DE3243770A1 - Verfahren zum aufarbeiten von elektrotauchlackierungsbaedern - Google Patents
Verfahren zum aufarbeiten von elektrotauchlackierungsbaedernInfo
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Description
J L H J Il U
Gegenstand der Erfindung ist ein Elektrotauchlackierverfahren,
insbesondere die Behandlung des Elektrotauchlackierbades durch eine Kombination von Ultrafiltration und Elektrodialyse.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch als ein Aufarbeitungsv/erfahren von Elektrotauchlackierungsbädern
bezeichnet u/erden.
In U.S.-P.S. 3,663,4o5 ist die Ultrafiltration von Elektrotauchlackierungsbädern
beschrieben. Bei der Ultrafiltration werden die erwünschten Bestandteile des Elektrotauchlackierbades,
hauptsächlich Harz und Pigment, auf der Oberfläche der Ultrafiltrationsmembran angereichert·/on dieser
Oberfläche können sie in das Tauchbad zur weiteren Verwendung zurückgeführt werden. Die unerwünschten Stoffe,
die sich in dem Elektrotauchlackierbad anreichern, wie Verunreinigungen, die in das Bad durch die zu beschichtenden
Gegenstände eingebracht werden, Zersetzungsprodukte der Harze und überschüssige löslich machende Mittel gelangen
durch die Membran in das Ultrafiltrat und werden auf diese UJeise kontinuierlich aus dem Bad entfernt. Ein Teil des
Ultrafiltrats wird verworfen und abgeleitet, um da-durch die Verunreinigungen aus dem System zu entfernen. Der verbleibende
Teil des Ultrafiltrats wird zum Spülen und Waschen der tauchlackierten Gegenstände verwendet. Dieses üiaschwasser,
das die lose an den lackierten Gegenständen haftenden Lack- und Farbteilchen, die üblierweise als "drag-out"
bezeichnet werden, enthält,"on das Elektrotauchlackierbad
zurückgeführt.
Die löslich machenden Mittel sind Stoffe, die mit am Harzgerüst sitzenden Gruppen unter Ausbildung ionischer Gruppen
reagieren, so daß das Harz solubilisiert oder in Wasser dispergiert werden kann. Für anionische Harzträger, die üblicherweise
Karboxylgruppen tragen, dient als Lösungsmittel oder Solubilisierungsmittel eine Base, beispielsweise ein
Amin. Für kationische Harze, die üblicherweise Amingruppen
tragen, dient als Lösungs- oder Solubilisierungsmittel eine
Säure, beispielsweise eine organische Saure, wie Essigsäure«.
Das Solubilisierungsmittel lagert sich nicht mit dem Harz
auf dem Substrat ab. Infolgedessen reichert es sich im Bad
an und beeinträchtigt dessen Stabilität, wenn es nicht entfernt luird. Obwohl die Ultrafiltration eine ausreichende
Steuerung der Konzentration von zahlreichen Verunreinigungen
im Bad ermöglicht, ist eine v/ollständig befriedigende Steus—
rung der Anreicherung v/on SolubilisierungsmitteXn, insbesondere
solchen, die nicht flüchtig sind und in relativ großen Mengen verwendet werden durch Ultrafiltration nicht
erreichbar·
In U.S.-P.5, 3,663,4o6 ist die Kombinierte Anwendung von
Ultrafiltration und Elektrodialyse zum Aufarbeiten von
Elketrotauchlackierungsbädern und zur Steuerung der Anreicherung von Solubilisierungsmitteln beschrieben« Bei diesem
Patent wird die Elektrodialyse innerhalb des Elektrotauchlackierbades ausgeführt.Obwohldie Elektrodialyse innerhalb
des Tauchlackierbades eine ausgezeichnete Steuerung der Solubilisierungsmittel ermöglicht, ist sie sehr teuer und umständlich. Für eine wirksame Steuerung ist es nämlich erforderlich,
mehr als eine Elektrodialyse-Einheit innerhalb des Bades zu installieren. Wenn eine Einheit außer Betrieb
genommen werden muQ, muß eine andere arbeitsbereit sein·
Jedoch sind die V/orrichtungen besonders anfällig gegenüber Beschädigungen. Beispielsweise reißen die zu beschichteten
Gegenstände häufig die Membrane auf. Außerdem werden die Membranen oft durch Farbteilchen belegt, so daß die Vorrichtung
nicht mehr funktionsfähig ist· Deshalb erfordert die Anordnung von Elektrodialysestationen innerhalb des
Elektrotauchlackierbades erhebliches Kapital und verursacht ständige Kosten für die Erhaltung« Außerdem ist der Austausch
und die Reparatur von derartigen Stationen im mit
- 6 Farbe gefüllten Bad sehr umständlich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend
geschilderten Nachteile zu überwinden. 5
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß den Patentansprüchen.
Erfindungsgemäß wird die Elektrodialysezelle außerhalb des
Elektrotauchlackierbades angeordnet. Die Elektrodialysezelle wird so angeordnet, daß sie eine Behandlung des Ultrafiltrates
erlaubt, das bei der Ultrafiltration des Elektrotauchlackierbades anfällt. Die erfindungsgemäße Anordnung
der Elektrodialysezellen außerhalb des Tauchbades ist relativ
billig und verursacht keine besonderen Probleme und spart erhebliche Betriebskosten.
Völlig überraschend wurde gefunden, daß die erfindungsgemä'ße
Betriebsweise der Elektrodialyse dazu führt, daß die Konzentration des Solubilisierungsmittel im Ultrafiltrat
sehr viel geringer ist als im Elektrotauchbad selbst·
Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren der Elektrotauchlackierung. Bei der Elektrotauchlackierung werden
elektrisch leitfähige Substrate innerhalb eines Tauchbades beschichtet. Das Tauchbad enthält ionische synthetische
Harze dispergiert in wässrigem Medium. Zumindest ein Teil des Elektrotauchlackierbades wird einer Ultrafiltration
unterzogen, wobei die Ultrafiltrationsmembran das dispergierte
Harz und Pigment zurückhält und das durch die Membran
hindurchgehende Ultrafiltrat Wasser, lösliche Substanzen mit einer Molekulargröße, die wesentlich kleiner ist- als
die der Harze, enthält. Die Lösung enthält auch Ionen, die eine der Ladung des Harzes entgegengesetzte Ladung tragen·
Mindestens ein Teil des Ultrafiltrats wird endgültig in
das Elektrotäuchlackierbad zurückgeführt. Die erfindungsgemäße Verbesserung besteht darin, daß mindestens ein
Teil des Ultrafiltrats einer Elektrodialyse unterzogen uiird, ehe das Ultraf iltrat in das Tauchlackierbad zurückgeführt
wird. Bei der Elektrodialyse werden dia Ionen mit einer dem Harz entgegengesetzten Ladung aus dem Ultrafil«-
trat entfernt.
Die Verfährensführung bei der Aufarbeitung des Elektrotauchlackierbades
ist in den Figuren 1,2 und 3 schematisch wiedergegeben· Die Elektrotauchlackierung ist gut
bekannt und gehört als solche nicht direkt zur Erfindung» Bei der Elektrotauchlackierung wird im allgemeinen ein
wässriges Bad,das elektrisch abscheidbare Farbe enthält, in Berührung gebracht mit einer elektrisch leitenden
Anode und einer elektrisch leitenden Kathode. Durch einen direkten Stromfluß zwischen Anode und Kathode wird entweder
auf der Anode oder auf der Kathode ein haftender Farbfilm abgelagert, während die Elektroden in das Elektrotauchlackierbad
eintauchen. Je nach dem welche Harztype verwendet wird, erfolgt die Ablagerung auf der Anode oder
Kathode. Die Verfahrensparameter der Elektrotauchlackierung
können in großem Maße variieren. Die angelegte Spannung kann beispielsweise variieren zwischen einem Volt und etwa
5oo Volt oder noch mehr. Üblicherweise wird jedoch eine
Spannung von 4oo bis 5oo Volt verwendet. Die erforderliche
Strommenge ist bei der Elektrotauchlackierung anfänglich höher, fällt jedoch dann ab, weil der abgelagerte Film
teilweise die leitfähige Elektrode isoliert. Im allgemeinen können als Elektroden alle Substrate mit elektrisch leitender
Oberfläche verwendet werden,beispielsweise Stahl,
Aluminium oder Kupfer. Ebenso können beschichtete Metalloberflächen wie galvanisierter Stahl, phosphatierter Stahl
und dergleichen verwendet werden.
BAD ORIGJMAL
J 11* 6 I I U
Eine große Zahl von Lacken können für dieses Verfahren verwendet werden· Die Lacke müssen anionisch oder kationisch
sein· Der ionische Charakter der Lackharze wird üblicherweise dem Harzbinder bei der Herstellung des Lackes vermittelt·
Es ist eine große Anzahl uon elektrisch abscheidbaren Harzbindemitteln bekannt. Anionische Harzbindemittel
enthalten üblicherweise Karboxylgruppen, die mit Basen wie
Aminen neutralisiert sind. Derartige Harze sind in U.S.-P.SS,
3,441,489, 3,422,o44t 3,4o3,o88, 3,369,983 und 3,666,
563 beschrieben·
Kationische Harze sind ebenso bekannt und enthalten üblicherweise
Amingruppen, die neutralisiert sind mit Säuren, beispielsweise organischen Säuren wie Essigsäure oder
Milchsäure, um kationische Salzgruppen zu bilden. Kationische elektrisch abscheidbare Zusammensetzungen für die industrielle
Verwendung sind beispielsweise beschrieben in U.S.—
P.S3. 4,o31,o5o und 4,i9o,567, DE-OS 2,752,555 und EP-OS
12463.
Die in den zuvor angegebenen Patenten beschriebenen elektrisch abscheidbaren Harze werden mit Pigmenten, Vernetzern
und weiteren Hilfsstoffen wieV'sfesitätsreglern,
Inhibitoren, organischen CcwLösungsmitteln zu Elektrotauchlacken
kombiniert.
ElektrotauchlackierbMder werden kontinuierlich betrieben, d,h» die zu beschichtenden Gegenstände werden ständig in
das Bad eingeführt, beschichtet und dann wieder entfernt· Deshalb ist es auch erforderlich, ständig das Bad mit
Lack zu beschicken.
Nach einiger Betriebszeit altert das Bad und es reichern sich unerwünschte Verunreinigungen und Solubilisierungsmittel
im Bad an. Beispiele für derartige Verunreinigungen
sind Öle, Phosphate und Chromate, die in das Bad won den
zu beschichtenden Substraten eingebracht werden, Karbonate, überschüssige Solubilisierungsmittel, die sich im Bad anreichern,
weil sie nicht mit dem Harz abgeschieden werden» Derartige unerwünschte Bestandteile beeinflussen das Beschichtungsverfahren
negativ, beispielsweise steigt die zur Ablagerung des Filmes erforderliche Spannung stark an,
die Leitfähigkeit des Bades erhöht sich, der plf-Wert des
Bades schwankt und die Filmdicke verringert sich, so daß die chemischen und physikalischen Eigenschaften des abgelagerten
Filmes unbefriedigend werden·
Um diese Verunreinigungen zu entfernen und die Zusammensetzung
des Elektrotauchlackierbades relativ gleichmäßig zu halten, wird ein Teil des Bades abgezogen und einer
Ultrafiltration zugeführt.
Das Ultrafiltrationsverfahren ist relativ einfach» Lösungen,
die ultrafiltriert werden sollen, werden unter Druck, beispielsweise
entweder durch komprimiertes Gas oder eine Flüssigkeitspumpe in einer Zelle in Berührung mit einer
Filtrationsmembrane gebracht, die auf einem porösen Träger angeordnet ist. Jede Membrane oder jedes Filter, das mit
dem System chemisch verträglich ist und die gewünschten Trenneigenschaften aufweist, kann verwendet werden· Vorzugsweise
wird der Inhalt der Ultrafiltrationszelle gerührt, um eine Anreicherung des zurückgehaltenen Materials
auf der Membranoberfläche und eine feste Ablagerung dieser
Stoffe auf der Membrane zu verhindern. Es entsteht kontinuierlich
Ultrafiltrat, das gesammelt wird, bis die zurückgehaltene
Lösung in der Zelle die gewünschte Konzentration erreicht hat oder der gewünschte Anteil an Lösungsmittel
oder Lösungsmittel mit gelösten niedermolekularen Stoffen entfernt ist. Geeignete Vorrichtungen zur Ultrafiltration
sind in U.S.-P.S. 3,495,465 beschrieben.
- 1o -
Bei der praktischen Ausführung wird ein Teil des Elektrotauchbades
ständig oder zeitweilig aus dem Bad abgezogen
und unter Druck in Berührung mit dem Ultrafilter gebracht* Der Druck wird erzeugt durch Druckgas oder Vorrichtungen,
die die Flüssigkeit mit Druck beaufschlagen können.
Selbstverständlich kann, wenn es erwünscht ist, die andere
Seite der Filtermembran auf verringertem Druck gehalten u/erden, um eine Druckdifferenz zu erzeugen.
Der erforderliche Druck ist nicht sehr hoch. Der maximal
erforderliche Druck hängt won der Festigkeit des Filters
ab. Der mindest erforderliche Druck ist der, der Wasser
und niedermolekulare gelöste Stoffe durch das Filter mit meßbarer Geschwindigkeit treibt. Ultrafiltration in industriellem
Maßstab uiird üblicherweise bei Drücken von etwa o,69 - 1o,34 bar (io - 15o psi), vorzugsweise etwa
1,38 - 6,89 bar (2o - 1oo psi) ausgeführt. In den meisten
Fällen hat das Ultrafiltrationsfilter eine Anfangsdurchflußgeschwindigkeit
von mindestens ο,Ο&β l/cm Membranoberfläche
und Minute (8 gallons per square foot of membrane surface per minute), kann jedoch sogar bis zu
o,1fe3 l/cm Membranoberfläche und Minute erreichen
(4o gallons per square foot of membrane surface per
minute).
Die von der Membranoberfläche zurückgehaltene Flüssigkeit
enthält Harz und Pigment und wird üblicherweise in das Elektrotauchbad zurückgeführt.
Obwohl die Ultrafiltration einsetzbar ist zum Entfernen
von zahlreichen Verunreinigungen aus dem Tauchbad, ist damit eine zufriedenstellende Entfernung von Solubilisierungsmitteln
aus dem Bad nicht möglich. Einer der Gründe dafür ist, daß bei der industriellen Verwendung
das Ultrafiltrat zum Waschen und Spülen von frischbe-
BAD ORIGINAL
schichteten Gegenständen verwendet wird, um lose haftende Lackteilchen abzuspülen und dieses UJaschuiasser in das
Tauchbad zurückgeführt wird. Obwohl ein Teil des Ultrafiltrats
üblicherweise verworfen wird, reicht dies in der Regel nicht aus, um den Überschuß an Solubilisierungsmittel
zu entfernen. Deshalb ist es erforderlich, das Tauchbad einer Elektrodialyse zu unterziehen.
Wie zuvor beschrieben und auch in den Figuren wiedergegeben,,
wird die Elektrodialyse erfindungsgemäß verwendet, um das
Ultrafiltrat weiter aufzubereiten ehe es in das Tauchbad
zurückgeführt wird. Elektrodialyse ist ein spezielles Dialyseverfahren, bei dem definitionsgemäß eine Trennung von
gelösten Stoffen aufgrund ihrer unterschiedlichen Diffusionsgeschwindigkeit
durch eine Membran erfolgt. Bei der Elektrolyse
wird der Durchtritt von Elektrolyt durch die Membran
verstärkt durch elektromotorische Kräfte. Die für die Elektrodialyse
verwendeten Membranen werden üblicherweise als semipermeable Membranen bezeichnet. Die Membranen werden
angeordnet zwischen Ultrafiltrat und Elektrolyt und verhindern
eine Vermischung, erlauben jedoch den Durchtritt von Lösungsmittel und gelösten Stoffen aus dem Ultrafiltrat
in den Elektrolyt. Die Elektrodialyse wird gesteuert durch die elektromotorischen Kräfte, die Diffusionsgeschwindigkeit
und die Membraneigenschaft. Die verwendeten elektromotorischen Kräfte können die Gleichen sein, die bei der
Tauchlackierung verwendet werden, jedoch ist dies nicht erforderlich. Diffusion ist die Kraft, die die Moleküle
und Ionen treibt und wenn möglich, durch die Membranen.
Die Natur der Membranen bestimmt, welche Art von Molekülen
hindurchgelangen und welche zurückgehalten werden· Deshalb ist die Herstellung und Auswahl geeigneter Membranen sehr
wichtig. Für die erfindungsgemäße Elektrodialyse können
■ zahlreiche Membranen verwendet werden. Diese schließen die
üblichen Dialysemembranen aus regenerierter Zellulose auf
Vliesen oder Fasern ein, Filme aus Polyvinylverbindungen
als auch Membranmaterialien, die üblicherweise nicht für Dialysemembranen verwendet werden, die jedoch die gewünechte
Elektrodialyse ermöglichen bei Verwendung innerhalb des erfindungsgemäßen Verfahrens der Elektrotauchlackierung
und der Aufbereitung des Bades. Unter den geeigneten Membranen sind solche aus verdichteten Geweben oder Vliesen,
die zahlreiche natürliche oder synthetische Fasern enthalten, wie sie beispielsweise in U.S.-P.S. 3,496,o83 beschrieben
sind·
Neben den bereits zuvor beschriebenen nicht ionenselektiven
Membranen können auch selektive permeable Ionenaustauschermembranen verwendet werden. Die Verwendung
einer Ionenaustauschermembran weist Vorteile gegenüber der Verwendung einer nicht-ionenselektiven Dialysemembran
auf. Der Vorteil besteht bei der Abtrennung von angereicherten Ionen aus den abscheidbaren Zusammensetzungen
darin, daß die Ionenaustauschermembranen üblicherweise einen niederen elektrischen Widerstand aufweisen als die
nicht-ionenselektiven Dialysemembranen und dies erlaubt eine schnellere und wirksamere Passage der Ionen mit entgegengesetzter
Ladung durch die Membran. Eine detailliertere Beschreibung der Verwendung von Ionenaustauschermembranen
zur Elektrodialyse ist in U.S.-P.S. 3,419,488 enthalten.
Der Elektrodenraum der Elektrodialysevorrichtungen zur Trennung der Anode oder Kathode vom Ultrafiltrat kann jede
übliche Form haben. Mit Löchern versehene zylindrische Kunststoffbehälter mit einer darauf befestigten Membrane
und darin eingeschlossenen Elektroden können verwendet werden. Häufiger werden jedoch die üblicherweise rechteckig
geformten Gefäße verwendet mit einer Elektrode im Zentrum, bei der die Hauptwände der Zelle parallel zur
Elektrode und der Membran verlaufen. Üblicherweise weist
BAD ORIGINAL
der Elektrodenraum einen Einlaß und einen Auslaß auf, um
das Spülen das Raumes zu ermöglichen· Der Elektrodenraum enthält üblicherweise Wasser als Elektrolyten, insbesondere
entionisiertes Wasser mit einem sehr geringen Elektrolytgehalt. Um eine Anreicherung won Ionen zu vermeiden, wird der
Elektrodenraum ständig oder zeitweilig mit entionisiertem
Wasser oder einer Mischung von entionisiertem Wasser und
einer nur wenig Elektrolyt enthaltenden Flüssigkeit gespült. Die Konstruktion und Arbeitsweise von Elektrodialyse™
zellen ist in U.S.-P.SS. 3,264,25o und 3,663,4o6 beschrieben.
Die Erfindung wird nun anhand der Figuren noch näher erläutert.
Figur 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der Erfindung. Das Elektrotauchlackierungsbad (1) enthält die
Farbe für die Elektrotauchlackierung. Das Elektrotauchlackierungsbad enthält geeignete Vorrichtungen zur Ab-
lagerung von Filmen, auf dem im Bad zu beschichtenden Gegenständen. Diese Vorrichtungen sind in der Zeichnung
nicht wiedergegeben« Ein Teil des Badinhaltes wird ständig
oder zwischenzeitlich durch die Auslaßleitung (3) in eine
Ultrafiltrationseinrichtung (5) abgezogen. Beim Verfahren
der Ultrafiltration werden Wasser, niedermolekulare Verunreinigungen
und Lösungsmittel durch die Ultrafiltrationsmembrane
(7) aus der Badflüssigkeit entfernt. Die Ultrafiltrationsmembranoberflache
hält das Konzentrat oder Retentat zurück, das die Harzbindemittel mit hohem Flolekulargewicht
und Pigment enthält. Dieses wird üblicherweise in das Bad durch die Rückführleitung (9) zurückgeführt«, Das
Ultrafiltrat wird aus der Ultrafiltrationsvorrichtung durch die Ultrafiltratleitung (H) abgezogen. Ein Teil des Ultrafiltrats
kann entweder vollständig oder teilweise, zeitweilig oder ständig zum Systemabfluß (13) geführt oder durch
die Rückführleitung (15) in das Bad zurückgeführt werden. Ein Teil des Ultrafiltrats kann zum Spülen von lackierten
Gegenständen in einer lüaschstation (17) verwendet werden
oder wird einfach in das Elektrotauchlackierbad durch Rückfüllleitung
(18) zurückgeführt. Ein Teil des Ultrafiltrats wird durch die Verbindungsleitung (19) zur Elektrodialysestation
(21) geführt. In der Elektrodialysestation werden Löser, unerwünschte Verunreinigungen und Begleitstoffe,
die eine der teilweise in die Membran eingebetteten Elek*-
trode entgegengesetzte Ladung aufweisen, durch die elektromotorische Kraft beschleunigt und durch die semipermeable
Membran hindurchgeführt und mit der Waschflüssigkeit zum Abfluß (23) befördert. Das der Elektrodialyse unterworfene
Ultrafiltrat wird dann durch die Werbindungsleitung (25) in das Elektrotauchlackierungsbad zurückgeführt. Das der
Elektrodialyse unterworfene Ultrafiltrat kann zum Waschen verwendet werden oder aber in das Elektrotauchlackierbad
ohne Waschen zurückgeführt werden.
Figur 2 zeigt schematisch einen von Figur 1 abweichenden anderen Gesichtspunkt der Erfindung.
Der für die Elektrotauchlackierung und das Elektrodialyseverfahren
erforderliche Strom wird von der Spannungsquelle
(27) zugeführt. Das Elektrotauchlackierbad enthält die gut bekannte Anode (28) und eine Kathode (3o). In der Elektrodialysezelle
sind die Anode mit 32 und die Kathode mit 34 bezeichnet. Die Anode (32) ist won der übrigen Elektrodialysezelle
durch die Membran (36) unter Ausbildung des Anodenraumes (38) getrennt. Als Membran kann jede der üblichen
bekannten Membranen für die Elektrodialyse verwendet werden·
Bei der weiteren Beschreibung des erfindungsgemäßen uerfahrens
gemäß Figur 2 wird angenommen, daß die Farbe eine
kationische Farbe ist und das UltrafiltratSäure enthält»
Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar für die Elektrotauchlackierung mit anionischen Farben« In diesem Falle
ist die Kathode (34) der Elektrotauchlackierungsvorrichtung von der übrigen Zelle durch eine Membran abgetrennt
und durch die Elektrodialyse werden Basen entfernt«
Das Ultrafiltrat aus der Elektrotauchlackierung mit
kationischen Farben wird aus dem Bad (1) durch die Verbindungsleitung (19) zur Elektrodialysestation (21) geführt«.
Dort erfolgt Elektrodialyse beim Durchgang durch die Station (21)· Der Anodenraum (38) wird ständig oder zeitweilig
aus der Leitung (4o) mit Spülflüssigkeit gespült,
beispielsweise Ultrafiltrat oder entionisiertes Wasser s um
die Säure und anionische Stoffe, die durch die Membran (36)
gelangen, zu entfernen. Die Zusammensetzung im Anodenraum, üblicherweise als Anolyt bezeichnet, wird zum Abfluß (23)
gespült. Das elektrodialysierte Ultrafiltrat wird durch die Verbindungsleitung (25) in das Elektrotauchlackierbad
zurückgeführt. Es kann jedoch, ehe es zurückgeführt oder zum Waschen verwendet wird, durch die Meßzelle (44) geführt
werden. Ein Meßfühler bestimmt den Säuregehalt im Ultrafiltrat nach der Elektrodialyse. Dies kann beispielsweise
ein pH-Meßgerät sein.
Die Entfernung von zuviel Säure aus dem Ultrafiltrat kann
Stabilitätsprobleme verursachen, wenn das Ultrafiltrat zum Spülen und Waschen benutzt oder in das Tauchbad zurückgeführt
wird. Wenn zu wenig Säure im Ultrafiltrat enthalten ist, können wegen des Fehlens von Säure die im Waschwasser
enthaltenen mitgeschleppten Teilchen (drag-out) koagulieren!
Deshalb ist eine sorgfältige Messung des Säuregehalts des Ultrafiltrats notwendig. Wenn zuviel Säure entfernt wird,
wird durch die in der Meßzelle (44) vorhandene Steuereinrichtung der Schalter (47) geöffnet und die Elektrodialyse
- 16 unterbrochen·
Die Menge und Geschwindigkeit der Entfernung von Säure
in der in Figur 2 wiedergegebenen Elektrodialysestation ujird durch den elektrischen Strom, der durch die Station
fließt, gesteuert. Der gesamte oder ein Teil des elektrischen StromeSjder erforderlich ist, um die Ablagerung im
Elektrotauchlackiersystem zu bewirken, wird von der Spannungsquelle (27) zum Tauchbad (i) und durch die Elektrodialysestation
geführt, um die Säure zu entfernen· Die meisten Systeme für die Elektrotauchlackierung weisen
mehrere Anoden (28) auf, die gleiche oder unterschiedliche Menge an elektrischem Strom zuführen, für die Abscheidung
der Farbe. Der durch die Elektrodialysestation durch die Leitung (46) geführte elektrische Strom wird in erster
Linie durch die Anoden, die in Serie geschaltet sind, gesteuert. Der übrige elektrische Strom, sofern solcher
zur Verfügung steht, wird von der Spannungsquelle direkt durch die Leitung (48) dem Elektrotauchlackierungsbad zugeführt.
Figur 2 zeigt auch die Ausführungsweise beim
\Luitt~
Elektrodialysieren, während #«/*»'« ti-«-»/plär iod en durch Veränderung
der Stellung des Schalters (52). Die Sriannungsquelle
(27) versorgt die Elektrodialysestation und das Elektrotauchlackierungsbad (1) mit elektrischem Strom durch Lei-
tung (5o) und über den Schalter (52), der seine Stellung wechseln kann. Während Produktionsunterbrechungen hängt
die Strommenge in erster Linie von der Spannung der Spannungsquelle ab. Die Stromaufnahme der Elektrodialysestation
während ihres Betriebes kann durch gelöste leitfähige Stoffe im Anodenraum (38), die Leitfähigkeit des Farbbades und die
an die Elektrodialysestation angelegte Spannung, den Abstand der Elektroden oder jede Spannungs- oder Stromregelvorrichtung,
die in Serie oder parallel mit der Elektrodialysestation geschaltet sind, gesteuert oder eingestellt
werden.
Die zuv/or beschriebene Elektrodialysestation kann ausgebaut
werden zu einer Dreiraumstation wie sie in Figur 3 wiedergegeben ist. Dadurch ist es möglich, gleichzeitig
Säuren und Basen zu entfernen. Eine solche Vorrichtung verwendet drei Räume, die durch zwei semipermeable Membranen
voneinander getrennt sind. Das Ultrafiltrat wird der Elektrodialysestation
durch die Uerbindungsleitung (19) zugeführt
und zurückgeführt in das Tauchlackiersystem durch . die Verbindungsleitung (25) oder dem Abfluß zugeführt,, Der
elektrische Strom, der von der Anode (32) zur Kathode (34) fließt, entfernt die Säure und anionische Stoffe, die durch
die Membran (36) gelangen. Ebenso werden Basen und kationische Materialien durch die Membran (54) in den Kathodenraum
(56) überfuhrt und so aus dem Ultrafiltrat entfernt.
Die Lösungen, die in den Räumen (38 und 56) enthalten sind,
werden durch die Leitungen (4o, 23 bzw. 58, 6o) herausgespült· Diese Abfallflüssigkeiten können dem Abfluß zugeführt werden oder kann auch teilweise in die Ultrafiltrat—
leitung (25) zurückgeführt werden, um den pH-Wert des Ultrafiltrats auf jeden gewünschten Wert einzustellen. Es
kann jede Lösung zum Spülen der Räume (38 oder 56) verwendet
werden, üblicherweise wird jedoch Ultrafiltrat oder entionisiertes Ulasser verwendet.
Zusätzlich kann eine weitere Elektrode verwendet werden auf der Seite der Membranen, die dem Ultrafiltrat zugewandt
sind, um eine zusätzliche Steuerung für eine verstärkte oder verringerte Entfernung von Basen oder Säuren zu ermöglichen·.
- 18 Bezugszeichenliste
I Elektrotauchlackierungsbad 3 Auslaßleitung
5 Ultraf iltrationsvyorrichtung
7 Ultrafiltrationsmembrane
9 Rückführleitung
II Ultrafiltratleitung 13 Systemabfluß
15 Rückführleitung
17 ijJaschstation
18 RUckführleitung
19 Verbindungsleitung
21 Elektrodialysestation
23 Abflußleitung
25 Verbindungsleitung
27 Spannungsq.uelle
28 Anode 3o Kathode
32 Anode
34 Kathode
36 Membran
38 Anodenraum
4o Verbindungsleitung
44 Meßzelle, Sensor
46 Leitung
47 Schalter
48 Leitung 5o Leitung
52 Schalter
54 Membran
56 Kathodenraum
58 Verbindungsleitung
6o Verbindungsleitung
Claims (1)
- PatentanwälteDr. M. Hann .Dr. H.-G. Sternagel (1546) St/lMarburger Str. 38
63oo Gießen 1Verfahren zum Aufarbeiten von Elektrotauchlackierungsbädern "Anmelder: PPG Industries Inc., Pittsburgh, Pa. 15222.» USAPriorität: 8.12.1981
Serial No. 328,764Patentansprüche1i) Elektrotauchlackieruerfahren bei dem in einem, in wässrigem Medium dispergierte ionische synthetische Harze ent™haltenden Tauchlackierbad ein elektrisch leitendes Substrat beschichtet wird,wobei mindestens ein Teil des Tauchlackierbades einer Ultrafiltration unterzogen wird, bei der die Ultrafiltrationsmembran die dispergierten Harze zurückhält und ein Ultra-So filtrat gebildet wird, das Wasser, lösliche niedermolekulare Stoffe und dem Harz entgegengesetzt geladene Ionen enthält und zumindest ein Teil des Ultrafiltrats in das Tauchbad zurückgeführt u/ird,dadurchgekenn zeichnet ,. ■ daß man wenigstens einen Teil des Ultrafiltrats vor Rück-JZ4J7/Uführung in das Tauchlackierbad einer Elektrodialyse unterwirft und Ionen mit einer dem Harz entgegengesetzter! Ladung aus dem Ultrafiltrat entfernt.2·) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man das zum Solubilisieren des Harzes verwendete Gegenion aus dem Ultrafiltrat entfernt.3.) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das Gegenion das Anion einer Säure ist.4.) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Säure eine organische Säure ist.5.) Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß die organische Säure Essigsäure, Milchsäure oder eine Mischung davon ist.6.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet » daß auch Ionen mit gleicher Ladung wie das Harz aus dem Ultrafiltrat entfernt werden.7.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man bei der Elektrodialyse das Ultrafiltrat entlang einer nicht-ionenselektiv/en semipermeablen Membran führt·8.) Verfahren nachAnspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß man bei der Elektrodialyse das Ultrafiltrat entlang einer Ionenaustauscher-Membran führt.9.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet » daß man das Ultrafiltrat nach der Elektrodialyse zumindest teilweise zum Spülen der durch Tauchlackierung beschichteten Substrate verwendet.
Applications Claiming Priority (1)
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