Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Pulvers aus Lackreststoffen, ein Verfahren zur Herstellung einer gefüllten wässrigen spritzbaren Dispersion sowie die Verwendung dieser Dispersion zur Beschichtung von Oberflächen von Metallen, beispielsweise Legierungen.
Gegenstände aus Metallen, insbesondere Legierungen, z.B. Fahrzeugteile, insbesondere in der Automobilherstellung werden üblicherweise am Fliessband in einer Spritzkammer mit einem Lack versehen. In einer solchen Spritzkammer entsteht ein Farbnebel. Dieser Farbnebel wird durch einen Wasservorhang an den Wänden der Spritzkammer aufgenommen. Das Wasser enthält ein Koagulierungsmittel, damit der Farbnebel koaguliert; d.h. es entsteht eine Klumpenbildung. Am Boden der Spritzkammer werden die Koagulate gesammelt und weggeführt. Dieses Abfallprodukt wurde früher als Lackschlamm bezeichnet; die neuere Bezeichnung lautet Lackreststoff. Ein solcher Lackreststoff enthält im allgemeinen organische Lösungsmittel, wie etwa Ethylacetat und Xylol und Wasser sowie Feststoffe. Die Feststoffe be stehen aus zirka 30 Gew.-% organischem Anteil, insbesondere Bindemittel, z.B.
Polyester- und/oder Polyurethan-Polymere, und zirka 70 Gew.-% anorganischem Anteil, insbesondere Farbstoffe und Füllstoffe, wie etwa Titanoxid, Bariumsulfat, Kreide, Silicium.
Bei der Herstellung eines Autos fallen 3 bis 4 kg Lackreststoff vom oben beschriebenen Typ an. Das heisst, dass bei einem heutigen Automobilhersteller täglich grosse Tonnagen an Lackreststoff anfallen.
Die Lackreststoffe wurden üblicherweise in einer Deponie eingelagert, wodurch das Entsorgungsproblem natürlich nicht gelöst ist.
Es wurde vorgeschlagen, Lackreststoffe in einer Dicke von ca. 0,5 bis 1 cm auf eine Kunststoffolie, z.B. eine Polyethylenfolie oder eine Polyvinylchloridfolie, aufzutragen. Nach zusätzlicher Beimischung von Bindemitteln wird dieser Verbund als Dämmstoff im Innern der Karrosserie eines Autos verwendet.
Eine weitere Verwendungsmöglichkeit dieser Lackreststoffe besteht darin, dass man dem Lackreststoff mittels Extraktion mit organischen Lösungsmitteln die Bindemittel entzieht und letztere einer neuen Charge Lack zumischt. Der Rest muss dann allerdings einer Deponie zuge führt werden.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, die anfallenden Lackreststoffe einem nahezu quantitativen Recyclingverfahren zuzuführen und demnach diese Lackreststoffe nahezu quantitativ in einer anderen Form wieder zu verwenden. Das anfallende Wasser und die organischen Lösungsmittel werden dabei gesondert verwertet.
Demzufolge betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Pulvers aus Lackreststoffen, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man dem Lackreststoff das Wasser und die organischen Lösungsmittel entzieht und den so erhaltenen Rückstand, beispielsweise einen Filterkuchen, pulverisiert.
Bevorzugte Ausführungsformen dieses Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Im folgenden wird eine Variante dieses Verfahrens näher erläutert:
Den anfallenden Lackreststoffen werden in einer ersten Stufe das Wasser und die organischen Lösungsmittel weitgehendst entzogen, z.B. mittels Filterpresse, Zentrifugieren, Abnutschen. Der so ausgepresste Filterkuchen wird dann in möglichst kleine Agglomerate gebracht. Die Teilchengrösse sollte kleiner sein als 20 cm<3>, aber sie sollte grösser als 1 cm<3> sein. Um Reste an Wasser und organischem Lösungsmittel aus diesen Agglomeraten zu ent fernen, werden diese erwärmt, z.B. in einem über 100 DEG C warmen Ofen mit oder ohne Vakuum, Hochfrequenz, Mikrowellen.
Die so getrockneten Agglomerate müssen derart beschaffen sein, dass sie anschliessend pulverisiert werden können. Gegebenenfalls werden zusammenballende Agglomerate einem Brechvorgang, z.B. in einem Zerbrecher, Schredder, unterworfen.
Die Pulverisierung kann in einer Kugelmühle erfolgen. Das Pulver soll Teilchengrössen von 20 bis 80 Mikrometer, insbesondere 30 bis 50 Mikrometer, aufweisen.
Dem so hergestellten Pulver kommt nun völlig überraschend die Funktion eines Füllstoffes zu, der somit nun auch wässrigen Dispersionen und/oder Heissschmelzmassen zugesetzt werden kann. Im Prinzip kann dieses Pulver irgendwelchen Produkten zugefügt werden, welche keine organischen Lösungsmittel enthalten, die die Bindemittel anlösen.
Die vorliegende Erfindung betrifft demzufolge auch ein Verfahren zur Herstellung einer gefüllten, wässrigen, spritzbaren Dispersion, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass man wenigstens eine, vorzugsweise im Handel erhältliche, wässrige Dispersion, welche keine organischen Lösungsmittel enthält, vorlegt, dann wenigstens einen Hilfsstoff, aus gewählt aus der Gruppe, bestehend aus Haftvermittlern, Tensiden, Vernetzungsmitteln, Konservierungsmitteln, Antiskin-Mitteln, Weichmachern, vorzugsweise Bitumen, Thixotropiermitteln und Entschäumern, hinzugibt und danach ein Pulver, hergestellt gemäss dem oben erwähnten ersten erfindungsgemässen Verfahren, zufügt und dispergiert.
Produkten, die als Unterbodenschutz sowie Antidröhn verwendet werden, werden aus wirtschaftlichen Überlegungen Füllstoffe zugesetzt. Füllstoffe gemäss dem Stand der Technik sind z.B. Bariumsulfat, Kreide, Silicium, Kaolin, Schwerspat etc. Bislang wurde ein Unterbodenschutz, Korrosionsschutz oder Antidröhn nicht auf Basis einer wässrigen Dispersion hergestellt.
Wässrige Dispersionen, die keine organischen Lösungsmittel enthalten, sind umweltfreundlich.
Zu einer oder mehreren im Handel erhältlichen wässrigen Dispersionen, welche keine organischen Lösungsmittel enthalten, werden übliche Hilfsstoffe, wie Haftvermittler, Tenside, Vernetzungsmittel, Konservierungsmittel, Anti-skin-Mittel, Weichmacher, z.B. Bitumen, Thixotropiermittel sowie Entschäumer und das erfindungsgemäss hergestellte Pulver aus Lackreststoff zugesetzt und eindispergiert. Es resultiert eine Dispersion, welche im vorlie genden Fall 60 Gew.-% Feststoffgehalt aufweisen kann. Davon können 15 Gew.-% auf das erfindungsgemäss hergestellte Pulver entfallen.
Schlussendlich betrifft die vorliegende Erfindung auch noch die Verwendung der gemäss dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Dispersion zur Beschichtung von Metalloberflächen, beispielsweise Oberflächen von Legierungen. Die genannten Oberflächen können katophoresiert sein.
So beschichtete Oberflächen findet man beispielsweise auf der Unterseite von Fahrzeugen, im Innern von Fahrzeugen, insbesondere im Automobilbau. Die Beschichtung kann als Unterbodenschutz und/oder Antidröhn und/oder Korrosionsschutz dienen.
Die ausgetrocknete Beschichtung, die vorzugsweise nicht dicker als 1 mm sein soll, ist kältebeständig bis -40 DEG C, wasserbeständig und wärmebeständig bis +160 DEG C.
Die nachfolgenden Beispiele illustrieren die vorliegenden Erfindungen.
Beispiel 1
(Herstellung des Pulvers aus Lackreststoff)
2 kg nasser Lackreststoff werden in eine Pressfilteranlage eingeführt. Es wird ein Druck von 2 kg/cm<2> aufgebaut und während 15 Minuten gehalten. Es bleiben 1,60 kg eines nahezu trockenen Lackreststoffes in Form eines Kuchens zurück. Dieser Filterkuchen wird in Teilchen von 20 bis 1 cm<3> zerkleinert und dann 90 Minuten bei einer Temperatur von 130 DEG C in einem Umluftofen getrocknet. Die so getrockneten Teilchen (Gesamtgewicht 1,5 kg) werden dann in einen Zerbrecher eingeführt und 30 Minuten bearbeitet; die Teilchen haben dann eine durchschnittliche Grösse von 0,1 bis 1,5 cm. Die Teilchen werden dann in eine Kugelmühle aus Keramik eingeführt (Durchmesser der Mühle: 30 cm; Durchmesser der Kugeln: 3 cm) und 8 bis 12 Stunden bearbeitet. Das so entstandene Pulver wird dann durch ein Stahlgewebe (Maschengrösse 40 Mikrometer) sortiert.
Die Teilchen, die grösser als 40 Mikrometer sind, werden wieder in die Kugelmühle zugeführt und in einem neuen Arbeitszyklus weiter zerkleinert.
Beispiel 2
(Herstellung der Dispersion)
Es werden 1 kg Acronal 80 D (BASF) und 1 kg Mowilith DHW (Hoechst) in einem 7 Liter fassenden doppelwandigen Stahlreaktor, ausgerüstet mit Rührwerk, Thermometer und Vakuumansatz, eingeführt und unter Rühren auf 80 DEG C gebracht. Dann werden zu dieser wässrigen Dispersion 56 g 50 Gew.-%ige, wässrige NaOH-Lösung (Vernetzer) zugefügt und 90 Minuten bei 80 DEG C reagieren gelassen. Danach werden 60 g Harnstoff (Anti-skin-Mittel), 60 g Butylglycol (Frostschutz) und 64 g Hydrochinon (Haftmittel) unter Rühren eingeführt. Die ganze Mischung wird dann auf +40 DEG C abgekühlt. Wenn die Mischung die +40 DEG C erreicht hat, werden 40 g Acticide BG (Bourrigeaud) (Konservierungsmittel) zugeführt.
Nach 5 Minuten Mischungszeit werden 560 g Eubit 45 (V.A.T.) (Weichmacher) sowie 40 g Calgon 5 (Henkel) (Entschäumer) beigegeben. 1 kg Lackreststoffpulver, welches als Füllstoff dient, wird gleichmässig während 10 Minuten unter Rühren eingeführt. Abschliessend werden 80 g Aerosil 380 (Degussa) (Thixotropiermittel) zugeführt und unter heftigem Rühren und unter Vakuum (18 mm Hg) während 15 Minuten dispergiert. Das Produkt wird dann auf Raumtemperatur gekühlt und abgefüllt.
Beispiel 3
(Beschichtung)
Die gemäss Beispiel 2 hergestellte Dispersion wird mittels einer Spritzanlage auf Metalloberflächen aufgetra gen. Die Spritzanlage besteht aus einer Becherpistole und ist mit einer 27er Düse ausgestattet. Der Druck betrug 2,5 Bar. Die ausgetrocknete Beschichtung war nicht dicker als 1 Millimeter.
The present invention relates to a method for producing a powder from paint residues, a method for producing a filled aqueous sprayable dispersion and the use of this dispersion for coating surfaces of metals, for example alloys.
Articles made of metals, especially alloys, e.g. Vehicle parts, in particular in automobile production, are usually provided with a paint on an assembly line in a spray chamber. A paint mist is created in such a spray chamber. This paint mist is absorbed by a water curtain on the walls of the spray chamber. The water contains a coagulant so that the paint mist coagulates; i.e. a lump is formed. The coagulates are collected at the bottom of the spray chamber and carried away. This waste product was formerly called paint sludge; the newer name is paint residue. Such paint residue generally contains organic solvents such as ethyl acetate and xylene and water, as well as solids. The solids consist of approximately 30% by weight organic fraction, in particular binders, e.g.
Polyester and / or polyurethane polymers, and about 70 wt .-% inorganic content, especially dyes and fillers, such as titanium oxide, barium sulfate, chalk, silicon.
3 to 4 kg of paint residue of the type described above are produced in the manufacture of a car. This means that today's automobile manufacturer produces large tonnages of residual paint every day.
The paint residues were usually stored in a landfill, which of course does not solve the disposal problem.
It has been proposed to apply paint residues in a thickness of about 0.5 to 1 cm to a plastic film, e.g. a polyethylene film or a polyvinyl chloride film. After additional binding agents have been added, this composite is used as an insulating material inside the body of a car.
Another possible application of these paint residues is to extract the binders from the paint residues by extraction with organic solvents and to add the latter to a new batch of paint. The rest of the landfill must then be disposed of.
The aim of the present invention is to supply the paint residues obtained in an almost quantitative recycling process and accordingly to reuse these paint residues almost quantitatively in another form. The water and organic solvents are used separately.
Accordingly, the present invention relates to a method for producing a powder from paint residues, which is characterized in that the water and the organic solvents are removed from the paint residue and the residue obtained in this way, for example a filter cake, is pulverized.
Preferred embodiments of this method are defined in the dependent claims.
A variant of this method is explained in more detail below:
In a first stage, most of the paint residues are removed from the water and organic solvents, e.g. using a filter press, centrifuging, suction filtering. The filter cake pressed out in this way is then brought into the smallest possible agglomerates. The particle size should be smaller than 20 cm <3>, but it should be larger than 1 cm <3>. In order to remove residues of water and organic solvent from these agglomerates, they are heated, e.g. in an oven at over 100 ° C with or without vacuum, high frequency, microwaves.
The agglomerates dried in this way must be of such a nature that they can then be pulverized. If necessary, agglomerates that clump together are subjected to a crushing process, e.g. in a crusher, subjected to shredder.
The pulverization can be done in a ball mill. The powder should have particle sizes of 20 to 80 micrometers, in particular 30 to 50 micrometers.
The powder produced in this way now has the function of a filler, which can now also be added to aqueous dispersions and / or hot-melt compositions. In principle, this powder can be added to any products that do not contain organic solvents that dissolve the binders.
The present invention accordingly also relates to a process for the preparation of a filled, aqueous, sprayable dispersion, which is characterized in that at least one, preferably commercially available, aqueous dispersion which does not contain any organic solvents, then at least one auxiliary substance selected from the group consisting of adhesion promoters, surfactants, crosslinking agents, preservatives, antiskin agents, plasticizers, preferably bitumen, thixotropic agents and defoamers, and then adding and dispersing a powder prepared according to the first inventive method mentioned above.
Fillers are added to products that are used as underbody protection and anti-drone for economic reasons. Fillers according to the prior art are e.g. Barium sulfate, chalk, silicon, kaolin, heavy spar, etc. So far, underbody protection, corrosion protection or anti-drumming has not been based on an aqueous dispersion.
Aqueous dispersions that do not contain organic solvents are environmentally friendly.
Common auxiliaries, such as adhesion promoters, surfactants, crosslinking agents, preservatives, anti-skin agents, plasticizers, e.g. Bitumen, thixotropic agents and defoamers and the powder of lacquer residue produced according to the invention are added and dispersed. The result is a dispersion which in the present case can have a solids content of 60% by weight. 15% by weight of this can be accounted for by the powder produced according to the invention.
Finally, the present invention also relates to the use of the dispersion produced by the process according to the invention for coating metal surfaces, for example surfaces of alloys. The surfaces mentioned can be catophoresized.
Surfaces coated in this way can be found, for example, on the underside of vehicles, in the interior of vehicles, in particular in automobile construction. The coating can serve as underbody protection and / or anti-drumming and / or corrosion protection.
The dried coating, which should preferably not be thicker than 1 mm, is cold-resistant to -40 ° C, water-resistant and heat-resistant to +160 ° C.
The following examples illustrate the present inventions.
example 1
(Production of powder from paint residue)
2 kg of wet paint residue are introduced into a press filter system. A pressure of 2 kg / cm 2 is built up and held for 15 minutes. This leaves 1.60 kg of an almost dry paint residue in the form of a cake. This filter cake is broken up into particles of 20 to 1 cm 3 and then dried for 90 minutes at a temperature of 130 ° C. in a forced air oven. The particles thus dried (total weight 1.5 kg) are then introduced into a crusher and processed for 30 minutes; the particles then have an average size of 0.1 to 1.5 cm. The particles are then introduced into a ceramic ball mill (diameter of the mill: 30 cm; diameter of the balls: 3 cm) and processed for 8 to 12 hours. The resulting powder is then sorted through a steel mesh (mesh size 40 microns).
The particles, which are larger than 40 micrometers, are fed back into the ball mill and further crushed in a new working cycle.
Example 2
(Preparation of the dispersion)
1 kg of Acronal 80 D (BASF) and 1 kg of Mowilith DHW (Hoechst) are introduced in a 7 liter double-walled steel reactor equipped with a stirrer, thermometer and vacuum batch and brought to 80 ° C. with stirring. 56 g of 50% strength by weight aqueous NaOH solution (crosslinking agent) are then added to this aqueous dispersion and the mixture is left to react at 80 ° C. for 90 minutes. Then 60 g of urea (anti-skin agent), 60 g of butyl glycol (frost protection) and 64 g of hydroquinone (adhesive) are introduced with stirring. The whole mixture is then cooled to +40 ° C. When the mixture has reached +40 ° C, 40 g Acticide BG (Bourrigeaud) (preservative) are added.
After a mixing time of 5 minutes, 560 g Eubit 45 (V.A.T.) (plasticizer) and 40 g Calgon 5 (Henkel) (defoamer) are added. 1 kg of paint residue powder, which serves as a filler, is introduced evenly over 10 minutes with stirring. Finally, 80 g of Aerosil 380 (Degussa) (thixotropic agent) are added and dispersed with vigorous stirring and under vacuum (18 mm Hg) for 15 minutes. The product is then cooled to room temperature and filled.
Example 3
(Coating)
The dispersion prepared according to Example 2 is applied to metal surfaces by means of a spraying system. The spraying system consists of a cup gun and is equipped with a 27 mm nozzle. The pressure was 2.5 bar. The dried coating was no thicker than 1 millimeter.