JP2000509415A - 重金属を含む塗料を安全に除去する方法及びこの方法を実施するためのコーティング調合剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、有害廃棄物を生成することなく、重金属を含む塗料を表面から除去する方法を含む。すなわち、この方法は、重金属を含む塗料をその表面から除去する前に、コーティング調合剤を上記塗料に塗布する工程を含む。コーティング調合剤は、リン酸塩、金属硫化物及び有機硫化物の如き、鉛反応性の薬品を含んでいる。コーティング調合剤は、更に、酸化マグネシウム及び水酸化マグネシウムの如き緩衝剤を含んでいる。こらの薬品は、重金属と反応してこれら重金属を無害化する。本発明は、また、コーティング調合剤自体を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 重金属を含む塗料を安全に除去する方法 及びこの方法を実施するためのコーティング調合剤 発明の背景 廃棄物の多くが極めて毒性が高いために米国環境保護局（ＥＰＡ）が新しい法 律を課したために、有害物質の除去が益々注目を集めている。鉛塗料の除去から 生ずる廃棄物は、鉛の含有率が高いことに加えて、亜鉛、カドミウム、銅、ニッ ケル、バリウム及び他の重金属が存在するために、有害である場合が多い。その ような有害な廃棄物の処理及び廃棄は、有害物質が存在しない場合に比較して、 かなり複雑で経費がかかる。従って、鉛塗料が存在している表面から鉛塗料を除 去する前に、鉛塗料を無害化することができれば、極めて有益なことである。そ うすれば、有害廃棄物の発生が防がれ、従って、有害廃棄物が全く発生していな いのであるから、厳格なＥＰＡの規則に拘泥される必要はなくなる。鉛塗料の無 害化は、コストを大幅に低減し、また、その結果生ずる無害廃棄物の処理及び破 棄の方法を簡素化させることになる。 鉛塗料を無害化する方法は、金属を無害な形態にする添加剤をコーティング調 合剤に導入する処理プロセスによって行われる。コーティング調合剤は、鉛塗料 が表面から除去される前に、そこに存在する鉛塗料の上に塗布される。これによ り、鉛塗料は、表面から除去されて廃棄物になる前に、無害化される。 上記プロセスは、多くの利点を有している。第一に、上記添加剤は、鉛を含有 する（又は、他の重金属を含有する）塗料と一緒に除去されるので、そのような 鉛含有塗料等と密に接触し、従って、塗料の廃棄物と上記添加剤との間で十分な 混合が行われることは、疑いのないことであろう。 第二に、塗料は、表面から除去される前に処理されるので、有害廃棄物の発生 が阻止される。処理された廃棄物は、固形廃棄物の廃棄に関する地方、州及び連 邦の規則に従って廃棄されなければならないが、有害廃棄物として取り扱う必要 はない。従って、上記処理プロセスは、ＥＰＡの規則の数を減少させ、時間のか かるＥＰＡの埋め立ての要件を軽減させる。 第三に、上記添加剤は、既存の塗料の表面の上に導入されるので、除去作業の 後の塗料の下の表面（以下において、下地面と称する）は、上記処理プロセスに よる影響を受けない。換言すれば、上記廃棄物処理は、将来の塗装作業に関して 下地面に影響を与えない。 更に別の利点は、上記技術は有害廃棄物の発生を阻止するので、鉛塗料で塗装 された総ての部品に関して、短期的なコスト及び長期的な負債の両方を軽減し、 また、勿論、有害廃棄物を発生する者の必要条件を明らかにするという無形の利 益を提供する。 別の利点は、鉛塗料で塗装された表面に対する塗布操作が極めて簡単であり、 従って、人的エラーの可能性を低減することである。 発明の説明 本発明は、重金属を含有する塗料を有害廃棄物を生成することなく表面から除 去する方法である。より詳細に言えば、本方法は、表２に示すように、重金属を 含有する塗料の除去作業を行う前に、コーティング調合剤をその塗料に塗布する 工程を備えている。上記コーティングは、主として、鉛反応性（重金属反応性） のキー物質として、任意の形態のリン酸塩を含んでいる。好ましいコーティング 調合剤は、また、上記リン酸塩に加えて、緩衝剤、結合剤、溶媒及び顔料の如き 他の添加剤を含むこともできる。本発明は、また、添加剤自体と組み合わされる コーティング調合剤も含む。 本発明の範囲内のリン酸塩の例としては、重過リン酸石灰（ＴＳＰ）が挙げら れる。ＴＳＰの外の他の形態のリン酸塩も、廃棄物の処理を行うのに効果的であ り、例えば、リン酸カリウム、過リン酸石灰、リン酸三ナトリウム又はリン酸の 如きリンを含む薬品のグループが効果的である。また、鉛反応性の薬品として、 硫化バリウム、硫化亜鉛の如き金属硫化物、及び、ジチオカルバミン酸ナトリウ ムの如き有機硫化物を挙げることもできる。これらの試薬は、重金属と反応して 、これら重金属を無害化する。 塗料を除去する前に、リン酸塩を単独で、あるいは、酸化マグネシウム又は水 酸化マグネシウムの如き緩衝剤と組み合わせて、別個に又は一緒に鉛（又は、重 金属）を含有する塗料に導入し、これにより、プロセスから生成される廃棄物を 無害化する。 好ましい処理方法においては、上記添加剤を液体又はゲルの中に導入し、これ を塗料の表面に塗布する。上記添加剤は、キャリアとして作用する任意の調合剤 によって塗料に導入することができる。添加剤の導入は、液体、ゲル又はスラリ ーの形態の調合剤を用いて実行される。そのような形態の調合剤は、上記添加剤 の薄層が鉛塗料の表面の上に拡がってそこに留まることを可能にする。上記調合 剤は、廉価で、迅速に乾燥し、塗料表面に強固に付着するのが好ましい。 一般的に、調合剤は、任意のタイプの塗料剥離液とすることができる。また、 上記添加剤を含むコーティング調合剤は、任意のタイプの塗料、塗料母材、塗料 剥離剤とすることもでき、あるいは、単純に迅速に乾燥するスラリとすることが できる。本発明者等は、上記処理添加剤は、市販の標準的な水性塗料に添加する ことさえできることを見い出した。 より詳細にはは、コーティング調合剤は、鉛反応性の薬品と、結合剤と、溶媒 （又は複数の溶媒の組み合わせ）と、顔料と、緩衝剤とを含む添加剤の混合物を 含むことができ、これにより、上記混合物は、市販のスプレ装置及び吹き付けコ ーティング装置を用いて、噴霧させ又は吹き付けることができる。上述の添加剤 の組み合わせは、その現場に特有の塗布条件、及び、該塗布条件との経済的な組 み合わせに依存することになる。鉛反応性の薬品は、上述のようなＴＳＰの形態 のリン酸塩、リン酸カリウム、過リン酸石灰等とすることができる。また、鉛反 応性の物質は、上述の金属硫化物又は有機硫化物を含むこともできる。鉛反応性 の試薬の濃度の範囲は、５重量％から５０重量％である。 単独又は組み合わせて使用することのできる結合剤は、アクリル樹脂、ポリエ ステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテル樹脂、アルキリド（alkylide）樹脂、 ウレタン及びポリウレタン樹脂の如き、広範囲のポリマーを含むことができる。 上記溶媒は、水、アルコール、グリコールエステル、グリコールを含み、また 、キシレン、トルエン、アセトン、メチルエチルケトン、メチル-１５０-ブチル 系のケトン、及び、ミネラルスピリットを含む。これらも、単独又は組み合わせ て用いることができる。 顔料（単独又は混合物として使用される）は、二酸化チタン、炭酸カルシウム 、シリカ、又は、酸化アルミニウムの如き商業的な任意の塗料用顔料を含むこと ができ、顔料を用いる目的は、コーティングの被覆率を示しコーティングの弾性 を調節することである。 緩衝物質すなわち緩衝剤は、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、アンモ ニア、有機アミン（例えば、トリエチルアミン）、トリエタノイルアミンを含み 、これら緩衝剤は、単独で又は緩衝混合物として用いることができる。選択され た緩衝剤の濃度の範囲は、５重量％〜３０重量％とすることができる。酸化マグ ネシウム又は水酸化マグネシウムの主要な目的は、処理された廃棄物のｐＨを緩 衝して、リン酸鉛の最小溶解度の領域（すなわち、ｐＨ８〜１０）にすることで ある。酸化マグネシウム／水酸化マグネシウムの添加量が、８〜１０の範囲のｐ Ｈに到達させるには低すぎる場合でも、任意の量の緩衝剤がｐＨを幾分上昇させ 、これにより、鉛の溶解度を低下させることになる。 一般的に、商業的な結合剤に鉛反応性の試薬及び緩衝物質を付加して、上述の 要件を満たすコーティングを形成することができる。例えば、商業的に入手可能 なラテックス結合剤及び溶媒に、鉛反応性の試薬及び緩衝剤が付加される。 塗布作業の後に、標準的な塗料除去技術を用いて、鉛塗料及びコーティング調 合剤を表面から除去する。塗料を除去する技術は、手によって物品から鉛塗料を 剥離したり、あるいは、物品にボールミル技術を作用させることによって物品か ら鉛塗料を剥離する機械的な研磨作業から、強い薬品を使用する作業までの、表 面クリーニング技術を含むことができる。より繊細な表面は、基材の損傷又は損 壊を防止するために、より注意深い化学的な上記技術を必要とする。 重度のスチールメッキの如き硬く耐久性のある表面は、サンドブラスチングの 如き比較的迅速な研磨方法によってクリーニング又は剥離を行うことができる。 強化のためにガラスストランド、グラファイト、ケブラー等の如き繊維を含ん でいることが多い、プラスチック又はエポキシの如き複合材料は、塗料を除去す るために３.５よりも低いモース硬度を有する物質の粒子から実質的に構成され る粒状媒体を与えることを必要とする（ここで参考することにより本明細書に含 まれるものとする米国特許第４,７３１,１２５号に概説されている）。上記粒状 媒体は、媒体推進手段によって加速され、塗料表面に十分な連続的な媒体流を与 えて、塗料を除去する。 当業者には分かるように、鉛塗料を（コーティング調合剤）によって除去する 方法は無数に存在し、そのような方法は総て、本発明の範囲に入るものである。 コーティング調合剤は、鉛塗料で覆われた任意の表面に塗布することができる 。より詳細に言えば、コーティング調合剤は、建物、橋梁、産業的な機械設備、 石油タンク等の屋外の表面に用いることができる。また、コーティング調合剤は 、壁、床及び家屋又はビジネス用の天井の如き、屋内の表面に使用することもで きる。 本発明の背景にある化学的作用は、塗料の中の鉛と添加剤の中のリン酸塩との 間の反応に基づいている。中でも、リン酸鉛は、溶解度が最も低く、自然環境に おいて最も安定な鉛の形態である。これは、鉛は、一旦安定化されると、自然環 境においては極めて異常である強酸性（ｐＨ＜４）又は強アルカリ性（ｐＨ＞１ １）に曝されない限り、リン酸塩の形態として留まることを意味する。本処理プ ロセスは、ｐＨ調節によって行われるのではなく、鉛を含む化学反応によって行 われるので、規制当局は、本プロセスを許容する。 好ましい実施態様の詳細な説明 実施例１ 毒性抽出操作（Toxicity Characteristic Leaching Procedure：ＴＣＬＰ）テ ストを用いて、結果的に生じた廃棄物の毒性を判定した。廃棄物が無害物質であ るか否かを判定するＥＰＡの基準は、上記ＴＣＬＰによって測定される物質の中 に１リットル当たり５mg（すなわち５ppm）の鉛が存在するかどうかということ である。より詳細に言えば、上記テストは、緩衝された酢酸抽出液を用いており 、この酢酸抽出液は、約１８時間にわたって廃棄物と混合される。次に、濾液を 鉛に関して分析する。濾液の中の鉛の濃度が５.０mg/lよりも高ければ、その廃 棄物は、鉛の毒性によって有害又は有毒である。 この実施例１の分析は、サンドブラスチングを施した橋梁から収集したサンド ブラスチングされた塗料廃棄物のサンプルに関するものである。処理された塗料 と混合された鉛塗料のテストは、調合剤の投与量が比較的低い（表１参照）場合 でも、処理の有効性を示した。橋梁から除去された塗料のダストは、鉛に関して 有害であることが分かった（ＴＣＬＰテストにおいて、５mg/lの判定基準に対し て、２９.４mg/lである）。米国の幾つかの州（例えば、ミシガン州）において は、上記廃棄物は、亜鉛に関しても有害である。５％、１０％ＴＳＰ又は５％Ｔ ＳＰ、及び、５％ＭｇＯを添加すると、ＴＣＬＰテストで抽出可能な鉛の濃度が 、５mg/lの規制の判定基準よりも低下し、亜鉛濃度も、州で規定する５００mg/l の判定基準よりも減少した。 ＴＳＰ‐重過リン酸石灰 ＭｇＯ‐酸化マグネシウム 注：ＴＣＬＰスクリーニングテストを修正して、廃棄物に関する標準的なＴ ＣＬＰテストの結果と同様な結果を与えるスケールダウンしたＴＣＬＰ抽出テス トにした。このスクリーニングテストは、規制の提出書類には適していない。処 理可能性の結果は、テストしたサンプルに関して処理の効果を示している。この 結果の廃棄物の流れ又は汚染された現場に対して推定することは、収集したサン プルの代表性に依存する。実施例 ２ 実施例２に示す別の分析は、Blatnikブリッジ（ウイスコンシン州Superior） で収集したサンドブラスチングされた廃棄物サンプルに関して行ったものである 。Blatnikブリッジにおける現場試験の間に収集したサンプルについて、ＴＣＬ Ｐテスト（実施例１に概説したように行った）、及び、組成分析を行った結果が 、表３に示されている。そのブリッジの現場から得た未処理のサンドブラスチン グされた廃棄物のサンプルは、約３０％の結合剤、及び、約７０％の酸化マグネ シウム／ＴＳＰの組み合わせを含む乾燥材料を０.２重量％から１.０重量％の投 与量で処理した。酸化マグネシウム／ＴＳＰの組み合わせは、互いに５０％／５ ０％の割合で存在した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 重金属を含む塗料を除去する方法であって、 重金属を無害化する添加剤をコーティング調合剤に導入する工程と、 前記コーティング調合剤を重金属を含む塗料で被覆された表面に塗布する工程 と、 前記コーティング調合剤及び前記重金属を含む塗料を前記表面から除去する工 程、 を含むこと、を特徴とする方法。 ２． 請求項１に記載の方法において、前記添加剤はリン酸塩を含むこと、を 特徴とする方法。 ３． 請求項２に記載の方法において、前記リン酸塩は重過リン酸石灰の形態 であること、を特徴とする方法。 ４． 請求項２に記載の方法において、前記リン酸塩はリン酸カリウムの形態 であること、を特徴とする方法。 ５． 請求項２に記載の方法において、前記リン酸塩は過リン酸石灰の形態で あること、を特徴とする方法。 ６． 請求項２に記載の方法において、前記リン酸塩はリン酸三ナトリウムの 形態であること、を特徴とする方法。 ７． 請求項２に記載の方法において、前記リン酸塩はリン酸の形態であるこ と、を特徴とする方法。 ８． 請求項１に記載の方法において、前記添加剤は金属硫化物を含むこと、 を特徴とする方法。 ９． 請求項８に記載の方法において、前記金属硫化物は硫化バリウムである こと、を特徴とする方法。 １０． 請求項８に記載の方法において、前記金属硫化物は硫化亜鉛であること 、を特徴とする方法。 １１． 請求項１に記載の方法において、前記添加剤は有機硫化物を含むこと、 を特徴とする方法。 １２． 請求項１１に記載の方法において、前記有機硫化物はジチオカルバミン 酸ナトリウムであること、を特徴とする方法。 １３． 請求項１に記載の方法において、前記添加剤は緩衝剤とリン酸塩化合物 を含むこと、を特徴とする方法。 １４． 請求項１３に記載の方法において、前記リン酸塩化合物は重過リン酸石 灰であり、前記緩衝剤は、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム及びこれらの 混合物から成る群から選択されること、を特徴とする方法。 １５． 請求項１４に記載の方法において、前記重過リン酸石灰は５重量％から ５０重量％の範囲で存在し、また、前記緩衝剤は５０重量％から３０重量％の範 囲で存在すること、を特徴とする方法。 １６． 請求項１に記載の方法において、前記添加剤は酸化マグネシウム及び重 過リン酸石灰を含むこと、を特徴とする方法。 １７． 請求項１６に記載の方法において、前記酸化マグネシウムは５重量％か ら３０重量％の範囲で存在し、また、前記重過リン酸石灰は５重量％から５０重 量％の範囲で存在すること、を特徴とする方法。 １８． 請求項１に記載の方法において、前記コーティング調合剤は、鉛反応性 の薬品、結合剤、溶媒、顔料又は緩衝物質、あるいは、これらの混合物から成る 群から選択された化合物を含むこと、を特徴とする方法。 １９． 請求項１に記載の方法において、前記コーティング調合剤、及び、前記 重金属を含む塗料の除去は、標準的な機械的な除去技術によって行われること、 を特徴とする方法。 ２０． 請求項１に記載の方法において、前記コーティング調合剤、及び、前記 重金属を含む塗料の除去は、サンドブラスチング技術によって行われること、を 特徴とする方法。 ２１． 請求項１に記載の方法において、前記コーティング調合剤、及び、前記 重金属を含む塗料の除去は、化学的な技術によって行われること、を特徴とする 方法。 ２２． 請求項１に記載の方法において、前記除去は粒状媒体のブラスチング技 術によって行われ、前記粒状媒体は、３.５よりも低いモース硬度を有する物質 の粒子から実質的に構成されること、を特徴とする方法。 ２３． 請求項１に記載の方法において、前記重金属は、鉛、亜鉛、カドミウム 、銅、ニッケル、バリウム及びこれらの混合物から成る群から選択されること、 を特徴とする方法。 ２４． 請求項１に記載の方法において、前記重金属は鉛であること、を特徴と する方法。 ２５． 請求項１に記載の方法において、前記重金属は亜鉛であること、を特徴 とする方法。 ２６． 請求項１に記載の方法において、前記重金属はカドミウムであること、 を特徴とする方法。 ２７． 重金属を含む塗料に塗布された時に前記塗料を無害化するコーティング 調合剤であって、添加剤を含んでいること、を特徴とするコーティング調合剤。 ２８． 請求項２７に記載のコーティング調合剤において、前記添加剤はリン酸 塩であること、を特徴とするコーティング調合剤。 ２９． 請求項２８に記載のコーティング調合剤において、前記リン酸塩は重過 リン酸石灰の形態であること、を特徴とするコーティング調合剤。 ３０． 請求項２８に記載のコーティング調合剤において、前記リン酸塩はリン 酸カリウムの形態であること、を特徴とするコーティング調合剤。 ３１． 請求項２８に記載のコーティング調合剤において、前記リン酸塩は過リ ン酸石灰の形態であること、を特徴とするコーティング調合剤。 ３２． 請求項２８に記載のコーティング調合剤において、前記リン酸塩はリン 酸三ナトリウムであること、を特徴とするコーティング調合剤。 ３３． 請求項２８に記載のコーティング調合剤において、前記リン酸塩はリン 酸の形態であること、を特徴とするコーティング調合剤。 ３４． 請求項２７に記載のコーティング調合剤において、前記添加剤は金属硫 化物を含むこと、を特徴とするコーティング調合剤。 ３５． 請求項３４に記載のコーティング調合剤において、前記金属硫化物は硫 化バリウムであること、を特徴とするコーティング調合剤。 ３６． 請求項３４に記載のコーティング調合剤において、前記金属硫化物は硫 化亜鉛であること、を特徴とするコーティング調合剤。 ３７． 請求項２７に記載のコーティング調合剤において、前記添加剤は有機硫 化物であること、を特徴とするコーティング調合剤。 ３８． 請求項３７に記載のコーティング調合剤において、前記有機硫化物はジ チオカルバミン酸ナトリウムであること、を特徴とするコーティング調合剤。 ３９． 請求項２７に記載のコーティング調合剤において、前記添加剤は、酸化 マグネシウムと重過リン酸石灰とを含むこと、を特徴とするコーティング調合剤 。 ４０． 請求項２７に記載のコーティング調合剤において、前記重金属は、鉛、 亜鉛、カドミウム、銅、ニッケル、バリウム及びこれらの混合物から成る群から 選択されること、を特徴とするコーティング調合剤。 ４１． 請求項２７に記載のコーティング調合剤において、前記重金属は鉛であ ること、を特徴とするコーティング調合剤。 ４２． 請求項２７に記載のコーティング調合剤において、前記重金属は亜鉛で あること、を特徴とするコーティング調合剤。 ４３． 請求項２７に記載のコーティング調合剤において、前記重金属はカドミ ウムであること、を特徴とするコーティング調合剤。 ４４． 重金属を含む塗料に塗布された時に前記塗料を無害化するコーティング 調合剤であって、５重量％〜５０重量％の範囲の重過リン酸石灰と、５重量％〜 ３０重量％の範囲の緩衝剤とを含むこと、を特徴とするコーティング調合剤。 ４５． 請求項４０に記載のコーティング調合剤において、前記緩衝剤は、酸化 マグネシウム、水酸化マグネシウム、及び、これらの混合物から成る群から選択 されること、を特徴とするコーティング調合剤。 ４６． 重金属を含む塗料に塗布された時に前記塗料を無害化するコーティング 調合剤であって、鉛反応性の薬品、結合剤、溶媒、顔料、緩衝物質、及び、これ らの混合物から成る群から選択された化合物を含むこと、を特徴とするコーティ ング調合剤。