JPH07713A - 水性塗料用凝集剤組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 湿式スプレーブース循環水中の水性塗料等を
容易かつ効率的に凝集分離除去する。 【構成】 カチオン化セルロースと水溶性カチオン性有
機高分子凝集剤とを含む水性塗料用凝集剤組成物。 【効果】 カチオン性有機高分子凝集剤過剰域での強カ
チオン同士の反発をカチオン化セルロースによって中和
させることができ、粒子の再分散を防止することができ
る。カチオン性有機高分子凝集剤の広い添加量範囲で安
定かつ効率的な凝集分離処理を行なえるようになる。し
かも、無機凝集剤に比べ、広いｐＨ範囲で安定で、スラ
ッジ量が少なく、塩類濃度上昇が低い。スラッジ分離性
向上、水質向上、発泡抑制、ブースの安定操業が可能で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水性塗料用凝集剤組成物
に係り、特に、湿式スプレーブース循環水中の水性塗料
等を効率的に凝集分離することができる水性塗料用凝集
剤組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車工業や家庭電器、金属製品製造業
等の塗装工程では、様々な塗料がスプレー塗装されてい
る。工業的に使用されている塗料は溶剤型塗料と水性塗
料とに大別され、各塗料は単独又は併用で使用されてい
る。

【０００３】このうち、水性塗料は、水可溶型、ディス
パージョン型、エマルジョン型の３つに大別されるが、
いずれも水を溶媒とするため（一部溶剤を併用する場合
もあるが）、引火性がなく、安全かつ衛生的であり、溶
剤による公害発生の恐れがないなどの利点を有すること
から、近年、特にその応用範囲が拡大されつつある。

【０００４】ところで、各種工業等における塗装工程で
は、一般に被塗装物に噴霧された塗料の歩留りは必ずし
も１００％ではなく、例えば自動車工業においては、６
０〜８０％程度であり、使用塗料の４０〜２０％は次工
程で除去すべき過剰塗料である。この過剰に噴霧された
余剰塗料を捕集するには、通常、水洗による湿式スプレ
ーブースで処理されており、水洗水は循環使用される。

【０００５】この場合、水性塗料は水に可溶ないし分散
するため、固液分離が難しいために、この湿式スプレー
ブースの循環水に残留して蓄積し、次のような問題をひ
きおこす。

【０００６】(a) 循環水は高粘性、高粘稠となり、循環
ポンプの負荷を増大させる。極端な場合は循環停止とな
り、操業がストップする。 (b) 析出して不溶化した塗料や、塗料以外のゴミ、ＳＳ
成分が水洗スプレー、ノズルや配管系に詰る。また、水
膜板等に付着するなどして付着障害をおこす。 (c) 発泡障害を生じる。 (d) 循環水が高ＣＯＤ、高ＢＯＤとなるため、腐敗し、
腐敗臭により、作業環境が不良になると共に、近隣に対
する公害が出る。 (e) この高ＣＯＤ、高ＢＯＤのため、廃水処理が困難と
なり、処理装置の負荷が増大する。 このため、循環水の一部を常時排水して給水により希釈
を行うか、循環水の全量入替えを行うことが必要とされ
るが、満足できる結果を得るためには、排水量を大きく
するか、水入替えを頻繁に行う必要があり、水コストの
増大、排水処理コストの増大を招くという問題がある。

【０００７】このような問題を解決するために、従来、
一般的には硫酸バンド、ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウ
ム）、塩化亜鉛、塩化鉄等の無機凝集剤により、水性塗
料を凝集させて分離する方法が採用されている。また、
この凝集分離にあたり、無機凝集剤と高分子ポリマーと
を併用する方法も提案されている（特開昭５２−７１５
３８号公報）。

【０００８】また、カチオン性有機高分子凝集剤とアニ
オン性有機高分子凝集剤とを併用添加する方法も提案さ
れている（特開昭６３−４２７０６号公報）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来法のうち、無機凝集剤を用いる方法は、 最適な凝集を行うためには、厳密なｐＨ調整をする
必要があるが、そのような正確なｐＨ調整は極めて困難
である。 金属フロックが生成するため、塗料スラッジが増大
し、その後の焼却処分が困難となる。 塩類濃度が増大するので、設備の腐食が進む。 等の問題点を有している。

【００１０】また、特開昭５２−７１５３８号公報に開
示される方法でも、十分な効果は得られておらず、しか
もこの方法においても無機凝集剤を使用することから、
無機凝集剤の使用に起因する、塗料スラッジの増大、塩
類濃度の増大等の問題を避けることはできない。

【００１１】更に、カチオン性有機高分子凝集剤とアニ
オン性有機高分子凝集剤とを添加する特開昭６３−４２
７０６号公報に記載の方法では、カチオン性有機高分子
凝集剤の有効添加濃度範囲が狭い、即ち、カチオン性有
機高分子凝集剤の添加量の過不足は凝集不良、分離不良
をひき起こし、循環水中からの塗料スラッジの除去が困
難となる。また、凝集、分離が不良の場合には発泡障害
が生じる。このような不具合を生じないための薬注量コ
ントロールが難しいといった問題があった。

【００１２】本発明は上記従来の問題点を解決し、湿式
スプレーブース循環水中の水性塗料等を容易かつ効率的
に凝集分離除去することができる水性塗料用凝集剤組成
物を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の水性塗料用凝集
剤組成物は、カチオン化セルロースと水溶性カチオン性
有機高分子凝集剤とを含むことを特徴とする。

【００１４】以下に本発明につき詳細に説明する。

【００１５】本発明の水性塗料用凝集剤組成物の有効成
分であるカチオン化セルロースとしては、既存化学物質
No. ８−６５１で示されるもの、例えば、セルロースの
無水グルコース単位当り、オキシエチレン基を１．６〜
１．８モル付加し、更に四級アンモニウム基を０．３〜
０．４モル結合したものなどを用いることができる。具
体的には下記式に示す如く、ヒドロキシエチルセルロー
スに、２，３−エポキシプロピルトリメチルアンモニウ
ムクロリドを結合させて得られるカチオン化ヒドロキシ
エチルセルロースが挙げられる。

【００１６】

【化１】

【００１７】本発明において、カチオン化セルロースと
しては、最も簡便には市販のカチオン化セルロース、例
えば「レオガードＧ」（（株）ライオン製）などを用い
ることができる。

【００１８】一方、本発明における水溶性カチオン性有
機高分子凝集剤としては、ジメチルアミン・エピクロル
ヒドリン縮合物、ポリエチレンイミン、ポリアルキレン
ポリアミン、ジシアン、ジアミド、カチオン化デンプ
ン、ジメチルアミン−エピクロルヒドリン−アンモニ
ア、ＤＡＭ、その他のすべてのカチオン性有機高分子凝
集剤、例えばジメチルアミノエチルメタクリレート、ジ
メチルアミノエチルアクリレートもしくはジメチルアミ
ノプロピルメタクリレート又はそれらの四級化物の単独
重合体、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジメチ
ルアミノエチルアクリレートもしくはジメチルアミノプ
ロピルメタクリレート又はそれらの四級化物とアクリル
アミド又はメタクリルアミドとの共重合体、ポリアクリ
ルアミドもしくはポリメタクリルアミドのマンニッヒ変
性物又はその四級化物及びポリアクリルアミドもしくは
ポリメタクリルアミドのホフマン分解物等が挙げられ
る。

【００１９】本発明において、このような水溶性カチオ
ン性有機高分子凝集剤は、そのカチオン性の度合として
ｐＨ４におけるコロイド当量値が１ｍｅｑ／ｇ以上、特
に３ｍｅｑ／ｇ以上であることが好ましい。コロイド当
量値が上記の範囲からはずれると、凝集効果が低下する
傾向がある。

【００２０】本発明の水性塗料用凝集剤組成物は、必要
に応じて更にノニオン性ないしアニオン性有機高分子凝
集剤を含有していても良く、また、本発明の水性塗料用
凝集剤組成物はノニオン性ないしアニオン性有機高分子
凝集剤と併用添加にて用いても良い。この場合、ノニオ
ン性ないしアニオン性有機高分子凝集剤は、スルホン基
やホスホン基等の強酸基を含まないものであり、ポリア
クリルアミド又はポリメタクリルアミドの部分加水分解
物、アクリルアミド又はメタクリルアミドとアクリル酸
ナトリウム又はメタクリル酸ナトリウムとの共重合体等
が挙げられる。通常の場合、ポリアクリルアミド系有機
高分子凝集剤が用いられる。

【００２１】本発明の水性塗料用凝集剤組成物は、各有
効成分が予め混合物として提供されるものであっても、
各有効成分が各々別々に提供されるものであっても良い
が、いずれの場合においても、各有効成分の使用割合が
次のような範囲となるようにするのが好ましい。 (i) カチオン化セルロースは水性塗料固形分に対して
０．１〜１００重量％、好ましくは２．５〜２０重量
％。 (ii) 水溶性カチオン性有機高分子凝集剤の使用量は、
そのｐＨ４におけるコロイド当量値にほぼ比例し、コロ
イド当量値８ｍｅｑ／ｇの場合で水性塗料固形分に対し
て０．１〜１００重量％、好ましくは１〜８重量％。 (iii) ノニオン性ないしアニオン性有機高分子凝集剤を
用いる場合、被処理水量に対して０．０１〜１０００ｐ
ｐｍ、好ましくは０．１〜１００ｐｐｍ。 なお、上記使用割合は被処理水性塗料の種類等によって
異なるため、被処理対象に応じて適宜決定される。

【００２２】本発明の水性塗料用凝集剤組成物を湿式ス
プレーブース循環水に添加して水性塗料の凝集分離を行
なう場合、カチオン化セルロース及び水溶性カチオン性
有機高分子凝集剤の添加箇所については特に制限はな
く、循環水系のどこでも良いが、通常の場合、循環水の
送給側に添加するのが好ましい。また、ノニオン性ない
しアニオン性有機高分子凝集剤を用いる場合には、原則
として回収装置の前、望ましくは、凝集反応のためのあ
る一定の攪拌が得られる部位に添加するのが望ましい。

【００２３】本発明の水性塗料用凝集剤組成物の添加に
より、被処理水中の水性塗料は速やかに不溶化、凝集し
てフロックを生成する。凝集により生成したフロックの
分離回収には、浮上分離、ウェッジワイヤ、ロータリー
スクリーン、バースクリーン、サイクロン、遠心脱水機
などによる方法を採用することができる。

【００２４】このような方法で分離回収されたスラッジ
は、重力脱水後、或いは通常の方法で脱水後、焼却、埋
立処理される。

【００２５】本発明の水性塗料用凝集剤組成物は、水性
塗料を使用する塗装ブースの他、溶剤型塗料を併用する
ブースからの水性塗料及び溶剤型塗料を含有する水にも
効果的に適用することができる。

【００２６】

【作用】水性塗料に含まれる樹脂成分、顔料やその他の
塗料添加剤は、循環水中で、通常負に荷電し、粒子同士
が相互に反発して分散している。この懸濁粒子は、凝集
薬剤により荷電中和で凝集させることで、分離・除去す
ることができる。

【００２７】ところで、カチオン性有機高分子凝集剤
（又はノニオン性ないしアニオン性有機高分子凝集剤）
のみの場合、通常、カチオン性有機高分子凝集剤は荷電
密度が高いので、僅かな過剰添加領域でも、粒子表面に
吸着したカチオン性有機高分子凝集剤相互で電気的反発
が生じるため、粒子の再分散が生じる。このようにカチ
オン性有機高分子凝集剤（又はノニオン性ないしアニオ
ン性有機高分子凝集剤）のみの場合、カチオン性有機高
分子凝集剤の適正添加量範囲が狭いので、実機で使用す
ることは困難である。一方、カチオン化セルロース（及
び／又はノニオン性ないしアニオン性有機高分子凝集
剤）のみの場合には、多くの添加量が必要となる。

【００２８】本発明に従って、カチオン化セルロースと
水溶性カチオン性有機高分子凝集剤とを併用すると、カ
チオン性有機高分子凝集剤過剰添加域での強カチオン同
士の反発をカチオン化セルロースによって中和させるこ
とができ、上述した粒子の再分散を防止することができ
る。このため、広い添加量範囲で安定かつ効率的な凝集
分離処理を行なえるようになる。

【００２９】カチオン化セルロース及び水溶性カチオン
性有機高分子凝集剤とノニオン性ないしアニオン性有機
高分子凝集剤とを併用した場合には、カチオン化セルロ
ース及びカチオン性有機高分子凝集剤により凝結、不溶
化した微細な塗料粒子をノニオン性ないしアニオン性有
機高分子凝集剤で粒大なフロックにして固液分離性を高
めることができる。

【００３０】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限
り、以下の実施例に限定されるものではない。

【００３１】実施例１〜８、比較例１〜１０ 水性シルバーメタリック塗料（関西ペイント社製）を市
水に溶解し、固形分として２０００ｐｐｍの試験液を調
製した。この試験液をビーカーに採り、表１に示す薬剤
をそれぞれ添加した後、ジャーテスターを用いて１５０
ｒｐｍで２分間撹拌した後、更に５０ｒｐｍで３分撹拌
し、５分間静置した後の上澄液の濁度を測定した。ま
た、フロックの外観を観察した。結果を表１に示す。

【００３２】なお、用いた薬剤は次の通りである。 カチオン化セルロース：「レオガードＧ」を２重量％水
溶液として使用 カチオン性有機高分子凝集剤：ジメチルアミン・エピク
ロルヒドリン縮合物（分子量約５０万，ｐＨ４における
コロイド当量値８ｍｅｑ／ｇ） ノニオン性ないしアニオン性有機高分子凝集剤：ポリア
クリルアミド（分子量約６００万）

【００３３】

【表１】

【００３４】表１より次のことが明らかである。即ち、
カチオン化セルロースとポリアクリルアミドとの併用で
は、カチオン化セルロースを多量に添加する必要がある
（比較例３〜５）。カチオン性有機高分子凝集剤とポリ
アクリルアミドとの併用では（比較例６〜１０）、良好
な効果が得られるカチオン性有機高分子凝集剤の添加量
が限られており、例えば、比較例７の４５ｐｐｍ添加に
対して比較例６の４０ｐｐｍ添加では良好な結果が得ら
れず、また、比較例９の５５ｐｐｍ添加に対して比較例
１０の６０ｐｐｍ添加でも良好な結果が得られず、薬剤
制御が難しい。

【００３５】これに対して、カチオン化セルロースとカ
チオン性有機高分子凝集剤とを併用した実施例１〜１０
では、カチオン性有機高分子凝集剤の広範な添加範囲に
おいて良好な結果が得られる。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の水性塗料用
凝集剤組成物によれば、水性塗料を容易かつ効率的に凝
集分離することが可能とされ、しかも、従来の凝集剤に
比べて次のような効果が奏される。即ち、無機凝集剤に
比べて広いｐＨ範囲にて安定に使用することができ、ま
た、発生スラッジ量が少ない上に塩類濃度が格段に低い
ため設備腐食の問題もない。

【００３７】一方、カチオン性有機高分子凝集剤とノニ
オン性ないしアニオン性有機高分子凝集剤との併用に比
べては、カチオン性有機高分子凝集剤の広い添加量範囲
で安定かつ効率的な処理が可能である。

【００３８】このようなことから、本発明の水性塗料用
凝集剤組成物を湿式スプレーブース循環水に適用した場
合には、 スラッジの分離性向上 処理水質の向上 発泡抑制 ブースの操業安定化 等の著しく良好な改善効果が得られ、工業的に極めて有
利である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カチオン化セルロースと水溶性カチオン
   性有機高分子凝集剤とを含むことを特徴とする水性塗料
   用凝集剤組成物。