DE4320566A1 - Vorrichtung und Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von im Auswaschwasser von Lackierkabinen vorhandenem Lack - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von im Auswaschwasser von Lac­ kierkabinen vorhandenem Lack gemäß dem Oberbegriff des An­ spruchs 1, wie beides aus der gattungsbildend zugrundegelegten WO 92/13644 als bekannt hervorgeht.

Aus der gattungsgemäß zugrundegelegten WO 92/13644 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Overspray-Rezirkulation für wasserlösliche Farben bekannt, bei dem mittels elektrolytischer Abscheidung in einem Gleichstromkreis der Lack aus dem Aus­ waschwasser ausgetragen, aufbereitet und in den Lackierprozeß zurückgeführt wird. Hierzu wird der im Auswaschwasser befind­ liche Lack des Oversprays auf einer Abscheideelektrode abge­ schieden, außerhalb des Auswaschwassers durch eine Abstreif­ vorrichtung von dieser Abscheideelektrode abgenommen und durch Beigabe von Neutralisationsmittel und fehlender Lackkomponenten zu wiederverwendungsfähigem Lack aufbereitet. Bei diesem Ver­ fahren ist des zum Abscheiden des Lackes benötigte Energie in hohem Maße von der Lackkonzentration im Auswaschwasser abhän­ gig; d. h. mit steigender Lackkonzentration nimmt die zur Ab­ scheidung einer vorgegebenen Masse eines Lackes benötigte En­ ergie ab. Daher ist bei Beachtung der Wirtschaftlichkeit diese Art der elektrolytischen Abscheidung nur für hohe Lackkonzen­ trationen sinnvoll. Da aber bei zunehmender Lackkonzentration in dem Auswaschwasser der Lack in die Abluft verschleppt wird, ist die maximal mögliche Lackkonzentration aufgrund gesetz­ licher Bestimmungen zur Luftreinhaltung nach oben beschränkt. Zusätzlich verringert sich bei höheren Lackkonzentrationen der Auswaschwirkungsgrad des verschmutzten Auswaschwassers und es erfolgt auch eine verstärkte Sedimentation. Daher werden An­ lagen, die nach diesem Verfahren arbeiten, bei einer Lackkon­ zentration von etwa 1% betrieben. Bei diesen geringen Lackkon­ zentrationen ist die elektrolytische Abscheidung, aufgrund des gewichtsbezogenen Energiebedarfes jedoch unwirtschaftlich.

Aus dem Artikel "Recycling von Wasserlacken" in Anlagen- und Verfahrenstechnik, Surcar Conference Cannes, 10./11.06.1993 ist u.u die Ultrafiltration bekannt. Die Ultrafiltration ist ein alternatives Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von Lack aus dem Auswaschwasser. Bei der Ultrafiltration wird der im Auswaschwasser befindliche Lack aufkonzentriert und nachdem eine genügend hohe Lackkonzentration erreicht ist, wiederver­ wendet. Im Gegensatz zu der elektrolytischen Abscheidung weist die Ultrafiltration bei einer geringen Lackkonzentration einen geringen Energiebedarf auf, wogegen sie bei hohen Lackkonzen­ trationen vergleichsweise viel Energie benötigt. Um eine Wie­ derverwertung des Lackes zu ermöglichen, muß das durch die Ul­ trafiltration gewonnene Retentat allerdings eine sehr hohe Lackkonzentration aufweisen, womit energetisch ein ungünstiger Betriebspunkt verbunden ist.

Aus demselben Artikel ist es bekannt, in einer ersten Stufe die Lackkonzentration mittels der Ultrafiltration zu erhöhen und in einer zweiten Stufe das in der ersten Stufe angereicherte Aus­ waschwasser mittels elektrolytischer Abscheidung zu reinigen. Dies ist insbesondere in Fällen sinnvoll, in denen die Lack­ konzentration im Auswaschwasser gering ist. Die Kombination der elektrolytischen Abscheidung und der Ultrafiltration ist allerdings mit einem aufwendigen und teuren apparativen Aufwand verbunden.

In Fällen, in denen in einer Lackkabine unterschiedliche Farben verwendet werden und in denen das beim Lackieren anfallende Overspray durch eine Naßauswaschung der in der Lackierkabine befindlichen Luft in einem gemeinsamen Auswaschwasser abge­ schieden werden, ist die Aufbereitung des ausgewaschenen Lackes zu wiederverwendbarem Lack aus technischen und wirtschaftlichen Gründen häufig wenig sinnvoll bzw. teilweise unmöglich.

Ein Verfahren zur Abscheidung des Lackes aus derartig ver­ schmutztem Auswaschwasser ist aus der DE 39 36 974 bekannt. Bei diesem Verfahren wird der Lack mit Chemikalien aufbereitet und sedimentativ als Lackschlamm ausgefällt. Der gewonnene Lack­ schlamm wird anschließend mit Fasern versetzt und zur Herstel­ lung von Gebrauchsgegenständen verwandt. Gebräuchlicher ist es, den insbesondere verklumpten Lackschlamm zu entwässern, zu trocknen und zuletzt zu entsorgen. In solchen Fällen ist jedoch die Entfernung des Lackes aus dem Auswaschwasser mit einem ho­ hen und teuren Aufwand an Chemikalien, wie Koagulierungsmittel, Flockungsmittel usw., verbunden. Des weiteren ist der betrieb­ liche Aufwand für die Entwässerung und die Trocknung für den Lackschlamm sehr hoch.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäß zugrunde­ gelegte Vorrichtung dahingehend weiterzuentwickeln, daß mit ihr, bei möglichst geringen Beschaffungskosten, die Entfernung und die Entwässerung des Lackes des Oversprays aus dem Aus­ waschwasser und eine sich eventuell anschließende Trocknung auch bei geringen Lackkonzentrationen, insbesondere kleiner 1%, möglichst einfach und kostengünstig vorgenommen werden kann. Des weiteren ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren für die erfindungsgemäße Vorrichtung vorzuschlagen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer gattungsgemäßen Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Verfahren wird erfindungsgemäß mit den kennzeich­ nenden Verfahrensschritten des Anspruchs 19 gelöst. Durch die beanspruchte Ausbildung ist es möglich, die Vorrichtung auch bei niedrigen Lackkonzentration des Auswaschwassers einstufig auszubilden, wobei sie trotzdem energetisch günstig betrieben werden kann. Damit ist eine deutliche Einsparung in der für die Vorrichtung notwendige Investition möglich. Von besonderem Vorteil ist die Vorrichtung bzw. das Verfahren bei der Anwen­ dung auf Wasserlacke.

Des weiteren ist, bedingt durch einen geringeren Regelungs- und Wartungsaufwand, auch ein einfacheres Betriebsverhalten er­ reicht. Insbesondere ist die Vorrichtung für Lackkonzentratio­ nen geeignet, die niedriger 1% sind. Dies entspricht, aufgrund gesetzlicher Vorgaben und des Wirkungsgrades des Venturiwä­ schers, der bei geringeren Lackkonzentrationen im Auswaschwas­ ser günstiger arbeitet, der in den meisten Lackierkabinen vor­ liegenden Lackkonzentration.

Es hat sich gezeigt, daß durch eine Abstimmung der Abscheide­ zeit, der Elektrodengeometrie, der angelegten Spannung, der Strömungsführung und der Strömungsgeschwindigkeit des Aus­ waschwassers im Spülkanal, der benötigte Energiebedarf erheb­ lich verringert werden kann.

Zur Abscheidung einer bestimmtem Masse von Lack als Lackbelag an einer Abscheideelektrode wird nach dem Faraday′schen Gesetz ein bestimmter elektrischer Strom benötigt, wobei sinnvoller­ weise diese Masse dem Eintrag an Lack in das Auswaschwasser entspricht. Die Spannung wird erst angelegt, wenn bspw. nach mehrmaligem Auswaschen des Oversprays die angestrebte Lackkon­ zentration im Auswaschwasser erreicht ist. Mit dem Beginn der Abscheidung durch Anlegen einer Spannung an die Abscheidelek­ trode ist der Strom maximal. Mit zunehmender Abscheidezeit be­ legt sich die Abscheideelektrode mit dem Lackbelag. Der Lack­ belag stellt einen elektrischen Widerstand dar, der mit zuneh­ mender Zeit immer größer wird, da sich immer mehr Lack ab­ scheiden. Erfolgt die Abscheidung beispielsweise an einer Ab­ scheideelektrode, von der der gebildete Lackbelag nicht ent­ fernt wird, so fällt bei konstanter Spannung mit dem zeitlich wachsenden Widerstand der Strom immer weiter ab. Damit sinkt auch der für die Abscheidung zur Verfügung stehende Abscheid­ massestrom. Der mittlere Abscheidmassestrom entspricht dem mittleren elektrischen Strom, der für kurze Abscheidezeiten, und damit bei gering belegter Abscheidelektrode mit geringem Widerstand, am größten ist.

Wird der Lackbelag kontinuierlich an der Abscheidelektrode ge­ bildet, so entspricht der sich dort einstellende konstante elektrische Strom dem oben beschriebenen mittleren Strom. Mit kurzer Abscheidezeit bleibt der sich abscheidende Lackbelag dünn und der Widerstand entsprechend klein, so daß der elek­ trische Strom bei einer festen angelegten Spannung groß bleibt. Würde man die Abscheidezeit verlängern, so würde bei konstanter Spannung der elektrische Strom und damit die Masse des pro Zeiteinheit abgeschiedenen Lackes kleiner werden. Um in diesem Fall die Masse des pro Zeiteinheit abgeschiedenen Lackes mög­ lichst hoch zu halten, muß die Spannung erhöht werden. Die Verwendung hoher Spannungen führt aber zur Erhöhung des Ener­ giebedarfs. Daher arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung in solchen Fällen mit kurzen Abscheidezeiten, wodurch der benö­ tigte Energiebedarf klein gehalten wird. Die Abscheidezeit wird sinnvollerweise so kurz und damit der entstehende Lackbelag so dünn gewählt, daß der Lackbelag noch von der Abscheidelektrode abgeschabt werden kann.

Die gestaltliche Ausbildung der Elektrodengeometrie erfolgt derart, daß die Elektroden möglichst dicht beieinander stehen. Dadurch verringert sich im Auswaschwasser, das als Elektrolyt dient, der zu überwindende Widerstand, wodurch zum Erreichen des notwendigen elektrischen Stromes mit noch niedrigeren Spannungen gearbeitet werden kann. Dies führt zu einer weiteren Verringerung des Energiebedarfs. Der Elektrodenabstand kann so weit reduziert werden, daß gerade kein Überschlag zwischen den Elektroden erfolgt, oder daß der im Spülspalt befindliche Lack und eventuelle Fremdkörper keinen durchgehenden Leiter zwischen den Elektroden ausbilden können.

Mit abnehmender Lackkonzentration sinkt die Leitfähigkeit des teilgereinigten Auswaschwassers, wodurch der elektrische Wi­ derstand zwischen den Elektroden, also im Spülspalt, ansteigt. Die Verringerung des elektrischen Widerstandes des Auswasch­ wassers erfolgt durch Reduzierung des Elektrodenabstands bis kurz vor den überschlag. Die Gefahr des Überschlages sinkt mit abnehmender Leitfähigkeit, so daß gerade dort, wo mit geringer Lackkonzentration gearbeitet wird, auch ein geringer Elektro­ denabstand eingestellt wird. Mit einem variabel einstellbaren Elektrodenabstand, der auch durch die Rundlaufeigenschaften des verwendeten Abscheidelektrode begrenzt sein kann, kann also eine Anpassung der Abscheidung an die Lackkonzentration erfol­ gen, so daß die zur Abscheidung benötigte Energie gering bleibt.

Mit der Verringerung des Elektrodenabstandes sinkt auch das Volumen des Auswaschwassers zwischen den Elektroden. Um während der Abscheidung eine zu starke Abreicherung des Auswaschwas­ sers, also einer Abnahme des Anteiles des Lackes im Auswasch­ wasser, zwischen den Elektroden zu vermeiden, muß der Spülspalt ständig mit neuem Auswaschwasser mit Gleichgewichtskonzentra­ tion, also mit noch ungereinigtem Auswaschwasser, gespült werden. Ein Rühren des Auswaschwassers im Abscheidebehälter ist zwar bei großen Elektrodenabständen dazu noch ausreichend, bei geringen Abständen aber erfolgt der Stoffaustausch - insbeson­ dere bei großen Elektrodenflächen - zwischen den Elektroden nur noch unzureichend. Die Folge davon ist eine deutliche Abnahme des Lackes im Auswaschwasser zwischen den Elektroden. Dadurch kommt es zu einem deutlichen Absinken der Abscheideleistung und zu einer instabilen Betriebsweise mit unverhältnismäßig großem Energieeinsatz. Um das zu vermeiden, erfolgt eine schnelle, vollständige Zwangsspülung des Spülspaltes. Die Vorrichtung wird daher bei einer geringen Abreicherung des Auswaschwassers zwischen den Elektroden betrieben. Durch eine Reduzierung der Abscheidezeit, des Elektrodenabstandes mit einer gleichzeitigen Strömungsführung derart, daß ein ausreichender Austausch des Auswaschwassers zwischen den Elektroden gewährleistet ist, läßt sich die Abscheidung auch bei niedriger Konzentration im Aus­ waschwasser mit niedrigem Energiebedarf und großer Betriebssi­ cherheit erreichen.

Die vorgestellte Vorrichtung und das zugehörige Verfahren er­ weist sich auch in Fällen von Vorteil, in den der abgeschiedene Lack nicht wieder der Lackierung zugeführt werden soll bzw. kann, sondern getrocknet werden soll. Da der von der Abscheid­ elektrode entfernte und einen hohen Lackanteil aufweisende Lackbelag sehr dünn ist, weist er eine große spezifische Ober­ fläche auf. Diese große, insbesondere klumpenfreie Oberfläche bietet eine gute Voraussetzungen zum Trockenen des Lackbelages. Des weiteren ist es günstig, den dünnen Lackbelag beim Entfer­ nen möglichst zu erhalten und ihn derart dem Trockner zu über­ geben. Die Trocknung kann dann in sehr kurzer Zeit einfach und wirtschaftlich erfolgen.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den verbleibenden Unteransprüchen entnehmbar. Im übrigen wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausfüh­ rungsbeispielen im folgenden erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine Vorrichtung und eine zugehörige Lackierkabine, wo­ bei die Vorrichtung eine als Walze ausgebildete Ab­ scheideelektrode, ein Abscheidebecken und einen nach­ folgenden Trockner aufweist,

Fig. 2 eine weitere Vorrichtung mit zugehöriger Lackierkabine und als Walze ausgebildeter Abscheideelektrode,

Fig. 3 eine Vorrichtung und eine zugehörige Lackierkabine, wo­ bei die Vorrichtung eine als Endlosband ausgebildete Abscheideelektrode, ein Abscheidebecken und einen nach­ folgenden Trockner aufweist, und

Fig. 4 eine Vorrichtung mit einer als Walze ausgebildeten Ab­ scheideelektrode und seitlich angeordnetem Spülspalt.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 100 mit für ein besseres Ver­ ständnis zusätzlich dargestellter Lackierkabine 113 darge­ stellt, wobei die Abscheideelektrode 102 als Walze ausgebildet ist. Die Vorrichtung 100 ist zum elektrolytischen Abscheiden von im Auswaschwasser 104 einer Lackierkabine 113 enthaltenem Lack vorgesehen und weist u. a. eine umlaufende und in das Aus­ waschwasser 104 eingetauchte Abscheideelektrode 102 und eine ebenfalls in das Auswaschwasser 104 eingetauchte, gegengepolte und äquidistant zur Abscheidelektrode 102 angeordnete Gegen­ elektrode 101 auf.

Zur Entnahme eines an der Abscheideelektrode 102 abgeschiedenen Lackbelages 106 ist die Vorrichtung 100 mit einer als Schaber 107 ausgebildeten Entnahmevorrichtung versehen. Mit dem im austauchenden Bereich der Abscheideelektrode 102 angeordnete Schaber 107 kann der auf der Abscheidelektrode 102 elektroly­ tisch abgeschiedene Lackbelag 106 in der Art eines Filmes ab­ genommen werden, wobei dessen Materialstärke zwischen 20 µm und 2 mm, insbesondere unter 200 µm beträgt und wobei dessen Lack­ anteil größer als 30% ist. Um das Abschaben zu Erleichtern ist es günstig, die Abscheideelektrode 102 aus einer porösen Mem­ bran zu fertigen, die auf einem metallischen, tragenden Unter­ grund aufgebracht ist, wobei die Haftung des Lackes auf der Membran gering ist.

Die in der Art eines Kreisringausschnittes geformte Gegenelek­ trode 101 ist im Bereich der eingetauchten Abscheidelektrode 102 etwa konzentrisch um die Abscheidelektrode 102 herumgeführt und bildet mit ihr einen Spülspalt 103 aus, der etwa eine gleichbleibende lichte Weite zwischen 0,1 cm und 10 cm auf­ weist.

Die Abscheidelektrode 102 weist eine Umfangsbewegung auf, durch die eine Abscheidezeit des Lackbelages 106 an einem Umfangs­ punkt der Oberfläche der Abscheideelektrode 102 festlegbar ist. Die Abscheidezeit gibt also die Zeitdauer an, in der sich der im Abscheidebecken 115 befindliche Umfangspunkt innerhalb des elektrischen Feldes zwischen den beiden Elektroden 101 und 102 befindet. Die Abscheidezeit wird vorzugsweise zwischen 1 s und 120 s gewählt und ist wie die lichte Weite des Spülspaltes 103 und/oder die Spannung zwischen den Elektroden 101 und 102 va­ riabel einstellbar.

Außerhalb des Auswaschwassers weist die Vorrichtung 100 einen Trockner 105 zum Trocknen des abgeschabten Lackbelages 106 auf. Sinnvollerweise ist direkt nach dem Schaber 107 ein separater Träger 112 angeordnet, der den abgeschabten und einen Lackan­ teil von über 40% aufweisenden Lackbelag 106 in den Trockner 105 transportiert. Zusätzlich weist die Vorrichtung eine Gasdüse 108 auf, deren Luftstrom auf den austauchenden Bereich der Abscheideelektrode 102 außerhalb des Auswaschwassers 104 gerichtet ist und mit dem das den Lackbelag 106 benetzende Auswaschwasser 104 abblasbar ist. Günstigerweise kann die Luft des Luftstromes beheizt werden, womit zumindest eine Vortrock­ nung des Lackbelages 106 erfolgen kann. Zur Vortrocknung des Lackbelages 106 oder auch zur vollständigen Trocknung ist es auch möglich, die Abscheideelektrode 102 und den Trockner 105 baulich zusammenzufassen.

Die Funktionsweise der Vorrichtung 100 nach Fig. 1 wird im folgenden beschrieben. In der Lackierkabine 113 wird der an dem zu lackierenden Objekt 117 vorbeigespritzte Lack - das soge­ nannte Overspray - in einem mit vollentsalztem Wasser berie­ seltem Venturiwäscher 114 aus der Luft ausgewaschen. Der aus der Luft ausgewaschene Lack gelangt in das Abscheidebecken 115 und reichert sich im Auswaschwasser 104 an. Im Abscheidebecken 115 wird der Lack im Gleichspannungsfeld an der vorwiegend als Anode verwandten Abscheidelektrode 102 elektrolytisch abge­ schieden.

Mit Hilfe einer Pumpe 118, deren Auslaß derart positioniert ist, daß mit ihm der Spülspalt 103 zwangsgespült und das vor­ zugsweise eine Lackkonzentration von etwa 1% aufweisende Aus­ waschwasser 104 im Spülspalt 103 ausgetauscht wird, wird ein ständiger Austausch gewährleistet. Das abgereicherte Auswasch­ wasser 104, dessen Lackkonzentration um ca. zwei Drittel, vor­ zugsweise um ein Zehntel vermindert ist, wird zur erneuten Auswaschung von Lack-Overspray wieder der Lackierkabine 113 zugeführt.

Der an der Abscheideelektrode 102 abgeschiedene Lackbelag 106 wird mit dem Schaber 107 von der Abscheidelektrode 102 abge­ schabt und im vorliegenden Fall dem separaten Träger 112 übergeben, das den einen Lackanteil von über 30% aufweisenden und nach wie vor als dünner Film vorliegenden Lackbelag 106 in den Trockner 105 transportiert. In günstigen Fällen kann der Lackanteil des abgeschabten Lackbelages 106 sogar über 80% be­ tragen. Der getrocknete Lackbelag 306 wird mit Hilfe eines Schabers 307 am Trocknerausgang abgenommen und einem Vorrats­ behälter 316 zugeführt. Wie bereits ausgeführt, ist es von be­ sonderem Vorteil, wenn der Lackbelag 106 möglichst als dünner Film abgeschabt wird, da dadurch der Vorteil einer großen spe­ zifischen Oberfläche zur Trocknung ausgenützt werden kann.

Im Trockner 105 wird der abgeschabte Lackbelag 106 auf einen höheren Festkörperanteil getrocknet, wobei auch eine teilweise oder vollständige Vernetzung der Lackkomponenten erfolgt. Die Trocknung innerhalb des Trockners 105 erfolgt vorzugsweise durch Strahlung, insbesondere durch Infrarotstrahlung und/oder durch Mikrowelle, und/oder durch Konvektion getrocknet. Wei­ terhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Lackbelag 106 in den bereits geheizten und normalerweise allgemein zur Ver­ fügung stehenden Einbrennöfen von Lackierkabinen bzw. -straßen zu trocknen.

Nach der Trocknung kann der Lackbelag 106 noch zerkleinert und homogenisiert werden. Anstelle eines Trockners 105 kann, wenn es sich um einen Lack handelt, der immer in der Lackierkabine 113 verwandt wird, der Lackbelag 106 auch wiederaufbereitet und erneut der Lackierkabine 113 zur weiteren Lackierung zugeführt werden.

Um unnötige Wiederholungen von in allen vier Ausführungsbei­ spielen gleichwirkenden Merkmalen und deren Bezugszeichen zu vermeiden, wird auf deren explizite Wiederholung vermieden. Die Bezugszeichen derartiger Merkmale sind in ihren letzten beiden Dezimalstellen gleich, wobei sie sich an der ersten Dezimal­ stelle, die der jeweiligen Figur entspricht unterscheiden.

In Fig. 2 ist eine Vorrichtung 200 mit zugehöriger Lackierka­ bine 213 dargestellt, wobei die Abscheideelektrode 202 eben­ falls als in Umlaufrichtung 209 umlaufende Walze ausgebildet ist. Die Vorrichtung 200 weist eine rotierende und in das Aus­ waschwasser 204 eingetauchte Abscheideelektrode 202 und eine ebenfalls in das Auswaschwasser 204 eingetauchte, gegengepolte und äquidistant zur Abscheidelektrode 202 angeordnete Gegen­ elektrode 201 auf, wobei zwischen den beiden Elektroden 201 und 202 der Spülspalt 203 angeordnet ist. Da bei dieser Vorrichtung auf ein Abscheidebecken verzichtet wird, ist der Spülspalt 203 kanalartig ausgebildet und nur zulaufseitig und ablaufseitig offen. Des weiteren weist die Vorrichtung 200 zur Entnahme des an der Abscheideelektrode 202 abgeschiedenen Lackbelages 206 einen Schaber 207 auf, der im austauchenden Bereich der Ab­ scheideelektrode 202 angeordnet ist. Die Abschabung unterliegt den gleichen Bedingungen wie im ersten, in Fig. 1 darge­ stellten Ausführungsbeispiel.

Die Funktionsweise der Vorrichtung 200 nach Fig. 2 wird im folgenden beschrieben. In der Lackierkabine 213 wird das Over­ spray aus der Luft ausgewaschen. Der aus der Luft ausgewaschene Lack gelangt über Rohrleitungen in den Spülkanal 203, wobei in dieser zuführenden Rohrleitung eine förderwirksame Pumpe 218 und ein ein bestimmtes Volumen an Auswaschwasser 204 aufneh­ mender Pumpensumpf 219 angeordnet ist. Innerhalb des Spülspal­ tes 203 wird im Gleichspannungsfeld zwischen den beiden Elek­ troden 201 und 2902 der Lack an der Abscheidelektrode 202 elektrolytisch abgeschieden.

Mit Hilfe einer Pumpe 218 mit der der Spülspalt 103 zwangsge­ spült wird, wird das Auswaschwasser 204 im Spülspalt 203 ausgetauscht. Das abgereicherte Auswaschwasser 204 wird durch eine rücklaufende weitere Rohrleitung zur erneuten Auswaschung von Lack-Overspray wieder der Lackierkabine 213 zugeführt.

Der an der Abscheideelektrode 202 abgeschiedene Lackbelag 206 wird mit dem Schaber 207 von der Abscheidelektrode 202 abge­ schabt und einer weiteren Verarbeitung bzw. Verwendung zuge­ führt. Diese Weiterverarbeitung kann bspw. eine Rückführung des Lackes oder eine Weiterverarbeitung mittels Trocknung sein.

Durch die erzwungene Strömungsführung des Auswaschwassers 204 zwischen den einen nur zu- und ablaufseitig offenen kanalarti­ gen Spülspalt 203 bildenden Elektroden 201 und 202 kann, wie dargelegt, auf ein in Fig. 1 dargestelltes Abscheidebecken 115 verzichtet werden. Lediglich das Volumen des Auswaschwassers 204 zwischen den Elektroden 201 und 202 ist für die eigentliche Abscheidung notwendig, das Auswaschwasser 404 kann deutlich reduziert werden. Zur Sicherheit wird in einer Zulaufleitung für den Spülspalt 203 ein Pumpensumpf 219 zwischengeschaltet, damit die sich ebenfalls in dieser Zulauflaufleitung befind­ liche Pumpe 218 nicht trockenläuft.

In Fig. 3 ist eine Vorrichtung dargestellt, bei der die Ab­ scheideelektrode 302 als stromleitendes und in Umlaufrichtung 309 umlaufendes Endlosband ausgeführt ist. Das Endlosband kann beispielsweise metallisch sein, oder ein nichtleitendes Band - z. B. Teflon - mit aufgepreßtem Metallgeflecht oder eine poröse Membran auf metallischem Untergrund. Der abgeschiedene Lackbe­ lag 306 gelangt, ohne daß er ihn der Abscheideelektrode 302 abgeschabt wird, in den Trockner 305, wo er auf einen höheren Festkörperanteil getrocknet wird, und wo eine teilweise oder - vollständige Vernetzung des Lackbelages 306 stattfindet. Vor­ teilhafterweise wird für die Abscheideelektrode 302 ein Mate­ rial verwendet, auf dem nur eine schlechte Haftung des Lackbelages 306 erfolgt, so daß der Lackbelag 306 nach - in anderen Fällen auch vor - der Trocknung einfach abgeschabt werden kann. In manchen Fällen ist es sinnvoll, den Lackbelag 306 nur oberflächig zu trocknen, wodurch ebenfalls eine gute Abnahme des Lackbelages 306 ermöglicht ist. Der Vorteil beider Verfahrensvarianten liegt vor allem darin, daß zur Trocknung der abgeschiedene und aus dem Auswaschwasser 304 ausgetragene Lackbelag 306 nicht von der Abscheideelektrode 302 abgenommen werden muß, wodurch in einfacher Weise der gleichmäßig als dünner Film abgeschiedene Lackbelag 306 mit großer spezifischer Oberfläche vollständig erhalten bleibt. Der getrocknete Lack­ belag 306 wird mit Hilfe eines Schabers 307 am Trocknerausgang abgenommen und einem Vorratsbehälter 316 zugeführt.

Sinnvollerweise wird anschließend die zur erneuten Abscheidung rücklaufende Abscheidelektrode 302 gekühlt. Zur Kühlung kann beispielsweise das Auswaschwasser 304 der Lackierkabine 313 verwendet werden., das nach Gebrauch über eine Vorrichtung wie­ der zurückfließt.

Die als Endlosband ausgeführte Abscheidelektrode 302 kann so gestaltet sein, daß das ganze Band unter elektrischer Spannung steht und gegenüber der Umgebung isoliert ist. Das Band kann auch in mehrere Segmente, die gegeneinander isoliert sind, un­ terteilt sein, wobei der gerade ins Abscheidebecken 315 ein­ tauchenden Teil der Abscheideelektrode 302 spannungsführend zu schalten ist.

In Fig. 4 ist eine Vorrichtung 400 dargestellt, bei der auf ein Abscheidebecken verzichtet wird. Der wasserkreislauf be­ steht nur noch aus einem Rohrleitungssystem mit einem Pump­ speicher 419, wodurch gewährleistet ist, daß die Pumpe 418 nicht trocken läuft. Das Rohrleitungssystem sollte dabei so kurz wie möglich ausgeführt werden, um die zur Auswaschung notwendige Wassermasse klein zu halten. Aus diesem Wasser­ kreislauf wird vorteilhafterweise druckseitig eine geringere Wassermenge abgezogen und durch den Spülspalt 403 zwischen den Elektroden 401 und 402 gefördert. Der Lackbelag 406, der sich an der Abscheideelektrode 402 abscheidet, wird mit dem Schaber 407 von der als Walze ausgebildeten Abscheideelektrode 402 ab­ geschabt und einer weiteren Verwendung bspw. zum Lackrecycling oder zur Trocknung zugeführt. Bei der Abscheidung wird der ka­ nalartige Spülspalt 403 gegensinnig zur Umfangsbewegung 409 der Oberfläche der Abscheideelektrode 402 zwangsgespült, wobei die Zwangsspülung selbst durch ein geodätisch bedingtes Druckge­ fälle des Auswaschwassers 404 erfolgt.

Der unterhalb des maximalen horizontalen Durchmessers der Ab­ scheideelektrode 402 angeordnete Schaber 407 ist derart an die Abscheideelektrode 402 angelegt, daß der von der Abscheide­ elektrode 402 abgeschabte Lackbelag 406 unter Ausnutzung der Schwerkraft von der Schaberklinge des Schabers 107 gelöst und einem separaten Träger 412 übergeben wird. Der abgeschabte Lackbelag 406 bewegt sich also, bedingt durch die Schwerkraft, durch den Zug der zuvor abgetrennten Bereiche des Lackbelages 406 und den Schub der nachfolgend abgeschabten Bereiche des Lackbelages 406, zumindest nahezu selbstständig von der Schab­ erklinge des Schabers 407 weg.

Das teilgereinigte Auswaschwasser 404 wird über eine Leitung der Spritzkabinenauswaschung wieder zugeführt. Der notwendige Volumenstrom ist abhängig von der auszutragenden Lackmasse. Um beispielsweise eine Lackmasse von 10 kg/h auszutragen, wäre bei einer Abreicherung der Lackkonzentration zwischen den Elektro­ den 401 und 402 von 1% auf 0,9% ein Volumenstrom von 10 m³/h notwendig. Die als Kathode verwandte Gegenelektrode 401 ist durch einen Sieb 411 von der Abscheideelektrode 402 getrennt um einen möglichen Kurzschluß durch koagulierten und sich von der Abscheideelektrode 402 ablösenden Lack zu vermeiden. Des weiteren ist zuströmseitig vor dem Spülspalt 403 ein Filter 410 angeordnet, das eventuell im Auswaschwasser 404 vorhandene Späne oder Lacksplitter oder dgl. zurückhält.

Die Wirtschaftlichkeit der Vorrichtung und des Verfahren wird noch an einem im folgenden beschriebenen Beispiel aufgezeigt, bei dem auf einer Abscheideelektrode mit aus Edelstahl gefer­ tigter Oberfläche ein Getriebelack abgeschieden wurde. Die Lackkonzentration des Auswaschwassers beträgt 0,9 Gewichtspro­ zent, die Elektrodenfläche 0,046 m². Die Strömungsgeschwindig­ keit des Auswaschwassers durch den Spülspalt beträgt 1 cm/s. Für einen bestimmten auszutragenden Lackmassestrom von 2 g/min, entsprechend 2,6 kg/m²h werden drei verschiedene Möglichkeiten der Abscheidung miteinander verglichen.

Beim ersten Versuch wurde bei einer Abscheidezeit von 60 s, einem Elektrodenabstand von 4 cm und einer angelegten Spannung von 500 V ein spezifischer Energiebedarf von 20,4 kWh/kg er­ mittelt. Beim zweiten Versuch wurde bei einer Abscheidezeit von 10 s, einem Elektrodenabstand von 4 cm und einer angelegten Spannung von 200 V ein spezifischer Energiebedarf 8,7 kWh/kg von ermittelt. Beim dritten Versuch wurde bei einer Abscheide­ zeit von 10 s, einem Elektrodenabstand von 1 cm und einer an­ gelegten Spannung von 50 V ein spezifischer Energiebedarf 2,1 kWh/kg von ermittelt.

Um den vorgegebenen Austragsmassestrom zu erreichen, mußten deutlich unterschiedliche Spannungen angelegt werden, was zu großen Unterschieden im spezifischen Energiebedarf führt. Durch die Reduzierung der Abscheidezeit auf 10 s und des Elektroden­ abstandes auf 1 cm könnte der spezifische Energiebedarf dra­ stisch gesenkt werden. Die Reduzierung der Abscheidezeit ent­ spricht bei einer umlaufenden Abscheidelektrode einer Erhöhung der Umlaufgeschwindigkeit, wobei die Abscheidezeit gleich dem eingetauchten Flächenanteil der Abscheidelektrode multipliziert mit dem reziproken der Umlaufgeschwindigkeit ist.

Claims (32)

1. Vorrichtung zur elektrolytischen Abscheidung von im Aus­ waschwasser einer Lackierkabine enthaltenem Lack, mit einer umlaufenden und in das Auswaschwasser eingetauchten Abscheide­ elektrode, ferner mit einer ebenfalls in das Auswaschwasser eingetauchten gegengepolten und einen Abstand zur Abscheide­ elektrode aufweisenden Gegenelektrode und mit einer als Schaber ausgebildeten Entnahmevorrichtung zur Entnahme des auf der Ab­ scheideelektrode als Lackbelag abgeschiedenen Lackes von der Abscheideelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenelektrode (101, 201, 301, 401) im Bereich der eingetauchten Abscheidelektrode (102, 202, 302, 402) etwa kon­ zentrisch um die Abscheidelektrode (102, 202, 302, 402) herum­ geführt ist und mit ihr einen Spülspalt (103, 203, 303, 403) bildet, der ständig mit frischem, d. h. noch unbehandeltem Aus­ waschwasser (104, 204, 304, 404) beaufschlagbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (100, 300, 400) einen Trockner (105, 305, 405) zur Trocknung des abgeschiedenen Lackbelages (106, 306, 406) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (100, 300, 400) außerhalb des Auswaschwas­ sers (104, 304, 404) einen Trockner (105, 305, 405) zum Trock­ nen des Lackbelages (106, 306, 406) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trockner (105, 305, 405) in Transportrichtung des ab­ geschiedenen Lackbelages (106, 306, 406) dem Schaber (107, 307, 407) nachgeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideelektrode (102, 302, 402) und der Trockner (105, 305, 405) baulich zusammengefaßt sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideelektrode (302) als Endlosband ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (300) einen Trockner (305) aufweist und daß die Abscheideelektrode (302) als Endlosband ausgebildet ist, wobei der abgeschiedene Lackbelag (306) mittels des Endlos­ bandes in den Trockner (305) überführbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideelektrode (102, 202, 302, 402) zumindest teilweise aus elektrisch leitfähigem Material gefertigt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideelektrode (102, 202, 302, 402) aus einem nichtleitenden Material, insbesondere Teflon, mit aufgebrachtem Metallgeflecht gefertigt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheideelektrode (102, 202, 302, 402) eine vorzugs­ weise poröse und eine geringe Haftung mit dem Lack aufweisende Membran aufweist, die auf einem elektrisch leitenden Untergrund aufgebracht ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (100) eine Gasdüse (108) aufweist, deren Gasstrom, insbesondere Luftstrom, auf den austauchenden Bereich der Abscheideelektrode (102) gerichtet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Abscheidezeit vorgebende Verweildauer eines Um­ fangspunktes der Abscheideelektrode (102, 202, 302, 402) im elektrischen Feld mit der Gegenelektrode (101, 201, 301, 401) zwischen 1 s und 120 s beträgt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichte Weite des Spülspaltes (103, 203, 303, 403) zwi­ schen 0,1 cm und 10 cm beträgt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülspalt (203, 403) in der Art eines nur zulaufseitig und ablaufseitig offenen Kanals ausgebildet ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Umfangsbewegung (109, 209, 309, 409) der Abscheideelektrode (102, 202, 302, 402) einstellbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidezeit und/oder die Strömgeschwindigkeit des Auswaschwassers (104, 204, 304, 404) im Spülspalt (103, 203, 303, 403) und/oder die lichte Weite des Spülspaltes (103, 203, 303, 403) und/oder die Spannung zwischen den Elektroden (101, 201, 301, 401, 102, 202, 302, 402) variabel einstellbar sind.

17. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zuströmseitig vor dem Spülspalt (403) ein Filter (410) zum Zurückhalten von Grobteilen wie Spänen, Lacksplittern oder dgl. angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Spülspalt (403) eine Membran oder ein Sieb (411) ange­ ordnet ist, die bzw. das für den an der Abscheideelektrode (402) abgeschiedenen Lack weitgehend undurchlässig ist.

19. Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung von im Aus­ waschwasser einer Lackierkabine enthaltenem Lack, bei dem eine Abscheidelektrode in das Auswaschwasser eingetaucht wird, bei dem ferner eine gegengepolte Gegenelektrode mit Abstand zur Abscheideelektrode in das Auswaschwasser eingetaucht wird, bei dem des weiteren der Lack am Umfang der umlaufenden Abscheide­ elektrode zu einem Lackbelag abgeschieden wird und bei dem der Lackbelag aus dem Auswaschwasser entfernt, außerhalb des Auswaschwassers von der Abscheideelektrode abgeschabt und einer weiteren Verarbeitung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß frisches, d. h. noch unbehandeltes Auswaschwasser (104, 204, 304, 404) durch einen zwischen Abscheideelektrode (102, 202, 302, 402) und etwa äquidistant zu ihr angeordneter Gegenelek­ trode (101, 201, 301, 401) gebildetem Spülspalt (103, 203, 303, 403) zwangskonvektiv hindurchgespült wird, wobei die Lackkon­ zentration des Auswaschwassers (104, 204, 304, 404) entlang des Spülkanales (103, 203, 303, 403) auf maximal ein Drittel, vor­ zugsweise um etwa ein Zehntel abgesenkt wird und daß der als Lackbelag (106, 206, 306, 406) abgeschiedene Lack mit einer Materialstärke unter 2 mm, insbesondere unter 200 µm von der Abscheideelektrode (102, 202, 302, 402) abgeschabt wird, wobei der dünne Lackbelag (106, 206, 306, 406) mindestens einen Festkörperanteil von 30% enthält.

20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß von dem abgeschiedenen Lackbelag (106) anhaftendes Aus­ waschwassers (104) vor dem Abschaben des Lackbelages (106) mit einem Gasstrom, insbesondere mit einem Luftstrom, abgeblasen wird.

21. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschiedene Lackbelag (106, 306, 406) auf der Ab­ scheideelektrode (102, 302, 402) zumindest vorgetrocknet wird.

22. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschiedene Lackbelag (306) auf der Abscheideelek­ trode (302) in einen Trockner (305) überführt, auf der Abscheideelektrode (302) getrocknet und anschließend von der Abscheideelektrode (302) abgeschabt wird.

23. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschiedene Lackbelag (106, 206, 406) in feuchtem Zustand von der Abscheideelektrode (102, 202, 402) entfernt und anschließend getrocknet wird.

24. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der abgeschiedene Lackbelag (106, 306, 406) durch Strah­ lung, insbesondere durch Infrarotstrahlung und/oder durch Mi­ krowelle, und/oder durch Konvektion getrocknet wird.

25. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Abscheideelektrode (102, 302, 402) abgeschabte Lackbelag (106, 306, 406) unter Aufrechterhaltung der durch die Belagbildung entstandenen großen massenbezogenen Oberfläche, d. h. unter Vermeidung einer Verklumpung, getrocknet wird.

26. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Abscheideelektrode (102, 302, 402) abgeschabte Lackbelag (106, 306, 406) unter Ausnutzung der Schwerkraft von der Schaberklinge des Schabers (107, 307, 407) gelöst und einem separaten Träger (112, 412) übergeben wird.

27. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Lackbelag (306) befreiten Bereiche der Abscheide­ elektrode (302) vor dem Wiedereintritt in das Auswaschwasser (304) gekühlt werden.

28. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung des Lackbelages (106, 206, 306, 406) bei einer Lackkonzentration erfolgt, die geringer 1% ist.

29. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Spülkanal (403) gegensinnig zur Umfangsbewegung (409) der Oberfläche der Abscheideelektrode (402) zwangsgespült wird.

30. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abscheidzeit zwischen 1 s und 120 s gewählt wird.

31. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwangsspülung durch ein geodätisch bedingtes Druckge­ fälle des Auswaschwassers (404) erfolgt.

32. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem Auswaschwasser (404) vor Einlauf in den Spülkanal (403) etwaige Grobteile wie Späne, Lacksplitter oder dgl. aus gefiltert werden.