JPH0218140B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、塗膜形成装置に関するもので、より
詳細には、遊離イソシアネート基含有プレポリマ
ーを含む塗膜を、アンモニア又はアミン雰囲気中
で硬化させるための塗膜形成装置に関する。

従来、塗膜の形成には、熱エネルギー、公害及
び生産性の点で種々の問題が内在している。工業
的に最も普通に採用されている塗膜形成方法で
は、基本物品に塗装を行つた後、この塗装物品を
焼付炉に搬入し、高温で塗膜の焼付を行う。この
焼付に多大の熱エネルギーが必要であり、また塗
膜の焼付時に発生する溶媒、塗料ヤニ等の有害成
分を排気から除去するために、高価な排気処理シ
ステムが必要となる。また、塗膜の焼付を高温で
行えない木工品塗装等の場合には、この塗膜を自
然乾燥で硬化させねばならず、塗膜の硬化に著し
く長時間を必要とし、またその間湿つた塗膜にゴ
ミ等が付着しないような厳密な管理が必要とな
る。

近年に至つて、熱による硬化の不要な塗膜の乾
燥方法が提案されており、特公昭53−13038号公
報には、遊離イソシアネート基を含有するプレポ
リマーを含むビヒクルを基材上に塗布し、次いで
このビヒクルを蒸気相の状態にあるアンモニアま
たはアミンからなる薬剤で処理することからなる
乾燥塗膜の形成方法が記載されている。

かかる方法は、塗膜の硬化のために実質的に何
ら熱エネルギーを必要としないという点で非常に
優れたものであるが、塗料を基板上に塗布する際
の塗装排気の浄化という点で未だ不満足なもので
ある。

即ち、一般に塗装においては、塗装室内で塗料
を噴霧して基体上に塗布し、余剰塗料ミストを含
有する塗装室からの排気を水膜と接触せしめ、余
剰塗料ミストを水相中に分離捕集して塗装排気を
浄化している。然しながら塗料ミストはそれ自体
疎水性のものが多く水相中に捕集し難く、且つ粘
着性が高いために水相中に補集した後もその処理
が非常に困難で面倒であるという問題点があり、
上記方法を実施する上においても依然問題点とし
て残つている。

また、上述した塗膜をアンモニア又はアミンの
蒸気と接触させ硬化せしめる硬化室よりの排気ガ
ス中には、多量のアンモニア又はアミンが含まれ
ており、これが大気中に放出される場合には、環
境を汚染したり、強い悪臭を放散するという公害
上の問題を生じる。

而して本発明の目的は、遊離イソシアネート基
を有するプレポリマーを含有する塗料を用いた塗
膜形成装置において、塗装排ガス中に含まれる余
剰塗料ミストの分離除去を有効且つ確実に行い得
る塗膜形成装置を形成するにある。

本発明の他の目的は、硬化室よりの排ガス中に
含まれるアンモニア又はアミンを分離回収し、再
使用することにより公害問題の解消と併せてコス
トの低減を図ることが可能な塗膜形成装置を提供
するにある。

本発明によれば、遊離イソシアネート基を有す
るプレポリマーを含有する塗料を基体に塗布する
ための塗装室、該塗装室において発生する余剰塗
料を含有する塗装排気を浄化するための浄化室、
基体上の塗膜をアンモニア又はアミンを含む硬化
用ガスと接触させるための硬化室、該硬化室から
の排気中に含まれるアンモニア又はアミンを分離
回収するための分離回収装置、とから成る塗膜形
成装置であつて、前記浄化室において塗装排気を
アンモニア又はアミンの水溶液と気液接触せし
め、かつ前記硬化室からの排気中より分離回収さ
れたアンモニア又はアミンの少なくとも一部を浄
化室に適宜供給することを特徴とする塗膜形成装
置が提供される。

以下、本発明を添付図面に示す具体例に基づい
て詳細に説明する。

第１図は、本発明の塗膜形成装置を付属の後硬
化室と共に示す平面配置図である。

第１図において本発明の塗膜形成装置は、大ま
かに言つて塗装室８Ａ及び浄化室８Ｂとから成る
塗装ブース８、硬化室１、分離回収装置３１とか
ら成つている。

第１図に示す具体例においては、塗装ブース８
の下流側に硬化室１が、また硬化室１の下流側に
は後硬化室９が夫々配置され、これを通る様に搬
送系２が設けられている。

塗装ブース８は、塗装処理されるべき物品（基
体）１０に、特定の塗料、即ち遊離イソシアネー
ト基含有プレポリマーを含む塗料を塗布するため
のものであり、通常の簡易型湿式塗装ブースと同
様に、塗装室Ａと浄化室Ｂとから成り、基体１０
が搬入される入口１１及び塗装基体が搬出される
出口１２を備えている。塗装室Ａにおける基体１
０の移動路の一方の側には、前記塗料を基体に塗
布するためのスプレーガンのような塗布機構１３
が、また他方の側には、余剰塗料粒子を捕足する
ための捕集液膜が形成されるフロープレート１４
が配置されている。更にフロープレート１４によ
つて区画された浄化室Ｂの上部には排気吸引ダク
ト１５が連設されている。

本発明装置に用いる塗料は、遊離イソシアネー
ト基含有プレポリマーを含む塗料であり、後に詳
述する気相のアンモニア又はアミンとの接触で硬
化が行われるものである。このような塗料の適当
な例は、イソシアネート基末端プレポリマーと呼
ばれるものであり、例えばポリエステルポリオー
ル、ポリエーテルポリオール、水酸基含有アクリ
ル樹脂、水酸基含有ビニル樹脂、アルキド樹脂、
ポリアミド、等のイソシアネート基に対して反応
性を有するオリゴマー乃至ポリマーをポリイソシ
アネート、例えばトリレンジイソシアネート、ヘ
キサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン
ジイソシアネート、ジフエニルメタンジイソシア
ネートと反応させ、該イソシアネートをウレタン
結合、尿素結合等を介して、該オリゴマー乃至ポ
リマーの骨格に結合させたものが使用される。勿
論、上述したイソシアネート基に対して反応性の
オリゴマー乃至ポリマーと、ポリイソシアネート
とは、予め反応させたものでも、或いは混合物の
形で部分的に反応させたものでもよく、また、こ
の塗料は複数種の樹脂の混合物であつてよい。要
するに、本発明においては、気相のアンモニア又
はアミンで硬化するに足る量の遊離イソシアネー
ト基が含有されている限り任意の塗料が使用し得
ることが了解されるべきである。

遊離イソシアネート基の濃度は、一般に樹脂分
100ｇ当り10乃至500ミリモル、特に30乃至300ミ
リモルの範囲にあるのが望ましい。

この塗料は、塗装に適した粘度の液体である場
合には、無溶媒塗料としても使用でき、また前記
プレポリマーを幾分溶剤で稀釈した溶液型塗料と
しても使用できる。勿論、この塗料には、それ自
体公知の塗料配合成分、例えば、顔料、可塑剤、
界面活性剤、垂れ防止剤、防錆剤、等をそれ自体
公知の配合比で配合される。好適な塗料は、不揮
発分濃度が20乃至100重量％で且つ動粘度（フオ
ードカツプ＃４）が15乃至150秒の範囲のもので
ある。

塗装すべき基体１０としては、通常の鋼板乃至
表面処理鋼板から形成された基体の他に、熱によ
る塗膜焼付の困難な本工製品、繊維製品、プラス
チツク製品、油圧機器製品、熱容量の大きい鋳造
製品等を挙げることができ、特に後者の基体の場
合には、熱による焼付が不要であり、しかも塗膜
の硬化が迅速に行われるという点で非常に有利で
ある。

塗布機構１３としては、スプレーによる塗布機
構、例えばエアスプレーガン、エアレススプレー
ガン、回転霧化式塗装装置等が、非静電式、静電
式のものを含めて好適に使用される。

また、塗装室８Ａ内において発生する余剰塗料
ミストは、浄化室８Ｂ内においてアンモニア又は
アミンの水溶液を用いた捕集液と気液接触し、有
効に捕集される。

硬化室１は、塗装ブース８からの塗装物品１
０′を気相のアンモニア又はアミンと接触させて、
形成された塗膜の硬化反応を行うためのものであ
り、連続処理を可能にするために、塗装物品１
０′を室内に搬入するための搬入口５及びアンモ
ニア又はアミンと接触後の物品を搬出するための
搬出口６を備えている。

本実施例の塗膜形成装置には、塗膜の硬化処理
を連続的に、しかも短時間の内に有効に行うため
に、硬化室１と、硬化用のアンモニア又はアミン
の蒸気発生装置３と、硬化用気流の循環系４と
が、以下に詳述する関連のもとに設けられてい
る。

先ず、硬化室１は、アンモニア又はアミンを含
む硬化用ガス（気流）を均一且つ一様に供給する
ために、パンチングメタル或いはメタルラス等の
多孔性仕切壁１６で仕切られた二重壁構造となつ
ており、該仕切壁１６内に位置し自転しながら移
動する塗装物品１０′に対して、仕切壁１６の外
方に位置するガス通路１７から、該多孔性仕切壁
１６を通して硬化用ガスを吹付ける。

このガス通路１７は、供給ダクト１８を介して
硬化用蒸気発生装置３に接続されている。この硬
化用蒸気発生装置は、アンモニア又はアミン類を
気相で硬化室に送るためのものであり、図面に示
す具体例では、フアン１９で送られる空気、窒素
等のキヤリヤガス中にスプレー装置２０により硬
化用薬剤供給装置５０より供給されるアンモニア
又はアミンをスプレーすることにより硬化用蒸気
を発生させる。

硬化室１には、排風口２１を介して排風ダクト
２２が設けられ、必用によりフイルター等の過
清浄化機構２３を介して、フアン１９の吸引側に
接続されている。

かくして、硬化室１へ硬化用ガスを供給する硬
化用気流の循環系４は、排風口２１、排風ダクト
２２、フアン１９、供給ダクト１８、ガス通路１
７及び多孔性仕切壁１６で構成されていることが
了解されよう。この循環系４には、必要により硬
化用ガスの加熱機構２４を設けることができ、温
度の低下する冬期中には、硬化用ガスの温度を、
常温乃至は30℃程度の温度に維持し得るようにな
つている。

また、硬化用気流の供給口或いは硬化室内に、
アンモニア又はアミン類の濃度検出機構２５を設
け、この検出信号によつて、スプレー装置２０の
バルブ２６を制御し、硬化室内のアンモニア又は
アミン濃度を、常に一定の値に設定し得る。

尚、本発明に用いるアミン類は一級、二級或い
は三級のモノアミン類の他に、多価アミン類であ
つても良く、例えばメチルアミン、エチルアミ
ン、プロピルアミン、ジエチルアミン、トリエチ
ルアミン、ピペリジン、モルホリン、ピペラジ
ン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、ト
リエタノールアミン、シクロヘキシルアミン、エ
チレンジアミン、テトラメチルエチレンジアミ
ン、エチレントリアミン、等の１種又は２種以上
の組合せを挙げることができる。

硬化用気流中に、アンモニア又はアミンは無稀
釈の蒸気の状態で存在させることもできるが、操
作の容易性や経済性の見地からは、アンモニア又
はアミンは、50乃至50000ppm、特に100乃至
10000ppmとなる濃度で気流中に含有させること
が望ましい。

本実施例においては、硬化室１の搬入口５及び
搬出口６に、アンモニア又はアミン蒸気の漏洩を
防止するために、全体として７で示すシール機構
を設ける。第１図においては、このために、搬入
口５及び搬出口６に物品の通過を可能にする仕切
板乃至はフラツプ２７を設けると共に、吸気ダク
ト２８に連なる周状の吸気口２９ａを有する吸気
ダクト２９を配置して、入口及び出口近傍の空気
を吸引して、硬化用蒸気が硬化室外に漏出するの
を完全に遮断している。

本発明においては、吸気ダクト２８から排出さ
れる排ガス及び前述した循環系４に連なる排気ダ
クト３０からの排ガスを分離回収装置３１に導入
し、アンモニア又はアミンを回収し、必要に応じ
てこれを硬化用薬剤供給機構５０に供給するとと
もに、その一部を供給管６０を介して浄化室８Ｂ
に適宜供給し、後述する如く塗装室Ａよりの余剰
塗料ミストの補集液（浄化液）として再使用す
る。

また第１図の具体例においては、この分離回収
装置３１は、ベンチユリースクラバー等の液体を
使用した吸収装置又は活性炭等の吸着剤で吸着処
理を行なう吸着装置５１、溶剤、熱又は酸、アル
カリ等で脱着処理を行なう脱着装置５２、及び蒸
溜、抽出等により精製を行なう精製装置５３とか
ら成つているが、必要に応じて脱着装置５２及び
精製装置５３は適宜省略してもよい。また分離回
収したアンモニア乃至アミンは、上記吸収又は吸
着装置５１、脱着装置５２及び精製装置５３の任
意の位置から供給管６０を介して浄化室８Ｂ内に
供給することができ、特にベンチユリースクラバ
ーの吸収液として水を使用した場合には、そのア
ンモニア又はアミンを吸収した水溶液をそのまま
浄化室Ｂ内に供給することができる。

かくして、本発明の塗膜形成装置においては、
アンモニア又はアミンを密閉系で使用し、実質上
大気中へは放出しないために公害上の問題は解消
され、しかも再利用するのでコストの軽減を行い
得るという顕著な利点を有する。

塗装物品がアンモニア又はアミンと接触する時
間は、塗料の種類や重み、硬化用ガス中の濃度や
温度によつても相違するが、一般的に言つて、10
乃至600秒、特に20乃至300秒のような極めて短時
間でよい。

本実施例の装置によれば、有害なアンモニア又
はアミンの蒸気が外部に漏洩することなしに、密
閉系でアンモニア又はアミンによる塗膜の硬化処
理を連続的に行うことができた。しかも、実質上
密閉された硬化室内にアンモニア又はアミン蒸気
を気流として供給し、しかもこの気流を蒸気発生
装置を介して循環させることにより、塗膜と蒸気
との接触が均一且つ一様にしかも密に行われ、塗
膜の硬化反応が有効にしかも短時間の内に行われ
た。また、密閉系で蒸気を循環させることによ
り、アンモニア又はアミンの損失を防止しながら
経済的な硬化処理が可能となつた。

第１図に示す具体例では、硬化室１において、
アンモニア又はアミンを含有する硬化用ガスと接
触した塗装物品１０″を、後硬化室９において空
気流と接触させる。

即ち、アンモニア又はアミン類との接触が終了
したばかりの塗膜は、硬化が進行しているとして
も、その塗膜を爪でこすると塗膜に引掻傷が容易
に入るようなものであり、その塗膜を鉛筆硬度で
測定し得るように硬化を続行させるためには、空
気との接触を必要とする。

後硬化室９は、塗装物品１０″の搬入口３２と
搬出口３３とがあるトンネル状の形状を有してお
り、その内部には、塗装物品の移動路に沿つて、
多孔質の仕切壁３４が設けられている。この仕切
壁３４を介して空気通路３５があり、通路３５に
導入される空気は、仕切壁３４を介して塗装物品
１０″に吹付けられ、これにより塗膜の後硬化が
進行する。空気通路３５は供給ダクト３６を介し
て送風フアン３７に接続され、一方後硬化室にお
いて塗膜と接触した後の空気流は排気ダクト３８
から、過清浄化機構３９加熱機構４０を経てフ
アン３７の吸引側に循環される。

後硬化用空気は、室温で十分であるが、後硬化
を促進させるには、50℃程度迄の温度に加温され
ていることが有利である。

本実施例において、搬送機構２は、一連のホイ
ール乃至スプロケツト４１を介して、塗装ブース
８、硬化室１及び後硬化室９を順次通過するよう
に配置され、駆動機構４２により、連続的に或い
は間欠的に駆動される。この具体例において搬送
機構２は、エンドレスのオーバーヘツドコンベア
であり、塗装すべき物品１０は、積込位置４３で
コンベアに載せられ、塗装製品１０ａは降し位置
４４でコンベアから取外される。

塗膜の後硬化に或る程度の時間をかけてもよい
場合には、後硬化室９を省略し、半硬化の塗装物
品を空気中に放置する方式をも採用し得る。ま
た、塗装ブース８と切離して塗膜硬化装置にのみ
搬送系を設けることも可能である。

次いで本発明において用いる塗装ブース８につ
いて詳細に説明する。

この塗装ブース８の側面断面を示す第２図を参
照して、塗装ブース８はフロープレート１４によ
り塗装室Ａと浄化室Ｂとに区画されており、浄化
室Ｂの底部には液槽７０が設けられている。また
フロープレート１４の上部には樋７１が形成され
ており、この樋７１よりフロープレート１４上に
余剰の塗料ミスト補集液（以下単に捕集液と呼
ぶ）が供給され、液膜７２が形成される。

即ち、余剰塗料ミストはこの捕集液の液膜７２
と気液接触しつつ、下方開口７３を通つて浄化室
Ｂ内に導入される。この際、液膜７２を形成する
捕集液は液槽７０に貯溜され、ポンプ７４及び配
管７５を介して再び樋７１に供給され、循環使用
に賦される。

更に浄化室Ｂ内には噴霧ノズル７６が設けられ
ており、捕集液の一部が噴霧され、ここでも余剰
塗料ミストと捕集液との気液接触が行なわれ、塗
料分の捕集が行なわれる。ノズル７６の上方には
エリミネータ７７が設けられており、ここで気液
分離が行なわれ、浄化された空気が排気ダクト１
５を介して外気中に排出される。

本発明における塗装ブース８の重要な特徴は、
使用する塗料の硬化促進剤たるアンモニア又はア
ミンの水溶液を捕集液として使用するものであ
り、余剰塗料ミストをアンモニア又はアミンの水
溶液と気液接触させることにより、余剰塗料の硬
化を迅速に進行させるものである。

これにより塗料の粘着性が失われるために捕集
された塗料分が液槽７０の底部に沈降した場合に
その処理が極めて容易になるという顕著な利点が
達成される。更に塗料自体捕集液となじみ易いも
のであるから、その捕集も有効且つ速やかに行な
われ、塗膜の硬化のために実質的に熱エネルギー
を必要としないという新規な塗装（乾燥）方法が
より一層有効に行い得るのである。

また、捕集液として使用するアンモニア又はア
ミンは、硬化用ガスに使用するものと同一のもの
を使用することにより、前述した硬化室１からの
排ガス中より分離回収したアンモニア又はアミン
を、捕集液として有効に再利用し得、ランニング
コストの大巾な低減が達成されるものである。

尚、使用する捕集液のアンモニア又はアミン水
溶液の濃度は多くとも数％のオーダで充分であ
る。この濃度管理は、例えば液槽７０にPH計７８
を設け、PH変化に応じてアンモニア又はアミンを
分離回収装置３１から通路６０を介して液槽７０
に適宜補給すればよい。

上述した様に本発明の塗膜形成装置において
は、硬化用ガスとして使用するアンモニア又はア
ミンの水溶液を塗装ブース８内の余剰塗料ミスト
の捕集が極めて有効且つ迅速に行なわれ、且つ捕
集した余剰塗料の処理も容易になるという顕著な
利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の塗膜形成装置を付属の後硬
化室と共に示す平面配置図、第２図は、本発明装
置において使用する塗装ブースの側断面を簡略的
に示す図である。 引照数字１は硬化室、２は搬送系、３は蒸気発
生装置、４は硬化用気流の循環系、７はシール機
構、８は塗装ブース、９は後硬化室、１０，１
０′，１０″は塗装物品（基体）、１０ａは塗装製
品、１３は塗布機構、１４はフロープレート、１
６は多孔性仕切壁、１７はガス通路、１８は供給
ダクト、１９はフアン、２０はスプレー装置、２
１は排風口、２２は排風ダクト、２８は吸気ダク
ト、２９は周状の吸気口２９ａを有する吸気ダク
ト、３１は分離回収装置、６０は管路、７０は液
槽、７１は樋、７２は液膜、７６は噴霧ノズル、
７７はエリミネータ、Ａは塗装室、Ｂは浄化室を
示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 遊離イソシアネト基を有するプレポリマーを
   含有する塗料を基体に塗布するための塗装室８
   Ａ、 該塗装室において発生する余剰塗料を含有する
   塗装排気をアンモニア叉はアミンの水溶液で気液
   接触させて浄化する浄化室８Ｂ、 基体上の塗膜をアンモニア叉はアミンを含む硬
   化用ガスと接触させるための硬化室１、 該硬化室１からの排気中に含まれるアンモニア
   叉はアミンを分離回収する分離回収装置３１、 とから成る塗膜形成装置であつて、 前記分離回収装置３１と浄化室８Ｂとの間に配
   せられ、分離回収装置で分離回収されたアンモニ
   ア叉はアミンの少なくとも一部を該浄化室８Ｂに
   適宜供給する供給管６０を設けたことを特徴とす
   る塗膜形成装置。