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Anwendungsgebiet und Stand
der Technik
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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur
Entfernung von Beschichtungsmitteln, insbesondere zur Entlackung,
von Teilen nach dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 7.
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Es
ist bekannt, für
die Entlackung/Entschichtung von Teilen zweiphasige wässrigalkalische
Entlackungsmittel zu verwenden. Diese Entlackungsmittel bestehen
aus Natron- oder Kalilauge und einem Gemisch aus hochsiedenden Komponenten
der Klassen Alkohole, Glykole, Glykolether und anderen Hochsiedern.
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Beim
Einsatz dieser Entlackungsmittel teilt sich die Beckenfüllung eines
Entlackungsbeckens in eine untere Phase, bestehend aus wässriger
Lauge und darin gelösten
organischen Lösungsmitteln
bis zur Sättigungskonzentration
und einer oberen Phase, bestehend aus organischen Lösungsmitteln,
die mit Natron- oder Kalilauge gesättigt sind. Der Volumenanteil
dieser unteren Phase liegt üblicherweise bei
30% bis 80%. In dieser unteren, wässrigen Phase beruht die Entlackungswirkung
auf einer Kombination von Verseifung und Quellung. Die Verseifung
ist eine hydrolytische Spaltung der im Lack enthaltenen Bindemittel,
beispielsweise Fettsäuren, Öle oder
dgl., insbesondere im alkalischen Milieu, bei der die als sogenannte
Seifen bekannten Alkalisalze der entsprechenden Bindemittel im Lack
entstehen. Bei der Quellung von Lacken in flüssigen Medien vergrößert sich
deren Volumen durch Aufnahme von Flüssigkeit, bis schließlich die
quellende Substanz, also der Lack, sich verflüssigt. Bei der Entlackung bildet
sich in der Regel Entlackungsschlamm, der meist auf den Beckengrund
des Entlackungsbeckens absinkt.
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In
der oberen Phase der Beckenfüllung
findet der Angriff des Entlackungsmittels vorwiegend per Quellung
statt. Die Verseifung ist hierbei von untergeordneter Bedeutung.
Dies führt
dazu, dass sich Bindemittel der abgelösten Pulverlacke/Nasslacke
im Entlackungsmittel lösen.
Als direkte Folge hiervon ergibt sich eine Anreicherung dieser Bindemittel
(Harze) im Entlackungsmittel. Die Entlackungswirkung dieser oberen
Phase lässt
mit zunehmender Harzkonzentration nach und muss dann ausgetauscht werden.
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Ein
Entlackungsmittel aus einer wässrigen Tensidlösung und
einem Lösungsmittelgemisch,
das durch Zusatz von Verdickungsmitteln auf eine vorzugsweise pastöse oder
gelartige Konsistenz gebracht werden kann, ist aus der
DE 40 03 700 A1 bekannt.
Das Mittel zeigt eine schnelle An griffswirkung auf Anstriche, insbesondere
auf Basis von Öl
und Alkydfarblacken. Es verbraucht sich aber schnell.
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In
der
DE 692 15 019
T2 wird ein Verfahren zur Entfernung von Überzügen von
leicht korrodierbaren Metallsubstraten aus Aluminium, Zink oder
deren Legierungen beschrieben. Das zur Entfernung der insbesondere
organischen Überzüge eingesetzte Abbeizmittel
ist im wesentlichen frei von Wasser und kann durch eine Temperaturerhöhung oder
eine Auffrischzusammensetzung regeneriert werden.
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Aufgabe und
Lösung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entfernung
von Beschichtungsmittel, insbesondere zur Entlackung von Teilen, zu
schaffen, durch die ein gegenüber
dem Stand der Technik verbessertes Entfernen von Beschichtungsmitteln
von Teilen möglich
ist.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einer Vorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 7, sowie die Verwendung eines Abbeizbades
nach den Merkmalen des Anspruchs 13. Bevorzugte Ausführungen sind
in den abhängigen
Ansprüchen
2 bis 6, sowie 8 bis 12 beansprucht. Der Wortlaut sämtlicher
Ansprüche
wird hiermit durch Bezugnahme zum Inhalt dieser Beschreibung gemacht.
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Das
eingangs genannte Verfahren zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch
aus, dass das Beschichtungsmittel durch Eintauchen der damit beschichteten
Teile in ein Abbeizbad aus während
des Abbeizens annähernd
gleichbleibend gesättigter
Lösung
von organischer Phase in der wässrigen
Phase entfernt wird, wobei die organische Phase und die wässrige Phase
zur Aufrechterhaltung der gesättigten
Lösung
der organischen Phase in der wässrigen Phase
außerhalb
des Abbeizbades mit einander vermischt werden, wobei organische Phase
und/oder wässrige
Phase in dispergierter Form vorliegen, und die mit organischer Phase
gesättigte
wässrige
Phase in das Abbeizbad eingeleitet wird, wobei eine kontinuierliche
Phase im Abbeizbad ausschließlich
durch die wässrige
Phase gebildet wird. Im Abbeizbad liegt die organische Phase also
nicht als kontinuierliche Phase vor, sondern als in der wässrigen
Phase gelöste
Organik. Dadurch wird verhindert, dass es zu einer Zweischichtung,
also einer Phasentrennung in eine organische und eine wässrige Schicht
im Abbeizbad kommt. Vorzugsweise bildet die wässrige Phase und die darin
gelöste
Organik eine homogene Mischung.
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Vor
allem in einer kontinuierlichen organischen Phase, wie sie bei vergleichbaren
herkömmlichen
Abbeizverfahren auftritt, kommt es zu einer starken Beeinträchtigung
der Abbeizwirkung durch Verharzung der organischen Phase des Abbeizmittels.
Dies führt
dazu, dass das Abbeizmittel relativ oft ausgetauscht werden muss.
Das erfindungsgemäße Verfahren
bietet demgegenüber
zum einen ein gutes Abbeizen der Besichtungsmittel und zum anderen ein
Einsparen von Abbeizmittel.
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Als
Beschichtungsmittel werden im Sinne der Anmeldung Lacke, Pulverlacke,
Farben oder ähnliche
Beschichtungen auf Teilen verstanden.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
werden zur Aufrechterhaltung der gesättigten Lösung der organischen Phase
in der wässrigen
Phase organische Phase und wässrige
Phase miteinander vermischt. Die Vermischung von organischer und
wässriger Phase
findet außerhalb
des Abbeizbades statt. Beim Vermischen liegt mindestens eine Phase
in dispergierter Form vor. Organische Phase und wässrige Phase
können
dabei eine heterogene Mischung bilden. Das bevorzugte Vermischen
kann mittels Hindurchleiten von organischem Lösungsmittel in dispenser Form,
insbesondere in Tropfenform, durch die kontinuierliche wässrige Phase
erfolgen. Die Tropfen der dispersen organischen Lösungsmittel können aufgrund
der geringeren Dichte der organischen Lösungsmittel gegenüber der
wässrigen
Phase nach oben steigen und sich dabei in der wässrigen Phase lösen. Die
kontinuierliche wässrige
Phase nimmt dabei vorzugsweise soviel organische Phase auf, bis ihre
Sättigungskonzentration
erreicht ist. Es ist auch möglich,
dass sich ein Teil der kontinuierlichen wässrigen Phase in der dispersen
organischen Phase löst. Ungelöste disperse
organische Phase kann an die Oberfläche des Abbeizbades aufsteigen
und über den Überlauf
in einen Vorrat zurückfließen.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
wird eine mit organischem Lösungsmittel
gesättigte, wässrige Phase
vorgelegt werden, die dann ins Bad eingeleitet wird und sich dort
mit der kontinuierlichen, wässrigen
Phase im Bad vermischt. Somit kann eine gesättigte Lösung im Bad aufrechterhalten
werden. Das Vermischen der beiden Phasen kann in einem Vorrat, beispielsweise
in einem Vorratsbecken, Vorratstank oder dgl. durchgeführt werden.
Die gesättigte
wässrige
Phase kann dabei mittels Hindurchleiten von wässriger Phase in dispergierter
Form durch eine organische kontinuierliche Phase entstehen. Es ist auch
möglich,
die gesättigte
Lösung
mittels Hindurchleiten von organischer Phase in dispergierter Form
durch eine wässrige
kontinuierliche Phase zu erhalten. Durch das ständige Nachliefern von gesättigter
wässriger
Phase fließt
vorzugsweise am Überlauf
des Abbeizbades wässrige
Phase in den Vorrat zurück.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
kommt der zu entschichtende Gegenstand nicht in Berührung mit
einer kontinuierlichen organischen Phase, weil es eine solche im
Entschichtungsbad nicht gibt, wodurch der Verbrauch an organischem
Abbeizmittel stark reduziert wird. Das Einleiten von gesättigter wässriger
Phase in das Abbeizbad bietet den weiteren Vorteil, daß eine Abscheidung
von organischer Phase von der wässrigen
Phase nach dem Abbeizen verhindert wird. Eine solche kann beim Vermischen der
beiden Phasen im Bad, zum Beispiel beim Durchperlen lassen von tropfenförmigem organischem
Lösungsmittel
durch das wässrige
Bad kurzzeitig auftreten, wenn nach dem Abbeizen ein abgebeiztes
Teil aus dem Abbeizbad herausgenommen wird und dadurch der Flüssigkeitsspiegel
im Abbeizbad sinkt. Durch Einführen
weiterer zu entschichtender Teile und/oder das Nachführen von
Abbeizmittel pegelt sich der Flüssigkeitsspiegel
nach einer gewissen Zeit wieder an der Überlaufkante des Abbeizbades
ein, so daß organische
Phase abfließt,
sobald der Flüssigkeitspegel
die Überlaufkante
wieder erreicht hat.
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Beim
erfindungsgemäßen Verfahren
ist es möglich,
daß man
vom Teil entfernte Beschichtungsmittel im Bad als Schlamm ausfallen
und absinken läßt. Der
aussedimentierte Schlamm wird vorzugsweise nach Beendigung des Abbeizens
entfernt, beispielsweise abgesaugt und filtriert.
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Als
Abbeizmittel können
beim erfindungsgemäßen Verfahren
saure, neutrale oder alkalische Abbeizmittel eingesetzt werden.
Vorzugsweise werden jedoch wässrigalkalische
Entlackungsmittel (Entlackungslauge) eingesetzt. Als Ablaugemittel
wird vorzugsweise wässriges
Natriumhydroxid und/oder wässriges
Kaliumhydroxid eingesetzt. Bei der organischen Phase handelt es
sich vorzugsweise um hochsiedende Lösungsmittel, insbesondere um
hochsiedende Alkohole, Glykole, Glykolether oder mindestens eine
diese Lösungsmittel
ent haltende Mischung. Dadurch wird verhindert, daß organische
Phase aus dem Abbeizbad verdampft und es zu einer vielleicht gesundheitsschädlichen
Konzentration von Lösungsmitteldämpfen über dem
Abbeizbad kommt.
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Wie
beschrieben, umfaßt
die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Entfernung von Beschichtungsmitteln
von Teilen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung
zeichnet sich dadurch aus, daß der
Abbeizraum zur Aufnahme von wässriger,
kontinuierlicher Phase des Abbeizmittels und der Vorratsraum im
wesentlichen zur Aufnahme von organischer kontinuierlicher Phase
des Abbeizmittels vorgesehen ist. Als Abbeiz- oder Vorratsraum können alle
herkömmlichen
Behälter,
Tanks oder dgl. verwendet werden. Abbeizraum und Vorratsraum können räumlich getrennt
voneinander sein und durch eine Leitung zur Zufuhr von Abbeizmittel
in den Abbeizraum verbunden sein. Vorzugsweise sind sie jedoch in
einem Abbeizbecken nebeneinander angeordnet.
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Der
Abbeizraum kann bis zu seinem oberen Aus- bzw. Überlauf mit wässriger
kontinuierlicher Phase des Abbeizmittels gefüllt sein. Der Abbeizraum kann
einen Überlauf,
vorzugsweise ein Wehr, aufweisen, der in einer solchen Höhe angeordnet
ist, daß gegebenenfalls
im Abbeizmittel vorhandene organische Phase in dispergierter Form überläuft, bevor
sie eine kontinuierliche Phase zu bilden vermag. Dadurch wird verhindert
daß sich
im Abbeizraum zwei verschiedene kontinuierliche Phasen, nämlich eine
organische und eine wässrige
Phase ausbilden.
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Der
Vorratsraum kann vollständig
mit organischer Phase des Abbeizmittels gefüllt sein. Die wässrige Phase
des Abbeizmittels kann aus einem weiteren Vorratsraum abgezogen
und durch den Vorratsraum mit organischer Phase hindurchgeleitet
werden. Vorzugsweise liegen im Vorratsraum jedoch sowohl organische
als auch wässrige
Phase vor. Dabei liegt die organische Phase im Ruhezustand getrennt von
der wässrigen
Phase vor. In der Regel liegt die organische Phase im Vorratsraum
aufgrund ihrer geringeren Dichte gegenüber der wässrigen Phase über derselbigen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zeichnet sich auch dadurch aus, daß sie eine Fördereinrichtung,
insbesondere eine Pumpe zum Umwälzen
und gegebenenfalls Vermischen von wässriger und organischer Phase
im Vorratsraum aufweist. Durch die Fördereinrichtung, insbesondere
die Pumpe, kann das erfindungsgemäße Verfahren in Gang gesetzt werden,
in dem sie Abbeizmittel in den Abbeizraum fördert. Vorzugsweise ist das
Förderorgan
der Fördereinrichtung,
beispielsweise ein Propeller, Impeller oder dgl. zugleich das Rührwerkzeug.
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Die
Zuführung
des Abbeizmittels kann im Bodenbereich, vorzugsweise am Boden, des
Abbeizraumes erfolgen. Die Zufuhr kann mittels eines dispergierenden
Verteilers erfolgen. Der Verteiler kann ein Rohr mit verschiedenen
Auslaßöffnungen,
beispielsweise ein perforiertes Austrittsrohr sein.
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Die
Erfindung umfaßt
auch die Verwendung des Abbeizbades aus wässriger Phase, das an jeder Stelle
des Bades im wesentlichen denselben vorzugsweisen gesättigten
Gehalt an organischem Lösungsmittel
aufweist, als einzige kontinuierliche Phase zum Entfernen von Beschichtungsmitteln
von Teilen. Hier wird ausdrücklich
auf die bisherige Beschreibung verwiesen und Bezug genommen.
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Die
Vorteile der beschriebenen Teile der Erfindung liegen darin, daß im Vergleich
zu den bisher bekannten Abbeizverfahren ein wesentlich verbessertes
Abbeizen von beschichteten Teilen bei gleichzeitiger Einsparung
von Abbeizmittel möglich
ist. Aufgrund der überall
im Bad vorliegenden gestättigten kontinuierlichen
wässrigen
Phase kann das eingetauchte beschichtete Teil an jeder Stelle gleichmäßig abgebeizt werden.
Durch die ständige
Regeneration des Abbeizbades durch das Zuführen von gesättigter wässriger
Phase oder disperser, organischer Phase des Abbeizmittels ist es
auch nicht nötig
das organische Lösungsmittel
auszutauschen und ständig
aufzubereiten.
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Die
beschriebenen Merkmale und weitere Merkmale der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
in Verbindung mit den Unteransprüchen und
der Zeichnung. Hierbei können
die einzelnen Merkmale jeweils für
sich oder zu mehreren in Kombinationen miteinander verwirklicht
sein.
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Figurenbeschreibung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden
näher erläutert. Die
einzige Zeichnung zeigt:
eine schematische Darstellung des
Abbeizbeckens gefüllt
mit Abbeizmittel.
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1 zeigt
ein Abbeizbecken 11 mit einem Abbeizraum 12, einem
Vorratsraum 13 und einer Fördereinrichtung 14.
Der Abbeizraum 12 ist ein Behälter mit vorzugsweise rechteckiger
Grundfläche.
Er erstreckt sich auf ca. 4/5 der Länge des Abbeizbeckens 11.
Der Abbeizraum 12 besitzt an seiner Oberseite einen Überlauf 16 und
im Bodenbereich, vorzugsweise am Boden, einen Verteiler 15.
Der Überlauf 16 ist
als gegenüber
dem Außenrand
des Abbeizbeckens 11 niedriger endende Trennwand zwischen
Abbeizraum 12 und Vorratsraum 13 ausgebildet.
Der Abbeizraum 12 ist vollständig, also bis zum Überlauf 16,
mit gesättigter
wässriger
Phase 17 des Abbeizmittels gefüllt. Der Überlauf 16 hat die
Form eines Wehres. Der Verteiler 15 ist ein Austrittsrohr
mit über
dessen Länge
gleichmäßig verteilten
Perforierungen 18.
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Unmittelbar
neben dem Abbeizraum 12 ist der Vorratsraum 13 angeordnet.
Der Vorratsraum 13 ist auf ca. 2/3 der Höhe des Abbeizraumes 12 mit
Abbeizmittel gefüllt.
Das Abbeizmittel liegt im Vorratsraum 13 in zwei voneinander
getrennten Phasen vor. Dabei liegt die organische Phase 19 wegen
ihrer geringeren Dichte über
der wässrigen
Phase 20. In den Vorratsraum 13 ragt ein Zuführrohr 21.
Das Zuführrohr 21 ist
im Bodenbereich des Vorratsraumes gekrümmt und geht am Eintritt in
den Abbeizraum 12 in den Verteiler 15 über. Am
Eintritt des Zuführrohres 21 in
den Abbeizraum 12 ist eine Rückschlagklappe 22 angeordnet,
die das Rückfließen von
wässriger
Phase vom Abbeizraum 12 in den Vorratsraum 13 verhindert.
Der senkrechte Teil des Zuführrohres 21,
der in die organische Phase 19 und die wässrige Phase 20 des
Vorratsraumes 13 eintaucht, ist perforiert. Dadurch kann
organische Phase 19 und/oder wässrige Phase 20 in
das Zuführrohr 21 gelangen.
Innerhalb des Zuführrohres 21 ist
eine Fördereinrichtung 14 angeordnet.
Die Fördereinrichtung 14 ist
eine Pumpe. Sie besitzt einen Motor 25, eine Antriebswelle 23 und einen
Propeller 24. Der Propeller 24 ragt in die wässrige Phase 20 des
Vorratsraumes 13.
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Beschreibung
des Verfahrens
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Zunächst wird
die Pumpe, die innerhalb des Zuführrohres 21 in
den Vorratsraum 13 ragt, eingeschaltet. Im Zuführrohr 21 vermischen
sich sodann wässrige
Phase 20 und organische Phase 19 des Abbeizmittels.
Es wird somit eine mit organischen Lösungsmitteln gesättigte wässrige Phase 17 bereitgestellt,
die über
den Verteiler 15 in den Abbeizraum 12 gelangt.
Sobald sich im Abbeizraum 12 eine gesättigte kontinuierliche wässrige Phase 17 eingestellt
hat, kann mit dem Abbeizen begonnen werden. Ein abzubeizendes Teil,
beispielsweise ein mit Lack besprühtes Bauteil einer Lackierstraße, wird
sodann komplett in die wässrige
Phase 17 des Abbeiz raumes 12 eingetaucht. Die
wässrige
Phase 17, 20 wird im Kreislauf gefahren, es wird
also ständig
wässrige
Phase 17, 20 am Überlauf abgezogen, im Vorratsraum 13 angereichert
und im gesättigten
Zustand in den Abbeizraum 12 eingeleitet. Während des
Abbeizens liegt also ständig
und überall
im Abbeizraum 12 eine gleichbleibend konstant gesättigte kontinuierliche wässrige Phase 17 als
Abbeizmittel vor. Das Abbeizen erfolgt durch eine Kombination von
Verseifung und Quellung. Zunächst
wird beispielsweise der Lack auf dem abzubeizenden Teil durch die
organischen Lösungsmittel
angequollen bis er in Lösung
geht, dort reagiert er mit den Alkalibestandteilen, beispielsweise
Natron- oder Kalilauge der gesättigten
wässrigen Phase 17 unter
Bildung von Verseifungsprodukten der Lackbindemittel. Diese Verseifungsprodukte
sind in der wässrigen
Phase 17 wenig löslich,
sie fallen als Schlamm aus.
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Wird
die Pumpenleistung erhöht,
gelangt eine Mischung aus organischem Lösungsmittel und wässriger
Phase in den Verteiler 15 und über diesen in den Abbeizraum 12,
in dem die wässrige
Phase aus Abbeizlauge vorgelagert ist. Organisches Lösungsmittel
perlt durch die wässrige
Phase und sättigt
diese beim Aufsteigen nach oben. Da der Abbeizraum bis zur Oberkante
des Überlaufs 16 mit
wässriger
Phase gefüllt
ist, fließt
organisches Lösungsmittel zusammen
mit wässriger
Phase über
den Überlauf 16 in
den Vorratsraum zurück.
Dadurch kann sich über
der wässrigen
Phase keine kontinuierliche Phase aus organischem Lösungsmittel
bilden. Auch hier kommt die organische Phase im wesentlichen nicht
in Kontakt mit den zu entlackenden Teilen, so daß ein Lösen von Bindemittel im organischen
Lösungsmittel im
wesentlichen verhindert werden kann.