JP2015174064A

JP2015174064A - 湿式塗装ブース循環水処理剤

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Publication number: JP2015174064A
Application number: JP2014054191A
Authority: JP
Inventors: 恒行吉田; Tsuneyuki Yoshida; 雄太有元; Yuta Arimoto; 克男安川; Katsuo Yasukawa; 敏尾上; Satoshi Onoue
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2014-03-17
Filing date: 2014-03-17
Publication date: 2015-10-05
Anticipated expiration: 2034-03-17
Also published as: EP3121152A4; US10793453B2; KR20160133421A; US20170001888A1; EP3121152B1; CN106103353B; JP5880602B2; CN106103353A; KR102153157B1; HUE054914T2; WO2015141666A1; ES2864751T3; EP3121152A1

Abstract

【課題】湿式塗装ブース循環水に捕集された未塗着塗料の粘着性を低下させ、水路内壁等に未塗着塗料が粘着固化するのを防止することができる、湿式塗装ブース循環水処理剤を提供する。
【解決手段】水槽から塗装ブースに供給され、未塗着塗料を捕集し、次いで前記水槽に戻される、湿式塗装ブース循環水の経路のいずれかにおいて、タンニンとアルカリ金属水酸化物および／またはアルカリ金属炭酸塩とを含有する水溶液からなる湿式塗装ブース循環水処理剤を、前記循環水に添加して、該循環水に捕集された未塗着塗料を不粘着化させることを含む、湿式塗装ブース循環水の処理方法。
【選択図】図１

Description

本発明は湿式塗装ブース循環水処理剤に関する。より詳細に、本発明は、湿式塗装ブース循環水に捕集された未塗着塗料の粘着性を低下させ、水路内壁等に未塗着塗料が粘着固化するのを防止することができる、湿式塗装ブース循環水処理剤に関する。

塗装ブースは、スプレーミストを排出する為に構成された塗装作業上必要な生産設備である。係る塗装ブースは、吹付作業時に発生する有機溶剤の適切な屋外への排出機能、オーバースプレーにより発生する未塗着塗料の効果的捕獲機能、塗装品質向上のための被塗物への粉塵などの付着防止及び人体への衛生環境を守る為の適切な吸引風速の発生機能などが要求される。湿式塗装ブースでは未塗着塗料を循環水で捕集している。循環水に捕集される未塗着塗料は粘着性が高いため、塗装ブースの水幕板、配管系、スプレーノズル等に付着して目詰りを引き起こし、水洗効率を低下させることがある。

このような問題点を解決するために、循環水に各種処理剤を添加することが提案されている。例えば、苛性ソーダなどのアルカリ剤とゼオライトとカチオン性ポリマーまたは両性金属化合物とを含む処理剤（特許文献１）、メラミンホルムアルデヒド縮合物からなる不粘着化剤とベントナイト系鉱物からなる分散剤との組み合わせからなる処理剤（特許文献２）、アルミナゾルと水溶性高分子化合物とを含む処理剤（特許文献３）、縮合タンニンをアミノ化合物およびアルデヒドの両者と酸性条件下で反応させて成る変性タンニン化合物からなる重合体と、ジアリルジアルキル第４級アンモニウム重合体または親水性−親油性第４級アンモニウム繰り返し単位から誘導された重合体とからなる処理剤（特許文献４）などが提案されている。

特開平１１−６７２号公報特開２０１１−２１８２５７号公報特開平０８−１８２９０１号公報特開平０２−２８２７２号公報特開平０５−２６９４７０号公報

ところで、特許文献３または５には、不粘着化剤と併用される凝固剤の一例として未変性のタンニンが示されている。また、特許文献２、４または５には、不粘着化剤の一例として変性タンニンが示されている。しかし、タンニンまたは変性タンニンは、塗料の不粘着効果または凝集効果が不十分であった。また、タンニンの添加は、循環水のｐＨを下げるので、設備の腐食を引き起しやすい。
本発明の目的は、湿式塗装ブース循環水に捕集された未塗着塗料の粘着性を低下させ、水路内壁等に未塗着塗料が粘着固化するのを防止することができる、湿式塗装ブース循環水処理剤を提供することである。

上記目的を達成するために検討した結果、以下の形態を包含する本発明を完成するに至った。

〔１〕タンニンと、アルカリ金属水酸化物および／またはアルカリ金属炭酸塩とを含有する水溶液からなる、湿式塗装ブース循環水処理剤。
〔２〕タンニンが、ミモザタンニンおよび／またはケブラチョタンニンである〔１〕に記載の処理剤。
〔３〕水溶液のｐＨが１０〜１３である、〔１〕または〔２〕に記載の処理剤。
〔４〕水溶液におけるタンニン濃度が１０〜３０質量％である、〔１〕〜〔３〕のいずれかひとつに記載の処理剤。

〔５〕水槽から塗装ブースに供給され、未塗着塗料を捕集し、次いで前記水槽に戻される、湿式塗装ブース循環水の経路のいずれかにおいて、
〔１〕〜〔４〕のいずれかひとつに記載の処理剤を前記循環水に添加して、該循環水に捕集された未塗着塗料を不粘着化させることを含む、湿式塗装ブース循環水の処理方法。
〔６〕凝結剤を前記循環水に添加することをさらに含む、〔５〕に記載の湿式塗装ブース循環水の処理方法。
〔７〕高分子凝集剤を前記循環水に添加することをさらに含む、〔５〕または〔６〕に記載の湿式塗装ブース循環水の処理方法。

本発明に係る処理剤によれば、低添加量であっても、湿式塗装ブース循環水に捕集された未塗着塗料の粘着性を低下させ、水路内壁等に未塗着塗料が粘着固化するのを効果的に防止することができ、且つ設備の腐食を引き起させにくい。

本発明に係る処理剤による不粘着化の作用効果の詳細は明らかではないが、次のように推定される。タンニンの水に対する溶解度は、低ｐＨでは低く、高ｐＨでは高い。本発明の処理剤を構成する水溶液にはタンニンが好ましくは１０〜３０質量％の濃度で含まれている。この処理剤を循環水に添加すると希釈によってｐＨが下がる。ｐＨ低下によりタンニンが一部析出する。析出するタンニンは、微細で、比表面積が大きいので、未塗着塗料滴をコーティングして不粘着化させると考えられる。

湿式塗装ブースの一構成例を示す概念図である。

本発明に係る湿式塗装ブース循環水処理剤は、タンニンと、アルカリ金属水酸化物および／またはアルカリ金属炭酸塩とを含有する水溶液からなるものである。

本発明に用いられるタンニンは、タンパク質、アルカロイドまたは金属イオンと反応し結合して難溶性の塩を形成する、植物由来の水溶性化合物である。タンニンは、縮合型（カテコール系）タンニンと、加水分解型（ピロガロール型）タンニンとに大別される。
縮合型タンニンは、主成分がフェノール骨格を持つ化合物の重合体である。ミモザ、アカシア、カラマツ、ケブラチョ、ガンビア、カキなどの針葉樹／広葉樹から抽出される。ｐＨは４．２〜４．５を示す。
一方、加水分解型タンニンは、主成分が芳香族カルボン酸のエステルである。チェストナット、オーク、タラ、茶、ミラボラム、五倍子、没食子などの双子葉植物から抽出される。ｐＨは２．３〜４．５を示す。本発明に用いられるタンニンとしては、縮合型タンニンが好ましく、ミモザタンニンおよび／またはケブラチョタンニンがより好ましい。

本発明の湿式塗装ブース循環水処理剤は、水溶液におけるタンニン濃度が、好ましくは１０〜３０質量％、より好ましくは２０〜３０質量％である。タンニン濃度が低すぎると製品としてタンニン濃度が低くなり、物流コストが高くなる。

本発明に用いられるアルカリ金属水酸化物および／またはアルカリ金属炭酸塩としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどが挙げられる。水溶液におけるアルカリ金属水酸化物および／またはアルカリ金属炭酸塩の含有量は、水溶液のｐＨが、好ましくは１０〜１３、より好ましくは１０．５〜１１．５になる量である。アルカリ金属水酸化物および／またはアルカリ金属炭酸塩の含有量が少なすぎると処理効果が低下する傾向がある。

本発明の湿式塗装ブース循環水処理剤を適用し得る湿式塗装ブースは、その形式において特に制限はなく、分散式であってもよいし浮上式であってもよい。

本発明に係る湿式塗装ブース循環水処理剤は、水槽から塗装ブースに供給され、未塗着塗料を捕集し、次いで前記水槽に戻される、湿式塗装ブース循環水の経路のいずれかにおいて、循環水に添加される。本発明に係る湿式塗装ブース循環水処理剤の添加量は、不塗着塗料の不粘着化の状態に応じて適宜調整することができる。

また、本発明に係る湿式塗装ブース循環水処理剤は、不塗着塗料に付着し、不粘着化するとともにスラッジ分離工程で塗料スラッジと共に系外へ排出されるので、これに見合う量を適宜補充することが好ましい。

本発明に係る湿式塗装ブース循環水処理剤とともに、凝結剤を前記循環水に添加することが好ましい。凝結剤は、水中の微細微粒子の荷電を中和して凝結させる作用を有するものである。凝結剤は、有機凝結剤と無機凝結剤とに大別される。
有機凝結剤としては、アルギン酸ソーダ；キチン・キトサン系凝結剤；TKF04株、BF04などのバイオ凝結剤；ポリエチレンイミン、カチオン変性ポリアクリルアミド、ポリアミン、ポリアミンスルホン、ポリアミド、ポリアルキレン・ポリアミン、アミン架橋重縮合体、ポリアクリル酸ジメチルアミノエチル、ジメチルジアリルアンモニウムクロライド、アルキルアミンとエピクロルヒドリンの縮合物、アルキレンジクロライドとポリアルキレンポリアミンの縮合物、ジシアンジアミドとホルマリンの縮合物、ＤＡＭ（ジメチルアミノエチルメタアクリレートのホモポリマー又はコポリマー）などのカチオン系高分子凝結剤などが挙げられる。カチオン系高分子凝結剤は、例えば、重量平均分子量が、好ましくは１千以上１００万以下、より好ましくは５千以上３０万以下のカチオン性ポリマーからなるものである。

無機凝結剤としては、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）、ポリ塩化アルミニウム（PAC）、ポリアルミニウムヒドロキシクロライド、擬ベーマイトアルミナゾル（ＡｌＯ（ＯＨ））などのアルミニウム系凝結剤；水酸化第一鉄、硫酸第一鉄、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄、鉄−シリカ無機高分子凝結剤などの鉄塩系凝結剤；塩化亜鉛などの亜鉛系凝結剤；活性ケイ酸、ポリシリカ鉄凝結剤などが挙げられる。

凝結剤の循環水への添加量は、未塗着塗料の凝固フロックの形成状態に応じて適宜調整することができる。凝結剤の循環水への添加量は、タンニン１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜３０質量部、より好ましくは０．５〜２０質量部である。
カチオン系高分子凝結剤を使用する場合、その添加量は、例えば、タンニン１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜２０質量部、より好ましくは０．５〜１０質量部である。また、カチオン系高分子凝結剤の添加量は、例えば、循環水に対するコロイド当量値として、好ましくは０．００１〜１ｍｅｑ／Ｌ、より好ましくは０．００２〜０．５ｍｅｑ／Ｌである。
無機凝結剤を使用する場合、その添加量は、タンニン１００質量部に対して金属酸化物換算で、好ましくは０．０１〜１００質量部、より好ましくは１〜５０質量部である。

凝結剤の作用によって得られる不塗着塗料の凝固フロックを凝集させて粗大フロックを形成させることが、沈降分離や遠心分離を容易にするという観点から好ましい。
本発明においては、粗大フロックの形成のために、高分子凝集剤を前記循環水にさらに添加することができる。高分子凝集剤は、アニオン、カチオンまたは両性のポリマーからなるものである。係るポリマーは、重量平均分子量が、通常、１００万超、好ましくは５００万以上のものである。
アニオンポリマーからなる高分子凝集剤としては、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸ソーダ・アミド誘導体、ポリアクリルアミド部分加水分解物、部分スルホメチル化ポリアクリルアミド、ポリ（２−アクリルアミド）−２−メチルプロパン硫酸塩などが挙げられる。
カチオンポリマーからなる高分子凝集剤としては、ポリアミノアルキルアクリレート、ポリアミノアルキルメタクリレート、ポリエチレンイミン、ハロゲン化ポリジアリルアンモニウム、キトサン、尿素−ホルマリン樹脂などが挙げられる。
両性ポリマーからなる高分子凝集剤としては、アクリルアミドとアミノアルキルメタクリレートとアクリル酸ナトリウムの共重体などが挙げられる。

高分子凝集剤の添加量は、粗大フロックの形成状態に応じて適宜調整することができる。高分子凝集剤の添加量は、例えば、タンニン１００質量部に対して、好ましくは０．０１〜２０質量部、より好ましくは０．５〜１０重量％である。また、高分子凝集剤の添加量は、例えば、循環水に対するコロイド当量値として、好ましくは０．００１〜１ｍｅｑ／Ｌ、より好ましくは０．００２〜０．５ｍｅｑ／Ｌである。

本発明に係る湿式塗装ブース循環水処理剤とともに、他の不粘着化剤を前記循環水に添加することができる。他の不粘着化剤としては、アルミナゾル、セピオライト、メラミンホルムアルデヒド樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、ベントナイト、ヘクトライト、直鎖型カチオン性ポリアミン、亜鉛酸ナトリウムなどが挙げられる。

上記の方法によって生成した凝固フロックまたは粗大フロックは公知の方法によって循環水から分離除去される。このようにして、湿式塗装ブースを循環する水の除濁をすることができる。

次に、実施例及び比較例を示して、本発明をより具体的に説明する。但し、以下の実施例は本発明の一実施形態を示すに過ぎず、本発明を以下の実施例に限定するものでない。

〔水性塗料の不粘着化〕
実施例１
ミモザタンニン１０％およびＮａＯＨ１．６％を含有する水溶液からなる水処理剤Ａを調製した。該水処理剤Ａは、臭気が殆んど無く、ｐＨが１０．４であった。

５００ｍｌのボトルに、アルキルアミン・エピクロルヒドリン縮合物の５０％溶液（以下、凝結剤Ａと表記する。）０．０３ｍｌ、水道水３００ｍｌ、自動車ボデー用水性シルバー塗料１ｍｌ、および水処理剤Ａ０．３ｍｌを入れ、蓋をして、６０回／３０秒で振とうした。
得られた処理水は，ｐＨが７．９、荷電が−０．０２０meq/Lであった。

−発泡性−
処理水全量を１Ｌメスシリンダーに入れ、散気球をメスシリンダーの中の底に設置し、１．５Ｌ／ｍｉｎで空気を送り、バブリングさせた。バブリング開始から２分経過時の泡量又は泡量が７００ｍｌになるまでの秒数を測定した。
泡量７００ｍｌに達した時又はバブリング開始から２分経過時にバブリングを停止した。バブリング停止から２分経過時の泡量と、泡が完全に消えるまでの時間（分）を測定した。

−濁度−
処理水をワットマンＮｏ４１ろ紙（粒子保持能２０〜２５ミクロン）を使用してろ過した。得られたろ液の濁度を測定した。

−２次凝集性−
処理水に、エマルション高分子凝集剤（アクリルアミド・２（アクリロイルオキシ）エチルトリメチルアンモニウムクロライド共重合物）の１％希釈液１ｍｌを添加した。２次凝集の状態を観察した。フロック径１ｍｍ以上の場合を「良好」、フロック径１ｍｍ未満の場合を「不良」と評価した。

以上の試験結果を表１に示す。なお、水性塗料を含む水の処理では、濁度が低いことおよび泡が立ちにくいことが好ましい。

比較例１
ミモザタンニン１０％を含有する水溶液からなる処理剤Ｅを調製した。処理剤ＥのｐＨは４．８であった。
処理剤Ａを処理剤Ｅに変え、凝結剤Ａの量を０．０２ｍｌに変えた以外は実施例１と同じ方法で処理水を得、該処理水のｐＨ、荷電、発泡性、濁度および２次凝集性を評価した。結果を表１に示す。なお、凝結剤Ａの減量は、荷電の条件を実施例１とそろえるためである。

比較例２
処理剤Ａを処理剤Ｅに変え、２．５％ＮａＯＨ水溶液０．１ｍｌをさらに加えた以外は実施例１と同じ方法で処理水を得、該処理水のｐＨ、荷電、発泡性、濁度および２次凝集性を評価した。結果を表１に示す。なお、２．５％ＮａＯＨ水溶液の添加は、ｐＨ、荷電の条件を実施例１とそろえるためである。

比較例３
処理剤Ａの量をゼロに変え、凝結剤Ａの量をゼロに変えた以外は実施例１と同じ方法で処理水を得、該処理水のｐＨ、荷電、発泡性、濁度および２次凝集性を評価した。結果を表１に示す。

以上の結果は下記のことを示すものである。すなわち、本発明に係る処理剤（実施例１）は、処理水を効果的に徐濁できる。また、泡立ちも低く、泡が消えるのも早い。これに対して、従来技術であるタンニン水溶液（比較例１または２）は、十分な徐濁ができていない。また、泡の消えるのが遅い。

実施例２
ケブラチョタンニン２２％およびＮａＯＨ４．８％を含有する水溶液からなる処理剤Ｂを調製した。処理剤ＢのｐＨは１０．８であった。
ケブラチョタンニン１０％およびＮａＯＨ１．６％を含有する水溶液からなる処理剤Ｂ’を調製した。処理剤Ｂ’は、臭気が殆んど無かった。処理剤ＢまたはＢ’は、不粘着化効果が処理剤Ａと同程度と思われる。

実施例３
アカシアタンニン１０％およびＮａＯＨ１．６％を含有する水溶液からなる処理剤Ｃを調製した。処理剤Ｃは、強いアンモニア様の臭いがあった。処理剤Ｃは、不粘着化効果が処理剤Ａと同程度と思われるが、作業性が臭いのために処理剤Ａよりも低いと思われる。

〔溶剤系塗料の不粘着化〕
（湿式塗装ブース）
図１を参照して湿式塗装ブースの概要を説明する。図１に示す湿式塗装ブースは、上部に塗料スプレーガンＳが設置されていて、塗料を５ｇ／ｍｉｎで噴霧できるようになっている。ピット（水槽：循環水の総体積５０Ｌ）５に循環水が貯められており、ポンプＰで循環水を１００Ｌ／ｍｉｎで汲み上げ、水幕板４に循環水をカーテン状に流し、ピットに戻すことができる。処理剤供給部６にて処理剤、凝結剤または高分子凝集剤を循環水に添加することができる。また、排気ファンＦにて、溶剤蒸気などの揮発分をブースから吸い出すことができる。

実施例４
図１に示す湿式塗装ブースにおいて実施した。まず、処理剤供給部６から処理剤Ａ１０ｍｌ、および凝結剤Ａ０．６ｍｌを添加し、循環水に処理剤Ａおよび凝結剤Ａが均一に行き渡るまでポンプで循環させた。自動車ボデー用溶剤系中塗りグレー塗料を塗料スプレーガンＳから５ｇ／ｍｉｎで噴霧した。４分経過した時に塗料の噴霧を止めた。

噴霧停止後に循環水のｐＨおよび荷電を測定した。また、ピットに溜まっている循環水の液面に浮上したスラッジの粘着性を指触にて次の指標で評価した。
◎：粘着なし
○：粘着ないが、捏ねると容易に固まる
△：やや粘着あり
×：粘着大
以上の結果を表２に示す。

比較例４
処理剤Ａを処理剤Ｅに変え、２．５％ＮａＯＨ水溶液３ｍｌをさらに加えた以外は実施例４と同じ方法で噴霧を行った。
噴霧停止後に循環水のｐＨおよび荷電を測定した。また、ピットに溜まっている循環水の液面に浮上したスラッジの粘着性を指触にて実施例４と同じ指標で評価した。結果を表２に示す。

比較例５
処理剤Ａの量をゼロに変え、凝結剤Ａの量をゼロに変えた以外は実施例４と同じ方法で噴霧を行った。噴霧停止後に循環水のｐＨおよび荷電を測定した。また、ピットに溜まっている循環水の液面に浮上したスラッジの粘着性を指触にて実施例４と同じ指標で評価した。結果を表２に示す。

実施例５
図１に示す湿式塗装ブースにおいて実施した。まず、処理剤供給部６から処理剤Ｂ４．８ｍｌを添加し、循環水に処理剤Ｂが均一に行き渡るまでポンプで循環させた。自動車ボデー用溶剤系ホワイト塗料を塗料スプレーガンＳから５ｇ／ｍｉｎで噴霧した。４分経過した時に噴霧を止めた。
噴霧停止後に循環水のｐＨおよび荷電を測定した。また、ピットに溜まっている循環水の液面に浮上したスラッジの粘着性を指触にて実施例４と同じ指標で評価した。結果を表２に示す。

比較例６
処理剤Ｂの量をゼロに変えた以外は実施例５と同じ方法で噴霧を行った。
噴霧停止後に循環水のｐＨおよび荷電を測定した。また、ピットに溜まっている循環水の液面に浮上したスラッジの粘着性を指触にて実施例４と同じ指標で評価した。結果を表２に示す。

以上の結果は、溶剤塗料の不粘着処理でも、タンニン水溶液（比較例４）にくらべて、タンニンのアルカリ溶液（実施例４、５）の方が、粘着性を抑える効果が高いことを示すものである。

Ｓ：塗料スプレー
Ｆ：排気ファン
Ｐ：循環水ポンプ
４：水幕板
５：水槽
６：処理剤供給部

凝結剤の作用によって得られる不塗着塗料の凝固フロックを凝集させて粗大フロックを形成させることが、沈降分離や遠心分離を容易にするという観点から好ましい。
本発明においては、粗大フロックの形成のために、高分子凝集剤を前記循環水にさらに添加することができる。高分子凝集剤は、アニオン、カチオンまたは両性のポリマーからなるものである。係るポリマーは、重量平均分子量が、通常、１００万超、好ましくは５００万以上のものである。
アニオンポリマーからなる高分子凝集剤としては、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸ソーダ・アミド誘導体、ポリアクリルアミド部分加水分解物、部分スルホメチル化ポリアクリルアミド、ポリ（２−アクリルアミド）−２−メチルプロパン硫酸塩などが挙げられる。
カチオンポリマーからなる高分子凝集剤としては、ポリアミノアルキルアクリレート、ポリアミノアルキルメタクリレート、ポリエチレンイミン、ハロゲン化ポリジアリルアンモニウム、キトサン、尿素−ホルマリン樹脂などが挙げられる。
両性ポリマーからなる高分子凝集剤としては、アクリルアミドとアミノアルキルメタクリレートとアクリル酸ナトリウムの共重合体などが挙げられる。

以上の結果は下記のことを示すものである。すなわち、本発明に係る処理剤（実施例１）は、効果的に水の除濁ができる。また、得られる処理水は、泡立ちも低く、泡が消えるのも早い。
これに対して、従来技術であるタンニン水溶液（比較例１または２）は、十分な水の除濁ができない。また、得られる処理水は、泡の消えるのが遅い。

Claims

タンニンと、
アルカリ金属水酸化物および／またはアルカリ金属炭酸塩と
を含有する水溶液からなる、
湿式塗装ブース循環水処理剤。
タンニンが、ミモザタンニンおよび／またはケブラチョタンニンである請求項１に記載の処理剤。
水溶液のｐＨが１０〜１３である、請求項１または２に記載の処理剤。
水溶液におけるタンニン濃度が１０〜３０質量％である、請求項１〜３のいずれかひとつに記載の処理剤。
水槽から塗装ブースに供給され、未塗着塗料を捕集し、次いで前記水槽に戻される、湿式塗装ブース循環水の経路のいずれかにおいて、
請求項１〜４のいずれかひとつに記載の処理剤を前記循環水に添加して、該循環水に捕集された未塗着塗料を不粘着化させることを含む、湿式塗装ブース循環水の処理方法。
凝結剤を前記循環水に添加することをさらに含む、請求項５に記載の湿式塗装ブース循環水の処理方法。
高分子凝集剤を前記循環水に添加することをさらに含む、請求項５または６に記載の湿式塗装ブース循環水の処理方法。