DE4415563C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung von Wasserlack - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Rückgewinnung von Wasserlack, bei dem eine kontinuierliche Messung des Festkörpergehalts über eine Dichtemessung erfolgt, wobei der Aufkon­ zentrierungsprozeß automatisch bei Erreichen eines Soll-Festkörpergehalts abgebrochen wird.

Als eine sehr wirksame und effektive Methode zur Ver­ meidung bzw. Verringerung von Lackabfällen beim Spritzlackieren mit Wasserlacken hat sich die Rückge­ winnung durch Aufkonzentrierung von Kabinenwasser mittels Ultrafiltration (UF) erwiesen. Ein derartiges Verfahren ist z. B. aus der DE 41 38 088 A1 bekannt. Danach wird beim Lackieren in einer Farbspritz- Standkabine mit wasserberieselter Rückwand das Kabinenwasser durch Ultrafiltration in Permeat und lackhaltigen Rückstand aufgeteilt. Das Permeat wird dabei zurückgeführt und die frische Spritzzusammen­ setzung dem Spritzstand wieder zugeführt.

Die DE 41 23 296 A1 beschreibt ebenfalls ein derar­ tiges Verfahren, bei dem eine Lackabscheide- und Rückgewinnungsvorrichtung für wasserverdünnbare Lacke bei Spritzkabinen vorgeschlagen wird, bei der eine Naßabscheidung der Farbnebel aus der Kabinenluft und eine Kreislaufführung des anfallenden Lack-Wasser­ gemisches zum Zwecke der Eindickung über eine Ultra­ filtrationseinheit erfolgt.

Bei den Verfahren des Standes der Technik wird dem­ nach das mit Lack-Overspray angereicherte Kabinenwas­ ser abgelassen und über eine UF-Anlage solange im Kreislauf geführt, bis der darin enthaltene Lack die gewünschte Konzentration (Soll-Festkörper) hat. Das Filtrat wird wieder zur Auswaschung in die Kabine gegeben, das Retentat (Lack) wird entweder direkt verarbeitet oder mit neuem Lack verschnitten. Bei diesem diskontinuierlichen Verfahren muß während der Aufkonzentrierung ständig die hierzu wichtigste Kon­ zentrationsgröße, der Festkörpergehalt, überwacht werden.

Dies erfolgt bisher, indem ständig Proben entnommen und die Festkörperwerte im Labor bestimmt werden. Selbst durch Verwenden moderner Hilfsmittel, wie z. B. eine beheizbare Waage, bei der das Ergebnis automa­ tisch gemessen und angezeigt wird, ist dieses Verfah­ ren sehr umständlich und aufwendig. Vor allem beim Ende der Aufkonzentrierung ist es sehr wichtig, den gewünschten Festkörpergehalt in zeitlich kurzen Fol­ gen zu ermitteln, um die Anlage rechtzeitig abschal­ ten zu können.

Nachteilig bei diesen Verfahren des Standes der Tech­ nik ist nun, daß wie vorstehend beschrieben, diese Messungen zum einen sehr aufwendig und umständlich, zum anderen aber das Ergebnis einer Festkörperbestim­ mung im günstigsten Fall erst mehrere Minuten nach der Probennahme vorliegt, was leicht dazu führen kann, daß der richtige Abbruch der Aufarbeitung ver­ paßt und damit die gewünschte Endkonzentration über­ schritten wird.

In ähnlicher Weise muß während des gesamten Prozesses der pH-Wert des Retentats im Labor manuell gemessen und bei Abweichungen von vorgegebenen Minimalwerten durch Aminzugabe korrigiert werden. Auch diese Ver­ fahrensweise ist sehr umständlich, zeitaufwendig und durch die manuelle Messung im Labor fehlerbehaftet, da bis zum Ablauf der Messung die Verhältnisse im System sich wieder geändert haben und die dadurch errechnete Aminzugabe nicht den tatsächlich zuzufüh­ renden Werten entspricht.

In der DE 33 32 457 A1 ist ein Verfahren zur Rückge­ winnung von Lackiermaterial aus dem beim Spritzlack­ ieren entstehenden Overspray und eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens bekannt, bei dem man das Overspray mittels einer Auffangvorrichtung, die mit dem im Kreislauf geführten Wasser beflutet ist, auffängt, dabei das Kreislaufwasser-Overspray-Gemisch aufkonzentriert, in einem Sammelbehälter sammelt, und einer Filtrationskammer zur Auftrennung dieses Gemi­ sches in Rohlack und Wasser zugeleitet. Das gewonnene Wasser wird in den Kreislauf zurückgeführt und der gewonnene Rohlack in einer Meßstrecke zur Messung der physikalischen Eigenschaften des rückgewonnenen Roh­ lacks zum Vergleich mit den physikalischen Eigen­ schaften des frischen Lackiermaterials zugeleitet.

Für die allgemeine Bestimmung von pH-Werten ist in der DE 33 38 497 A1 eine pH-Einstabmeßkette be­ schrieben, die über einen integrierten Temperaturmeß­ fühler verfügt.

Ausgehend hiervon, ist es die Aufgabe der vorliegen­ den Erfindung, ein neues Recyclingverfahren anzuge­ ben, das eine schnelle und problemlose Messung der wichtigsten Meßwerte während des Prozesses ermög­ licht, um so einen genauen Abbruch der Aufkonzentrie­ rung zu erreichen.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Verfahrens nach dem Anspruch 1 gelöst, bezüglich der Vorrichtung durch die Merkmale des Anspruchs 12.

Die Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen an.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung ist vor allem darin zu sehen, daß durch die vorgeschlagene Verfahrenweise, nämlich einer kon­ tinuierlichen Messung der Dichte und der Temperatur während der Aufkonzentrierungsphase im Recyclingsy­ stem in Verbindung mit der einmaligen Kalibrierung auf den jeweiligen Lacktyp, eine weitgehende automatische Betriebsweise des Recyclingverfahrens möglich wird.

Damit sind die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile einer manuellen Messung und der damit ver­ bundenen Problematik, nämlich daß der Endpunkt der Aufkonzentration nicht rechtzeitig erkannt werden kann, beseitigt.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, zur Bestim­ mung des Soll-Festkörpergehaltes eine Dichtemessung vorzunehmen. Für eine kontinuierliche Messung des Festkörpergehalts im Lack muß nämlich auf eine indi­ rekte Meßmethode zurückgegriffen werden, da eine direkte Bestimmung dieser Größe mit vertretbarem Auf­ wand nicht möglich ist. An die indirekten Meßgrößen werden vor allem folgende Anforderungen gestellt:

• - Es müssen eindeutige Beziehungen zwischen der Meßgröße und dem gesuchten Konzentrationswert bestehen;
• - Ein Einfluß von Störgrößen muß so gering sein, daß unvermeidliche Veränderungen dieser Größen das Ergebnis nur geringfügig beeinflussen kön­ nen;
• - Es müssen geeignete Sensoren zur Verfügung ste­ hen, die in der Lage sind, kontinuierliche Meß­ ergebnisse mit der geforderten Empfindlichkeit zu liefern.

Die Anmelderin konnte dabei erstmals zeigen, daß für eine derartige "Online-Messung" die Dichte der geeig­ nete Parameter ist. Zwischen der (temperaturkompen­ sierten) Dichte und dem Festkörpergehalt besteht näm­ lich ein eindeutiger, allerdings materialabhängiger, Zusammenhang. Die Abhängigkeit der Dichte vom Fest­ körpergehalt ist nämlich bei einer bestimmten Tempe­ ratur nahezu linear.

Im folgenden ist dieser Zusammenhang graphisch darge­ stellt.

Wie in der Darstellung von Bild 1 zu sehen ist, wird von einem linearen Zusammenhang zwischen Dichte und Festkörpergehalt ausgegangen. Dies entspricht zwar nicht ganz der Wirklichkeit, aber der Fehler, der durch die Nichtlinearität entsteht, ist sehr gering und für die Zielsetzung des Verfahrens ohne Bedeu­ tung. Der linke Punkt der gestrichelten Kurve zeigt dabei die Dichte bei Festkörpergehalt Null, dies ist der Wert von Wasser und ist somit konstant. Die Stei­ gung der Kurve läßt sich demnach durch eine Einpunkt­ messung bei einer bekannten Festkörperkonzentration eindeutig bestimmen. Diese Steigung ist spezifisch für jeden Lack und muß bei der Kalibrierung bestimmt werden. Um den oben angesprochenen Linearitätsfehler möglichst klein zu halten, sollte die Kalibrierung möglichst bei der Soll-Konzentration erfolgen, bei der später der Ultrafiltrationsprozeß abzubrechen ist. Die Dichte, bzw. der Festkörpergehalt, verläuft während der Aufkonzentrierung mit der Ultrafiltra­ tionsanlage zwischen dem Wert des Kabinenwassers und der Soll-Konzentration, wo der Prozeß dann abgebro­ chen werden muß, um eine Überkonzentrierung zu ver­ hindern. Im Prozeßrechner wird ständig der aktuelle Festkörpergehalt berechnet, wobei die folgende ein­ fache Beziehung (1. Strahlensatz) verwendet wird:

FK = momentaner Festkörpergehalt des Reten­ tats
FK_kal. = Festkörpergehalt bei der Kalibrierung
Q = momentane Dichte des Retentats
Qkal. = Dichte bei der Kalibrierung
QWasser = Dichte von VE-Wasser

Der zweite, sehr wesentliche Teil der Kalibrierung berücksichtigt den Einfluß der Temperatur auf die Messung. Beim Lackrecycling mit Ultrafiltration wird während des Prozesses eine erhebliche Temperaturspan­ ne durchlaufen. Dies kann bei ca. 15°C beginnen und endet mit der vorgegebenen Maximaltemperatur, die der Lack noch ohne Schaden aushält. Es muß also die exakte Beziehung zwischen Temperatur und Dichte bekannt sein. Da diese entsprechenden Kompensa­ tionsfaktoren ebenfalls lackspezifisch sind, werden sie bei der Kalibrierung zusammen mit der Steilheit (entspr. Bild 1) in einem Arbeitsgang mit aufgenommen und berechnet. Die Auswertung erfolgt dabei mittels Regression 2. Grades.

Derartige Berechnungsverfahren sind allgemein be­ kannt, so z. B. in Küster, Thiel, Fischbeck "Logarith­ mische Rechentafeln", W. De Gruyter & Co., Berlin 1969.

Für die praktische Durchführung der Kalibrierung hat es sich als sehr zweckmäßig erwiesen, diesen Vorgang an der Produktionsanlage durchzuführen. Es wird dabei der zu prüfende Lack möglichst in der Verarbeitungs­ konzentration in der Anlage umgepumpt. Da die Konzen­ tration während der Kalibrierung konstant bleiben muß, darf kein Filtrat entnommen werden. Es muß dem Kreislauf sofort wieder zugeführt werden oder es wer­ den, falls dies möglich ist, die Filtrationsmodule abgeschaltet. Die für die Kalibrierung notwendige Er­ wärmung des Lacks erfolgt ausschließlich durch den Energieeintrag beim Umpumpen. Während dieses Vorgangs werden in regelmäßigen Abständen die Wertepaare Tem­ peratur und Dichte erfaßt und gespeichert. Wenn nun der vorgegebene Soll-Festkörpergehalt er­ reicht wird, wird der Aufarbeitungsprozeß automatisch durch die Regeleinheit, die mit dem Rechner in Ver­ bindung steht, unterbrochen.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge der Erfin­ dung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung ei­ nes Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie anhand von 3 Figuren.

Hierbei zeigen:

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau des Recyclingsystems mit einem Ultrafiltrationsmodul.

Fig. 2 zeigt den prinzipiellen Aufbau des pH-Sen­ sors.

Fig. 3 zeigt den Verlauf des Festkörpergehalts des pH-Wertes und der Temperatur für ein ausgewähltes Beispiel.

Der Beispielsfall nach Fig. 1 betrifft ein Recyc­ lingsystem bestehend aus einem Vorratsbehälter für das Lack-Wassergemisch des Kabinenwassers 1 und einem Ultrafiltrationsmodul 2. Die Erfindung umfaßt selbst­ verständlich auch Recyclingsysteme, die mehrere Lack- Wassergemischvorratsbehälter oder auch mehrere Ultra­ filtrationsmodule aufweisen. Das Kabinenwasser wird nach dem Recyclingsystem nach Fig. 1 vom Lack-Was­ sergemischvorratsbehälter 1 ausgehend über das Ringleitungssystem 5 durch das Ultrafiltrationsmodul 2 im Kreislauf wieder in den Lack-Wassergemischvor­ ratsbehälter 1 zurückgeführt. Der Kreislauf wird dabei durch eine Förderpumpe 6 aufrechterhalten, die in Transportrichtung gesehen zwischen dem Lack-Was­ sergemischvorratsbehälter 1 und dem UF-Modul 2 an­ geordnet ist.

Im Beispielsfall ist die bevorzugte Ausführungsform wiedergegeben, bei dem ein Sensor für die Dichtebe­ stimmung und ein Sensor zur pH-Wert-Bestimmung im By­ pass zur Ringleitung 5 in Reihe geschaltet sind. Die Erfindung umfaßt jedoch auch alle anderen Ausfüh­ rungsformen der Anordnung betreffend die Sensoren.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch durchführbar, wenn die Sensoren direkt in die Leitung 5 entweder vor oder nach dem Modul oder an einer anderen geeig­ neten Stelle, wie z. B. im Lack-Wassergemischvor­ ratsbehälter 1, angeordnet sind. Die Anordnung nach Fig. 1 weist jedoch den Vorteil auf, daß das durch die Förderpumpe 6 erzeugte Druckgefälle dazu aus­ genutzt wird, um die Sensoren 3, 4 mit einem Teilstrom des Kabinenwassers zu versorgen, ohne daß spezielle Fördereinrichtungen nötig sind.

Eine andere bevorzugte Anordnung für die Sensoren 3, 4 ist im Bypass zum Lackfilter 16. Auch in diesem Fall kann das natürliche Druckgefälle ausgenutzt wer­ den.

Die Sensoren 3, 4 stehen dabei in jedem Fall mit ei­ nem Rechner 7 zur Speicherung und Berechnung der Meß­ wertdaten in Verbindung. Der Rechner 7 seinerseits wiederum ist mit einer Regeleinheit 8 verbunden, die bei Unterschreiten des pH-Wertes über eine Dosierpum­ pe 9 die Aminzugabe aus dem Vorratsbehälter 10 in den Lack-Wassergemischvorratsbehälter 1 steuert. Die Regeleinheit 8 steuert gleichfalls das Ende der Auf­ konzentrierungsphase, wenn der vorgegebene Soll-Fest­ körpergehalt erreicht ist, in dem die Förderpumpe 6 abgeschaltet wird.

Zum Betrieb des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun in einer ersten Stufe einmal eine Kalibrierung mit dem aufzuarbeitenden Lack bei seiner Sollkonzentra­ tion durchgeführt. Dies wird dadurch erreicht, daß die Kalibrierung mit einer sogenannten Einpunktmessung bei der Sollkonzentration durchgeführt wird. Zur not­ wendigen Variation der Lacktemperatur wird die unver­ meidliche Materialaufheizung in Folge des Umpumpens mit der Förderpumpe 6 und der damit eingetragenen Energie ausgenutzt. Um bei der Befüllung der Anlage ein Verstopfen der Ultrafiltrationsmembranen im Ul­ trafiltrationsmodul 2 zu vermeiden, muß der sehr hoch konzentrierte und viskose Originallack durch eine Vorlage von etwas VE-Wasser zunächst etwas verdünnt werden.

Im nächsten Schritt wird dann so lange umgepumpt, bis die zur Verdünnung zugegebene Wassermenge wieder ent­ fernt ist und damit der Lack wieder in der Soll-Kon­ zentration vorliegt. Bei den folgenden Messungen für die Kalibrierung wird das Filtrat nicht in den Auf­ fangbehälter 11 geführt, sondern direkt wieder dem Ultrafiltrationskreislauf 5 zugeleitet, so daß dessen Konzentration während der folgenden Messungen kon­ stant bleibt. Voraussetzung dazu ist eine sofortige und vollständige Vermischung beim Einleiten des Fil­ trats mit dem Umlaufmaterial. Dies ist infolge der relativ hohen Lackviskosität bei der Soll-Konzentra­ tion nicht immer einfach und muß demnach entsprechend dem Aufbau und der Konfiguration der UF-Anlage opti­ miert werden.

Wesentlich bei dieser Verfahrensweise ist, daß bei der Kalibrierung keine Aufkonzentrierung des Soll- Festkörpergehalts erfolgt. Dies kann wie vorstehend beschrieben durchgeführt werden, oder aber daß parallel zur Ringleitung 5 eine separate Leitung vor­ gesehen ist, die um das UF-Modul 2 herumgeführt wird und dann wieder direkt in das Ringleitungssystem 5 am Ende des UF-Moduls 2, von der Pumprichtung aus gesehen, geleitet wird.

Die eigentliche Kalibrierung erfolgt nun dadurch, daß der Lack eine gewisse Zeit umgepumpt und im Meßkreis­ lauf die Dichte, das Potential des pH-Elektrodensy­ stems und die Temperatur kontinuierlich gemessen und in einem Rechner 7 aufgezeichnet wird. Voraussetzung für eine brauchbare Kalibrierung ist dabei, daß die Temperatur in einem Bereich von 15 bis 50°C bei kon­ stanten Konzentrationswerten variiert wird. Aus den damit aufgenommenen Meßkurven werden mit Hilfe eines Regressionsverfahrens (Polynom zweiten Grades) die Koeffizienten zur Temperaturkompensation berechnet und für den Aufarbeitungsbetrieb gespeichert. Die Koeffizienten zur Berechnung des Festkörpergehalts werden aus den gemessenen Dichtewerten und den be­ kannten Nullwerten von voll entsalztem Wasser bzw. Filtrat abgeleitet.

Bei der Kalibrierung ergeben sich bei diesem Verfah­ ren geringe Ungenauigkeiten. Diese entstehen dadurch, daß bei der Berechnung davon ausgegangen wird, daß die zu bestimmenden Koeffizienten über die gesamten, bei der Aufarbeitung vorkommenden Konzentrationswerte konstant sind. Dies ist nicht der Fall, was aber be­ züglich des Festkörpergehalts unerheblich ist. Zum Erkennen des Endwertes ist eine hohe Genauigkeit nur in der Nähe des Soll-Festkörpers erforderlich, was dadurch garantiert ist, daß bei diesem Wert die Kali­ brierung erfolgt. Etwas anders ist es bei der Genau­ igkeitsabschätzung des pH-Wertes, hierbei werden wäh­ rend des gesamten Aufarbeitungsvorganges ausreichend genaue Meßwerte verlangt. Vergleichsmessungen zeigten aber, daß die Konzentrationsabhängigkeit sowohl des Absolutwertes als auch der Temperaturkoeffizienten äußerst gering ist und der dadurch verursachte Fehler in Kauf genommen werden kann.

Als Ergänzung zu der Kalibrierung des Systems auf die zu bearbeitenden Lackmaterialien wird noch eine Ein­ richtung vorgeschlagen, die es ermöglicht, ebenfalls an der Anlage die eingesetzten pH-Elektroden mit Hil­ fe von bekannten Pufferlösungen zu kalibrieren. Da alle pH-Meßelektroden im Lauf der Zeit gewissen Ände­ rungen, z. B. infolge Verlusts an Steilheit unterlie­ gen, muß diese Kalibrierung in gewissen Zeitabständen wiederholt werden, um größere Fehler zu vermeiden.

Geführt und unterstützt werden alle beschriebenen Kalibriermaßnahmen durch speziell an das Ultrafiltra­ tionsverfahren und die hierzu eingesetzte Anlagen­ technik entwickelte Hard- und Software. Neben der Vereinfachung des Verfahrens hat diese Art der Kali­ brierung an der Aufarbeitungsanlage unter Produk­ tionsbedingungen noch den wesentlichen Vorteil, daß dabei immer die Originalsensoren eingesetzt sind und damit sonst unvermeidliche Abweichungen und Korrek­ turen vermieden werden können.

Die Dichtebestimmung wird dabei erfindungsgemäß mit einem Dichtesensor 3 vorgenommen, der gleichzeitig ständig die Temperatur und die Dichte der Flüssigkeit mißt. Als Dichtesensoren 3 können hierbei alle aus dem Stand der Technik für hochviskose Flüssigkeiten geeignete Sensoren eingesetzt werden.

Da dem Wasserlack während der Ultrafiltration wichti­ ge Amine entzogen werden können, kann es im Fortlauf des Aufkonzentrierungsprozesses zu einer Verringerung des pH-Wertes kommen. Diese Amine sind jedoch für die Stabilität des Wasserlacks von großer Bedeutung. Es ist deshalb eine ständige Kontrolle des pH-Wertes nötig. Um diesen Wert im Filtrationskreislauf 5 kon­ tinuierlich messen zu können, muß eine Meßtechnik eingesetzt werden, die mit Elektroden ohne sog. Dia­ phragma auskommt. Bei einem Einsatz von herkömmlichen pH-Elektroden (Einstabmeßkette) würde das dort vor­ handene Diaphragma in kurzer Zeit von den Lack­ partikeln verstopft und damit eine genaue Messung unterbunden werden.

Erfindungsgemäß wird deshalb zur kontinuierlichen pH- Messung eine neuartige Elektrodenanordnung vorge­ schlagen. Diese Elektrodenanordnung ist in Fig. 2 wiedergegeben. Der Sensor 4 wird dabei im Durchfluß betrieben. Als aktive Komponenten enthält er eine einfache Glaselektrode 12, eine Festkörper-Referenz­ elektrode 14 sowie eine elektrische Ableitung 13. Als Festkörper-Referenzelektrode eignet sich hierfür be­ sonders eine Referenzelektrode wie sie in der DE 38 23 327 A1 der Anmelderin beschrieben ist. Die beiden Elektroden 12, 14 sind in zwei Edelstahlhülsen 17 geschraubt und durch eine Wellendichtung 18 ab­ gedichtet. Als Ableitungselektrode 13 wird hierbei keine extra Sonde verwendet, sondern der aus Edelstahl bestehende Sensorkörper 19 verwendet. Die einzelnen Elektroden sind dabei über die Zentralein­ heit 15 verbunden, die über einen Eingang zur Strom­ versorgung und einen Ausgang zum Rechner verfügt.

Mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Sensoren 3 und 4 werden nun während der Kalibrierung laufend die Dichte, pH- und Temperaturwerte aufgezeichnet. Die bei der Kalibrierung zu bestimmenden Koeffizienten werden dann einmal zur Temperaturkompensation von Dichte und pH-Wert und zum anderen zur Umrechnung der Lackdichte in den gesuchten Festkörpergehalt benötigt.

Nach Abschluß der Kalibrierungsphase wird das Recyc­ lingsystem von dem zu kalibrierenden Wasserlack ent­ leert und die eigentliche Messung durchgeführt. Die Kalibrierung muß demnach für jeden Lacktyp nur einmal erfolgen. Die einmal abgespeicherten Werte können dann über einen langen Zeitraum (mehrere Monate) ver­ wendet werden.

Wie bereits vorstehend ausgeführt, eignet sich das vorstehend beschriebene Verfahren für den Chargenbe­ trieb (Batchbetrieb). Demnach wird das Kabinenwasser mit einem Festkörpergehalt zwischen 1 und 15%, bevor­ zugt zwischen 5 und 15%, das sich während dem Spritz­ betrieb angereichert hat, nach Abschluß des Spritz­ vorgangs in den Lack-Wassergemischvorratsbehälter 1 abgelassen (Spritzkabine nicht abgebildet). Das Kabinenwasser wird dann von dem Lack-Wassergemisch­ vorratsbehälter 1 ausgehend über die Ringleitung 5 mit der Förderpumpe 6 durch das Ultrafiltrations­ modul 2 gepumpt. Während des Kreislaufs wird nun kontinuierlich durch die im Bypass zum Ringkreislauf 5 geschalteten Sensoren 3 und 4 ständig die Dichte, Temperatur und der pH-Wert gemessen. Die Meßwerte werden dann an den Rechner 7 weitergegeben und dort auf eine vorgegebene Bezugstemperatur kompensiert und anließend mit Hilfe von den materialspezifischen Koeffizienten, die mittels der vorstehend beschrie­ benen Kalibrierung ermittelt werden, in den gesuchten Konzentrationswert Festkörpergehalt umgerechnet. Mit Hilfe dieses Wertes ist es nun möglich, den Endpunkt der Aufarbeitung automatisch zu erkennen und den Prozeß mittels der Regeleinheit 8 abzubrechen. Analog wird mit den ermittelten pH-Werten eine automatische Regelung der Aminzugabe durchgeführt, in dem bei Unterschreiten eines bestimmten pH-Wertes, der vor­ gegeben wird, Amin in den Lack-Wassergemischvor­ ratsbehälter 1 aus dem Aminvorratsbehälter 10 über die Dosierpumpe 9 zugeführt wird.

Fig. 3 zeigt nun die Meßwerte für einen bestimmten Wasserlack.

In Fig. 3 wird der Verlauf von Temperatur, Festkör­ pergehalt und pH-Wert vom Beginn der Aufarbeitung bis zum aktuellen Zeitpunkt gezeigt, zusätzlich werden die zuletzt aufgenommenen Werte als Zahlenwerte aus­ gegeben. Fig. 3 enthält drei verschiedene Grenzli­ nien (gestrichelt), bei deren Überschreiten (Tempera­ tur, Festkörper) bzw. Unterschreiten (pH-Wert) werden entsprechende Warnmeldungen ausgegeben.

Das System ermöglicht somit auch über die Temperatur­ kontrolle, bei Überschreiten eines vorgegebenen pH- Wertes, den Prozeß abzubrechen, um den Wasserlack nicht zu schädigen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit in der Lage, während der Aufkonzentrierung alle relevanten Größen zu messen und den Prozeß ent­ sprechend zu steuern.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist im Beispielsfall der pH-Wert dabei unter den vorgegebenen Mindestwert von 8,0 gefallen. Neben der Anzeige wird durch den Pro­ zeßrechner die Dosierpumpe zur Zugabe von Amin in Betrieb gesetzt. Dies wird ebenfalls auf dem Bild­ schirm durch eine eingeblendete Meldung, die den Be­ triebszustand kennzeichnet, angezeigt.

Neben den drei genannten Meßgrößen wird zusätzlich laufend die sich im Umlauf befindliche Lack-Wasser­ gemischmenge abgeschätzt und der Momentanwert an­ gezeigt. Dies hat sich bei dem zu überwachenden Batchprozeß als sehr nützlich erwiesen, weil es ohne weiteres vorkommen kann, daß nicht mehr genügend Lack-Wassergemischkonzentrat im Umlauf ist, obwohl der Sollfestkörper noch nicht erreicht ist. Dann wird Luft mit eingesogen, was zur Folge hat, daß vor allem der Dichtesensor versagt und somit keine brauchbaren Werte mehr liefern kann. Außerdem führt das Ansaugen von Luft zu einer übermäßigen Schaumbildung, die un­ bedingt zu vermeiden ist. Um dies bei einer automa­ tisch betriebenen Anlage zu verhindern, wird dem Meß- und Regelsystem eine Funktion hinzugefügt, mit deren Hilfe kontinuierlich die momentane Umlaufmenge berechnet und angezeigt wird. Die Berechnung dieses Wertes beruht auf einer Abschätzung der entzogenen Wassermengen, welche aus der einzugebenden Anfangs­ menge, dem zu Beginn des Aufarbeitungsprozesses festgehaltenen Festkörpergehalt und dem momentanen Festkörpergehalt abgeleitet wird.

Bei Unterschreiten der anlagenspezifischen Mindest­ menge ist es damit möglich, mit Hilfe des ständig zur Verfügung stehenden Meßwertes den Aufarbeitungsprozeß abzubrechen und entsprechende Meldungen abzugeben.

Es muß dann zusätzliches Lack-Wassergemisch nach­ gefüllt und die Aufarbeitung fortgesetzt werden.

Mit dem erfindungsgemäßen Recyclingsystem und der entsprechenden Vorrichtung ist somit erstmalig ein indirektes Bestimmen des Festkörpergehalts durch Mes­ sen der Dichte im Ultrafiltrationskreislauf mit einem Durchflußsensor möglich. Gleichzeitig wird ein kon­ tinuierliches Messen des pH-Wertes mit einer Drei­ elektrodenanordnung, bestehend aus einer Glaselektro­ de, Festkörperelektrode, elektrischem Bezugspunkt und spezieller Auswerteelektronik möglich.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß ein Einstellen des Meßsystems auf den zu bearbeitenden Lack im Lack-Was­ sergemisch an der Ultrafiltrationsanlage nach einer Einpunkt-Kalibrierung an der Produktionsanlage er­ folgt.

Claims (18)

1. Verfahren zur Rückgewinnung von Wasserlacken bei Spritzkabinen mit Naßabscheidung des Oversprays bei einer chargenweisen Aufarbeitung des als Kabinenwas­ ser entstehenden Lack-Wassergemisches, bei dem das Kabinenwasser, nach Erreichen eines Festkörpergehalts von 1 bis 15%, im Ultrafiltrationskreislauf über eine Ultrafiltrationseinrichtung als Recyclingsystem zum Aufkonzentrieren geführt wird, und daß die Aufkonzen­ trierung bei Erreichen des Soll-Festkörpergehaltes des aufzuarbeitenden Wasserlacks abgebrochen und der Wasserlack in die Spritzkabine zurückgeführt wird, wobei

• a) vor der erstmaligen Aufkonzentrierung einmal eine Kalibrierung des Recyclingsystems mit dem auf­ zuarbeitenden Lack bei dessen Soll-Festkörpergehalt erfolgt, wobei die Kalibrierung durch eine Dichtemes­ sung beim Soll-Festkörpergehalt des aufzuarbeitenden Lackes erfolgt und eine Dichtekennlinie bei Soll- Festkörpergehalt im Temperaturbereich des Betriebes aufgenommen wird,
• b) bei der Aufkonzentrierung während des UF-Kreis­ laufs das Kabinenwasser im Recyclingsystem einer kon­ tinuierlichen Messung der Dichte und der Temperatur unterzogen wird,
• c) die Aufkonzentrierung bei Erreichen des Sollwer­ tes des Festkörpergehalts des aufzuarbeitenden Was­ serlackes abgebrochen wird, wobei die Ermittlung des Soll-Festkörpergehaltes automatisch über einen Rech­ ner mittels der abgespeicherten Werte erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß beim Verfahrensschritt b) zusätzlich der pH- Wert gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserlack mit dem Soll- Festkörpergehalt vor der eigentlichen Kalibrierung mit einer definierten Wassermenge verdünnt und dann in das Recyclingsystem gefüllt wird und daß dieser verdünnte Wasserlack so lange im Recyclingsystem auf­ konzentriert wird, bis wieder der Soll-Festkörper­ gehalt erreicht ist.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierung im Recyclingsystem ohne weitere Aufkonzentrierung des Wasserlacks mit dem Soll-Festkörpergehalt erfolgt, durch Messen der Dichte und der Temperatur und/oder des ph-Wertes von 15 bis 50°C, wobei die durch das Umpumpen im Recyclingsystem bedingte Temperaturer­ höhung ausgenutzt wird.

5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtemessung im Recyclingsystem im Bypass zum UF-Kreislauf er­ folgt, indem eine geringe Menge entnommen und durch einen Dichtesensor geführt wird, der gleichzeitig die Temperatur ermittelt.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die pH-Wert-Mes­ sung im Bypass zum UF-Kreislauf erfolgt, indem eine geringe Menge entnommen und durch einen Sensor geführt wird, der aus einer Glaselektrode, einer Festkörperreferenzelektrode sowie einer elektrischen Ableitung für das Bezugspotential besteht.

7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtesensor und der pH-Sensor im Bypass in Reihe geschaltet sind.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren zwischen Lack-Wassergemischvorratsbehältern und den Ultrafiltrationsmodulen im Bypass zum Ultrafiltra­ tionskreislauf angeordnet sind, wobei das Druck­ gefälle das durch die Pumpe, die zwischen dem Lack- Wassergemischvorratsbehälter und dem UF-Modul an­ geordnet ist, ausgenutzt wird.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschrei­ tung eines bestimmten pH-Wertes automatisch eine Aminzugabe in den/die Lack-Wassergemischvorratsbehäl­ ter erfolgt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Meßwerte in einem Rech­ ner gespeichert auf eine vorgegebene Bezugstemperatur kompensiert werden und der Soll-Festkörpergehalt aus den gemessenen Dichtewerten und den bekannten Null­ werten für voll entsalztes Wasser oder Filtrat be­ rechnet wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufkonzentrierung bei ±0,5% des Soll-Festkörpergehalts abgebrochen wird.

12. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, bestehend aus mindestens einem Lack-Wassergemischvorratsbehäl­ ter (1), mindestens einem Ultrafiltrationsmodul (2) und im Ultrafiltrationskreislauf (5) angeordneten Sensor (3) für die Dichte, der gleichzeitig die Temperatur mißt, wobei der Sensor (3) mit einem Rech­ ner (7) in Verbindung steht, der wiederum mit einer Regeleinheit (8) verbunden ist, die den Abbruch der Aufkonzentrierung bei Erreichen des Soll-Festkörper­ gehaltes steuert und der Sensor (3) zwischen dem Lack-Wassergemischvorratsbehälter (1) und den UF- Modulen (2) im Bypass zum Ultrafiltrationskreislauf (5) angeordnet ist, wobei das Druckgefälle der Um­ wälzpumpe (6), die zwischen den Lackvorratsbehältern (1) und den UF-Modulen (2) angeordnet ist, ausgenutzt wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ nzeichnet, daß zusätzlich ein Sensor (4) für die pH- Messung vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die pH-Mes­ sung mit einem Sensor (4), bestehend aus einer Glaselektrode, einer Festkörper-Referenzelektrode sowie einer elektrischen Ableitung für das Bezugs­ potential durchgeführt wird.

15. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (4) zwischen dem Lack-Wassergemischvorratsbehälter (1) und den UF-Modulen (2) im Bypass zum Ultrafiltra­ tionskreislauf (5) angeordnet ist, wobei das Druck­ gefälle der Umwälzpumpe (6) die zwischen den Lack- Wassergemischvorratsbehältern (1) und den UF-Modulen (2) angeordnet ist, ausgenutzt wird.

16. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein zweiter Vorratsbehälter (10) vorgesehen ist, aus dem beim Unterschreiten eines bestimmten pH-Wertes eine automatische Zuführung eines Amins über eine Dosier­ pumpe (9) in den Lack-Wassergemischvorratsbehälter (1) erfolgt.

17. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das UF-Modul (2) mit einem Behälter (11) in Verbindung steht, der zur Aufnahme des Filtrats dient.

18. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelein­ heit (8) die Aminzugabe aus dem Vorratsbehälter (10) steuert.