SE519841C2 - Förfarande för att leda processkomponenter i ett kretslopp vid applicering av ytbeläggningsmedel - Google Patents

Description

lO 519 841 brytbar fysikaliskt torkande lack som väsentligen baseras på förnyelsebart råmaterial. Överskottslack, som vid lackering uppstår exempelvis i form av sprutdimma och alltså utgör en ekonomisk lack- förlust, betecknas som ”overspray”. Enligt uppfinningen fångas ”oversprayen” upp i vatten. Lackens fasta be- ståndsdelar faller ut på vattenytan utan tillsatser av koaguleringsmedel och lackens beståndsdelar av lösnings- medel övergår å ena sidan till processvattnet, och å andra sidan till frånluften.

Lackens fasta beståndsdelar, som utgör lackens grundmaterial, avskiljs enligt uppfinningen från vatten- ytan, torkas och återanvänds som råmaterial vid lackens nyproduktion.

Varm frànluft, som är förorenad av lösningsmedel, från lackerings- och torkningsanläggningen sammanförs och befuktas med det av lösningsmedlets beståndsdelar förore- nade processvattnet.

Den fuktiga, av lösningsmedel förorenade, frånluften leds sedan genom ett biofilter där biomassan väsentligen bryter ned lösningsmedlet. Den renade, fuktiga och varma luften som lämnar biofiltret återförs till förfarandet som förbrukningsluft eller släpps ut till omgivningen.

Genom att lackerna, lackslammet, förbrukningsvattnet och den varma frånluften leds i ett kretslopp har för- farandet enligt uppfinningen därmed fördelen av en opti- malt styrd process och ett optimalt styrt energiflöde.

Härvid förbrukas å ena sidan lite färskvatten och å andra sida bryts de miljöbelastande lösningsmedlen ned bio logiskt.

I samband med syftet för föreliggande uppfinning menas med uttrycket ”biologisk nedbrytbar” att det upp- träder en sönderdelning av de motsvarande angivna beståndsdelarna i biodegrationsförfarandet, varvid icke- toxiska nedbrytningsprodukter bildas. lO l5 519 841 Särskilt fördelaktigt är utnyttjandet av det av lös- ningsmedel förorenade processvattnet för att befukta frånluften. Denna fuktiga luft används å ena sidan till att bibehålla biomassan fuktig, och ä andra sidan, efter att ha passerat biofiltret, som förbrukningsluft. För- brukningsluften återförs, eventuellt efter att ha pa sserat ytterligare ett filter, till industrihallen.

I träbearbetningsindustrin är det nämligen nödvän- digt att hålla de för lackering avsedda trädetaljerna på en definierad luftfuktighet. Därmed förhindras att de trädetajer som ska beläggas utsätts för svällnings- och torkningsförlopp och att det uppstår några med detta för- bundna deformationer. Som regel ligger den önskade luft- fuktigheten på upp till ca. 65% relativ luftfuktighet.

Enligt teknikens ståndpunkt används enorma mängder färskvatten för att upprätthålla denna konstanta luft- fuktighet. Dessutom förses produktionshallarna med veder- börliga anordningar som har avsevärda underhålls- och in- vesteringskostnader.

Detta är med förfarandet enligt uppfinningen inte längre nödvändigt, eftersom processvattnet, vilket alltid uppstår, kan utnyttjas för luftbefuktning.

Ytterligare en fördel är att den av lösningsmedel förorenade frånluften nästan helt renas fràn lösnings- medel i bioreaktorn, varvid biomassan väsentligen fullständigt bryter ned lösningsmedlen.

Den renade, fuktiga och varma luften som lämnar bio- filtret återförs till förfarandet som förbrukningsluft eller släpps ut till omgivningen.

En särskild fördel med biofiltret ligger i att de enda reaktionsprodukter som uppstår är vatten och kol- dioxid. I detta sammanhang betonas att den bildade kol- dioxiden C02 inte är någon fossil CO2 och därmed inte be- lastar det ekologiska C02- kretsloppet ytterligare. lO 519 841 Enligt kravet 2 används som biomassa trä, trä- material, trädetaljer, särskilt träavfallsdetaljer från möbeltillverkningen och/eller träavfall, sågspån, bark, torv, särskilt fibertorv, ljung, grankvistar samt bland- ningar av dessa.

Dessa utgör å ena sidan av kostnadsskäl en fördel- aktig filterbiomassa. Å andra sidan är den i krav 2 an- givna biomassan av ett förnyelsebart råmaterial, vilket helt är integrerat i det naturliga materialkretsloppet.

Enligt patentkrav 3 används förfarandet enligt upp- finningen företrädesvis för våtlackering av trä och/eller trämaterial, möbler, möbeldelar och /eller dörrar vari- genom träbearbetningsindustrins, särskilt möbelindu- strins, hela produktpalett täcks in.

Fördelen med att höja frånluftens luftfuktighet till upp till 100% relativ luftfuktighet med processvatten en- ligt krav 4 är att, å ena sidan lagom mycket process- vatten förs bort via luften och att, å andra sidan bäde biomassan och rumsluften kan förses med en tillräckligt hög vattenhalt.

I krav 5 anges att biofiltret innehåller naturligt förekommande mikroorganismer och av vilken art dessa är.

Härmed uppnås fördelen att man i regel inte behöver inym- pa några mikroorganismer, vilket dock vid behov är möj- ligt.

I regel ställer en blandbiocenos naturligt in sig i bioreaktorns biomassa. Denna blandbiocenos är vanligtvis fullt tillräcklig för att bryta ned de använda lösnings- medlen, så att det i regel inte krävs tillskott av när- ingsämnen eller att särskilt uppodlade mikroorganism kulturer mäste användas. förda lösningsmedlen av biomassan själv: mikroorganismerna kan nämligen själva bryta ned de i biomassan existerande naturmaterialen, framför allt trä- lO 519 841 ets beståndsdelar, dä det på grund av kortare pauser i processen inte finns nägra lösningsmedel till förfogande.

Den i biomassan kvarvarande fuktigheten är i regel också tillräcklig för att vid sådana tillfällen förhind- ra, utan extraåtgärder, att blandbiocenosen kollapsar.

Vid längre pauser i processen, t. ex. driftsstopp, kan det bli nödvändigt att använda lämplig sköljförtun- ning för att bibehålla biocenosen aktiv, varvid sköljför- tunningen tillvaratas biologiskt.

Endast i exemplifierande syfte anförs, att de i bio- massan naturligt förekommande mikroorganismerna bland mikro- andra organismer kan omfatta t. ex. pseudomonas, coccus, aktinomycetae och bacillus.

Enligt krav 6 leds den luft som lämnar biofiltret genom ett ytterligare filter , särskilt ett absorptions- fiter och företrädesvis ett aktivt kolfilter, innan den àterförs till rumsluften.

Denna åtgärd tjänar à ena sidan till att avlägsna eventuellt kvarvarande spårrester av lösningsmedel och, à andra sidan, till att hålla rumsluften fri från biomas- sans beståndsdelar.

Enligt krav 7 kan lackeringen ske med en gängse appliceringsmetod, såsom exempelvis valslackering, ridå- lackering, vilket som helst sprutlackeringsförfarande, spackling, sköljlackering, dopplackering eller trumling.

En lack som lämpar sig för användning vid ett förfa- rande enligt uppfinningen innehåller ca. 5 till 30 vikt~% cellulosanitrat; ca. 50 till 90 vikt- % i biofiltret nedbrytbart organiskt lösningsmedel; ca. 0,5 till 40 vikt-% alkydharts.

En särskild fördel med detta lacksystem är att en av lackens huvudbeständsdelar, nämligen cellulosonitrat, ba- serar sig på det förnyelsebara ràmaterialet cellulosa, och är därmed biologiskt nedbrytbar. lO 519 841 Genom att välja organiska lösningsmedel, såsom av- passade alkydhartser och vaxer och tillsatsmedel, är det för första gängen möjligt, att ställa en väsentligen bio- logiskt nedbrytbar lack till förfogande.

Företrädesvis väljs de i biofiltret nedbrytbara lös- ningsmedlen fràn en grupp som bestàr av: Alkoholer, särskilt etanol, isopropanol, butanol, diacetonalkohol; glykoleter, särskilt metoxypropanol; ester av alkohol med 1 till 6 kolatomer och carboxylsyra med l till 6 kolatomer, särskilt n-butylacetat; ketoner, särskilt metylisobutylketon, aceton, diisobutylketon; samt blandningar av dessa.

Särskilt föredraget är etanol, vilket utvinns i sam- band med alkoholjäsning. Därför uppstår det inte heller vid tillverkningen av detta organiska lösningsmedel nägra kemiska, utan endast biologiska, avfallsprodukter.

Att tillsätta en alkydharts har den fördelen, att denna alkydharts är i allt väsentligt biologiskt nedbryt- bar, t. ex. genom kompostering.

Ett ytbeläggningsmedel som lämpar sig för användning vid ett förfarande enligt uppfinningen är en enkomponent- skiktlack som kan användas i alla vanligt förekommande applikationsförfaranden, säsom t. ex. valslackering, ri- dälackering, vilket som helst sprutlackeringsförfarande, spackling, sköljlackering, dopplackering eller trumling.

Ytbeläggningsmedlet kan användas som grundlack under and- ra lacker, som ytlack ovanpà andra beläggningar och sub- strat eller som flerskiktslack, t. ex. efter mellanlig- gande torkning och/eller slipning.

Ett arbetsstycke belagt med lacken enligt ovan är beständigt mot kemisk och mekanisk påverkan, varvid sär- skilt framhävs beständighet mot den i PVC-tätningar för 519 841 Ytterligare fördelar och kännetecken hos förelig- gande uppfinning framgàr av beskrivningen av ett utfö- ringsexempel och av ritningen.

Fig. 1 visar en funktionell uppbyggnad av förfaran- det enligt uppfinningen där i en process för lackering ingående komponenter leds i ett kretslopp.

Exempel I föreliggande exempel framställs först en moderlack med följande komponenter: Etanol ca. 56,70 vikt-% Alkydharts med 36% linolsyra ca. 9,60 vikt-% Cellulosanitrat, normtyp 27 A ca. 7,15 vikt-% Diisononylftalat ca. 2,50 vikt-% n-Butylacetat ca. 13,00 vikt-% Metoxypropanol ca. 7,00 vikt-% Amidvax ca. 1,25 vikt-% kiseldioxid ca. 0,50 vikt-% Polysiloxan ca. 0, Ol vikt-% Vatten ca. 2,29 vikt-% I sammansättningen av lacken enligt exemplet, funge- rar etanol, metoxypropanol, och n-butylacetat som i bio- filtret väsentligen nedbrytbara organiska lösningsmedel, linolsyraalkydharts som väsentligen nedbrytbart alkyd- harts och NC-ullen som väsentligen nedbrytbart, pà cellu- losa baserat bindemedel.

Tillsatsmedlen har följande funktion: Polysiloxan: Skumdämpningsmedel Diisononylftalat: Mjukgörare Silikat: Matteringsmedel Amidvax: Medel för förbättring av slipegenskaperna lO l5 519 841 Principiellt kan en enkomponentskiktlack enligt upp- finningen exempelvis även ha följande koncentrationsom- råden som föredragen utföringsform: 55 - 85 vikt-% organiska lösningsmedel 1 - 35 vikt-% alkydharts 6 - 25 vikt-% cellulosanitrat O - 10 vikt-% mjukgörare O - 5 vikt-% vaxer O - 5 vikt-% matteringsmedel O - 3 vikt-% övriga vanligtvis i lacker ingående tillsatsmedel O - 10 vikt-% vatten Enkomponentskiktlacken för användning vid ett förfa- rande enligt uppfinningen kan användas i alla vanligt fö- rekommande applikationsförfaranden, såsom t. ex. vals- lackering, ridålackering, vilket som helst sprutlacke- ringsförfarande, spackling, sköljlackering, dopplackering eller trumling. Den kan användas som grundlack under and- ra lacker, som ytlack ovanpå andra beläggningar och sub- strat eller som flerskiktslack, t. ex. efter mellanliggande torkning och/eller slipning.

I handeln vanligt förekommande maskiner används för att applicera lacken.

Figur 1 visar schematiskt ett produktionsställe där förfarandet enligt uppfinningen genomförs.

I figur 1 betecknas med siffran 1 en box för auto- matisk applicering av lack, i exemplet en sprutmålnings- automat för lackering av möbeldetaljer. Den i exemplet angivna cellolosanitratlacken sprutas på de i figur 1 in- te visade möbeldetajerna.

Till höger, bredvid boxen 1 i figur 1, finns en ma- nuell sprutbox 2, i vilken vissa bestämda delar lackas manuellt. lO 519 841 Både boxen 1 för automatisk applicering och boxen 2 för manuell applicering är utrustade med sugfläktar 3 och 4. Sugfläktarna 3 och 4 suger ut den av lösningsmedel starkt anrikade rumsluften ur boxarna 1 och 2 och matar in den i en ledning 5. I appliceringsboxarnas 1 och 2 undre del finns sig zoner med vatten 6 och 7, vilka träf- fas av överskottslacken, så kallat ”overspray”. På grund av att några komponenter i lackens sammansättning är olösliga i vatten, faller dessa ut på vattenytan som skikt 6a och 7a. I föreliggande exempel avses delar av de organiska ämnena, särskilt cellulosanitrat, alkydharts och vax.

Allt efter lackens sammansättning är det emellertid även tänkbart att lackens organiska beståndsdelar uppträ- der som bottensats eller som suspension i processvattnet och avskiljs från vattnet pà lämpligt sätt.

Nàgra av de organiska lösningsmedlen, särskilt etan- ol, n-butylacetat och metoxypropanol, övergår därvid à ena sidan till flytande fas och å andra sidan till sprut- boxens frånluft och sugs ut med luften genom ledningen 5.

Boxarna l och 2 uppvisar vidare en i figur 1 inte närmare visad utsugningsanordning, vilken fungerar som avskiljningsanordning. Denna leder de organiska faserna 6a och 7a, vilka flyter på vattnet, via rörledningarna 8 och 9 till rörledning 10. De organiska faserna 6a och 7a faller ut som lackslam i en lagerbehàllare och används efter torkning som råmaterial vid lackens nyproduktion.

Därmed är kretsloppet från lackframställningen, via lack- eringen och äter till lackframställningen slutet.

Det erforderliga vattnet i vattenzonerna 6 och 7 i boxarna 1 och 2, vilket är anrikat med lösningsmedel och andra lackkomponenter, leds via en rörledning 11 till en luftbefuktare 12. I luftbefuktaren 12 mynnar rörledningen , vilken leder bort den med lösningsmedel anrikade luft- en fràn boxarna 1 och 2 samt från den i figur 1 inte vi- lO 1519 841 lO sade torkningsanläggningen. Denna av lösningsmedel för- orenade luft bibringas i luftbefuktaren 12 en luftfuktig- het pà ungefär 100% relativ luftfuktighet medelst det via rörledningen 11, likaså förorenade, tillförda process- vattnet. Därefter leds luften till en luftblandare 13.

Luftblandaren 13 komprimerar den med vatten anrikade och av lösningsmedel förorenade frànluften och leder under tryck in denna i biofiltret 14.

Biofiltret 14 är i exemplet försett med träspàn som biomassa. Eftersom denna biomassa kan hållas fuktig även under pauser i processen, kan en naturlig blandbiocenos av exempelvis pseudomonas, mikrococcus aktinomycetae och bacilli bildas. Denna är i stànd att nästan fullständigt bryta ner lösningsmedlets beståndsdelar, i exemplet eta- nol, n-butalacetat och metoxypropanol, till C02 och vat- ten.

Vid biofiltrets 14 övre ända 15 är en sugfläkt 16 anordnad. Sugfläkten leder den via biomasssan i biofilt- ret renade fuktiga luften via en rörledning 17 till ett aktivt kolfilter 18.

Det aktiva kolfiltret 18 har till uppgift att av- lägsna spàrrester av lösningsmedel och att absorbera eventuellt i biofiltret uppkomna lukter.

Den pà så vis i stor utsträckning renade fuktiga och varma luften matas sedan genom en öppning 19 äter in i produktionshallen 20 som förbrukningsluft.

Genom att den varma fuktiga luften har àterförts till produktionshallen följer, att de i processen ingàen- de komponenterna vatten och luft har letts i ett krets- lopp och att värmen har utnyttjats.

I detta sammanhang är det av intresse att den luft som förts bort och den luft som renats endast uppvisar en temperaturskillnad pà 2 - 5 °C. Smà tekniskt orsakade vàrmeförluster uppträder, men eftersom reaktionerna i bi- lO 519 841 ll omassan förlöper exotermt, tillförs systemet samtidigt värme i form av biovärme.

Alternativt kan den renade luften även släppas ut till omgivningen.

Vidare skall det observeras att det ur ”oversprayen” uppkomna lackslammet kan bringas att falla ut utan an- vändning av koaguleringsmedel och återanvändas vid till- verkning av ny lack. Därmed uppstàr inget miljöbelastande avfall och materialkretsloppet kan ligga nära 100%.

En ytterligare fördel med förfarandet enligt uppfin- ningen grundar sig pà, att förbrukningsluften som lämnar öppningen 19 fortfarande häller en hög luftfuktighet, vilken kan användas för att hälla trät som ska bearbetas och lagras pà en för lackeringen nödvändig luftfuktighet.

Den annars vanliga extra luftbefuktningen är därmed inte nödvändig.

Claims (7)

lO 15 20 25 30 519 841 12 PATENTKRAV

1. Förfarande för att leda processkomponenter i ett kretslopp vid applicering av ytbeläggningsmedel, särskilt lacker, på trä och trämaterial, k ä n n e t e c k n a t a v att man för lackering använder en väsentligen bio- logiskt nedbrytbar, fysikaliskt torkande lack, vilken väsentligen baserar sig på förnyelsebara råmaterial; att man fångar upp ”oversprayen” i vatten, varvid lackens fasta beståndsdelar faller ut på vattenytan och lackens beståndsdelar av lösningsmedel övergår å ena sidan till processvattnet och å andra sidan till från- luften; att man avskiljer de fasta beståndsdelarna från vattenytan, de fasta beståndsdelarna torkas och àteranvänds som råmaterial i lackens nyproduktion; att man befuktar den från lackerings- och tork- ningsanläggningarna sammanförda, lösningsmedel- innehållande frånluften med det av lösningsmedel förorenade processvattnet; att man leder den fuktiga, av lösningsmedel föro- renade frånluften genom ett biofilter, varvid biomassa väsentligen bryter ned lösningsmedlet; och att man återför den renade, fuktiga och varma luften till förfarandet eller vid behov släpper ut den till omgivningen.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t a v att biomassan väljs från den grupp som består av; trä, trämaterial, trädetaljer, särskilt träavfallsdetaljer från möbeltillverkningen och/eller byggnadsvirke, sågspån, bark, torv, särskilt fibertorv, ljung, grankvistar samt blandningar av dessa. 10 15 20 25 519 841 13

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, k ä n n e - t e c k n a t a v att det används för vàtlackering av trä och/eller trämaterial, möbler, möbeldelar och /eller dörrar.

4. Förfarande enligt något av kraven 1-3, k ä n n e- t e c k n a t a v att frånluftens luftfuktighet höjs till upp till 100% relativ luftfuktighet medelst proces- svatten.

5. Förfarande enligt något av kraven 1-4, k ä n n e- t e c k n a t a v att biofiltret företrädesvis innehåller naturligt förekommande mikroorganismer, särskilt pseudomonas, mikrococcus, aktinomycetae och bacillus.

6. Förfarande enligt nàgot av kraven 1-5, k ä n n e- t e c k n a t a v att den luft som lämnar biofiltret matas genom ett filter, särskilt ett absorptiosfiter och företrädesvis ett aktivt kolfilter, innan luften äterförs till rumsluften.

7. Förfarande enligt nàgot av kraven l-6, k ä n n e- t e c k n a t a v att lackeringen sker med ett appliceringsförfarande som väljs från den grupp som består av: ridàlackering, vilket som helst sprutlackerings- förfarande, spackling, sköljlackering, dopplackering och trumling.