JPS63264135A - フユ−ムの処理方法 - 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） この発明はフュームの処理方法に関する。

この発明の方法は金属あるいは非金属材料、製品などを
液体に浸漬して表面処理、熱処理、洗浄などを行う際に
発生するフュームの発散防止に応用される。ここで、フ
ニームとは蒸気またはガス等の気体や固体微粒子を意味
するものとする。

（従来の技術） 鋼板などを酸（たとえば硫酸、塩酸、ぶつ酸、硝酸、り
ん酸等の酸またはこれらの混酸）に浸漬して表面に付着
したスケールを除去する場合、あるいは鋼線材などを冷
却媒体　（たとえば温水、ソルト、金属浴等）に浸漬し
て熱処理をする場合、あるいは金属等に付着したオイル
やグリース等を溶剤（たとえば、アルコール、フロンソ
ルブ等）にｆ２　ｔｌｌ　Ｌ／て洗浄する場合等、処理
作業時にこれら酸や冷却媒体や溶剤が蒸発して多量の有
害あるいは不快臭のフュームを発生する。作業あるいは
一般環境保全のために、発生したフュームは補集し、希
釈したのちに大気に放出する。また、フュームが有害ガ
スを含む場合には、有害ガス除去装置を設備して有害ガ
スを回収するようにしている（実開昭５３−２８２１６
号、実開昭５７−１８８８７２号）。

従来、処理液槽あるいは容器を排気フードで覆い、排気
フード内のフュームをブロワ−で吸引してフュームを補
集していた。

（発明が解決しようとする問題点） 従来の方法では、上記のように排気フード、ブロワ−１
あるいは有害ガス除去装置などの設備を要する。したが
って、操業および設備の保守が面倒であり、また設備が
高価であった。

また、従来の方法ではフュームを回収して再使用する場
合、回収設備、再生設備などを要し、これらについても
設備が高価となり、その操業も簡単ではなかった。

そこで、この発明は簡単な設備でフュームの発散を防止
でき、さらにはフュームを容易に回収。

再使用できる方法を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 第１発明によるフュームの処理方法は、界面活性剤およ
び水溶性ポリマーの少なくとも一つを含む水溶液のｆｆ
膜により形成された泡沫を液体の自由表面を覆うように
して自由表面上に浮かせる。

第２発明によるフュームの処理方法は、液体面から大気
に通じる複数の隙間を設けるようにして固体遮蔽部材に
より液体面を覆う。そして、界面活性剤および水溶性ポ
リマーの少なくとも一つを含む水溶液の薄膜により形成
された泡沫で少なくとも前記隙間を覆う。

遮蔽部材の材質は金属、プラスチック、木材などの固体
材料が用いられ、液体の温度、種類によって選定される
。複数の隙間を設けるのは、液面全体にわたり一様にフ
ュームを泡沫により吸収するためである。したがって、
遮蔽部材は多数の隙間が液面全体にわたり一様に分布す
るように多数の別体となった部材により構成することが
望ましい。独立した遮蔽部材の形状は隙間のみを泡沫が
満たし易いように五角錐、円錐、三角柱などが好ましい
。これは、遮蔽部材上に供給した泡沫が、遮蔽部材の斜
面に沿って自然に遮蔽部材間に流れ落ち、隙間を埋める
からである。

また、遮蔽部材により液面を覆うのに、遮蔽部材を液面
に浮かせるか、あるいは液面との間に間隙を設けて液面
の直上に遮蔽部材を固定する。ただし、後者の場合には
、遮蔽部材が液面にできるだけ近いことが望ましい。

泡沫を形成するには、送気法、攪拌法、振どう法、沸騰
法、減圧法、溶解度減少法などによ、る。

送気法では発泡剤を含む水溶液中に空気、Ｎ２などの不
活性ガス、あるいは還元性ガスなどを吹き込む。

泡沫中の水溶液の量は、泡沫中の水溶液の容積に対する
泡沫容積の倍率　（発泡倍率）で示すと、２以上が望ま
しい。発泡倍率が２未満になると泡沫厚みが薄くなり吸
収能力が低下するので、泡沫供給量を多くしなければな
らず得策ではない。また、高すぎても消泡速度が大きく
なる。発泡倍率は、発泡剤を含む水溶液中における発泡
剤と水分との割合、発泡剤の種類や濃度、あるいは発泡
剤を含む水溶液に吹き込む空気量などによって調整され
る。

泡沫はフュームが蒸気の場合には、それを吸収凝縮させ
るための冷却と、凝縮による水分増加で、ついには消泡
する。また、フュームがガスや固体微粒子の場合には、
泡沫中の気体分や固体微粒子が増加し、ついには消泡す
る。このような場合には、泡沫が消えて液面が大気に露
出する前に間欠的に泡沫を供給する。液面を覆う泡沫厚
さのバラツキを考慮すると、残り泡沫厚さが１０ｍｍ〜
２００ｍｍ望ましくは平均５０〜１００ｍｍになると新
たに供給することが望ましい。泡沫を液面に供給するに
は、たとえば液槽の直上に配置した噴射ノズルから泡沫
を液面に散布する。

前述のように泡沫は、界面活性剤や水溶性ポリマーを含
む水溶液からつくられる。

ここにいう界面活性剤とは、気液表面に吸着して表面活
性を低下させる水可溶性の有機系化合物のことであり、
より具体的には、脂肪酸塩類、高級アルコール硫酸エス
テル塩類、液体脂肪油硫酸エステル塩類、脂肪族アミン
および脂、肪族アマイドの硫酸塩類、脂肪アルコールリ
ン酸エステル塩類、２塩基性脂肪酸エステルのスルホン
塩類、脂肪酸アミドスルホン酸塩類、アルキルアリルス
ルホン酸塩類、ホルマリン縮合のナフタリンスルホン酸
塩類等のアニオン活性剤、また脂肪族アミン塩類、第４
級アンモニウム塩類、アルキルピリジニウム塩類等のカ
チオン系活性剤、またポリオキシエチレンアルキルエー
テル類、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテ
ル類、ポリオキシエチレンアルキルエステル類、ソ）Ｌ
＜ビタンアキルエステル類ポリオキシソルビタンアルキ
ルエステル類等の非イオン系活性剤、あるいはアルキル
ベタイン、アルキルジメチルアミンオキサイド、アルキ
ルアラニン等の両性活性剤等が主だった物として挙げら
れるが、これに限定されるものではない。

泡沫を生成する際、これら界面活性剤のＩＩ４あるいは
２Ｎ以上の混合物を水に対し０．００１〜４０＊になる
よう加え使用することが好ましい。

また、水溶性ポリマーとしては天然９合成、半合成の水
可溶性ポリマーが有り、具体的にはコーンスターチ、デ
ンプン類、ふのり、寒天、アルギン酸ソーダ、アラビア
ゴム、トラガントゴム、トロロアロイ、こんにゃく、に
かわ、カゼイン、ゼラチン、卵白、血しようタンパク、
プルラン、デキストリン、カルボキシデンプン、ブリテ
シュゴム、ヂアルデヒドデンブン、カチオンデンプン。

ビスコース、メチルセルロース、エチルセルロース、カ
ルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロー
ス、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、
ポリアルキレングリコール。

ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリビニルピロ
リドン、水溶性アルキッドポリビニルエーテル、ポリマ
レイン酸共重合体、ポリエチレンイミン、サポニン等が
主だった物として挙げられるが、これに限定されるもの
ではない。

泡沫生成に際しては、これら水溶性ポリマーの１種ある
いは２種以上を水に対し０．１〜３０ｔに成るよう加え
使用することが好ましい。

以上述べた界面活性剤と水溶性ポリマーは任意の割合で
混合して使用してもよい。また泡沫の性状や安定性を改
善するため、界面活性剤水溶液あるいは界面活性剤と水
溶性ポリマーの混合液に適量のキレート剤、ビルダー、
高級アルコール等を加えてもよい。

キレート剤としては、たとえばジヒドロキシエチルグリ
シン、ヒドロキシエチルイミノ２酢酸。

ニトリロ３酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン３
酢酸、エチレンジアミンテトラ酢酸、ジエチレントリア
ミン５酢酸等のアミノカルボン酸塩、クエン酸ソーダ、
グルコン酸ソーダ、酒石酸ソーダ等のオキシカルボン酸
、ポリカルボン酸。

ヒドロキシエタンジホスホン酸、ニトリロトリスメチレ
ンホスホン酸、エチレンジアミンテトラメチレンホスホ
ン酸等のホスホン酸類あるいはトリポリリン酸ソーダ、
ピロリン酸ソーダ等の縮合リン酸塩等が有り、１種また
は２Ｉｊ以上を０．００１〜２０龜使用するのが好まし
い。

また、高級アルコールは炭素数が６〜３６の１級及び２
級のアルコールが好ましく、ヘキサノール、オクタツー
ル、ラウリルアルコール、ミリスチルアルコール、セチ
ルアルコール、ステアリルアルコール、オレイルアルコ
ール、炭素数が１８゜２４．３６等のゲルベアルコール
等の１種または２種以上を界面活性剤に対し０．５〜３
０を加えてもよい。

その他、ビルダー、たとえば珪酸ソーダ、硫酸ソーダ、
炭酸ソーダ等を上記配合物に対し０．１〜３０％加えて
もよい。

（作用） 液面を覆うようにして液面上に浮いた泡沫は、液面を大
気より遮断する。そして、液面より発生したフュームが
大気中に発散する前に、泡沫はフュームを吸収する。泡
沫はフュームを吸収することにより水分が増加したり、
気体分や固体微粒子が増加してついには消泡する。吸収
されたフュームはこの消泡により元の液体に戻る。泡沫
は発泡倍率が高いほどフューム吸収能力は大きい。

泡沫中の界面活性剤は、気泡の気液表面に吸着して表面
張力を低下させるとともに、表面粘度を増加して泡沫形
成時の発泡性、泡沫径の大小あるいは均一性、安定性な
どを改善する。また、泡沫中の水溶性ポリマーは気泡の
気液表面の表面粘性あるいは表面粘弾性を向上させ、安
定な泡沫を形成する。

（実施例工） 熱間圧延線材の調整冷却を例としてこの発明の詳細な説
明する。第１図および第２図は、それぞれ上記線材を冷
却する設備の断面側面図および第１図のＡ−Ａ線に沿う
断面図である。

熱間圧延された線材Ｗは、巻取機のレイングヘッド１か
ら第１コンベア２上にリング状に送り出され、第１コン
ベア２上に線材リング群Ｓが形成される。第１コンベア
２は調整冷却槽４まで延びている。調整冷却Ｎ１４内に
は、サイドガイド７を備えた第２コンベア６が配置され
ている。第１コンベア２で運ばれて来た線材リング群Ｓ
は、調整冷却ＮＩ４直上において第２コンベア６に移載
される。

調整冷却Ｍ４の直上にはへラダ８が配置されており、ヘ
ッダ８の底部には複数の泡沫噴射ノズル９がヘッダー軸
方向に沿って取り付けられている。また、ヘッダ８には
発泡剤を含む水溶液を貯えた水溶液タンク１１が止め弁
１２および供給管１３を介して接続されている。さらに
、ヘッダ８には止め弁１６、圧力調節弁１７および供給
管＋３を介してエアタンク１５が接続されている。

上記のように構成された調整冷却設備において、水溶液
をヘッダ８内に空気により吹き込むと水溶液は発泡し、
泡沫Ｆが冷却液Ｃの表面に向かって泡沫噴射ノズル９か
ら散布される。散布された泡沫Ｆは冷却液Ｃ面いっばい
に広がり、これを覆う。

泡沫供給の具体例を挙げると、線材調整冷却槽は液表面
積が４５ａ＋”、水容積が約５０＠３であった。泡沫を
つくる水溶液は、常温の水１１に陰イオン界面活性剤５
ｗｔ１ｋを添加したものであった。最初に、泡沫の厚さ
が３００　ａｒｍとなるように冷却液面に泡沫を供給し
た。発泡剤を含む水溶液が冷却液に溶は込む量はその種
類や温度によって異なるが、泡沫を９５℃の熱水上に浮
かせたこの具体例の場合、約２５ｍＲ／ｍ”ｈｒであっ
た。したがって、余液表面積に対しては１１．２５ｍ１
／ｈｒとなる。作業中、この溶込み量に相当する量の泡
沫を補給した。

上記条件で、冷却液面に泡沫を供給した結果、フューム
の発生は全く見られなかった。泡沫に吸収された蒸気分
が多くなると、泡沫は消えて界面活性剤が冷媒である熱
水中に溶は込む。このことにより、溶は込んだ界面活性
剤は膜沸膀伝熱による線材の冷却を安定させる効果を発
揮するとともに槽内の搬送コンベアの潤滑の役目も果た
し、摺動部分の摩耗を大幅に低減する効果も示した。な
お、冷却液に対する発泡剤の濃度上昇は約１．１２５ｐ
ｐｍ／ｈｒであった。

（実施例■） 次に上記実施例工で構成された熱間圧延線材の調整冷却
設備の調整冷却槽において、泡沫消費量の節約を図るた
め液体面に複数の隙間を設けた固体遮蔽部材を浮べて、
その隙間および遮蔽部材上を泡沫で覆う（遮蔽面積分だ
け泡沫量が低減）ことの実施例を以下に説明する。なお
、調整冷却設備等の説明で実施例工と重複する点は省略
する。

第３図は第２図と同じ第１図の上記線材を冷却する設備
のＡ−Ａ線に沿う断面図で、冷却液Ｃ上に遮蔽部材２０
を浮べ泡沫で覆った状態を示す図である。

まず、調整冷却槽４に貯えられた冷却液　（熱水）Ｃの
冷却液面に三角錐状の多数の遮蔽部材２０が浮べである
。遮蔽部材２０はプラスチック製である。そしてヘッダ
８内に水溶液を空気により吹き込み発泡し、泡沫Ｆが遮
蔽部材２０上に向って泡沫噴射ノズル９から散布される
。散布された泡沫Ｆは遮蔽部材２０上いっばいに広がり
これを覆う。

泡沫供給の具体例を挙げると、線材調整冷却槽４は液表
面積が４５ＩＩ１２、水容積が約５０ｍ’であった。

遮蔽部材２０で覆われた液表面積は約３６ｍ２であり、
実質液表面積は約９ｍ”となる。泡沫をつくる水溶液は
、常温の水ＩＪ２に陰イオン界面活性剤５ｗｔＮを添加
したものであった。最初に、泡沫の厚さが３００　ｍｍ
となるように冷却液面に泡沫を供給した。

発泡剤を含む水溶液が冷却液に溶は込む量はその種類や
温度によって異なるが、泡沫を９５℃の熱水上に浮かせ
たこの具体例の場合、約２０ａｌｌ／ｍ２ｈｒであった
。したがって、実質液表面積に対しては１８０ｍ１／ｈ
ｒとなる。作業中、この溶込み量に相当する量の泡沫を
補給した。

上記条件で、冷却液面に泡沫を供給した結果、フューム
の発生は全く見られなかった。泡沫に吸収された蒸気分
が多くなると、泡沫は消えて界面活性剤が冷媒である熱
水中に溶は込む。このことにより、溶は込んだ界面活性
剤は膜沸騰伝熱による線材の冷却を安定させる効果を発
揮するとともに槽内の搬送コンベアの潤滑の役目も果た
し、摺動部分の摩耗を大幅に低減する効果も示した。な
お、冷却液に対する発泡剤の濃度上昇は０．１８ｐｐｍ
／１１「であった◎ この発明は上記実施例に限られるものではない。たとえ
ば、線材の代わりに棒鋼、形鋼あるいは厚板を、中間圧
延中にあるいは仕上圧延後に冷却する場合、鋼板を酸洗
する場合あるいは金属等に付着したオイルやグリース等
を溶剤で洗浄する場合、さらには半導体の基盤洗浄など
にも、この発明は適用される。

（発明の効果） この発明では、界面活性剤や水溶性ポリマーを含む水溶
液からつくられた泡沫で、処理液表面を覆うようにして
いる。そして、液面より発生したフュームが大気中に発
散する前に、フュームは泡沫により吸収される。したが
って、排気フードや排気ブロワ−を要しない。また、フ
ュームの処理作業は液面に泡沫を散布、堆積するだけで
あるから、極めて簡単である。

さらに、吸収されたフュームは消泡により元の液体に戻
る。したがって、有害ガスが発生しても、これの除去装
置は不要である。

これらのことより、フューム処理のための設備費および
ランニングコストを大幅に削減することができる。

さらにまた、遮蔽部材により液面を覆っているので、泡
沫消費量を遮蔽面積分だけ低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図はそれぞれこの発明を実施するための
設備例を示すもので、第１図は線材冷却設備の断面側面
図、第２図および第３図は第１図のＡ−Ａ線に沿う断面
図で、第２図は液面上全体に泡沫が、第３図は液面上に
遮蔽部材を浮べその上に泡沫で覆ワた状、態図である。 １・・・レイングヘッド、２・・・コンベア、４・・・
冷却槽、６・・・コンベア、７・・・サイドガイド、８
・・・ヘッダ、９・・・泡沫噴射ノズル、１１・・・水
溶液タンク、Ｉ５・・・エアタンク、Ｃ・・・冷却液、
Ｆ・・・泡沫、Ｓ・・・線材リング群、線材・・・Ｗ、
２０・・・遮蔽部材。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）容器に入っている液体から発生するフュームを処
   理する方法において、界面活性剤および水溶性ポリマー
   の少なくとも一つを含む水溶液の薄膜により形成された
   泡沫を液体の自由表面を覆うようにして自由表面上に浮
   かせたことを特徴とするフュームの処理方法。
2. （２）前記泡沫中の水溶液の容積に対する泡沫容積の倍
   率が２以上であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のフュームの処理方法。
3. （３）容器に入っている液体から発生するフュームを処
   理する方法において、液体面から大気に通じる複数の隙
   間を設けるようにして固体遮蔽部材により液体面を覆い
   、さらに界面活性剤および水溶性ポリマーの少なくとも
   一つを含む水溶液の薄膜により形成された泡沫で少なく
   とも前記隙間を覆うことを特徴とするフュームの処理方
   法。
4. （４）前記泡沫中の水溶液の容積に対する泡沫容積の倍
   率が２以上であることを特徴とする特許請求の範囲第３
   項記載のフュームの処理方法。