技術 湿式塗装ブース循環水の不粘着化処理剤及び湿式塗装ブース循環水の不粘着化処理方法

0001

本発明は、溶剤系塗料を含む湿式塗装ブース循環水中の塗料を不粘着化処理する湿式塗装ブース循環水処理剤及び湿式塗装ブース循環水の処理方法に関する。

0002

自動車、電気機器、金属製品などの塗装工程ではスプレー塗装が行なわれており、被塗物に塗着しないオーバースプレーペイント（余剰塗料）が多量に発生する。その発生量は、塗着効率の高い静電塗装を除けば使用塗料の５０％から６０％程度にも達する。したがって、塗装工程の環境から余剰塗料を除去、回収する必要がある。余剰塗料の捕集には、通常、水洗による湿式塗装ブースが採用されており、水洗水は循環使用される。循環水中に塗料が残留して蓄積することを防止するため、循環水中の余剰塗料を凝集分離することが行われている。

0003

塗料は大別して、溶剤としてシンナーなどの有機溶剤のみを用いた溶剤系塗料と、水を用いた水性塗料とがある。溶剤系塗料は、水性塗料に比べ、耐候性や耐チッピング性などに優れており、特に自動車用の上塗りクリアー塗装においては多く使われている。溶剤系塗料は、循環水中に取り込まれた余剰塗料の粒子の粘着性が高いため、諸設備に付着して激しい汚れを生じたり、凝集して大きな固まりになって目詰まりを生じやすい。

0004

このため、溶剤系塗料を含む湿式塗装ブース循環水の凝集処理に際しては、溶剤系塗料を不粘着化することが重要となる。

0005

湿式塗装ブース循環水の処理において、アルミニウム系無機凝集剤を用いることは公知である。特許文献１には、水性塗料と溶剤系塗料を含む湿式塗装ブース循環水の処理に、タンニンとカチオンモノマーの共重合体とポリ塩化アルミニウムの混合物を用いることが提案されている。特許文献２には、水性塗料を対象に、無機凝集剤と高分子凝集助剤とを併用することが提案されている。

0006

溶剤系塗料の不粘着化剤としては、粘土鉱物、フェノール樹脂、タンニン等を使用する例がある。しかし、これらは不粘着化のためにカチオン性の薬剤を併用添加する必要がある。特許文献３では、フェノール樹脂とアルキルアミン・エピクロルヒドリン縮合物等のカチオン系ポリマーを湿式塗装ブース循環水に所定の割合で添加する方法が提案されている。

0007

特許文献３に記載されるように、溶剤系塗料の不粘着剤としてフェノール樹脂等のアニオン性の薬剤が知られているが、これらは、カチオン性の薬剤と併用し、両薬剤の添加量を制御して循環水のイオンバランスを保つために、煩雑な薬注制御が必要である。

0008

ＵＳＰ５，６１４，１０３
特開昭５２−７１５３８号公報
特許第４０６９７９９号公報

0009

本発明は上記従来の問題点を解決し、煩雑な薬注制御を必要とすることなく、１剤で溶剤系塗料を含む湿式塗装ブース循環水の不粘着化処理を効率的に行うことができる湿式塗装ブース循環水処理剤及び湿式塗装ブース循環水の処理方法を提供することを目的とする。

0010

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、従来一般的にアルミニウム系無機凝集剤として用いられているポリ塩化アルミニウム（塩基度５０％程度）や硫酸バンドに比べて、塩基度６０％以上の高塩基性のアルミニウム塩が、溶剤系塗料の不粘着化効果に優れ、この高塩基性アルミニウム塩であれば、他の薬剤を併用することなく、アルカリ剤によりｐＨ７以上、好ましくはｐＨ７．５以上に調整するのみで、溶剤系塗料に対して高い不粘着化効果を得ることができることを見出した。

0011

即ち、本発明は以下を要旨とする。

0012

［１］溶剤系塗料を含む湿式塗装ブース循環水処理剤であって、塩基度６０％以上のアルミニウム塩を含むことを特徴とする湿式塗装ブース循環水処理剤。

0013

［２］ ［１］において、前記アルミニウム塩が塩基性塩化アルミニウムであって、アルミニウムと塩素との質量比Ａｌ／Ｃｌが１．０以上であることを特徴とする湿式塗装ブース循環水処理剤。

0014

［３］ ［１］又は［２］において、前記アルミニウム塩とアルカリ剤とを含むことを特徴とする湿式塗装ブース循環水処理剤。

0015

［４］ ［３］において、前記アルミニウム塩粉末とアルカリ剤粉末との粉末混合品であることを特徴とする湿式塗装ブース循環水処理剤。

0016

［５］ ［４］において、前記アルミニウム塩粉末と前記アルカリ剤粉末の混合割合が、前記混合品を前記湿式塗装ブース循環水に添加したときのｐＨが７以上となるように調整されていることを特徴とする湿式塗装ブース循環水処理剤。

0017

［６］ ［４］又は［５］において、前記アルカリ剤粉末が炭酸ナトリウム粉末であることを特徴とする湿式塗装ブース循環水処理剤。

0018

［７］ ［１］ないし［６］のいずれかにおいて、前記アルミニウム塩が高塩基性塩化アルミニウムであることを特徴とする湿式塗装ブース循環水処理剤。

0019

［８］溶剤系塗料を含む湿式塗装ブース循環水の処理方法であって、塩基度６０％以上のアルミニウム塩を該湿式塗装ブース循環水に添加し、該湿式塗装ブース循環水のｐＨを７以上に調整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。

0020

［９］ ［８］において、前記アルミニウム塩が塩基性塩化アルミニウムであって、アルミニウムと塩素との質量比Ａｌ／Ｃｌが１．０以上であることを特徴とする湿式塗装ブース循環水の処理方法。

0021

［１０］ ［８］又は［９］において、前記湿式塗装ブース循環水に前記アルミニウム塩とアルカリ剤と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。

0022

［１１］ ［１０］において、前記アルミニウム塩の粉末とアルカリ剤の粉末との混合物を前記湿式塗装ブース循環水に添加する方法であって、該混合物添加後の該湿式塗装ブース循環水のｐＨが７以上となるように、該アルミニウム塩の粉末と該アルカリ剤の粉末との混合割合を調整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。

0023

本発明によれば、煩雑な薬注制御を要することなく、１剤で溶剤系塗料を含む湿式塗装ブース循環水の不粘着化処理を効果的に行うことができる。

0024

本発明では、不粘着化のための薬剤は、塩基度６０％以上のアルミニウム塩と必要に応じて用いられるアルカリ剤のみでよく、従来のようにアニオン系の薬剤とカチオン系の薬剤とを併用した２剤を所定の割合で薬注制御する必要がない。また、処理時のｐＨも７以上、好ましくは７．５以上であればよい。

0025

実施例で用いた実験装置を示す模式図である。

0026

以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。

0027

［作用機構］
本発明においては、溶剤系塗料の不粘着化のための薬剤として、塩基度６０％以上のアルミニウム塩、好ましくは塩基性塩化アルミニウムを用いる。本発明における塩基度は、ＪＩＳ Ｋ １４７５−１９９６に従って測定された値である。塩基性塩化アルミニウムは一般式［Ａｌ２（ＯＨ）ｎＣｌ６−ｎ］ｍ（０＜ｎ＜６，ｍ≦１０）で表され、塩基度は（ｎ／６）×１００（％）として計算することができる。そして、塩基性塩化アルミニウムを用いた場合には、アルミニウムと塩素との質量比Ａｌ／Ｃｌは１以上であることが好ましく、特に１．２以上であることが好ましい。更には、アルミニウムと塩素との質量比Ａｌ／Ｃｌの上限は２以下、好ましくは１．９以下であることが好ましい。ここでアルミニウムおよび塩素はそれぞれ発光分光分析法およびイオンクロマトグラフ法などによって測定することができる。一般的なＰＡＣ（塩基度＝５０％）や低塩基性のＰＡＣ（塩基度＝３４％）、硫酸バンドと比較して、塩基度６０％以上のＰＡＣ等のアルミニウム塩、特にＡｌ／Ｃｌが１以上である塩基性塩化アルミニウムは、溶剤系塗料の不粘着化効果に優れる。このような塩基度６０％以上のアルミニウム塩は、Ａｌ２Ｏ３に対するＣｌ含有量が少なく、腐食イオンの混入量を削減することができる点においても有利である。なお、一般的なＰＡＣや低塩基性のＰＡＣのＡｌ／Ｃｌは０．４〜０．８程度である。

0028

本発明で用いる塩基度６０％以上のアルミニウム塩が溶剤系塗料の不粘着化効果に優れる作用機構の詳細は明らかではないが、酸性のアルミニウム塩がｐＨの上昇により析出、フロック化する際、ｐＨ７．５以上であれば、高塩基性アルミニウム塩由来のＡｌ（ＯＨ）３のフロックが多く生成し、これが不粘着化に対して有効に作用しているものと考えられる。
同じアルミニウム塩でも塩基度の差異により不粘着化効果が異なるのは、析出するフロック径によるものと考えられる。例えば、塩基度５０％のＰＡＣを用いた場合、析出するフロックの平均粒子径はｐＨ７．０で１０μｍ程度であるのに対して、塩基度６０％のアルミニウム塩であれば、ｐＨ７．０で平均粒子径２μｍの細かいフロックが生成することで、溶剤系塗料の粘着性がより効果的に低減されるものと推定される。

0029

［アルミニウム塩］
本発明で用いるアルミニウム塩は、塩基度６０％以上の高塩基性のアルミニウム塩（以下、「高塩基性アルミニウム塩」と称す場合がある。）である。特に塩基度６０％以上の塩基性塩化アルミニウム（以下「高塩基性塩化アルミニウム」と称す場合がある。）を好適に用いることができる。高塩基性塩化アルミニウムを用いた場合には、アルミニウムと塩素との質量比Ａｌ／Ｃｌは１以上であることが好ましく、特に１．２以上であることが好ましい。そして、アルミニウムと塩素との質量比Ａｌ／Ｃｌの上限は２以下、好ましくは１．９以下であることが好ましい。塩基度の異なるアルミニウム塩を２種以上併用してもよいし、混合して使用してもよい。

0030

［アルカリ剤］
本発明においては、高塩基性アルミニウム塩と共に、必要に応じてアルカリ剤を併用して湿式塗装ブース循環水のｐＨを７以上、好ましくは７．５以上に調整する。湿式塗装ブース循環水のｐＨが７未満であると、高塩基性アルミニウム塩による溶剤系塗料の不粘着化効果を十分に得ることができないことがある。

0031

アルカリ剤としては水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）、水酸化カリウム、水酸化カルシウム（消石灰）、炭酸ナトリウムの１種又は２種以上を用いることができる。
これらのうち、粉末で提供される消石灰や炭酸ナトリウムは、後述の通り、高塩基性アルミニウム塩の粉末との粉末混合品として一剤化することができ、取り扱い性に優れる。

0032

［薬剤添加量］
湿式塗装ブース循環水への高塩基性アルミニウム塩の添加量は、湿式塗装ブース循環水中の溶剤系塗料の濃度や粘着性に応じて、十分な不粘着化効果が得られるように適宜決定される。高塩基性アルミニウム塩の添加量が少な過ぎると十分な不粘着化効果が得られず、多過ぎても添加量に見合う効果は得られず薬剤コストや凝集汚泥発生量の増加等の面で好ましくない。一般的には、湿式塗装ブース循環水に対してＡｌ２Ｏ３換算の添加量として５〜６０ｍｇ／Ｌ程度添加することが好ましい。湿式塗装ブース循環水中の溶剤系塗料固形分に対して、Ａｌ２Ｏ３換算の添加量が０．５〜５重量％程度となるように添加することが好ましい。

0033

アルカリ剤は必要に応じて、湿式塗装ブース循環水のｐＨが７以上、好ましくは７．２以上、より好ましくは７．５以上となるように添加される。通常水処理におけるアルミニウム塩による凝集処理でのｐＨ領域は約６〜７であるが、本発明において、高塩基性アルミニウム塩は、凝集目的ではなく、析出したアルミニウムフロックが溶剤系塗料を不粘着化させるために用いるため、ｐＨ７以上、好ましくはｐＨ７．２以上、より好ましくはｐＨ７．５以上にｐＨ調整する。ｐＨの上限については、不粘着化の効果の面においては特に制限はないが、薬剤コスト、装置の耐アルカリ性の観点から、通常８．５以下である。

0034

［添加形態・添加箇所］
高塩基性アルミニウム塩とアルカリ剤の添加形態としては特に制限はなく、これらは別々に添加してもよく、予め混合して一剤化して添加してもよい。

0035

薬剤の添加位置にも特に制限はなく、湿式塗装ブース循環水の循環液に添加してもよく、循環水槽に添加してもよいが、余剰塗料に対して高濃度で薬剤を添加させる観点から、循環ラインに添加することが好ましい。高塩基性アルミニウム塩とアルカリ剤とを別々に添加する場合は、同じ薬注点又は隣接した薬注点に添加することが好ましい。

0036

高塩基性アルミニウム塩、アルカリ剤を二剤として別々に添加する場合も、予め一剤化して添加する場合も、粉末の形態で添加してもよく、水に溶解させて液体としても添加してもよい。特に、高塩基性アルミニウム塩とアルカリ剤とを予め混合し一剤化したものを添加する場合、高塩基性アルミニウム塩粉末とアルカリ剤の粉末とを混合し、粉末混合品として添加することもできる。即ち、本発明の湿式塗装ブース循環水処理剤は、高塩基性アルミニウム塩粉末とアルカリ剤粉末との粉末混合品であってもよい。この場合、湿式塗装ブース循環水に添加したときに、ｐＨ７以上、好ましくはｐＨ７．２以上、より好ましくはｐＨ７．５以上となるようにアルミニウム塩粉末とアルカリ剤粉末との混合割合を予め調整しておくことにより、一剤の粉末薬剤で良好な作業性のもとに溶剤系塗料の不粘着化処理を行える。

0037

粉末混合品における高塩基性アルミニウム塩粉末とアルカリ剤粉末との混合割合は、処理対象の湿式塗装ブース循環水の水質に応じて適宜決定される。アルカリ剤として炭酸ナトリウムを用いる場合、高塩基性アルミニウム塩：炭酸ナトリウムの混合割合は、重量比で１：０．１〜１の範囲で適宜設定される。

0038

このような粉末混合品の場合、吸湿や粉末同士の固着等を防止するために、粘土鉱物や炭酸カルシウムなどの無機素材を配合することも可能である。

0039

本発明によれば、高塩基性アルミニウム塩とｐＨ調整のためのアルカリ剤のみの添加で、イオン性の調整を要することなく、不粘着化処理を効率的に行うことができる。本発明により不粘着化された溶剤系塗料を含むアルミニウムフロックは、循環水槽の水面に浮上するため、これを人手により回収したり、フロートが付いており、水の表面を吸引できるポンプを用い、公知のスラッジ回収装置を利用して系外へ排出することができる。

0040

以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

0041

［使用薬剤］
以下の実施例、及び比較例では、処理薬剤として以下のものを用いた。なお、以下において、塩基度は、JIS K １４７５−１９９６に規定された方法で測定したものである。また、Ａｌ２０３換算濃度およびＣｌイオン濃度はそれぞれ発光分光分析法およびイオンクロマトグラフ法によって測定したものである。そして、アルミニウムと塩素との質量比Ａｌ／Ｃｌは、Ａｌ２０３換算濃度およびＣｌイオン濃度に基づき算出した値である。
薬剤１：ＰＡＣ水溶液（大明化学社製ＰＡＣ「タイパック６０１０」、塩基度：５０．０％、Ａｌ２Ｏ３換算濃度：１０重量％、Ｃｌイオン濃度：８．２重量％、Ａｌ／Ｃｌ質量比：０．６、比重：１．２）
薬剤２：高塩基性塩化アルミニウム水溶液（塩基度：６２．７％、Ａｌ２Ｏ３換算濃度：２３重量％、Ｃｌイオン濃度：７．６重量％、Ａｌ／Ｃｌ質量比：１．６、比重：１．３）
薬剤３：フェノール樹脂のアルカリ水溶液（群栄化学社製フェノール樹脂「レジトップ４３２４」２０重量％と、４８％苛性ソーダ１０重量％と、純水７０重量％の混合液、比重１．１）
薬剤４：高塩基性塩化アルミニウム粉末（塩基度：６２．７％、Ａｌ２Ｏ３換算含有量：４６重量％、Ｃｌイオン濃度：１５．２重量％（換算濃度）、Ａｌ／Ｃｌ質量比：１．６）と炭酸ナトリウム粉末の混合品（溶解後のｐＨが試験条件のｐＨとなるように、炭酸ナトリウムの量を調整したもの）
薬剤５：アルキルアミン・エピクロルヒドリン縮合物の水溶液（アルキルアミン・エピクロルヒドリン縮合物濃度：５０重量％、比重１．１５）
薬剤６：ＰＡＣ水溶液（東信化学社製ＰＡＣ「Ｗ−ＰＡＣ」、塩基度：約３３．６％、Ａｌ２Ｏ３換算濃度：１０重量％、Ｃｌイオン濃度：１１．５重量％、Ａｌ／Ｃｌ質量比：０．５、比重：１．２）
薬剤７：硫酸アルミニウム水溶液（Ａｌ２Ｏ３換算濃度：８重量％、比重１．３）

0042

［供試塗料］
供試塗料としては、溶剤系自動車用クリアー塗料を用いた。

0043

［試験方法］
試験方法は以下の通りである。
図１に示す実験装置を用いて試験を実施した。この実験装置は、循環水槽１内の循環水を１００Ｌ／分でポンプＰにより循環して、循環水槽上部の塗料が噴霧される水幕板２上に流下させるように構成されているものである。３は塗料噴霧装置であり、１１は循環配管、１２は、循環水を系外へ排出するための排出配管、１３は排気配管、Ｖ１，Ｖ２はバルブ、Ｆは排気ファンである。

0044

湿式塗装ブース循環水に以下の薬剤をそれぞれ所定濃度で添加した後、硫酸又は苛性ソーダにより所定のｐＨに調整して装置を稼動させた（ただし、実施例２では、薬剤４の添加のみでｐＨ調整）。次に、供試塗料を１０ｇ／分で２分間スプレーし、その後装置を停止した。
装置の停止直後に循環水槽の水面に浮上したスラッジの粘着性（直後不粘着性）を指触にて調べ、下記基準で評価した。
このスラッジを容器にとり、２４時間放置後のスラッジの粘着性（乾燥後不粘着性）を同様に指触により評価した。

0045

＜評価基準＞
◎：粘着なし
○：粘着ないが、指でこねると容易に固まる
△：やや粘着あり
×：粘着大

0046

比較例１：薬剤添加せず
比較例２：薬剤１を６．３ｍＬ（Ａｌ２Ｏ３換算濃度１５ｍｇ／Ｌ）添加
比較例３：薬剤３を３．４ｍＬ（樹脂純分１５ｍｇ／Ｌ）又は５．１ｍｌ（樹脂純分２２．５ｍｇ／Ｌ）添加すると共に、薬剤５を０．２ｇ併用添加
比較例４：薬剤６を６．３ｍＬ（Ａｌ２Ｏ３換算濃度１５ｍｇ／Ｌ）添加
比較例５：薬剤７を７．２ｍＬ（Ａｌ２Ｏ３換算濃度１５ｍｇ／Ｌ）添加
実施例１：薬剤２を２．５ｍＬ（Ａｌ２Ｏ３換算濃度１５ｍｇ／Ｌ）添加
実施例２：薬剤４として、高塩基性塩化アルミニウム粉末／炭酸ナトリウム粉末混合比（ｇ）を１．６３／０、１．６３／０．１３、又は１．６３／０．４９としたもの（いずれもＡｌ２Ｏ３換算濃度１５ｍｇ／Ｌ）を添加

0047

比較例１〜５及び実施例１，２の結果を表１〜７に示す。

0048

0049

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［考察］
上記の試験結果から次のことが分かる。
Ａｌ２Ｏ３換算濃度及びｐＨをそろえた試験のなかで、塩基度の高い塩化アルミニウム塩のみが不粘着効果があり、またその中でもｐＨを７．０以上、より不粘着を利かせるためにはｐＨ７．５以上にすることにより、不粘着性効果が有効に発揮される（表２，４〜７）。

0056

高塩基性塩化アルミニウムは、素材純分として見たとき、表３に示される既存技術の樹脂（薬剤３＋薬剤５）よりも少ない添加量で優れた不粘着効果を発揮する。
ｐＨ７．０での直後不粘着性で比較しても、高塩基性塩化アルミニウムは従来よりも直後不粘着性が良く、ｐＨによる影響も受けにくい。

0057

薬剤４の粉末混合品の場合、循環水の腐敗によるｐＨの低下などを考慮し、高塩基性塩化アルミニウム：炭酸ナトリウムの配合比率を変え、炭酸ナトリウムの量を増やすことも可能である。

0058

本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
本出願は、２０１６年３月３１日付で出願された日本特許出願２０１６−０７１９１２に基づいており、その全体が引用により援用される。