(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性塗料を被塗物にスプレー塗装し、一定量の水を入れた水槽よりの循環水であって被塗物の背後に形成される水流カーテンにより、被塗物に塗着しなかった未塗着塗料を捕集し、捕集された未塗着塗料と共に水槽に入れて捕集水とする水性塗料の塗装方法であって、３５〜５０重量％の固形分濃度を有するスプレー塗装用水性塗料の一定量を一定時間スプレー塗装し、得られた捕集水のうち一定量を３５重量％より高く９０重量％以下の固形分濃度を有する所定量の補給用水性塗料と配合して３５〜５０重量％の固形分濃度を有するスプレー塗装用水性塗料を調製し、調製されたスプレー塗装用水性塗料をスプレー塗装して未塗着塗料を廃棄することなく回収・再利用する第１工程、第１工程で得られた捕集水について、捕集水の固形分濃度が定常状態となる一定値に達するまで第１工程を繰り返して、未塗着塗料を廃棄することなく回収・再利用する第２工程、及び次いで固形分濃度が定常状態となる一定値に達した捕集水の一定量を３５重量％より高く９０重量％以下の固形分濃度を有する一定量の補給用水性塗料と配合して３５〜５０重量％の固形分濃度を有するスプレー塗装用水性塗料を調整し、調整されたスプレー塗装用水性塗料をスプレー塗装する工程を繰り返して未塗着塗料を廃棄することなく回収・再利用する第３工程よりなり、上記回収・再利用工程を繰り返すとき、水流カーテンおよび水流カーテンより湿式塗装ブース内側の水面の面積を調整してそれらより蒸発する水分などの揮発分の量を調節する手段、水槽に新たに水を添加する手段および補給用水性塗料と配合する捕集水の水分の一部を蒸発させる手段より選ばれる少くとも１種の手段により水槽内の液量を調節し、スプレー塗装用水性塗料の固形分濃度が、常に３５〜５０重量％の範囲にあり、捕集水の固形分濃度が３５重量％未満の範囲にあり、補給用水性塗料の固形分濃度がスプレー塗装用水性塗料の固形分濃度よりも高く、かつ９０重量％以下の範囲にあることを特徴とする前記水性塗料の塗装方法。
【請求項２】
請求項１記載の塗装方法であって、水流カーテンを形成する循環水が請求項１記載の方法に用いられる水性塗料を含有するものである請求項1記載の塗装方法。
【請求項３】
水流カーテンにより未塗着塗料を捕集するにあたり、アミン化合物を添加することにより循環水のｐＨ値が７〜１２の範囲に調整される請求項１記載の方法。
【請求項４】
アミン化合物の沸点が６０〜３００℃である請求項２記載の方法。
【請求項５】
該水性塗料が、水溶性、コロイダルディスパージョンまたはエマルジョンの形態を有する、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂およびエポキシ樹脂よりなる群から選ばれる少くとも１種の樹脂を樹脂成分として含有する請求項１ないし３項の何れか１項記載の方法。
【請求項６】
湿式塗装ブースの水槽より所定の固形分濃度を有する所定量の捕集水を供給するライン、該ラインにより供給される捕集水と新たに補給される所定の固形分濃度を有する所定量の高固形分水性塗料とを配合して所定の固形分濃度を有する所定量のスプレー塗装用水性塗料とする配合槽、および該スプレー塗装用水性塗料を該配合槽よりスプレー手段に供給するラインよりなる請求項１記載の方法に用いられる装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、水性塗料の塗装方法およびその装置に関し、詳しくは、湿式塗装ブースを用いる水性塗料のスプレー塗装方法において未塗着塗料を工業的に有利な方法で完全に回収・再利用することができる塗装方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術およびその解決すべき課題】
従来、例えば、特開昭４９−５１３２４号公報には、湿式塗装ブースを用いる水性塗料のスプレー塗装方法において、未塗着塗料を廃棄することは、塗料の損失となるばかりでなく、環境汚染の問題を生ずることになることから、未塗着塗料たるオーバースプレーを湿式塗装ブース内の循環水に捕集して得られる捕集水を限外濾過膜、逆浸透濾過膜などに通し、水を濾過して濃縮することにより固形分濃度をスプレー塗装用水性塗料のそれと同程度にして使用することにより捕集水より未塗着塗料たるオーバースプレー塗料を回収する方法が開示されている。しかしながらこの方法では、濃縮手段として限外濾過装置、逆浸透濾過装置に設備コストがかかることの他に、捕集水を濾過・濃縮して塗料を回収する過程で捕集水中に含まれる低分子酸成分、アミン、溶剤などが分離液と共に流出して塗料樹脂から引き離され、濃縮した回収塗料中の樹脂が不安定になって増粘し、濾過効率が低下して目的とするスプレー塗装用水性塗料としての固形分濃度まで濃縮するのが困難であるという問題がある。
【０００３】
特開平６−３２０１０３号公報には、捕集水の濾過・濃縮手段として限外濾過装置などを用いる水性塗料のスプレー塗装方法における上記した諸問題点を解決する方法として、回収塗料の分離液の再使用方法が提案されている。しかしながら、この方法も捕集水の濾過・濃縮工程を必要としていること、その、濾過・濃縮手段として設備コストのかかる限外濾過装置などが必要であることなどの問題があり、捕集水の濾過・濃縮工程が不要であり、したがって設備コストのかかる限外濾過装置などの濾過・濃縮手段が不要であり、捕集水の濾過・濃縮に伴なう諸問題を生ずることなく、また環境汚染の問題を生ずることもなく、工業的に有利な方法で未塗着塗料を完全に回収・再利用しうる水性塗料の塗装方法が要望されている。
【０００４】
本発明は、湿式塗装ブースを用いる水性塗料のスプレー塗装方法において、従来技術におけるように設備コストのかかる限外濾過装置などを用いて捕集水を濾過・濃縮する工程が不要であり、捕集水の濾過・濃縮に伴なう諸問題、例えば濾過・濃縮後の回収塗料中の樹脂が不安定になって増粘する問題などを生ずることなく、また環境汚染の問題を生ずることもなく、工業的に有利な方法で未塗着塗料を完全に回収・再利用しうる水性塗料の塗装方法および装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、水性塗料を被塗物にスプレー塗装し、一定量の水を入れた水槽よりの循環水であって被塗物の背後に形成される水流カーテンにより、被塗物に塗着しなかった未塗着塗料を捕集し、捕集された未塗着塗料と共に水槽に入れて捕集水とする水性塗料の塗装方法であって、未塗着塗料に基づく所定の固形分濃度を有する所定量の捕集水に、所定の固形分濃度を有する所定量の補給用高固形分水性塗料を配合して所定の固形分濃度を有する所定量のスプレー塗装用水性塗料として使用する工程を繰り返し、未塗着塗料を完全に回収・再利用することよりなり、捕集水の固形分濃度がスプレー塗装用水性塗料の固形分濃度よりも低く、補給用水性塗料の固形分濃度がスプレー塗装用水性塗料の固形分濃度よりも高いことを特徴とする前記水性塗料の塗装方法；および湿式塗装ブースの水槽より所定の固形分濃度を有する所定量の捕集水を供給するライン、該ラインにより供給される捕集水と新たに補給される所定の固形分濃度を有する所定量の高固形分水性塗料とを配合して所定の固形分濃度を有する所定量のスプレー塗装用水性塗料とする配合槽、および該スプレー塗装用水性塗料を該配合槽よりスプレー手段へ供給するラインよりなる前記方法に用いられる装置を提供するものである。
【０００６】
本発明方法において使用されるスプレー塗装用水性塗料は、水溶性、コロイダルディスパージョンまたはエマルションの形態を有する、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂およびエポキシ樹脂よりなる群から選ばれる少くとも１種の樹脂を樹脂成分として含有するのが好ましい。また該水性塗料は、樹脂成分に水酸基などの官能基を導入し、架橋剤としてメラミン樹脂などを用いる加熱硬化型のもの、または樹脂成分に不飽和基を導入し、ドライヤーで酸化重合させる常温架橋型のものであってもよい。該水性塗料は、通常上記樹脂成分および架橋剤にさらに着色顔料、体質顔料、染料、硬化剤、流動調整剤、増粘剤、はじき防止剤、ツヤ消し剤、消泡剤、抗菌剤などを必要に応じて配合し、分散機、撹拌機などを用いて製造される。スプレー塗装用水性塗料を塗装する際の粘度はフォードカップ＃４で３０〜９０秒であり、その固形分濃度は塗料の種類によっても異なるが通常３５〜５０重量％である。
【０００７】
本発明方法において、スプレー塗装が開始され、水流カーテンにより未塗着塗料を捕集するにあたり、水流カーテンを形成する循環水が水そのものであっても、また予じめ本発明で用いられる水性塗料を含有したものであってもよいが、特に循環水が水そのものである場合、スプレー塗装用水性塗料としては安定であっても、水に無限希釈状態で捕集される際、荷電状態がくずれ、樹脂の析出、顔料の凝集などの問題が生ずるため、特に水そのものの水流カーテンによって未塗着塗料を捕集する際には、循環水に予じめアミン化合物を添加してそのｐＨ値を７〜１２、好ましくは８〜１０の範囲に調整しておくことが好ましい。添加されるアミン化合物は、６０〜３００℃の沸点を有し、塗料分野で一般に使用されるものが適切である。該沸点が３００℃より高いと、塗膜乾燥後も塗膜中にアミン化合物が残存し、耐水性低下の原因となる。一方、沸点が６０℃より低いと、アミン化合物が空気中に揮散し、ｐＨ値の維持が困難になる。該アミン化合物の具体例としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン等のアルキルアミン；モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノ（２−ヒドロキシプロピル）アミン、ジ（２−ヒドロキシプロピル）アミン、トリ（２−ヒドロキシプロピル）アミン、ジメチルアミノエタノール、ジエチルアミノエタノール等のアルカノールアミン；エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のアルキレンポリアミン；プロピレンイミン等のアルキレンイミン；ピペラジン、モルホリン、ピラジン、ピリジン等が挙げられる。
【０００８】
本発明方法において、未塗着塗料に基づく所定の固形分濃度を有する所定量の捕集水に、所定の固形分濃度を有する所定量の補給用高固形分水性塗料を配合して所定の固形分濃度を有する所定量のスプレー塗装用水性塗料として使用する工程を繰り返すことにより未塗着水性塗料が完全に回収・再利用される。
【０００９】
本発明方法で使用される捕集水の固形分濃度は、スプレー塗装用水性塗料のそれよりも低く、スプレー塗装用水性塗料の固形分濃度が通常３５〜５０重量％であることから、通常５０重量％未満であればよいが、循環水用のポンプにかかる負荷を考慮して、３５重量％未満が好ましく、０．１〜３０重量％の範囲が特に好ましい。
【００１０】
本発明方法で使用される補給用高固形分水性塗料の固形分濃度は、スプレー塗装用水性塗料のそれよりも高く、スプレー塗装用水性塗料の固形分濃度が通常３５〜５０重量％であることから、３５重量％を超えるが、塗料の製造のしやすさの点より、好ましくは６０〜９０重量％、さらに好ましくは６５〜８０重量％の範囲にある。
【００１１】
本発明方法において、スプレー塗装されるスプレー塗装用水性塗料のうち通常約５０％程度が被塗物に塗着されないで背後の水流カーテンにより捕集されるが、この捕集工程を繰返していくと捕集水の固形分濃度はスプレー塗装用水性塗料の固形分濃度に限りなく近づくことになる。一方この捕集工程を繰り返すとき、場合によっては水槽の液量が変動する場合があり、その場合には必要に応じて水流カーテンおよび水槽の水面のうち水流カーテンより湿式塗装ブース内側の水面の面積を調整してそれらより通常の塗装条件下、例えば温度３０℃、湿度７０％の条件下に蒸発する水分などの揮発分の量を調節して水槽内の液量を適宜調節してもよく、場合によっては水槽に新たに水を添加して調節してもよく、場合によっては補給用水性塗料に配合する捕集水の水分の一部を蒸発させる蒸発手段を設けて調節してもよい。
【００１２】
添付図面の図１により、本発明の方法およびその装置について以下説明する。図１において、スプレーガン１よりスプレー塗装用水性塗料が被塗物２に塗着されるが、塗着されなかった未塗着塗料は水槽３に入れられた一定量の水をポンプ４により循環させて形成される水流カーテン５により捕集されて循環水と共に水槽に入って捕集水６となり、この捕集水の固形分濃度が所定濃度に達した時点で捕集水の所定量を捕集水供給ライン７を通って配合槽８に送り、配合槽８内で所定の固形分濃度を有する所定量の補給用高固形分水性塗料と配合して所定の固形分濃度を有する所定量のスプレー塗装用水性塗料を調製し、スプレーガン１への供給ライン９を通り、必要に応じて設けられる濾過器１０および塗装用塗料タンク１１より調整されたスプレー塗装用水性塗料がスプレーガン１に供給されてスプレー塗装に使用される工程が繰り返されることにより未塗着塗料が完全に回収・再利用される。場合によっては、必要に応じて供給ライン７に蒸発装置（図示せず）を設けて水槽中の捕集水の量を調節してもよい。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、湿式塗装ブースを用いる水性塗料のスプレー塗装方法において、従来技術におけるように設備コストのかかる限外濾過装置などを用いて捕集水を濾過・濃縮する工程が不要であり、捕集水の濾過・濃縮に伴なう諸問題、例えば濾過・濃縮後の回収塗料中の樹脂が不安定になって増粘する問題などを生ずることなく、また環境汚染の問題を生ずることもなく、工業的に有利な方法で未塗着塗料を完全に回収・再利用しうる水性塗料の塗装方法および装置が提供される。
【００１４】
【実施例】
本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。実施例において、特に断らない限り「部」および「％」は何れも重量基準による。
【００１５】
実施例１
酸価４５、水酸基価４０および数平均分子量５０００のアルキド樹脂をジエタノールアミンで中和し、固形分濃度６０％の水溶性アルキド樹脂を得た。この水溶性アルキド樹脂１２５部に、硬化剤としての水溶性メラミン樹脂（三井サイアナミド社製、商品名・サイメル３５０、固形分濃度１００％）３０部、カーボンブラック１０部およびマイカ１００部を配合し、サンドミルで分散後、水を加えて固形分濃度７０％の高固形分水性塗料を得た。
この高固形分水性塗料を水で稀釈して固形分濃度４０％のスプレー塗装用水性塗料とした。
容量４００リットルの水槽に２００リットルの水を入れ、トリエチルアミンを加えてｐＨを９に調整し、水流カーテンおよび水槽の水面のうち水流カーテンより湿式塗装ブース内側の水面の合計が６ｍ２  となる湿式塗装ブースを用いて、上記した固形分濃度４０％のスプレー塗装用水性塗料を、１日当り２０ｋｇの割合でスプレー塗装を行なったところ、そのうち１０ｋｇが被塗物に塗着し、残りの１０ｋｇが未塗着塗料として水流カーテンにより捕集されて水槽にはいり捕集水となった。この捕集水の所定量を配合槽に供給し、上記した固形分濃度７０％の補給用高固形分水性塗料の所定量と配合して１日当り固形分濃度４０％のスプレー塗装用水性塗料２０ｋｇを調製し、翌日、調製された固形分濃度４０％のスプレー塗装用水性塗料を前日と同様にスプレー塗装し、以下１日ごとに同様の工程を繰り返し３０日間継続した。捕集水の固形分濃度は徐々に上昇してくるが、２０日以降は固形分濃度約３０％の捕集水１３．３部に対し、上記固形分濃度７０％の補給用水性塗料６．７部の割合で配合することで定常状態になり、未塗着塗料の変質もなく、未塗着塗料を完全に回収・再利用することができた。
【００１６】
実施例２
酸価４０および数平均分子量８０００のエポキシエステルディスパージョン樹脂をトリエタノールアミンで中和し、固形分濃度５０％のコロイダルディスパージョン水性樹脂を得た。この水性樹脂２００部、ドライヤー（大日本インキ（株）製、商品名・ディックネート３１１１、Ｃｏ系）５部、カーボンブラック１０部およびバリタ１００部を配合し、サンドミルで分散後、水を加えて固形分６５％の補給用高固形分水性塗料を得た。これに水を加えて固形分濃度４０％のスプレー塗装用水性塗料とした。
容量４００リットルの水槽に２００リットルの水を入れ、トリエタノールアミンを加えてｐＨを９に調整し、水流カーテンおよび水槽の水面のうち水流カーテンより湿式塗装ブース内側の水面の合計が４０ｍ２  となる湿式塗装ブースを用いて、上記した固形分濃度４０％のスプレー塗装用水性塗料を、１日当り４０ｋｇの割合でスプレー塗装を行なったところ、そのうち２０ｋｇが被塗物に塗着し、残りの２０ｋｇが未塗着塗料として水流カーテンにより捕集されて水槽にはいり捕集水となった。この捕集水の所定量を配合槽に供給し、上記した固形分濃度６５％の補給用高固形分水性塗料の所定量と配合して１日当り固形分濃度４０％のスプレー塗装用水性塗料４０ｋｇを調製し、翌日、調製された固形分濃度４０％のスプレー塗装用水性塗料を前日と同様にスプレー塗装し、以下１日ごとに同様の工程を繰り返し、６０日間継続した。捕集水の固形分濃度は徐々に上昇するが、２０日以降は、固形分濃度約３０％の捕集水２６．７部、固形分濃度６５％の補給用水性塗料１２．３部および水１部の割合で配合してスプレー塗装用水性塗料とすることで定常状態に達し、未塗着塗料の変質もなく、未塗着塗料を完全に回収・再利用することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法および装置を説明するための概略図である。
【符号の説明】
１    スプレーガン
２    被塗物
３    水槽
４    ポンプ
５    水流カーテン
６    捕集水
７    捕集水供給ライン
８    配合槽
９    供給ライン
１０    濾過器
１１    塗装用塗料タンク
【図１】
0003570783.tif 000002