DE69313314T2

DE69313314T2 - Verwendung von wässrigen Anstrichzusammensetzungen

Info

Publication number: DE69313314T2
Application number: DE69313314T
Authority: DE
Inventors: Tetsuro Kajino; Masahiro Nagasaki; Takayuki Shibata; Nobuhiro Sudo; Kazuo Uenoyama
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 1992-02-07
Filing date: 1993-02-04
Publication date: 1998-01-02
Anticipated expiration: 2013-02-05
Also published as: KR100247519B1; KR930017996A; CA2088854A1; EP0554865B1; ATE157387T1; US5319017A; EP0554865B2; DE69313314T3; DE69313314D1; EP0554865A1

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung ist auf die Verwendung einer Farbzusammenstellung als wiederverwendbare wässrige Farbzusammenstellung gerichtet, welche zur Wiederverwendung geeignet ist, nachdem sie von Spülwasser, welches in einer Beschichtungskabine verwendet wird, rückgewonnen wurde.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Wässrige, durch Wärme aushärtende Farbzusammenstellungen, welche auf Alkyd- oder Acrylharzen basieren, sind in der US-A 4 518 724 offenbart. Löslichkeitsparameter von zugefügten wasserlöslichen Harzpartikeln werden angesprochen, jedoch nicht im Zusammenhang mit denen eines Härtungsmittels. Die Farbzusammenstellungen werden entweder als Beschichtungen oder Deckschichten verwendet, die auf einen Gegenstand gesprüht werden. Das Problem einer möglichen Wiederverwendung wird jedoch nicht erwähnt.
Auf dem Gebiet des Sprühbeschichtens eines Gegenstandes innerhalb einer Beschichtungskabine verbleibt eine große Menge des Beschichtungs- oder Farbmaterials unaufgetragen, entfernt von dem Gegenstand und bewirkt einen Staub aus Farbmaterial innerhalb der Kabine. Solch ein Farbmaterial wird durch die Verwendung von Spülwasser gesammelt, worin es dispergiert oder gelöst wird. Da das Farbmaterial in großem Ausmaß rückgewonnen wird, bewirkt die Beseitigung des Farbmaterials mit dem Spülwasser einen wirtschaftlichen Verlust von Material und sogar eine Verschmutzung der Umwelt. Um dieses Problem zu vermeiden, wurde vorgeschlagen, das Farbmaterial aus dem Spülwasser rückzugewinnen, um es wiederzuverwenden, wie zum Beispiel in der JP-A-49-51324 offenbart. Die Veröffentlichung offenbart ein Verfahren zum Rückgewinnen einer wässrigen Farbzusammensetzung mit einem wasserlöslichen Harz, wie zum Beispiel einem Alkydharz und einem Acrylharz, sowie einem Pigment aus dem Spülwasser durch Verwendung einer umgekehrten Osmose oder einer Ultra-Filtrier-Membran, wobei die mit dem Spülwasser verdünnte Farbzusammenstellung durch die Membran filtriert wird, um die Konzentration des wasserlöslichen Harzes und des Pigmentes auf ein Niveau ähnlich der Originalkonzentration zu bringen und so die Farbzusammensetzung zu recyceln.
Jedoch ist dieser Filtrierprozeß nicht in der Lage, erfolgreich ein wasserlösliches organisches Lösungsmittel rückzugewinnen, welches normalerweise in der Farbzusammenstellung auf Wasserbasis zu mehreren Prozenten enthalten ist, um das wasserlösliche Harz im Wasser zu dispergieren, da das organische Lösungsmittel zu einem großen Teil durch die Membran zusammen mit dem Wasser hindurchtreten wird. Mit diesem Ergebnis weist die zurückgewonnene Farbzusammensetzung den Nachteil geringer Konzentration des organischen Lösungsmittels auf, was Trennung oder Aggregation des wasserlöslichen Harzes oder Bindemittels und des Pigments während der Kondensation bewirken kann, so daß bei derartig zurückgewonnenen Farbzusammensetzungen nicht annehmbare Imbibition in einer Beschichtung zurückbleibt.
Um dieses Problem zu beseitigen, wird vorgeschlagen, daß die wässrige Farbzusammensetzung eine erhöhte Wasserlöslichkeit aufweist, indem ein wasserlösliches Harz mit hohen Säure- und Hydroxyl-Werten, wie zum Beispiel Alkyd- und Acrylharz, eingearbeitet wird. Jedoch stellt sich heraus, daß dieses Schema einen anderen Nachteil, nämlich die Verringerung des Widerstandes auf Dampf und heißes Wasser bewirkt und ebenfalls den Stoßwiderstand verringert.
Weiterhin wird festgestellt, daß, da die wässrige Farbzusammensetzung nicht in der Lage ist, die Trocknungsgeschwindigkeit einzustellen, im Gegensatz zu lösungsmittelverdünnten Farben, das Auftreten des Herablaufens (Gardinenbildung) während der Anwendung der Farbe wahrscheinlich ist, insbesondere in einer stark humiden Umgebung. Wenn das Herablaufen überwiegt, ist es schwierig, eine relativ dicke Beschichtung durch einen einzigen Beschichtungsprozeß anzubringen, wodurch die Beschichtung schlechter verarbeitbar wird. Um das Herablaufen der Farbe zu verhindern, wurde versucht, ein Verdickungsmittel in Form einer Emulsion einzubringen. Jedoch tendiert das Verdickungsmittel dazu, sich mit der Zeit zusammenzulagern, was gelegentlich zu einer körnigen Oberfläche oder ähnlich minderwertigen Beschichtungseigenschaften führt.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung kam in Anbetracht des obigen Problems zustande und hat die primäre Aufgabe, eine wässrige Farbzusammensetzung zur Verfügung zu stellen, welche in der Lage ist, die Separation und das Zusammenlagern zu verhindern, nachdem sie aus dem Spülwasser zum Wiederverwenden zurückgewonnen und konzentriert worden ist, mit dem Erhalt der angestrebten Beschichtungseigenschaft, weiterhin sicherzustellen, daß das Herablaufen (Gardinenbildung) vermieden wird, ohne die Notwendigkeit, eine Emulsion eines Verdickungsmittels einzubringen. Um die obigen hervorragenden Beschichtungscharakteristika zu erreichen, wird die wässrige Farbzusammensetzung der vorliegenden Erfindung so dargestellt, daß sie ein wasserlösliches Harz enthält, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Alkydharz und Acrylharz mit einem Säure-Wert von 25 bis 100, einem Hydroxyl-Wert von 35 bis 200 und einem Löslichkeitsparameter (SP) von 10.0 bis 11.0, und es wird ein Härtungsmittel eingearbeitet mit einem Löslichkeitsparameter (SP), welcher um 0.5 bis 3.0 höher ist als der des wasserlöslichen Harzes.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Figur 1 ist eine schematische Ansicht, die ein Farbrückgewinnungssystem illustriert, in welchem eine Farbe der vorliegenden Erfindung verwendet wird; und
Figur 2 ist eine schematische Ansicht, die ein weiteres Farbrückgewinnungssystem illustriert.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung wird nun im einzelnen diskutiert. Das wasserlösliche Harz, welches in der Wasserbasis enthalten ist, um eine Farbbeschichtung zu bilden, wird aus der Gruppe, bestehend aus Alkydharz und Acrylharz, ausgewählt und kann entweder allein oder in Kombination verwendet werden. Das Alkyd- und Acrylharz wird ausgewählt, so daß es einen Säurewert (AV) von 25 bis 100, einen Hydroxyl-Wert (OHV) von 35 bis 200 und einen Löslichkeitsparameter (SP) von 10.0 bis 11.0 aufweist. Wenn AV geringer ist als 25, OHV geringer als 35 oder SP geringer als 10.0, so leidet das Alkyd- und Acrylharz an schlechter Wasserlöslichkeit (hydrophilem Umfang), was Separation während der Kondensierung der zurückgewonnenen Farbzusammenstellung bewirken kann. Andererseits, wenn AV größer ist als 100, OHV größer als 200 oder SP größer als 11.0, so leidet das Harz an unerwünscht hoher Wasserlöslichkeit (hydrophilem Umfang), was den Wasserwiderstand in der resultierenden Farbbeschichtung reduzieren kann. Vorzugsweise wird das Alkyd- und Acrylharz so gewählt, daß es ein AV von 40 bis 70 und ein OHV von 60 bis 150 aufweist. Weiterhin ist es bevorzugt, daß das Alkydharz eine Öllänge von 45 oder weniger aufweist.
Der Löslichkeitsparameter (SP) gibt einen Hinweis bezüglich der Löslichkeit des Harzes [es wird Bezug genommen auf die Publikation von SUH, CLARKE in der Veröffentlichung "J.P.S. A- 1", Vol 5, Seiten 1671 - 1681, 1967] und wird durch Messungen bestimmt, die für eine Probe des Harzes unter den folgenden Bedingungen durchgeführt werden.

Bedingungen:

Temperatur: 20ºC
Gutes Lösungsmittel: Dioxan, Aceton
Schlechtes Lösungsmittel: n-Hexan, Wasser nach Ionenaustausch
Probe: vorbereitet durch Zufügen von 10 ml gutem Lösungsmittel unter Verwendung einer Transfer-Pipette zu 0.5 g des Harzes in einem 100 ml Becherglas, um das Harz mittels eines Magnetrührers aufzulösen.
Turbidimetrische Titration: Hinzufügen von schlechtem Lösungsmittel zu der Probe in Tropfenform zur Bestimmung der Tropfmenge, bei welcher Trübung auftritt.
Mit der obigen Messung kann der Löslichkeitsparameter (δ) durch die folgende Gleichung erhalten werden.
Vi stellt das molekulare Volumen der individuellen Lösungsmittel dar;
Φ stellt den Volumen-Prozentanteil der Tropfmenge der individuellen Lösungsmittel dar;
δi stellt SP (Löslichkeitsparameter) der individuellen Lösungsmittel dar;
ml markiert ein Mischungssystem, welches das schlechte Lösungsmittel mit geringem SP verwendet; und
mh markiert ein Mischungssystem, welches das schlechte Lösungsmittel mit hohem SP verwendet.
Das Härtungsmittel oder Vernetzungsmittel, welches in der Farbzusammensetzung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, enthält Aminoharze, wie zum Beispiel Melaminharz und Benzoguanamin, was so dargestellt wird, daß es einen Löslichkeitsparameter (SP) aufweist, der im Bereich von 0.5 bis 3.0 größer ist als der des wasserlöslichen Harzes. Durch Einfügen des Härtungsmittels mit dem oben spezifizierten Löslichkeitsparameter (SP) ist es möglich, der Beschichtung aus dem gehärteten Alkyd- und Acrylharz eine hydrophobe Eigenschaft zu vermitteln und dabei die Beschichtungseigenschaft zu verbessern, wie zum Beispiel die Widerstandsfähigkeit gegen Dampf sowie die Widerstandsfähigkeit gegen heißes Wasser. Wenn das Härtungsmittel so ausgewählt wird, daß es einen Löslichkeitsparameter (SP) aufweist, welcher nur um 0.5 oder weniger größer ist als der des Harzes oder einen Löslichkeitsparameter (SP) aufweist, welcher geringer ist als der des Harzes, so wird die resultierende Farbzusammensetzung unter minderwertiger Stabilität leiden und somit Separation bewirken. Andererseits, wenn das Härtungsmittel einen Löslichkeitsparameter (SP) aufweist, welcher um mehr als 3.0 größer ist als der des Harzes, ist nicht zu erwarten, daß die resultierende Farbzusammensetzung verbesserte Beschichtungseigenschaften bezüglich der Widerstandesfähigkeit gegen Dampf, der Widerstandsfähigkeit gegen heißes Wasser und der Widerstandsfähigkeit gegen Herablaufen (Gardinenbildung) aufweist. Weiterhin wird festgestellt, daß, da die wässrige Farbzusammensetzung nicht das Hinzufügen des Verdickungsmittels in Emulsion erforderlich macht, zu dem Zeitpunkt, zu dem die Beschichtung gebildet wird, im wesentlichen kein Herablaufen auftritt.
Die wässrige Farbzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung kann, zusätzlich zu dem wasserlöslichen Harz und Härtungsmittel, ein Pigment und wasserlösliches organisches Lösungsmittel aufweisen. Das Pigment, welches vorzugsweise mit einer Pigment-Volumen-Konzentration (PVC) von 0 bis 35 % eingearbeitet wird, beinhaltet ein Farbpigment, wie zum Beispiel Titandioxid, Kohlenstoff und Chinacridon sowie ein Füllstoffpigment, wie zum Beispiel Calciumcarbonat. Butylcellosolve wird als organisches Lösungsmittel verwendet. Das Härtungsmittel wird in das Alkyd- und/oder Acrylharz eingebracht, vorzugsweise in einem Verhältnis von 50 : 50 bis 5 : 95, basierend auf dem Feststoffinhalt.
Die so hergestellte Farbzusammensetzung wird zur Anwendung als wasserverdünnte Farbe mit Wasser verdünnt. Wenn die Farbe mittels Sprühbeschichtung innerhalb einer Beschichtungskabine auf einen Gegenstand angewendet wird, wird ein Staub der Farbe, dem es nicht gelingt, sich auf dem Gegenstand niederzuschlagen und welcher in der Kabine in der Schwebe bleibt, in Spülwasser zurückgewonnen, indem er darin gelöst und/oder dispergiert wird. Die Farbe, die in dem Spülwasser enthalten ist, wird durch Filtration gesammelt, um zu einer ursprünglichen Feststoffkonzentration für Wiederverwendungszwecke kondensiert zu werden.
Figur 1 veranschaulicht ein Farbrückgewinnungssystem zum Recyceln der wässrigen Farbe, welches in einer Beschichtungskabine 1 durch eine Spritzvorrichtung 2 angewendet wird. Ein Staub von unaufgetragener Farbe, welcher innerhalb der Kabine 1 verbleibt, wird gesammelt, indem er im Spülwasser 6 in der Kabine 1 gelöst und/oder dispergiert wird. Beim Fortgang der Sprühbeschichtung nimmt die Konzentration der Farbe, die in dem Spülwasser 6 gesammelt wird, einen hohen Wert an, begleitet von einer erhöhten Konzentration an nicht flüchtigem Inhalt des Spülwassers 6. Wenn der nicht flüchtige Anteil des Spülwassers 6 ein vorbestimmtes Niveau erreicht, wird das Spülwasser 6 einem Kondensierungstank 3 zugeführt und darin als wasserverdünnte Farbe 7 gespeichert, welche daraufhin durch eine Filtrationsvorrichtung 4 zur Kondensierung filtriert wird. Die Filtrationsvorrichtung 4 kann eine Ultrafiltrationsvorrichtung mit einer Ultrafiltrationsmembran oder eine Vorrichtung zur umgekehrten Osmose mit einer Membran zur umgekehrten Osmose sein, welche als solche in der Technik bekannt ist, wie zum Beispiel in der ungeprüften frühen japanischen Patentveröffentlichung (KOKAI) Nr. 49-51324 offenbart. Die wasserverdünnte Farbe wird somit durch die Filtrationsvorrichtung 4 zu kondensierter wasserverdünnter Farbe und in den Kondensierungstank 3 zurückgeführt, um wiederum der Filtrationsvorrichtung 4 zugeführt zu werden und darin filtriert zu werden. Dieser Kondensationskreislauf wird wiederholt, bis die Farbe zu einer ursprünglichen nicht flüchtigen Konzentration kondensiert ist, woraufhin die somit kondensierte Farbe zur Wiederverwendung bei der Spritzbeschichtung durch die Spritzvorrichtung 2 rückgeführt wird. Das Filtrat 8, welches durch die Filtrationsvorrichtung 4 von der wasserverdünnten Farbe 7 getrennt wurde, wird in einem Filtrattank 5 gesammelt und wird zur Wiederverwendung als Spülwasser in die Kabine 1 rückgeführt.
Es wird hier festgestellt, daß, da die wässrige Farbzusammensetzung der vorliegenden Erfindung das Härtungsmittel mit einem Löslichkeitsparameter (SP) einbringt, der im Bereich von 0.5 bis 3.0 höher ist als der des Alkyd- und Acrylharzes, um der resultierenden Beschichtung eine hydrophobe Eigenschaft zu vermitteln und dadurch seine Widerstandsfähigkeit gegen Dampf und seine Widerstandsfähigkeit gegen heißes Wasser zu erhöhen, es möglich ist, ein Alkyd- und Acrylharz von relativ großer Wasserlöslichkeit zu verwenden. Mit diesem Ergebnis kann die Farbzusammenstellung ohne Harzseparation als auch ohne Pigmentzusammenlagerung vorliegen, selbst wenn der Inhalt an wässrigem organischem Lösungsmittel während des Kondensierungskreislaufes verringert wird, wodurch keine wesentliche Imbibition in der Farbbeschichtung verbleibt. Zusätzlich, da die Farbzusammensetzung der vorliegenden Erfindung es nicht erforderlich macht, ein Verdickungsmittel in Emulsion einzubringen, um das Herablaufen zu verhindern, ist es möglich, das Auftreten abnormaler Beschichtungsprobleme mit der Zeit weitgehend zu reduzieren.
Wie oben diskutiert, kann die wässrige Farbzusammensetzung zur Wiederverwendung rückgewonnen werden, ohne daß Harzseparation und Pigmentzusammenlagerung bewirkt würden und daher ohne Verschlechterung der Beschichtungseigenschaften. Es sollte hier erwähnt werden, daß, während des Kondensationsprozesses, bei dem die nicht aufgebrachte Farbe in dem Spülwasser gesammelt wird und die resultierende wasserverdünnte Farbe filtriert wird, um das Wasser davon zu entfernen, es vorteilhaft sein kann, das wasserlösliche organische Lösungsmittel der wasserverdünnten Farbe ergänzend zuzusetzen, zur Kompensation für das Lösungsmittel, welches zusammen mit dem Wasser filtriert wurde, wie im Folgenden diskutiert.
Figur 2 veranschaulicht ein anderes Farbrückgewinnungssystem zum Recyceln der wässrigen Farbe mit der Fähigkeit, das wasserlösliche organische Lösungsmittel ergänzend zuzusetzen. Das System ist bezüglich seiner Konfiguration identisch zu dem aus Figur 1, außer in bezug auf einen beinhalteten Lösungsmitteltank 10. Gleiche Teile und Gegenstände werden durch gleiche Bezugszeichen mit einem angehängten Buchstaben "A" bezeichnet. Wie in dem System aus Figur 1 wird, wenn die Konzentration der Farbe groß wird, die in dem Spülwasser 6A in der Kabine 1A gesammelt ist, das Spülwasser 6A einem Kondensationstank 3A zugeführt und wird darin als wasserverdünnte Farbe 7A gespeichert, welche daraufhin mittels einer Filtrationsvorrichtung 4A filtriert wird. Während der Filtration der wasserverdünnten Farbe durch die Filtrationsvorrichtung 4A zum Zwecke ihrer Kondensierung, wird das wasserlösliche organische Lösungsmittel, wie zum Beispiel Butylcellosolve, welches in der Farbzusammensetzung enthalten ist, durch die Filtrationsvorrichtung 4A zusammen mit dem Wasser hindurchtreten, um von der wasserverdünnten Farbe entfernt zu werden. Als Ausgleich für das Fehlen eines organischen Lösungsmittels enthält das System aus Figur 2 den Lösungsmitteltank 10, um das organische Lösungsmittel 9 der wasserverdünnten Farbe in dem Tank 3A zuzufügen, so daß die wasserverdünnte Farbe kondensiert werden kann, wenn sie mit dem organischen Lösungsmittel 9 ausgestattet wird. Das organische Lösungsmittel 9 kann dem Tank 3A nach und nach kontinuierlich zugeführt werden oder kann zwischenzeitlich zugeführt werden, jedesmal, wenn der nicht flüchtige Inhalt der wasserverdünnten Farbe auf verschiedene vorbestimmte Niveaus ansteigt, so daß das Verhältnis von organischem Lösungsmittel zu dem Harz auf einem Niveau gehalten werden kann, welches nicht weit von dem in der ursprünglichen Farbzusammensetzung entfernt ist. Die zusätzliche Menge des organischen Lösungsmittels kann für die Farbzusammensetzung mit verschiedenen Inhaltsverhältnissen verschieden sein und kann empirisch für eine bestimmte Farbzusammensetzung bestimmt werden. In diesem Rückgewinnungssystem kann daher die zurückgewonnene Farbzusammensetzung das Verhältnis von organischem Lösungsmittel 9 zum Wasser auf dem selben Niveau halten, wie die ursprüngliche, durch Ergänzung des organischen Lösungsmittels zu der wasserverdünnten Farbe, zusätzlich dazu, daß die zurückgewonnene Farbzusammenstellung kondensiert ist, damit der nicht flüchtige Inhalt nahezu gleich dem der ursprünglichen Farbzusammensetzung ist. Eine derart zurückgewonnene Farbzusammensetzung kann in der Weise recycelt werden, daß sie zu der Spritzvorrichtung 2A zur Wiederverwendung rückgeführt werden kann.
Durch diesen Prozeß, bei dem der Inhalt des organischen Lösungsmittels in der rückgewonnenen Farbzusammensetzung bei ungefähr dem ursprünglichen Niveau beibehalten wird, kann das Harz gut davor bewahrt werden, in der Farbzusammensetzung zu dispergieren und eher darin gelöst bleiben, was andernfalls auftreten kann. Dies ist wirkungsvoll, um die Pigmentzusammenlagerung und die Separation der Farbzusammensetzung zu verhindem, wodurch die Sicherheit erhöht wird, daß in der resultierenden Farbdeckschicht keine Imbibition vorliegt. Obwohl die Farbzusammensetzung der vorliegenden Erfindung so vorbereitet ist, daß sowohl Pigmentzusammenlagerung als auch Separation der Farbzusammensetzung, sogar mit dem verringerten Inhalt an organischem Lösungsmittel, verhindert wird, ist das obige Schema des Zusetzens des organischen Lösungsmittels zu der Farbzusammensetzung, welche zurückgewonnen wird, bevorzugt, um weiterhin die Beschichtungseigenschaft durch Verhindern der Pigmentzusammenlagerung und Separation der Farbzusammensetzung zu verbessern. Es wird in diesem Zusammenhang festgestellt, daß, wenn und sobald die Separation der Farbzusammensetzung während der Kondensation der Farbzusammensetzung, welche zurückgewonnen wird, auftreten sollte, obwohl dies bei der Farbzusammensetzung der vorliegenden Erfindung nicht wahrscheinlich ist, die Farbzusammensetzung nur mit Schwierigkeit durch das Lösen des Harzes in Wasser in einheitlichen Zustand rückgeführt werden kann, selbst bei späterer Zufügung des organischen Lösungsmittels Dies berücksichtigend, wird am meisten bevorzugt, das organische Lösungsmittel der Farbzusammensetzung während der Kondensation der Farbzusammensetzung zuzufügen und nicht nach der Kondensation, wenn es erforderlich ist, das organische Lösungsmittel zuzufügen. Im übrigen soll deutlich gemacht werden, daß das obige Rückgewinnungssystem erfolgreich angewendet werden kann, um beliebige andere wasserlösliche Farbzusammensetzungen als die der vorliegenden Erfindung zur Spritzbeschichtungsanwendung zurückzugewinnen, um Pigmentzusammenlagerung und Separation der Farbzusammensetzung zu verhindern.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung. Alle Bruchteile und Prozentsätze sind auf Gewichtsbasis bezogen, wenn es nicht anders angegeben ist.

Beispiel 1

Die folgenden Komponenten wurden in einen Kessel gegeben, der mit einem Rührer, einer Temperaturüberwachungseinheit und einem Dekanter ausgestattet ist, und daraufhin unter Anwendung von Wärme gerührt.
35 Teile Fettsäure des Sojabohnenöls;
25 Teile Isophthalisäure;
9 Teile Trimellithanhydrid;
31 Teile Trimethylolpropan;
1 Teil Xylol; und
0.02 Teile Dibutylzinnoxid
Wasser, welches im Verlauf der Reaktion produziert wurde, wurde durch azeotropische Destillation mit Xylol entfernt, und es wurde kontinuierlich Wärme zugeführt, bis ein resultierendes Harz einen Säurewert von 50 und einen Hydroxylwert von 125 aufwies. Das Harz wurde dann mit Butylcellosolve verdünnt, um einen Alkydharzlack mit einem Feststoffinhalt von 73 Gew.-% zu erhalten. Es wurde festgestellt, daß ein derart erhaltener Alkydharzlack eine Gardner-Viskosität von Z&sub2; und einen Löslichkeitsparameter (SP) von 10.37 aufweist. Der Harzlack wurde theoretisch zu 100 % mit Dimethylethanolamin neutralisiert und mit entsalztem Wasser versetzt, um wasserlöslichen Alkydharzlack A mit einem nicht flüchtigen Inhalt von 40 Gew.-% darzustellen.
Daraufhin wurde Titandioxid und Kieselerde innerhalb eines Edelstahlkessels unter Verwendung eines Laboratoriumsmischers in den Alkydharzlack A dispergiert. Ebenfalls wurde Methanol Ethanol-denaturiertes Benzoguanamin mit SP = 11.47 in den Harzlack dispergiert, um eine wässrige Farbzusammensetzung darzustellen, die die Komponenten zu den in Tabelle 1 aufgelisteten Anteilen aufweist.

Beispiel 2

Eine wässrige Farbzusammensetzung wurde in identischer Weise wie in Beispiel 1 dargestellt, außer daß statt dessen ein Härtungsmittel aus Methanol Butanol-denaturiertem Melaminharz mit SP = 11.90 verwendet wurde.

Beispiel 3

Die folgenden Komponenten wurden in einen Kessel gegeben, welcher mit einem Rührer, einer Temperaturüberwachungseinheit und einem Kühler ausgestattet ist, und daraufhin bei 120ºC gerührt, um eine Mischung zu erhalten.
76 Teile Ethylenglykolmonobutyläther;
61 Teile Monomerlösung, zusammengesetzt aus:
122 Teile Styrol;
66 Teile Laurylmetacrylat;
23 Teile Metacrylsäure; und
3 Teile Azobisisobutyronitril.
Dann wurden weitere 245 Teile der Monomerlösung mit derselben Zusammensetzung über 3 Stunden in die Mischung eingetropft, woraufhin sie für 1 Stunde gerührt wurde. Daraufhin wurden 24 Teile Dimethylethanolamin und 200 Teile entsalztes Wasser zugefügt, um einen wasserlöslichen Acrylharzlack B darzustellen, mit nicht flüchtigem Anteil von 50 % und einem durchschnittlichen Harzmolekulargewicht von 6000. Es stellte sich heraus, daß der so erhaltene Harzlack B einen Säurewert von 50 aufweist, einen Hydroxylwert von 95 und SP von 10.5.
Daraufhin wurde Titandioxid und Kieselerde innerhalb eines Edelstahlkessels unter Verwendung eines Laboratoriumsmischers in den Acrylharzlack B dispergiert. Ebenfalls Methanol Ethanoldenaturiertes Benzoguanamin mit SP = 11.47 wurde in den Harzlack dispergiert, um eine wässrige Farbzusammensetzung vorzubereiten, mit den Komponenten zu den in Tabelle 1 aufgelisteten Anteilen.

Vergleichsbeispiele 1 bis 3

Die Härtungsmittel, die in Tabelle 2 aufgelistet sind, wurden zu den aufgelisteten Anteilen dem wasserlöslichen Alkydharzlack A aus Beispiel 1 innerhalb eines Edelstahlkessels zugefügt, mit darin dispergiertem Titandioxid und Kieselerde, unter Verwendung eines Laboratoriumsmischers, um individuelle wasserlösliche Farbzusammensetzungen darzustellen.

Vergleichsbeispiel 4

Die folgenden Komponenten wurden in einen Kessel gegeben, der mit einem Rührer, einer Temperaturüberwachungseinheit und einem Dekanter ausgestattet ist, woraufhin unter Anwendung von Wärme gerührt wurde.
30 Teile Isophthalsäure;
5 Teile Trimellithanhydrid;
27 Teile Hatall FA-1; #1)
15 Teile Trimethylolpropan;
11 Teile Neopentylglykol
5 Teile BAP8 Glycol; #2)
5 Teile PPG1000; #3)
2 Teile Xylol
#1) Tallöl-Fettsäure, erhältlich von HARIMA KASEI CO., LTD. Japan;
#2) Additionsprodukt von Bisphenol A und Propylenoxid, erhältlich von NIPPON NYUKAZAI CO., LTD Japan;
#3) Polypropylenglykol mit Molekulargewicht von ungefähr 1000, erhältlich von SANYO KASEI CO., LTD. Japan.
Wasser, welches beim Ablauf der Reaktion produziert wurde, wurde durch azeotropische Destillation mit Xylol entfernt und Wärme wurde kontinuierlich zugeführt, bis ein resultierendes Harz einen Säurewert von 30 und einen Hydroxylwert von 40 aufwies. Das Harz wurde dann mit Butylcellosolve verdünnt, um einen Alkydharzlack mit einem Feststoffinhalt von 73 Gew.-% zu erhalten. Es wurde festgestellt, daß der so erhaltene Alkydharzlack eine Gardner-Viskosität von Z&sub2; bis Z&sub3; und einen Löslichkeitsparameter (SP) von 10.50 aufwies. Der Harzlack wurde theoretisch zu 100 % mit Triethylamin neutralisiert und mit entsalztem Wasser versetzt, um wasserlöslichen Alkydharzlack C mit einem nicht flüchtigen Inhalt von 40 Gew.-% herzustellen.
Daraufhin wurden Titandioxid und Kieselerde innerhalb eines Edelstahlkessels unter Verwendung eines Laboratoriumsmischers in den Alkydharzlack C dispergiert. Ebenfalls wurde Methanoldenaturiertes Melaminharz in den Harzlack dispergiert, um eine wässrige Farbzusammensetzung herzustellen, mit den Komponenten zu den in Tabelle 2 aufgelisteten Anteilen. Tabelle 1
#4) Erhältlich von NIPPON SILICA CO., LTD. Japan unter dem Handelsnamen "Nipseal SS-170X"
#5) Erhältlich von MITSUI CYANAMID, LTD. Japan unter dem Handelsnamen "Cymel 1123" (100 % nicht flüchtiger Inhalt und SP = 11.47)
#6) Erhältlich von MITSUI CYANAMID, LTD. Japan unter dem Handelsnamen "Cymel 325-101" (80 % nicht flüchtiger Inhalt und SP = 11.90) Tabelle 2
#7) Erhältlich von MITSUI TOATSU CHEMICALS, INC. Japan unter dem Handelsnamen "Uban 20SE-60" (60 % nicht flüchtiger Anteil und SP = 9.74)
#8) Erhältlich von MITSUI CYANAMID, LTD. Japan unter dem Handelsnamen "Cymel 303" (100 % nicht flüchtiger Inhalt und SP = 13.84)
#9) Erhältlich von SUMITOMO KAGAKU KOGYO CO., LTD. Japan unter dem Handelsnamen "Sumimale 50W" (78 % nicht flüchtiger Inhalt und wasserlöslich)

Funktionstest der wasserlöslichen Farbzusammensetzungen

Die Farbzusammensetzungen, die in den Beispielen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 dargestellt wurden, sind in solch einem Ausmaß mit Wasser verdünnt worden, daß die resultierende Wasserlösung der Farbzusammensetzung innerhalb von 50 sec. vollständig aus einem Efflux-Cup NK42 ausfließen kann. Derart wasserverdünnte Farbzusammensetzungen wurden alle durch Spritzen auf eine 0.8 mm dicke Stahlplatte aufgebracht, welche mit Zinkphosphat (erhältlich von Nippon Test Panel, Japan) phosphatisiert und für 20 Minuten bei 160ºC gebrannt wurde, um eine Beschichtung mit einer Trockendicke von 25 bis 30 µm zu bilden. Dann wurden Tests mit den individuellen Beschichtungen bezüglich der Widerstandsfähigkeit gegen heißes Wasser (durch das Aussetzen in heißem Wasser für 0.5 Stunden) und der Schlagfestigkeit unter Verwendung eines DuPont Schlagtestgerätes durchgeführt. Auch wurden die Farbzusammensetzungen bezüglich der Farbstabilität getestet, nachdem sie für 30 Tage bei 40ºC verwahrt wurden. Ein Schlagfestigkeitstest wurde durchgeführt, indem eine Stahlkugel von 0.5 in. Durchmesser und 50 g auf die Beschichtung aus verschiedenen Höhen in einer solchen Weise fallengelassen wurde, um das Brechen der Beschichtung zu bewirken. Die Schlagfestigkeit wird ausgedrückt als die Höhe, unterhalb derer kein wesentliches Brechen beobachtet wird und wird als hohe Schlagwiderstandsfähigkeit bewertet, bei einer Höhe von mehr als 30 cm. Bezüglich der Farbstabilität wird die Farbzusammensetzung als "gut" bewertet, wenn nach dem Ablauf von 30 Tagen keine Separation des Harzes auftritt. Die Testergebnisse werden in den Tabellen 3 und 4 gezeigt.
Weiterhin wurden die Farbzusammensetzungen, die in den Beispielen 1 bis 3 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 4 erhalten wurden, mit entsalztem Wasser in einem solchen Ausmaß verdünnt, daß die resultierende Wasserlösung der Farbzusammensetzung vollständig aus einem Efflux-Cup NK#2 innerhalb von 60 sec. ausfließen konnte. Derartig wasserverdünnte Farbzusammen- Setzungen wurden alle durch Spritzen auf eine 0.8 mm dicke mit Zinkphosphat (erhältlich von Nippon Test Panel Co., Ltd. Japan) phosphatisierte Stahlplatte aufgebracht, wobei die Platte aufrecht gehalten wurde, um darauf eine Naßbeschichtung mit graduell varuerender Dicke zu bilden. Die Naßbeschichtung konnte sich dann für 20 Minuten stabilisieren, gefolgt durch Brennen bei 160ºC für 20 Minuten, um eine Trockenbeschichtung mit einer Dicke, die Schrittweise zwischen 20 µ und 70 µ variiert, zu bilden. Während dieses Prozesses wurde eine Beobachtung für jede Beschichtung durchgeführt, um eine Maximaldicke festzustellen, oberhalb derer Herablaufen (Gardinenbildung) auftritt. Die Ergebnisse werden in den Tabellen 3 und 4 gezeigt.

Funktionstest 1 für die Farbzusammensetzung, welche aus dem Spülwasser in einer Beschichtungskabine zurückgewonnen und kondensiert wurde

Die wasserlöslichen Farbzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 3 sowie der Vergleichsbeispiele 1 bis 4 wurden mittels der Spritzvorrichtung 2 innerhalb einer Beschichtungskabine 1 auf einen Gegenstand aufgebracht, in Übereinstimmung mit dem System aus Figur 1, bei welchem der Staub der nicht aufgebrachten Farbe durch Spülwasser 6 gesammelt wurde. Wenn das Spülwasser 6 mit der Farbzusammensetzung kondensiert wird, um einen nicht flüchtigen Inhalt von 15 Gew.-% aufzuweisen, als Ergebnis davon, daß die Farbe in dem Spülwasser gelöst und/oder dispergiert wurde, so wurde das Spülwasser 6 aus der Kabine 1 dem Kondensationstank 3 als wasserverdünnte Farbe 7 zugeführt. Dann wird die verdünnte Farbe 7 der Filtrationsvorrichtung 4 mit einer Ultrafiltrationsmembran, die von Desalination Systems, Inc. U.S.A. unter dem Handelsnamen "EW4026" erhältlich ist, zugeführt, durch welche die verdünnte Farbe 7 zur Kodensation filtriert wird, um kondensierte Farbe mit einem nicht flüchtigen Anteil von 55 Gew.-% zu erhalten. Das Filtrat aus der Filtrationsvorrichtung 4 wurde in dem Tank 5 gesammelt und in die Kabine 1 rückgeführt. Die so rückgewonnene und kondensierte Farbe wurde der Spritzvorrichtung 2 zur Wiederverwendung der Farbe zugeführt, um einem Gegenstand unter den gleichen Umständen wie in dem vorhergehenden Test zugeführt zu werden und eine Beschichtung von 25 µ bis 30 µ Trockendicke zu bilden. Eine Beobachtung wurde durchgeführt, um Festzustellen, ob Trennung des Harzes in einer derart rückgewonnenen Farbzusammensetzung auftritt, als auch um die Erscheinung der resultierenden Beschichtung unter Berücksichtigung jedes der Beispiele 1 bis 3 und Vergleichsbeispiele 1 bis 4 zu prüfen. Die Ergebnisse werden in den Tabellen 3 und 4 gezeigt. Tabelle 3
*) Gardinenbildung Tabelle 4
*) Gardinenbildung
Wie man in den Tabellen 3 und 4 erkennen kann, wird es bestätigt, daß die wasserlöslichen Farbzusammensetzungen der Beispiele 1 bis 3 erstklassige Beschichtungseigenschaften aufweisen, sowohl Farbstabilität, als auch, daß festgestellt wurde, daß die rückgewonnenen Farbzusammenstellungen dieser Beispiele genauso erstklassige Beschichtungseigenschaften aufweisen, als auch, daß Farbstabilität ohne Harzseparation vorliegt, selbst bei Wiederverwendung.
Im Gegensatz dazu, mit Bezug auf die Alkydharz-Farbzusammenstellung des Vergleichsbeispiels 1, bei welchem das Härtungsmittel so gewählt wurde, daß es ein SP aufweist, welches geringer ist als das des Alkydharzes, wird beobachtet, daß die Harzseparation sogar in der Originalfarbzusammenstellung auftritt, so daß die Farbstabilität verdorben wird und ebenfalls, daß die Harzseparation in der zur Wiederverwendung rückgewonnenen Farbe beobachtet wird. Weiterhin wird festgestellt, daß die Beschichtung der rückgewonnenen Farbe an unannehmbarer Imbibition leidet.
Bezüglich der Alkydharz-Farbzusammenstellung des Vergleichsbeispieles 2, bei dem das Härtungsmittel eingearbeitet wird, welches ein SP aufweist, das um mehr als 3.0 größer ist als das des Alkydharzes, wird eine schlechte Beschichtungseigenschaft festgestellt, in bezug auf die Widerstandsfähigkeit gegen Herablaufen (Gardinenbildung) als auch bezüglich der Widerstandsfähigkeit der Beschichtung der ursprüngliche Farbe gegen heißes Wasser, und es wird festgestellt, daß bei der Beschichtung der zurückgewonnenen Farbe unzureichende Härte vorliegt.
Bezüglich der Alkydharz-Farbzusammensetzung des Vergleichsbeispiels 3, bei welcher das wasserlösliche Härtungsmittel eingearbeitet wird, wird schlechte Beschichtungseigenschaft in ähnlicher Weise wie bei dem Vergleichsbeispiel 2 festgestellt.
Bezüglich der Acrylharz-Farbzusammenstellung des Vergleichsbeispiels 4 wird festgestellt, daß die zurückgewonnene Farbe Harzseparation zeigt und in ihrer Beschichtung Imbibition bewirkt.

Funktionstest 2 für die Farbzusammenstellung, die aus dem Spülwasser in einer Beschichtungskabine zurückgewonnen und kondensiert wurde

Die Alkydharz-Farbzusammenstellung des Beispiels 1 wurde mit Wasser verdünnt, so daß sie einen nicht flüchtigen Inhalt von 55 Gew.-% aufwies und um eine frische Farbe zur Spritzbeschichtung innerhalb der Beschichtungskabine 1A darzustellen, in Übereinstimmung mit dem System aus Figur 2, welches das Spülwasser 6A verwendet, das durch Mischen von Butylcellosolve mit ionenausgetauschtem Wasser in einem Gewichtsverhältnis von 2 : 98 dargestellt wurde. Wenn das Spülwasser 6A mit der Farbe kondensiert wird, um einen nicht flüchtigen Inhalt von 15 Gew.-% aufzuweisen, als Ergebnis der Farbe, die in dem Spülwasser 6A gesammelt wurde, so wurde das Spülwasser 6A aus der Kabine 1A dem Kondensationstank 3A als wasserverdünnte Farbe 7A zugeführt. Dann wurde die verdünnte Farbe 7A der Filtrationsvorrichtung 4A mit einer Ultrafiltrationsmembran, erhältlich von Desalination Systems unter dem Handelsnamen "EW4026", zugeführt, durch welche die verdünnte Farbe 7A zur Kondensation filtriert wurde. Wenn die verdünnte Farbe 7A kondensiert wurde, um einen nicht flüchtigen Inhalt von 30 Gew.-% aufzuweisen, wurde Butylcellosolve zu der verdünnten Farbe 7A zu einem Anteil von 1.0 Gewichtsteilen zu 100 Teilen des verdünnten Wasser 7A zugefügt, und die Kondensation wurde fortgesetzt, bis die Farbe bis auf einen nicht flüchtigen Inhalt von 40 Gew.-% kondensiert war. Dann wurde Butylcellosolve wiederum zu einem Anteil von 1.8 Teilen auf 100 Teile der verdünnten Farbe zugefügt, und die Kondensation wurde fortgesetzt, bis ein nicht flüchtiger Inhalt von 50 Gew.-% erreicht war. Dann wurde wiederum Butylcellosolve zu einem Anteil von 1.0 Teilen auf 100 Teile der Farbe zugefügt, und die Kondensation wurde fortgesetzt, bis ein nicht flüchtiger Inhalt von 55 Gew.-% erreicht war.
Zusätzlich wurde die Alkydharz-Farbzusammensetzung des Beispiels 3 mit Wasser verdünnt, so daß sie einen nicht flüchtigen Inhalt von 55 Gew.-% aufwies, um eine frische Farbe herzustellen, welche bei der Spritzbeschichtung innerhalb der Beschichtungskabine 1A angewendet wurde, unter Verwendung des gleichen Spülwassers 6A zum Sammeln des Farbstaubs. Das Spülwasser 6A wurde durch Filtration kondensiert, so daß es einen nicht flüchtigen Inhalt von 55 Gew.-% aufwies, während Butylcellosolve in einer ähnlichen Weise zugefügt wurde wie oben.
Die frischen Farbzusammensetzungen und derart rückgewonnenen Farbzusammensetzungen der Beispiele 1 und 3 wurden mittels Gaschromatographie bezüglich des Gewichtsverhältnisses des organischen Lösungsmittels, d.h. Butylcellosolve, die in jeder Farbzusammenstellung enthalten ist, analysiert und ebenso bezüglich des Farbzustandes beobachtet, nämlich ob Harzseparation auftritt oder nicht. Weiterhin wurden die frischen und rückgewonnenen Farbzusammensetzungen mittels Spritzbeschichtung auf eine 0.8 mm dicke Stahlplatte angewandt, die mit Zinkphosphat (erhältlich von Nippon Test Panel Co., Ltd. Japan) phosphatisiert wurde, und für 20 Minuten bei 160ºC gebrannt, um eine Beschichtung zu bilden, die eine Trockendicke von 25 bis 30 µm aufweist. Die individuellen Ummantellungen, die so gebildet wurden, wurden in ihrer Erscheinung bezüglich eines 60º-Glanzes als auch bezüglich ihrer Widerstandsfähigkeit gegen heißes Wasser und ihrer Widerstandsfähigkeit gegen Dampf getestet. Die Widerstandsfähigkeit gegen heißes Wasser wurde unter den Bedingungen getestet, daß jede Beschichtung für jeweils 0.5 und 1 Stunde kochendem Wasser ausgesetzt wurde. Die Widerstandsfähigkeit gegen Dampf wurde unter den Bedingungen getestet, daß jede Beschichtung einer Umgebung von 100 % relativer Feuchtigkeit und 50ºC für jeweils 100 Stunden und 10 Tage ausgesetzt wurde. Die Testergebnisse werden in Tabelle 5 gezeigt. Tabelle 5
Wie man in Tabelle 5 erkennen kann, wird bestätigt, daß die zurückgewonnenen Farben der Beispiele 1 und 3 denselben Anteil von organischem Lösungsmittel zu Wasser enthalten wie die frische Farbe und keine Harzseparation aufweisen und daß ebenso die Beschichtungen, die mit den zurückgewonnenen Farben gebildet wurden, gute Beschichtungseigenschaften ausbilden.

Claims

1. Verwendung einer Farbzusammensetzung als wiederverwendbare wassrige Farbe mit:

einem wasserlöslichen Harz, ausgewählt aus der Gruppe mit Alkydharz und Acrylharz mit einem Säurewert von 25 bis 100, einem Hydroxyl-Wert von 35 bis 200 und einem Löslichkeitsparameter (SP) von 10.0 bis 11.0; und

einem Härtungsmittel mit einem Löslichkeitsparameter (SP), der um 0.5 bis 3.0 größer ist als der des wasserlöslichen Harzes.

2. Verwendung einer Farbzusammenstellung auf Wasserbasis wie in Anspruch 1 ausgeführt, wobei das Härtungsmittel aus einer Gruppe eines Aminoharzes ausgewählt ist.

3. Verfahren zur Verwendung einer wiederverwendbaren wässrigen Farbzusammenstellung, entsprechend dem Anspruch 1 oder 2, mit den Schritten

Aufbringen der wiederverwendbaren wässrigen Farbe mit einer Anfangskonzentration, wobei ein Teil der wiederverwendbaren wässrigen Farbe in nicht aufgebrachtem Zustand verbleibt,

Zusammentragen der nicht aufgebrachten Farbe durch Wasser,

Kondensation des Wassers zu einer kondensierten Farbe der Anfangskonzentration, und

Aufbringen der kondensierten Farbe.