(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性塗料に含まれる不揮発分の回収方法であって、
（ａ）不揮発分を含む水性塗料が水性媒体で希釈されている液状物を第１の濃縮槽に供給しながら、第１の濃縮槽内の液状物を濾過器に通して濾液を除去し、第１の濃縮槽に戻すことにより、第１の濃縮槽内の液状物を循環濃縮して、不揮発分の濃度を上昇させた１次濃縮液とし、これにより得られる１次濃縮液を第１の濃縮槽から第２の濃縮槽に移送し、
（ｂ）１次濃縮液が入っている第２の濃縮槽への液状物の供給を停止した状態で、第２の濃縮槽内の１次濃縮液を、工程（ａ）にて用いた濾過器と同一の濾過器に通して濾液を除去し、第２の濃縮槽に戻すことにより、第２の濃縮槽内の１次濃縮液を循環濃縮して、不揮発分の濃度を更に上昇させた２次濃縮液とする
ことを含み、これにより、水性塗料に含まれる不揮発分を２次濃縮液の形態で回収する回収方法。
【請求項２】
工程（ａ）を繰り返して実施し、その後、工程（ｂ）を実施する、請求項１に記載の回収方法。
【請求項３】
工程（ｂ）を実施した後、工程（ａ）を再び実施する、請求項１または２に記載の回収方法。
【請求項４】
不揮発分を含む水性塗料が水性媒体で希釈されている前記液状物中の不揮発分の濃度が５重量％以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の回収方法。
【請求項５】
１次濃縮液中の不揮発分の濃度が１０〜２０重量％である、請求項１〜４のいずれかに記載の回収方法。
【請求項６】
濾過器が限外濾過器である、請求項１〜５のいずれかに記載の回収方法。
【請求項７】
工程（ａ）および工程（ｂ）により得られた濾液の少なくとも一部を、不揮発分を含む水性塗料が水性媒体で希釈されている前記液状物を形成するための水性媒体として利用することを更に含む、請求項１〜６のいずれかに記載の回収方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の水性塗料に含まれる不揮発分の回収方法と組み合わせて実施される、水性塗料により被塗物を塗装する塗装方法であって、
被塗物に向けて水性塗料を噴射して被塗物を水性塗料により塗装する間に、塗装の際に被塗物に塗着されなかった水性塗料を水性媒体で捕集し、不揮発分を含む水性塗料が水性媒体で希釈されている液状物を得、
該液状物を用いて工程（ａ）を実施し、
被塗物の塗装を停止している間に工程（ｂ）を実施する
ことを含む、塗装方法。
【請求項９】
２次濃縮液を、被塗物を塗装するための水性塗料の少なくとも一部として利用することを更に含む、請求項８に記載の塗装方法。
【請求項１０】
水性塗料に含まれる不揮発分の回収システムであって、
不揮発分を含む水性塗料が水性媒体で希釈されている液状物が供給される第１の濃縮槽と、
第１の濃縮槽内の液状物が供給されるように第１の濃縮槽と接続された第２の濃縮槽と、
第１または第２の濃縮槽内の液状物から濾液を除去して第１または第２の濃縮槽にそれぞれ戻すように、第１の濃縮槽および第２の濃縮槽に切り換え可能に接続された濾過器とを含む、回収システム。
【請求項１１】
濾過器が限外濾過器である、請求項１０に記載の回収システム。
【請求項１２】
請求項１０または１１に記載の回収システムを含む塗装システムであって、
被塗物に向けて水性塗料を噴射して被塗物を水性塗料により塗装するための塗装ブースと、
塗装の際に被塗物に塗着されなかった水性塗料が水性媒体で希釈されている液状物を貯槽するブース水槽であって、該液状物を第１の濃縮槽に供給するように第１の濃縮槽と接続されたブース水槽と
を更に含む、塗装システム。
【請求項１３】
濾過器により第１または第２の濃縮槽内の液状物から除去された濾液の少なくとも一部をブース水槽に供給するように構成されている、請求項１２に記載の塗装システム。
【請求項１４】
第２の濃縮槽内の液状物が、塗装ブースにて被塗物を塗装するための水性塗料として利用されるように構成されている、請求項１２または１３に記載の塗装システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被塗物、例えば自動車ボディなどを塗装するために用いられる水性塗料の不揮発分の回収方法、および水性塗料により被塗物を塗装する塗装方法に関する。更に、本発明は、このような回収方法および塗装方法をそれぞれ実施するために好適に利用される回収システムおよび塗装システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境への配慮および経済性などの観点から、従来から一般的に使用されている油性塗料に代えて、水性塗料が使用され始めて来ている。水性塗料の利点の１つとして、塗装の際に被塗物に塗着されず、塗装の用に供しなかった過剰な塗料（本明細書においてオーバースプレー塗料とも言う）の再利用、より詳細にはオーバースプレー塗料に含まれる不揮発分の再利用が比較的容易であることが挙げられる。
【０００３】
例えば、特開平６−１４２５７３号公報には、オーバースプレー塗料が希釈されて成る希釈液をバッチ式で濃縮し、得られた濃縮液を塗料として再利用する塗装方法および塗装システムが記載されている。より詳細には、まず、塗装を行っている間は、塗装の際に生じるオーバースプレー塗料を水性媒体で捕集して希釈液の状態で貯槽する。そして、塗装を停止している間に貯槽した該希釈液を別の濃縮槽に全量移送する。そして、この濃縮槽から希釈液を取り出して限外濾過器に通して濾液を除去し、その残余を濃縮槽に戻すという循環操作により、濃縮槽内の希釈液の濃度を上昇させ、所定の濃度にまで濃縮する。これにより得られた濃縮液を塗料として再利用することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
現在、水性塗料の１つの用途として、自動車ボディの塗装が注目されている。このような現状において、自動車ボディを水性塗料により塗装する場合にもオーバースプレー塗料の再利用を実現するため、オーバースプレー塗料（より詳細にはこのような塗料に含まれる不揮発分）の回収を効率的に実現し得る塗装方法および塗装システムの確立が望まれている。
【０００５】
かかる要望に応えるべく、上記のような従来の塗装方法および塗装システムを自動車ボディの塗装にもそのまま応用し、自動車ボディの塗装の際に生じるオーバースプレー塗料をブース水槽に捕集し、ブース水槽に貯槽されたブース水の全量を濃縮槽に移送して、従来の方法と同様にして循環濃縮することにより、水性塗料（より詳細には水性塗料に含まれる不揮発分）を濃縮し、回収することが想到され得る。しかし、このようなバッチ式による１段階濃縮操作では、ブース水槽に貯槽されるブース水の全量を収容し得るような大きな容量の濃縮槽を設ける必要があり、塗装システム全体が非常に大きくなり現実的でない。
【０００６】
被塗物を工業的スケールで塗装する場合、特に、上記の自動車ボディの例のように、塗装すべき被塗物が比較的大きい場合には、処理すべきブース水が著しく多量となるため、システム全体の小型化を図ることは非常に重要である。
【０００７】
本発明の目的は、水性塗料に含まれる不揮発分の回収方法および該回収方法と組み合わせて実施される塗装方法であって、必要な設備スペースを縮小化し得る、新規な方法を提供することにある。また、本発明の目的は、そのような回収方法および／または塗装方法を実施するために好適に利用されるシステム（または装置）を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討の結果、濃縮操作を２段階に分けて実施し、この２段階の濃縮操作を単一の濾過器を用いて実施するという観点に基づいて、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
本発明の１つの要旨によれば、水性塗料に含まれる不揮発分の新規な回収方法が提供される。本発明の回収方法においては、まず、不揮発分を含む水性塗料が水性媒体で希釈されている液状物（以下、このような希釈されている状態の液状物を希釈液とも言う）を濃縮槽に供給しながら、濃縮槽内の液状物を濾過器に通して濾液を除去し、その残余（濃縮液）を濃縮槽に戻すことにより、濃縮槽内の液状物を循環濃縮する。このような操作により、液状物中の不揮発分の濃度を上昇させた１次濃縮液が得られる。そして、１次濃縮液が入っている濃縮槽への液状物の供給を停止した状態で、濃縮槽内の１次濃縮液を上記と同一の濾過器に通して濾液を除去し、その残余（濃縮液）を濃縮槽に戻すことにより、濃縮槽内の１次濃縮液を循環濃縮する。これにより、１次濃縮液中の不揮発分の濃度を更に上昇させた２次濃縮液が得られる。以上のようにして、水性塗料に含まれる不揮発分を、不揮発分を含む２次濃縮液の形態で回収することができる。
【００１０】
上記のような本発明の回収方法によれば、単一の濾過器のみを用いて２段階の濃縮操作を実施しているので、バッチ式の１段階濃縮操作により不揮発分を回収する場合に比べて非常に効率的であり、更に、必要な設備スペースを縮小化することが可能となる。このような効果は、後述するように、工業的スケールで被塗物を塗装する場合に生じるブース水などを処理するのに適する。
【００１１】
以下、本明細書において、希釈液を濃縮槽に供給しながら、濃縮槽内の液状物を循環濃縮して１次濃縮液を得る操作を１段階目の濃縮操作（工程（ａ））とも言い、その後の、１次濃縮液が入った濃縮槽への液状物の供給を停止した状態で、濃縮槽内の１次濃縮液を循環濃縮して２次濃縮液を得る操作を２段階目の濃縮操作（工程（ｂ））とも言うものとする。
【００１２】
尚、本明細書において、単に「液状物」と言うときは、希釈液（即ち、不揮発分を含む水性塗料が水性媒体で希釈されている液状物）のみならず、濾過により濾液を除去した残余の濃縮液、該濃縮液と希釈液の混合物、１次濃縮液および２次濃縮液を含む包括的な概念を指すものとして理解されるべきである。
【００１３】
水性塗料は、一般的には不揮発分と水性媒体とを含む。水性塗料を構成する水性媒体および液状物（または希釈液）にて水性塗料を希釈している水性媒体は、一般的には水などの分子量が比較的小さな揮発分であり、不揮発分とは区別され得る。水性塗料の構成成分である「不揮発分」は、通常、水性媒体よりも大きい分子量を有する。このような水性塗料が希釈されている液状物を濾過すると、小さい分子量を有する水性媒体はフィルター（濾材）を通過して濾液側に移動し得るが、不揮発分はフィルターを通過せず、フィルターの上流側に残留する。よって、水性塗料に含まれる不揮発分は、本発明の方法における濾過器での濾過により濃縮可能である。
【００１４】
本発明において、水性塗料には、一般的な水性塗料を用いることができる。水性塗料は、通常、塗膜形成用の樹脂（即ちバインダー樹脂）や塗膜中に取り込まれる顔料などを不揮発分として含み、濃縮可能な限り他の構成成分も不揮発分に含まれ得る。不揮発分は、特に限定されないが、例えば焼付型アルキドメラミン樹脂などを含み得る。これに加えて、不揮発分は他の成分を含んでいてよい。
【００１５】
本発明において、上記希釈液は、不揮発分を含む水性塗料が水性媒体で希釈された状態のものであるが、本発明の実施に際して必ずしも希釈という操作を要するものではないことに留意されるべきである。希釈液は、例えばいわゆるブース水槽に溜まるブース水などであり得る。本発明において一般的には、水性塗料にもともと含まれていた水性媒体と、水性塗料を希釈している水性媒体とを含む混合物が、濾過器により濾液として除去されることとなる。また、水性塗料が親水性有機溶剤を含む場合には、該親水性有機溶剤も該混合物に含まれて濾液として除去され得る。
【００１６】
水性塗料を希釈している水性媒体には、任意の適切な水性媒体を用いることができ、好ましくは水性塗料の構成成分である水性媒体と同様の組成を有するものを用い得る。しかし、本発明はこれに限定されず、水性塗料の構成成分である水性媒体と異なる組成を有する水性媒体で水性塗料が希釈されていてもよい。
【００１７】
ある液状物（ブース水などの希釈液およびその濃縮液、例えば１次濃縮液および２次濃縮液を含む）中の不揮発分の濃度は、不揮発分を含む液状物  約１．５ｇに純水  約３ｇを加えた混合物を約１１０℃の乾燥室内に約６０分間配置して揮発分（水性媒体および場合により親水性有機溶剤を含む）を蒸発させ、蒸発せずに残った物の重量Ｗ２の、もとの液状物の重量Ｗ１（即ち、１．５ｇ）に対する割合（＝Ｗ２／Ｗ１×１００（％））を求めることによって測定することができる。尚、塗装の際に生じるオーバースプレー塗料を回収する場合には、塗装した被塗装物の数および塗装に用いた水性塗料の量などから、ブース水、１次濃縮液および２次濃縮液中の不揮発分濃度の予測をすることも可能である。
【００１８】
液状物中の不揮発分濃度を上昇させるために本発明において用いる濾過器としては、一般的にはクロスフロー式の濾過器、好ましくは限外濾過器を用い得る。このような濾過器を用いることにより、水性塗料が水性媒体で希釈された液状物から水性媒体を濾液として効率的に除去し、回収目的である不揮発分を濃縮することができる。
【００１９】
好ましい態様においては、１段階目および２段階目の濃縮操作を実施するためにそれぞれ別々の濃縮槽を用いる。より詳細には、第１の濃縮槽および濾過器を用いて、１段階目の濃縮操作を実施することにより希釈液を循環濃縮して１次濃縮液とする。得られた１次濃縮液を第１の濃縮槽から第２の濃縮槽に移送する。このような１次濃縮操作および１次濃縮液の移送は、第２の濃縮操作を実施する前に１回だけ行ってもよいが、第２の濃縮槽の容量に応じて、好ましくは複数回繰り返して実施する（換言すれば、１次濃縮操作により１次濃縮液が得られる度に移送する）。次いで、１次濃縮液を貯槽している第２の濃縮槽および先と同一の濾過器を用いて、２段階目の濃縮操作を、第２の濃縮槽に濾過器から戻ってくる濃縮液以外の液状物を供給することなく（または、希釈液および１次濃縮液のいずれをも供給しない状態で）実施することにより１次濃縮液を循環濃縮して２次濃縮液とする。このように、１段階目および２段階目の濃縮操作を、単一の濾過器とそれぞれ別々の濃縮槽とを用いて実施することにより、第１の濃縮槽にて１次濃縮液が得られる度毎に第２の濃縮槽に移送することができるので、１つの濃縮槽を用いる場合よりも、不揮発分濃度が比較的低く、濾過効率（即ち、単位時間あたりの濾液流量）の高い濃縮操作を第１濃縮槽にて選択的に実施でき、よって、１段階目の濃縮操作を実施する際の濾過器への負担を効果的に低減することができるという更なる効果を奏し得る。もちろん、このような態様によっても、希釈液の全量をバッチ式で濃縮する場合よりも、大量の希釈液（例えばブース水）を、より小さい設備スペースにて処理することができるという効果を奏し得る。
【００２０】
しかし、本発明の回収方法はこれに限定されず、１段階目の濃縮操作および２段階目の濃縮操作を単一の濃縮槽を用いて実施してもよい。より詳細には、それぞれ単一の濃縮槽および濾過器を用い、１段階目の濃縮操作を実施することにより希釈液を循環濃縮して１次濃縮液とし、引き続き２段階目の濃縮操作を、該濃縮槽への希釈液の供給を停止した状態で実施することにより１次濃縮液を循環濃縮して２次濃縮液としてもよい。このような場合でも、希釈液の全量をバッチ式で濃縮する場合よりも、大量の希釈液（例えばブース水）を、より小さい設備スペースにて処理することができる。
【００２１】
好ましい態様においては、２段階目の濃縮操作を実施した後、１段階目の濃縮操作を再び実施する。不揮発分を比較的高濃度で含む２次濃縮液を得るための２段階目の濃縮操作の実施により濾過器（特にフィルター）には不揮発分が付着残留し得るが、２段階目の濃縮操作の実施後に１段階目の濃縮操作を再び実施して、不揮発分濃度の低い液状物（１段階目の濃縮操作の初期においては実質的に希釈液に等しい液状物）を該濾過器に通すことにより、不揮発分濃度の低い液状物が洗浄液と同様の機能を果たし、濾過器を洗浄することが可能となる。このため、濾過器を洗浄するための洗浄槽やこれに接続されるラインを設ける必要がなく、設備スペースの更なる縮小化が可能となる。
【００２２】
また、好ましい態様においては、１段階目の濃縮操作により得られた濾液および／または２段階目の濃縮操作により得られた濾液の少なくとも一部を、水性塗料が希釈された希釈液とするための水性媒体、例えばオーバースプレー塗料を捕集および希釈するための水性媒体として利用する。このようにして濾液をリサイクルすることにより、廃棄物を削減することができ、回収方法の効率化を図ることができる。
【００２３】
本発明の回収方法により得られた２次濃縮液は、そのままで、あるいは新たな水性塗料および／または適当な他の材料と混合されて、水性塗料として再利用され得る。例えば、２次濃縮液は、水性媒体、適切な有機溶剤、および／または不揮発分が補充混合されて、水性塗料として再利用され得る。
【００２４】
以上のような本発明の回収方法は、水性塗料により被塗物を塗装する塗装方法と組み合わせて実施され得る。従って、本発明の別の要旨によれば、上述のような本発明の水性塗料に含まれる不揮発分の回収方法と組み合わせて実施される、水性塗料により被塗物を塗装する塗装方法もまた提供される。本発明の塗装方法においては、まず、被塗物に向けて水性塗料を噴射して被塗物を水性塗料により塗装すると共に、オーバースプレー塗料を水性媒体で捕集し、不揮発分を含む水性塗料が水性媒体で希釈されている希釈液（いわゆるブース水）を得る。この希釈液を用いて上述の１段階目の濃縮操作を実施する。そして、被塗物の塗装を停止している間に２段階目の濃縮操作を実施する。被塗物を塗装している期間（換言すれば希釈液が得られる期間）と、１段階目の濃縮操作を実施する期間はその全体または一部において時間的に重複していても、いなくてもよい。他方、１段階目の濃縮操作を実施する期間と２段階目の濃縮操作を実施する期間は、１段階目の濃縮操作および２段階目の濃縮操作にて単一の濾過器を用いることから、別々の期間とする（即ち、重複しないようにする）必要がある。
【００２５】
上記のような本発明の塗装方法によれば単一の濾過器を用いているので、上述の本発明の回収方法と同様に、従来の塗装システムを利用して塗装する場合に比べて、必要な設備スペースを縮小化することが可能となる。このような本発明の塗装方法は、工業的スケールで被塗物を塗装する場合、特に、自動車ボディのように比較的大きい被塗物を、例えばライン生産方式などにより工業的スケールで塗装する場合に生じる多量のブース水を処理するのに顕著な実益がある。
【００２６】
例えば、被塗物の塗装を実施している間（例えば、ライン生産方式で複数の被塗物を連続的に塗装している間）は、オーバースプレー塗料を捕集および希釈してブース水（または希釈液）を得ながら１段階目の濃縮操作を実施し、被塗物の塗装を停止している間（例えば、ライン生産方式で複数の被塗物を連続的に塗装することを停止している間）は２段階目の濃縮操作を実施することができる。
【００２７】
特に、１段階目の濃縮操作および２段階目の濃縮操作を実施するために別々の濃縮槽を用いる場合には、前者の間は、オーバースプレー塗料を捕集および希釈してブース水を得ながら１段階目の濃縮操作を実施し、１次濃縮液が得られる度毎に得られた１次濃縮液の全量を第１の濃縮槽から第２の濃縮槽に移送するという操作を繰り返し、そして、後者の間に２段階目の濃縮操作を実施し得る。尚、前者の間のうち、１次濃縮液を第１の濃縮槽から第２の濃縮槽に移送する間は、第１の濃縮槽へのブース水の供給を停止しても、しなくてもよく、また、被塗物の塗装を一時的に停止しても、しなくてもよく、当業者であれば必要に応じて選択し得るであろう。
【００２８】
しかし、本発明の塗装方法はこれに限定されず、被塗物の塗装を実施している間の期間と塗装を停止している間の期間との時間的な兼ね合いによっては、１段階目の濃縮操作および２段階目の濃縮操作を単一（または同一）の濃縮槽を用いて実施することも可能である。尚、このような場合にも、ただ１つの濃縮槽を利用してもよいが、濃縮槽を２つ利用してもよい。例えば、第１の濃縮槽を用いて１段階目の濃縮操作および２段階目の濃縮操作を実施し、次いで、第２の濃縮槽を用いて１段階目の濃縮操作および２段階目の濃縮操作を実施するように、被塗物の塗装期間および塗装停止期間に合わせて第１および第２の濃縮槽を、例えば交互に利用するようにしてもよい。
【００２９】
更に、例えば、被塗物の塗装を実施している間は、第１の濃縮槽を用いて１段階目の濃縮操作を実施し、１次濃縮液が得られた段階で、希釈液の供給を第１の濃縮槽から第２の濃縮槽に切り換え、引き続いて第２の濃縮槽を用いて１段階目の濃縮操作を再び実施する。そして、塗装を停止している間に、第１の濃縮槽内の１次濃縮液を２段階目の濃縮操作に付して２次濃縮液を得、また、第２の濃縮槽内の液状物（これは、１次濃縮液と同程度の不揮発分濃度を有することが好ましい）を濃縮して２次濃縮液を得ることもできる。
【００３０】
好ましい態様においては、１段階目および／または２段階目の濃縮操作により得られた濾液の少なくとも一部を、オーバースプレー塗料を捕集および希釈するための水性媒体として利用することができる。このとき、ブース水の量が一定となるように（例えばブース水の液面が所定の高さとなるように）、再利用する濾液の量を調節することがより好ましい。
【００３１】
好ましい態様においては、得られた２次濃縮液は、本発明の回収方法にて上述したように、そのままで、あるいは新たな水性塗料（例えば塗装に用いる前の初期の水性塗料）および／または適当な他の材料と混合した後、被塗物を塗装するための水性塗料として再利用される。これにより、塗装方法の効率化を図ることができる。
【００３２】
本発明の更に別の要旨によれば、不揮発分を含む水性塗料が水性媒体で希釈されている液状物（例えばブース水）が供給される第１の濃縮槽と、第１の濃縮槽内の液状物が供給されるように第１の濃縮槽と接続された第２の濃縮槽と、第１または第２の濃縮槽内の液状物から濾液を除去して、その残余を第１または第２の濃縮槽にそれぞれ戻すように、第１の濃縮槽および第２の濃縮槽に切り換え可能に接続された濾過器とを備える回収システムが提供される。
【００３３】
このような回収システムは、上記１段階目の濃縮操作および２段階目の濃縮操作を別々の濃縮槽を用いて実施する場合の上述の本発明の回収方法を実施するために好適に利用され得る。
【００３４】
また、本発明の更に別の要旨によれば、本発明の回収システムを含む塗装システムであって、被塗物に向けて水性塗料を噴射して被塗物を水性塗料により塗装するための塗装ブースと、被塗物に塗着されなかった水性塗料が希釈されているブース水を希釈液として貯槽するブース水槽とを更に備え、該液状物を第１の濃縮槽に供給するようにブース水槽と第１の濃縮槽とが接続されている塗装システムもまた提供される。
【００３５】
このような塗装システムは、上記１段階目の濃縮操作および２段階目の濃縮操作を別々の濃縮槽を用いて実施する場合の上述の本発明の回収方法と組み合わされて実施される、本発明の塗装方法を実施するために好適に利用され得る。
【００３６】
上記のような本発明の回収システムおよび／または塗装システムは、従来のものに比べて必要な設備スペースが縮小化されるので、省スペース化が実現される。このような効果は、特に、水性塗料が希釈されて成る多量のブース水を処理するのに顕著な実益がある。また、本発明の回収システムおよび／または塗装システムは、濾過器により除去される濾液および／または２次濃縮液を再利用するように構成することもできる。好ましくは、再利用する濾液および／または２次濃縮液の量は、任意の適切な手段により調節され得る。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の１つの実施形態として、塗装システムおよび該塗装システムを用いて実施される水性塗料の不揮発分の塗装方法（回収システムおよび該塗装システムを用いて実施される水性塗料の不揮発分の回収方法を含む）について図面を参照しながら説明する。尚、本実施形態の塗装システムは、水性塗料および／または濾液（またはオーバースプレー塗料の捕集および希釈のための水性媒体）のリサイクルシステムとしても認識され得るであろう。
【００３８】
図１に示すように、本実施形態の塗装システム４０は、概略的には、被塗物である自動車ボディ１を塗装するための塗装ブース２と、水性塗料が貯槽される塗料タンク３と、自動車ボディ１に塗着されなかった水性塗料が希釈されて成るブース水を貯槽するブース水槽５と、濃縮タンク１３ａおよび１３ｂと、濾過器の１種である限外濾過器２５と、濃縮タンク１３ａおよび１３ｂならびに限外濾過器２５を用いる２段階の濃縮操作を経て得られる濃縮液（２次濃縮液）を回収するための回収タンク３３と、限外濾過器２５により分離される濾液を貯槽する濾液タンク３１とを備える。ここで、濃縮タンク１３ａおよび１３ｂが、本発明のシステムに言うところの第１および第２の濃縮槽にそれぞれ対応する。
【００３９】
限外濾過器２５は、濃縮タンク１３ａまたは１３ｂからその内部の液状物を取り出して限外濾過器２５に通して濾液を除去し、残余の濃縮液を濃縮タンク１３ａまたは１３ｂにそれぞれ戻すように、図１に示すようなライン（または配管）構成により濃縮タンク１３ａおよび１３ｂに切り換え可能に接続される。
【００４０】
上記ブース水槽５、濃縮タンク１３ａおよび１３ｂならびに回収タンク３３は、ブース水槽５内のブース水が濃縮タンク１３ａに移送され、濃縮タンク１３ａ内の液状物（より詳細には１次濃縮液）が濃縮タンク１３ｂに移送され、濃縮タンク１３ｂ内の液状物（より詳細には２次濃縮液）が回収タンク３３に回収されるように、図１に示すようなライン構成により接続される。
【００４１】
限外濾過器２５には、市販の限外濾過器を使用し得るが、例えばスパイラル型のフィルターを備えるものを用いることが特に好ましい。しかし、本発明はこれに限定されず、回収すべき水性塗料の不揮発分の分子量の大きさなどに応じて、他の任意の適切なフィルター、例えば平膜型、中空糸膜型などのフィルターを備える限外濾過器を用いることができる。
【００４２】
また、塗料タンク３に貯槽される塗装用の水性塗料には、例えば、不揮発分の１種としてアルキドメラミン樹脂を含む、いわゆるアルキドメラミン樹脂塗料を用い得る。しかし、本発明はこれに限定されず、他の水性塗料を用いてもよい。
【００４３】
このような本実施形態の塗装システム４０においては、まず、不揮発分を所定濃度で含む水性塗料を塗料タンク３からライン４を通して移送し、塗装ブース２の内部の自動車ボディ１に向けてスプレー噴射して自動車ボディ１を水性塗料により塗装する。このとき、自動車ボディ１に塗着されなかったオーバースプレー塗料は、ブース水槽５からライン６および７を通って循環されるブース水および／または濾液タンク３１からライン３５および７を通して供給される濾液により捕集および希釈され、ブース水としてブース水槽５に貯槽される。
【００４４】
ここで、ブース水槽５のブース水の液面がほぼ一定になるように、濾液タンク３１からライン３５および７を通してブース水槽５に流入する濾液の量を、任意の適切な方法／手段によって調節することが好ましい。また、濾液の他にも、水などの水性媒体を補充的に用いてもよい。
【００４５】
ブース水槽５におけるブース水中の不揮発分の濃度は、好ましくは約５重量％以下（当然に０重量％より大きい）、好ましくは約０．５〜１．０重量％とされ得る。ブース水中の不揮発分の濃度が大き過ぎると、ブース内壁面の接液部の洗浄性が悪くなるため好ましくない。また、逆に、ブース水中の不揮発分の濃度が小さ過ぎると、ブース水槽５の容量をかなり大きくする必要があるため好ましくない。このため、上記のような濃度範囲とすることが好ましい。
【００４６】
次いで、得られたブース水をブース水槽５からライン１１を通して濃縮タンク１３ａへ移送しながら、濃縮タンク１３ａおよび限外濾過器２５を用いて、濃縮タンク１３ａ内の液状物が所定の不揮発分濃度を有する１次濃縮液となるまで循環濃縮される。
【００４７】
より詳細には、濃縮タンク１３ａに移送されたブース水をライン１４ａ、１５ａおよび１６を通して限外濾過器２５に移送し、限外濾過器２５にて濾過して、好ましくは不揮発分を実質的に含まない濾液と、不揮発分が濃縮された濃縮液とに分離する。得られた濃縮液はライン２６および２８ａを通して濃縮タンク１３ａに戻し、他方、濾液はライン２７を通して濾液タンク３１に移送する。このような操作を、ブース水槽５からブース水を濃縮タンク１３ａへ供給しながら連続的に実施することにより、濃縮タンク１３ａ内の液状物中の不揮発分濃度が次第に上昇する。やがて、該不揮発分濃度が十分に上昇し、所定の不揮発分濃度を有する１次濃縮液となる。
【００４８】
１次濃縮液中の不揮発分の濃度は、好ましくは約１０〜２０重量％とされ得る。１次濃縮液中の不揮発分の濃度が大き過ぎると、限外濾過器２５によって濾過される濾液の流量（または濾過効率）が低下し、ブース水槽５から濃縮タンク１３ａに供給されるブース水を十分に処理できなくなり、ブース水槽５内のブース水の不揮発分濃度が上昇するため好ましくない。また、逆に、１次濃縮液中の不揮発分の濃度が小さ過ぎると、濃縮タンク１３ａおよび／または１３ｂの容量を大きくする必要があるため好ましくない。このため、上記のような濃度範囲とすることが好ましい。
【００４９】
このようにして１次濃縮液が得られると（換言すれば、濃縮タンク１３ａ内の液状物中の不揮発分濃度が所定の濃度となると）、濃縮タンク１３ａへのブース水の供給および濃縮タンク１３ａから濾過器２５への液状物の供給を停止し、濃縮タンク１３ａ内の所定の不揮発分濃度を有する液状物を１次濃縮液として、その全量を、例えばライン１４ａ、２１および２２ｂを通して（あるいは、ライン１５ａ、１６、２６および２８ｂを通して）濃縮タンク１３ｂに移送する。このような１次濃縮液の濃縮タンク１３ａから濃縮タンク１３ｂへの移送の間、濃縮タンク１３ａへのブース水の供給は、１次濃縮液の不揮発分濃度の変化が特に問題とならないときは停止しなくてもよいが、１次濃縮液の不揮発分濃度を厳密に管理したいときは停止することが好ましい。また、この間、自動車ボディ１の塗装、より具体的には塗料の噴射は、ブース水槽５の容量が十分にあれば停止しなくてもよいが、一時的に停止してもよい。
【００５０】
以上のような１段階目の濃縮操作および得られた１次濃縮液の濃縮タンク１３ａから濃縮タンク１３ｂへの移送は、自動車ボディ１の塗装を、例えばライン生産方式で連続的に塗装している間中に亘って（具体的には、例えば１週間のうちの月〜金曜日または日中）、繰り返し実施することが好ましい。しかし、これに限定されず、１次濃縮液が得られた段階で、自動車ボディ１の塗装を停止してもよい。尚、前者の場合には、１次濃縮液を２段階目の濃縮操作に付すまでの間、例えば、ライン１４ｂ、２１および２２ｂを通じて液状物を循環させることにより、濃縮タンク１３ｂ内にて撹拌しておくことが好ましい。
【００５１】
その後、濃縮タンク１３ｂおよび限外濾過器２５を用いて、濃縮タンク１３ｂ内の液状物が所定の不揮発分濃度を有する２次濃縮液となるまで循環濃縮される。
【００５２】
より詳細には、濃縮タンク１３ｂに移送された液状物（１次濃縮液）をライン１４ｂ、１５ｂおよび１６を通して限外濾過器２５に移送し、限外濾過器２５にて濾過して、好ましくは不揮発分を実質的に含まない濾液と、不揮発分が濃縮された濃縮液とに分離する。得られた濃縮液はライン２６および２８ｂを通して濃縮タンク１３ｂに戻し、他方、濾液はライン２７を通して濾液タンク３１に移送する。このような操作を、濃縮タンク１３ｂへの液状物の供給を停止した状態で連続的に実施することにより、濃縮タンク１３ｂ内の液状物中の不揮発分濃度が次第に上昇する。やがて、該不揮発分濃度が更に十分に上昇し、所定の不揮発分濃度を有する２次濃縮液となる。
【００５３】
２次濃縮液中の不揮発分の濃度は、初期の水性塗料中の不揮発分濃度と同程度とされ得る。２次濃縮液中の不揮発分の濃度が大き過ぎると、不揮発分濃度の増加に伴って２次濃縮液の粘度も増大し、２次濃縮液をライン移送する際の圧力損失が大きくなり、場合によってはラインが詰まり得るため好ましくない。また、逆に、２次濃縮液中の不揮発分の濃度が小さ過ぎると、被塗物の塗装のための水性塗料としてそのまま再利用した場合には、塗膜にいわゆる「タレ」を生じ得るため好ましくない。このため、上記のような濃度範囲とすることが好ましい。
【００５４】
尚、２次濃縮液の不揮発分濃度は、その粘度を指標として予測することが可能である。特に、後述するように、２次濃縮液を再利用して塗装のために再び用いる場合には、その粘度が重視される。
【００５５】
このようにして２次濃縮液が得られると（換言すれば、濃縮タンク１３ｂ内の液状物中の不揮発分濃度が所定の濃度となるか、あるいは、該液状物が所定の粘度を有するようになると）、濃縮タンク１３ｂから濾過器２５への液状物の供給を停止し、濃縮タンク１３ｂ内の所定の不揮発分濃度または粘度を有する液状物を２次濃縮液として、その全量をライン１９を通して回収タンク３３に移送して貯槽する。
【００５６】
以上のような２段階目の濃縮操作および得られた２次濃縮液の濃縮タンク１３ｂから回収タンク３３への移送は、例えば自動車ボディ１の塗装をライン生産方式で連続的に塗装するのを停止している間、または定期的に（具体的には、例えば１週間のうちの土および日曜日または夜間）、バッチ式で実施される。
【００５７】
この結果、オーバースプレー塗料中の不揮発分が２次濃縮液の形態で回収タンク３３に回収される。回収された２次濃縮液は、例えば、ライン３７を通してそのまま単独で、または粘度調整のために水または濾液などの適当な成分を適当量添加した後（図示せず）、塗料タンク３に供給して、初期の水性塗料（換言すれば、新鮮な水性塗料）と混合し、自動車ボディ６１の塗装のために塗装システム４０内で再利用される。再利用する２次濃縮液の量、および、粘度調整をする場合には再利用する２次濃縮液に添加すべき成分の量（または割合）などは、任意の適切な方法／手段によって調整することが好ましい。
【００５８】
このような、単一の濾過器を利用する２段階の濃縮操作を繰り返し実施し得る。例えば、１段階目の濃縮操作およびこれにより得られた１次濃縮液を濃縮タンク１３ａから１３ｂに移送し、好ましくはこのような１次濃縮操作および１次濃縮液の移送を複数回繰り返し、その後、２段階目の濃縮操作を実施し、これにより得られた２次濃縮液を回収タンクに移送して回収する、という一連の操作を１サイクルとして、このようなサイクルを繰り返し実施し得る。
【００５９】
特に、少なくとも２段階目の濃縮操作を実施した後、更に１段階目の濃縮操作を実施することにより、２次濃縮液を得た後、濃縮タンク１３ａから不揮発分濃度の低い液状物が濾過器２５に供給されるので、該液状物が洗浄液と同様の機能を果たし、更なる部材等を必要とすることなく濾過器を洗浄することが可能となる。
【００６０】
以上、本発明の１つの実施形態について説明して来たが、本発明はこれに限定されず、種々の改変がなされ得ることは当業者には容易に理解されよう。
【００６１】
例えば、上述の実施形態においては、回収した２次濃縮液を塗装システム４０内で再利用（またはリサイクル）するものとしたが、別の塗装システムおよび／または他の用途に利用することも可能である。
【００６２】
また、例えば、上述の実施形態においては２つの濃縮タンク１３ａおよび１３ｂのうち、濃縮タンク１３ａを１段階目の濃縮操作に利用し、濃縮タンク１３ｂを２段階目の濃縮操作に利用するものとしたが、１段階目および２段階目の濃縮操作をいずれの濃縮タンクを用いて実施するかを任意に選択できるようにライン接続してもよい。
【００６３】
より詳細には、例えば図２に示すように、ブース水槽５と濃縮タンク１３ｂとの間にライン４１を追加し、また、濃縮タンク１３ａと回収タンク３３との間にライン４２を追加する。これにより、ブース水槽５のブース水を濃縮タンク１３ａおよび１３ｂのいずれかに選択的に供給することが可能となる。
【００６４】
例えば、図２に示す塗装システム５０を用いれば、被塗物の塗装を実施している間の期間と塗装を停止している間の期間との時間的な兼ね合いにもよるが、以下のような操作が可能である。濃縮タンク１３ｂにブース水を供給しながら、限外濾過器２５を用いて濃縮タンク１３ｂにて１段階目の濃縮操作を実施し、次いで、得られた１次濃縮液を、限外濾過器２５を用いてそのまま濃縮タンク１３ｂにて２段階目の濃縮操作に付し、これにより得られる２次濃縮液をライン１９に通して回収タンク３３に回収することができる。続くサイクルにおいては、今度は濃縮タンク１３ａにブース水を供給しながら、限外濾過器２５を用いて濃縮タンク１３ａにて１段階目の濃縮操作を実施し、次いで、得られた１次濃縮液を、限外濾過器２５を用いてそのまま濃縮タンク１３ａにて２段階目の濃縮操作に付し、これにより得られる２次濃縮液をライン４２に通して回収タンク３３に回収することもできる。
【００６５】
また、塗装システム５０を用いれば以下のような操作も可能である。自動車ボディ１の塗装をしている間、濃縮タンク１３ａにブース水を供給しながら、限外濾過器２５を用いて濃縮タンク１３ａにて１段階目の濃縮操作を実施する。濃縮タンク１３ａ内の液状物の不揮発分濃度が上昇して１次濃縮液が得られると、ブース水の供給をライン１２からライン４１に切り換えることにより、ブース水を濃縮タンク１３ｂに供給する。そして、引き続いて、自動車ボディ１の塗装が停止されるまで、限外濾過器２５を用いて濃縮タンク１３ｂにて１段階目の濃縮操作を再び実施する。この間、濃縮タンク１３ａに貯槽される１次濃縮液を撹拌しておくことが好ましい。尚、塗装を停止する時点で、濃縮タンク１３ｂ内の液状物は１次濃縮液となっていても、いなくてもよいが、１次濃縮液と近い所定の不揮発分濃度にまで濃縮されていることが好ましい。やがて、自動車ボディ１の塗装が停止されると、濃縮タンク１３ｂ内の液状物が所定の不揮発分濃度、好ましくは約１０〜２０重量％に達していれば、必要に応じて、限外濾過器２５を用いて２段階目の濃縮操作に付して該液状物を２次濃縮液とし、得られた２次濃縮液をライン１９に通して回収タンク３３に回収することができる。また、自動車ボディ１の塗装を停止している間に、濃縮タンク１３ａに貯槽されている１次濃縮液を限外濾過器２５を用いて２段階目の濃縮操作に付し、濃縮タンク１３ａ内の１次濃縮液を循環濃縮して２次濃縮液とし、得られた２次濃縮液をライン４２に通して回収タンク３３に回収することができる。尚、ここで、自動車ボディ１の塗装が停止されている間に行なわれる２次濃縮液を得るための２段階目の濃縮操作は、濃縮タンク１３ａおよび１３ｂのいずれ側を先に実施してもよい。
【００６６】
以上のように、塗装システム５０およびこれを用いた上述の塗装方法によれば、１段階目の濃縮操作を実施した後、２段階目の濃縮操作を実施する前に液状物を濃縮タンク１３ａおよび１３ｂの間で移送する必要がなく、濃縮タンク１３ａおよび１３ｂのいずれかを用いて１段階目の濃縮操作を実施し、そのまま２段階目の濃縮操作を実施することができる。
【００６７】
また、上述の実施形態においては２つの濃縮タンクを用いることとしたが、単一の濃縮タンクを用いて２段階の濃縮操作を行うことも可能である。例えば、ブース水を単一の濃縮タンクに供給しながら、単一の限外濾過器を用いて該濃縮タンクにて１段階目の濃縮操作を実施することにより１次濃縮液を得、該濃縮タンクへのブース水の供給を停止して、該限外濾過器を用いて該濃縮タンクにて引き続き２段階目の濃縮操作を実施することにより２次濃縮液を得てもよい。
【００６８】
もちろん、上述の実施形態における自動車ボディは被塗物の一例に過ぎず、本発明は、任意の適切な他の被塗物を塗装するために利用され得ることは当業者に容易に理解され得るであろう。
【００６９】
【発明の効果】
本発明によれば、水性塗料に含まれる不揮発分の新規な回収方法が提供される。本発明の回収方法によれば、単一の濾過器のみを用いて２段階の濃縮操作を実施しているので、バッチ式の１段階濃縮操作により不揮発分を回収する場合に比べて、必要な設備スペースを縮小化することができる。また、不揮発分を回収する際に生じる濾液を再利用することができるので効率的である。
【００７０】
加えて、本発明によれば、上記のような本発明の回収方法と組み合わせて実施される塗装方法もまた提供される。本発明の塗装方法によれば、上記のような効果を奏し得る回収方法を利用しているので、バッチ式の１段階濃縮操作を行う従来の塗装方法に比べて、必要な設備スペースを縮小化することが可能となる。このような本発明の塗装方法は、工業的スケールで被塗物を塗装する場合、特に、自動車ボディのように比較的大きい被塗物を、例えばライン生産方式などにより工業的スケールで塗装する場合に生じる多量のブース水を処理するのに顕著な実益がある。また、不揮発分を回収する際に生じる濾液および２次濃縮液の形態で回収した不揮発分を再利用することができるので効率的である。
【００７１】
更に、本発明によれば、上記の本発明の回収方法および／または塗装方法を実施するために好適に利用される回収システムおよび／または塗装システムもまた提供される。本発明の回収システムおよび／または塗装システムによれば、本発明の回収方法および／または塗装方法と同様の効果を得ることができ、よって、省スペース化が実現され、また、より効率的な塗装が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の１つの実施形態における塗装システムを模式的に示す概念図である。
【図２】  本発明の１つの実施形態の改変例における塗装システムを模式的に示す概念図である。
【符号の説明】
１  自動車ボディ（被塗物）
２  塗装ブース
３  塗料タンク
５  ブース水槽
１３ａ、１３ｂ  濃縮タンク（濃縮槽）
２５  限外濾過器（濾過器）
３１  濾液タンク
３３  回収タンク
４０、５０  塗装システム
４、６、７、１１、１２、１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂ、１６、１９、２１、２２ａ、２２ｂ、２６、２７、２８ａ、２８ｂ、３５、３７、４１、４２  ライン（配管）
【図１】
0003942904.tif 000002
【図２】
0003942904.tif 000003