JP3075710B2 - 常温硬化型水性塗料組成物の再利用方法 - Google Patents

常温硬化型水性塗料組成物の再利用方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、再利用可能な常温
硬化型水性塗料、およびそれを被塗物に塗装した後の余
剰の塗料を再利用する方法に関する。より詳しくは、本
発明は、特定組成の耐水性および耐食性に優れた常温硬
化型水性塗料組成物および、その塗料組成物を塗装ブー
ス内において捕集液により回収し、それを濾過濃縮して
濃縮塗料と分離液に分離した後、それぞれを再調整して
再使用する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車部品、産業用機械、および
農機具等には、プライマーとして、防錆性を有する水性
塗料が塗装されている。このような水性塗料は、被塗物
の耐熱性が弱いか、または熱容量が大きな場合には、被
塗物温度(通常、80℃以下)で乾燥硬化する必要があ
り、通常、常温硬化型水性塗料と呼ばれている。
【0003】上記常温硬化型水性塗料を塗装ブース内に
おいてスプレー塗装すると、被塗物に塗着しない塗料の
ダストが多く発生する。このような塗料スプレーダスト
は、塗装ブース内のブース水(捕集液とも呼ぶ)に溶解ま
たは分散させて捕集する。捕集された塗料ダストは、非
常に多量であるため、これをそのまま廃棄することは、
塗料の損失になると共に、環境汚染の問題にも繋がる。
【0004】そこで、捕集液に捕集された塗料を回収し
て再使用することが検討されており、例えば特開昭49
−51324号公報に開示されているような回収方法が
提唱されている。前記特開昭49−51324号公報に
記載の方法は、先ず、水性塗料組成物のスプレーダスト
を、水により捕集して塗料希釈水とする。得られた塗料
希釈水を逆浸透膜や限外濾過膜に通して、塗料組成物を
濃縮して回収する。その後、この濃縮された塗料組成物
を、元の水性塗料組成物の不揮発分濃度と同程度となる
ように再調整した後、再使用するものである。ここで、
不揮発分とは、水性塗料組成物中に含まれる水溶性アル
キド樹脂や水溶性アクリル樹脂などの塗膜形成用水溶性
樹脂や顔料などをいう。
【0005】上記特開昭49−51324号公報に記載
の方法の欠点は、塗料希釈水を限外濾過膜等により分離
・濃縮する際に、濾過によって分離された濾液である水
性液が大量に発生することである。回収した塗料は再使
用するが、水を含む水性液は廃棄処理する必要がある。
そこで、この水性液を再度、塗装ブースに戻してスプレ
ーダストの捕集液として再使用することも提案されてい
る。
【0006】しかしながら、上記の塗料希釈水から分離
された濃縮塗料や濾液(水性液)は再使用すると、様々な
不都合を生じさせる。例えば、回収された濃縮塗料で
は、,揮発分濃度が低下することから、揮発分中の中和
アミン量および溶剤量が減少し、塗料組成物中の樹脂の
水和安定性の低下による塗料の凝集や分離をもたらすこ
とがある。また、このような濾液(水性液)は再利用時に
塗料の凝集や分離をもたらすことがある。
【0007】上記のような不都合をなくす方法として、
元の水性塗料組成物中の樹脂の親水性を高め、それによ
り、再使用における樹脂の水和安定性を高める方法も提
案されている。しかしながら、このような方法を利用す
ると、塗料の塗膜性能(例えば、耐食性や耐水性等)の低
下が生じることがある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、樹脂や顔料が分離・凝集せず、かつ塗料希釈水の濾
過・濃縮効率を高めることができる再利用可能な耐水性
および耐食性にすぐれた常温硬化型水性塗料組成物を提
供することである。また、本発明は、上記常温硬化型塗
料組成物を用いる塗料再利用方法であって、捕集液の誘
電率に着目し、これをコントロールすることにより長期
間再利用サイクルを維持する方法を提供することであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、(a)エポキシ
樹脂成分を20〜70重量%含み、酸価25〜60の酸
化重合型変性エポキシ樹脂であって、水性媒体中で20
0nm以下の粒径を有するもの、(b)防錆顔料および/ま
たは両性金属の酸化物、および(c)ドライヤーを含有す
る再利用可能な常温硬化型水性塗料組成物を提供する。
また、本発明はi)塗装ブースにおいて、塗着しなかった
水性塗料を捕集液により塗料希釈液として回収するこ
と、 ii)前記塗料希釈液を濾過して濃縮塗料と濾液とに分離
すること、および iii)前記濃縮塗料は水性塗料として再利用し、濾液は捕
集液として再利用すること、からなる水性塗料の再利用
方法において、該水性塗料が(a)エポキシ樹脂成分を2
0〜70重量%含み、酸価25〜60の酸化重合型変性
エポキシ樹脂であって、水性媒体中で200nm以下の粒
径を有するもの、(b)防錆顔料および/または両性金属
の酸化物、および(c)ドライヤーを含有する再利用可能
な常温硬化型水性塗料組成物であり、かつ捕集液が誘電
率20〜70を有することを特徴とする常温硬化型水性
塗料組成物の再利用方法を提供する。
【0010】上記常温硬化型水性塗料組成物の再使用方
法において、ii)の濾過および濃縮工程は、特に好まし
くは、限外濾過装置によって行われる。本発明では特定
の酸化重合型変性エポキシ樹脂を用いることにより、長
期的に再利用できる常温硬化型水性塗料組成物を提供す
る。また、前述のように、特定の常温硬化型塗料組成物
を用い、しかも捕集液の誘電率をコントロールすること
によりより長期的な利用が可能になる。
【0011】
【近接する技術の開示】特開平6−136296号公報
は、本発明と同じ出願人の特許出願であるが、水性防錆
塗料組成物の導電率を制御し、しかもその水性塗料を水
中に捕集した塗料希釈液を濾過した後、さらに導電率を
コントロールして再利用する方法が開示されている。こ
の塗料組成物にはエポキシ樹脂の利用が開示されている
と共に、顔料として着色顔料、体質顔料あるいは防錆顔
料を配合することが記載されている。しかしながらこの
塗料組成物には本発明で用いる酸化重合型変性エポキシ
樹脂の開示は全くない。また、この特開平6−1362
96号公報の技術は常温硬化型の塗料組成物ではなく、
焼付硬化型の塗料組成物であり、硬化条件が全く相違す
る。
【0012】特開平9−164363号公報には、防錆
塗料を湿式塗装ブースを使用して被塗物にスプレー塗装
し、該被塗物に塗着しなかった未塗着塗料を水に捕集し
た後、この捕集された液を膜による濾過処理を行って未
塗着塗料および透過水に分離して、これらのものを回収
再利用する塗装方法であって、上記膜による濾過処理が
該処理を行う捕集液の固形分濃度が10〜30重量%お
よび該処理後の未塗着塗料の固形分濃度が31〜40重
量%の条件で濾過処理を行うことを特徴とする塗装方法
が開示されている。このような固形分濃度の濾過処理を
行うことにより処理効率が上がることが開示されてお
り、その塗料組成物として実際に用いられているもの
は、実施例中の記載から明らかなように酸化硬化型エマ
ルション塗料である。しかしながら、塗料組成物につい
てはその他の組成について記載されておらず、酸化硬化
型エポキシエステル基体樹脂として酸価40、数平均分
子量8000、ドライヤー、カーボンおよびバリタ配合
物との記載があるのみである。この特開平9−1643
63号公報では具体的にどのような塗料組成が再利用サ
イクルの中で有効であるのかが分からず、単に濃縮手法
に着目したものであり、使用する塗料組成については、
何ら具体的に開示していない。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明で用いる酸化重合型変性エ
ポキシ樹脂とは、エポキシ樹脂を不飽和脂肪酸、リン酸
基含有化合物、スルホン酸基含有化合物、アルキド樹脂
またはアクリルモノマーなどと反応させることにより不
飽和基および酸基を導入することで得られる酸化重合可
能なエポキシ樹脂をいう。本発明では、この酸化重合型
変性エポキシ樹脂中の酸基を中和した後、水分散して得
られる水性樹脂溶液の内酸価25〜60であるものを用
いる。好ましい酸価の範囲は25〜55である。酸価が
60を超えると耐水性が悪くなり、25より下回ると塗
料安定性が悪くなる。
【0014】この酸化重合型変性エポキシ樹脂は水性媒
体中で、粒子形状を保持しているものであり、その平均
粒径は200nm以下、好ましくは20nm〜100nm、よ
り好ましくは40〜100nmである。粒径が200nmを
超えると希釈安定性が劣り、濃縮時に凝集を生ずること
がある。100nm以下では、耐水性や耐食性が特に良い
ので好ましい。粒径が20nmよりも小さいと、濾過効率
が悪くなる可能性がある。もちろん、粒径が20nm以下
のものでも使用は可能である。平均粒径の測定は一般に
光散乱法と言われているものを用いる。光散乱法は具体
的には、樹脂水分散液を脱イオン水により100倍〜1
000倍程度に希釈した大希釈溶液を、光散乱測定装置
(たとえば、大塚電子製 ELS−800など)を用いて
行うことで自動的に得られる平均粒径を本発明では用い
る。
【0015】この酸化重合型変性エポキシ樹脂中のエポ
キシ樹脂の含有量は20〜70重量%、好ましくは30
〜60重量%である。エポキシ樹脂の含有量が20重量
%よりも少ないと、耐食性が不良となることがある。7
0重量%を超えると塗料の安定性が悪くなる。酸化重合
型エポキシ樹脂はヨウ素価が30〜100であるものが
好ましく、さらにヨウ素価は35〜90であってもよ
い。ヨウ素価はJIS K−0070の方法で測定す
る。ヨウ素価が30よりも少ないと、酸化重合能力が不
十分になり、硬化性が悪くなる。逆にヨウ素価が100
を超えると、塗料の貯蔵安定性が悪くなる。
【0016】酸化重合型変性エポキシ樹脂は、前述のよ
うにエポキシ樹脂を不飽和脂肪酸、リン酸基含有化合
物、スルホン酸基含有化合物、アルキド樹脂またはアク
リルモノマーなどと反応させて、不飽和基と酸基を導入
したものである。使用しうるエポキシ樹脂としては、例
えば、「エピコート828」、「エピコート1001」、
「エピコート1002」、「エピコート1004」、「エピ
コート1007」および「エピコート1009」(いずれも
シェル社製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂);「エポ
トートYD−128」、「エポトートYD−011」、「エ
ポトートYD−012」、「エポトートYD−014」、
「エポトートYD−017」および「エポトートYD−0
19」(東都化成社製、ビスフェノールA型エポキシ樹
脂);「エポトートST−5700」(東都化成社製、水添
ビスフェノールA型エポキシ樹脂)および「エポトートY
DF−2004」(東都化成社製、ビスフェノールF型エ
ポキシ樹脂)等の市販のエポキシ樹脂が使用できる。上
記エポキシ樹脂は、1種または2種以上を同時に使用し
てよい。
【0017】不飽和脂肪酸としては、天然または合成系
の不飽和脂肪酸がいずれも使用でき、例えば、桐油、ア
マニ油、ヒマシ油、脱水ヒマシ油、サフラワー油、トー
ル油、大豆油、ヤシ油から得られる不飽和脂肪酸が挙げ
られる。上記脂肪酸は、1種または2種以上を同時に使
用してよい。リン酸基含有化合物の例としては、リン
酸、五酸化二リンなどの無機リン酸;リン酸ラウリルエ
ステル、リン酸ブチルエステル、リン酸ポリエチレング
リコールエステルなどのリン酸エステル類が挙げられ
る。スルホン酸基含有化合物の例としては、硫酸、亜硫
酸などの無機スルホン酸;`P−トルエンスルホン酸、
ノニルフェニルスルホン酸などの有機スルホン酸が挙げ
られる。アルキド樹脂の例としては、上記記載の不飽和
脂肪酸とネオペンチルグリコール、トリメチロールプロ
パンなどの公知の水酸基モノマー、イソフタル酸、無水
フタル酸、無水トリメリット酸などの公知の酸モノマー
を縮合して得られるアルキド樹脂のうち、酸価30以上
のもので、中和されて水溶性となりうるものが挙げられ
る。
【0018】アクリルモノマーを用いて酸化重合型変性
エポキシ樹脂を製造する場合、まずエポキシエステル樹
脂を形成する。エポキシエステル樹脂は上記エポキシ樹
脂と脂肪酸から従来公知の方法で得る。例えば、エポキ
シ樹脂と脂肪酸を、適当な溶媒(例えば、トルエン、キ
シレン等)中、縮合触媒を用いて、必要に応じて不活性
ガス(例えば、窒素ガス等)雰囲気下において、150〜
250℃で、所望の酸価となるまで反応させることがで
きる。上記縮合触媒としては、ジブチル錫オキサイドや
テトラn−ブチルアンモニウムブロマイド等を用いる。
【0019】上記エポキシエステル樹脂を、エチレン性
不飽和モノマーと反応させて、アクリル変性エポキシエ
ステル樹脂を得る。エチレン性不飽和モノマーとして
は、スチレン、(メタ)アクリル酸、無水マレイン酸およ
びイタコン酸等の不飽和カルボン酸、(メタ)アクリル酸
エステル類、並びにそれらの混合物が挙げられる。上記
アクリル系モノマー類の内、少なくとも1つがカルボン
酸基を包含していることを必須とし、アクリル系モノマ
ー1種または2種以上をスチレンと混合して使用する。
【0020】エポキシエステル樹脂と上記エチレン性不
飽和モノマーとの反応は、重合開始剤の存在下、不活性
ガス(例えば、窒素ガス等)雰囲気下において、80〜1
50℃の温度範囲で、所望の酸価となるまで行うことが
できる。
【0021】エポキシエステル樹脂とエチレン性不飽和
モノマーとの上記反応に使用する重合開始剤としては、
過酸化物、アゾ化合物等の当該分野に既知のものがいず
れも使用でき、例えば、化薬アクゾ製「カヤブチルB(ア
ルキルパーエステル系)」等を、使用するモノマー合計量
に対して0.1〜20重量%の量で使用できる。
【0022】上記方法により得られた変性エポキシ樹脂
の酸基を中和剤により中和することにより、水分散可能
にする。中和剤の例としてはアンモニア、モノメチルア
ミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチル
アミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モノ−n
−プロピルアミン、ジメチル−n−プロピルアミン、モ
ノエタノールアミン、ジメタノールアミン、トリエタノ
ールアミン、N−メチルエタノールアミン、N−メチル
ジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、イソ
プロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン等が挙
げられる。特にトリエチルアミン、ジメチルエタノール
アミン等が好ましい。
【0023】上記酸化重合型変性エポキシ樹脂の中で、
エポキシ樹脂を脂肪酸と反応させた後、アクリルモノマ
ーと反応させて得られるアクリル変性エポキシ樹脂が好
ましい。この樹脂を用いると貯蔵安定性や濃縮効率がよ
り良好となる。
【0024】本発明に用いる防錆顔料は、その水溶解度
を、防錆顔料1gを水100mlに分散させて調製した分
散液を5日間放置した後に導電率計で測定した導電率と
して表した際に、導電率が600μS/cm以下の値を持
つものを用いるのが好ましい。防錆顔料は溶解度を導電
率で表して600μS/cm以下であれば何でも使用する
ことができるが、30μS/cm以下であると防錆に対す
る有効成分濃度が小さくなり過ぎ、塗膜の耐水性やブリ
スタに対しては良い結果をもたらすが防食性に対しては
好ましくなくなるので、30μS/cm〜600μS/cm
の範囲が好ましい。また防錆顔料のpHは6〜9が好ま
しい。
【0025】導電率が30μS/cm〜600μS/cmで
ある好ましい防錆顔料を例示すると、リン酸カルシウム
(菊地色素(株)製「LFボウセイCP−Z」)やリン酸亜鉛
(BASF(株)製「Sicor−NOP」)などのリン酸塩系防
錆顔料、モリブデン酸亜鉛(菊地色素(株)製「LFボウセ
イM−PSN」、本荘ケミカル(株)製「モリホワイト10
1」)などのモリブデン酸塩系防錆顔料、その他有機ニト
ロ亜鉛(BASF(株)製「Sicorin−RZ」)やシアナミド
亜鉛カルシウム(菊地色素(株)製「LFボウセイZK−S
2」、Hammnond Lead Product Inc.製「ハロック
スSZP−39」)等である。
【0026】防錆顔料の使用量は前記酸化重合型変性エ
ポキシ樹脂固形分100重量部に対し0.1〜20重量
部、好ましくは1〜10重量部、より好ましくは2〜1
0重量部である。0.1重量部以下であると防錆性が低
下する。20重量部を超えると、耐水性が悪くなる。
【0027】本発明に用いる両性金属の酸化物は、塩基
に対しては酸性、酸に対しては塩基性を示すような酸化
物である。具体的には、酸化アルミニウム、酸化亜鉛、
酸化鉄、酸化錫などが挙げられる。もっとも好ましいの
は酸化亜鉛である。この両性金属の酸化物も導電率60
0μS/cm以下、好ましくは30μS/cm以下である。
600μS/cmを超えると塗料の安定性が悪くなる。
【0028】両性金属の酸化物は基本的に塗膜中で酸基
(例えば、カルボン酸、リン酸)を吸着することで塗膜の
耐水性を向上させる。防錆顔料よりも耐水性や耐食性が
よくなる。この両性金属の酸化物の使用量は酸化重合型
変性エポキシ樹脂固形分100重量部に対し、0.1〜
15重量部、好ましくは1〜15重量部、より好ましく
は2〜10重量部である。0.1重量部よりも小さい
と、耐水性向上の効果が見られず、15重量部を超える
と、塗料の安定性が悪くなる。
【0029】これら両性金属の酸化物の中には、従来体
質顔料などとして使用されているものも包含するが、体
質顔料的な使用をする場合にはその使用量が樹脂固形分
100重量部に対し20重量部以上と大きな量で使用す
るのが一般的であるが、今回のごとく耐水性や耐食性の
ための添加剤として用いる場合には、15重量部以下で
あることが特徴である。
【0030】本発明の常温硬化型水性塗料組成物にはド
ライヤー(c)と言われるものが配合される。ドライヤー
(c)とは、常温における酸化乾燥時間を著しく短縮する
ことができる化合物であって、通常は鉛、マンガンまた
はコバルトの化合物である。ドライヤー(c)の具体例と
しては、コバルトドライヤー(例えば、コバルト・ハイ
ドロキュアーII(サン・ノプコ社製)、DICNATE1
000W(大日本インキ社製)、Co−NAPHTHEN
ATE5%W(大日本インキ社製)、DICNATE31
11(大日本インキ社製))、マンガンドライヤー(例え
ば、Mn−NAPHTHENATE5%(大日本インキ
社製)、Mn−OCTOATE8%(大日本インキ社製))
および鉛ドライヤー(例えば、Pb−NAPHTHEN
ATE15%(大日本インキ社製)、Pb−OCTOAT
E8%(大日本インキ社製))等が挙げられる。ドライヤ
ーの使用量は、従来公知の使用量であってよく、酸化重
合型変性エポキシ樹脂固形分100重量部に対し0.0
1〜5重量部、好ましくは0.01〜2重量部、より好
ましくは0.02〜2重量部である。0.01重量部よ
り少ないと、乾燥促進効果が達成されず、5重量部を超
えると塗料安定性が悪くなる。
【0031】本発明の常温硬化型塗料組成物中には他の
着色顔料や体質顔料あるいは添加剤として消泡剤、展延
剤などと配合することができる。これらの添加剤の使用
量は、特に限定されることはないが、酸化重合型変性エ
ポキシ樹脂固形分100重量部に対し0.01〜200
重量部の量で用いることが一般的である。
【0032】本発明の常温硬化型水性塗料組成物中には
水性媒体を用いる。水性媒体は水を中心とした媒体であ
るが、水溶性有機溶剤や水溶性有機溶剤と混和可能な有
機溶剤、界面活性剤などを使用することができる。これ
らの有機溶剤や界面活性剤については後述する捕集液の
組成においてより詳細に述べることにする。
【0033】本発明の方法を、図1を参照して詳細に説
明する。図1は、本発明の再利用可能な常温硬化型水性
塗料組成物を用いる再利用方法を示すシステム図であ
る。
【0034】本発明の方法において、上記常温硬化型水
性塗料組成物は塗装ブース1において、塗装ガン2を用
いて被塗物11に塗装される。この際、余剰の塗料組成
物21を捕集液4が形成するウオーターカーテン3によ
って回収する。捕集液4によって回収された塗料21を
含む溶液をここでは希釈塗料6と呼ぶ。この塗料希釈液
を濃縮タンク5に移送する。上記塗料希釈液6は限外濾
過装置7に導入され、中間濃縮塗料16と濾液20に分
離される。中間濃縮塗料16は限外濾過装置7に何回か
通し、塗装粘度になるまで濃縮することにより、最終濃
縮塗料16'とすることができる。また、それと同時
に、濾過後の濾液20はタンク8内の9として回収され
る。
【0035】最終濃縮塗料16'は塗料タンク10に移
送される。この最終濃縮塗料16'は、組成や濃度など
再調整して適正な値(例えば塗料粒度30μm以下であ
り、初期塗料に対する光沢保持率>90%など)である
ことを確認した後、常温硬化型水性塗料組成物として再
利用する。濾液9は、必要であれば適当な捕集液の添加
剤を利用して誘電率20〜70、好ましくは30〜70
に調整する。また、pHの値を8から10に調整もす
る。このように調整した後に再度捕集液として利用する
ことができる。このpHの調製に用いるものとしては、
先に示した変性エポキシ樹脂の中和剤の例として挙げた
ものが挙げられる。
【0036】捕集液はスプレー塗装時に被塗物に塗着し
なかった塗料ミストを捕集するために用いる水溶液をい
う。本発明では、前述のように誘電率20〜70のもの
を用いる。誘電率が70を超えると塗料ミストの分散が
不安定となり、濃縮時に沈降凝集が生じることがあり、
濃縮後に得られる塗料の安定性が悪くなる。逆に誘電率
20を下回ると、濃縮に要する時間が長時間を要し、効
率が悪い。
【0037】なぜ捕集液の誘電率が濾過時の効率を左右
するのかは特に限定的ではないが、一般に用いられる濾
過、すなわち限外濾過を捕集水が浸透することで濃縮が
進行するのであるが、この浸透の速さ、すなわち濃縮効
率は捕集液の特性により制御されることが多い。この特
性として誘電率を用いた場合、誘電率が水よりも低い
値、すなわち20から70の範囲で安定な濃縮が行うこ
とができ、濃縮効率が優れていることとなる。水溶液の
誘電率が水よりも低いということは、水溶液が疎水化し
ていることを示し、この値が低いほうがより疎水化して
いることとなる。
【0038】捕集液は前述のような誘電率に調整する必
要がある。そのために水溶液中に加える物質としては、
水溶性有機溶剤、水溶性有機溶剤と混和可能な有機溶
剤、界面活性剤、該水性塗料に使用する原料樹脂などが
挙げられる。もちろん上記4種のものの混合使用も可能
である。
【0039】水溶性有機溶剤の例としては、アルコール
類、例えばメタノール、エタノール、1−ブタノール、
2−プロパノール、2−ブタノール、2−メチル−2−
プロパノール、メトキシプロパノール、エトキシプロパ
ノール、ブチルグリコール、ソルビトール、ブチルジグ
リコール、ジアセトンアルコール、ジエチレングリコー
ルなど;ケトン類、例えばアセトン、メチルエチルケト
ンなど;エーテル類、例えばテトラヒドロフラン、ジオ
キサンなど;アミン類、ジメチルエタノールアミン、ジ
エタノールアミン、ジエチルアミン;ピロリドン類、例
えばピロリドン、n−メチルピロリドンなど;などが挙げ
られる。水溶性有機溶剤の含有量は、全捕集液中に20
重量%以下、好ましくは15重量%以下である。20重
量%を超えると、濃縮効率が低下するようになる。
【0040】前述の水溶性有機溶剤と混和可能な有機溶
剤としては、炭化水素類、例えばヘキサン、白燈油、ベ
ンゼン、トルエン、キシレン、ソルベッソ100(昭栄
化学社から市販の有機溶剤);エステル類、例えば酢酸エ
チル、酢酸ブチル、メトキシプロパノールアセテートな
ど;ケトン類、例えば、メチルイソブチルケトンなど;エ
ーテル類、ジエチルエーテル、ジブチルエーテルなど;
アミン類、例えばトリエチルアミン、トリブチルアミ
ン、ジブチルアミンなどが挙げられる。このような有機
溶剤の含有量は、全捕集液中に10重量%以下、好まし
くは5重量%以下である。10重量%を超えると、有機
溶剤が分離してくる。
【0041】使用し得る界面活性剤としてはノニオン界
面活性剤、例えばポリエチレンオキシド、ポリプロピレ
ンオキシド、またはこれらの共重合物、ニューコール5
26(70、日本乳化剤社から市販のアルキルポリエー
テル)、またはアニオン性界面活性剤、例えばステアリ
ン酸アンモニウム、パルミチン酸カリウムなどが挙げら
れる。界面活性剤の添加量は全捕集液中に5重量%以
下、好ましくは0.1〜2重量%である。5重量%を超
えると塗膜の耐水性が低下する可能性がある。水性塗料
に原料として使用される樹脂ワニスの添加量は全捕集液
中に5重量%以下、好ましくは0.1〜2重量%であ
る。5重量%を超えると捕集した塗料組成が変化し、塗
料性能の再現が得られにくい。
【0042】上記有機溶媒の中沸点が60〜240℃の
ものが好ましい。沸点が60℃以下では作業中に容易に
揮散し、誘電率が上昇してしまう。また240℃以上で
は塗料の再使用時に塗膜に残存し、作業性に悪影響を与
える。
【0043】上記有機溶媒の中でもっとも好ましいもの
は、アミン類である。アミン類は有機溶媒として機能す
ると共に、塗料ミスト中に含まれる樹脂中の酸を中和
し、水溶性を増し、塗料ミストの溶解を促進するからで
ある。
【0044】上記捕集液中の材料は基本的には前述の常
温硬化型水性塗料組成物中に含まれる原料と同種の原
料、例えば溶剤や添加剤又は原料樹脂ワニスを用いるの
が好ましい。濃縮による組成変化が比較的少なくてす
み、塗料性能の再現が得られ易い。捕集液の誘電率と
は、誘電率公知の有機溶媒および水(標準溶媒と呼ぶ)に
蛍光性分子(蛍光探索子と呼ぶ)を添加し、蛍光スペクト
ルを測定して得られる波長、強度などと上記有機溶媒の
誘電率との関係(検量線)を求める。これに対し捕集水に
対して行った測定の結果得られたスペクトルの強度、波
長などを挿入し誘電率を求める。蛍光探索子は一定波長
の光を照射した際に、これと異なる波長の光を発する化
合物である。このうち、種々の測定対象に少量添加され
ることにより、対象の物理的、化学的性質を探索するた
めに用いられるものである。そのような化合物としては
可視または紫外領域に蛍光を示す芳香族化合物であっ
て、多環芳香族化合物が挙げられる。好ましくは縮合系
多環芳香族化合物であって、例えばナフタレン、ナフト
ール、アントラセン、ヒドロキシアントラセン、フェナ
ントレン、ヒドロキシフェナントレン、ピレン、アズレ
ン、フェニレンおよびこれらの骨格を有する蛍光性化合
物;アニリノナフタレン系、例えばアニリノナフタレ
ン、アニリノナフタレンスルホン酸、ジメチルアニリノ
ナフタレンなどのアニリノナフタレン骨格を有する化合
物;アニリノフェナントレン系、例えばアニリノフェナ
ントレン、アニリノフェナントレンスルホン酸、ジメチ
ルアニリノフェナントレン、ジエチルアニリノフェナン
トレン、メチルエチルアニリノフェナントレン、メチル
−ヒドロキシエチルアニリノフェナントレン、ジヒドロ
キシエチルアニリノフェナントレンなどのアニリノフェ
ナントレン骨格を有する化合物;などが挙げられる。上
記測定方法において、標準溶媒とは誘電率を求める際、
標準とする有機溶剤であって、例えばメタノール、エタ
ノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブ
タノール、水などの誘電率公知の溶媒をいう。本発明で
用いる濃縮装置7は、図1中では限外濾過装置である
が、超濾過装置であってもよい。
【0045】
【発明の効果】酸化重合型変性エポキシ樹脂と防錆顔料
または両性金属酸化物を配合することで塗膜の耐水性、
耐食性が向上する。また、これを塗装循環システムに用
い、しかも捕集液の誘電率を特定することにより、より
長期間塗料再生を継続することができる。
【0046】
【実施例】本発明を、以下に示す実施例、参考例および
比較例を用いてさらに詳細に説明する。本発明はこれら
実施例に限定するものと解してはならない。
【0047】参考例1のエマルジョン樹脂の製造例 エピコート1001(シェル製、エポキシ樹脂)609.
2重量部、脱水ヒマシ油脂肪酸295.4重量部、サフ
ラワー油脂肪酸295.4重量部および循環用キシロー
ル24.0重量部を、反応容器に入れ、窒素ガス雰囲気
下において、撹拌しながら、酸価が3.7になるまで、
210℃で約10時間縮合反応させた。
【0048】反応後、ブチルセロソルブ500重量部を
添加して希釈し、不揮発分68.8重量%および酸価
3.7のエポキシエステル樹脂Ep−1を得た。
【0049】上記エポキシエステル樹脂Ep−1 10
08重量部とブチルセロソルブ153.6重量部を反応
容器に入れ、140℃に昇温した。この温度において3
時間かけて、スチレン316.8重量部、アクリル酸6
2.4重量部および重合開始剤(化薬アクゾ製カヤブチ
ルB)9.10重量部を滴下した。滴下終了後、0.5
時間エージングした。次いで、重合開始剤(化薬アクゾ
製カヤブチルB)2.27重量部を滴下した後、さらに
1.5時間エージングすることにより、ヨウ素価40、
酸価46.4、エポキシ樹脂成分量約32%および不揮
発分69.6重量%のアクリル変性エポキシエステル樹
脂aを得た。
【0050】得られた樹脂をトリエチルアミンを用いて
理論中和率100%になるように中和した後、水に分散
させて不揮発物35重量%のエマルジョン樹脂を得た。
このものの光散乱粒径は80nmであった。
【0051】参考例1 上記エマルジョン樹脂60.0重量部、消泡剤(シリカ
・鉱物油系消泡剤、サンノプコ製ノプコ8034L)
0.1重量部、着色顔料(二酸化チタン、石原産業製C
R−95)31.5重量部、ドライヤー(コバルト系、大
日本インキ化学工業製DICNATE1000W)0.
6重量部、防錆顔料(LFボウセイZP−SB(菊地色素
社製))2.0重量部および水8.0重量部を混合して、
常温硬化型水性塗料組成物Aを調製した。
【0052】実施例2のエマルジョン樹脂の製造例 エピコート1001(シェル製、エポキシ樹脂)727.
7重量部、脱水ヒマシ油脂肪酸232.8重量部、トー
ル油脂肪酸239.5重量部、テトラn−ブチルアンモ
ニウムブロミド1.9重量部および循環用キシロール1
2.0重量部を、反応容器に入れ、窒素ガス雰囲気下に
おいて、撹拌しながら、酸価が2.7になるまで、20
0℃で約5時間縮合反応させた。
【0053】反応後、不揮発分99.0重量%および酸
価2.7のエポキシエステル樹脂Ep−2を得た。
【0054】エポキシエステル樹脂Ep−2 203.
4重量部とブチルセロソルブ24.3重量部を反応容器
に入れ、140℃に昇温した。この温度において3時間
かけて、スチレン59.4重量部、アクリル酸11.7
重量部および重合開始剤(化薬アクゾ製カヤブチルB)
2.28重量部を滴下した。滴下終了後、0.5時間エ
ージングした。次いで、重合開始剤(化薬アクゾ製カヤ
ブチルB)0.57重量部およびブチルセロソルブ9
1.6重量部を滴下した後、さらに1.5時間エージン
グすることにより、ヨウ素価35、酸価30.5、エポ
キシ樹脂成分量約45%および不揮発分70重量%のア
クリル変性エポキシエステル樹脂bを得た。
【0055】得られた樹脂をジメチルエタノールアミン
を用いて理論中和率100%になるように中和した後、
水に分散させて不揮発物35重量%のエマルジョン樹脂
を得た。このものの光散乱粒径は75nmであった。
【0056】実施例2 参考例1の防錆顔料を両性金属酸化物、即ち、酸化亜鉛
2種(堺化学社製)1.0重量部にかえるとともに、上記
エマルジョン樹脂を用いる以外は参考例1と同様に処理
して常温硬化型水性塗料組成物Bを得た。
【0057】実施例3のエマルジョン樹脂の製造例 エピコートYD−012(東都化成製、エポキシ樹脂)7
38.2重量部、アマニ油脂肪酸690.5重量部、ジ
ブチル錫オキサイド1.4重量部および循環用キシロー
ル42.0重量部を、反応容器に入れ、窒素ガス雰囲気
下において、撹拌しながら、酸価が4.4になるまで、
210〜240℃で約6時間縮合反応させた。
【0058】反応後、ブチルセロソルブ42重量部を添
加して希釈し、不揮発分95.7重量%および酸価4.
4のエポキシエステル樹脂Ep−4を得た。
【0059】エポキシエステル樹脂Ep−4 271.
2重量部、ブチルセロソルブ121.4重量部、スチレ
ン4.0重量部、アクリル酸15.6重量部、並びに重
合開始剤(化薬アクゾ製カヤブチルB)1.44重量部お
よびその後0.16重量部を使用したこと以外は、上記
アクリル変性エポキシエステルbの調製例と同様にし
て、ヨウ素価75、酸価42.2、エポキシ樹脂成分量
46%および不揮発分70重量%のアクリル変性エポキ
シエステル樹脂cを得た。
【0060】得られた樹脂をトリエチルアミンを用いて
理論中和率100%になるように中和した後、水に分散
させて不揮発物35重量%のエマルジョン樹脂を得た。
このものの光散乱粒径は60nmであった。
【0061】実施例3 上記エマルジョン樹脂80.0重量部、消泡剤ノプコ8
034L0.1重量部、体質顔料(タルク、富士タルク
社製LMS−300)20.0重量部、体質顔料(硫酸バ
リウム、堺化学社製B−34)20.0重量部、着色顔
料(カーボンブラック、三菱化学社製ミツビシカーボン
MA−100)2.0重量部、乾燥防止剤(MEKオキ
シム、楠本化成社製ディスパロンNo.501)0.2重
量部、ドライヤー(コバルト系、大日本インキ社製DI
CNATE3111)1.0重量部、酸化亜鉛2種2.
5重量部および水10.0重量部を混合して、常温乾燥
型水性塗料組成物Cを調製した。
【0062】参考例2のエマルジョン樹脂の調製 エピコート828(シェル製、エポキシ樹脂)456.8
重量部、脱水ヒマシ油脂肪酸366.3重量部、トール
油脂肪酸376.8重量部および循環用キシロール1
2.0重量部を、反応容器に入れ、窒素ガス雰囲気下に
おいて、撹拌しながら、酸価が3.4になるまで、21
0〜230℃で約10時間縮合反応させた。
【0063】反応後、不揮発分99.0重量%および酸
価3.4のエポキシエステル樹脂を得た。
【0064】上記エポキシエステル樹脂1200重量部
とブチルセロソルブ676.8重量部を反応容器に入
れ、140℃に昇温した。この温度において3時間かけ
て、スチレン289.8重量部、アクリル酸89.4重
量部および重合開始剤(化薬アクゾ製カヤブチルB)9.
10重量部を滴下した。滴下終了後、0.5時間エージ
ングした。次いで、重合開始剤(化薬アクゾ製カヤブチ
ルB)2.27重量部を滴下した後、さらに1.5時間
エージングすることにより、ヨウ素価58、酸価40.
0、エポキシ樹脂成分量29%および不揮発分69.6
重量%のアクリル変性エポキシエステル樹脂を得た。
【0065】得られた樹脂をトリエチルアミンを用いて
理論中和率100%になるように中和した後、水に分散
させて不揮発物35重量%のエマルジョン樹脂dを得
た。このものの光散乱粒径は150nmであった。
【0066】参考例2 上記エマルジョン樹脂を用い、参考例1の配合中、二酸
化チタン31.5部を沈降性硫酸バリウム100(堺化
学社製)29部およびカーボンブラック(ミツビシカーボ
ンMA−100)2.5部に変更する以外は、参考例1
と同様に処理し、常温硬化型水性塗料組成物Dを作成し
た。
【0067】参考例3の樹脂の調製 撹拌機、温度制御装置、デカンターを備えた容器に次の
組成の原料を仕込み、撹拌しながら加熱した。 大豆油脂肪酸 40重量部 イソフタル酸 20重量部 無水トリメリット酸 9重量部 トリメチロールプロパン 30重量部 キシレン 1重量部 ジブチルスズオキサイド 0.02重量部 反応進行に伴って生成する水をキシレンと共沸させて除
去し、酸価65になるまで加熱を継続し、反応を終了さ
せた。次に、エポトートYD−012D(東都化成社
製、エポキシ樹脂)35重量部を加え、150〜160
℃で撹拌しながら酸価が40となるまで反応させた。反
応後、ブチルセロソルブ52重量部を加え、ヨウ素価3
6、不揮発分72%、エポキシ樹脂成分量26%、ガー
ドナー粘度25のアルキド変性エポキシ樹脂eを得た。
この樹脂ワニス139重量部にジメチルエタノールアミ
ン6.3重量部を撹拌下加えた後、脱イオン水で不揮発
分40%になるように希釈した。このものの光散乱粒径
は180nmであった。
【0068】参考例3 上記樹脂を用いて、参考例1と同様に処理し、常温硬化
型塗料組成物Eを作成した。
【0069】比較例1のワニス調製 撹拌機、温度制御装置、デカンターを備えた容器に次の
組成の原料を仕込み、撹拌しながら加熱した。 大豆油脂肪酸 34重量部 イソフタル酸 25重量部 無水トリメリット酸 9重量部 トリメチロールプロパン 31重量部 キシレン 1重量部 ジブチルスズオキサイド 0.02重量部 反応進行に伴って生成する水をキシレンと共沸させて除
去し、酸価50、水酸基価125になるまで加熱を継続
し、反応を終了させた。得られた樹脂を不揮発分73重
量%となるようにブチルセロソルブで希釈してアルキド
樹脂ワニスを得た。この樹脂ワニスはガードナー粘度Z
2であり、SP値=10.37であった。この樹脂ワニ
スをジメチルエタノールアミンで理論上100%中和
し、脱イオン水にて不揮発分40重量%になるように調
整して水溶性アルキド樹脂ワニスを得た。この水溶性ア
ルキド樹脂ワニスの導電率は1510μS/cmであっ
た。上記水溶性アルキド樹脂ワニスをイオン交換水で希
釈して、不揮発分15重量%の樹脂希釈水を調製し、温
度25〜30℃の条件で限外濾過膜としてデザリネーシ
ョンシステムズ社製「EW4026」を用いて限外濾過
し、ヨウ素価40、不揮発分40重量%の水溶性アルキ
ド樹脂ワニスを得た。この水溶性アルキド樹脂ワニスの
導電率は845μS/cmであった。また、この樹脂、光
散乱粒径25nmであった。
【0070】比較例1 この水溶性アルキド樹脂ワニス100重量部に二酸化チ
タン(CR−97 石原産業製)30重量部をラボミキサ
ーを用いて分散し、水性塗料を調製した。この塗料に菊
地色素(株)製「LFボウセイCP−Z」を10重量部
およびドライヤーDICNATE3111を2重量部配
合した。
【0071】参考例4 リサイクル適性評価 参考例1で得た塗料を脱イオン水を用いてNK2カップ
で30秒となるよう希釈した。希釈塗料の固形分は58
%であった。このものを予め調整した捕集水(ブチルセ
ロソルブおよびジメチルエタノールアミンを用いて誘電
率65に調整したものpH9.0)にエアスプレーによ
り、固形分10%になるまで吹きこんだ。このものをN
K−2カップで30秒となるよう限外濾過濃縮し、濃縮
塗料を得た。得られた塗料の固形分は60重量%であっ
た。濃縮過程での所定固形分に到達するのに必要な時間
と濃縮完了時の固形分、濃縮終了時の塗料性状(塗料の
粒径:単位ミクロン)を表1に示す。
【0072】実施例7および8、参考例5および6およ
び比較例2〜4 実施例2および3および参考例2および3の塗料を用い
て、参考例4と同様に希釈塗料の作成、濃縮、粒径の測
定を行った(実施例7および8、参考例5および6)。結
果を表1に示す。同様に、比較例1の塗料を用いた場合
を比較例2として実施し、参考例3または2の塗料を用
いて同様に希釈塗料を作成し濃縮を行った場合で、捕集
液の誘電率を70以上として、比較例3および4を行っ
た。表1中には、希釈塗料の固形分、捕集時の固形分、
補集液の特性、希釈塗料から所定の固形分に到達するの
に要する時間、濃縮固形分、粒径を示した。
【0073】
【表1】
【0074】塗膜評価 耐塩水噴霧試験(JIS K−5400−9) 塗料A〜E、比較例1の塗料、および実施例7および8
および参考例4〜6又は比較例2〜4において得られた
濃縮塗料をダル鋼板上に、膜厚25〜30μmとなるよ
うにスプレー塗布した後、80℃で20分間乾燥し、さ
らに室温で1週間放置した。その後、塗板をJIS K
−5400に従って、耐塩水噴霧試験を行った。剥離幅
が3mmを超えるまでに要する時間を表に示す。
【0075】耐温水試験(JIS K−5400−8) 耐塩水噴霧試験で作成した濃縮塗料塗膜を有するダル鋼
板を、40℃の温水に10日間浸漬した後のブリスタの
有無を確認した。ブリスタが発生するまでの時間を表に
示す。結果を表2に示す。
【0076】
【表2】 * 濃縮できなかった
【0077】濾液の再利用 参考例4で得られた濾液の誘電率と、この濾液を用いて
参考例1の組成物を希釈濃縮して得られた塗料の性能を
表3に示す。実施例7および8および参考例4〜6で得
られた濾液についても同様の評価を行った。結果を表3
に示す。
【0078】
【表3】
【0079】実施例11(繰り返し濃縮) 実施例8で得られた塗料を実施例8で得られた濾液を用
いて希釈した後、繰り返し2回目の濃縮を行った。得ら
れた塗料の性能を表4に示す。同様に希釈濃縮を10回
繰り返して得られた塗料の性能を表4に示す。この際、
希釈に用いた濾液の誘電率も表4に示す。
【0080】
【表4】
【0081】ブース捕集液の誘電率の測定は以下の通り
である。
【0082】ピレンを、水、メタノール、エタノール、
1−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノールの
各有機溶剤に溶解し、各々濃度1×10-5Mの溶液を調
製した。これらを蛍光分光計FP−777(日本分光社
製)を用いて、励起波長320nmでスペクトル測定を行
った。得られたスペクトルのうち、メタノール溶液のス
ペクトルを図2に示した。図2中、矢印及び数字は、そ
れぞれ第1ピーク、第2ピーク、第3ピーク、第4ピー
ク、第5ピークを表す。これらのピークのうち、第1ピ
ーク(I1)373nmの強度(メタノールの場合は700.
1)を第3ピーク(I3)384nmの強度(メタノールの場
合は515.1)で除した強度比I1/I3を求めた。結
果を表5に示した。
【0083】
【表5】
【0084】次に、該当する溶剤の誘電率を「溶剤ハン
ドブック」(講談社刊、1976年)により求めた。強度
比I1/I3と誘電率との関係を図3に示した。これを、
以下に行う実施例において誘電率を求める関係図とし
た。実施例の誘電率の決定方法 ピレンをエタノールに溶解し、1×10-2M溶液を調製
した。このもの0.1gを参考例1の捕集水99.9gに
加え、振とうして均一溶液を得た。このものを1cm角の
三角石英セルに注ぎ、蛍光分光計FP−777(日本分
光社製)を用いて、励起波長320nmで表面蛍光測定を
行い、強度比I1/I3を求めたところ、1.70であっ
た。この値を図3の関係図に内挿し、誘電率εを求め
た。得られた誘電率は65であった。
【0085】分光計の例 本発明においては、捕集水に蛍光検出子を添加した後、
上記検出子の樹脂溶液中における蛍光スペクトルを計測
する。上記蛍光スペクトルの計測に用いられる蛍光測定
装置としては特に限定されず、例えば、蛍光分光光度計
等を挙げることができる。上記蛍光分光光度計として
は、市販されているものを使用することができる。具体
的には、例えば、FP−777(日本分光社製)、FP−
750(日本分光社製)、F−2000(日立製作所社
製)、F−4500(日立製作所社製)、RF−1500
(島津製作所社製)を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の塗料組成物を用いる再利用方法を示
すシステム図である。
【図2】 ピレンをメタノールに溶解したときの蛍光ス
ペクトルを示す図である。縦軸は、蛍光強度であり、横
軸は、波長(nm)である。図中、矢印及び数字は、そ
れぞれ第1ピーク、第2ピーク、第3ピーク、第4ピー
ク、第5ピークを表す。
【図3】 ピレンの蛍光スペクトルにおける第1ピーク
(I1)と第3ピーク(I3)との強度比I1/I3と誘電率
εとの関係を示す図である。縦軸は、強度比I1/I3
あり、横軸は、誘電率εである。
【符号の説明】
1…塗装ブース、2…塗装ガン、3…ウォーターカーテ
ン、4…捕集液、5…濃縮タンク、6…希釈塗料、7…
限外濾過装置、8…タンク、10…塗料タンク、11…
被塗物、16…中間濃縮塗料。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末吉 純一 大阪府寝屋川市池田中町19番17号 日本 ペイント株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−296023(JP,A) 特開 平7−968(JP,A) 特開 平6−320103(JP,A) 特開 平10−36763(JP,A) 特開 平9−279088(JP,A) 特開 平6−32937(JP,A) 特開 平6−200195(JP,A) 特開 平4−100511(JP,A) 特開 昭56−141875(JP,A) 特開 昭59−51909(JP,A) 特開 昭50−98940(JP,A) 特開 平9−164363(JP,A) 特開 平4−234468(JP,A) 特開 平11−29739(JP,A) 特開 平6−136296(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09D 1/00 - 201/10 CA(STN) REGISTRY(STN) WPI(DIALOG) 特許ファイル(PATOLIS)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 i)塗装ブースにおいて、塗着しなかっ
    た水性塗料を捕集液により塗料希釈液として回収するこ
    と、 ii)前記塗料希釈液を濾過して濃縮塗料と濾液とに分離
    すること、および iii)前記濃縮塗料は水性塗料として再利用し、濾液は
    捕集液として再利用すること、 を含む常温硬化型水性塗料組成物の再利用方法におい
    て、前記常温硬化型水性塗料組成物が (a)エポキシ樹脂と不飽和脂肪酸、リン酸基含有化合
    物、スルホン酸基含有化合物、アルキド樹脂またはアク
    リルモノマーとの反応生成物であって、不飽和基および
    酸基を有しかつ酸価が25〜60であり、エポキシ樹脂
    を20〜70重量%含みおよび水性媒体中で200nm以
    下の粒径を有する酸化重合型変性エポキシ樹脂、 (b) 酸化重合型変性エポキシ樹脂(a)固形分100重量
    部に対して0.1〜15重量部の、酸化アルミニウム、
    酸化亜鉛、酸化鉄および酸化錫から選ばれる金属酸化
    物、および (c)ドライヤーを含有し、および捕集液が誘電率20〜
    70を有することを特徴とする常温硬化型水性塗料組成
    物の再利用方法。
  2. 【請求項2】 酸化重合型変性エポキシ樹脂(a)がアク
    リル変性エポキシ樹脂である請求項1記載の再利用方
    法。
  3. 【請求項3】 酸化重合型変性エポキシ樹脂(a)がヨウ
    素価30〜100である請求項1記載の再利用方法。
  4. 【請求項4】 捕集液が水溶性有機溶剤、前記水溶性有
    機溶剤と混和可能な有機溶剤、界面活性剤、該水性塗料
    に原料として使用する樹脂またはそれらの1種または2
    種以上の混合物を含有する請求項1記載の再利用方法。
  5. 【請求項5】 誘電率が蛍光スペクトル測定で得られ
    た、請求項1記載の再利用方法。
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