(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性塗料を使用している湿式塗装ブースにおいて、ブース循環水の電荷量を測定し、その値が−１００μｅｑ／リットル〜＋１，０００μｅｑ／リットル〔ここで、−（マイナス）はアニオン性電荷を、＋（プラス）はカチオン性電荷を示す〕になるようにカチオン性凝集剤を連続的あるいは間欠的に添加することを特徴とする湿式塗装ブース循環水の管理方法。
【請求項２】
カチオン性凝集剤が、ポリアクリルアミノエチルトリメチルアンモニウムクロライド、アクリルアミド−アクリルアミノエチルトリメチルアンモニウムクロライド共重合体、ジシアンジアミド−ホルムアルデヒド共重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド−二酸化硫黄共重合体、ジメチルアミン−エピクロルヒドリン縮合物、ジメチルアミン−エピクロルヒドリン−アンモニア縮合物、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド−アクリルアミド共重合体及びポリエチレンイミンから選ばれる１種以上である請求項１記載の湿式塗装ブース循環水の管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水性塗料を使用している自動車あるいは家庭電気製品等の塗装工程湿式塗装ブースにおけるブース循環水の管理方法であり、より詳しくは、水に捕集された未塗着水性塗料を凝集、不粘着化し、塗料滓と水との固液分離を円滑に行わせるように未塗着塗料処理薬品の添加量を適正に維持する湿式塗装ブース循環水の管理方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車あるいは家庭用電気製品等の塗装は、一般に塗装ブース内で塗料を噴霧して行っている。このとき、対象物に塗着しなかった余剰塗料は、未塗着塗料として水に捕集され、分離される。しかし、一部の塗料は分離されず、粘着性粒子あるいは粘着性小塊となってブース水中に浮遊、分散して、循環するので、ブース循環水に予め塗料処理薬品を入れて、粘着性粒子あるいは粘着性小塊を不粘着化させて固液分離を円滑に行わせるようにしている。
【０００３】
ところで、昨今の環境問題から空気中あるいは水中に飛散する有機溶剤を削減することが強く要求され、塗装工程では油性塗料に代わって水性塗料が使用されるようになってきた。水性塗料は、塗料樹脂を水に溶解あるいは分散させたものであるので、水に捕集されても水性塗料を単に水希釈した状態で存在しており、従来の油性塗料で行われた不粘着性処理方法では適切に処理できず、ブース循環水に塗料が徐々に蓄積されると、ブース循環水経路内の壁面や装置に粘着物となって付着することとなる。これまでの未塗着塗料の処理は、油性塗料を対象にして検討されてきたが、水性塗料を使用しているブース循環水の処理は、全く別の角度から、検討する必要が生じてきた。
【０００４】
水性塗料は、ブース循環水系に入ると、その樹脂成分は、水中にアニオン電荷を帯びて分散するため、適切な除去処置が行われないと徐々に濃縮され、（１）循環水のＣＯＤ、ＢＯＤが高くなり排水処理施設への負荷が増大する、（２）水質悪化により腐敗しやすく、悪臭を発生して作業環境を悪化させる、（３）発泡しやすく、固液分離に障害を生じ、操業上支障を来していた。
【０００５】
これら水性塗料に係わる問題を回避する方法として、循環水の一部を抜き出したり、定期的に循環水を入れ替えることが行われていたが、排水処理コストの増大を招来し限界があった。また、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化鉄等の無機凝集剤を添加して水性塗料を凝集分離する方法が行われたが、無機系凝集剤では十分な効果が得られないため、添加量が多くなる上に塩類濃度の上昇により装置の腐食が増大すること、さらに無機物フロックの生成によりスラッジ量が増える等の問題を有している。この他、ポリエチレンイミンを有効成分とする処理剤を使用する方法（特開昭６１−７４６０７号公報）、カチオン性水溶性有機高分子凝集剤とアニオン性有機高分子凝集剤を添加する方法（特開昭６３−４２７０６号公報）が提案され、腐食の低減、無機スラッジ量の減少とそれなりの効果がみられたが、水性塗料の性状によって凝集効果が変わるため、これら凝集剤を適正量注入することには管理上の難しさがあった。
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、湿式ブース循環水中の未塗着水性塗料の凝集処理を適切に維持するための凝集性を短時間で評価し、未塗着水性塗料と水の固液分離を容易に、かつ、経済的に行うことができるようにするブース循環水の管理方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは，ブース循環水に捕集された未塗着水性塗料の凝集、沈殿、不粘着化等について鋭意研究を重ねた結果、未塗着水性塗料を含むブース循環水の電荷量を測定、管理することにより、経済的でかつ良好な凝集処理を行なえることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、請求項１の発明は、水性塗料を使用している湿式塗装ブース循環水の管理方法であり、ブース循環水の電荷量を測定し、その値が−１００μｅｑ／リットル〜＋１，０００μｅｑ／リットル〔ここで、−（マイナス）はアニオン性電荷を、＋（プラス）はカチオン性電荷を示す〕になるようにカチオン性凝集剤を連続的あるいは間欠的に添加することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１記載の湿式塗装ブース循環水の管理方法であり、カチオン性凝集剤が、ポリアクリルアミノエチルトリメチルアンモニウムクロライド、アクリルアミド−アクリルアミノエチルトリメチルアンモニウムクロライド共重合体、ジシアンジアミド−ホルムアルデヒド共重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド−二酸化硫黄共重合体、ジメチルアミン−エピクロルヒドリン縮合物、ジメチルアミン−エピクロルヒドリン−アンモニア縮合物、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド−アクリルアミド共重合体及びポリエチレンイミンから選ばれる１種以上であることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
湿式塗装ブース循環水の電荷量は、スプレー塗布後に水に捕集された未塗着水性塗料に由来する水溶性電解質成分と水分散性荷電成分及びブース循環水中の懸濁物質、電解質由来の電荷の合算として示される。アニオン電荷には「マイナス（−）」、カチオン電荷には「プラス（＋）」を付けると、捕集された未塗着塗料を含むブース水の電荷は、一般にアニオン電荷を持ち、マイナス数十万〜マイナス数千μｅｑ／リットルとなってブース循環水中に分散している。
【００１１】
本発明の方法は、水性塗料の未塗着塗料を含むブース循環水の電荷量を測定し、その値が−１００μｅｑ／リットル〜＋１，０００μｅｑ／リットル、好ましくは０μｅｑ／リットル〜＋５００μｅｑ／リットル、より好ましくは０μｅｑ／リットル〜＋１００μｅｑ／リットルになるようにカチオン性凝集剤を連続的あるいは間欠的に添加する。
【００１２】
ブース循環水の電荷量が−１００μｅｑ／リットルよりも低いとカチオン性凝集剤が不足で十分な凝集処理を行うことはできず、塗料成分の固液分離や未塗着塗料の除去が困難になり、循環水のＣＯＤ、ＢＯＤが高くなり、腐敗臭の発生や発泡障害を生じることがある。他方、＋１，０００μｅｑ／リットルを越えるカチオン電荷量では、カチオン性凝集剤が過剰添加で、ブース循環水中で凝集した未塗着水性塗料が再分散されて凝集不良を生じ、後工程の凝集未塗着塗料とブース水の固液分離も十分に行えなくなるばかりか、発泡が激しくなるので好ましくはない。
【００１３】
本発明の方法においては、未塗着塗料を含むブース循環水をポンプ等で採取し、電荷量を測定し、その値が−１００μｅｑ／リットル〜＋１，０００μｅｑ／リットルになるようにする。電荷量が−１００μｅｑ／リットルより低い（すなわち、アニオン電荷量が高い）場合には、カチオン性凝集剤が不足であり、水中の未塗着水性塗料が分散状態にあり、逆に、＋１，０００μｅｑ／リットルより高い（すなわち、カチオン電荷量が高い）場合には、カチオン性凝集剤が過剰で水中の未塗着水性塗料が分散状態にあることを示し、カチオン性凝集剤の添加を停止する、あるいは必要であればアニオン性凝集剤を添加する。
【００１４】
本発明で使用するカチオン性凝集剤は、カチオン性の無機物及び有機物であり、対象とする水性塗料の処理程度に応じて、凝集性能とカチオン性を考慮して選択されるものである。
【００１５】
カチオン性無機系凝集剤としては、硫酸バンド、ポリ塩化アルミニウム、塩化鉄、ベントナイト、モンモリロナイト、パーライト、雲母、シリカなどの粘土鉱物類のカチオン化変性物などがある。粘土鉱物類のカチオン化変性物は、粘土鉱物をアミン化合物水溶液やカチオン性界面活性剤水溶液に浸漬し、該粘土鉱物に付加させて得られた物である。ここで使用されるアミン化合物には、トリエタノールアミン、ジエチレンヘキサノールアミン、ヘキサメチレンジアミン等の脂肪族アミン、アニリン、パラトルイジン、α―ナフチルアミン等の芳香族アミンがあり、使用するカチオン性界面活性剤には、デシルジメチルアミン塩酸塩、ジヤシアルキルメチルアミン酢酸塩等の脂肪族アミン塩、ヤシアルキルトリメチルアンモニウムクロライド等の脂肪族４級アンモニウム塩、トリメチルベンジルアンモニウムクロライド等のベンザルコニウム塩、メチルピリジニウムクロライド等のピリジニウム塩がある。
【００１６】
カチオン性有機系凝集剤としては、天然物系カチオン性有機高分子の水溶性キトサン、カチオン化デンプンがあり、合成系カチオン性有機高分子のポリアクリル酸系４級アンモニウム塩、ポリアクリルアミド系４級アンモニウム塩、ジシアンジアミドとの共重合体、ジアルキルアミン−エピハロヒドリン共重合体及びジアルキルアミン−エピハロヒドリン−アンモニア共重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド（以下、ＤＡＤＭＡＣと略す）との共重合体、ポリアルキルアミン類等があり、好ましくはカチオン性水溶性高分子であるポリアクリルアミノエチルトリメチルアンモニウムクロライド、アクリルアミド−アクリルアミノエチルトリメチルアンモニウムクロライド共重合体、ジシアンジアミド−ホルムアルデヒド共重合体、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド−二酸化硫黄共重合体、ジメチルアミン−エピクロルヒドリン共重合体及びジメチルアミン−エピクロルヒドリン−アンモニア共重合体、ポリＤＡＤＭＡＣ、ＤＡＤＭＡＣ−アクリルアミド共重合体及びポリエチレンイミンである。
【００１７】
本発明では、これらカチオン性無機系凝集剤の群から、あるいはカチオン性有機系凝集剤の群から、あるいはカチオン性無機系凝集剤とカチオン性有機系凝集剤のそれぞれの群から２種以上のカチオン性凝集剤を組合わせて使用してもよい。また、これらカチオン性凝集剤にメラミン・ホルムアルデヒド樹脂酸コロイド、尿素・メラミン・ホルムアルデヒド樹脂酸コロイド等の酸コロイド、タルク、クレー、ベントナイト、モンモリロナイト等の微細粘土鉱物等と併用しても何ら構わない。
【００１８】
ブース循環水の電荷量は、コロイド滴定法、粒子電荷測定法（ＰＣＤ法）、電気泳動法等の既に公知の方法で測定される。
【００１９】
コロイド滴定法〔「コロイド滴定試験法」千手諒一著、３〜６頁、南江堂、１９６９年刊参照〕は、水中の電解質、コロイド粒子、懸濁物質等の電荷量をアニオン性及びカチオン性水溶性高分子電解質で電荷の中和を行ない、指示薬の色の変化で定量する方法である。例えば、アニオン電荷の測定には、指示薬としてトルイジンブルー（ＴＢ）を数滴加えて、カチオン性水溶性電解質水溶液であるメチルグリコールキトサン水溶液（以下、「ＭＧＫ」と略す）を過剰となる既知量加え、残存したＭＧＫをアニオン性水溶性電解質のポリビニル硫酸カリウム（以下、「ＰＶＳＫ」と略す）水溶液で滴定し、カチオン電荷量を測定する。当初加えたＭＧＫ量からカチオン電荷測定値を引き、アニオン電荷を求める。一方、カチオン電荷量の測定は、ＰＶＳＫで直接、測定して求められる。手分析でも数分の短時間で測定され、市販の自動化分析装置を使用すれば更に短時間で分析される。
【００２０】
ＰＣＤによる電荷量測定は、例えばＰＣＤ装置（Ｍｕｔｅｃｋ社製）と自動滴定装置を組み合わせた市販の測定装置を用いて容易に測定できる。このＰＣＤ装置は、円筒状容器の上下に電極を備えたセルとセルの中にセル内径よりわずかに小さい棒状のピストンを入れたものである。セルの中に所定量の試料水を入れ、セルの内径よりわずかに小さい棒状のピストンを浸せきさせ、上下に動かすことで、電荷を持った電解質の移動により電流が発生し、これを電位差として検出し、電位差を０とするまでカチオン性高分子電解質あるいはアニオン性高分子電解質を添加して試料水の電荷量を測定する。この時に使用されるカチオン性高分子電解質としては、一般的にポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド水溶液が使われ、アニオン性高分子電解質としては、一般的にポリスチレンスルフォン酸ナトリウム水溶液が使用されている。
【００２１】
電気泳動法による測定は、少量の試料水を採取して、ガラス製の円筒状セルに入れ、セル両端に電圧をかけながら、セル内を顕微鏡で観察して電極間を移動する粒子の速度を測定して、電荷量を求める方法である。
【００２２】
カチオン性凝集剤の添加場所は、未塗着塗料を含む循環水中に処理剤が充分に分散される箇所であればよく特に限定されるものではないが、通常循環水の流れが良い箇所、例えば、循環ポンプの手前である。
【００２３】
添加方法は、特に限定するものではないがカチオン性凝集剤を水溶液にして、ポンプで連続添加、あるいは間欠添加するなど適宜選択される。
【００２４】
逆に、万一、カチオン電荷が高くなり過ぎた場合には、カチオン性電荷をアニオン性化合物で中和すればよく、アニオン性化合物としては、ポリ（メタ）アクリル酸ナトリウム、（メタ）アクリルアミド−（メタ）アクリル酸ナトリウム共重合体、タルク、クレー、ベントナイト、コロイダルシリカ等が挙げられる。
【００２５】
本発明の方法によりブース循環水中で凝集処理された塗料滓は、浮上分離あるいは遠心分離などにより固液分離が容易となり、更に分離した水は循環して再使用が可能となる。
【００２６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが，本発明はこれに限定されるものではない。
【００２７】
[処理薬品]
（カチオン性高分子凝集剤）
Ａ−１：ジメチルアミン−エピクロルヒドリン−アンモニア縮合物；
〔平均分子量８万、固形分４５％：旭電化工業（株）製〕
Ａ−２：ジアリルジメチルアンモニウムクロライド（ＤＡＤＭＡＣ）重合体；
〔平均分子量：７０万、固形分２０％、ＳＮＦ社製、「ＰＲＰ４５２０」（商品名）〕
Ａ−３：ポリエチレンイミン；
〔平均分子量：７万、固形分：３０％、日本触媒（株）製、「エポミンＰ−１０００」（商品名）〕
Ａ−４：ＤＡＤＭＡＣ−ＡＭ（アクリルアミド）共重合体；
ＤＡＤＭＡＣ：ＡＭ＝３０:７０（モル比）共重合体
〔平均分子量：１００万、固形分８％、ＳＮＦ社製、「Ｄ６０３０」（商品名）〕
Ａ−５：カチオン化変性ベントナイト；
攪拌機付きベッセルに水３９０ｇ、ヤシアルキルトリメチルアンモニウムクロライド（日本油脂（株）製「カチオンＦＢ」（商品名））１０ｇを入れて撹拌し均一にした後、、ベントナイト（豊順洋行（株）製「ベントナイト穂高印」（商品名））１００ｇを加えて、撹拌し均一なスラリーとして、カチオン化変性ベントナイトの２０％スラリーを得た。
【００２８】
（その他）
Ｃ−１：メラミン−ホルムアルデヒド樹脂酸コロイド；
メラミン：ホルムアルデヒド＝１：２．１９（重量比）のメチロール化メラミン１００ｇを１．３５％の塩酸水溶液１リットル中に添加、攪拌して調製。
Ｃ−２：ベントナイト；
〔豊順洋行（株）製「ベントナイト穂高印」（商品名）〕
【００２９】
[試験装置及び試験方法]
図１に示した試験用ブース装置〔保有水量：１、０００リットル、循環水量：１５０リットル／分〕を用いて試験を行った。ブース内に水を循環させ、カチオン性凝集処理剤を循環ポンプ２で所定量連続添加しつつ循環水に向けて自動車用水性上塗塗料〔関西ペイント（株）製、アクリル-ポリエステル-メラミン樹脂系水性塗料〕を４０ｇ／分で３時間連続してスプレーした。スプレー開始と共に１時間毎に循環水保有ピット６のブース循環水の電荷量をコロイド滴定で測り、ブース循環水の電荷量が、−５００μｅｑ／リットル〜＋１，０００μｅｑ／リットルになるように５重量％カチオン性凝集剤水溶液の添加量を調節した。スプレー開始１時間後、及びスプレー終了直後（３時間後）にブース循環水を採取し、濁度、ＣＯＤ、発泡性、凝集性を測定評価した。濁度はＪＩＳ Ｋ ０１０１の透過光濁度、ＣＯＤは１００℃における過マンガン酸カリウムによる酸素消費量〔ＪＩＳＫ ０１０１の方法〕、発泡性は循環水の試験装置内のピット壁での液面から蓄積した泡の高さを測定、凝集性は目視判定で凝集物が大きいものを「◎」、凝集物がやや小さいが凝集性は良好なものを「○」、凝集物が細かく凝集不良であるものを「×」とした。この結果を表１に示した。
【００３０】
【表１】
0004261039.tif 000002
【００３１】
本発明の方法により、未塗着水性塗料を含む湿式塗装ブース循環水の電荷量を一定値内にコントロールすることによって、該循環水の安定で高い凝集性が得られることがわかる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の管理方法により、水性塗料を使用している湿式スプレーブース循環水中に捕集された水性塗料は効率良く凝集され、循環水のＣＯＤ、濁度の上昇や発泡性を抑えることができた。この結果、装置の安定した運転が可能となるばかりでなく、排水処理コストや凝集剤や消泡剤のコスト抑制など経済的にも非常に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  実施例に用いた試験用ブース装置。
【符号の説明】
１：ブース循環水ピット
２：循環ポンプ
３：ブース循環水配管
４：塗料捕集部
５：塗料用スプレーガン
６：ブース循環水保有ピット
７：薬品注入ポンプ
【図１】
0004261039.tif 000003