KR101778573B1 - 도료 잔사 포집 시스템 및 도료 잔사 포집 방법 - Google Patents

도료 잔사 포집 시스템 및 도료 잔사 포집 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도료 잔사를 효율적으로 석출하는 것을 과제로 한다. 도료 잔사 포집 시스템(10)은, 기포 포함 알카리수 또는 산성수인 기능수를 생성하도록 구성된 기포 포함 기능수 생성부(6)와, 상기 기능수에 의해 도료 잔사를 포집하는 도료 포집부(1)와, 상기 도료 포집부로부터 상기 기능수를 회수하여, 저류하는 저류부(2)를 구비한다.

Description

도료 잔사 포집 시스템 및 도료 잔사 포집 방법{SYSTEM FOR COLLECTING PAINT RESIDUE, AND METHOD FOR COLLECTING PAINT RESIDUE}
본 발명은 자동차 도장 라인 등에서 사용되는 스프레이 도장 분야에서 미이용 도료 잔사(殘渣)를 효율적으로 포집하는 방법에 관한 것이다.
스프레이 도장 라인에 있어서는, 보통, 도장 대상물에 부착되지 않는 미이용 도료 잔사가 80% 정도 존재하며, 이 처리가 문제가 되고 있다. 도료가 유성 도료일 경우, 그 처리에 알카리수가 사용되고 있다. 이 경우, 유성 도료는, 알카리수 내에서 감화되어, 석출된다. 그 후에 산성수에 의한 중화 처리가 행해져서, 산업폐기물로서 처리된다.
도료의 처리와 관련하여, 일본국 특개평 8-718호 공보에는, 워터 커튼에 의해 비산 분무 도료를 회수하는 분무 도료 처리 방법에 있어서, 소취(消臭) 등을 목적으로 하여 전압을 인가해서 산화 환원 전위를 200mV 이하로 낮춘 물(환원수)에 의해 워터 커튼을 형성하는 점이 개시되어 있다.
또한, 일본국 특허 제5286580호에는, 유기용제계 스프레이 미스트의 포집을 행하는 방법에 있어서, 스프레이 미스트를 강 알칼리 전해수를 함유하여 pH가 9이상이며 ORP는 +200mV 이하로 유지된 물에 직접 고속으로 접촉시켜 충돌시켜서 스프레이 미스트를 포집하는 공정과, 스프레이 미스트가 포집된 강 알칼리 전해수를 함유하는 물로부터 생성된 고형분을 분리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 유기용제계 스프레이 미스트의 처리 방법이 개시되어 있다. 이 공보의 명세서의 기재에 의하면, 강 알칼리 전해수 생성기로부터 저류조에 강 알칼리 전해수가 공급되며, 저류조에 축적된 강 알칼리 전해수에 의해, 스프레이 미스트가 포집되어, 분리조로 보내진다.
또한 최근, 유성 도료 용매의 인체에의 장해 및 환경대책으로서, 수성 도료가 널리 이용되고 있다. 이와 관련하여, 일본국 특개 2006-181503호 공보에는, 수계 도료를 사용하는 도장 부스여도 도료 포집용 순환수로부터 도료 성분을 간편하게 분리 추출할 수 있는 도장 부스 순환수의 처리 방법을 제공하는 것을 과제로 한 발명이 개시되어 있다. 이 도장 부스 순환수의 처리 방법은, 도장 부스의 도료 포집용 순환수에 알칼리성 용액을 첨가하는 스텝과, 상기 알칼리성 용액이 첨가된 순환수를 여과해서 여액(濾液)과 잔사로 분리하는 스텝과, 상기 여액을 중화하는 스텝과, 상기 중화된 여액을 도료 포집용 순환수로서 재이용하는 스텝을 갖고 있다. 또한 알칼리성 수용액으로서, 알칼리성 전해수를 이용하는 것도 개시되어 있다. 이 공보의 명세서의 기재에 의하면, 포집된 오버 스프레이 도료를 함유한 순환수가 제 1 탱크로 안내되고, 제 1 탱크에 알칼리성 용액 첨가 장치로부터 알칼리성 용액이 첨가되며, 그것에 의해서 분산되어 있던 도료 수지 성분이 겔(gel)화한다.
또한, 일본국 특개 2008-119612호 공보에는, 응집제를 이용하여 응집시킨 도료 슬러지를, 마이크로 버블에 의해 부상(浮上) 분리시키는 점이 개시되어 있다.
일본국 특개평 8-718호 공보 일본국 특허 제5286580호 일본국 특개 2006-181503호 공보 일본국 특개 2008-119612호 공보
일본국 특개평 8-718호 공보에 기재된 발명에 따르면, 전기적 처리에 의해 산화 환원 전위를 낮춘 물에 의해 비산 분무 도료를 회수함으로써, 소취 작용을 얻을 수 있다. 그러나, 일본국 특개평 8-718호 공보에는, 도료를 포집한 후, 포집한 도료를 수중에서 석출시켜 회수하는 것에 관한 기재는 없다. 즉, 도료 잔사를 석출시켜서 회수하는 점은 고려되지 않고 있다.
한편, 일본국 특허 제5286580호 및 일본국 특개 2006-181503호 공보에 기재된 발명에 따르면, 알칼리 전해수 등의 알칼리성 용액이 도료를 포집하는 물로서 이용된다. 포집된 도료 잔사는, 수중에서 석출시켜, 회수된다. 그러나, 도료 잔사를 석출시키기 위해서는, 도료를 포집하는 물의 특성(pH 및 ORP 등)을, 도료 잔사가 석출되도록 하는 범위로 유지하지 않으면 안된다. 도료 포집수의 pH 및 ORP 등은, 생성 후의 시간 경과에 따라, 변동할 경우가 있다. 예를 들면, 마이너스의 ORP 값을 갖는 알칼리 전해수의 경우, 밀폐 공간이 아닌 한, 그 ORP의 값은, 초순수(超純水) 중에서도 1시간 정도에서 200mV 정도로까지 열화하고 통상의 물에서는 함유 불순물 및 가스에 의해서 지극히 단시간에서 열화가 진행된다. 이것은 공기중의 탄산 가스 등과 알칼리 전해수가 반응하기 때문이다. 염류를 함유하는 경수(硬水)를 이용해서 전해수를 생성했을 경우, ORP의 열화 속도는 더욱 빨라진다. 그 때문에, 도료를 포집하는 물의 pH 및 ORP 등을 소망하는 값으로 유지하기 위해, 저류조 또는 탱크에 신선한 알칼리성 용액을 항상 계속해서 공급할 필요가 있어, 대량의 알칼리성 용액이 필요하게 된다. 그 결과, 도료 잔사의 처리에 필요로 하는 비용이 증가한다. 또한, 알칼리성 용액으로서 알칼리 전해수를 이용할 경우, 전해수가 고비용이기 때문에, 더욱 처리 비용이 증가한다.
게다가, 도료가 수성 도료일 경우, 도료 잔사의 석출은 더욱더 어렵게 된다. 또한, 수성 도료에는, 카티온성(cationic)이나 아니온성(anionic)의 것이 있어서, 수성 도료의 종류에 따라 석출에 필요한 pH 및 ORP 등이 다르며 그 때문에, 도료 포집용 물의 pH 및 ORP 값을 더욱 엄격하게 관리하지 않으면 안되고, 더욱 대량인 약액을 특성 유지를 위하여 투입할 필요가 있다. 또한, 수성 도료의 종류(아니온성, 카티온성)에 따라서는, 단(單) 알칼리성 용액을 이용한 것만으로는 도료 잔사가 석출되지 않을 경우도 있다.
따라서, pH 및 ORP 값이 다소 변동했을 경우여도 충분히 도료 잔사를 석출할 수 있게 하기 위해, 도료 잔사의 석출을 촉진시키는 화학반응을 강화할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
한편, 일본국 특개 2008-119612호 공보에 기재된 발명에 의하면, 마이크로 버블(micro-bubble) 또는 나노 버블(nano-bubble)을 이용함으로써, 유지(油脂) 또는 도료 슬러지 등의 분리 대상물이 조내 처리액 중에서 부상 분리된다. 그러나, 이 발명은, 마이크로 버블은 교반 작용이 크지 않으므로 정지 저류조 중에서의 반응 촉진에는 과제가 남아 있다. 또한, 도료가 수성 도료일 경우, 수성 도료는 극성이 있어 처리수와의 화학반응 시간도 다르기 때문에, 단지 처리수와 마이크로 버블을 저류조 중에서 이용한 것만으로는 도료 잔사가 석출되지 않을 경우도 있다.
즉, 본 발명의 과제는, 도료 잔사를 효율적으로 석출시킬 수 있는, 도료 잔사 포집 시스템 및 도료 잔사 포집 방법을 제공하는 것에 있다.
본원 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 행하였다. 그 결과, 도료 포집수로서, 기포가 혼입된 알카리수 또는 산성수를 도료 포집부 및 필요에 따라 저류조에도 병용함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 찾아내어, 본 발명에 이르렀다.
즉, 본 발명은, 이하의 사항을 포함하고 있다.
〔1〕기포 포함 알카리수 또는 산성수인 기능수(機能水)를 생성하도록 구성된 기포 포함 기능수 생성부와,
상기 기능수에 의해 도료 잔사(殘渣)를 포집하는 도료 포집부와,
상기 도료 포집부로부터 상기 기능수를 회수하여, 저류(貯留)하는 저류부,
를 구비하는
도료 잔사 포집 시스템.
〔2〕상기 기능수 생성부는 상기 기포로서 마이크로 버블(micro-bubble)을 발생시키도록 구성되어 있는, 상기〔1〕에 기재된 도료 잔사 포집 시스템.
〔3〕상기 기포는 산소, 수소 또는 공기에 의해 형성되는, 상기〔1〕또는〔2〕에 기재된, 도료 잔사 포집 시스템.
〔4〕상기 알카리수 또는 산성수는 전기분해에 의해 얻어지는 알칼리 전해수 또는 산성 전해수인, 상기〔1〕내지〔3〕중 어느 하나에 기재된 도료 잔사 포집 시스템.
〔5〕상기 알카리수 또는 산성수는 오존 또는 수소 가스를 물에 용해시킴으로써 얻어지는 가스 용해수인, 상기〔1〕내지〔4〕중 어느 하나에 기재된 도료 잔사 포집 시스템.
〔6〕상기 도료 잔사가 카티온성(cationic) 도료에 유래하는 것이며,
상기 기능수의 pH가 8∼14인,
상기〔1〕내지〔5〕중 어느 하나에 기재된 도료 잔사 포집 시스템.
〔7〕상기 도료 잔사가 아니온성 도료에 유래하는 것이며,
상기 기능수의 pH가 1∼6인,
상기〔1〕내지〔5〕중 어느 하나에 기재된 도료 잔사 포집 시스템.
〔8〕상기 저류부에 있어서의 기능수의 pH를 측정하도록 구성된 측정 장치를 더 구비하며,
상기 기능수 생성부는, 상기 측정 장치의 측정 결과에 의거하여 상기 저류부에 있어서의 기능수의 pH가 미리 설정된 값이 되게, 상기 저류부에 상기 알카리수 또는 산성수를 보충하도록 구성되어 있는,
상기〔1〕내지〔7〕중 어느 하나에 기재된 도료 잔사 포집 시스템.
〔9〕상기 기포 포함 기능수 생성부는,
상기 알카리수 또는 산성수를 생성하는 기능수 생성기와,
상기 알카리수 또는 산성수에 기포를 발생시키는 거품 발생기를 구비하며,
상기 거품 발생기는 상기 저류부를 통하지 않고 기능수 생성기로부터 상기 알카리수 또는 산성수를 취득하도록 구성되어 있는,
상기〔1〕내지〔8〕중 어느 하나에 기재된 도료 잔사 포집 시스템.
〔10〕상기 기포 포함 기능수 생성부는,
상기 알카리수 또는 산성수를 생성하는 기능수 생성기와,
상기 알카리수 또는 산성수에 기포를 발생시키는 거품 발생기를 구비하며,
상기 기능수 생성기는 상기 저류부에 상기 기능수를 공급하도록 구성되어 있고,
상기 거품 발생기는 상기 저류부로부터 상기 기능수를 취득하도록 구성되어 있는,
상기〔1〕내지〔8〕중 어느 하나에 기재된 도료 잔사 포집 시스템.
〔11〕상기 도료 포집부는 상기 기능수에 의한 워터 커튼을 형성하도록 구성되어 있는
상기〔1〕내지〔10〕중 어느 하나에 기재된 도료 잔사 포집 시스템.
〔12〕기포 포함 알카리수 또는 산성수인 기능수를 생성하는 스텝과,
상기 기능수에 의해 도료 잔사를 포집하는 스텝과,
상기 포집하는 스텝 이후에 상기 기능수를 회수하여, 저류하는 스텝,
을 구비하는
도료 잔사 포집 방법.
〔13〕상기 도료 잔사가 카티온성 도료에 유래하는 것이며,
상기 기능수의 pH가 8∼14인,
상기〔12〕에 기재된 도료 잔사 포집 방법.
〔14〕상기 도료 잔사가 아니온성 도료에 유래하는 것이며,
상기 기능수의 pH가 1∼6인,
상기〔12〕에 기재된 도료 잔사 포집 방법.
본 발명에 따르면, 도료 잔사를 효율적으로 석출시킬 수 있는, 도료 잔사 포집 시스템 및 도료 잔사 포집 방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 포집 시스템의 개요를 나타내는 도면.
도 2는 제 1 실시형태에 따른 포집 시스템을 나타내는 도면.
도 3은 제 2 실시형태에 따른 포집 시스템을 나타내는 도면.
도 4는 제 3 실시형태에 따른 포집 시스템을 나타내는 도면.
도 5는 실시예에서 이용한 포집 시스템을 나타내는 개략도.
도 6은 저류조에 저류된 기능수의 효과를 나타내는 실시예의 사진.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명한다. 도 1은, 본 발명에 따른 도료 잔사 포집 시스템(10)의 개요를 나타내는 블록도이다. 도 1에 나타나 있는 바와 같이, 이 포집 시스템(10)은, 기포 포함 기능수 생성부(6), 도장 부스(1)(도료 포집부), 및 저류조(2)(저류부)를 구비하고 있다.
이 포집 시스템(10)에서는, 기포 포함 기능수 생성부(6)가, 기포 포함 알카리수 또는 산성수인 기능수를 생성한다. 생성된 기능수는 도장 부스(1)에 공급된다. 도장 부스(1)에서는, 도장 노즐(9)로부터 피도장물(8)로 도료가 분무되어, 스프레이 도장이 행하여진다. 여기서, 피도장물(8)에 부착되지 않은 도료 잔사는, 기능수에 의해 포집된다. 도료 잔사를 포집한 기능수는, 도장 부스(1)로부터 저류조(2)로 보내져, 저류조(2)에 저류된다. 저류조(2)에서는, 기능수 중에서 도료 잔사가 석출되어, 침전 또는 부유된다. 침전 또는 부유된 도료 잔사는, 적당한 수단에 의해 회수된다.
여기서, 본 발명에 따르면, 기포를 가진 기능수에 의해 도료 잔사가 포집된다. 그 결과, 기능수 중에서 기포가 소멸할 때에 발생하는 충격파가, 도료 잔사 입자와 기능수와의 반응을 촉진하여, 도료 잔사의 석출 반응을 촉진한다. 또한, 액 중의 기포에 의해, 도료 잔사와 기능수가 교반되어, 도료 잔사 입자 표면의 관능기와 신선한 기능수와의 접촉 확률이 증대되어서, 석출 반응을 촉진한다. 이들의 결과, 석출 처리가 어려운 수성 도료를 이용했을 경우여도, 신속하게 도료 잔사를 석출시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 도장 부스(1)에 기포를 가진 기능수가 공급된다. 즉, 저류조 내의 액에만 기포를 발생시킬 경우와는 달리, 스프레이 도장시에 생긴 도료 잔사는, 기포를 가진 기능수에 접촉하게 된다. 그 결과, 접촉시의 충격에 의해, 도료 잔사와 기능수와의 반응이 더욱더 촉진되어, 보다 신속하게 도료 잔사를 석출시킬 수 있다.
또한, 석출 반응이 촉진되기 때문에, 저류조(2) 중의 기능수의 특성(pH 등)이 다소 변동했을 경우여도, 도료 잔사를 석출시킬 수 있다. 따라서, 저류조(2)에 있어서의 기능수의 특성을 유지하기 위해, 저류조(2)에 알카리수 또는 산성수를 보충할 필요가 없다. 그 결과, 기능수 생성에 필요로 하는 비용을 억제할 수 있다.
이하, 포집 시스템(10)의 구성에 대하여 상세하게 설명한다.
(제 1 실시형태)
도 2는, 제 1 실시형태에 따른 포집 시스템(10)을 나타내는 블록도이다. 본 실시형태에서는 기포 포함 기능수 생성부(6)가, 기능수 생성기(3) 및 거품 발생기(4)를 구비하고 있다. 기능수 생성기(3)는, 알카리수 또는 산성수를 기능수로서 생성하는 기능을 갖고 있다. 거품 발생기(4)는 기능수 생성기(3)로부터 기능수를 취득하고, 기능수에 기포를 발생시켜서, 도장 부스(1)에 공급한다.
[기능수 생성기(3)]
처리 대상이 되는 도료 잔사가 암모늄기 등을 갖는 카티온성의 수성 도료에 유래하는 것일 경우, 기능수 생성기(3)는 기능수로서 알카리수를 생성하는 것이 바람직하다. 알카리수를 이용함으로써, 저류조(2)에 있어서, 도료 잔사의 표면 전하가 상실되어, 도료 성분이 석출된다. 구체적으로는, 수지 성분이 부유 슬러지로서 부유하며, 안료(顔料) 성분(많은 경우 금속 성분)이 침전물로서 침전한다. 그 결과, 수지 성분과 안료 성분을 분리 회수할 수 있다.
또한, 이 경우, 기능수 생성기(3)에 의해 생성되는 기능수의 pH는 8∼14인 것이 보다 바람직하다. pH가 8미만일 경우, 카티온성의 도료 잔사의 석출 반응이 충분하게 진행하지 않으며, 석출이 불충분해지는 경향이 있다. 한편, pH가 14를 초과할 경우, 기능수의 생성이 어렵게 되어, 기능수 생성에 필요로 하는 비용이 증가해버린다.
또한, 이 경우, 생성되는 기능수의 산화 환원 전위 ORP(Ag/AgCl 전극)는 -1000mV∼-200mV인 것이 보다 바람직하다. ORP가 -200mV를 초과할 경우, 카티온성의 도료 잔사의 석출 반응이 충분하게 진행하지 않으며, 석출이 불충분해지는 경향이 있다. ORP가 -1000mV 미만일 경우, 기능수 생성에 필요로 하는 비용이 증가해버린다.
한편, 처리 대상이 되는 도료 잔사가, 카르복실기 등을 갖는 아니온성의 수성 도료에 유래하는 것일 경우, 기능수 생성기(3)는 기능수로서 산성수를 생성하는 것이 바람직하다. 산성수를 이용함으로써, 아니온성인 도료 잔사의 표면 전하가 상실되어, 도료가 석출된다. 이 경우도, 저류조(2)에 있어서, 수지 성분은 부유 슬러지로서 부유하고, 안료 성분(많은 경우 금속 성분)은 침전물로서 침전하여, 수지 성분과 안료 성분을 분리 회수할 수 있다.
이 경우, 생성되는 기능수의 pH는 1∼6인 것이 바람직하다. pH가 6을 초과할 경우, 도료 잔사의 석출이 불충분하게 되는 경향이 있다. 한편, 기능수의 pH가 1 미만일 경우, 기능수 생성에 필요로 하는 비용이 증가하는 경향이 있다. 또한, 생성되는 기능수의 ORP는 200mV∼1200mV인 것이 바람직하다. ORP가 200mV 미만일 경우, 도료 잔사의 석출이 불충분하게 되는 경향이 있다. 한편, ORP가 1200mV를 초과할 경우, 기능수의 생성이 어렵게 되고, 기능수 생성에 필요로 하는 비용이 증가하는 경향이 있다.
본 실시형태에 따른 포집 시스템(10)은, 포집 대상이 되는 도료 잔사가 유성 도료에 유래할 경우에도 적용할 수 있다. 이 경우, 기능수 생성기(3)는 기능수로서 알카리수를 이용하는 것이 바람직하다. 알카리수를 이용함으로써, 저류조(2)에 있어서 도료 잔사 중의 수지 성분이 감화되어, 석출된다. 또한, 안료 성분(예를 들면 금속 성분)도 석출되어, 침전한다. 수지 성분은 저류조(2)에 있어서 부유 슬러지로서 부유하고, 안료 성분은 침전물로서 석출되므로, 수지 성분과 안료 성분을 분리 회수할 수 있다.
기능수로서는, 예를 들면 다음 중 어느 하나, 또는 이들의 조합을 이용할 수 있다.
(1) 수용액 중에서 알칼리성을 나타내는 약제(예를 들면, NaOH, Na2CO3) 또는 산성을 나타내는 약제(예를 들면 염산)의 수용액
(2) 물의 전기분해에 의해 얻어지는 전해수
(3) 활성 산소 또는 활성 수소를 산 알칼리 첨가수에 용해시켜서 얻어지는 가스 용해수
이 중, 물의 전기분해에 의해 알카리수 또는 산성수를 얻을 경우, 기능수 생성기(3)는 양극, 음극 및 격막으로 구성할 수 있다. 격막은 양극과 음극 사이에 배치된다. 이러한 구성을 갖는 기능수 생성기(3)에 있어서, 필요에 따라 전해질(NaCl등)을 함유하는 물을 전기분해함으로써, 양극에서 산성 전해수를 얻을 수 있고, 음극에서 알칼리 전해수를 얻을 수 있다. 또, 격막으로서는, 예를 들면, 수소 이온밖에 통과시키지 않는 나프 이온 등의 프로톤 전도막, 및 금속 이온도 통과시키는 초벌 세라믹막 등을 사용할 수 있다. 또한 전극재료로서는, 예를 들면 백금, 티탄 및 흑연 전극 등을 사용할 수 있다. 전해수의 pH 및 ORP는, 전기전도도를 유지하기 위해 사용되는 전해질의 재질, 첨가량 및 통전 전기량에 의해 제어할 수 있으며, 예를 들면 알칼리 전해수로서, pH가 8 내지 13이고, ORP가 -200mv 내지 -1000mV인 기능수를 얻을 수 있다. 전해수는 물 클러스터 분자반경이 작고, 표면장력도 감소하므로, 도료 분자와 반응하기 쉬어, 도료 잔사를 석출시키기 쉽다.
또한, 전해수를 얻을 경우, 기능수 생성기(3)의 수원(水源)은 저류조(2)여도 되며, 저류조(2)와는 다른 수원이여도 된다. 단, 기능수 생성기(3)의 수원은, 저류조(2)와는 다른 것이 바람직하다. 저류조(2)의 기능수를 재전해할 경우에는, 저류조(2)와 기능수 생성기(3)를 배관에 의해 접속하고, 배관의 도중에 도료 잔사 입자를 제거하기 위한 필터 등을 마련하지 않으면 안된다. 저류조(2)와는 다른 수원을 이용하면, 필터 등에 필요로 하는 비용을 저감할 수 있다.
기능수가 가스 용해수일 경우, 기능수 생성기(3)는 산소, 오존 또는 활성 수소, 수소 가스를 물에 용해시키도록 구성된다.
가스 용해수를 이용했을 경우, 단지 약제를 이용하여 조제한 알카리수 또는 산성수를 이용할 경우보다, 도료 잔사와 기능수와의 반응을 빠르게 할 수 있다.
또한, 기능수로서 가스 용해수를 이용하면, 전해수를 이용하여 기능수를 생성할 경우와 달리, 전극재료나 격막의 청소 및 교환이 필요 없어져, 비용을 억제할 수 있다. 또한, 단지 알칼리성 약제나 산성 약제를 첨가해서 얻어졌던 알카리수 또는 산성수와는 달리, 광범한 범위에서 소망하는 OPR를 갖는 기능수를 얻을 수 있다.
[거품 발생기(4)]
거품 발생기(4)는 기능수에 기포를 발생시키는 기능을 갖고 있다.
기포로서는 마이크로 버블이 바람직하게 이용된다. 여기서, 마이크로 버블이란, 지름이 10∼1000㎛인 기포를 말한다. 마이크로 버블의 지름은 바람직하게는 50∼500㎛이다. 지름이 10㎛ 미만일 경우, 마이크로 버블의 제조 비용이 높아지는 경향이 있다. 또한, 충분한 교반 효과가 얻어지지 않을 경우가 있다. 지름이 1000㎛를 초과할 경우, 버블 파열시의 충격파 압력이 감소하여, 도료 포집수과 도료 잔사의 화학반응의 촉진 효과가 충분하게 얻어지지 않을 경우가 있다. 필요에 따라 교반 효과를 높일 경우에는 마이크로 버블에 큰 기포를 혼합하여 이용해도 된다.
또한, 기포는 산소, 수소 또는 공기에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
거품 발생기(4)는, 예를 들면 이하의 (1)∼(3) 중 어느 하나의 구성에 의해, 마이크로 버블을 발생시킬 수 있다.
(1) 거품 발생기(4)는 기능수와 기체(산소, 수소 또는 공기)와의 혼합물을, 고속으로 회전하는 교반 부재(고속 기어) 안에 통과시킴으로써, 마이크로 버블을 생성하도록 구성된다.
(2) 거품 발생기(4)는 고압하에서 기체(산소, 수소 또는 공기)를 강제적으로 기능수에 용해시키도록 구성된다. 고압하에서 기체를 용해시킨 기능수를 방출함으로써, 감압에 의해 용해도가 감소하고, 결과적으로 방출되는 가스로부터 마이크로 버블이 생성된다.
(3) 거품 발생기(4)는 특수 고분자막에, 기체(산소, 수소 또는 공기)와 기능수와의 혼합물을 통과시키도록 구성된다. 특수 고분자막으로서는, 예를 들면 불소 함유 다공질고분자막을 들 수 있다. 특수 고분자막을 통과시킴으로써, 마이크로 버블을 생성할 수 있다.
또, 본 발명에는, 상기 (1)∼(3)의 방법 중, (2) 및 (3)의 방법이 적합하다.
거품 발생기(4)로 생성된 기포 포함 기능수는, 도장 부스(1)에 더해져서, 직접 저류조(2)에도 공급되는 것이 바람직하다. 이 경우, 저류조(2)의 측면 또는 바닥면으로부터, 기포를 발생시킨 기능수가 저류조(2)에 공급되는 것이 바람직하다.
[도장 부스(1)]
도장 부스(1)는 피도장물(8)에 스프레이 도장이 행해지는 공간이다. 도장 부스(1)에서는, 예를 들면 기포 포함 기능수에 의해 워터 커튼(수막)이 형성된다. 즉, 도장 부스(1)에 마련되어진 워터 커튼 형성 부재의 벽면을, 기포 포함 기능수가 수막을 형성하도록 흘러내린다. 그리고, 스프레이 도장시에 생긴 도료 잔사가, 워터 커튼에 충돌하여, 기포 포함 기능수에 의해 포집된다. 기포 포함 기능수에 의해 형성된 워터 커튼에 도료 잔사가 충돌하기 때문에, 충돌시의 충격과 기포의 효과에 의해, 도료 잔사와 기능수 분자가 보다 격렬하게 접촉하여, 석출 반응을 보다 촉진시킬 수 있다. 단, 도장 부스(1)에 있어서, 반드시 기포 포함 기능수가 워터 커튼을 형성할 필요는 없다. 예를 들면 도장 부스(1)는, 기포 포함 기능수가 수평방향을 따라 흐르도록 구성되어 있어도 된다. 이 경우, 도장 잔사는 기포 포함 기능수에 의해 형성되는 수면에 있어서, 기포 포함 기능수에 의해 포집된다.
[저류조(2)]
저류조(2)는 도료 잔사를 포집한 기능수를 저류할 수 있게 구성되어 있으면 되며, 특별히 한정되는 것은 아니다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 기포 포함 알카리수 또는 산성수를 이용하여 도료 잔사가 포집되기 때문에, 기포의 작용에 의해 도료 잔사와 기능수의 반응을 촉진할 수 있다.
(제 2 실시형태)
계속해서, 제 2 실시형태에 대하여 설명한다. 도 3은 본 실시형태에 따른 포집 시스템(10)을 나타내는 개략도이다. 본 실시형태에서는 제 1 실시형태와 비교하여, 기능수의 흐름이 변경되어 있다. 그 밖의 점에 대해서는, 제 1 실시형태와 동일한 구성을 채용할 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
도 3에 나타나 있는 바와 같이, 본 실시형태에서는 기능수 생성기(3)가 저류조(2)에 기능수를 공급한다. 한편, 거품 발생기(4)는 저류조(2)로부터 기능수를 취득하여, 기포를 발생시킨다. 또한, 저류조(2)에 저류된 기능수에는, 석출된 도장 잔사가 포함되어 있다. 따라서, 저류조(12)와 거품 발생기(4)를 접속하는 배관에는, 도장 잔사 등의 불순물을 제거하기 위한 여과장치(필터) 등이 마련된다(도면에는 나타내지 않음).
본 실시형태에 따르면, 제 1 실시형태와 동일한 효과를 나타낼 수 있다. 부가하여, 필터 등을 마련할 필요가 있지만, 기능수를 순환시킬 수 있어서, 도장 잔사의 석출 처리에 필요한 기능수의 사용량을 보다 저감할 수 있다.
(제 3 실시형태)
계속해서, 제 3 실시형태에 대하여 설명한다. 도 4는 본 실시형태에 따른 포집 시스템(10)을 나타내는 개략도이다. 본 실시형태에서는 제 1 실시형태와 비교하여, 측정 장치(7)가 추가되어 있다. 또한 기능수 생성기(3)는, 거품 발생기(4)에 더하여, 저류조(2)에도 기능수를 공급하도록 구성되어 있다. 그 밖의 점에 대해서는, 전술한 실시형태와 동일한 구성을 채용할 수 있으므로, 상세한 설명은 생략한다.
측정 장치(7)는 저류조(2) 중의 기능수의 pH 및/또는 ORP를 측정하도록 구성되어 있다. 측정 장치(7)에 의한 측정 결과는 기능수 생성기(3)에 통지된다. 기능수 생성기(3)는 pH 및/또는 ORP의 측정 결과에 의거하여, 저류조(2)의 도료 포집수의 pH 및/또는 ORP가 미리 설정된 값이 되도록, 기능수를 저류조(2)에 보충한다.
본 실시형태에 따르면, 저류조(2)에 있어서, 소망하는 pH 및/또는 ORP가 되도록 기능수가 보충되므로, 도료 잔사를 석출시키는데 필요한 pH 및/또는 ORP를 유지할 수 있다. 또한, 필요할 때에만 기능수를 보충하면 되므로, 기능수의 사용량을 절약할 수도 있다. 또한 전술한 실시형태에서 기술한 바와 같이, 기포 포함 기능수를 이용하고 있기 때문에, 다소 pH 및 OPP가 변동했을 경우여도 도료 잔사를 석출시킬 수 있기 때문에, pH 및 ORP를 유지하기 위해 보충되는 기능수는 소량으로 되어, 기능수 생성에 필요로 하는 비용을 저감할 수 있다.
이상, 본 발명에 대해서 제 1∼제 3 실시형태를 사용하여 설명했지만, 이들 실시형태는 독립한 것이 아니며, 모순이 없는 범위 내에서 조합시켜 이용하는 것도 가능하다.
(실험예)
이하, 본 발명에 대하여 실험예를 들어서 상세하게 설명한다. 단, 본 발명은 이하에 나타내는 실험예에 아무런 한정되는 것이 아니다.
[유성 도료 사용시, 중성수 또는 알칼리 전해수 사용시에 있어서의 마이크로 버블의 효과 검토]
예 1
도 5에 나타나 있는 바와 같이, 실험용의 포집 시스템을 준비했다. 이 포집 시스템(10)을 이용하여, 기능수 생성기(3)로부터 기능수를 저류조(2)에 공급했다. 거품 발생기(4)에 의해, 저류조(2)로부터 기능수를 퍼올리고, 고속 기어를 이용한 교반 부재에 의해 마이크로 버블을 발생시켰다. 마이크로 버블을 포함하는 기능수를, 거품 발생기(4)로부터 도장 부스(1)의 측면 상부에, 워터 커튼(5)이 형성되도록 공급했다. 도장 부스(1)에 있어서, 워터 커튼(5)에 유성 도료를 분무하였다. 도장 부스(1)의 측면을 흘러내린 기능수를, 저류조(2)에 저류하였다. 또한, 거품 발생기(4)로부터 마이크로 버블을 포함하는 기능수를 저류조(2)에도 직접 공급하였다.
여기서, 기능수로서는, NaCl 수용액을 전기분해하여 얻어진 알칼리 전해수(pH=9.2)를 사용했다.
저류조(2)에 저류된 기능수로부터 도료 잔사를 건져 올려서, 그 분산 상태를 평가하였다. 평가는, 4단계로 행하고, 도료가 손에 붙지 않고 도료의 덩어리로서 채취할 수 있었을 경우를 「◎」, 손에 도료가 부착되어 떨어지지 않을 경우를 「×」라고 하고 그들의 중간을 「◎」에서부터 순서대로 「○」, 「△」라고 했다.
예 2
기능수로서, 알칼리 전해수 대신에 중성의 물을 이용하였다. 또한, 거품 발생기(4)에 의한 마이크로 버블의 생성을 행하지 않고, 마이크로 버블을 갖지 않는 중성의 물을 도장 부스(1) 및 저류조(2)에 공급했다. 그 밖의 점은 예 1과 마찬가지의 조건을 이용하여, 저류조(2)에 있어서의 도장 잔사의 분산 상태를 평가했다.
예 3
기능수 대신에, 중성의 물을 이용하였다. 그 밖의 점에 대해서는, 예 1과 마찬가지의 조건을 이용하고, 저류조(2)에 있어서의 도장 잔사의 분산 상태를 평가했다.
예 4
마이크로 버블을 발생시키지 않고, 알칼리 전해수를 도장 부스(1)에 공급했다. 그 밖의 것은 예 1과 마찬가지의 조건을 이용하여, 저류조(2)에 있어서의 도장 잔사의 분산 상태를 평가했다.
예 1∼4의 결과를 하기 표에 나타낸다.
예 조건 결과

예 1
알칼리 전해수+마이크로 버블
◎

예 2
중성수만
×

예 3
중성수+마이크로 버블
△

예 4
알칼리 전해수만
○
표 1에 나타나 있는 바와 같이, 예 1에서는, 예 2∼4와 비교하여, 도장 잔사를 덩어리로서 채취하기 쉬워, 저류조(2)로부터 도장 잔사를 제거하기 쉬운 것이 확인되었다. 즉, 기능수로서 알칼리 전해수에 마이크로 버블을 발생시킨 액을 이용하여 도료 잔사를 포집함으로써, 도장 잔사가 석출되기 쉬워지는 것이 확인되었다.
또한 예 2와 예 3을 비교하면, 예 3쪽이 도장 잔사를 덩어리로서 채취하기 쉬운 경향이 있었다. 즉, 도료가 유성 도료일 경우, 마이크로 버블을 이용함으로써, 도장 잔사가 석출되기 쉬워지는 경향이 있는 것이 확인되었다.
예 3과 예 4에서는, 차이는 그다지 관찰되지 않았지만, 예 4쪽이 약간 도장 잔사를 덩어리로서 채취하기 쉬운 경향이 있었다. 이것은, 전해수쪽이 분자 사이즈가 작고, 도장 잔사가 석출되기 쉽기 때문인 것으로 생각된다.
[약제를 사용해서 알카리수를 조제했을 경우에 있어서의 마이크로 버블의 효과 검토]
예 5
기능수로서, Na2CO3를 첨가함으로써 pH를 9.2로 조정한 알카리수를 사용였다. 그 밖의 조건은 예 1과 같게 해서, 저류조(2) 중의 액에 있어서의 도장 잔사의 분산 상태를 평가했다.
예 6
예 5와 마찬가지의 조건에서, 마이크로 버블을 발생시키지 않고, 기능수를 도장 부스(1)에 공급하여, 저류조(2)에 있어서의 도장 잔사의 분산 상태를 평가했다.
예 5 및 예 6의 결과를 하기 표에 나타낸다.
예 조건 결과

예 5
알칼리수+마이크로 버블
◎

예 6
알칼리수만
○
표 2에 나타나 있는 바와 같이, 예 5쪽이 예 6보다도 양호한 결과를 얻을 수 있었다. 즉, 알칼리 전해수가 아니라, Na2CO3 등의 약제를 이용하여 알칼리성이 되도록 물의 pH를 조정한 액을 이용하였을 경우여도, 마이크로 버블을 발생시킴으로써, 도장 잔사의 석출을 촉진할 수 있는 것이 확인되었다.
[카티온성 수성 도료 사용시에 있어서의, 마이크로 버블의 효과 검토]
예 7
도료로서, 암모늄기가 부여된 수성 도료를 이용하였다. 또한 기능수로서, HCl에 의해 pH를 3.2로 조정한 산성수를 이용하였다. 또한, 마이크로 버블을 발생시키지 않고, 기능수를 도장 부스(1)에 공급했다. 그 밖의 조건은 예 1과 같게 해서 저류조(2)에 있어서의 도장 잔사의 분산 상태를 평가했다.
예 8
기능수로서, Na2CO3에 의해 pH를 9.2로 조정한 알카리수를 이용하였다. 그 밖의 조건은 예 7과 같게 해서 저류조(2)에 있어서의 도장 잔사의 분산 상태를 평가했다.
예 9
기능수에 마이크로 버블을 발생시켜, 도장 부스(1)에 공급했다. 그 밖의 조건은 예 7과 같게 해서 저류조(2)에 있어서의 도장 잔사의 분산 상태를 평가했다.
예 10
기능수에 마이크로 버블을 발생시켜, 도장 부스(1)에 공급했다. 그 밖의 조건은 예 8과 같게 해서 저류조(2)에 있어서의 도장 잔사의 분산 상태를 평가했다.
예 7∼10의 결과를 하기 표에 나타낸다.
예 조건 결과

예 7
산성수 pH3.2
×

예 8
알칼리수 pH9.2
△

예 9
산성수 pH3.2+마이크로 버블
×

예 10
알칼리수 pH9.2+마이크로 버블
◎
표 3에 나타나 있는 바와 같이, 예 10은, 예 7∼9과 비교하여, 도료 잔사를 덩어리로서 채취하기 쉬운 경향이 있었다. 즉, 암모늄기가 부여된 수성 도료, 즉 카티온성의 수성 도료를 이용하였을 경우에는, 기능수로서 알카리수를 이용하여, 마이크로 버블을 발생시킴으로써 도장 잔사의 석출이 촉진되는 것이 확인되었다.
한편, 예 7과 예 9를 비교하면, 도장 잔사의 분산 상태에 차이는 없었다. 즉, 도료가 수성 도료일 경우, 마이크로 버블을 이용하고 있는 것인데도 불구하고, 도료 잔사의 석출에 차이는 생기지 않을 경우가 있는 것이 확인되었다.
[아니온성 수성 도료 사용시에 있어서의, 마이크로 버블의 효과 검토]
예 11
도료로서, 카르복실기가 부여된 수성 도료를 이용하였다. 또한 기능수로서, HCl에 의해 pH를 3.2로 조정한 산성수를 이용하였다. 또한, 마이크로 버블을 발생시키지 않고, 기능수를 도장 부스(1)에 공급했다. 그 밖의 조건은 예 1과 같게 해서 저류조(2)에 있어서의 도장 잔사의 분산 상태를 평가했다.
예 12
기능수로서, Na2CO3로 의해 pH를 9.2로 조정한 알카리수를 이용하였다. 그 밖의 점에 관해서는 예 11과 같은 조건을 채용하여, 저류조(2)에 있어서의 도장 잔사의 분산 상태를 평가했다.
예 13
기능수에 마이크로 버블을 발생시켜, 도장 부스(1)에 공급했다. 그 밖의 조건은 예 12와 같게 해서 저류조(2)에 있어서의 도장 잔사의 분산 상태를 평가했다.
예 14
기능수에 마이크로 버블을 발생시켜, 도장 부스(1)에 공급했다. 그 밖의 조건은 예 11과 같게 해서 저류조(2)에 있어서의 도장 잔사의 분산 상태를 평가했다.
예 11∼14의 결과를 하기 표에 나타낸다.
예 조건 결과

예 11
산성수 pH3.2
○

예 12
알칼리수 pH9.2
×

예 13
알칼리수 pH3.2+마이크로 버블
×

예 14
산성수 pH3.2+마이크로 버블
◎
표 4에 나타나 있는 바와 같이, 예 14는, 예 11∼13과 비교하여, 도료 잔사를 덩어리로서 채취하기 쉬운 경향이 있었다. 즉, 카르복실기가 부여된 수성 도료(아니온성의 수성 도료)를 이용하였을 경우에는, 기능수로서 산성수를 이용하여, 마이크로 버블을 발생시킴으로써 도장 잔사의 석출이 촉진하는 것이 확인되었다.
한편, 예 12와 예 13을 비교하면, 도장 잔사의 분산 상태에 차이는 없었다. 즉, 도료가 수성 도료일 경우, 마이크로 버블을 이용하고 있는 것인데도 불구하고, 도료 잔사의 석출에 차이는 생기지 않을 경우가 있는 것이 확인되었다.
또한 도 6은, 예 1에 있어서의 저류조(2) 중의 기능수를 채취해서 얻은 사진이다. 도 5에 나타나 있는 바와 같이, 도료 잔사 중, 수지 성분은 부유 슬러지로서 부유하고, 안료 성분(금속 성분)은 체적 슬러지로서 침전하고 있다.
상기의 실험예에 나타나 있는 바와 같이, 도료 잔사처리에 있어서 소정의 기능수에 마이크로 버블을 발생시켜 도장 부스 또는 도장 부스와 저류조에 공급함으로써, 기포 소멸시의 압력 및 버블에 의한 교반 효과에 의해, 도료와 기능수의 화학반응이 촉진되어, 처리가 어려운 수성 도료에도 큰 효과가 있는 것이 밝혀졌다.
또한, 도료가 수성 도료일 경우, 단지 마이크로 버블을 이용하는 것만으로는 도료 잔사의 석출 상태는 변화되지 않을 경우가 있는 것이 확인되었다. 즉, 수성 도료의 종류에 따라, 알칼리성 또는 산성의 기능수와 마이크로 버블을 조합시킴으로써 처음으로 도료 잔사의 석출 반응이 촉진되는 것이 확인되었다.

Claims (13)

  1. 기포 포함 알카리수 또는 산성수인 기능수(機能水)를 생성하도록 구성된 기포 포함 기능수 생성부와,
    상기 기능수에 의해 도료 잔사(殘渣)를 포집하는 도료 포집부와,
    상기 도료 포집부로부터 상기 기능수를 회수하여, 저류(貯留)하는 저류부,
    를 구비하며,
    상기 도료 포집부는 워터 커튼(water curtain) 형성 부재의 벽면을 상기 기능수가 수막을 형성하게 흘러내리도록 구성되어 있고,
    상기 도료 잔사는 상기 수막에 충돌함으로써 포집되는 도료 잔사 포집 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기능수 생성부는 상기 기포로서 마이크로 버블(micro-bubble)을 발생시키도록 구성되어 있는, 도료 잔사 포집 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기포는 산소, 수소 또는 공기에 의해 형성되는, 도료 잔사 포집 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 알카리수 또는 산성수는 전기분해에 의해 얻어지는 알칼리 전해수 또는 산성 전해수인, 도료 잔사 포집 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 알카리수 또는 산성수는 산소 오존 또는 활성 수소, 수소 가스를 물에 용해시킴으로써 얻어지는 가스 용해수인, 도료 잔사 포집 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 도료 잔사가 카티온성(cationic) 도료에 유래하는 것이며,
    상기 기능수의 pH가 8∼14인, 도료 잔사 포집 시스템.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 도료 잔사가 아니온성(anionic) 도료에 유래하는 것이며,
    상기 기능수의 pH가 1∼6인, 도료 잔사 포집 시스템.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 저류부에 있어서의 기능수의 pH를 측정하도록 구성된 측정 장치를 더 구비하며, 상기 기능수 생성부는, 상기 측정 장치의 측정 결과에 의거하여 상기 저류부에 있어서의 기능수의 pH가 미리 설정된 값이 되게, 상기 저류부에 상기 알카리수 또는 산성수를 보충하도록 구성되어 있는, 도료 잔사 포집 시스템.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기포 포함 기능수 생성부는,
    상기 알카리수 또는 산성수를 생성하는 기능수 생성기와,
    상기 알카리수 또는 산성수에 기포를 발생시키는 거품 발생기를 구비하며,
    상기 거품 발생기는 상기 저류부를 통하지 않고 기능수 생성기로부터 상기 알카리수 또는 산성수를 취득하도록 구성되어 있는, 도료 잔사 포집 시스템.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기포 포함 기능수 생성부는,
    상기 알카리수 또는 산성수를 생성하는 기능수 생성기와,
    상기 알카리수 또는 산성수에 기포를 발생시키는 거품 발생기를 구비하며,
    상기 기능수 생성기는 상기 저류부에 상기 기능수를 공급하도록 구성되어 있고,
    상기 거품 발생기는 상기 저류부로부터 상기 기능수를 취득하도록 구성되어 있는, 도료 잔사 포집 시스템.
  11. 기포 포함 알카리수 또는 산성수인 기능수를 생성하는 스텝과,
    상기 기능수에 의해 도료 잔사를 포집하는 스텝과,
    상기 포집하는 스텝 이후에 상기 기능수를 회수하여, 저류하는 스텝,
    을 구비하며,
    상기 포집하는 스텝은,
    워터 커튼 형성 부재의 벽면을 상기 기능수가 수막을 형성하게 흘러내리도록, 상기 기능수를 공급하는 스텝과,
    상기 도료 잔사를 상기 수막에 충돌시킴으로써 포집하는 스텝을 구비하는 도료 잔사 포집 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 도료 잔사가 카티온성 도료에 유래하는 것이며,
    상기 기능수의 pH가 8∼14인, 도료 잔사 포집 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 도료 잔사가 아니온성 도료에 유래하는 것이며,
    상기 기능수의 pH가 1∼6인, 도료 잔사 포집 방법.
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