JPS60120763A - 粉粒体野外貯蔵物の表面処理剤 - 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】 本発明は野外に野積みされだ粉粒体の表面に皮膜を形成
し、粉粒体の発塵、劣化、流失、崩壊を防止し、さらに
降雨による水分増加を抑制する水性乳液タイプの表面処
理剤に関する。

石炭や鉱石、土砂などの粉粒体は大量に野積みして貯蔵
される場合が多い。そのためこれら野偽貯蔵物には発塵
、流失、崩壊などの危険性が常につき寸とっており、ま
た公害発生の恐れもある。

さらには粉粒体の劣化、発熱などによる品質の低下や降
雨などでの水分増加による使用時の乾燥エネルギーの増
加など多くの問題がある。そこでこれら粉粒体の野外貯
蔵に伴う問題に対処するため、貯蔵物に対する種々の表
面処理法が検討されている（例えば選炭、７．３００．
１９５７および特開昭５８−１０９５５７号公報など）
。しかし経済性および粉粒体の使用目的に対して不適切
な混入成分となるなどの理由から、表面処理剤として実
際に使用できる累月はきわめて限られているのが実状で
ある。

表面処理剤としての目的を考慮すれば、使うべき素材は
粘着性と疎水性が要求され、しかも安価なものでなけれ
ばならない。これに適切な素材としては高粘度油やアス
ファルトなどの石油留分が考えられる。しかしながら高
粘度油には表面処理の膜としての強度がなく、一方アス
フアルドは薄膜にした場合に良好な防水性能を示さない
などの問題がある。

本発明者らは粉粒体屋外貯蔵物の前記問題点を解決し、
また上記の公知表面処理剤の欠点な先月Ｒすべく研究を
重ねた結果、本発明を完成するに至った。

本発明は、野外貯蔵物に散布して表面皮膜を形成させる
ことによシ粉粒体の発塵、流失、崩壊を防止し、高度の
撥水性によって水分増加を抑制し、さらに空気の流通を
阻害することによって粉粒体の酸化劣化を抑制すること
ができる安価な表面処理剤を提供することを目的とする
。

すなわち本発明は （Ｉ）　油分１重量％以上を含むスラツクワックス、油
分１重量％以上を含むスラツクマイクロクリスタリンワ
ックス、ノくラフインワックス、マイクロクリスタリン
ワックスおよびこれらの混合物から成る群から選択せら
れた石油系ワックス成分１００重量部、 〔■１〕　粘着性を有し、かつ最低造膜温度が４０℃以
下のポリマー成分５〜５００重量部から成る固形分を０
５〜５０重量係において必須成分として含有し、残部は
水であるよ、うな組成を有する乳化液からなる粉粒体野
外貯蔵物の表面処理剤を提供するものである。

以下本発明の内容をさらに詳細に説明する。

本発明でいうＣＩ）石油系ワックス成分としてはパラフ
ィンワックスやマイクロクリスタリンワックスが使用で
きる。特にパラフィンワックスやマイクロクリスタリン
ワックスとして融点が４５℃以下では膜の強度、耐熱性
が不十分であり、捷だ８５℃以」二では常温乾燥によっ
て防水性の十分高いものができないので融点４５〜８５
℃のものが好ましい。

寸だ石油系ワックスとしては精製ワックスでも未精製ワ
ックスでもよい。精製ワックスの原料であるいわゆるス
ラツクワックスは、着色がありまだ油分を含むため一般
的には精製ワックスと区別され、低級な素材として扱わ
れがちである。しかしスラツクワックスは本発明の目的
に対しては安価であり、しかも含有油分がワックスの造
膜可塑斉１ｊとして作用するためワックスの融点よりは
るかに低い温度でも連続膜を形成し防水性、粘着性の高
生成する皮膜を均一で良好なものにする目的でいわゆる
含酸素ワックスを配合することができる。

含酸素ワックスとしては、酸化ノくラフイン、酸化ポリ
エチレンなどの酸化ワックス、カルナウノく、モンタン
などの天然ワックス、無水マレイン酸と炭化水素ワック
スとの反応で得られる含酸素ワックスなどが代表的なも
のとして挙げられ、なかでも炭化水素ワックス（パラフ
ィンワックス、マイクロワックスなどの鉱油系ワックス
、ポリオレフィンワックスなどの合成ワックスおよびこ
れらの混合物など）に無水マレイン酸を反応させ、付加
または共重合させることにより得られる含酸素ワックス
が最も好ましい。含酸素ワックスを使用しない場合にお
いても対ワックス３０重量係以下重量化剤を使用した乳
化液ではワックス成分の疎水性を低下せしめる原因とは
ならないが、乳化液中の乳化剤が全ワックス成分に対し
て３．０重量％を越える場合にはワックス自体の疎水性
を低下せしめる傾向が増加１−るので、かかる場合には
ワックス成分に良好な乳化性を示し、しかもそれ自体か
なりの疎水性物質である含酸素ワックスを含有せしめて
、これにより使用する乳化剤の量をワックスの最大限３
０重量％未満に抑制することが好ましい。含酸素ワック
ス中の酸素含有量は約０．５〜１５重景チ置部のものが
良好な乳化性を示し、なかでも炭化水素ワックスと無水
マレイン酸とを反応させて得られる含酸素ワックスが最
も好ましく使用できる。含酸素ワックスの使用量として
は全石油系ワックス成分ＣＩ）に対し２０〜２０重量％
、好捷しくけ３０〜１０重量％である。炭化水素ワック
スと無水マレイン酸との反応により得られる含酸素ワッ
クスについては、例えば米国特許第４，３３９，２７６
号公報に開示せられているので、これをここに引用する
。

以上に記した石油系ワックスの水性乳化液、特に乳化剤
をワックスに対して３０重量％未満に抑制し、含酸素ワ
ックス、特に炭化水素ワックスと無水マレイン酸との反
応により得られる含酸素ワックスを全ワックスの２０〜
２０重量％、好ましくは３０〜１０重量係配合した水性
乳化液を粉粒体野外貯蔵物に散布して形成される表面皮
膜は適度の粘着性を示して粉粒体の発塵、流失、崩壊を
防き、かつ高度の撥水性によって水分増加を抑制し、さ
らに空気の流通を阻害して粉粒体の酸化劣化を抑制する
という利益がある。しかしワックスのみによって形成さ
れた皮膜は強度がいまだ十分ではなく、また用途によっ
ては粘着性もいまだ十分ではない場合がある。

これらの欠点を補強するために、本発明の乳化液中には
、その第２の必須成分として粘着性を有し、かつ最低造
膜温度が４０℃以下のポリマー成分〔■〕が配合される
。該ポリマー成分（ＩＩ）はその目的から石油系ワック
ス〔■〕との相溶性が良好で、ワックス成分と混合した
形態で粘着性の高い強固な膜を作るものがよく、これら
には性能面、価格面からみてアクリル系ポリマーおよび
酢酸ビニル系ポリマーが包含せられる。

石油系ワックス成分（１）とポリマー成分（ＩＩ）との
混合比は成分（Ｉ）　１００重量に対して成分（ｎ）　
ｓ。

〜５００重量部、好ましくは１５〜４００重量部である
。

また主として（Ｉ）および〔■〕酸成分ら成る乳化液中
の固形分は０５〜５０重量％、好ましくは２〜３５重量
％の範囲である。

ＣＩ）成分と（ｎｉｌ成分を混合含有する水性乳化液を
作る方法としては、それぞれの固形成分を溶融混合し、
これに温湯を加えて乳化してもよく、またそれぞれの完
成した水性乳化液を混合してもよく、その方法によって
大きな性能の差異は生じない。

粉粒体貯蔵物」二に散布して皮膜を形成せしめるに際し
ては目的に応じて固形分濃度を適宜に調整して皮膜量と
、粘度などの作業性に影響する物性を調整することがで
きるので、使用に際しての固形分濃度は前述の如く０５
〜５０重量％、好ましくは２〜３５重量％の範囲に任意
に決めればよい。しかし調製前の母液は高濃度の濃縮物
である程都合がよく、このためには通常の乳化技術上の
限界としての５０重量％以下であって上限にできるだけ
近い固形分濃度を有する濃縮物として貯蔵し、使用時に
必要濃度に希駅して使うのが好ましい。

固形分濃度４００重量％上の濃縮物を調製するに際して
は、本発明において開示した石油系成分（Ｉ）　１００
重量部対ポリマー成分〔■〕５〜５００重量部の比率範
囲を逸脱すると、濃縮物の粘度が高くな９過ぎ作業上不
便となり、形成皮膜の撥水性が不十分となり、また固形
分が散布機器の配管・ノズルなどの中で固化した際の洗
浄除去が困難になるなどの種々の欠点が生ずるので好ま
しくないことが分った。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが
、本発明はこれらの実施例のみに限定せられるものでは
ない。

なお、実施例において用いた評価方法は次のようである
。

〔防水性試験〕

４０ｇの粉粒体を小堆積物として、その表面を乳液で処
理し、表面処理剤が十分乾燥造膜した後、４Ｑｃｃの水
を散布し、その前後の重量を測定して、浸透する水量を
粉粒体試料４ｏＩに対する重量係で計算した。

さらに散水の際の表面状態を観察して表面の撥水性を評
価した。評価は撥水性の高い順に◎、Ｏ１△、Ｘで表示
した。◎は水が丸い水滴となって転がり流れる状態であ
り、×は無処理粉粒体表面と同等に濡れる状態である。

〔耐水性試験〕

上記の防水性試験後の堆積物にシャワーをがけた。ンヤ
ワーは降水量８００−１，２００　ｍｍ／ｍｉｎであり
、全降水量１，５００ｍｍとなるように１０−１５分間
かけた。

こうして濡れた堆積物を再び静置乾燥して同じ防水性試
験を行ない、１，５００’ｍｍのシャワーによる防水性
能の変化を測定した。

〔固着性試験〕

上記の防水性、耐水性試験で水を散布する際の粉粒体粒
子の流失状態を観察し、流失の少い順に◎、○、△、×
で表示した、◎は全く流失がなく、流れ出る水は無色透
明である。○は微粉が少し流出、△は小粒子まで流出、
そして×は無処理の粉粒体と同等に粒子が流失し、著し
い場合は堆積自体が崩壊する状態を示す。

さらに上記の耐水性試験によるシャワー前と、シャツ−
後乾燥した重量変化から流失量を測定した。この場合含
水率が不定であるため、数値に厳密な意味はないが、同
一条件下での比較として表面皮膜による流失、崩壊防止
能力を示すことはできる。

〔乾燥性〕

上記の防水試験は処理した皮膜を十分乾燥造膜させた後
の評価である。これが不十分な間に降雨があった場合の
性能を評価する実験を行った。すなわち上記の表面処理
後、所定時間後に同じ噴霧器を用いて水１００ｃｃを散
布した。これは堆積物上に約２３ｍｍの降゛水量に相当
する。これを静置乾燥し、同じ防水性評価を行った。

実施例　１ 〔ワックス水性乳化液（Ｅ−１）の調製〕を１０５℃に
溶融攪拌し、９５℃の水３ｋｇを徐々に加えて乳化した
。冷却後水を加えて濃度調製し、固形分４５０重量％の
乳化液を得た。この乳化液Ｅ−１は粘度２６．５ｃｐ　
（３０℃）で、室温静置で１年以上安定であった。

〔表面処理用乳化液の調製〕

前記ワックス乳化液Ｅ−１と市販のポリマー成分乳液と
を固形分比が所定値となるように計算して配合混合し、
全固形分濃度が４０重量％となるように希釈した。

〔石炭貯蔵物の表面処理〕

石炭としてニューシーラント産一般炭ペースウオーター
炭（含水量９０％）を篩わけして１０ｍｍ以上の大塊を
除去したものを試料とした。試料炭４０ｇを１００≠金
網の上に堆積させ、やや偏平の半球型（直径約７５ｍｍ
φ、投影面積約４４ｃｒＩ）の堆積物とした。この堆積
物の上から噴霧器（スガ試験機（株）ミストマイザー）
を用いて乳液を所定量吹きつけ、静置乾燥した。

各試験の試験条件と結果とを表１に示す。

表１から明らかなとおり、無処理（水散布−乾燥）の堆
積物はこの条件の降水で吸水率（重量増加率）２８４重
量％であるのに対し、表面処理によってこの数値は大幅
に低下する。４〕量チ濃度の乳化液］Ｏｃｃは石炭に対
する固形分量１重量％に相当し、投影面積に対しては約
９１　ｉ／ｍ゛、膜厚約１００μ（固形分比重０９０）
に相当する。ポリ酢酸ビニル樹脂には撥水性はなく、ワ
ックスは表面固着性が不十分で、多少とも石炭粒子の流
失が認められる。

同じポリ酢酸ビニル樹脂でも市販銘柄によって（Ａ）、
（Ｂ）のような差を示す。ワックスとポリ酢酸ビニル樹
脂を配合して用いると単品からは得られない高性能が得
られることが分った。

１．５００ｍｍ降水に相当するシャワーによって多少防
水性は低下するが効果は保持されている。まだ表面処理
後１ｈｒ、２ｈｒで各々水を散布した１５．１６の実験
では白濁水の流出が認められ、性能低下が予期されだが
、驚くべきことに防水性能は逆に大幅に向上した。これ
は散水によって処理剤の分布が均一化されただめによる
ものと推定される。いずれにしろ表面処理ｌｈｒ後に２
０ｍｍ余相当の降水があっても効果は低下しないことが
分った。

実施例　２ Ｅ−１中のスラツクワックスに相当する部分だけを次の
成分に変えた以外は実施例１のワックス乳化液Ｅ−１と
まったく同様に乳化を行なって乳化液Ｅ−２およびＥ−
３を調製した。

Ｅ−２中のワックス成分： 精製パラフィン（融点６３℃、油分０２重量％）　］、
２．８ｋｌＪＥ−３中のワックス成分； 市販ポリマー乳液として、ポリ酢酸ビニル樹脂乳液のほ
かに市販ポリアクリル樹脂乳液（Ｃ）および（Ｄ）を用
いた。石炭に対する表面処理効果を表２に示す。

表２　石炭堆積物の表面処理効果（実験２３は比較例）
（条件は実施例１と同じ） （Ｃ）：市販ポリアクリル乳液（最低造膜温度１５℃）
（Ｄ）：市販ポリアクリル乳液（最低造膜温度４５℃）
実施例　３ 実施例１中の実験番号１４とまったく同じ実験２石炭量
４００　ｌＩにして規模を大きくして行なって、結果を
表１の実験番号１４′に示した。

この堆積物は投影面積約２５０ｄの偏平形となりこの値
を表面積として近似しても大きな違いはないと推測され
た。この堆積物に対して実験番号１４と同等に９ｏｉｙ
ｒｔｙの固形分で表面処理できるように行った。

実験規模を大きくすれば容積と表面積の比がｌＩ・さく
なるため、石炭に対する固形分は０．５７重量係に下っ
たのに処理効果は大幅に向上した。特に撥水性の高い皮
膜の場合、水は浸透しないでも水滴として表面に残留す
るので、表面比が大きい程見かけの防水性能は低い数値
を示す傾向がある。

実施例　４ 庭土を採取し、投影面積約４４ｄとなるように偏平な堆
積を作り、実施例２　と同じ表面処理を＜’Ｔつだ結果
を表２の実験番号２２に示す。比較した無処理の±（実
験番号２３、水散布）は防水性試験の際流失が著しく吸
水率の測定が不可能だったのに対し、処理物は形状を保
持し、防水効果も示した。

比較例　１ 表１　にみられるとおりワックス乳化液およびポリマー
乳液単独処理は無処理に比較すれば格段の効果があるが
、撥水、流失などに不十分な面があるため、両方を配合
した表面処理剤の効果よりは低いことが分る。

比較例　２ 市販ポリアクリル乳液（Ｄ）（最低造膜温度４５℃）を
用いて行った実験結果を表２の実験番号２１に示す。ポ
リマー配合の効果がないため、評価は低いものとなった
。

特許出願人　日本石油株式会社

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）　油分１重量係以上を含むスラックワックス、油
   分１重量％以上を含むスラックマイクロクリスタリンワ
   ックス、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワ
   ックスおよびこれらの混合物から成る群から選択せられ
   た石油系ワックス成分（１）の１００重量部、および粘
   着性を有し、かつ最低造膜温度が４０℃以下のポリマー
   成分（Ｉｆ）の５〜５００重量部から成る固形分を必須
   成分として０．５〜５０重量％において含有し、残部は
   水であるような組成を有する乳化液から成る、粉粒体野
   外貯蔵物の表面処理剤。
2. （２）該ポリマー成分〔ＩＩ）が酢酸ビニルのホモ重合
   体および他の単量体との共重合体ならびにこれらの重合
   体の混合物から成る群から選択せられることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の表面処理剤。
3. （３）該ポリマー成分（ＩＩ）がアクリル酸またはアク
   リル酸エステルのホモ重合体および他の単量体との共重
   合体ならびにこれらの重合体の混合物から成る群から選
   択せられることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の表面処理剤。
4. （４）該ポリマー成分（ＩＩ）がアクリル酸とアクリル
   酸エステルとの共重合体であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の表面処理剤。
5. （５）該石油系ワックスの融点が４５〜８５°Ｃの範囲
   内にあることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の表面処理剤。
6. （６）該乳化液が、石油系ワックスの３．０重量％以下
   の乳化剤により乳化せられていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載の表面処理剤。