JP6780818B2 - 湿式塗装ブース循環水の処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、湿式塗装ブース循環水の処理方法に関し、詳細には、自動車や電気製品等を塗装するために油性塗料及び水性塗料を使用する湿式塗装スプレーブースにおいて、被塗装体に塗着されなかったオーバースプレー塗料ミストを捕捉する循環水の不粘着化処理、及び塗料滓の固液分離処理、循環水の悪臭発生防止処理、及び回収塗料スラッジの減容化処理に関するものである。

湿式塗装ブース内で自動車や電気製品等の噴霧塗装を行う際、オーバースプレー塗料は塗装ブース循環水中に捕捉される。捕捉される余剰塗料は、特に油性塗料系は粘着性が高いためスプレーブースの配管やノズルの目詰まりを起こし、水洗効率を著しく低下させる。また、余剰汚泥（塗料滓）の大部分はスプレーブースのブースピット底、循環ピット底に沈積して固塊化し、遠心分離機や掬い取りによる回収が困難となり、清掃除去に多大な手間と労力を要するようになる。 水性塗料の場合は、捕捉された循環水中で塗料滓を発生させるため、通常、無機、有機凝結剤や高分子凝集剤を用いた凝集処理を行うが、発生した塗料滓は凝集不良で分散化、あるいは上記と同様な沈積、固塊化を起こす。
また、塗料中の有機溶剤の腐敗化に由来する著しい悪臭の発生も問題となっている。さらに、回収される大量の塗料スラッジの産業廃棄物処理も深刻な問題となっている。

従来、このような問題点を解消するために、洗浄水に添加する塗装ブース処理剤として、ＮａＯＨ，ＫＯＨ等のアルカリ剤や、硫酸アルミニウム、塩化第二鉄、塩化亜鉛等の無機凝結剤、ベントナイト等の粘土鉱物、ジメチルジアリルアンモニウムクロライド重合体等の有機凝結剤などが使用されている。これらの処理剤は不粘着効果が十分でない、多量の添加を必要とするなどの欠点があり、多量の添加は不経済であるばかりでなく、配管等金属材料の腐食性、循環水の発泡などの障害が起きる。さらには、これらの処理剤は循環水の悪臭防止や回収塗料スラッジの減容化には寄与しない。

循環水の悪臭防止や回収塗料スラッジの減容化を主目的として、微生物処理が提案されている。好気性微生物、及び有機性分解酵素を含む酵素剤を添加することを特徴とする湿式塗装ブース循環水の処理方法が特許文献１に開示されている。また、塗料に含まれる有機物成分を分解する微生物であって、バイオサーファクタントを生成する微生物を塗装ブース循環水に添加することを特徴とする塗装ブース循環水の処理方法が特許文献２に開示されている。しかしながら、本発明者らの知見によれば、このような微生物処理では、塗料滓の不粘着化や固液分離性が不十分となるばかりでなく、本来の目的である悪臭の防止や回収塗料スラッジの減容化効果も弱く、不安定であった。

このような課題を解消するために、本願発明者らは、膨潤力が２０ｍｌ／２ｇ以上のベントナイトと枯草菌培養物の併用が有効であることを見出し、特許文献３に開示されている。しかし、微生物として枯草菌を使用した場合の塗装ブース循環水の処理効果は不十分であった。

特開２００３−２５１３８７号公報 特開２０１１−１１０５１７号公報 特開２０１６−２２４３５号公報

本発明の目的は、塗料滓の不粘着効果が高く、良好な固液分離性を有し、かつ悪臭発生防止、回収塗料スラッジの減容化を達成する処理方法を提供することである。

本発明者らは、適用する微生物について鋭意研究を重ねた結果、パエニバチルス属細菌が極めて有効であり、上記課題を解決することができることを見出した。更に、パエニバチルス属菌とある特定の値以上のベントナイトを併用することで相乗的な作用効果が発揮されて、上記塗装ブース循環水の処理効果が著しく増大することも見出した。

すなわち、本発明は以下の通りである。
＜１＞パエニバチルス属細菌培養物を湿式塗装ブース循環水に添加することを特徴とする湿式塗装ブース循環水の処理方法である。
＜２＞パエニバチルス属細菌培養物と膨潤力が１５ｍｌ／２ｇ以上のベントナイトを湿式塗装ブース循環水に添加することを特徴とする湿式塗装ブース循環水の処理方法である。

本発明の好ましい態様によれば、パエニバチルス属細菌を添加することで、余剰塗料が不粘着化され、塗料滓の分離回収が容易となり、さらには臭気の完全な防止、回収塗料スラッジの大幅な減容化が達成され、経済的にかつ安定して塗装ブースの運転を行うことができる。さらに、膨潤力１５ｍｌ／２ｇ以上のベントナイトを併用するとさらに効果が大きくなる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明で使用されるパエニバチルス属細菌（Ｐａｅｎｉｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｐ．）とは、１９９４年に芽胞菌の代表的なグループであるＢａｃｉｌｌｕｓ属から独立した属で、土壌、水圏、空気中など様々な環境から見出される。Ｂａｃｉｌｌｕｓ属と比べても耐熱性や耐薬品性の高いものが多く、食品や飲料の製造現場では除菌が困難な菌として知られている。パエニバチルス属細菌は、農薬、動植物の保存や植物の栽培などに活用されているが、湿式塗装ブース循環水での作用効果については全く知られていなかった。パエニバチルス属細菌には、Ｐａｅｎｉｂａｃｉｌｌｕｓ ｃｈｉｂｅｎｓｉｓ、Ｐａｅｎｉｂａｃｉｌｌｕｓ ｐｏｌｙｍｙｘａなど多くの種が存在するが、本発明では、パエニバチルス属の一種（Ｐａｅｎｉｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｐ．）として同定された細菌を使用すれば良い。パエニバチルス属細菌は、独立行政法人製品評価技術基盤機構「バイオテクノロジー」のＮＢＲＣ株や、日本微生物クリニック株式会社から提供される菌株を使用することができる。

本発明で使用されるパエニバチルス属細菌培養物は、パエニバチルス属細菌を培養したものであれば特に制限されずに使用することができる。本発明では、パエニバチルス属細菌培養物が塗料に含まれる有機物を分解する作用を有するように、予めパエニバチルス属細菌を窒素、リンの添加されたグルコース水溶液やモロコシ粉、小麦粉、ふすまなどの天然植物を培地として発酵させ、液体または乾燥粉体として、１０^８個／ｍｌ以上、または１０^８個／ｇ以上、好ましくは、１０^９〜１０^１１個／ｍｌ、または１０^９〜１０^１１個／ｇの菌体数を含むように培養して使用することが好ましい。

従来有効とされていた枯草菌培養物処理では、塗装ブース循環水中での生育環境が整わず不活性化が進み、混入する塗料中の有機物を資化する能力が漸減して、処理が不調となることが多いが、パエニバチルス属細菌培養物処理では、塗装ブース循環水中でも活性を保ち、良好な処理が行われると考えられる。

本発明で使用されるベントナイトは、日本ベントナイト工業会標準試験方法の膨潤力試験方法（ＪＢＡＳ−１０４−７７）に準ずる１５ｍｌ／２ｇ以上の膨潤力を有することが好ましい。膨潤力が１５ｍｌ／２ｇ以上であると不粘着効果や固液分離効果が顕著となり、少量の添加で効果が発揮されるようになる。
ベントナイトは、粘土鉱物モンモリロナイトを主成分として、石英、クリストバライト、長石類、炭酸塩鉱物等を副成分として含有する弱アルカリ性粘土岩である。工業的に入手可能なベントナイトは、クニミネ工業株式会社や株式会社ホージュンなどから販売されている。

本発明で使用されるベントナイトの循環水への添加方法は、ベントナイト粉体をそのまま添加しても良いが、通常は水分散スラリーと添加するのが良い。水分散スラリーとする場合、ベントナイト含有割合が１０重量％未満とすることが好ましい。１０重量％未満で膨潤力１５ｍｌ／２ｇ以上のベントナイトは流動性に優れる。

本発明のベントナイトの添加量は、処理対象とする塗料の種類等によっても異なるがパエニバチルス属細菌との併用による相乗的作用で、極めて低濃度の添加で有効となり、一般的には循環水中の濃度が、１ｍｇ／Ｌ以上、特に１０〜１００ｍｇ／Ｌとなるように添加するのが好ましい。

本発明の実施に当たり、塗料滓の固液分離性、不粘着効果をさらに高めるために、硫酸アルミ二ウム、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化第二鉄などの無機凝結剤、ポリエチレンイミン、ジメチルジアリルアンモニウムクロライド重合物などのカチオン性ポリマー有機凝結剤、さらには、カチオン高分子凝集剤やアニオン高分子凝集剤を使用しても差し支えない。特に水性塗料の塗装ブース循環水系では、無機、有機凝結剤が塗料のエマルジョンブレーカーとして機能し固液分離性を高めるので好ましい態様である。

次に本発明の方法を実施例により更に具体的に説明するが、本発明は要旨を超えない限り以下の実施例によって限定されるものではない。

＜実施例１〜３＞＜比較例１、２＞
自動車用油性溶剤系クリア塗料を用いて試験した。
試験は、１Ｌ透明樹脂ボトルに、水道水５００ｍｌを添加し、マグネチックスターラーで撹拌下、本発明のパエニバチルス属細菌培養物、ベントナイトを添加した後、塗料２０ｇを添加した。油性塗料の場合は、粘着性が最も問題となるが、試験終了後、試験液を別の樹脂ボトルへ移し、試験に使用した樹脂ボトルへの塗料付着量を測定した。塗料付着量が少ないほど不粘着効果が良好なことを示す。さらに、移液した試験液を静置後、塗料滓の浮上性を調べた。試験終了前に試験液の臭気を定性的に確認した。
パエニバチルス属細菌をモロコシ粉、こむぎ粉、ふすまからなる天然植物で発酵培養した菌体数１０^９個／ｍｌの水分散液を用いて、循環水中の菌濃度が１０^６個／ｍｌとなるように、０．１重量部（０．５ｇ）添加した。ベントナイトを併用する場合は、膨潤力２５ｍｌ／２ｇのベントナイト（ベントナイトＡ：市販品）を用いた。
なお、比較例１では、パエニバチルス属細菌もベントナイトも添加しなかった。比較例２では、ベントナイトのみ添加した。
浮上性の評価 ○：塗料滓の９０％以上が浮上、△：塗料滓の５０％以上が浮上し、残りは塊状になって沈降、×：塗料の浮上は５０％未満で多くが塊状になって沈降
臭気の評価 ○：臭気なし、△：弱い臭気あり、×：強い臭気あり
試験結果を表１に示す。

表１からわかるように、パエニバチルス属細菌培養液の添加により、油性塗料の不粘着効果、塗料滓の浮上性、臭気発生防止効果が良好となり、さらにベントナイトを併用することで塗料不粘着効果や塗料滓浮上性が格段に向上した。

＜比較例３、４＞
実施例１〜３と同様の試験をパエニバチルス属細菌ではなく、枯草菌培養液を用いて試験した。パエニバチルス属細菌培養液と同様に、枯草菌をモロコシ粉、こむぎ粉、ふすまからなる天然植物で発酵培養した菌体数１０^９個／ｍｌの水分散液を用いて、循環水中の菌濃度が１０^６個／ｍｌとなるように、０．１重量部（０．５ｇ）添加した。試験結果を表２に示す。

表２からわかるように、枯草菌培養物の効果は、パエニバチルス属細菌培養物の効果より明らかに劣り、ベントナイトとの併用効果も劣った。

＜実施例４、５＞＜比較例３、４＞
塗料を自動車用ボディ用水性上塗り塗料に替えて試験した。
試験方法は、実施例１〜３に同様であり、１Ｌ透明樹脂ボトルに、水道水５００ｍｌを添加し、マグネチックスターラーで撹拌下、本発明のパエニバチルス属細菌培養物、ベントナイトを添加した後、塗料２０ｇを添加した。水性塗料の場合は、塗料滓の凝集性が問題となる。いずれの試験区においても、塗料添加終了後、無機凝結剤の硫酸バンド（Ａｌ_２Ｏ_３として８％を含有する液体硫酸アルミニウム）を１００ｍｇ／Ｌ、市販のアニオン性高分子凝集剤５ｍｇ／Ｌを添加して試験した。試験終了前に試験液の臭気を定性的に確認した。試験液を静置後、塗料滓の浮上性と、スラッジ量の多少を塗料のみを添加した場合と比較して調べた。
パエニバチルス属菌培養物は、パエニバチルス属細菌をモロコシ粉、こむぎ粉、ふすまからなる天然植物で発酵培養した菌体数１０^１１個／ｍｌの乾燥粉体を用いて、循環水中の菌濃度が１０^６個／ｍｌとなるように、０．００１重量部（５ｍｇ）添加した。ベントナイトを併用する場合は、膨潤力１５ｍｌ／２ｇのベントナイト（ベントナイトＢ：市販品）を用いた。
なお、比較例３では、パエニバチルス属細菌もベントナイトも添加しなかった。比較例４では、ベントナイトのみ添加した。
浮上性の評価 ○：塗料滓の９０％以上がフロック化して浮上、△：塗料滓の５０％以上がフロック化して浮上し、残りは塊状になって沈降、×：塗料の浮上は５０％未満で多くが、分散、あるいは塊状になって沈降
臭気の評価 ○：臭気なし、△：弱い臭気あり、×：強い臭気あり
スラッジの発生量 ○：５０％以上減少、△：２５％程度の減少、×：減少なし
試験結果を表３に示す。

表３からわかるように、パエニバチルス属細菌培養物の添加により、塗料滓の浮上性、臭気発生防止効果、塗料滓スラッジ減容化が良好となり、さらにベントナイトを併用することで塗料滓浮上性が向上した。

＜比較例５、６＞
実施例４、５と同様の試験をパエニバチルス属細菌ではなく、枯草菌培養物を用いて試験した。枯草菌培養物は、枯草菌をモロコシ粉、こむぎ粉、ふすまからなる天然植物で発酵培養した菌体数１０^１１個／ｍｌの乾燥粉体を用いて、循環水中の菌濃度が１０^６個／ｍｌとなるように、０．００１重量部（５ｍｇ）添加した。ベントナイトを併用する場合は、膨潤力１５ｍｌ／２ｇのベントナイト（ベントナイトＢ：市販品）を用いた。試験結果を表４に示す。

表４からわかるように、枯草菌培養物の効果は、パエニバチルス属細菌培養物の効果より明らかに劣り、ベントナイトとの併用効果も劣った。

本発明の好ましい態様により、パエニバチルス属細菌培養物の使用、あるいは、パエニバチルス属細菌培養物と膨潤力１５ｍｌ／２ｇ以上のベントナイトの併用で塗装ブース循環水の不粘着化処理、塗料滓の浮上処理、臭気防止処理、さらには回収スラッジの減容化処理が良好に達成される。微生物にパエニバチルス属細菌を使用することで、従来有効とされていた枯草菌よりはるかに優れた効果が得られて、経済的で安定した塗装ブースの運転が可能となり、産業上の利用価値は極めて高い。

Claims (2)

1. パエニバチルス属細菌培養物を、油性塗料を使用する塗装ブース循環水に添加することを特徴とする湿式塗装ブース循環水の処理方法。
2. パエニバチルス属細菌培養物を、水性塗料を使用する塗装ブース循環水に添加することを特徴とする湿式塗装ブース循環水の処理方法。