JPH0631360B2 - エラストマ−含有発泡体を用いる塵埃抑制法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は塵埃抑制法、特に固体粒子状の塵埃を発生する
材料の表面を被覆するためにエラストマー含有水性発泡
体を用いる塵埃抑制法に関する。

塵埃抑制とは微粉末の固体粒子材料が空気中に懸濁する
程度を減少させることである。石炭、硫黄、燐酸塩、粘
土、及び他の微粉末の鉱石及び鉱物は採掘、輸送、貯
蔵、及び使用の際の移送及び取扱い操作中に塵埃を発生
する。

石炭の採掘、処理、及び貯蔵操作において塵埃は特に深
刻な安全性及び健康上の問題を生じる。雨及び風の作
用、輸送中の運動による摩擦を伴った動き、並びに取扱
う際の摩耗によって石炭は破砕されて小さな破片にな
る。呼吸可能な石炭の塵埃は粒径が約10μであり、それ
を吸引することにより普通黒肺病として知られている肺
塵症の原因になる。自然発火による炭塵爆発は、塵埃が
石炭採掘操作におけるような小さい空間に閉じこめられ
た場合に起る。

サレイヤー(Salyer)らの米国特許第3,954,662号におい
ては、水性の発泡性組成物並びにこれを石炭の塵埃の抑
制に使用する方法が記載されている。この組成物は水、
重合可能なビニルエステル及びビニルエステルと共重合
し得る部分エステル化合物の共重合体、並びに表面活性
湿潤剤を含んでいる。この共重合体は酢酸ビニル／マレ
イン酸無水物共重合体エステルのように、組成物に必要
とされる量だけ水に可溶であることが好適である。この
共重合体は石炭の塵埃を結合させ、発泡体が潰れた後に
塵埃粒子を捕獲して保持する。またこの共重合体は発泡
体に対する骨格を与え、これにより発泡体に望ましい安
定性を賦与する。発泡体は採鉱操作を妨げないように一
定限度以下の耐久性しかもたせるべきではない。表面活
性湿潤剤は発泡を促進し、水で石炭を湿らせる。

ニメリック(Nimerick)米国特許第4,087,572号において
は、スチレン−ブタジエン共重合体のような有機重合体
ラテックスとシリコーンとを組み合わせ、石炭堆積物及
び他の微粉末粒子材料の塊りの表面に被覆する方法が記
載されている。ラテックスをつくるのに使用するものと
は別の湿潤剤を混合し、ラテックスの未熟な凝固を防
ぎ、ラテックスの湿潤と浸透とを強化する。この混合物
は噴霧のような方法により水性混合物として被覆する。

バタチャリヤ(Bhattacharyya)らの米国特許第4,417,992
号に記載された石炭及び他の鉱物の塵埃抑制法において
は、アクリルアミドの高度に分岐した水で膨潤し得る重
合体、または分岐した、及び／又は２個以上のエチレン
型不飽和基を含む各官能性の不飽和単量体で交叉結合し
たアクリルアミド−アクリル酸共重合体の分散液を鉱物
に噴霧する。該特許の実施例の分散液はノニルフェノー
ルエトキシレートを含んでいる。

ブース(Booth)らの米国特許第2,854,347号によれば、ス
チレン−ブタジエン共重合体のようなエラストマー性物
質を石炭及び他の鉱物に被覆する。エラストマーのフィ
ルムが塵埃を不動化し、水及び風による浸食が防がれ
る。このエラストマーはラテックスの形で表面に噴霧さ
れる。この表面は予め水または適当な湿潤剤の水溶液で
湿らせ、エラストマーの必要量を減少させることが好ま
しい。

ブレーム(Brehm)の米国特許第4,136,050号及び第4,171,
276号には、アルキルフェノキシポリエトキシエタノー
ル、及びエチレンオキシドとプロピレンオキシドとの共
重合体の水溶液で塵埃粒子を処理する塵埃抑制法が記載
されている。粒子の表面に該溶液を噴霧して処理するこ
とが好ましい。

本発明によれば、固体粒子材料により塵埃の発生を抑制
する方法が提供される。本発明は塵埃を抑制する量の
水、発泡剤、及びエラストマー性の水に不溶な重合体か
らなる発泡体を材料に被覆する方法から成っている。本
発明の発泡体は直ちに塵埃を抑制し、使用が容易であ
る。重合体は材料を被覆し、発泡体が潰れ塵埃を抑制す
る効果を失った後も、材料を取扱う際の塵埃の発生を抑
制し続ける。また重合体を含ませることにより、従来法
の発泡体による塵埃抑制法において必要とされた多重被
覆ではなくて、長い取扱い期間中の塵埃の抑制効果を何
ら減少させることなく単一被覆を行うことができ、過度
の塵埃の発生を起すことなく処理した材料を短期間貯蔵
することができる。エラストマー性の重合体は発泡剤対
水の比が低い場合でも、所望の膨張度及び耐久度を有す
る発泡体の生成を妨害することはない。

エラストマー性の水に不溶な重合体接合剤が本発明方法
において使用される。エラストマー性の重合体は固体材
料の表面に被覆して空気乾燥した場合、実質的に連続
な、水に不溶なフィルムを生成する能力をもっている。
重合体粒子はフィルムを空気乾燥する際に生じる力の下
で潰れる程十分な柔らかさをもち、粒子を表面において
接着被膜に接合する。

適当なエラストマー性の水に不溶な合成有機重合体の中
には、合成ゴムに似た重合体、例えばブタジエンとスチ
レン、メチルスチレン、及びアクリロニトリルのような
モノオレフィン単量体との共重合体が含まれる。他の適
当な重合体はアクリル酸メチル、エチル、及びブチルと
アクリロニトリルまたはスチレンとのエラストマーを生
じる割合をもった共重合体である。可塑化したポリ酢酸
ビニル、可塑化したポリ塩化ビニル、可塑化した置換ポ
リスチレン、及び可塑化したポリオレフィン、例えばポ
リエチレン及びポリイソブチレンを使用することもでき
る。スチレン−ブタジエン共重合体が好適である。

合成重合体は好ましくはラテックスとして、即ち水性媒
質中における水に不溶な合成重合体または共重合体の分
散物、例えば通常乳化重合法により得られる分散物とし
て使用される。有機溶媒、例えばメチルエチルケトン、
トルエン、及び他の炭化水素溶媒中に溶解した適当な溶
液を使用することができる。典型的な有機重合体ラテッ
クスには約80重量％以下のアルケニル芳香族単量体、例
えばスチレン及びビニルトルエンと、開鎖共役ジオレフ
ィン、例えばブタジエン、及びイソブレシとの共重合体
で、随時少なくとも１種の他のエチレン型不飽和単量
体、例えばアクリル酸またはメタクリル酸、アクリル酸
アルキル、または同様な単量体を含む共重合体が包含さ
れる。他の有用なラテックスはポリオレフィン、例えば
ポリイソブチレン、ポリイソブレン等のラテックスであ
る。またポリビニルアルカノエート・ラテックス、例え
ばポリ酢酸ビニル及びポリプロピオン酸ビニルも使用で
きる。アクリル酸及びメタクリル酸のアルキルエステル
も使用することができる。適当な市販のエラストマー性
ラテックスには、ブタジエンとスチレン、アクリロニト
リル、イソブチレン、イソブレン、及びネオブレンとの
共重合体が含まれる。変性スチレン−ブタジエン共重合
体ラテックス、例えばダヴリュー・アール・グレイス
(W.R.Grace)社のダレックス(Darex)3333は特に適してい
る。

本発明に使用される発泡剤は発泡を促進し、また固体材
料の湿潤及び浸透を促進する。種々の表面活性剤及び表
面活性をもった湿潤剤は公知の発泡剤である。発泡を促
進し、有機接合剤と相容性のある任意の表面活性剤を使
用することができる。典型的には陰イオン性及び非イオ
ン性の表面活性剤及びそれらの混合物を使用して所望の
膨張度と耐久性をもった発泡体をつくる。

適当な陰イオン性表面活性剤の中には、アルキルアリー
ルスルフォン酸、アルキルスルフォン酸、アルケニルス
ルフォン酸、スルフォン化されたアルキル、スルフォン
化されたアルケニル、硫酸化されたモノグリセリド、及
び硫酸化された脂肪酸エステルが含まれる。このような
陰イオン性表面活性剤の中には長鎖α−オレフィン・ス
ルフォネート、水溶性のアルケニルスルフォン酸の塩、
例えばＣ_１４〜Ｃ_１６のα−オレフィンスルフォン酸の
ナトリウム塩、水溶性のアルキルアリールスルフォン酸
塩、例えばアルキルナフタレンスルフォン酸ナトリウム
及びラウリル硫酸ナトリウム、並びに硫酸化されたモノ
グリセリドの水溶性の塩が含まれる。アルキルエーテル
硫酸ナトリウム陰イオン性表面活性剤、例えばサイクロ
・ケミカル(Cyclo Chemical)社のサイクロリル(Cyclor
y)NB60が特に適している。適当な非イオン性湿潤剤の中
にはノニルまたはオクチルフェノールのエチレンオキシ
ド縮合物、長鎖アルコールのエチレンオキシド縮合物、
脂肪酸アミド、及びココナツ・アルカノールアミドが含
まれる。ココナツ油のアルカノールアミド、例えばステ
パン・ケミカル(Stepan Chemical)社のナイノール(Nino
l)128エクストラ(Extra)は特に適している。

陰イオン性表面活性剤と非イオン性表面活性剤との混合
物は本発明の発泡体をつくるのに好適に使用される。発
泡剤は陰イオン性表面活性剤と非イオン性表面活性剤と
の約20：１〜約１：10重量比の混合物から成っている。
好ましくは陰イオン性表面活性剤対非イオン性表面活性
剤の重量比は約10：１〜約２：１である。

発泡体は水、発泡剤、及び接合剤から成っている。発泡
剤は発泡と水による固体材料の湿潤とを促進する量で存
在している。エラストマー性重合体は固体材料を接合さ
せ塵埃を抑制するのに効果のある量よりも少ない量で存
在している。発泡剤及び接合剤は一般に約５：95〜約9
5：５、好ましくは約１：10〜10：１、特に好ましくは
約５：１〜１：１の重量比で存在している。発泡性組成
物は発泡剤及び接合剤を水と混合し、約20〜約40重量％
の水を含む濃厚溶液をつくり、水で発泡させるための濃
度に稀釈することによりつくられる。

発泡性組成物は他の通常の成分、例えば発泡体が接触す
る金属表面に対する腐食防止剤、及び表面活性剤と相容
性をもたせるためにpHを調節するための酸を少量含むこ
とができる。安息香酸ナトリウム及び四硼酸ナトリウム
五水和物が典型的な腐食防止剤であり、pHを調節するた
めには濃硫酸を便利に使用することができる。

本発明の方法においては水、発泡剤及びエラストマー性
の水に不溶な重合体から成る発泡体を固体粒状の塵埃発
生材料に被覆する。発泡体は液体マトリックス中にガス
の気泡が分散した塊りである。本発明においては液体は
水であり、ガスは低価格であること及び発泡剤との相容
性があるため通常空気である。

本発明では好ましくは膨張比が好ましくは約10：１、好
ましくは約20：１〜約200：１の発泡体を使用する。膨
張比は生成した発泡体の容積対発泡体を生じる発泡性組
成物の容積の比である。小さい固体粒子を捕獲するため
には、発泡体の気泡は好ましくは平均粒径が約0.015イ
ンチ以下、特に約0.005〜約0.015インチである。

水、発泡剤、及び接合剤の発泡性組成物を撹拌してこれ
を発泡体に変える。典型的には圧縮空気を発泡性組成物
と混合し、この加圧された混合物をスクリーンまたは他
の多重オリフィス拡散装置を通して押出し、空気を捕獲
させ発泡体をつくる。好ましくは該混合物を無数の曲り
くねった相互に連結している通路をもった拡散装置、例
えば薄い織込まれたストランドから成るステンレス鋼ま
たはポリウレタンのスポンジを通して押し込む。典型的
には家庭の台所用のステンレス鋼の洗浄スポンジを使用
する。一般に本発明の発泡体は水対接合剤及び発泡剤の
容積比を約300：１〜約15：１、好ましくは約75：１〜
約20：１とし、空気圧を約25〜約75ポンド／平方インチ
(psi)、空気速度を約５〜約30標準立方フィート／分(SC
FM)としてつくられる。好ましくは空気圧は約40〜約60p
siであり、空気速度は約15〜約25SCFMである。実際問題
として、３×36インチの円筒のパイプの全断面積を充た
すのに十分な洗浄スポンジを挿入し、空気圧40〜60ps
i、空気速度15〜25SCFM、水対接合剤及び発泡剤の容積
比40：１〜70：１で操作して発泡体をつくることが便利
である。

発泡体を可撓性のパイプまたはホース・ノズルを通して
発泡体製造機から取り出し、処理すべき材料に被覆す
る。本発明の発泡体は例えば石炭を移送するベルト・コ
ンベヤの上または一つの支持物から他の支持物へと自由
に落下している移動中の石炭に被覆する。

塵埃を抑制するのに効果的な発泡体の量は場合によって
変動する。一般に約0.2〜約15、典型的には約0.5〜約５
ポンドの発泡体を固体材料の表面積100平方フィートに
対して被覆する。

下記の実施例により本発明を例示する。これらの実施例
において特記しない限りすべての割合は重量による。

実施例 54.55部の水、20部のサイクロ・ケミカル社製サイクロ
ンNB60アルキルエーテル硫酸ナトリウム陰イオン表面活
性剤、５部のステパン・ケミカル社製ナイノール128エ
クストラ、ココナツ油アルカノールアミド非イオン性表
面活性剤、20部のダヴリュー・アール・グレイス社製ラ
ダレックス3333変性スチレン−ブタジエン共重合体ラテ
ックス、0.1部の安息香酸ナトリウム、0.2部の四硼酸ナ
トリウム、及び15部の濃硫酸を混合して発泡性組成物を
つくった。

この発泡性組成物からつくられた発泡体の塵埃抑制活性
は西部アメリカの火力発電所において褐炭について一連
の試験により評価した。発泡体は該組成物を水と混合
し、ステンレス鋼の洗浄スポンジを詰めた３×36インチ
の円筒のパイプを通してこの混合物と圧縮空気とを圧入
してつくった。発泡体を発電所の石炭処理場の一次破砕
機、二次破砕機、及び二次微粉炭迂回路において石炭に
被覆したが、実施例３においては二次破砕機の所だけで
発泡体を石炭に被覆した。発泡性組成物と混合された水
の容積、空気圧、石炭１トン当りに被覆される容積及び
塵埃抑制結果を下記表に示す。

この結果は本発明による予想外の塵埃抑制効果を示して
いる。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】塵埃を抑制する量の、水、発泡剤、及びエ
   ラストマー性の水に不溶な重合体から成る発泡体を固体
   粒状材料に被覆することを特徴とする固体粒状材料によ
   り発生する塵埃を抑制する方法。
2. 【請求項２】該重合体は有機重合体ラテックスである特
   許請求の範囲第１項記載の方法。
3. 【請求項３】該重合体はスチレンとブタジエンとの共重
   合体である特許請求の範囲第１項記載の方法。
4. 【請求項４】該発泡剤は陰イオン性表面活性剤である特
   許請求の範囲第１項記載の方法。
5. 【請求項５】該発泡剤は陰イオン性表面活性剤及び非イ
   オン性表面活性剤から成る特許請求の範囲第１項記載の
   方法。
6. 【請求項６】陰イオン性表面活性剤対非イオン性表面活
   性剤の重量比は約10：１〜約２：１である特許請求の範
   囲第５項記載の方法。
7. 【請求項７】発泡剤はアルキルエーテル硫酸ナトリウム
   及びココナツ油のアルカノールアミドから成る特許請求
   の範囲第５項記載の方法。
8. 【請求項８】発泡剤対重合体の重量比は約１：10〜10：
   １である特許請求の範囲第１項記載の方法。
9. 【請求項９】移動している石炭を発泡体で被覆する特許
   請求の範囲第１項記載の方法。
10. 【請求項１０】発泡体の気泡は約0.015インチ以下の平
    均直径を有する特許請求の範囲第１項記載の方法。
11. 【請求項１１】発泡体は水、陰イオン性表面活性剤、非
    イオン性表面活性剤、及びスチレンとブタジエンとの共
    重合体ラテックスから成り、移動している石炭を該発泡
    体で被覆する特許請求の範囲第１項記載の方法。