JP6539651B2 - パージ溶剤の処理および回収のための方法および組成物 - Google Patents

Description

本開示は、溶剤を回収および水をリサイクルするための組成物、方法、および装置に関する。より具体的には、本開示は、パージ溶剤を回収および使用済みパージ水をリサイクルするための組成物および方法に関する。

この項に記載される技術は、かかるものとして特に指定されない限り、本明細書において参照される任意の特許、公刊物、または他の情報が本開示に関して「先行技術」であるという承認となることを意図されていない。加えて、この項は、サーチがなされたということまたは連邦規則法典第３７巻１．５６条（ａ）に定義される他の関連情報が存在しないということを意味すると解釈されるべきではない。

自動車組立工場においては、塗料が種々の車両構成部品上に噴霧されて、金属およびプラスチック表面のための保護コーティングを形成する。プロセスは異なる塗料の複数層の被着を包含し得、各層は固有の目的を有し得る。塗装成分を準備した後に、第１のステップはプライマーを被着することを典型的には包含し、このステップには、一般的に、ベースコート（カラーコート）、およびそれからクリアコートの複数層の被着が続く。プライマー層は金属またはプラスチック表面と塗料との間の結着表面または接合部分を提供する。ベースコートは色を提供し、プライマーに結着する。最後の層はクリアコートであり、これはシールし、保護層を提供し、光沢のある仕上げを生ずる。

同じモデルの車両は典型的にはさまざまな異なる色で用意され、結果として、工場は塗料の多くの異なる色を典型的には噴霧する。各色替え時には、塗装ガンおよび塗料ラインは、次の色の噴霧に先立って塗料がパージされなければならない。塗装ガンをクリーンで使用可能に保つために、工場はパージ流体を用い得る。塗装ガンクリーニングプロセス中には、多くの場合に、パージ流体がリンスおよびクリーニングのためにラインおよびガンを通って圧送され、それから通常は使用済み（廃棄）パージ流体システム内に捕集される。現行では、処分のために現場外に搬出され得るまで大型槽内に使用済みパージを集めている。一部の工場は、毎年この廃棄物を廃棄するのに最大で＄７００，０００以上をも費やし得る。

塗装ガンおよび塗料ラインをクリーニングするために用いられるパージ流体は、約８５％〜９５％の水および約１〜１５％の溶剤（多くの場合には９０：１０の水：溶剤比）を典型的には包含する。クリーニング後に、使用済みパージは水、溶剤、および多くの異なる化学薬品成分を一般的に含み、これらは多種多様な塗料組成物が噴霧されることから来ている。使用済みパージの最大の成分は典型的には９０％超の水であり、その結果、工場は、処理および処分のために廃水を現場外に搬出するために大金を費やしている。

他方で、一部の工場は使用済みパージ捕集システムを有さない。結果として、パージは、通常の塗装作業中の塗料オーバースプレーと同じ一般的な様式で再循環水システム中に噴霧される。それらの工場においてはパージ溶剤は再生または回収されない。パージフラッシュ中に、塗料は水に接触するときに霧化されず、それゆえに、塗料は除去のために浮遊するよりもむしろ分散してピット内に沈んでしまう傾向にある。ピットの底側から塗料を除去するための唯一の方法は、システムをシャットダウンし、水を排水し、手作業でかき出すことである。

本開示は、現場で廃棄物質を処理し、水をリサイクルし、再生および再利用され得るようにパージ溶剤を回収するための装置、方法、および組成物を提供することによって、前述の課題に対処する。

米国特許第５，８３６，３２１号明細書 米国特許第５，９７２，８６５号明細書 米国特許第５，０７２，８８１号明細書

上で特定された長年の解決していない必要を満足するために、本開示の少なくとも１つの実施形態はパージ流体を回収する方法に関する。最初に、方法は、水、溶剤、および廃棄物質（これは固体であり得る）を含む使用済みパージ流体を提供するステップを含む。それから、１つ以上の凝結剤の有効量が使用済みパージ流体に添加され、１つ以上の凝集剤の有効量が使用済みパージ流体に添加される。凝集した固体物質は沈殿させられ、それから使用済みパージ流体から分離される。一部のケースにおいて廃棄物は沈殿しないで浮遊する。一部のケースにおいては、廃棄物は１つ以上の分離プロセスによって除去される。

少なくとも１つの実施形態において、使用済みパージ廃棄物の量を減少させる方法が開示される。最初に、方法は、水、溶剤、および固体物質を含む使用済みパージ廃棄物を提供するステップを含む。方法は、使用済みパージ廃棄物に１つ以上の凝結剤の有効量を添加するステップと、使用済みパージ廃棄物に１つ以上の凝集剤の有効量を添加するステップとをもまた含み、１つ以上の凝集剤は、使用済みパージ廃棄物中の固体物質の凝集を促進する。方法は、凝集した固体物質を沈殿させるステップと、水および溶剤から凝集した固体物質を分離するステップと、水および溶剤をリサイクルするステップと、凝集した固体物質のみを処分するステップとを更に含む。

さらに、本開示は、自動塗装装置の流路をクリーニングするための方法を提供する。方法は、塗装ガンと流体連通した塗料ラインを有する自動塗装装置を提供するステップと、塗料ラインの末端にパージ流体を圧入するステップとを含み、それによってパージ流体は塗料ラインを通って塗装ガン内に、そして塗装ガンの末端から外に移動する。方法は、槽内にパージ流体を集めるステップと、パージ流体に１つ以上の凝結剤の有効量を添加するステップと、パージ流体に１つ以上の凝集剤の有効量を添加するステップとをもまた含み、１つ以上の凝集剤はパージ流体中の固体の凝集を促進する。凝集した固体は沈殿させられ、それからパージ流体から分離され、分離したパージ流体はクリーンなパージ流体供給槽に移される。これらのステップは任意選択で任意の回数繰り返され得、分離したパージ流体はクリーンなパージ流体供給槽内に搬送される前に濾過される追加の任意選択のステップが実施され得る。

少なくとも１つの実施形態において、凝集剤および／または凝結剤が液体媒体に添加される前および／または後に、媒体は混合を受ける。

少なくとも１つの実施形態において、塗料が液体媒体から分離されるときには、液体媒体を保持している容器の底に沈殿する。少なくとも１つの実施形態において、塗料が液体媒体から分離されるときには、液体媒体の頂部に浮遊する。

追加の特徴および利点が本明細書に記載されており、以下の詳細な記載から明らかにされる。

本発明の詳細な記載が、図面を特に参照してこれ以降で記載される。

本開示の使用済みパージリサイクルシステムの例示的な実施形態を図示するフローチャートである。

本開示の目的で、別様に指示されない限り、図面中の類似の参照数字は類似の特徴を指す。図面は本発明の原理の例示しかなく、図示される具体的な実施形態に本発明を限定することを意図されてはいない。

以下の定義は、本願に用いられる用語がどのように、特に請求項がどのように解釈されるべきかを確定するために提供される。定義のまとめ方は便宜のためのみであり、いずれかの具体的な範疇に定義のいずれかを限定することを意図されてはいない。

「凝結剤（coagulant）」は、それらが弱凝集（agglomerate）し得るように、懸濁固体／粒子の電荷を中和するために固液分離段階において多くの場合に用いられる水処理化学薬品を意味する。凝結剤は、多くの場合に、無機凝結剤、有機凝結剤、ならびに無機および有機凝結剤のブレンドとして分類される。無機凝結剤は、多くの場合に、アルミニウムまたは鉄の塩、例えば硫酸／塩化アルミニウム、塩化／硫酸鉄、ポリ塩化アルミニウム、および／または塩化アルミニウム水和物を包含するかまたは含む。有機凝結剤は多くの場合には低分子量を有する正荷電ポリマー系化合物であり、ポリアミン、ポリ第４級類、ポリＤＡＤＭＡＣ、Ｅｐｉ−ＤＭＡを包含するが、これに限定されない。凝結剤は多くの場合には凝集剤よりも高い電荷密度および低い分子量を有する。多くの場合に、微細に分かれた懸濁粒子を含有する液体に凝結剤が添加されるときには、イオン電荷中和のメカニズムによって固体を不安定化および強凝集（aggregate）させる。凝結剤の追加の特性および例はKirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th Edition (2005)（Wiley, John & Sons, Inc.刊）に記述されている。

「脱粘着する」とは、何らかの容器または装置（塗装ガンもしくは噴霧機および／または工業塗装システムなどだが、これに限定されない）内の組成物（典型的には塗料）の粘着力および／または粘り強さを減少させることを意味する。これは、水などの担体媒体中からの塗料（水性塗料などだが、これに限定されない）の分散物の除去を包含する。

「有効量」は、無添加の対照サンプルと比較したときに３つの分位数の１つの増大を提供する任意の添加剤の用量を意味する。

「凝集剤（Flocculant）」は、その中では何らかの粒子が熱力学的に分散する傾向にある液体担体相に添加されたときに、表面張力および吸着などの弱い物理的な力の結果としてそれらの粒子が弱凝集体を形成することを誘導する組成物を意味する。凝集は、多くの場合に、強凝集した粒子の個々の小球（globule）の形成を伴い、同時に、液体担体の膜が強凝集した小球間に挿入される。本明細書において用いられる場合、凝集は、ＡＳＴＭＥ２０−８５に記述されている記載、更にはKirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th Edition (2005)（Wiley, John & Sons, Inc.刊）に記述されているものを包含する。

「パージ流体」は、装置または工業塗装システムから、残留している、付着している、および／または他の塗料物質を実質的に除去するであろう、工業塗装システムなどの装置内の通過にとって好適な実質的に流体の組成物を意味する。

「分離」は、物質の混合物を２つ以上の別個の産物混合物に転換し、それらの少なくとも１つには混合物の成分の１つ以上が濃縮される物質移動プロセスを意味する。分離は、吸着、遠心分離、サイクロン分離、比重に基づく分離、クロマトグラフィー、結晶化、デカンテーション、蒸留、乾燥、電気泳動、水簸（Elutriation）、蒸発、抽出、浸出抽出、液液抽出、固相抽出、浮選、気泡析出型浮選、泡沫浮選、凝集、濾過、メッシュ濾過、膜濾過、マイクロ濾過、限外濾過、ナノ濾過、逆浸透、分留、凍結濃縮、磁性分離、沈殿、再結晶化、沈降、重力分離、篩別法、剥離（stripping）、昇華、気液分離、風選、ゾーン精製、およびその任意の組み合わせなどのプロセスを包含するが、これに限定されない。

「使用済みパージ流体」は、実際に装置または工業塗装システム内を通過した、したがってかかる通過中または後に接触した不純物を更に含み得る、パージ流体を意味する。不純物は、汚れ、埃、塗料粒子、錆、工業塗装システムの腐食片、金属粒子、毛髪、皮膚、ファブリック、塩、酸、アルカリ、繊維、食物粒子、およびその任意の組み合わせを包含し得るが、これに限定されない。

上の定義または本願のどこか他所に記されている記載が、辞書中に普通に用いられるかまたは本願に参照によって援用される情報源に記されている（明示的または暗黙的な）意味と不一致である場合には、本願および特に請求項の用語は、普通の定義、辞書の定義、または参照によって援用された定義に従ってではなく、本願における定義または記載に従って解釈されると理解される。上に照らして、辞書によって解釈される場合にのみ用語が理解され得る場合、用語がKirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5th Edition (2005)（Wiley, John & Sons, Inc.刊）によって定義されている場合には、この定義が、どのように用語が請求項において定義されるかを定める。

本願は、使用済みパージの処理およびパージ流体の回収のための化学的および機械的手法を開示する。一部の態様において、本開示の使用済みパージリサイクルシステムは、車両およびその部品／構成部品を塗装するために水性塗料が用いられる自動車工場に組み込まれる。しかしながら、本開示の使用済みパージリサイクルシステムは自動車工業における使用に限定されず、塗装ガン、塗料ライン、および関連設備をパージするために用いられた不燃性溶剤またはパージ流体を回収することが望ましい任意の工業または製造作業に用いられ得る。

少なくとも１つの実施形態において、パージ流体は約５０％〜約９９％の水および約１ ％〜約５０％の溶剤を含み得る。他の態様において、パージ流体は約７５％〜約９９％の水および約１％〜約２５％の溶剤を含み得る。１つの具体的な態様において、パージ流体は９５％の水および約５％の溶剤を含む。

溶剤は、塗料ライン／塗装ガンをクリーニングまたはパージするために当分野において従来用いられる任意の溶剤または溶剤の組み合わせであり得る。溶剤の例示的な限定しない例は、二塩基酸エステル、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエーテル、ジプロピレングリコールエーテル、プロピレングリコールのメチルエーテル、ジプロピレングリコールのメチルエーテル、トリプロピレングリコールのメチルエーテル、フェニルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、およびその任意の組み合わせからなる群から選択される。１つの具体的な態様において、パージ流体は水およびエチレングリコールモノブチルエーテルを含む。パージ流体は、塗料ラインおよび／または塗装ガンから塗料／樹脂を溶解し、持ち上げることを助けるために、従来のパージ流体に関連する任意の他の成分（石鹸などの浸透剤および界面活性剤などの湿潤剤などだが、これに限定されない）を含み得る。

一般的に、工業塗装システムは、ブース内に位置する１つ以上の塗装ガンを包含する噴霧ブースを用い得る。塗装ブースおよび関連システムの例は米国特許第５，８３６，３２１号、第５，９７２，８６５号および第５，０７２，８８１号に見いだされ得、それぞれの内容はそれらの全体が本願に明確に援用される。塗装ガンは成形品または成形品の構成部品／部品を塗装するために用いられ得る。例えば、一部の態様において、塗装ガンは自動車の車体または自動車の車体の任意の構成部品を塗装するために用いられる。通常は、塗装ガンはマニホールドシステムを経て塗料ラインに接続され、これは塗料貯蔵ユニットからガンに塗料の望まれる色を供給する。塗料貯蔵槽は１つ以上の塗料リザーバを包含し得、各リザーバは異なる色および／または種類の塗料を含有する。塗装システムは、パージ流体を含むパージ流体貯蔵槽をもまた含み得る。任意の態様において、バルブ（例えば圧力駆動式バルブ）が、貯蔵槽から塗料ラインを通って塗装ガン内への個々の塗料色またはパージ流体の流れを制御する様式で配置され得る。

作業時に、特定のバルブが開弁されるときに、そのバルブにつながった塗料の色が、リザーバまたは貯蔵槽から、通常は圧力下において、塗料ラインを通って、１つ以上の塗装ガン内に流れるであろう。ひとたび構成部品または成形品が完全に塗装されると、バルブは閉弁され得、それによって塗料の流れを止める。しかしながら、塗料の流れが止められた後であっても、マニホールド、塗装ガン、および塗料ラインは塗料またはコーティング物質のある程度の量を含有するであろう。それゆえに、塗料の他の色が塗料ラインを通ってガン内に送られる前にそれらの構成部品はパージされる必要があるであろう。

従来では、塗料ライン内に液体および／またはガスなどの物質を注入し、これが塗装ガンを通って出て行き、それによって前の塗料色をシステムからパージしている。一部の態様において、塗料リザーバにつながった塗料ラインの末端はパージ流体貯蔵槽と流体連通に置かれ得る。パージ流体貯蔵槽につながったバルブがそれから開弁され、パージ流体が、圧力下において、貯蔵槽から、塗料ライン、任意選択のマニホールド、および塗装ガンを通って流れ得、それによってシステムの全ての構成部品をパージする。ひとたび塗装ガンを出て行くと、パージ流体は「使用済み」と見なされ、使用済みパージはそれから重力、ポンプ、チャネルなどによってブースから使用済みパージ貯留槽内に搬送される。

一部の態様において、使用済みパージ貯留槽は塗装ブースの床の下に位置し、床を通ってチャネルがあり、使用済みパージを使用済みパージ貯留槽内に移動させる。他の態様において、使用済みパージは集められて、導管を通って使用済みパージ貯留槽内に能動的に圧送され得る。使用済みパージはパージ流体と塗料ラインおよびガンからの任意の汚染物質（例えば、塗料樹脂および顔料）とを一般的に包含するであろう。

ある種の態様においては、塗装システムは１つ以上のポンプを含み得る。塗料リザーバと連通した塗料ラインの末端はパージ流体貯蔵槽と流体連通に置かれ得る。貯蔵槽につながったポンプが作動させられ得、それによってパージ流体を塗料ラインおよび塗装ガン内に、そしてそれらを通して流す。使用済みパージは、それから重力、ポンプ、チャネルなどによって使用済みパージ貯留槽内に搬送される。再び、使用済みパージ貯留槽は上に記載されている通り塗装ブースの床の下に位置し得、および／または使用済みパージは集められて、導管を通って使用済みパージ貯留槽内に能動的に圧送され得る。ひとたび使用済みパージが使用済みパージ貯留槽内に集められると、これは処理され得、その成分はリサイクルされ得る。

図１は、本開示の使用済みパージリサイクルシステムの一態様のフローチャートを示している。少なくとも１つの実施形態において、システムは１つ以上のフィルターを用いる。かかるフィルター（単数または複数）は、液体担体媒体から懸濁物質を除去するように構築および配列された任意の構造であり得る。代表的な例は、サンドフィルター、クラリファイヤ、フィルターペーパー、膜フィルター、ＮＦ、ＵＦ、ＭＦ、浸漬型フィルター、圧力フィルター、遠心分離機、サイクロン、液体サイクロン、静電集塵機、重力分離機、ミスト除去装置、スクリーナー、蒸気トラップ、吸収器、吸着器、バイオフィルター、結晶化装置、脱湿装置、蒸留塔、乾燥機、エバポレータ、抽出機、加湿装置、イオン交換塔、ストリッパ、およびその任意の組み合わせを包含するが、これに限定されない。少なくとも１つの実施形態において、フィルターは、論文Terminology for Membranes and Membrane Processes, WJ Koros et al., Journal of Membrane Science, Vol. 120 pp. 149-159 (1996)に開示されている濾過技術の１つ以上を包含する。少なくとも１つの実施形態において、フィルターは、ウェブサイトhttp://encyc1opedia.che.engin.umich.edu/Pages/SeparationsChemical/SeparationsChemical.html（２０１３年１０月１７日にアクセスされた）に記載されている化学的分離プロセスの任意の１つ以上、および／またはウェブサイトhttp://encyclopedia.che.engin.umich.edu/Pages/SeparationsMechanical/SeparationsMechanical.html（２０１３年１０月１７日にアクセスされた）に記載されている機械的プロセスの任意の１つ以上を含む。

図１に記載されているシステムに関連して、使用済みパージおよび／または再生パージの流体、凝集した固体、化学薬品、および任意の他の成分の流れ／搬送は、重力、圧力、ポンプ、モーターなどによって促進され得る。１つの態様においては、導管１０１が使用済みパージ貯留槽１００と混合槽１０２との間に提供され得る。使用済みパージは使用済みパージ貯留槽１００から混合槽１０２へ導管１０１を経て移動し得、種々の処理ステップが混合槽内で起こり得る。

例えば、１つの態様においては、１つ以上の凝結剤が混合槽１０２内の使用済みパージに添加される。他の態様においては、１つ以上の凝集剤が混合槽１０２内の使用済みパージに添加され得る。追加の態様において、水が混合槽１０２に添加されて、使用済みパージを希釈し得る。水の適切な用量は例えば従来のジャーテスト技術によって決定され得る。尚、使用済みパージは使用済みパージ貯留槽１００内においてもまた水によって希釈され得る。さらなる態様において、使用済みパージのｐＨは混合槽内において調整され得る。例えば、使用済みパージのｐＨを低めることが望ましい場合には、化学薬品（塩酸、硫酸、および／または任意の酸などだが、これに限定されない）が混合槽１０２に添加され得る。使用済みパージのｐＨを増大させることが望ましい場合には、化学薬品（液体苛性ソーダおよび／または塩基などだが、これに限定されない）が混合槽１０２に添加され得る。以上の処理ステップの全て、１つ、または任意の組み合わせが本開示に関連して行われ得る。

それゆえに、１つの態様においては、１つ以上の凝結剤が混合槽１０２内に添加またはゆっくり混合され得る。次に、混合槽１０２内の混合物のｐＨが任意の従来の手段によって取得され、必要に応じて酸または塩基の添加によって、例えば約６．５〜約９の範囲に調整されて、凝結を促進し得る。それから、一部の態様においては、１つ以上の凝集剤が添加されて、固体の弱凝集および凝集を促進し得る。

従来、凝結剤は塗料脱粘着剤として用いられて来た。凝集剤は、使用済みパージ中の汚染物質（例えば塗料樹脂および顔料）を凝集するために有用であり得る。本開示は、使用済みパージへの化学薬品の添加の順序が、特定の順序に限定されない。一部の態様においては、凝結剤（単数または複数）が使用済みパージに添加され得、任意選択のｐＨ調整が続き、凝集剤（単数または複数）の添加が続く。他の態様においては、凝集剤は凝結剤の前に添加され得るか、凝集剤および凝結剤は同時に添加され得るか、または化学薬品は連続して、例えば凝結剤、それから凝集剤、それから凝結剤、それから凝集剤と添加するように、添加され得る。化学薬品は手作業でまたは自動で添加され得る。ある種の実施形態において、それらは、混合槽と流体連通した化学薬品貯蔵槽内に提供され得る。少なくとも１つの実施形態において、方法は、塗料と固体表面との間の付着を解消するには不十分だが水などの液体媒体から塗料を分離するには十分な種類または量の脱粘着剤を用いることを伴う。

少なくとも１つの実施形態において、凝集した固体はそれから混合槽１０２の底側に沈澱し得、任意の固液分離技術が用いられて、凝集した固体／汚染物質から使用済みパージを分離し得る。代替的に、凝集した固体／使用済みパージの混合物は混合槽１０２から導管１０３を経て沈殿槽１０４内に移され得、そこでは凝集した固体が槽の底に沈殿し得、任意の固液分離技術が用いられて、凝集した固体／汚染物質から使用済みパージを分離し得る。また、沈殿槽１０４内のクリーンなオーバーフローは単純に導管１１１を経て再生パージ槽１０６内に移され得る。

使用済みパージ／凝集した固体はデカンター、遠心分離機、および／または他の分離装置１０５へ移され得る。代替的に、フィルタープレス、重力・プレート法、または気泡析出型浮選（ＤＡＦ）が固液分離のために用いられ得る。ひとたび使用済みパージからの凝集した成分の分離が起こると、脱水した固体／汚染物質は廃棄され得る。水および溶剤を含む水相（これは「再生パージ」ともまた言われる）は、それから再生パージ流体槽１０６に移されるか、または直接的にクリーンなパージ供給槽１０９に送られ得る。少なくとも１つの実施形態において、水相は再生パージ流体槽１０６に入る前にフィルターを通過し得る。

追加の態様において、処理した使用済みパージからの固体は、重力によって濃縮および沈殿させられてもよく、混合槽１０２または沈殿槽１０４のアンダーフローはボウルまたはデカンター遠心分離機に移され、そこで固体は濃縮、除去、および脱水される。再生パージを含有する水相（オーバーフロー）は、パージ供給槽１０９に戻されるかまたは再生パージ槽１０６に送られ得る。

一部の態様において、再生パージは導管１０８を経て、再生パージ槽１０６からフィルター１０７を通ってクリーンなパージ供給槽１０９内に移動する。フィルターは最大で約０．２μｍ以上（例えば約０．１μｍ〜約０．２μｍ）のポアサイズを有し得、遠心分離機または濃縮槽のオーバーフローを通過し得る任意の残りの懸濁固体を除去する。

ひとたびクリーンなパージ供給槽１０９内に移動すれば、再生パージはリサイクルされたものとなり、塗料ラインおよび塗装ガンをパージおよび／またはクリーニングするためにもう一度用いられ得る。クリーンなパージ供給槽１０９内の再生パージは、その組成を確認するために任意の従来の水分析技術によって分析され得、必要に応じて更に多くの溶剤または更に多くの水が槽１０９に添加されて、パージ流体中の水対溶剤の望まれる比を達成し得る。一部の態様において、望まれる比は約５０：５０〜約９９：１、またはその間の任意の比、例えば約７５：２５もしくは約９５：５であり得る。

少なくとも１つの実施形態において、凝結剤はほとんど、全く、実質的に全く、または本質的に全く、塩化物を含有しない。

いくつもの凝結剤が本発明に用いられ得る。代表的な例は、ポリ塩化アルミニウム、カチオン化澱粉、およびポリマーを含む凝結剤組成物、無機凝結剤および無機凝結剤と有機ポリマーとのブレンド、ならびにその任意の組み合わせを包含するが、これに限定されない。少なくとも１つの実施形態において、凝結剤用量は１，０００ｐｐｍ〜２０，０００ｐｐｍの範囲であり、最適の用量は１０００〜２０００ｐｐｍである。

いくつもの凝集剤が本発明に用いられ得る。用いられるポリマー系凝集剤の適切な種類は、用いられる凝結剤の性質および量に依存し得る。好適な凝集剤はカチオン性ポリマー、アニオン性ポリマー、非イオン性ポリマー、および両性ポリマー、ならびにその任意の組み合わせを包含し得る。一般的に、少なくとも２×１０^６の重量平均分子量を有するポリマー系凝集剤が好ましい。より好ましくは、分子量は約６×１０^６を上回る。好適な凝集剤の代表的な例は、長鎖高分子量ポリアクリルアミド、およびアクリル酸とアクリルアミドまたは長鎖ポリメタクリルアミドとのコポリマー、ならびにその任意の組み合わせを包含する。好ましい凝集剤は、約６×１０^６〜約２０×１０^６の範囲の重量平均分子量を有する非イオン性または低アニオン性ポリアクリルアミド（ポリアクリルアミド加水分解物）である。少なくとも１つの実施形態において、かかるポリアクリルアミド加水分解物のアニオン性官能基は重量で約３０モル％を上回らない。

いくつものカチオン性高分子電解質が本発明に用いられ得る。本発明に凝集剤として用いられ得るカチオン性高分子電解質の代表的な例は、ポリホスホニウム化合物、ポリスルホニウム化合物、第４級アンモニウム化合物、メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムメチルサルフェート（ＭＥＴＡＭＳ）のポリマー、塩化メタクリルアミドプロピルトリメチルアンモニウム（ＭＡＰＴＡＣ）のポリマー、塩化アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム（ＡＥＴＡＣ）のポリマー、塩化メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム（ＭＥＴＡＣ）のポリマー、ならびにアクリルアミドおよび／またはメタクリルアミドと重合したＭＥＴＡＭＳ、ＭＡＰＴＡＣ、ＡＥＴＡＣ、および／またはＭＥＴＡＣとの組み合わせから調製されるポリマー、ならびにその任意の組み合わせを包含するが、これに限定されない。第４級アンモニウム化合物を代表するのは、ジエチルジアリルアンモニウムおよびジメチルジアリルアンモニウムポリマーならびにその塩である。

少なくとも１つの実施形態において、本発明に用いられる凝集剤は、２×１０^６以上の重量平均分子量および３０〜８０％というＡＥＴＡＣのモルパーセントを有するアクリルアミドと塩化アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム（ＡＥＴＡＣ）とのコポリマー、ならびにその任意の組み合わせである。

少なくとも１つの実施形態において、本願のための凝集剤の用量は０〜１，０００ｐｐｍの範囲であり、１０〜５００ｐｐｍという最適の範囲を有する。

明らかに、本開示の使用済みパージリサイクルシステムは、使用済みパージを処理および加工処理するための有効な方法を工業に提供する。これは、加工処理または処分のために現場外に搬出されることをオペレーターが必要とする「廃棄物」の量を有意に減少させる。さらに、これは、通常では廃棄産物として失われるであろう物質（例えば、パージ溶剤および水）をオペレーターが回収してリサイクルすることを可能にする。塗装ブース作業において、パージ溶剤を捕集してリサイクルすることは、ピット内に廃棄することとは反対に、噴霧ブース脱粘着剤プログラムのより良い成績をもたらし、塗料脱粘着プロセスのより良いプログラムマネジメントをも可能とし、毎年のピット清掃中の余分な沈殿スラッジ除去を排除することによって塗料噴霧ブースシステムの減少した維持コストをもたらす。

少なくとも１つの実施形態において、廃棄物はほとんど、実質的に、または完全に脱水されているので、使用済みパージ流体が上に記載されているプロセスを受けていない場合よりも、廃棄物のかさは最大で９５％超減少する。

以上は、以下の実施例の参照によってより良く理解され得る。これらは例示の目的のために提出され、本開示の範囲を限定することを意図されてはいない。特に、実施例は、本開示の本有的な原理の代表的な例を明証しており、それらの原理は、これらの例において記述される特定の条件に厳密に限定はされない。結果として、当然のことながら、本明細書に記載される実施例に対する種々の変更および改変を本開示は包摂し、かかる変更および改変は、本開示の趣旨および範囲から逸脱することなしに、その意図される利点を損なうことなしになされ得る。したがって、かかる変更および改変は添付の請求項の対象となるということが意図される。

本発明者は、ポリ塩化アルミニウム、カチオン化澱粉、およびポリマーを含む凝結剤組成物が、使用済みまたは廃棄パージサンプル中の塗料固体を弱凝集させて分離するために凝集剤と併せて使用され得るということを発見した。処理した使用済みパージはそれから現場で機械的手段によって加工処理され得、水および／または溶剤がクリーンなパージ流体の構成原料として回収されて再利用され得る。パイロット試験からの分析データは、本明細書において開示される組成物および方法に従って、エチレングリコールモノブチルエーテルの約７５％〜約８０％が使用済みパージから回収され得るということを示した。本明細書において開示される組成物および方法を用いる処理は、塗料残留物が分離、濃縮、および除去されることをもまた可能にした。これは処分のために現場外に搬出されている廃棄物の量を有意に減少させるであろう。

再生パージがクリーンなパージシステムに戻されて再利用され得るかどうかを確認するために、試験が実施された。水およびエチレングリコールモノブチルエーテルを含む再生パージのサンプルが作られ、０．２μｍフィルターによって濾過されて、何らかの微粒子がクリーンなパージシステムに移されることを防止した。水中溶剤濃度がチェックされ、９０：１０という水対エチレングリコールモノブチルエーテルの比を達成するようにエチレングリコールモノブチルエーテルの小量が再生パージサンプルに添加された。再生した溶剤／水混合物がパージ流体の流れに添加し直されて、クリーニングのためのパージ流体として再利用され得るということが実験的に確証された。

本発明は多くの異なる形態で実施され得る一方で、本明細書には本発明の特定の実施形態が詳細に記載されている。本開示は本発明の原理の例証であって、例示される具体的な 実施形態に本発明を限定することを意図されてはいない。本明細書において挙げられる全ての特許、特許出願、科学論文、および任意の他の参照資料はその全体が参照によって援用される。なおその上に、本発明は、本明細書において挙げられる、本明細書に記載される、および／または本明細書に援用される種々の実施形態の一部または全ての任意の可能な組み合わせを包摂する。加えて、本発明は、本明細書において挙げられる、本明細書に記載される、および／または本明細書に援用される種々の実施形態の任意の１つまたはいくつかを特に除外もまたする、任意の可能な組み合わせを包摂する。

上の開示は網羅的ではなく例示的であることを意図されている。本明細書は当業者に多くの変形および代替を示唆するであろう。全てのそれらの代替および変形は請求項の範囲に包含されることが意図されており、そこでは用語「〜を含む」は「〜を包含するが、これに限定されない」を意味する。本明細書に記載される特定の実施形態の他の均等物を当業者は認識し得、それらの均等物もまた請求項によって包摂されることが意図される。

本明細書において開示される全ての範囲およびパラメータは、そこに含められる任意のおよび全ての部分範囲、ならびに両端間の各数を包摂すると理解される。例えば、「１〜１０」という記された範囲は、１という最小値と１０という最大値との間の（且つそれらを包含する）任意のおよび全ての部分範囲、すなわち１以上の最小値（例えば１〜６．１）で始まり１０以下の最大値（例えば２．３〜９．４、３〜８、４〜７）で終わる全ての部分範囲、ならびに最終的には範囲内に含有される各数１、２、３、４、５、６、７、８、９、および１０を包含すると見なされる。本明細書における全ての百分率、比、および割合は、別様に規定されない限り重量である。

これで本発明の好ましいおよび代替的な実施形態の記載を終える。当業者は、本明細書に記載される特定の実施形態に対する他の均等物を認識し得、それらの均等物は本明細書に添付される請求項によって包摂されることが意図される。

Claims (10)

1. 塗装ガンおよび塗装ラインをクリーニングするために用いられるパージ流体を回収する方法であって、
   水、溶剤、および塗料粒子を含有する固体物質を含む使用済みパージ流体を提供することと、
   前記使用済みパージ流体に１つ以上の凝結剤であって、ポリ塩化アルミニウム、カチオン化澱粉、および正電荷ポリマー系化合物を含む凝結剤の有効量を添加することと、
   前記凝結剤を添加する前に、前記使用済みパージ流体に１つ以上の凝集剤の有効量を添加し、前記１つ以上の凝集剤が前記塗料粒子の凝集を促進することと、
   凝集した前記塗料粒子を沈殿させることと、
   前記使用済みパージ流体から凝集した前記塗料粒子を分離し、それによって前記溶剤であるエチレングリコールモノブチルエーテルを回収することと、
   を含み、
   前記凝集剤は、６×１０ ^６ 〜２０×１０ ^６ ダルトンの重量平均分子量を有するポリアクリルアミドポリマー部分加水分解物を含むことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   凝結を促進するために、前記使用済みパージ流体のｐＨを調整するステップを更に含むことを特徴とする方法。
3. 請求項１又は２に記載の方法であって、
   水によって前記使用済みパージ流体を希釈するステップを更に含むことを特徴とする方法。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法であって、
   前記パージ流体を凝集した前記塗料粒子から分離された後に、濾過するステップを更に含むことを特徴とする方法。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法であって、
   前記１つ以上の凝集剤を添加した後に、沈殿槽内に前記パージ流体を移すステップを更に含むことを特徴とする方法。
6. 請求項５に記載の方法であって、
   デカンター遠心分離機に前記塗料粒子を含む前記沈殿槽のアンダーフローを移して、前記塗料粒子を濃縮および脱水するステップを更に含むことを特徴とする方法。
7. 塗装ガンおよび塗装ラインをクリーニングするために用いられる使用済みパージ廃棄物の量を減少させる方法であって、
   水、溶剤としてエチレングリコールモノブチルエーテル、および塗料樹脂、顔料、およびその組み合わせから選択される１種を含有する固体物質を含む使用済みパージ廃棄物を提供することと、
   前記使用済みパージ廃棄物に１つ以上の凝結剤であって、ポリ塩化アルミニウム、カチオン化澱粉、および正電荷ポリマー系化合物を含む凝結剤の有効量を添加することと、
   前記使用済みパージ廃棄物に１つ以上の凝集剤の有効量を添加し、前記１つ以上の凝集剤が、前記使用済みパージ廃棄物中の前記固体物質の凝集を促進することと、
   凝集した前記固体物質を沈殿させることと、
   前記水および前記溶剤から凝集した前記固体物質を分離することと、
   前記水および溶剤をリサイクルすることと、
   凝集した前記固体物質のみを処分することと、
   を含み、
   前記凝集剤は、６×１０ ^６ 〜２０×１０ ^６ ダルトンの重量平均分子量を有するポリアクリルアミドポリマー部分加水分解物を含むことを特徴とする方法。
8. 請求項７に記載の方法であって、
   前記１つ以上の凝集剤を添加した後に、沈殿槽内に前記使用済みパージ廃棄物を移すステップを更に含むことを特徴とする方法。
9. 請求項８に記載の方法であって、
   デカンター遠心分離機に前記固体物質を含む前記沈殿槽のアンダーフローを移して、前記塗料粒子を濃縮および脱水するステップを更に含むことを特徴とする方法。
10. 自動塗装装置の流路をクリーニングするための方法であって、
    ａ）塗装ガンと流体連通した塗料ラインを有する自動塗装装置を提供することと、
    ｂ）前記塗料ラインの末端に、水およびエチレングリコールモノブチルエーテルを含むパージ流体を圧入し、それによって、前記パージ流体が前記塗料ラインを通って前記塗装ガン内に、そして前記塗装ガンの末端から外に移動することと、
    ｃ）槽内に前記パージ流体を集めることと、
    ｄ）前記パージ流体に１つ以上の凝結剤であって、ポリ塩化アルミニウム、カチオン化澱粉、および正電荷ポリマー系化合物を含む凝結剤の有効量を添加することと、
    ｅ）前記パージ流体に１つ以上の凝集剤の有効量を添加し、前記１つ以上の凝集剤が前記パージ流体中の塗料粒子の凝集を促進することと、
    ｆ）凝集した前記塗料粒子を沈殿させることと、
    ｇ）前記パージ流体から凝集した前記塗料粒子を分離することと、
    ｈ）前記分離したパージ流体をクリーンなパージ流体供給槽に搬送し、任意選択でステップａ）〜ｈ）が複数回繰り返されることと、
    を含み、
    前記凝集剤は、６×１０ ^６ 〜２０×１０ ^６ ダルトンの重量平均分子量を有するポリアクリルアミドポリマー部分加水分解物を含むことを特徴とする方法。