DE3243770A1

DE3243770A1 - Verfahren zum aufarbeiten von elektrotauchlackierungsbaedern

Info

Publication number: DE3243770A1
Application number: DE19823243770
Authority: DE
Inventors: Donald Dean 16226 Ford City Pa. Emmonds
Original assignee: PPG Industries Inc
Current assignee: PPG Industries Inc
Priority date: 1981-12-08
Filing date: 1982-11-26
Publication date: 1983-07-21
Also published as: IT8224642A0; FR2517706A1; IT8224642A1; IT1154634B; GB2111080A; BE895268A; ES8402371A1; ES517979A0; JPS58104196A

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,o44_t 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

Patentanwälte

Dr. M. Hann .

Dr. H.-G. Sternagel (1546) St/l

Marburger Str. 38
63oo Gießen 1

Verfahren zum Aufarbeiten von Elektrotauchlackierungsbädern "Anmelder: PPG Industries Inc., Pittsburgh, Pa. 15222.» USA

Priorität: 8.12.1981
Serial No. 328,764

Patentansprüche

1i) 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/U

führung 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.