JP2812799B2 - 過剰噴霧塗料粒子の再生方法 - Google Patents

過剰噴霧塗料粒子の再生方法

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は過剰噴霧塗料粒子の再生方法に関し、詳細に
は過剰噴霧塗料粒子を高品質の塗料製品の主成分として
再使用するための再生方法に関する。
背景技術 近年、噴霧塗装工程から生じる過剰噴霧塗料等の廃塗
料を廃棄処分にすることが、経済上及び環境保護上ます
ます厳しく制限されるようになっている。従って噴霧塗
装作業中に生じる廃塗料を回収して再生することによ
り、上記廃棄処分に伴う問題を回避することが好まし
い。例えばヴォルフガングリヒター（Wolfgang Richte
r）に1986年８月26日に付与された米国特許第4,607,592
号には過剰噴霧塗料の再生方法が開示されている。しか
し、リヒターの方法は特定のスプレーブースの構造と過
剰噴霧塗料を処理、再生するための特別な装置とを必要
とする。更に、リヒターの方法では廃塗料の粘着性を除
去しないため、余計な問題が生じている。特に、粘着性
のある廃棄物はブースの表面に堆積する傾向があるため
粘着性のある廃棄物を搬送し、処理するための特殊な装
置が必要となり、更に回収された廃棄物も直ちに再処理
しなければならない。
廃塗料の粘着性を除去して取り扱いや処理を容易にす
るためにいくつかの方法が提案されている。オラン エ
ム アーノルド（Orlan M.Arnold）に1956年３月27日に
付与された米国特許第2,739,903号では、トリポリ燐酸
ナトリウム（sodium tripoly phosphate）、陰イオン
系及び非イオン系界面活性剤、及び他の物質を含む配合
物をスプレーブース用水に添加している。また、上記特
許には、グラファイトやベントナイト、アスベスチンや
これらと同様な、微細に分割した物質を予めスプレーブ
ース用水に添加することが開示されている。しかし、上
記特許には、これらの物質は種々の塗料を非粘着化又は
非活性化する上で効果が低く、部分的な非活性化を得る
ためにであってもこれらの物質をスプレーブース内の水
に比較的多量に添加するこが必要となる点が開示されて
いる。ロジャー エフアーノルド（Roger F.Arnold）に
1970年６月２日に付与された米国特許第3,515,575号に
は水洗浄（water wash）型スプレーブースから回収し
た塗料を非活性化する別の方法が開示されている。上記
アーノルドの方法では水溶性の高分子電解質（polyelec
trolytes）を水洗浄型スプレーブースの用水系統に添加
して塗料の粒子を用水系に分散させている。上記特許
は、更に廃塗料の粘着性を低下させるために種々のアル
カリ、湿潤剤（wetting agent）、吸着剤、脱泡剤等を
含む配合剤を用水に溶解させることを開示している。吸
着剤の例として挙げられている物質には、タルク、白亜
（chalk）、スターチ、ベントナイト粘土、コロイドシ
リカ、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、モンモリロ
ナイト粘度（montmorillonite clay）が含まれてい
る。
更に最近のものでは、NIケミカルズ株式会社（NI Che
micals Inc.）に譲渡され、1988年12月21日に公開され
た欧州特許出願第295,666号に、有機物質相すなわち塗
料を油水懸濁液から分離するための薬剤として親有機性
粘度を使用する過剰噴霧塗料の非粘着化方法が記載され
ている。また、ステンガー他（Stenger et al.）に1989
年９月５日に付与された米国特許第4,863,615号には水
溶性の陽イオンポリマー凝固剤とコロイドシリカ分散溶
液との混合物から成る非粘着化剤で塗装ブースの循環水
を処理する方法が記載されている。
上述の過剰噴霧塗料を非粘着化するための方法は全
て、洗浄水から塗料を分離することを考えており、洗浄
水に混入する前に塗料粒子を被覆して回収することを考
慮していない。更に、上述の従来の方法は廃棄塗料に物
質を添加したり、或いは調質したりするための廃塗料を
高品質の塗料製品の主成分として再使用するのには適当
でない。
本発明は上述の問題を解決することを目的としてい
る。過剰噴霧塗料粒子の大部分は粒子がブース内の洗浄
水と混合する前に被覆して非粘着化することが望まし
い。また、回収した廃塗料を好ましい塗料製品に再生す
ることを可能とする過剰噴霧塗料粒子の回収方法を持つ
ことが望ましい。更に、この方法は種々の水洗浄型スプ
レーブースに容易に適用可能であり、回収した廃塗料に
好ましくない物質や配合物を添加しないものであること
が望ましい。
発明の開示 本発明の１つの態様によれば、塗料粒子を複数の疎水
性ヒュームドシリカ（hydrophobic fumed silica）粒
子と接触させ、塗料粒子を複数のシリカ粒子で被覆し、
次いでこの被覆された塗料粒子を回収することを含む過
剰噴霧塗料粒子の回収方法が提供される。
上記方法の他の特徴としては、塗装スプレーブースの
下部に設けた水の表面の少くとも一部に疎水性ヒューム
ドシリカ粒子を層を形成すること、及び塗料粒子の大部
分がシリカ粒子と接触するのに充分な速度で塗料粒子の
流れを導くことを含んでいる。
図面の簡単な説明 図１は塗装スプレーブースの断面図、図２は過剰噴霧
塗料粒子を回収するための本発明の実施例の方法を示す
フローチャートである。
発明を実施するための最良の形態 本発明の好ましい実施例を具体化するのに適当な代表
的塗装ブース10を図１に示す。塗装ブース10は通常のダ
ウンドラフト式水洗浄型塗装スプレーブースであり、ブ
ース10内を通してワークピース14を搬送するためのオー
バーヘッドコンベヤ12を備えている。
塗装ステーションはブース10の中に配置され、塗料供
給源18に接続された１つ又はそれ以上のスプレーガン16
を備えている。このスプレーガン16の作動はロボットに
より、又は人間の作業員により制御されるもののどちら
でも良い。
塗装ブース10は、ブースを上部室22と下部室24とに仕
切る金属格子の床20を有している。また、水28の供給源
を有し、水面30を形成する水槽又は水溜め26がブース10
の下側、すなわち下部室24に設けられている。排気ダス
ト32,32′はスプレー室の両側に配置され、格子床20か
ら水面30にかけて延設された開口34,34′をそれぞれの
内部壁面に備えている。開口34,34′はダクト32,32′を
介してブース10の下部室24と外部との間の空気流通路を
形成している。また、スプレーノズル38,38′がそれぞ
れ装着された通水管36,36′がそれぞれの排気ダクト32,
32′内に配設されている。通水管36,36′には水槽26か
ら図１に一部を示す配管42を介してポンプ40により加圧
水が供給されている。スプレーノズル38,38′はそれぞ
れの排気ダクト32,32′内に水の噴霧を行いダクト内に
噴霧領域44,44′を形成している。更に、噴霧の一部は
ダクト内壁に向けられており、これにより開口34,34′
には連続的な水カーテン46,46′が形成されている。
排気ファン48,48′が排気ダクト32,32′内に装着され
ており、ブース10内から外部に向う空気の流れを生じさ
せている。更に詳細には、過剰噴霧塗料粒子50を含む空
気はブース10の上部室22から格子床２を通って流され
る。床格子20を通過後、過剰噴霧塗料粒子50を含んだ空
気流は、塗装ブース10の下部室24内を通って方向を変
え、水面30に略平行な流路に沿って流れて水カーテン4
6,46′と水噴霧領域44,44′の１つを通過する。水洗浄
された空気流はその後、上方に流え、それぞれのバッフ
ル52,52′と排気ファン48,48′とを通過して外部に排出
される。
過剰噴霧塗料粒子50を運ぶ空気流の速度は、大部分の
塗料粒子50が空気流から水面30に落下するように充分に
低いことが望ましい。過剰噴霧塗料粒子が空気流から重
力によって最も効率良く分離される最適速度は過剰噴霧
塗料粒子の質量と寸法との関数になっており、経験的に
定めることができる。
本発明の好ましい実施例では、約16ナノメータの粒子
サイズと約110m2/gのBET（ブルナウア エメット テラ
ー）表面積を有する疎水性ヒュームドシリカ粒子の層54
が水28の表面30上に形成されている。上記物性を有する
疎水性ヒュームドシリカは登録商標エアロシル（Aerosi
l）R972の名で西独フランクフルトのデグザ社（Degussa
AG）により市販されている。個々の状態、又は少数の
粒子が結合した状態で塗料粒子54が上記物性を有する疎
水性ヒュームドシリカ粒子54と接触すると、サイズがは
るかに小さい上記シリカ粒子54はサイズが大きい塗料粒
子50表面に付着して塗料粒子を効果的に被覆することが
発見されている。被覆された塗料粒子は粘着性を持たず
凝集し易い傾向を持ち、通常の機械的手段で容易に回収
し取扱うことができる。
シリカ粒子層54は好ましくは水面30上にシリカ材料を
直接散布することにより形成する。約50g/l（3lbs/f
t3）と密度が低いため、疎水性ヒュームドシリカ粒子54
は水面30上に浮遊する。更にこれらの粒子54は疎水性、
すなわち容易に水により湿潤しないため、水の表面30に
滞留して水槽26内の水28と混合したり沈降したりしな
い。更に、シリカは非晶質構造を有しているため、これ
らの粒子は水面30上に均一に拡散して略一様な厚さを有
する層を形成する。
本発明の試験では20kg（44lbs）の疎水性ヒュームド
シリカは53.5m2（576ft2）の面積を有する水28にシリカ
粒子54の有効な層を形成するのに充分であることが判明
した。また、上記シリカ層は以下に述べるように塗料粒
子を被覆する上で３週間の間有効であった。この間、56
8l（150gal）の溶剤ベースの塗料がブース内に噴霧さ
れ、約170l（45gal）の過剰噴霧を生じていた。従っ
て、この試験で実証されたように1kg（2.2lbs）の疎水
性ヒュームドシリカは約8.5l（2.2gal）の過剰噴霧塗料
を処理するのに充分であった。
水面28上を通る空気流速度は約0.5m/s（100ft/min）
とされ、この速度は粒子の大部分が空気流から脱落し、
シリカ層50上に直接、或いは水面30の露出部分に落下す
るのに充分であった。
上記試験の間、水28内の循環する流れのため、素面30
上のシリカ粒子54の層は流動若しくは浮遊し易い傾向を
示し、水面30の一部がシリカ層に覆われないままの状態
で残ることが観察された。しかし、当初水面30上に落ち
た塗料粒子50をシリカ層54に接触させ、水面30上を浮遊
する塗料粒子を、直接シリカ層上に落ちた塗料粒子と同
様にシリカ粒子54で被覆するためには、前記循環流れの
作用で充分であることが判明している。従って塗料粒子
50とシリカ粒子54との接触と、その結果としてのシリカ
粒子による塗料粒子の被覆は間接的に若しくは直接的に
のどちらでも生じ得る。すなわち、直接的な接触は、空
気に運ばれた塗料粒子が当初から直接シリカ層と接触し
た場合に生じるのに対し、間接的な接触は塗料粒子が最
初水面30上に落ちて、その後水流に運ばれてシリカ層と
接触した場合に生じる。
上記試験では溶剤をベースとした塗料がワークピース
14を塗装するのに用いられており、過剰噴霧粒子は水に
は溶解しない。もし、水をベースとした塗料が使用され
るのであれば、水面30と最初に接触する塗料粒子の量を
制限して空気に運ばれる塗料粒子50が直接シリカ粒子54
と接触するようにすることが望ましい。従って、過剰噴
霧が水ベースの塗料である場合には表面に形成されたシ
リカ層の移動を制限又は防止する流動制御バッフルを設
けることが必要となる。これにより、望ましくは水面30
を完全にシリカ粒子54で覆い、気流に運ばれた塗料粒子
50がシリカ粒子とのみ最初に接触するようにされる。
下部室24を通過した後も、空気流中に残っている少量
の浮遊塗料粒子50は水カーテン46,46′と噴霧領域44,4
4′とにより空気流から効率的に洗い流される。
上述の試験中、エアバッフル52,52′には塗料がほと
んど付着していないことが判明しており、このことはダ
クトから排出される空気が過剰噴霧塗料粒子54をほとん
ど含んでいないことを示している。空気流から水カーテ
ン46,46′と噴霧領域44,44′で取り除かれた塗料粒子50
は上記カーテ又は噴霧の下向きの水流により水槽26内の
水28に運ばれる。この塗料粒子50はその後浮遊して水面
30に達し、水面30上のシリカ粒子54の層と接触して被覆
される。
こうして、過剰噴霧塗料50の略全部が水面30上のシリ
カ粒子54の層と直接的又は間接的に接触させられ、その
結果塗料粒子50はシリカ粒子54に被覆又は封入されてシ
リカに封入された塗料粒子を形成する。
本発明の実施例の過剰噴霧塗料粒子再生方法の最初の
被覆工程は図２のブロック60に示されている。
シリカに被覆された塗料粒子は被覆工程の後、高品質
の、再使用可能な塗料製品に処理するため回収される。
最も重要な点は、疎水性ヒュームドシリカ粒子は被覆さ
れた塗料粒子を形成する塗料に対して有害ではないこと
である。シリカは塗料配合物の有効な添加剤であり、装
飾塗装においてチキソトロープ剤（thixotropic agen
t）として一般的に添加され、或いは顔料の懸濁性や、
プライマ及び工業用塗料の耐食性を向上させるために添
加される。
ブロック62で示した回収工程は通常の機械的手段で行
うことができる。前述のように被覆された塗料粒子は凝
集し易く、凝集体を形成する傾向がある。前述の試験に
おいて生成された被覆された溶剤ベース塗料粒子は、一
般に約１週間浮遊を続けることが観察されており、この
間これら粒子は水槽26から容易にすくい取ることが可能
であった。これらの被覆された塗料粒子が水面30上にあ
る間に除去されなかった場合でも、後に水槽26の底部か
ら機械的手段を用いて容易に取り除くことが可能であ
る。
回収されたシリカ被覆塗料粒子の凝集体には、ブロッ
ク64で示すように適宜な溶剤が添加され、溶剤とシリカ
被覆塗料粒子から成る流動性のある、均一な混合物が形
成される。上記溶剤は、この後に続くブロック66で示さ
れた微粉砕工程を実施し易くするために凝集粒子を調質
する役割を果す。試験では、約36kg（80lbs）のシリカ
で被覆された、溶剤ベースの過剰噴霧塗料粒子が水槽26
から人手により回収された。約49l（13gal）のキシレ
ン、すなわち溶剤が粉砕工程に先立って凝集粒子に添加
され、ボールミルを用いた約12時間の微粉砕工程によ
り、シリカ粒子54と微粉砕された塗料粒子50の不溶性成
分とから成る固体相と、溶剤と塗料粒子50の可溶性成分
とから成る液相とを有する一様な分散液が形成された。
ステップ64で示した溶剤添加の前に、凝集粒子を精製
し易くするためにブロック68と70とで示す回収物の乾燥
と粉砕工程を行っても良い。同様に、ブロック74で示す
所定の成分、例えばバインダと溶剤（ビヒクル）、溶
剤、願料、或いは可塑剤、安定化剤、流れ調整剤等の添
加剤の添加に先立って、ブロック72に示すように上記塗
料とシリカ、溶剤の一様な分散液を濾過しても良い。
このステップで添加される具体的な成分は、スプレー
又はその後の回収工程で失われた成分を補う目的に、若
しくは最初にワークピース14を塗装したものとは異なる
塗料製品を生成する目的に応じて選択される。塗料配合
物の調合は公知の技術であり、最初の噴霧塗料に応じた
適切な添加成分を容易に決定することができる。前述の
試験では約50gのアルキド樹脂、35gの防錆剤、20gのラ
ンプブラックとキシレンに分散した顔料とが塗料とシリ
カと溶剤の微粉砕分散液に添加された。更に、再生塗料
配合物の粘度を低減し、25〜30秒（Zahn＃２）の粘度を
得るためにMIBK（メチル−イソブチルケトンが添加され
た。所望であれば、添加成分を含む調合塗料は容器充填
若しくは再使用の前にブロック76に示すように濾過して
も良い。
産業上の利用可能性 前述の試験により生成された再組成した塗料材料は、
２つのテストパネルに塗付され、再組成した塗装材料の
品質を判定するためにASTM規格に従って下記に示すよう
に試験された。試験結果は下記の通りである。
計測パラメータ 数値 ASTM規格 塩水噴霧（傷あり） 10 D1654 塩水噴霧（傷なし） 10 D1654 鉛筆硬度 F D3363 接着性 4B D3359 こうして、極めて高い耐食性と、非常に良好な硬度
と、良好な接着性を有する再組成塗料が、シリカで被覆
された塗料粒子を基剤又は主成分として生成された。
本発明の大きな利点は、回収した塗料粒子を再生して
再生品を高品質の塗料の主成分として使用できる点であ
る。過剰噴霧粒子の回収と分離を可能にするために添加
されるシリカは再組成した塗料に対して有害ではない。
更に、過剰噴霧塗料粒子が再使用されるためスラッジの
廃棄に伴う問題が回避される。
本発明の他の態様や目的及び利点については添付図
面、説明、添付の請求の範囲を検討することにより理解
されよう。

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】過剰噴霧塗料粒子（50）を疎水性ヒューム
    ドシリカの複数の粒子（54）と接触させることと； 前記塗料粒子（50）を前記複数の疎水性ヒュームドシリ
    カ粒子（54）で被覆することと； 前記シリカにより被覆された塗料粒子を回収すること
    と、 を含む過剰噴霧塗料粒子（50）の再生方法。
  2. 【請求項２】前記過剰噴霧塗料粒子（50）が、水面（3
    0）を形成する水（28）を下部（24）に配置した塗装ブ
    ース（10）内で発生する請求の範囲第１項に記載の過剰
    噴霧塗料粒子（50）の再生方法であって： 前記疎水性ヒュームドシリカ粒子（54）を、シリカ粒子
    （54）の層を少くとも前記水面（30）の一部の上に形成
    するのに充分な量だけ前記水面（30）上に配置すること
    と； 前記塗料粒子（50）の流れを、前記塗料粒子（50）の大
    部分と前記シリカ粒子（54）とを接触させるのに充分な
    速度で前記水面（30）に略平行な流路に沿って流すこと
    と、 を含む過剰噴霧塗料粒子（50）の再生方法。
  3. 【請求項３】前記過剰噴霧塗料粒子（50）が、水面（3
    0）を形成する水（28）を下部（24）に配置した塗装ブ
    ース（10）であって、ブース（10）下部に配置された前
    記水（28）と流体的に連通すると共に前記塗装ブース
    （10）と外部環境との間をさえぎる水カーテン（46）を
    備えた塗装ブース（10）内で発生する請求の範囲第１項
    に記載の過剰噴霧塗装粒子の再生方法であって： 前記疎水性ヒュームドシリカ粒子（54）を、シリカ粒子
    （54）の層を少くとも前記水面（30）の一部の上に形成
    するのに充分な量だけ前記水面（30）上に配置すること
    と； 空気により運ばれる塗料粒子（50）の少くとも一部を含
    む空気流を前記水カーテン（46）を通して流すことと； 空気により運ばれる塗料粒子（50）の前記部分を前記水
    カーテン（46）中で空気から分離することと； 前記分離された塗料粒子（50）を前記水面（30）まで搬
    送することと； 前記分離された塗料粒子（50）を、前記水面（30）上の
    複数のシリカ粒子（54）と接触させることと、 を含む過剰噴霧塗料粒子（50）の再生方法。
  4. 【請求項４】前記シリカに被覆された塗料粒子と溶剤と
    から成る流動性ある混合物を生成するのに充分な量の溶
    剤と、前記シリカに被覆された塗料粒子とを混合するこ
    とを含む請求の範囲第１項記載の過剰噴霧塗料粒子（5
    0）の再生方法。
  5. 【請求項５】前記シリカに被覆された塗料粒子と溶剤と
    の混合物を微粉砕して、シリカ粒子と前記塗料粒子の微
    粉砕された不溶性成分とから成る固体相と前記溶剤と前
    記塗料粒子の可溶性成分とから成る液相とを有する一様
    な分散液を生成することを含む請求の範囲第４項に記載
    の過剰噴霧塗料粒子（50）の再生方法。
  6. 【請求項６】前記一様な分散液を濾過する工程を含む請
    求の範囲第５項に記載の過剰噴霧塗料粒子（50）の再生
    方法。
  7. 【請求項７】再組成した塗料材料を生成するのに充分な
    量の少くとも１つの添加物質を添加することを含む請求
    の範囲第５項に記載の過剰噴霧塗料粒子（50）の再生方
    法。
  8. 【請求項８】前記再組成された塗装材料を濾過する工程
    を含む請求の範囲第７項に記載の過剰噴霧塗料粒子の再
    生方法。
JP2513368A 1990-05-25 1990-08-13 過剰噴霧塗料粒子の再生方法 Expired - Lifetime JP2812799B2 (ja)

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