JP6001501B2 - 水性未塗着塗料の回収装置および回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、塗装ブース内でワークに吹き付けられた塗料のうち、ワークに塗着されなかった水性塗料を回収する装置と回収方法に関する。

車体などのワークへの塗装は、塗装ブース内でスプレーノズルを用いて行うか或いは塗装ブース内で静電塗装を行っている。これらの塗装法による場合の塗装歩留まりは６０〜８０％であり、残りは未塗着塗料となる。

水性塗料の場合、塗料は顔料成分、樹脂成分及び溶剤成分としての水から構成され、顔料成分の粒子表面は負電荷を帯び、互いの負電荷により粒子は反発し、また樹脂成分は粘着剤として作用し、水中に顔料成分と樹脂成分が溶解または分散した状態になっている。

上記の水性塗料の未塗着分は粘着性を有するため、塗装ブース内に滞留してワーク表面にスポット状に付着すると、肌荒れなどの塗装不良の原因になる。そこで、従来から塗装ブース内に上から下への一方向のエア流を形成し、このエア流で未塗着塗料を塗装ブース下方に設けた捕集室に送り込み、この捕集室の内壁に沿って流している捕集水に未塗着塗料を捕集し、この捕集水から未塗着塗料を分離回収するようにしている。

しかしながら、未塗着塗料は粘着性に富んでおり、単に水を流すだけでは塗装ブースの内壁、吐出ノズル或いは配管などに付着し、時間の経過とともにゴム状に固化し、捕集水の循環不良等を引き起こすことがある。そこで、特許文献１及び特許文献２が提案されている。

特許文献１には、塗装ブースの循環水系を循環水槽から塗装ブースに送水し更に循環水槽に返送する第１の循環水系と、循環水槽から固液分離装置に送水し更に循環水槽に返送する第２の循環水系とを設け、第１の循環水系にはアルミナゾル等の塗料の不粘着化剤を添加し、第２の循環水系にはセピオライト等の粘土鉱物を添加することで捕集水の粘度を下げ、内壁等への未塗着塗料の付着の問題を解消する提案がなされている。

特許文献２には、ブース循環水（捕集水）中に、疎水性溶剤であるカルボニル化合物、灯油、アニオン性界面活性剤を添加して水中油型エマルションを形成し、このエマルションを循環ポンプを用いて塗装室内に散布することで被塗装物に付着しなかった未塗着塗料を捕集するとともに、このエマルションの一部を固液分離装置に送り、この固液分離装置で鉄化合物、アルミニウム化合物または亜鉛化合物を添加することでエマルションを破壊し、塗料成分を循環水から分離する提案がなされている。

特開２００１−１７０５２８号公報 特開２０１２−０６１４０６号公報

上述した特許文献１及び特許文献２にあっては、循環水槽（循環ピット）内での不粘着化剤と未塗着塗料との反応が緩慢で、処理に長時間を要する不利がある。また一定の時間内で未塗着塗料を含んだ捕集水を処理するには、循環水槽を大型化する必要がある。

上記課題を解決するため、本発明に係る水性未塗着塗料の回収装置は、ワークに対して塗装を行う塗装ブースの下部を未塗着塗料を捕集水に取り込む捕集室とし、この捕集室の上部に捕集水供給部を設け、塗装ブースの下方に配置される分離槽の上流側に前記捕集室からの捕集水を受入れる受入れタンクを設け、前記分離槽の下流側にオーバーフローした捕集水を受入れる凝集タンクを設け、前記分離槽の下流端の下部と前記捕集水供給部とを捕集水供給配管で接続し、この捕集水供給配管に捕集水中の顔料成分及び樹脂成分を小さな凝集体とするための主剤を供給し、前記受入れタンクに前記小さな凝集体を吸着或いは架橋によって大きな凝集体とするための助剤と消泡剤を供給し、前記凝集タンクに前記小さな凝集体を吸着或いは架橋によって大きな凝集体とするための助剤を供給する構成としている。

前記の水性未塗着塗料の回収装置において、凝集タンクの底部には脱水機につながる排出配管が接続され、前記脱水機には回収した捕集水を前記分離槽に戻す帰還配管が接続された構成とすることが捕集水の有効利用の観点から好ましい。

また、前記受入れタンクの水面を前記分離槽の水面よりも高くなるように設定し、受入れタンクをオーバーフローした捕集を流出配管を介して前記分離槽の上流部に供給する構成とすることで、分離槽での反応を安定して行うことが可能になる。

また、前記助剤及び消泡剤の供給方法としては、受入れタンクまたは凝集タンクに上方にタンクを設け、このタンクから自重によって供給するようにすれば省エネ上有利となる。

本発明に係る水性未塗着塗料の回収装置及び回収方法によれば、捕集室の上部から捕集室の内側面に供給される捕集水中に、捕集水に取り込まれる顔料成分及び樹脂成分を小さな凝集体とするための主剤を既に含有しているため、早期の段階から凝集体が形成され、また、捕集室の直下の受入れタンクに前記小さな凝集体を吸着或いは架橋によって大きな凝集体とするための助剤、及び泡立ちを抑制する消泡剤を供給するようにしたので、分離槽の長さを従来より長くしなくとも固液分離が促進される。

また分離槽の下流端に凝集タンクを付設し、この凝集タンクにおいて凝集体及びフロックを含む捕集水に更に助剤を添加することで、短時間で確実に凝集体をフロック化することができる。
このフロックは凝集体に比べて含水率が低いため、脱水機による固液分離を効率よく行うことができる。

また含水率が低くなることは、再利用可能な主剤、助剤、消泡剤を含んだ捕集水の量が増えることになり、補給する主剤、助剤、消泡剤及び工業用水の量を削減することができるのでコスト的に有利である。

更に、本発明によれば、未塗着塗料を確実に凝集させ、不粘着化し、フロックとして捕集水の表層に浮上させて分離槽から凝集タンクに排出するため、分離槽の底部や壁面に未塗着塗料が堆積しにくくなり、その結果、分離槽の清掃頻度を少なくすることが可能となる。

本発明の水性未塗着塗料の回収装置の全体構成図 本発明の水性未塗着塗料の回収装置と比較するための回収装置の全体構成図

以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。塗装ブース１は上から順に動圧室２、静圧室３、塗装室４及び下方に向かって絞られたテーパ状の捕集室５に分割されている。

前記動圧室２には流下エア供給配管６が接続され、塗装ブース１内に上から下への空気の流れを形成している。また、前記動圧室２と静圧室３との間及び静圧室３と塗装室４との間には、フィルタ７、７が介設され、前記塗装室４と捕集室５との間にはパンチングメタル８が設けられている。

前記塗装室４の下端となるパンチングメタル８の幅方向中央には紙面垂直方向にコンベア装置９が設けられ、このコンベア装置９に台車１０が取付けられ、この台車１０上に車体などのワークＷが載置されている。また、このワークＷに塗料を吹き付ける塗装ロボット１１がワークＷの左右のパンチングメタル８上に配置されている。

前記捕集室５の上端となるパンチングメタル８の幅方向の両端部下方には下端に向かって先細りテーパ状をなす捕集室５の内面に捕集水を供給する供給部１２が設けられ、捕集室５の下端には供給された捕集水を集めて下方の分離槽１４に落下させる捕集水排水口１３が設けられている。

前記分離槽１４は捕集水に添加した主剤及び助剤によって捕集水に含まれる顔料成分及び樹脂成分を小さな凝集体とし、更にこの小さな凝集体を吸着或いは架橋によって大きな凝集体或いは更に凝集が進んだフロックとする反応を行うための槽である。

前記分離槽１４の上流部には前記捕集水排水口１３からの捕集水を受入れる受入れタンク１５が設けられている。この受入れタンク１５の上方には第１助剤タンク１６及び消泡剤タンク１７が設けられ、第１助剤タンク１６からはダイヤフラムポンプ１８を備えた配管１９を介して所定量の助剤が受入れタンク１５内に落下供給され、消泡剤タンク１７からはダイヤフラムポンプ２０を備えた配管２１を介して所定量の消泡剤が受入れタンク１５内に落下供給される。

ここで、前記主剤は電荷中和剤（凝結剤）及び不粘着剤として機能し、正の電荷を帯びた分子量が千〜数千の樹脂成分が挙げられ、また助剤は主剤の添加によって小さな凝集体となった捕集水中の顔料成分や樹脂成分を吸着或いは架橋によって大きな凝集体とするためのもので、分子量が１０万〜５０万の高分子凝集剤が挙げられ、消泡剤は捕集水中に含まれる空気により生成される泡の発生を抑制するためのものである。これら主剤、助剤及び助剤としては有機溶媒の環境への影響を考えて、アルミナ系、廃木材系、デンプン系の薬剤を用いるのが好ましい。

前記受入れタンク１５の水面は前記分離槽１４の水面よりも高く設定されている。そして、受入れタンク１５をオーバーフローした捕集水は分離槽１４の前壁１４ａに沿って設けられた流出配管２２を介して分離槽１４の上流端の底部近くに送り込まれる。

また、前記分離槽１４の下流端には凝集タンク２３が付設されている。この凝集タンク２３は分離槽１４の後壁１４ｂをオーバーフローした捕集水を受けて更に凝集させるものである。この凝集タンク２３には分離槽１４内の捕集水のうち表層に近い部分、即ち大きな凝集体Ｓや更に凝集が進んで水分が少なくなったフロックが浮遊している表層部が流れ込む。

前記凝集タンク２３の上方には第２助剤タンク２４が設けられ、第２助剤タンク２４からはダイヤフラムポンプ２５を備えた配管２６を介して所定量の助剤が凝集タンク２３内に落下供給され、更に凝集反応を促進する。

ここで、前記第１助剤タンク１６と第２助剤タンク２４から供給する助剤の供給比率は、４：１〜５：１とするのが好ましい。第１助剤タンク１６からの供給比率が４未満だと分離槽１４における凝集化・フロック化の反応が低下し、捕集水から未塗着塗料を確実に分離しにくくなり、一方第１助剤タンク１６からの供給比率が５を超えると、凝集タンクにおけるフロック化が十分に促進されず、廃棄物（塗料粕）の含水率が増加し、廃棄量が増加して処理コストと環境面での不利が生じる。

前記凝集タンク２３の底部には逆円錐状ホッパー２７が設けられ、この逆円錐状ホッパー２７の下端には排出配管２８が接続され、この排出配管２８の途中には排出ポンプ２９が設けられ、排出配管の先端には脱水機３０が接続されている。

前記脱水機３０にはポンプ３１を備えた帰還配管３２の一端が接続され、脱水機３０において凝集体が除去された水を、再び受入れタンク１５に戻すようしている。また、脱水機３０にて凝縮された凝集体はスラッジとして廃棄パレット３３に集められ廃棄される。

また、前記分離槽１４の下流端の下部と前記供給部１２とは捕集水供給配管３４で接続されている。そして、この捕集水供給配管３４は循環ポンプ３５を備えるとともに、この循環ポンプ３５よりも下流側に主剤タンク３６を配置し、この主剤タンク３６内の主剤をダイヤフラムポンプ３７を備えた配管３８を介して所定量の主剤を捕集水供給配管３４内に送り込むようにしている。

以上において、塗装ブース１の塗装室４内で発生した水性未塗着塗料は流下エア供給配管６からのエアによって捕集室５に送られ、捕集室５の内表面を流れる捕集水に接触して捕集水に取り込まれる。

水性未塗着塗料を取り込んだ捕集水には電荷中和剤及び不粘着剤として機能する主剤が既に添加されているため、捕集水中の水性未塗着塗料は顔料成分の各粒子の負電荷が中和され、主剤分子に複数の顔料粒子が結合された小さな凝集体を形成する。この凝集体の生成に伴って粘着性は低下する。そして、受入れタンク１５に供給された助剤の作用により、小さな凝集体及び樹脂成分は吸着または架橋によって大きな凝集体、更にはフロックとなる。

上記の反応は分離槽１４内において進行するともに、再度助剤が添加される凝集タンク２３においても進行する。また凝集体及びフロックは水よりも軽いため分離槽１４の表層に浮遊し、分離槽１４の底部の捕集水は顔料成分及び樹脂成分が除かれた清浄な水となっている。この清浄な捕集水に主剤を添加された水が前記捕集水供給配管３４を介して捕集室５の捕集水供給部１２に送られる。

上記処理において、主剤は塗装ロボット１１を用いてワークＷに塗装を施している間は主剤タンク３６から捕集水供給配管３４を介して供給され、助剤と消泡剤は、ポンプ２９、３１、３５が作動している間は供給される。

図２は図１に示した本発明に係る水性未塗着塗料の回収装置と比較するために製作した比較用の回収装置であり、本発明の回収装置とは以下の点で異なっている。
（イ）主剤タンク３６を分離槽１４の上流側の上方に設け、捕集水供給配管３４には主剤タンク３６から主剤を供給しない。したがって、捕集水供給部に供給される捕集水中に含有される主剤濃度は低い。
（ロ）分離槽１４の上流部に受入れタンク１５を設けていない。
（ハ）凝集タンク２３の上方に助剤タンクを設けていない。
（ニ）凝集タンク２３の下部をホッパー形状としていない。

上記の構成の比較用の回収装置と本願発明に係る回収装置に以下の条件で未塗着塗料の回収を行った。
車体の生産台数（塗装台数）：１，０００台／日
受入れタンク１５の容量：５．３トン
分離槽１４の容積：１６８トン
凝集タンク２３の容積：５．８トン
捕集水の循環量：２９．６トン／フン
主剤、助剤及び消泡剤：アルミナ系、廃木材系、デンプン系

本発明に係る回収装置にあっては、ｐＨ値はｐＨ６．５〜７．７であり、基準値であるｐＨ６〜８をクリアしていた。臭気０．４〜０．６ｐｐｍであり、基準値である１．０ｐｐｍ以下をクリアしていた。塩素濃度は０〜０．４ｐｐｍであり、基準値である０．５ｐｐｍ以下をクリアしていた。

一方、比較用の回収装置にあっても上記ｐＨ値、臭気及び塩素濃度に関しては基準値をクリアしていた。

しかしながら脱水機３０による脱水後の廃棄物（塗料粕）の含水率に関しては本発明に係る回収装置にあっては４５％以下であるのに対し、比較用の回収装置にあっては４８〜５３％であった。
本発明に係る回収装置にあっては含水率が４５％以下であるので、補給する工業用水の量が１４〜１９リットル／分と従来の１／２以下に抑えることが可能となり、また新規に追加する主剤、助剤及び消泡剤の使用量も削減することが可能となった。

本発明に係る水性未塗着塗料の回収装置及び回収方法は自動者の車体に塗装を施す塗装ブース以外にも適用することができる。

１…塗装ブース、２…動圧室、３…静圧室、４…塗装室、５…捕集室、６…流下エア供給配管、７…フィルタ、８…パンチングメタル、９…コンベア装置、１０…台車、１１…塗装ロボット、１２…捕集水供給部、１３…捕集水排水口、１４…分離槽、１４ａ…前壁、１４ｂ…後壁、１５…受入れタンク、１６…第１助剤タンク、１７…消泡剤タンク、１８…ダイヤフラムポンプ、１９…配管、２０…ダイヤフラムポンプ、２１…配管、２２…流出配管、２３…凝集タンク、２４…第２助剤タンク、２５…ダイヤフラムポンプ、２６…配管、２７…ホッパー、２８…排出配管、２９…排出ポンプ、３０…脱水機、３１…ポンプ、３２…帰還配管、３３…廃棄パレット、３４…捕集水供給配管、３５…循環ポンプ、３６…主剤タンク、３７…ダイヤフラムポンプ、３８…配管、Ｗ…ワーク、
Ｓ…大きな凝集体。

Claims (1)

1. ワークに対して塗装を行う塗装ブースの下方に捕集水の固液分離を行う分離槽を配置した水性未塗着塗料の回収装置において、前記塗装ブースの下部は未塗着塗料を捕集水に取り込む捕集室とされ、この捕集室の上部には捕集水供給部が設けられ、前記分離槽の上流側には前記捕集室からの捕集水を受入れる受入れタンクが設けられ、前記分離槽の下流側にはオーバーフローした捕集水を受入れる凝集タンクが設けられ、前記分離槽の下流端の下部と前記捕集水供給部とは捕集水供給配管で接続され、この捕集水供給配管には捕集水中の顔料成分及び樹脂成分を小さな凝集体とするための主剤が供給され、前記受入れタンクには前記小さな凝集体を吸着或いは架橋によって大きな凝集体とするための助剤と消泡剤が供給され、前記凝集タンクには前記小さな凝集体を吸着或いは架橋によって大きな凝集体とするための助剤が供給され、前記凝集タンクの底部には脱水機につながる排出配管が接続され、前記脱水機には回収した捕集水を前記分離槽に戻す帰還配管が接続され、前記受入れタンクの水面は前記分離槽の水面よりも高くなるように設定され、受入れタンクをオーバーフローした捕集水は流出配管を介して前記分離槽の上流部に供給されることを特徴とする水性未塗着塗料の回収装置。

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