JP2018138287A - 湿式塗装ブース循環水用処理剤 - Google Patents

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用処理剤を提供する。
【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、酢酸セルロース溶液からなる湿式塗装ブース循環水用処理剤を、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用処理剤に関する。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用処理剤に関する。

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、特許文献１は、カチオン化でんぷん溶液、クロロヒドロキシアルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、ポリ硝酸アルミニウムなどの多塩基性アルミニウム塩、ポリアクリルアミドなどのポリマー凝集剤を含む脱粘着剤を開示している。
特許文献２は、カチオン性セルロース、ポリグルコサミン、およびカチオン性ポリビニルアルコールからなるカチオン性高分子を少なくとも一つ含有する水性塗料ミスト処理剤を開示している。
特許文献３は、モンモリロナイトを主成分とする粘土鉱物と、カチオン化セルロースなどの四級アンモニウム基およびアミノ基の少なくとも一方の基を有する高分子化合物とを含有する水処理用薬剤組成物を開示している。
特許文献４および５は、湿式塗装ブース循環水に、特定の高膨潤力を有するベントナイトと、微量のポリエチレンイミン、あるいはアルギン酸ナトリウムおよび／またはカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩とを添加することによって、余剰塗料の不粘着化が達成され、浮上性、分散性の高い塗料滓となり分離回収性が良好となることを示している。

特開２０１２−５３１３０１号公報 特開平６−１１４２１０号公報 特開平１０−７６２７７号公報 特開２０１５−３３６８９号公報 特開２０１６−２２４３５号公報

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用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〕酢酸セルロースを含有する微粉末からなる湿式塗装ブース循環水用処理剤。
〔２〕酢酸セルロースを含有する溶液からなる湿式塗装ブース循環水用処理剤。

〔３〕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〕又は［２］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。
〔４〕凝結剤を前記循環水に添加することをさらに含む、〔３〕に記載の湿式塗装ブース循環水の処理方法。
〔５〕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、〔３〕または〔４〕に記載の湿式塗装ブース循環水の処理方法。

酢酸セルロースを含有する微粉末または酢酸セルロースを含有する溶液からなる本発明の湿式塗装ブース循環水用処理剤を循環水に添加すると、酢酸セルロースが循環水中に微細に均一に分散してコロイドになる。酢酸セルロースのコロイドは、極性が極めて低いので、疎水性が強く、疎水性の未塗着塗料との親和性が高い。未塗着塗料の不粘着化の従来技術として知られるフェノール樹脂（特開２０１６−５２６３９号公報など参照）は、極性（アニオン性）が若干あるので、不粘着化を促進するために、カチオン性の添加剤を併用することが多い。本発明の処理剤は、極性が極めて低いので、他の添加剤の併用を要せずに、未塗着塗料の不粘着化を達成できる。
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。酢酸セルロースの水に対する溶解度は低い。本発明の一形態である酢酸セルロースを含有する溶液からなる処理剤を、水に添加すると、酢酸セルロースが析出する。析出する酢酸セルロースは微細なコロイドを成す。このコロイドが未塗着塗料滴の表面に付着し、未塗着塗料を不粘着化させると考えられる。この現象および作用は、本発明の別の一形態である酢酸セルロースを含有する微粉末からなる処理剤においても生じていると考えられる。

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用処理剤は、酢酸セルロースを含有する微粉末、または酢酸セルロースを含有する溶液からなるものである。

酢酸セルロースは、天然の高分子であるセルロースを酢酸エステル化することにより得られる半合成高分子である。セルロースは無水グルコースを繰返し単位とする高分子で、繰返し単位当たり３個の水酸基を持っている。この水酸基をアセチル化することで酢酸セルロースが得られる。アセチル化の程度（酢化度）と分子量によって酢酸セルロースの性質を調節できる。酢酸セルロースの代表例としては、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロースを挙げることができる。

本発明の湿式塗装ブース循環水用処理剤に用いられる酢酸セルロースは、平均酢化度が、好ましくは４５〜６２％、より好ましくは５０〜６０％、さらに好ましくは５２〜５８％である。
酢酸セルロースの平均酢化度は、ＡＳＴＭ−Ｄ−８１７−９１（セルロースアセテートなどの試験方法）に記載の方法で測定することができる。また、手塚（Tezuka,Carbonydr.Res.273,83(1995)）の方法に従いＮＭＲで測定することもできる。すなわち、セルロースアセテート試料の遊離水酸基をピリジン中で無水プロピオン酸によりプロピオニル化する。得られた試料を重クロロホルムに溶解し、炭素１３のスペクトルを測定する。アセチル基の炭素シグナルは１６９ｐｐｍから１７１ｐｐｍの領域に高磁場から２位、３位、６位の順序で、そして、プロピオニル基のカルボニル炭素のシグナルは、１７２ｐｐｍから１７４ｐｐｍの領域に同じ順序で現れる。それぞれ対応する位置でのアセチルとプロピオニルの存在比から、元のセルロースアセテートにおける酢化度を算出することができる。

本発明の湿式塗装ブース循環水用処理剤に用いられる酢酸セルロースは、重量平均分子量が、好ましくは５００〜１０００００、より好ましくは１００００〜６００００、さらに好ましくは１００００〜４００００である。重量平均分子量が低いほど効果が低下する傾向がある。重量平均分子量が高いほど溶液粘度が高くなる傾向があり、ハンドリング性の観点から製品濃度を高くし難い傾向がある。製品濃度を考慮した場合には、重量平均分子量は１００００〜２００００程度が好ましい。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィによる測定値を標準ポリメタクリル酸メチルの分子量に換算して得られるものである。

溶媒は、酢酸セルロースを溶解させて溶液にすることができるものであれば特に限定されない。溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ジアセトンアルコールなどのケトン； 蟻酸メチル、酢酸メチル、酢酸エチル、乳酸エチルなどのエステル； ニトロメタン、アセトニトリル、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド； メチルグリコール、メチルグリコールアセテートなどのグリコール； テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソランなどのエーテル； 塩化メチレン、クロロホルム、テトラクロルエタンなどのハロゲン化炭化水素； ジメチルスルホキシド、炭酸プロピレンなどを挙げることができる。これらのうち、揮発性がなく安全である溶媒が好ましい。

本発明の湿式塗装ブース循環水用処理剤における溶液粘度は、所望の不粘着化効果が得られる限り、ハンドリング性の観点から、低い方が好ましい。本発明の湿式塗装ブース循環水用処理剤における溶液粘度は、好ましくは１０〜１０００ｍＰａ・ｓ、より好ましくは１０〜３００ｍＰａ・ｓである。溶液粘度は、酢酸セルロースの濃度、酢酸セルロースの平均分子量などを適宜選定することによって調整できる。酢酸セルロースの濃度は、好ましくは１〜１０質量％、より好ましくは２〜８質量％、さらに好ましくは３〜７質量％である。

本発明の湿式塗装ブース循環水用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用処理剤は、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用処理剤の添加量は、未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用処理剤は、未塗着塗料に付着し、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用処理剤とともに、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、酢酸セルロース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、酢酸セルロース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、酢酸セルロース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未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、酢酸セルロース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、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用処理剤とともに、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。

実施例１
酢化度約５５％、置換度約２．４、アセチル基含量約３９％、平均重合度約１５０、および重量平均分子量約４００００の酢酸セルロース１．６ｇを、アセトン９８．４ｇに溶解させて、酢酸セルロース溶液を得た。
５０ｍｌのガラス瓶に、水道水３０ｍｌ、および酢酸セルロース溶液０．３ｍｌを入れ、ふたをして振とうして、酢酸セルロースコロイド分散液を作成した。
これに、溶剤塗料（ＵＶ塗料）０．１ｍｌを滴下し、ふたをして６０回／３０秒で振とうした。

ガラス瓶を肉眼観察して、塗料のガラス瓶への付着状況を評価した。
ガラス瓶内の液の濁度「NTU」（Nephelometric Turbidity Unit）を次のようにして測定した。色温度２２００〜３０００Ｋのタングステンランプで、入射光と散乱光の光路長合計が１０ｃｍ以下の吸収セルを用い、入射光に対する受光角が９０±３０°、光電変換系の感度特性のピークが４００〜６００ｎｍの条件にて、ホルマジンを濁度標準液として、「NTU」（Nephelometric Turbidity Unit）を決定した。
結果を表１に示す。塗料が瓶に付着せず、水面に浮かんでいた。濁度は１６NTUと極めて低かった。

比較例１
フェノール樹脂（ＫＰＫＧ１０；群栄化学製）１．６ｇをアセトン９８．４ｇに溶解させて、フェノール樹脂溶液を得た。酢酸セルロース溶液に代えてフェノール樹脂溶液を用いた以外は実施例１と同じ方法でガラス瓶への付着状況を評価し、次いで濁度を測定した。
結果を表１に示す。塗料が瓶に付着し、一部の塗料が水に溶け込み、濁度が高かった。

比較例２
酢酸セルロース溶液を水道水に入れなかった以外は実施例１と同じ方法でガラス瓶への付着状況を評価し、次いで濁度を測定した。
結果を表１に示す。塗料が瓶に付着し、一部の塗料が水に溶け込み、濁度が高かった。

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未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。

Claims (5)

1. 酢酸セルロースを含有する微粉末からなる湿式塗装ブース循環水用処理剤。
2. 酢酸セルロースを含有する溶液からなる湿式塗装ブース循環水用処理剤。
3. 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または２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。
4. 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３に記載の湿式塗装ブース循環水の処理方法。
5. 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３または４に記載の湿式塗装ブース循環水の処理方法。

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