar.

Häufig ist es erwünscht, die entstehenden Koagulate unabhän gig vom spezifischen Gewicht der Lackbestandteile am Boden oder an der Oberfläche des Umlaufwassers zu sammeln und abzu ziehen. Zu diesem Zweck können bis zu 5 Gew.-% leichte, orga nische Flockungshilfsmittel oder bis zu 20 Gew.-% Schichtsi likate oder Kieselsäure zugefügt werden, welche sich in die Koagulate einlagern und diese flotieren oder sedimentieren lassen.

In den folgenden Beispielen wird die Erfindung näher erläu tert. Diese Standardformulierungen werden dem Umlaufwasser der Naßabscheider in einer Menge von 0,1-5 Gew.-% zugesetzt und nach Verbrauch entsprechend ergänzt. Bezogen auf die Menge des ausgewaschenen Lackoversprays sollten die Koagula tionsmittel in einer Menge von 1-100, vorzugsweise 2-10 Gew.-% enthalten sein.

Beispiel 1

10 Gew.-% Schellack (Ammoniumsalz)
0,3 Gew.-% Polyalkylenglykol
Rest zu 100 Gew.-% Wasser.

Beispiel 2

10 Gew.-% Balsamharz
2 Gew.-% Kaliumhydroxid
0,3 Gew.-% Polyalkylenglykol
0, 5 Gew. -% Fettsäurepolyglykolester
Rest zu 100 Gew.-% Wasser.

Beispiel 3

5 Gew.-% Schellack (Ammoniumsalz)
5 Gew.-% Bentonit
0,3 Gew.-% Polyalkylenglykol
1 Gew.-% Fettsäurepolyglykolester
Rest zu 100 Gew.-% Wasser.

Beispiel 4

5 Gew.-% Balsamharz (Kiefernharz)
1 Gew.-% Kaliumhydroxid
1 Gew.-% Bentonit
0,5 Gew.-% Kieselsäure
0,1 Gew.-% Polyalkylenglykol
Rest zu 100 Gew.-% Wasser.

Zur Herstellung der Mischungen wird das Harz in der entspre chenden Menge Wasser bei 80 bis 100°C gelöst oder suspen diert. Die restlichen Komponenten werden anschließend unter Rühren hinzugemischt.

Für die Koagulationsversuche wurden folgende Beschichtungs materialien verwendet:

A) Einkomponenten-Lösemitteldecklack, Einbrennlack
B) Einkomponenten-Hydrodecklack, UV-trocknend
C) Einkomponenten-Lösemittelbasislack, lufttrocknend
D) Konservierwachs.

Jeweils 6 g der Beschichtungsmaterialien wurden unter Rühren in je einen Liter Wasser, versetzt mit 3 g der jeweiligen Beispielmischung, getropft. Das dabei erhaltene Koagulat fiel in allen Versuchen in Form völlig entklebter, gut austragba rer, auf schwimmender bzw. absinkender Flocken an. Über das Aufschwimmverhalten (Flotation) bzw. Absinkverhalten (Sedi mentation) gibt die folgende Tabelle Aufschluß.

Claims

1. Koagulationsmittel für Lacke und/oder Wachse in Naßab scheidern, enthaltend eine wäßrige Lösung oder Suspen sion von Schellack, Balsamharz oder anderen rezenten natürlichen Harzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Harze als lösliche Salze mit Aminen, Alkanolaminen oder Alka lihydroxiden vorliegen und die Lösung einen pH-Wert von 6-9 aufweist.

2. Koagulationsmittel nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß als zusätzliche Wirkstoffe Entschäumer, Biozide und oberflächenaktive Substanzen, sowie organi sche oder anorganische Flockungshilfsmittel enthalten sind.

3. Koagulationsmittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als organische Flockungshilfsmittel organische Polyelektrolyte oder Schichtsilikate und/oder Kieselsäure enthalten sind.

4. Verwendung des Koagulationsmittels nach Ansprüchen 1 bis 3 zur Koagulation von Beschichtungsmaterialien wie Lacken und/oder Wachsen in Umlaufwässern und/oder Koagulationsseen von Lackieranlagen.

5. Verwendung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Konzentration des Koagulationsmittels im Bereich 0,01 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 0,5 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmenge des Umlaufwassers.

6. Verwendung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Koagulationsmittel in einer Menge von 1 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 10 Gew.-% bezogen auf den Lackoverspray eingesetzt wird.