СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ИЗБЫТКА КРАСКИ ПРИ РАСПЫЛЕНИИ В ПОКРАСОЧНОЙ КАМЕРЕ Российский патент 2014 года по МПК C09D7/00 C09D9/04 B05D1/02 B05B15/12 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу удаления избытка краски при распылении в покрасочной камере, к способу окраски подложки с использованием процесса удаления избытка краски при распылении в покрасочной камере и водной разделяющей жидкости, которая подходит для способа удаления избытка краски при распылении в покрасочной камере.

Уровень техники

По меньшей мере, начиная с семидесятых годов, известны способы удаления избытка краски при распылении в покрасочной камере, в которых краска собирается в жидких потоках, которые постоянно текут по системе перегородок. US 3,932,151 раскрывает покрасочную камеру для удаления избытка распыленной краски из воздуха в районе проведения распыления краски, включающую структуру покрасочной камеры, имеющей рабочую область или область распыления краски, вытяжную камеру и выпускную трубу, которые вместе определяют воздушный канал со входом в области распыления краски и выходом в выпускной трубе, в которой установлен вентилятор для создания высокой скорости потока воздуха от входа и до выхода. Множество вертикальных перегородок обычно расположены на пути между областью распыления краски и вытяжной камерой с целью удаления избытка распыленной краски или тумана краски из воздуха до его удаления из трубы. Минеральное масло непрерывно стекает по передней поверхности перегородок так, чтобы оно захватывало твердые частицы краски в воздушном потоке, и масло поступает в резервуар или бак, в котором твердым веществам краски дают осесть и из которого масло возвращают в нисходящий поток над перегородками. В соответствии с US 3,932,151 минеральное масло является существенным для осуществления способа, так как краска химически не взаимодействует с маслом и, следовательно, легко может быть отделена, и минеральное масло обеспечивает высокую скорость воздушного потока, без удаления масла с перегородок. Неожиданно испытания системы, описанной в US 3,932,151, показали ее пожаро- или взрывобезопасность, поскольку компоненты краски инкорпорированы в негорючее минеральное масло.

Подобная технология известна из GB - 2001258, который также рекомендует использование масла, так как оно является подходящим носителем, способным полностью смачивать твердые частицы краски, так что краска может быть извлечена и переработана после отжима из нее масла. В конкретной конструкции, раскрытой в GB - 2001258, в которой поток газа, насыщенный краской, проходит через выпуклый узкий проход так, что газовая среда и промывочная жидкость ускоряются не турбулентным, однонаправленным потоком, промывочная среда также может представлять смесь воды и масла, смешивающегося с водой, для использования преимущества масла за счет устранения сопутствующих затрат при использования масла в чистом виде. В соответствии с раскрытием GB-A - 2001258 важно использовать водную систему, содержащую масло, а не довольно большое количество промывочной жидкости, ускоряемое вместе с потоком газа в выпуклом узком проходе. Таким образом, согласно раскрытию GB - 2001258 поток газа, насыщенный краской, контактирует со значительным общим объемом промывочной жидкости, которая может содержать воду, но затем также должен быть ускорен вместе с потоком газа в выпуклом узком проходе. В противоположность этому, в соответствии с раскрытием US 3,932,151, важное значение имеет тонкая пленка минерального масла, например, на поверхности перегородки.

В DE-A - 2551251 описан способ удаления избытка краски при распылении из покрасочной камеры, в котором в нижней части покрасочной камеры установлены две наклонные пластины, в V-образной форме, за счет чего обе пластины перекрываются так, что между пластинами образуется щель. На пластинах создают текущую пленку промывочной жидкости и за счет перекрытия пластин промывочная жидкость течет с одной пластины на другую, создавая завесу промывочной жидкости, которая охватывает промежуток между двумя пластинами так, что поток газа, содержащий краску, должен проходить через завесу промывочной жидкости. DE-A - 2551251 не указывает конкретную промывочную жидкость. Отмечается только, что в случае, если используют краску, содержащую органические растворители, такие как ксилол и толуол, или неводные краски с алифатическими углеводородами в качестве растворителей, то применяют денатурирующий агент, содержащий основные соединения и алкилмоноэфир полиалкиленгликоля.

Кроме того, DE-A 4338003 раскрывает способ удаления органических компонентов из воздушного канала. В соответствии с раскрытием DE-A 4338003 проходящий в воздушном канале поток воздуха, содержащего органические компоненты, проходит две стадии адсорбции, причем на первой стадии адсорбции синтетические масла, например силиконовое масло, используют в качестве промывочной жидкости для газа, тогда как на второй стадии могут быть использованы менее дорогие масла, например растительные масла. Конкретными примерами синтетических масел, используемых на первой стадии адсорбции, являются силиконовые масла, диалкиловые эфиры фталевой кислоты и диалкиловые эфиры полиэтиленгликоля. Но не раскрыта какая-либо водная промывочная жидкость.

Современные линии нанесения покрытий, в частности в автомобильной промышленности, используют покрасочные камеры с мокрым осаждением полученного избытка краски. Воду распыляют для получения в покрасочной камере мелкодисперсного водяного тумана, который захватывает компоненты избытка краски и удаляет их из камеры. Расположенные далее по схеме сепараторы воды собирают воду, содержащую компоненты краски. По действующему законодательству вода покрасочной камеры должна быть использована в замкнутом цикле. Это требование делает необходимым включить установку обработки для рециркуляции воды, в которой компоненты краски и другие загрязняющие вещества удаляются из циркулирующей воды. Существо используемой в настоящее время системы очистки оборотной воды приведено в WO 99/10284. Здесь, в частности, раскрыт способ обработки оборотной воды от мокрой очистки покрасочной камеры, в котором оборотная вода подвергается обратному осмосу. В этом способе достигнуто значительное снижение потребления энергии при обработке оборотной воды от мокрой очистки покрасочной камеры.

Тем не менее, из-за огромного количества воды, которая циркулирует в промышленной линии нанесения покрытия при использовании мокрой очистки покрасочной камеры, потребление энергии в таких линиях и инвестиционные затраты по-прежнему очень высоки.

WO 2008/067880 раскрывает способ и устройство для удаления твердых частиц из избытка краски, получаемого на окрашивающих объектах. Избыток краски захватывает поток воздуха и транспортирует к отделяющей поверхности, по которой протекает не содержащая воды жидкость с низким давлением пара при рабочей температуре, предпочтительно менее 30 мбар, в которой твердые частицы избытка краски поглощаются, но не растворяются. Дополнительным требованием к жидкости, не содержащей воды, является то, что она не вступает в реакцию с компонентами краски. Твердые вещества краски затем удаляются из покрасочной камеры указанной жидкостью и отделяются от жидкости седиментацией. В WO 2008/067880 считается существенным исключить воду из жидкости для сбора избытка краски при распылении. Подходящими жидкостями являются растительные масла и гликолевые эфиры.

В пресс-релизе EISENMANN ANLAGEN BAU GMBH & СО KG, доступного в http://www.eisenmann.de/include/presse/Presseinformation_ESCRUB.pdf, раскрыта новая система для обработки избытка краски в покрасочной камере. Эта система является дальнейшим развитием системы, раскрытой в WO 2008/067880. В соответствии со способом E-scrub воздушный поток проходит по существу перпендикулярно направлению движения окрашиваемого корпуса автомобиля нисходящим потоком, захватывая таким образом избыток краски, которая не была нанесена на кузов автомобиля в процессе распыления. Насыщенный краской воздушный поток приводят в контакт ниже уровня покрасочной камеры с наклонными листами плоскостного смыва, смоченных разделяющим средством. Листы плоскостного смыва или пластины перегородок расположены в V-образной форме без перекрывания. При контакте потока воздуха, насыщенного краской, с разделяющим агентом, стекающим вниз по пластинам перегородок, большинство компонентов краски переносятся из потока воздуха в разделяющий агент. Разделяющий агент собирается в поддоне и удаляется из системы. Разделяющий агент возвращают в цикл после, по меньшей мере, частичного отделения компонентов краски. Воздушный поток, все еще содержащий частицы краски, затем направляют в электростатический скруббер, который снабжен положительно заряженными разделяющими пластинами, которые также смочены разделяющим агентом. Провода высокого напряжения находятся внутри электростатического скруббера. Частицы краски в потоке воздуха заряжены отрицательно и притягиваются разделяющими пластинами. Частицы краски захватываются разделяющим агентом и удаляются стекающим вниз разделяющим агентом из системы электростатического скруббера и собираются в том же поддоне в качестве основного потока разделяющего агента. В пресс-релизе отсутствует информация относительно состава разделяющего агента с тем исключением, что разделяющий агент способствует агломерации частиц краски. В пресс-релизе анонсировано, что система E-scrub позволяет снизить потребление энергии порядка 78% по сравнению с обычной технологией мокрой очистки покрасочной камеры.

Целью настоящего изобретения является создание эффективного способа удаления избытка краски при распылении в покрасочной камере с низким потреблением энергии, с высоким коэффициентом рециркуляции всех потоков носителей, используемых в способе, который может быть использован в течение длительного времени с высокой стабильностью процесса. Кроме того, целью настоящего изобретения является предложение подходящего жидкого носителя для сбора избытка краски в таких способах удаления избытка краски в покрасочной камере.

Раскрытие изобретения

Эти цели достигнуты водной разделяющей жидкостью для сбора избытка краски при распылении из газового потока, включающей:

a) по меньшей мере, 49,95% масс. воды относительно общей массы водной разделяющей жидкости;

b) по меньшей мере, одно неионогенное поверхностно-активное вещество,

c) 5-50% масс. относительно общей массы водной разделяющей жидкости органического водорастворимого компонента, стабилизирующего пленку, выбранного из мономерных полиолов, имеющих, по меньшей мере, три гидроксильные группы в молекуле, и полимерных полиолов, выбранных из поли(этиленгликолей), сложных полиэфиров полиолов, акриловых полиолов и полиуретановых полиолов, причем компоненты b) и с) являются различными,

вязкость водной разделяющей жидкости, выраженная через время истечения, составляет 11-25 с, предпочтительно 11-20 с, более предпочтительно 11-15 с по измерению в соответствии с DIN 53 211 с помощью 4 мм стандартной чашки при 23°С.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является способ удаления избытка краски в покрасочной камере, включающий:

i) направление потока газа через покрасочную камеру;

ii) приведение в контакт избытка краски при распылении с потоком газа, протекающим через покрасочную камеру, образуя тем самым поток газа, содержащий частицы или капли краски, диспергированные в нем,

iii) формирование текущей по существу непрерывной жидкой пленки из вышеуказанной водной разделяющей жидкости на поверхности, расположенной на пути потока газа;

iv) направление содержащего краску потока газа на указанную поверхность для приведения в контакт потока газа с текущей по существу непрерывной пленкой водной разделяющей жидкости, тем самым перенося частицы или капли краски из потока газа в разделяющую жидкость для получения первой разделяющей жидкости, насыщенной краской,

v) удаление первой разделяющей жидкости, насыщенной краской, и потока газа с пониженным содержанием краски.

В соответствии с предпочтительным осуществлением настоящего изобретения способ дополнительно включает:

vi) по меньшей мере, частичное отделение компонентов краски из первой разделяющей жидкости с получением первой очищенной разделяющей жидкости и/или

vii) очистку удаленного потока газа для получения очищенного потока газа и

viii) при необходимости, по меньшей мере, частичное возвращение в цикл первой очищенной разделяющей жидкости на стадию iii) и/или, по меньшей мере, частичное возвращение в цикл очищенного потока газа на стадию i).

Еще одним аспектом настоящего изобретения является способ окраски подложки, включающий:

- распыление краски на подложку в покрасочной камере, получая тем самым окрашенную подложку и избыток краски при распылении,

- удаление избытка краски при распылении вышеуказанным способом.

Осуществление изобретения

Одной целью, как определено выше, является создание способа удаления избытка краски, образующегося при распылении краски, с помощью небольших количеств жидкости-носителя, которая должна быть очищена до возвращения в цикл в способе. Для достижения этой цели поток газа используют для захвата избытка краски, образующегося при распылении краски на подложку в покрасочной камере. Согласно одному осуществлению поток газа направляют через покрасочную камеру в режиме нисходящего потока вокруг окрашиваемой подложки с высокой скоростью. Тем самым гарантируется, что избыток краски при распылении захватывается потоком газа, чтобы избежать засорения и загрязнения стен покрасочной камеры, и обеспечивается быстрое удаление избытка краски при распылении в покрасочной камере. Последнее особенно важно на автоматизированных линиях высокой производительности, на которых окрашивают несколько подложек в разные цвета, чтобы избежать загрязнения последующих подложек.

В качестве газа-носителя для потока газа предпочтительно используют воздух из-за доступности по низким ценам. Температуру и влажность потока воздуха регулируют для достижения безопасной эксплуатации покрасочной камеры и получения требуемого качества покраски. Таким образом, ключевая точка энергоэффективного процесса распыления состоит в создании возможности возвращать в цикл поток газа, чтобы оптимально использовать большой объем потока газа, доведенного до определенной температуры и влажности. Еще одним преимуществом рециркуляции потока газа-носителя, конечно, является снижение общего загрязнения, создаваемого окрасочной линией, достигая таким образом высокого коэффициента рециркуляции потока газа, по меньшей мере, 60%, предпочтительно, по меньшей мере, 65%, более предпочтительно, по меньшей мере, 70%, по меньшей мере, 75%, по меньшей мере, 85%, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 90%, по меньшей мере, 95%, по меньшей мере, 97% или, по меньшей мере, 99%.

Кроме того, важным является, особенно для получения искомых высоких коэффициентов рециркуляции газа-носителя, эффективное удаление избытка краски при распылении, захваченного потоком газа.

В соответствии с одним осуществлением настоящего изобретения поток газа, насыщенный краской, выходящий из области распыления покрасочной камеры, приводят в контакт с контактными поверхностями. В описанном выше осуществлении с нисходящим потоком газа-носителя через покрасочную камеру эти контактные поверхности расположены ниже области распыления в покрасочной камере.

В соответствии с настоящим изобретением текущая, по существу непрерывная жидкая пленка водной разделяющей жидкости, формируется на этих контактных поверхностях. Эти контактные поверхности могут быть образованы двумя противоположными перегородками, которые совместно покрывают всю ширину покрасочной камеры под уровнем распыления. Эти перегородки предпочтительно наклонены для создания расположения в виде воронки, что позволяет непрерывной пленке разделяющей жидкости течь по пластинам перегородки под действием силы тяжести. Поток газа, насыщенный краской, приводят в контакт со смоченной поверхностью и пропускают между противоположными пластинами, образующими воронку. Таким образом поток газа направляют по определенному пути и обеспечивают интенсивный контакт между потоком газа и текущей пленкой разделяющей жидкости.

Предпочтительно вопреки идеям предшествующего уровня техники, как уже говорилось выше, противоположные пластины, образующие воронку, не перекрываются, так что нет завесы из разделяющей жидкости, текущей с одной пластины на другую пластину, создавая тем самым завесу, в которую должен входить поток газа. Такое расположение предотвращает создание турбулентности, которая противоречит требованию обеспечения протекания по существу непрерывной пленки, особенно при очень низкой толщине пленки, которая является желательной в соответствии с настоящим изобретением, как будет описано ниже.

После контакта между потоком газа, насыщенным краской, и текущей непрерывной пленкой, разделяющей жидкости, компоненты краски захватываются разделяющей жидкостью из потока газа.

В соответствии с обсужденными выше предпочтительными осуществлениями в нижней части воронки, образованной наклонными контактными поверхностями, насыщенную краской разделяющую жидкость собирают и удаляют из системы. Разделяющую жидкость предпочтительно дополнительно обрабатывают для по меньшей мере частичного отделения компонентов краски от разделяющей жидкости, так чтобы разделяющая жидкость могла быть возвращена в систему. В соответствии с предпочтительным осуществлением настоящего изобретения отделение компонентов краски от разделяющей жидкости может быть достигнуто флотацией или седиментацией, причем разделяющую жидкость предпочтительно собирают в нижней части системы в дренажную трубу. Затем разделяющую жидкость направляют в устройство, где может быть достигнуто время пребывания, необходимое для выбранного метода разделения. Дренажная труба сама может обеспечить требуемое время пребывания в процессе флотации или седиментации.

До возвращения в цикл разделяющая жидкость может быть дополнительно очищена до возвращения в цикл для устранения накопления нежелательных продуктов, которые растворяются в разделяющей жидкости. Предпочтительно это выполнять с частичным отбором потока для поддержания постоянной концентрации этих компонентов, избегая тем самым энергозатратной и дорогостоящей полной обработки разделяющей жидкости.

В соответствии со способом настоящего изобретения большая часть избытка краски при распылении, захваченного потоком газа, переносится в разделяющую жидкость. Предпочтительно, по меньшей мере, 50%, по меньшей мере, 55%, по меньшей мере, 60%, по меньшей мере, 65%, по меньшей мере, 70%, по меньшей мере, 75%, наиболее предпочтительно, по меньшей мере, 80% избытка краски при распылении, захваченного потоком газа, переносится в разделяющую жидкость. Может быть предпочтительной в зависимости от количества избытка краски при распылении, остающегося в потоке газа, и предполагаемого использования потока газа, дополнительная очистка потока газа, в частности, если поток газа должен быть возвращен в процесс.

В соответствии с предпочтительным осуществлением настоящего изобретения поток газа после контакта с разделяющей жидкостью направляют через электростатический скруббер, включающий заряженные пластины. Частицы или капли, диспергированные в потоке газа, имеют заряд, противоположный заряду заряженной пластины, и таким образом направляются электрическим полем на заряженные пластины и удаляются из потока газа. В соответствии с предпочтительным осуществлением настоящего изобретения текущая по существу непрерывная пленка той же водной разделяющей жидкости, как указана выше, формируется на заряженных пластинах. В электростатическом скруббере заряженные пластины предпочтительно ориентированы в вертикальном направлении, в результате чего разделяющая жидкость стекает вертикально вниз по заряженным пластинам. Частицы и капли краски направляются электрическим полем к противоположно заряженными пластинам и затем будут собираться на текущей по существу непрерывной пленке разделяющей жидкости и таким образом будут удалены из электростатического скруббера. Благодаря течению по существу непрерывной пленки свежая поверхность разделяющей жидкости всегда доступна для приема компонентов краски. В связи с вертикальным расположением заряженных пластин сплошная пленка поступает самотеком и легко может быть собрана ниже электростатического скруббера, например, в дренажной трубе, которая может быть такой же, как дренажная труба для разделяющей жидкости, смачивающей контактные поверхности, как обсуждалось выше. Разделяющая жидкость, насыщенная частицами краски, выходящая из электростатического скруббера, может быть дополнительно обработана таким же образом, как разделяющая жидкость для смачивания контактной поверхности. Предпочтительно два потока разделяющей жидкости в соответствии с настоящим изобретением объединяют и вместе обрабатывают для отделения частиц краски, как описано выше. Очищенная таким образом водная разделяющая жидкость может быть возвращена в цикл на контактные поверхности и/или заряженные пластины электростатического скруббера.

Авторы настоящего изобретения теперь установили, что для функционирования вышеописанных способов удаления избытка краски при распылении в покрасочной камере разделяющая жидкость должна соответствовать до некоторой степени противоречивым требованиям.

Как указано выше, для экономически эффективного функционирования покрасочной камеры с низким потреблением энергии потоки должны быть возвращены в цикл и уменьшены в объеме. Это уже было обсуждено выше в связи с потоком газа.

Но то же самое в еще большей степени относится к разделяющей жидкости. Прежде всего по экономическим соображениям, а также по соображениям безопасности, в частности при использовании с предпочтительным электростатическим скруббером, разделяющая жидкость должна быть на водной основе и содержать минимум, по возможности не содержать низколетучих органических веществ, нежелательных с точки зрения выбросов и нежелательных с точки зрения безопасности, так как эти компоненты могут образовывать горючие смеси, в частности в сочетании с высоким напряжением при очистке электростатическим скруббером.

Кроме того, как отмечалось выше, общее количество обрабатываемой разделяющей жидкости должно быть как можно меньше, так как это будет непосредственно влиять на потребление энергии системой. Тем не менее разделяющая жидкость должна обладать способностью эффективно поглощать избыток краски при распылении из различных источников, таких как композиции покрытия на водной основе или композиции покрытия на основе растворителя, обеспечивая тем самым смачивание значительно отличающихся красочных систем для эффективного поглощения избытка краски при распылении из потока газа. Кроме того, при использовании в способе, как указано выше, важно, чтобы текущая по существу непрерывная пленка формировалась на сильно наклоненных, даже вертикальных поверхностях. Это течение по существу непрерывной жидкой пленки должно сохраняться, даже при контакте с высокоскоростным потоком газа, содержащим даже твердые частицы, которые сталкиваются с текущей непрерывной пленкой. Кроме того, при использовании разделяющей жидкости в системе электростатического скруббера жидкость должна иметь определенную электрическую проводимость и, конечно, текущая по существу непрерывная пленка должна иметь высокую однородность, так как любые изменения толщины пленки в результате турбулентности или искажения могут значительно влиять на электрическое поле и, таким образом, могут нарушить процесс электростатической очистки.

С другой стороны разделяющая жидкость должна быть выполнена так, чтобы позволить легко отделять компоненты краски от разделяющей жидкости. Например, разделяющая жидкость с высокой вязкостью может быть полезной для создания текущей по существу непрерывной пленки, но затем трудно получить требуемую однородную пленку и сложно проводить обычные рентабельные способы разделения, подобные флотации или седиментации.

Изобретатели в настоящее время обнаружили, что если выполнены следующие критерии, получается разделяющая жидкость, оптимальная для вышеописанного способа. Вязкость, выраженная через время истечения, должна составлять 11-25 с по измерению в соответствии с DIN 53 211 с помощью 4 мм стандартной чашки. DIN 53 211 раскрывает, что измерение в стандарте предназначены для измерения вязкости жидкостей через время истечения, по меньшей мере, 20 с. Изобретатели, тем не менее, использовали стандарт DIN 53 211 для измерения времени истечения разделяющей жидкости настоящего изобретения, так как он является основным стандартом измерения вязкости в лакокрасочной промышленности для получения сопоставимых результатов. Кроме того, изобретатели установили, что в диапазоне 10-20 с также может быть достигнута очень высокая воспроизводимость, что подтверждает в противоположность рекомендации DIN 53 211, также могут быть измерена вязкость жидкостей со временем истечения 10-20 с с помощью 4 мм стандартной чашки.

Такая вязкость является достаточно низкой, что позволяет легко отделять компоненты краски, используя стандартные технологии, такие как флотация или седиментация. Низкая вязкость разделяющей жидкости приведет к высокой скорости потока по сравнению с более вязким материалом. Высокие скорости потока, конечно, приводят при той же толщине непрерывной пленки к увеличению количества перерабатываемой разделяющей жидкости и труднее сформировать стабильную непрерывную пленку равномерной толщины, которая не нарушается потоком газа в контакте с непрерывной пленкой, разделяющей жидкости в соответствии со способом настоящего изобретения.

Для снижения негативного влияния низкой вязкости материала толщина пленки должна быть уменьшена, чтобы иметь более высокие скорости потока, при этом с низким количеством разделяющей жидкости. Таким образом, толщина пленки в соответствии со способом настоящего изобретения предпочтительно составляет менее 50 мкм, менее 45 мкм, менее 40 мкм, менее 35 мкм, менее 30 мкм, менее 25 мкм, менее 23 мкм, менее 21 мкм, менее 20 мкм, менее 18 мкм, менее 17 мкм, менее 16 мкм, менее 15 мкм. Минимальная толщина пленки составляет, по меньшей мере, 5 мкм, по меньшей мере, 6 мкм, по меньшей мере, 7 мкм, по меньшей мере, 8 мкм, по меньшей мере, 9 мкм или, по меньшей мере, 10 мкм.

Низкая толщина пленки разделяющей жидкости особенно важна для электростатического скруббера, чтобы минимизировать влияние непрерывной пленки разделяющей жидкости на электрическое поле.

Но наличие пленки жидкости с низкой вязкостью с малой толщиной делает ещё более трудным достижение стабильного течения по существу непрерывной пленки, которая по существу является равномерной, даже при контакте с высокоскоростным потоком газа. Любое нарушение, особенно пленки с низкой вязкостью и малой толщиной, например, до такой степени, что каждая контактная поверхность ниже зоны распыления в покрасочной камере больше не смачивается, что может привести к тому, что поток газа насыщенный краской непосредственно контактирует с поверхностью, что приводит к возможности загрязнения контактной поверхности, причём такие загрязнения могли бы сделать практически невозможным сохранение непрерывной пленки на контактной поверхности. Эти негативные эффекты являются ещё более выраженными в электростатическом скруббере, так как любое загрязнение будет в значительной степени влиять на электрическое поле в скруббере.

Авторы настоящего изобретения неожиданно установили, что жидкость с низкой вязкостью может быть использована в способе изобретения, даже с вышеописанной низкой толщиной пленки, если достигается хорошая смачиваемость поверхности, приводимой в контакт, и разделяющая жидкость содержит водорастворимый компонент, стабилизирующий пленку. Необходимая смачивающая способность водной разделяющей жидкости в соответствии с настоящим изобретением достигается с помощью неионогенных поверхностно-активных веществ. Предпочтительно в соответствии с настоящим изобретением система поверхностно-активных веществ для достижения смачивающей способности должна быть выбрана так, чтобы она не взаимодействовала с другими компонентами разделяющей жидкости или с компонентами избытка краски при распылении. Таким образом, изобретатели обнаружили, что ионные поверхностно-активные вещества, т.е. катионные или анионные, или амфотерные поверхностно-активные вещества могут взаимодействовать с компонентами краски до такой степени, что трудно поддерживать требуемую смачивающую способность на протяжении длительного времени проведения способа в соответствии с настоящим изобретением, особенно если разделяющая жидкость возвращается в цикл. Поэтому в соответствии с одним осуществлением настоящего изобретения разделяющая жидкость не содержит ионных поверхностно-активных веществ.

Предпочтительные неионогенные поверхностно-активные вещества могут быть выбраны из эфиров жирных спиртов поли(этиленгликоля), эфиров алкилфенолов поли(этиленгликоля), эфиров жирных кислот поли(этиленгликоля), моно-глицеридов жирных кислот, моно-эфиров жирных кислот поли(этиленгликоля), моноалканоламидов жирных кислот, диалканоламидов жирных кислот, этоксилированных моноалканоламидов жирных кислот, этоксилированных диалканоламидов жирных кислот, неполных эфиров пентаэритрита жирных кислот, этоксилированных неполных эфиров пентаэритрита жирных кислот, эфиров сорбитана жирных кислот, этоксилированных эфиров сорбитана жирных кислот, алкиламинооксидов, этоксилированных алкиламинооксидов, фторсодержащих поверхностно-активных веществ, поверхностно-активных веществ на основе полисилоксана и их комбинаций.

Особенно предпочтительными неионогенными поверхностно-активные веществами являются эфиры жирных спиртов поли(этиленгликоля), эфиры жирных кислот поли(этиленгликоля), фторсодержащие поверхностно-активные вещества и поверхностно-активные вещества на основе полисилоксана, причем эфиры жирных спиртов поли(этиленгликоля) являются особенно предпочтительными. Количество и тип неионогенных поверхностно-активных веществ регулируется так, чтобы получить требуемую смачивающую способность. Количество неионогенного поверхностно-активного вещества, присутствующего в водной разделяющей жидкости в соответствии с настоящим изобретением, может составлять 0,05-1,5% или 0,1-1,3%, или 0,5-1,0% масс. в пересчете на общую массу жидкости.

Кроме того, авторы изобретения неожиданно установили, что предпочтительным является, если разделяющая жидкость при использовании для увлажнения заряженных пластин электростатического скруббера дополнительно содержит анионное поверхностно-активное вещество. Было обнаружено, что присутствие анионного поверхностно-активного вещества улучшает агломерацию частиц краски в разделяющей жидкости и отделение таким образом шлама краски от разделяющей жидкости. Без обращения к теории, предполагается, что частицы краски отрицательно заряжены в электростатическом скруббере и присутствие анионных поверхностно-активных веществ способствует агломерации частиц краски. Таким образом, анионное поверхностно-активное вещество может быть добавлено к разделяющей жидкости до нанесения на заряженные пластины электростатического скруббера или может быть добавлено к разделяющей жидкости в качестве активатора агломерации к разделяющей жидкости после выхода из электростатического скруббера. Так как очищенную разделяющую жидкость после отделения частиц краски предпочтительно возвращать в цикл в покрасочную камеру и/или электростатический скруббер, необходимо обращать внимание в случае разделяющей жидкости, содержащей анионные поверхностно-активные вещества, что очищенную разделяющую жидкость возвращают в цикл только в скруббер или если ее возвращают в цикл в покрасочную камеру, где не является предпочтительным, чтобы разделяющая жидкость содержала анионные поверхностно-активные вещества, то требуется принять известные меры для нейтрализации заряда до возвращения в цикл в покрасочную камеру.

Подходящие анионные поверхностно-активные вещества могут быть выбраны из сульфатов жирных спиртов, алкансульфонатов, алкилбензолсульфонатов, сульфосукцинатов, таких как диалкилсульфосукцинат натрия, этоксилированных сульфатов жирных спиртов, эфиров фосфатов жирных спиртов, этоксилированных эфиров фосфатов жирных спиртов, моно-глицеридсульфатов. Особенно подходящими являются сульфосукцинаты, особенно натриевая соль ди(этилгексил)сульфоянтарной кислоты.

Количество анионного поверхностно-активного вещества, присутствующего в водной разделяющей жидкости в соответствии с настоящим изобретением, может составлять 0,05-2,5% или 0,1-2,0%, или 0,5-1,5% масс. в пересчете на общую массу жидкости.

Водорастворимый органический компонент, стабилизирующий пленку, который будет использован в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно представляет собой органическое соединение с давлением паров при 20°С менее 1 Па, предпочтительно менее 0,5 Па и наиболее предпочтительно менее 0,1 Па. Водорастворимый органический компонент, стабилизирующий пленку разделяющей жидкости, в соответствии с настоящим изобретением выбирают из мономерных полиолов, имеющих, по меньшей мере, три гидроксильные группы в молекуле, и полимерных полиолов, выбранных из поли(этилен гликолей), сложных полиэфиров полиолов, акриловых полиолов и полиуретановых полиолов, предпочтительно водорастворимый органический компонент, стабилизирующий пленку, выбран из глицерина и поли(этиленгликолей).

Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что моноалкильные эфиры поли(этиленгликолей), поли(пропиленгликолей) или смешанных поли((этилен)(пропилен)гликолей) являются менее эффективными. Таким образом, водная разделяющая жидкость предпочтительно не содержит таких гликолей с концевой моноалкилэфирной группой, поли(пропиленгликолей) или смешанных поли((этилен)(пропилен)гликолей).

Полимерные полиолы, предпочтительно используемые в качестве органического водорастворимого компонента, стабилизирующего пленку, разделяющей жидкости в соответствии с настоящим изобретением, предпочтительно имеют среднечисленную молекулярную массу 200-3000, или 200-2000, или 300-1500, или 300-1000. Количество водорастворимого компонента, стабилизирующего пленку, в водной разделяющей жидкости в соответствии с настоящим изобретением зависит от конкретного выбранного соединения и других компонентов разделяющей жидкости и поэтому может изменяться в диапазоне 5-50% масс. в перерасчете на общую массу жидкости. Предпочтительное количество водорастворимого компонента, стабилизирующего пленку, составляет 7-40% масс., 10-35% масс., 12-30% масс. или 15-25% масс. в пересчете на общую массу жидкости.

При необходимости вязкость водной разделяющей жидкости в соответствии с настоящим изобретением может быть скорректирована добавлением модификатора реологии. Подходящие модификаторы реологии, которые отличаются от компонентов b) (неионогенные ПАВ) и c) (водорастворимый компонент стабилизирующий пленку), выбирают из производных целлюлозы, полисахаридов, крахмала и производных крахмала, поливинилового спирта и поливинилпирролидона.

В соответствии с настоящим изобретением особенно предпочтительны модификаторы реологии с низким и, если возможно, с пренебрежимо малым взаимодействием с компонентами краски, чтобы гарантировать, что вязкость разделяющей жидкости существенно не изменится. Поливиниловый спирт и, в особенности, производные целлюлозы, поэтому являются наиболее предпочтительными.

В зависимости от красочной системы, распыляемой в покрасочной камере, водная разделяющая жидкость в соответствии с настоящим изобретением может дополнительно включать средство для устранения клейкости краски и/или средство, способствующее агломерации, которые предпочтительно выбирают из полиаминов, аминов полиамида, силикатов, соединений алюминия, силикатов алюминия и их комбинаций. Подходящими анионными средствами, способствующими агломерации, являются поликарбоксилаты. Особенно подходящими анионными средствами, способствующими агломерации, являются натриевые соли полиаспарагиновой кислоты.

Способ настоящего изобретения и водная разделяющая жидкость, используемая в способе настоящего изобретения, являются подходящими для высокоавтоматизированного непрерывного или полунепрерывного процесса для распыления на любые подложки, причем компоненты носителя для удаления избытка краски при распылении, в частности газовый поток, а также водная разделяющая жидкость, могут быть эффективно переработаны и только небольшое количество водной разделяющей жидкости необходимо для достижения требуемого удаления избытка краски при распылении в покрасочной камере. Таким образом, процесс, способ и водная разделяющая жидкость являются особенно подходящими для высокопроизводительных линий нанесения покрытий, в частности, используемых в автомобильной промышленности. Но способы настоящего изобретения, а также водная разделяющая жидкость также могут быть использованы в процессах окраски других подложек, таких как мебель, или бытовые электроприборы, или для других промышленных операций окраски.

Настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на следующие примеры.

Следующие водные разделяющие жидкости были приготовлены объединением компонентов в соответствии с таблицей 1. Количества в таблице представлены в пересчете на 100% твердое вещество.

Таблица 1 Компонент Пример 1 (% масс.) Сравнит пример 1 (% масс.) Сравнит пример 2 (% масс.) Модификатор реологии Tyiose¹ 0,375 Tyiose¹ 0,375 Tyiose¹ 0,375 Компонент, стабилизирующий пленку Глицерин 12,5 Глицерин 4,0 PPG 425² 12,5 Средство для устранения клейкости Полиамин 5 Полиамин 5 Полиамин 5 Неионогенное поверхностно-активное вещество Propetal 105³ 0,2 Propetal 105³ 0,2 Propetal 105³ 0,2 Вода 81,925 90,425 81,925 Вязкость при 23°С DIN 53 211 4 мм стандартная чашка 14 с 13 с 15 с ¹ эфир целлюлозы, поставляемый SE Tyiose GmbH &Co KG
² полипропиленгликоль молекулярной массы 425
³ поверхностно-активное вещество, поставляемое Zschimmer & Schwarz GmbH &Co KG

Водные разделяющие жидкости в соответствии с примером 1 и сравнительными примерами 1 и 2 оценивают на способность формирования пленки и качество пленки при нанесении на наклонные пластины из нержавеющей стали. Жидкости примера 1 и сравнительного примера 2 образуют устойчивую свободно текущую однородную гладкую пленку без видимых нарушений на стальных пластинах. Жидкость сравнительного примера 1 образует свободно текущую пленку, в которой имеются видимые нарушения, такие как ручейки и образование капель.

Во втором эксперименте разделяющие жидкости в соответствии с примером 1 и сравнительными примерами 1 и 2 смешивают с коммерческой 2К прозрачной композицией, поставляемой PPG, и разделяющие жидкости оценивают по отделению краски. В разделяющих жидкостях примера 1 и сравнительного примера 1 краска агломерируется и может быть легко удалена флотацией, в то время как краска является растворимой в разделяющей жидкости сравнительного примера 2.

Изобретение относится к удалению избытка краски при распылении в покрасочной камере водной разделяющей жидкостью. Водная разделяющая жидкость содержит a) по меньшей мере 49,95% масс. воды; b) по меньшей мере одно неионогенное поверхностно-активное вещество и c) 5-50% масс. органического водорастворимого компонента, стабилизирующего пленку, из мономерных и полимерных полиолов. Компоненты b) и c) различаются. Вязкость разделяющей жидкости в соответствии с DIN 53211 при 23°C находится в диапазоне 11-25 с. Способ удаления избытка краски включает: i) направление потока газа через покрасочную камеру; ii) контактирование избытка краски с потоком газа с формированием потока газа, насыщенного краской; iii) формирование текущей непрерывной жидкой пленки водной разделяющей жидкости на поверхности потока газа; iv) направление потока газа, насыщенного краской, на указанную поверхность с формированием первой разделяющей жидкости, насыщенной краской; v) удаление первой разделяющей жидкости, насыщенной краской, и потока газа с пониженным содержанием краски. Изобретение обеспечивает эффективное удаление избытка краски при распылении в покрасочной камере при низком потреблении энергии, высоком коэффициентом рециркуляции всех потоков носителей в течение длительного времени и высокой стабильности процесса. 3 н. и 12 з.п.ф-лы, 1 табл., 1 пр.

1. Водная разделяющая жидкость для улавливания избытка краски при распылении из газового потока, содержащая:
a) по меньшей мере 49,95% масс. воды, в пересчете на общую массу водной разделяющей жидкости;
b) по меньшей мере одно неионогенное поверхностно-активное вещество, и
c) 5-50% масс. в пересчете на общую массу водной разделяющей жидкости органического водорастворимого компонента, стабилизирующего пленку, выбранного из мономерных полиолов, имеющих, по меньшей мере, три гидроксильные группы в молекуле, и полимерных полиолов, выбранных из поли(этиленгликолей), сложных полиэфиров полиолов, акриловых полиолов и полиуретановых полиолов, причем
компоненты b) и c) различаются, и
водная разделяющая жидкость имеет вязкость, выраженную через время истечения, в диапазоне 11-25 с, предпочтительно 11-20 с, более предпочтительно 11-15 с, измеренную в соответствии с DIN 53211 с использованием 4 мм стандартной чашки при 23°C.

2. Водная разделяющая жидкость по п.1, которая не содержит ионных поверхностно-активных веществ или содержит анионные поверхностно-активные вещества.

3. Водная разделяющая жидкость по п.1, в которой неионогенное поверхностно-активное вещество выбрано из эфиров жирных спиртов поли(этиленгликоля), эфиров алкилфенолов поли(этиленгликоля), эфиров жирных кислот поли(этиленгликоля), моноглицеридов жирных кислот, моноэфиров жирных кислот поли(этиленгликоля), моноалканоламидов жирных кислот, диалканоламидов жирных кислот, этоксилированных моноалканоламидов жирных кислот, этоксилированных диалканоламидов жирных кислот, неполных эфиров пентаэритрита жирных кислот, этоксилированных неполных эфиров пентаэритрита жирных кислот, эфиров сорбитана жирных кислот, этоксилированных эфиров сорбитана жирных кислот, алкиламинооксидов, этоксилированных алкиламинооксидов, фторсодержащих поверхностно-активных веществ, поверхностно-активных веществ на основе полисилоксана и их комбинаций.

4. Водная разделяющая жидкость по п.1 или 3, в которой неионогенное поверхностно-активное вещество(а) присутствует(ют) в количестве 0,05-1,5% масс. или 0,1-1,3% масс., или 0,5-1,0% масс. в пересчете на общую массу жидкости.

5. Водная разделяющая жидкость по п.1, в которой органический водорастворимый компонент, стабилизирующий пленку, выбран из мономерных полиолов, имеющих, по меньшей мере, три гидроксильные группы в молекуле, предпочтительно глицерина и поли(этиленгликолей).

6. Водная разделяющая жидкость по п.1, в которой среднечисленная молекулярная масса полимерных полиолов составляет 200-3000 или 200-2000, или 300-1500, или 300-1000.

7. Водная разделяющая жидкость по п.1 или 5, в которой органический водорастворимый компонент, стабилизирующий пленку, присутствует в количестве 7-40% масс., 10-35% масс., 12-30% масс. или 15-25% масс. в пересчете на общую массу жидкости.

8. Водная разделяющая жидкость по п.1, которая дополнительно содержит:
d) модификатор реологии, отличающийся от компонентов b) и c), выбранный из производных целлюлозы, полисахаридов, крахмала и производных крахмала, поливинилового спирта и поливинилпирролидона.

9. Водная разделяющая жидкость по п.8, которая дополнительно содержит:
e) средство для устранения клейкости краски и/или средство, способствующее агломерации, предпочтительно выбранное из полиаминов, полиамидов аминов, силикатов, соединений алюминия, силикатов алюминия, натриевых солей полиаспарагиновой кислоты и их комбинаций.

10. Способ удаления избытка краски при распылении в покрасочной камере, включающий:
i) направление потока газа через покрасочную камеру;
ii) приведение в контакт избытка краски при распылении с потоком газа, протекающим через покрасочную камеру, формируя тем самым поток газа, насыщенный краской, содержащий частицы или капли краски, диспергированные в нем,
iii) формирование текущей по существу непрерывной жидкой пленки водной разделяющей жидкости по любому из пп.1-9 на поверхности, расположенной на пути потока газа;
iv) направление потока газа, насыщенного краской, на указанную поверхность для приведения потока газа в контакт с протекающей по существу непрерывной пленкой водной разделяющей жидкости, перемещая тем самым частицы или капли краски из потока газа в разделяющую жидкость для формирования первой разделяющей жидкости, насыщенной краской; и
v) удаление первой разделяющей жидкости, насыщенной краской, и потока газа с пониженным содержанием краски.

11. Способ по п.10, дополнительно включающий
vi) по меньшей мере, частичное отделение компонентов краски от первой разделяющей жидкости для получения первой очищенной разделяющей жидкости и/или
vii) очистку удаленного потока газа для получения очищенного потока газа; и
viii) при необходимости, по меньшей мере, частичное возвращение в цикл первой очищенной разделяющей жидкости на стадию iii) и/или по меньшей мере частичное возвращение в цикл очищенного потока газа на стадию i).

12. Способ по п.11, в котором
на стадии vi) разделяющую жидкость подвергают флотации или седиментации для получения шлама краски, который удаляют для дальнейшей переработки или утилизации, и
на стадии vii) удаленный поток газа направляют через электростатический скруббер, содержащий заряженные пластины, в котором формируют текущую по существу непрерывную пленку водной разделяющей жидкости по любому из пп.1-9 на заряженных пластинах электростатического скруббера и частицы и/или капли, диспергированные в потоке газа, имеющие противоположный заряд относительно заряженных пластин, в результате направляются электрическим полем на заряженные пластины и собираются в разделяющей жидкости для формирования второй разделяющей жидкости, насыщенной краской, и по существу очищенного потока газа.

13. Способ по п.12, в котором вторую разделяющую жидкость, насыщенную краской, подвергают стадии разделения, предпочтительно выбранной из флотации и седиментации для удаления шлама краски с получением второй очищенной разделяющей жидкости, которую, по меньшей мере, частично возвращают в цикл на стадию iii) и/или стадию vii), предпочтительно первую и вторую разделяющую жидкость, насыщенную краской, объединяют до стадии vii) разделения для получения комбинированной очищенной разделяющей жидкости, которую, по меньшей мере, частично возвращают в цикл на стадии iii) и/или стадии vii).

14. Способ по пп.10-13, в котором толщина текущей по существу непрерывной пленки водной разделяющей жидкости на стадии iii) и/или на стадии vii) составляет 5-50 мкм, или 10-30 мкм, или 10-25 мкм.

15. Способ окраски подложки, включающий:
распыление краски на подложку в покрасочной камере, получая тем самым окрашенную подложку и избыток краски при распылении; и
удаление избытка краски при распылении способом по любому из пп.10-12.