(57)【要約】工業規模の塗装ブース工程におけるオーバースプレーから生じた水および塗料固形分を含む液体塗料スラッジからアスファルト、セメント、コンクリート、モルタル、プラスターボード等の建材を製造するための方法。好ましい実施態様は、この液体塗料スラッジをそのまま建材配合物の水和剤として添加することを含む。
2005505484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体塗料スラッジから建材を製造するための方法であって、
ａ．液体塗料スラッジと、建材の製造に使用される１または複数種の材料とを混合する工程と、
ｂ．当該混合物を硬化させることによってそれから建材を製造する工程と
を含み、前記液体塗料スラッジが前記建材の水和剤として使用されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記液体塗料スラッジが、前記建材の主要な水和剤として使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記塗料スラッジが、５重量％と６０重量％との間の塗料を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記混合物に添加される前記材料が、セメントを形成するための生石灰および砂を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記混合物に添加される前記材料が、モルタルを形成するためのポルトランドセメントおよび砂を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記混合物に添加される前記材料が、コンクリートを形成するためのポルトランドセメント、砂、および骨材を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記コンクリートが、コンクリートブロックまたはプレキャストコンクリートを製造するために使用されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記混合物に添加される前記材料が、プラスターボードを形成するための脱水された石膏を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
液体塗料スラッジを使用してアスファルト乳剤の水相を形成することによって製造されることを特徴とする舗装または屋根材料。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法を用いることによって製造されることを特徴とする建材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的には、塗料スラッジから建材を製造するための方法に関し、具体的には、塗装ブース工程に由来する塗料スラッジを加工せずにアスファルト、セメント、コンクリート、モルタル、プラスター等の建材の製造に使用するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製造工場における塗装工程には塗料スラッジを廃棄するという深刻で費用のかかる問題がある。自動車等の物体をブース内で塗装する場合、余剰塗料は塗装ブース下にあるグレーチング床の下側で水膜または水流によって回収される。これが塗料スラッジとして知られるものである。この塗料スラッジの廃棄に関し、塗装ブースの運営者は非常に複雑な問題を抱えている。現在有効な廃棄技術は焼却、化学的および物理的処理、ならびに固化方式に基づくものである。このような技術により得られる最終生成物は埋め立てゴミとして用いられるのが通常である。しかし環境に有害な可能性があるという懸念や、この種の廃棄物処理に義務づけられている特別な予防措置に費用かがかることから、塗料スラッジを埋め立てゴミに用いることには限界がある。
【０００３】
塗料スラッジを廃棄するのではなくこれを用いて有用な各種副製品を開発し、そこから何らかの価値を得ることによってコストを下げようという数々の試みが行われてきた。このような試みはすべて加工（ほとんどの場合は乾燥粉末の）を必要とするものであったが、これはコスト的に不利であることから商業的な利益は大幅に限られていた。例えば、ソリューシャン（Ｓｏｒｏｕｓｈｉａｎ）らによる１９９６年２月６日発行の米国特許公報（特許文献１）には、乾燥させた塗料スラッジ粉末をポルトランドセメントに混ぜるフィラーとして用いることが提案されている。セント・ルイス、１９９６年１１月１２日発行の米国特許公報（特許文献２）、には、未加工の塗料スラッジに生石灰（ＣａＯ）を混合してスラッジを化学的に乾燥させることによって、塗料固形分と、モルタル、セメント、コンクリート、およびアスファルト中に用いられる構成要素として好適な消石灰の粉末とを作り出すことが教示されている。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第５，４８９，３３３号明細書
【特許文献２】
米国特許第５，５７３，５８７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
塗料スラッジの加工には手間と費用がかかる。したがって、塗装ブース設備から生じる塗料スラッジの固形分がすべて有効に使用される簡単な方法が求められている。
【０００６】
液体塗料スラッジをそのままコンクリート系およびセメント系の建材の構成要素として使用することは上述のどの参考文献にも触れられていない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、塗装ブース工程から生じた水と塗料固形分とを含む液体塗料スラッジをセメント系およびコンクリート系の建材の製造に不可欠な構成要素としてそのまま使用する方法を提供すると共に、塗料スラッジを再利用するための効率的な方法を提供するものである。本発明は、加工時間を短縮し、含まれる工程数が非常に少なく、かつ大掛かりな加工およびスラッジ処理を不要にするものである。
【０００８】
本発明による、塗料スラッジを用いてそれから建材を製造するための方法は、
（ａ）液体塗料スラッジと、建材の製造に使用される１または複数種の材料（セメント配合物、コンクリート配合物、それらの一部等）とを混合する工程と、
（ｂ）この混合物を硬化させることによってそれから建材を製造する工程と
を含む。
【０００９】
本発明の利点は、塗料スラッジが建材の水和用材料として使用されることにある。好ましくは、水和用材料の供給源は塗料スラッジのみである。しかし場合により、所望の水対建材比を得るべくさらに水を追加することもできる。
【００１０】
上述の方法によって調製された建材も本発明の一部をなす。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本明細書において用いる「液体塗料スラッジ」という用語は、塗装ブース工程から生じた塗料スラッジに手を加えていない未加工のもの、またはそれ以外の可能性として、塗料スラッジを適度に濃縮するかもしくは適度に希釈しただけのものを意味する。
【００１２】
本発明に従い処理する廃塗料スラッジが他の大半の廃スラッジとは異なる複雑な構成をもつ材料であることが当業者に理解されよう。典型的にはこのようなスラッジには希釈剤や溶剤などの揮発性有機化合物（「ＶＯＣ」）、「硬化」即ち架橋する可能性のある未硬化の高分子塗料樹脂、架橋剤、ならびに無機および有機顔料が含まれている。本発明は特に、自動車の車体または部品のスプレー塗装工程から生じた塗料スラッジに加工を施さずに使用することに関する。
【００１３】
塗料スラッジは、典型的には、塗装ブース内で自動車等の物体にスプレー塗装を行った際のオーバースプレーおよび他の廃液流から生じる。オーバースプレーによる塗料スラッジは特に塗装ブース下側にある循環水を含む樋中に回収される。通常、このスラッジ液の成分には、下塗り剤、着色ベースコート、クリアコート等の各種自動車用仕上げ塗料（これらはいずれも水系または溶剤系の仕上げ塗料の可能性がある）の塗装に由来する捕集物が含まれる。したがって、液体塗料スラッジは、水、回収された塗料、および塗料粒子を水流中に分散させる役割を果たすブース用の薬品から構成される。
【００１４】
塗装ブース工程から生じた塗料スラッジの未加工物は、典型的には、約５０重量％の塗料および５０重量％の水を含んでいる。しかしながら本発明は、約５重量％〜ほぼ８０重量％の塗料、好ましくは２０重量％〜６０重量％の塗料を含むどの塗料スラッジの処理も包含することができる。塗料が２０重量％を大幅に下回る塗料スラッジ混合物は水分を除去することによって濃縮してもよい。塗料固形分の濃度が非常に高い塗料スラッジ混合物の場合は、ポンプ輸送可能または注入可能な流体を形成すると同時にセメント配合物またはコンクリート配合物と完全に反応できる十分な水を含ませることを目的として、これを十分な量の水に溶かてもよい。
【００１５】
本発明の好ましい実施態様においては、セメントもしくはコンクリートまたは他の建材の調製に際し塗装ブースから輸送された液体塗料スラッジをそのまま液状の水和用成分として使用する。概して本発明は、未加工の液体塗料スラッジと、アスファルト、セメント、コンクリート、モルタル、プラスターボード等の建材の製造に用いられる１または複数種の材料とを混合することを含む。好ましくは、この工程で使用される水和剤（ｈｙｄｒａｔｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）は塗料スラッジのみである。しかし場合により、所望の水対建材比を得るべくさらに水を追加してもよい。
【００１６】
塗料スラッジと混合することのできる周知の建材原料として、例えば、ポルトランドセメント、セメント配合物、モルタル配合物、コンクリート配合物、プラスター配合物等が挙げられる。
【００１７】
例えばポルトランドセメントはコンクリートの原料である。これは、化学的な配合が管理されたカルシウム、ケイ素、アルミニウム、鉄、および他の少量成分から構成され、最終粉砕工程においてここに石膏を加えることによってセメントの凝結時間が調節される。石灰およびケイ石がその質量の約８５％を構成する。これを製造する際によく用いられる材料は、石灰石、貝殻、および白亜または泥灰岩に、頁岩、白土、粘板岩または高炉スラグ、ケイ砂、および鉄鉱石を組み合わせたものである。これらの材料を粗砕して１４００℃を超えて加熱することによって存在する炭酸カルシウムを酸化カルシウムおよびケイ酸カルシウムに変え、次いでこれを粉砕することによって灰色の微粉末を得る。ポルトランドセメントを水和させるかまたは加水すると酸化カルシウムが水酸化カルシウムに変化する。これが固化に有効な物質であり、コンクリート中で二酸化炭素と反応して炭酸カルシウムを生成する。本発明においては、塗料スラッジがポルトランドセメントへの主要な水供給源として、好ましくは唯一の供給源として使用できることが見出された。
【００１８】
セメント配合物は、生石灰と、建材に使用される砂とをドライブレンドしたものである。生石灰は化学的には酸化カルシウムとして知られており、石灰石またはこれと等価な材料を１４００℃を超えて加熱することによって製造される。これに加水して酸化カルシウムを水和させることによって得られる材料は成形性を有し、固化すると堅固で耐久性のある表面を供する。本発明においては、塗料スラッジをセメント配合物への主要な水供給源として、好ましくは唯一の供給源として使用することができる。
【００１９】
モルタル配合物は、ポルトランドセメントと砂とをドライブレンドしたものである。この配合物に水を加えることによってコテ塗り可能な材料となり、煉瓦やコンクリートブロックなどの予備成形された建材の接合に使用される。また、モルタルは、構造物中への湿気や空気の浸入に対するシールにもなる。モルタルの最も重要な特性は接着強度および耐久性である。本発明のさらなる別の実施態様においては、塗料スラッジをモルタル配合物への主要な水供給源として、好ましくは唯一の供給源として使用することができる。
【００２０】
コンクリート配合物は、ポルトランドセメントと、砂と、砂利、砕石等の骨材とをドライブレンドしたものである。この乾燥配合物に水を加えることによって加工性を有する建材が形成される。ここでも同様に塗料スラッジをコンクリート配合物への主要な水供給源として、好ましくは唯一の供給源として使用することができる。コンクリートは、建材の予備成形品であるコンクリートブロックやプレストレストコンクリートなどを製造するために使用してもよく、また、型枠即ち鋳型に充填するために流動形態で使用してもよい。
【００２１】
プラスター配合物は、焼成された石膏石を乾燥形態としたものである。石膏の化学組成はＣａＳＯ4−２Ｈ2Ｏ（硫酸カルシウム二水和物）であり、これを１００℃を超えて加熱すると水和水を失って、一般に焼石膏と呼ばれる硫酸カルシウム半水和物となり、これをさらに処理することによって商用に用いるのに好適なものとなる。使用時にはこのプラスター配合物に水を加え、それによって加工性を有するかまたはコテ塗り可能なペーストを形成させる。塗料スラッジをプラスター配合物への主要な水供給源として、好ましくは唯一の供給源として使用することができる。主にプラスターは、建材の予備成形品であるプラスターボードの製造に用いられる。
【００２２】
アスファルトは、石油精製プロセスにおいて他の成分（ガソリン、灯油、他の油状物等）を取り除いた後に残留する材料である。この材料を骨材および鉱物フィラーとブレンドすることによって舗装や屋根などの用途に好適な建材が得られる。アスファルトは高温形態で使用してもよく、また、常温施工を所望する場合はスラリーのコンシステンシーを有する乳化形態に変えてもよい。塗料スラッジを、アスファルト乳剤を形成するための主要な水供給源として、好ましくは唯一の供給源として使用することができる。塗料スラッジは乳化剤を含有するため、乳化剤を追加する必要が減るかまたはなくなる可能性がある。
【００２３】
本発明の方法によって非常に高品質な建材が製造される。
【００２４】
本発明により得られる他の有利な品質について以下に説明する。
【００２５】
建材を上述の方法によって製造することによって、流動化剤、空気連行剤、および同種の薬品（特定用途向けの建材用の混和剤の製造によく用いられるもの）の添加量を低減することができる。
【００２６】
セメントをベースとする生成物の養生に伴う水和反応の発熱は、例えば非常に大きな構造物中などでは考慮しなければならないことが多い。本発明は、養生中の混合物の水和速度、したがって発熱を加減する可能性のある新規な構成要素を導入する。
【００２７】
セメントまたはコンクリートおよび他のセメントベースの組成物を注入するのに適した温度範囲は、建設工事中の環境によって定まる条件によって決まるのが通常である。加工可能な性質に到達するまでの時間も最終的な性質に到達するまでの時間も重要な要素である。本発明によってワーカビリティが得られる範囲が特に水の凝固点未満にまで拡大する可能性がある。
【００２８】
塗料スラッジは完全な流体であるが、有利には水よりも粘度が高いことから、セメントまたはコンクリート配合物に混合するのがより容易になる可能性がある。ＡＳＴＭ  Ｄ−２１９６は、典型的には粘度測定にブルックフィールド型の装置を使用することを規定している。所望の粘度は選択した構成要素によって変わると思われるが、より混合しやすくなるように粘度を２〜５００センチポアズ、好ましくは２〜１００センチポアズの範囲内とするのが通常であろう。
【００２９】
塗料スラッジ材料は灰色または暗色であるため、水和に水を用いる従来の建材に比べて最終生成物の色がおそらくやや暗めとなる。この差はほとんどの用途にとって影響のないものであるが、有用な識別手段として役立つ場合がある。
【００３０】
要約すると、本発明の主な利点は、塗料スラッジをそのまま建材中における水和用水源として、好ましくは唯一の水和用水源として使用し、それによって塗料スラッジを建材の製造に使用する前に予め大掛りな加工を施して粉末に変える必要をなくすことを教示することにある。
【００３１】
以下の実施例により本発明を説明する。特に断りのない限り部および百分率はすべて重量による。
【実施例】
【００３２】
以下の建材（塗料スラッジを使用したものを１種および水道水をを使用したものを１種）を調製し、これを円柱に成型した後、これらの組成物の特性を比較した。
【００３３】
（実施例１  比較例）
セークリート（Ｓａｋｒｅｔｅ）（商標）コンクリート配合物１袋（３２．３ｋｇ）を電動セメントミキサーに加えて１分間ドライブレンドした。ブレンドされたコンクリート配合物１５．０００ｋｇをプラスチックペール缶に計量した。また、７６°Ｆに調節したミシガン州トロイ（Ｔｒｏｙ  Ｍｉｃｈｉｇａｎ）の水道水１．３６９ｋｇを容器に計量した。ペール缶のコンクリート配合物（１５．０００ｋｇ）をきれいな乾いたミキサーに加えてモーターを始動させ、先に計量しておいた水道水の約３／４を加えて２分間練り混ぜた。残りの水を加えて１分間練り混ぜた。
【００３４】
練り混ぜたコンクリートをプラスチックのカップを用いてミキサーからすくい、４インチ×８インチの円筒形の型枠内に注入した。型枠の１／３まで詰めたら突き棒で突きならし、側面を軽く叩いて空気を追い出した。２／３まで詰めた後および一杯に詰めた後にこれを繰り返した。直定規を用いて鋸を引くように動かし、底面を平らにした。ＡＳＴＭ  Ｃ３１−８４に従い、同じようにして３つの円柱供試体（Ａ、Ｂ、Ｃ）を作製した。
【００３５】
（実施例２  塗料スラッジの例）
工業規模の自動車組立工場から調達した塗料ブースのスラッジをトロイ水道水と替えたことを除いて実施例１と同じ方法でコンクリートを作製した。
【００３６】
（養生および試験）
試料はすべて同じ方法で養生して試験に供した。最初は型枠の蓋をしっかりと閉じて６８〜８０°Ｆで、次いで蓋を取り除いて６８〜８０°Ｆで２８日間養生した。養生後のコンクリートの円柱をＡＳＴＭ  Ｃ３９−８３Ｂに従い試験に供した。
【００３７】
試験結果を以下に示す。
【００３８】
【表１】
2005505484.tif 000003
【００３９】
水道水を用いた煉瓦と塗料スラッジを用いた煉瓦について応力および歪みを比較したものをそれぞれ図１および２に示した。
【００４０】
上記結果から、圧縮強度および歪みに関する結果はミシガン州トロイの水道水から作製したコンクリートも塗料スラッジから作製したコンクリートも同程度であり、これらはいずれもコンクリートに要求されるＡＳＴＭ強度および歪みを十分に上回っていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】塗料スラッジで作製したセメントおよび水道水で作製したセメントの圧縮強度を比較して示した図である。
【図２】塗料スラッジで作製したセメントおよび水道水で作製したセメントの最大歪みを比較して示した図である。
【図１】
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【図２】
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【国際公開パンフレット】
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2005505484.tif 000009
2005505484.tif 000010
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2005505484.tif 000012
2005505484.tif 000013
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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月16日(2003.9.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
液体塗料スラッジから建材を製造するための方法であって、
ａ．最終建材を製造するべく液体塗料スラッジを直接１または複数種の建材原料と混合する工程と、
ｂ．当該混合物を硬化させることによってそれから最終建材を製造する工程と、
を含み、前記液体塗料スラッジが直接前記最終建材の水和剤として使用されることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2005505484.tif 000018
2005505484.tif 000019
2005505484.tif 000020