JPS62250181A - 金属表面処理工程でのエネルギ−利用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は金属表面の脱脂、りん酸塩処理などの目的に使
用される表面処理工程での排熱及び排蒸気の有効利用方
法に間するものである。

（従来の技術） 塗装を目的とした金属表面は切断、プレス工作、穴聞け
、防錆なとの目的で使用された各種の油や汚れを洗浄除
去するためのアルカリ洗浄と、塗料の密着性、塗膜の防
錆力を向上させるための表面調整処理、化成処理及びそ
れらの薬品を洗い落とすための水洗工程から成っている
尚、表面調整処理は脱脂と共用されたり、工程が省略さ
れろことがある。

又、単に湯又は水をエアレーションして表面調整処理と
することもある。

次いで乾燥後、塗装工程へ移送されるのが棟準的な処理
工程であり、処理方法としては浸漬式スプレー式、又は
それらの方式の組合わせからなっている。

アルカリ洗浄剤及び化成処理剤は、加熱して使用されて
おり、水洗い工程は複数段の水洗工程を有し、アルカリ
洗浄剤及び化成処理剤の水洗工程の最後段に所鮮水を給
水し、順次前段へオーバーフローし、余剰水は工程外へ
排出し排水処理しているのが一般的である。

又、アルカリ洗浄剤や、化成処理剤は１〜５％程度の水
溶液として使用される。

アルカリ洗浄剤及び化成処理剤は加温されて使用される
ので水分が蒸発するが、この水分の減少量を水洗工程で
の余剰水量とつり合わせ、水洗工程から補給することに
よって工程水洗水の無排水化が可能となり、一部で実用
化されている。

この方法は、スプレー式の場合に特に蒸篤が発生しやす
いので採用されるが、浸漬式の場合には別途スプレーで
きる蒸発室を設けることにより採用可能となる。

塗装前処理を終了した処理物は、水切り乾燥し、次いで
塗装〜塗料焼付工程を経て次工程へ送られる。これら乾
燥炉又は、焼付炉等からの排熱を前記スプレー室へ導入
し、蒸発補助、熱源の節約などに利用する方法も行われ
ている。

（発明が解決しようとする問題点） 排熱を活用する方法は、蒸発を促進させる熱源の節約と
しても又、効率の面からも非常に良い方法である。

排熱は薬剤の加熱手段、前処理の水切乾燥炉塗料焼付炉
、脱臭炉等から導入するが、燃料として、プロパンガス
や重油等が使用され、この燃料が燃焼して生じる二酸化
炭素（炭酸ガス）が混入している。

二酸化炭素は有毒なガスではないが、水に溶かすと下記
の様に解離して酸性を示す。

ＣＯ２＋Ｈ２０→Ｈ”　＋ＨＣＯ３− （ＰＫ　　６．５１） ここで、二酸化炭素の水溶液のＩ）　Ｈは１７Ｃ圧ので
３．７を示す。

このように、二酸化炭素を含む排熱を薬剤のスプレーし
ているゾーンへ導入すると薬剤がアルカリ系の洗浄剤の
場合は中和されることになる。アルカリ系洗浄剤の洗浄
力を支えている大きな要因の一つは、配合されているア
ルカリ剤の活性アルカリ度であるが、この活性アルカリ
が、排熱で中和され洗浄力を劣化させるのでアルカリ剤
を補給する必要がある。

二酸化炭素で中和されるのを見越し、強アルカリを採用
することもあるが、中和された活性アルカリは消滅せず
、総アルカリ又は、全アルカリと呼ばれる成分として残
存する。

ところで、アルカリ洗浄剤の洗浄力を決定する要因とし
て活性アルカリと全アルカリの比をとったアルカリ比と
いう項目がある。すなわち全アルカリ／活性アルカリニ
アルカリ比であるアルカリ比は、新液の状態がその薬剤
の最も洗浄力を発揮する値であり、通常１〜４程度であ
る。

前記した排熱で、活性アルカリが中和され全アルカ９分
が増加するとアルカリ比がどんどん高くなり、洗浄力も
それに比例して劣化していく。そのため活性アルカリ度
があっても、洗浄力が劣化したままという事態が生じる
。

更に、次工程以後の水洗水の汚れも多くなることになる
。

水洗水は、アルカリ成分を水で希釈して洗浄している訳
であるが、全アルカ９分が高くなると同一水洗水量でｒ
ｌｃ浄した場合は、洗浄度が低下することになり、同時
に水洗水の汚染度が増大する。又、二酸化炭素の影響で
洗浄力が劣化するのをできるだけ低くしようとする目的
で強アルカリ剤を使用するとアルカリが金属面に作用し
て表面調整効果が弱くなり、皮膜化成結晶が粗くなって
処理物の塗装後の塗膜性能が悪くなる。

本発明の目的は、排熱の導入により、蒸気を効率良く発
生させ、排気することにより処理品の塗膜性能を劣化さ
せることなく事実上、無排水化するところにあるので、
水洗水の汚染は、できるだけ低くして、補給水も少なく
したいものである。

アルカリ洗浄剤に排熱を導入すると活性アルカリが中和
されるという、前記欠点があるためにアルカリ洗浄剤を
頻繁に更新しなければならないという問題点が生しる。

又、ＩＪｒ熱の導入をしないで、薬ｉαを加温し、蒸発
水を得るためには多量の燃料を必要とするというデメリ
ットがある。

一方、化成処理薬剤の水溶液はｐＨが３．０前後であり
、二酸化炭素による影響を受けることがない。

本発明は上記問題点を解決し、極めて効率良く無排水化
又は、排水量の極低減化を行う方法を提供するものであ
る。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明はアルカリ系洗浄剤
のスプレーゾーンには排熱を導入せず又は、二酸化炭素
の影響を受けない程度に制限して排熱を導入し、排熱の
ほとんどを化成処理液のスプレーゾーンに導入すること
により解決したものである。

更に、排蒸気をヒートポンプへ導入することにより排蒸
気からは熱が回収される。

回収した熱の全部又は、殆とをアルカリ洗浄槽へ導入す
れば排熱中の二酸化炭素の影響を受けることなく排熱を
有効に利用できる。

換言すれば利用できる排熱を間接的に利用する方法をと
ったものである。

又、ヒートポンプに導入した排蒸気からはドレン水が得
られるので、洗浄用水として再利用することができ、極
めて効果的に排熱及び排蒸スの有効利用が図れる。

（作　用） 上記構成により、被処理物は脱脂ゾーンで洗浄された後
、数段の水洗ゾーンにて付着液が洗い落とされ、表面調
整工程を通って又は、省略し、化成処理ゾーンにて化成
処理された後、数段の水洗ゾーンにて付着液が洗い落と
され、水切り乾燥を経て７ｆ！！装工程へ移送されるが
、この操業中、化成処理工程のスプレーゾーンには水切
乾燥炉、塗料焼付炉、脱臭炉、加熱手段等からの排熱が
熱風導入部から吹き込まれ、効率よく蒸発が行われる。

脱脂スプレーゾーン及び化成１ｒ１スプレーソーンて発
生した蒸気は、ヒートポンプの冷媒蒸発器に送入され、
ここで冷却された上で大気中に排気され、凝縮水は水洗
水として最終段の水洗ゾーンなどに送られ再利用される
。

一方、ヒートポンプの冷媒は、蒸気と熱交換した後、凝
縮器側に入るが、ここには脱脂薬液ゾーンから循環配管
により脱脂加工液が送入されているので、水分の凝縮に
より生じた潜熱により、脱脂加工液が加熱され蒸発熱に
相当する熱量の全部又は、一部を供給する。

これにより、脱脂スプレーゾーンで蒸発する水分の気化
熱及び薬液槽の保温に必要な熱量は燃料なしで又は、わ
ずかな燃料で充足される。

本システムの排気の流れと蒸気の流れを機能面から述べ
ると脱脂工程及び化成処理工程から発生する蒸気は、ヒ
ートポンプ内へ送られ、ヒートポンプの冷媒を加熱し、
蒸気は蒸留水として凝縮し、凝縮水は水洗水等に利用さ
れる。

ヒートポンプの冷媒は、間接的に脱脂液に熱を供給する
ので排熱中の二酸化炭素の影響を受けないことになり、
化成処理の結晶微細化に適した弱アルカリ系の洗浄剤を
使用できることになる。

一方、化成処理液は二酸化炭素を含む排熱が導入されて
も性状に全く影響を受けることがないので、他工程から
の排熱を極めて有効に利用することができ、ヒートポン
プを介して脱脂系の蒸発熱源としての排熱利用が行える
ことになる。

以Ｆ本発明を添付図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の金属表面処理工程での排熱及び排蒸
気の利用方法の概要を示す１例で浸漬脱脂ゾーンｌとこ
れに続くスプレー脱脂ゾーン２．浸漬水洗ゾーン３．ス
プレー水洗ゾーン４、浸漬表面調整ゾーン５．浸漬皮膜
化成処理ラーン６．スプレー水洗ゾーン７、浸漬水洗ゾ
ーン８．スプレー水洗ゾーン９〜ＩＯを有している。

又、浸漬皮膜化成処理ゾーン６から、ボンブＰ、により
皮膜化成処理液の水分を蒸発させろため、付設した蒸発
室Ｓへ化成処理液を送り皮膜化成液蒸発ゾーン６′内に
スプレーする。

又、浸漬皮膜化成処理ゾーン６から、ポンプＰ、により
１ヒ成処理液を皮膜化成スプレー液導管１９に送り、皮
膜化成液蒸発ゾーン６内にスプレー機構６Ｓによりスプ
レーして、化成処理液中の水分を蒸発させるための蒸発
室Ｓを付設している。蒸発室Ｓは、浸漬用化成処理剤の
水分蒸発を促進さするために付設したものでありスプレ
ー方式で化成処理剤を使用する場合は不不要である。

２Ｂ−１０Ｂは、スプレーゾーンの薬液槽又は、水洗水
槽であり、浸漬ゾーンの薬液槽は浸漬ゾーンそのものが
薬液槽である。

Ｃは、コンベアレールでこれにより被処理物Ｗが各ゾー
ンへ移送される。

２Ｓ−１Ｏ９は各スプレーゾーン内に配設されたスプレ
ー機構であり、ｌｖ〜９■の送水管を通して各ゾーンに
スプレーされる。

３Ｖ、６Ｖ、乏ＩＶ、９Ｖは、置換水洗用送水管と共用
されている。又、２　Ｒ−１ＯＲは置換水洗スプレー機
構であり、次工程水洗水又は、ドレン水、新鮮水等が２
ｖ〜ＩＯＶの送水管を通して置換スプレーされる。

ＩＥ、２Ｅは気液分ｕ器であり、それぞれゾーン２．ゾ
ーン６で蒸気とミストが混入した排気が、排気導管１２
又は、１６を通ってＩＥ〜２Ｅに導入され気液分離され
る。分離された液体は分離ミスト戻し管１３又は、１７
を通って脱脂ゾーン又は、皮膜化成ゾーン又は、その付
付設した蒸発室に戻るようになっている。

１４．２０は気液分離された気体の排気導管であり、排
気ファンＦによりヒートポンプの吸熱部２２Ｈに導入さ
れ、熱を放出してｔＪｌ、気管２１を通って大気中へ排
気される。ヒートポンプの吸熱部２２Ｈに導入された水
分を含む蒸気は冷却されることによって水分が凝縮され
るので導管２３を通してドレン水槽Ｔへ送られる。

ヒートポンプの吸熱部２２Ｈ内で、吸熱した熱媒体（フ
レオン等）は、圧縮機Ａにて圧縮されヒートポンプの放
熱部２１Ｈに送られ熱を放出する。

ヒートポンプの放熱部２１１−１には、薬液槽２Ｂ内の
脱脂剤加工液が循環バイブ２４を通って送られてきてい
るので加熱され、循環バイブ２５を通って溜槽２Ｂへ戻
る。

ドレン水槽に溜った凝縮水は５ｖ又は、ｌＯ■の送水管
を通して各薬液処理後の水洗水として再利用する。

３０Ｈは水切炉、塗？４焼付炉、脱臭炉等からの排熱導
入部であり、スプレー脱脂ゾーン２又は、皮膜化成液蒸
発ゾーン６′に排熱導入ファン２９により排熱導管２６
〜２７を通して、排熱が３０Ｈより導入され、蒸発をよ
り促進させている。３１は新水の導水管である。

第２図は、化成処理部に付設した蒸発室の位置を示す１
例である。

蒸発量のコントロールは、排風量やスプレー水量、排熱
の吹込み量、熱風温度などで自在にコントロールを行う
ことができろ。

（実　施　例） 具体的実施例として第１図の工程において脱脂加工液（
５０℃）に６万Ｋｃａｌ／Ｈを給熱し化成処理液（５０
℃）には５．１万Ｋｃａ口／Ｈと焼付炉排熱７，５万Ｋ
　ｃ　ａ　ＩＩ　／　Ｈ及び水明炉排熱５．４万Ｋ　ｃ
　ａ　Ｉｌ／　Ｈを給熱した。脱脂スプレーゾーン２か
ら４２℃の排蒸気１５万Ｋ　ｃ　ａ　ＩＩ　／Ｈ（６０
ｍ３）と化成処理部に付設したスプレーゾーン６か６４
２℃の排蒸気１３万Ｋ　Ｃａ　１１　／Ｈ（５０ｍ３）
をヒートポンプに導入した。

ヒートポンプには、脱脂加工液（４８℃）を８５０ＩＩ
／分導入し、熱交換して５２℃とし、２０万ＫｃａＱ／
）ｊを与えて薬液槽に戻した。

脱脂液は水分の蒸発量が２３０１１／Ｉｔであり皮膜化
成液の水分の蒸発量は２２０１１／Ｈであった脱脂工程
後の最後段水洗工程には、処理物５２０ｍ２／Ｈに付着
して持ち出される水分を含め２Ｂ２　ｆＵ　／Ｉ（の給
水を行った。

叉、皮膜化成処理後の最終段水洗工程には２２Ｈ／Ｈの
給水を行った。

ヒートポンプに送られたＩＪＦ蒸気からは、凝縮水（ド
レン水）２６０１１／Ｈが得られたので、二〇ドレン水
を給水用の新鮮水として再利用したこの系で使用された
ヒートポンプの使用電力量は３６ＫＷ／Ｈであった。

ヒートポンプにより、回収された熱４１２０万Ｋｃａｌ
ｌ／Ｈと他工程の排熱１２．９万Ｋｃ　ａ［ｌ／上を利
用した場合のシステムの加熱量は、プロパンガスで１５
Ｋｇ／Ｈであった。

又、ヒートポンプを止め、排熱も導入しない状態でプロ
パンガスの使用量を測定したところ３２Ｋｇ／Ｉ（が必
要であった。

（発明の効果） このような系のもとでは、アルカリ脱脂液の二酸化炭素
による悪影響を受けることなく　ｌｌＥ工程からの排熱
を利用できる。従って使用する薬剤の制限を受けること
がないため良質の化成皮膜結晶が得られ、塗膜性能が向
上する。

又、系から発生する蒸気はヒートポンプを利用すること
により、熱エネルギー、凝縮水の再ｆｌｌ用が図れ、極
めて経済的なシステムとなり、無公害化も同時に図れる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の金属表面処理工程′Ｃの排熱および排
蒸気の利用方法の概要を例示する回路図で、第２図は化
成処理ゾーンに付設した蒸発室の位置の１例を示す断面
図である。 １・・・浸漬脱脂ゾーン　２・・・スプレー脱脂ゾーン
３．８・・・浸漬水洗ゾーン ４．７．９．１０・・・スプレー水洗ゾーン５・・・浸
漬表面；Ｊ！ｌ整ゾーン ６・・・浸漬皮膜化成処理ゾーン （５′・・・皮膜化成液蒸発ゾーン ２Ｂ〜！ＯＢ・・・各ゾーンのスプレー液の溜槽２Ｓ〜
ｌＯ５・・・各ゾーンのスプレー機構２Ｒ−１０Ｒ・・
・置換水洗スプレー機構Ｓ・・・蒸発室　Ｃ・・・コン
ベアレールＷ・・・被処理物 Ｐ、−ｐＨ・・・循環ポンプ ＩＥ、　２Ｅ・・・気液分離器 ２１Ｈ，２２）１・・・ヒートポンプ熱交換器Ａ・・・
圧縮機 Ｆ・・・排気ファン　Ｔ・・・ドレン水槽ＩＶ〜ＩＯＶ
・・・送水管 １２．１４．１Ｇ、２０・・・排気導管１３．１７・・
・分離ミスト戻し管 １８・・・スプレー液戻し管 １９・・・皮膜化成スプレー液導管 ２１・・・排気出口 ２１Ｈ・・・ヒートポンプの放熱部 ２２１１・・・ヒートポンプの吸熱部 ２３・・・ドレン水戻し管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属表面をアルカリ系洗浄剤で脱脂処理した後、皮
   膜化成処理剤で皮膜化成処理し、次いで塗装を行なう金
   属表面処理工程において、水切乾燥炉、塗料焼付炉、脱
   臭炉、薬液加熱手段等からの排熱をアルカリ系脱脂処理
   剤のスプレー部には殆ど又は、全く導入せず、排熱は皮
   膜化成処理剤のスプレー部、又は、皮膜化成処理部に付
   設した蒸発室のスプレー部に主として導入することを特
   徴とする金属表面処理工程でのエネルギー利用方法。 ２、薬液のスプレー部から発生する蒸気をヒートポンプ
   に導入し、回収された熱をアルカリ系洗浄剤の加熱に利
   用することを特徴とする金属表面処理工程でのエネルギ
   ー利用方法。