-
Technischer Bereich
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine wässerige Polymerzusammensetzung zum Entfernen von Staub, und insbesondere auf eine wässerige Polymerzusammensetzung zum Entfernen von Staub, die zu dem Zwecke versprüht wird, die Menge an feinem Staub erheblich zu reduzieren, welche auf Lastwagenstrecken auf Baustellen und Konstruktionsstätten, an Kohleaufladeorten und an Schienenfahrzeugen mit offenen Dach aufgewirbelt wird.
-
Hintergrund der Erfindung
-
Auf Baustellen, an Kohleaufladeorten und dergleichen wird durch den Wind, wenn Erde, Sand und Kohle auf der Straße aufgehäuft oder in Fahrzeugen transportiert werden, eine große Menge an Staub erzeugt. Durch den Wind wird feiner Staub aufgewirbelt und kontaminiert die umgebende Umwelt, und er wird durch das Atmungssystem in den menschlichen Körper absorbiert und verursacht Krankheiten. Um solche Probleme zu vermeiden, wird herkömmlicherweise eine Abdeckhaube oder dergleichen verwendet, um Erde, Sand und Kohle abzudecken, um sie physikalisch vor den Auswirkungen des Windes zu schützen, oder es wird regelmäßig Wasser versprüht, um die Staubbildung zu unterdrücken. Das Verfahren, eine Abdeckhaube zu verwenden ist jedoch hinsichtlich des Nutzbereichs und der ökonomischen Durchführbarkeit beschränkt. Das konventionelle Verfahren, die Staubbildung mit Wasser zu unterdrücken, um die kohäsive Kraft zwischen den Staubpartikeln und das Gewicht zu erhöhen, verliert schnell seine staubentfernende Funktion, wenn das Wasser verdampft, und deshalb muss das Wasser wiederholt und häufig versprengt werden.
-
Folglich haben die vorliegenden Erfinder, während der Untersuchung von Material zum Entfernen von Staub, welches durchgehend eine langfristige, staubentfernende Wirkung aufweist, herausgefunden, dass eine Folglich haben die vorliegenden Erfinder, während der Untersuchung von Material zum Entfernen von Staub, welches durchgehend eine langfristige, staubentfernende Wirkung aufweist, herausgefunden, dass eine staubentfernende wässerige Lösung, in der Celluloseether in Wasser gelöst ist, auf Grund der Wasserrückhalteeigenschaften und der filmbildenden Eigenschaften des Celluloseethers eine langfristige, staubentfernende Wirkung aufweisen kann, und sie vervollständigten die vorliegende Erfindung.
-
Offenbarung Technisches Problem
-
Die vorliegende Erfindung wurde in dem Bestreben gemacht eine wässerige Polymerzusammensetzung bereitzustellen, die eine langfristige, staubentfernende Wirkung auf Grund von Wasserrückhalteeigenschaften und filmbildenden Eigenschaften aufweist.
-
Technische Lösung
-
Eine beispielhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt eine wässerige Polymerzusammensetzung zum Entfernen von Staub bereit, umfassend: Celluloseether; und Wasser.
-
Der Celluloseether ist derart in der Polymerzusammensetzung enthalten, dass die Viskosität von einer endgültigen wässerigen Celluloseetherlösung zum Entfernen von Staub in dem Bereich von 10 mPa·s bis 1.000 mPa·s ist.
-
Vorzugsweise enthält die wässerige Polymerzusammensetzung den Celluloseether in einer Menge von 0,1 bis 4 Gew.-% und das Wasser in einer Menge von 96 bis 99,9 Gew.-%.
-
Ferner wird in der wässerigen Polymerzusammensetzung zum Entfernen von Staub gemäß der vorliegenden Erfindung der Celluloseether verwendet, der eine Viskosität in dem Bereich von 50 mPa·s bis 60.000 mPa·s aufweist, basierend auf einer Brookfield-Viskosität von einer 2%-igen wässerigen Lösung.
-
Genauer gesagt umfasst der Celluloseether vorzugsweise ein oder mehrere, die ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus einer Hydroxypropylmethylcellulose, einer Hydroxyethylmethylcellulose, einer Methylcellulose und einer Hydroxyethylcellulose.
-
Die wässerige Polymerzusammensetzung zum Entfernen von Staub gemäß der vorliegenden Erfindung wird auf eine staubbildende Quelle sprühinjiziert.
-
Vorteilhafte Wirkungen
-
Gemäß der beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es möglich die Wirkungen wie folgt zu erhalten.
-
Es ist Erstens möglich eine langfristige, staubentfernende Funktion aufzuweisen, indem eine Wasserrückhalteeigenschaft und eine filmbildende Eigenschaft von einer wässerigen Celluloseetherlösung ausgenutzt werden.
-
Es ist Zweitens möglich ein staubentfernendes Material zu erhalten, welches für Menschen ungefährlich ist, weil als das Hauptmaterial ein umweltfreundlicher Celluloseether verwendet wird.
-
Es ist Drittens möglich Produkte mit einfachen Mischvorrichtungen herzustellen, was ökonomisch ist.
-
Es ist Viertens möglich die Anzahl der Wasserbespränkelungen und die Menge an verwendetem Wasser, verglichen mit einem Staubentfernungsverfahren, bei dem gewöhnliches Wasser versprengt wird, zu verringern, was umweltfreundlich ist.
-
Beste Ausführungsformen
-
Nachstehend wird hierin im Detail eine wässerige Polymerzusammensetzung zum Entfernen von Staub gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
-
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine wässerige Polymerzusammensetzung zum Entfernen von Staub: Celluloseether; und Wasser.
-
Indem auf eine staubbildende Quelle eine wässerige Lösung zum Entfernen von Staub, in der der Celluloseether als ein wasserlösliches Polymer gemäß der vorliegenden Erfindung in Wasser gelöst ist, sprühinjiziert wird, hat die wässerige Polymerzusammensetzung eine staubentfernende Funktion, weil sie die Bildung von Staub auf Grund der kohäsiven Kraft zwischen den feinen Staubpartikeln für eine lange Zeit unterdrückt. Das heißt, weil der Celluloseether, der eine Wasserrückhalteeigenschaft aufweist, für eine lange Zeit die Verdampfung des Wassers unterdrückt, kann eine staubentfernende Wirkung, die durch die Wasserbesprenkelung verursacht wird, für eine lange Zeit anhalten.
-
Darüber hinaus kann die staubentfernende Wirkung anhalten, weil auf Grund einer filmbildenden Funktion des wasserlöslichen Polymers eine kohäsive Kraft zwischen den anorganischen Partikeln sogar nach der Verdampfung des Wassers bestehen bleibt.
-
Der Celluloseether, der als ein erster Bestandteil die wässerige Polymerzusammensetzung zum Entfernen von Staub gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform ausmacht, ist ein wasserlösliches Polymer, das an Molekülketten viele Hydroxylgruppen (-OH) umfasst und eine hohe Wasserrückhalteeigenschaft aufweist, die das Wasser daran hindert leicht zu verdampfen.
-
Ferner, wenn das ganze Wasser verdampft ist, bildet sich ein durchgehender Polymerfilm. Wenn die wässerige Polymerlösung, die solch eine Eigenschaft aufweist, auf einer Quelle versprengt wird, die feinen Staub erzeugt, dann kann die Feinstaubkohäsionswirkung, die durch das Wasser verursacht wird, für eine lange Zeit anhalten, und weil sich nach dem Trocknen ein Film bildet, kann zwischen den Partikeln eine Kohäsionskraft aufrechterhalten werden. Deshalb kann eine ausgezeichnete staubentfernende Wirkung erhalten werden.
-
Vorzugsweise hat der Celluloseether gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform eine Viskosität in dem Bereich von 50 mPa·s bis 60.000 mPa·s und insbesondere von 100 mPa·s bis 30.000 mPa·s, basierend auf einer Brookfield-Viskosität von einer 2%-igen wässerigen Lösung.
-
Genauer gesagt können Beispiele für den Celluloseether, der eine solche Viskosität aufweist, eine Hydroxypropylmethylcellulose (HPMC), eine Hydroxyethylmethylcellulose (HEMC), eine Methylcellulose (MC) oder eine Hydroxylethylcellulose (HEC) umfassen.
-
Der Celluloseether kann alleine verwendet werden oder er kann in Kombination aus zwei oder mehreren verwendet werden.
-
Vorzugsweise wird der Gehalt des Celluloseethers in der wässerigen Polymerzusammensetzung zum Entfernen von Staub gemäß der vorliegenden, beispielhaften Ausführungsform in Abhängigkeit von der Viskosität des verwendeten Celluloseethers eingestellt, und insbesondere kann die endgültige, wässerige Polymerlösung ein Viskosität aufweisen, die für das Sprühinjizieren geeignet ist. Der Celluloseether kann mit einem solchen Gehalt vorliegen, dass die endgültige wässerige Polymerlösung eine Viskosität in dem Bereich von 10 mPa·s oder mehr bis 1.000 mPa·s oder weniger hat und insbesondere 50 mPa·s oder mehr bis 500 mPa·s oder weniger hat. In diesem Fall wird die Viskosität durch ein Gewichtsmischverhältnis von Celluloseether zu Wasser bestimmt und die Viskosität der gemischten wässerigen Lösung basiert auf einer Brookfield-Viskosität.
-
Indessen ist der Celluloseether in der wässerigen Polymerzusammensetzung in einer Menge von vorzugsweise 0,1 Gew.-% bis 4 Gew.-% und besonders vorzugsweise von 0,3 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% enthalten.
-
Die wässerige Celluloseetherlösung kann hierin, wenn sie eine Viskosität von weniger als 10 mPa·s aufweist, keine ausreichende Wasserrückhalteeigenschaft aufweisen, wodurch die staubentfernende Funktion verschlechtert ist. Wenn die wässerige Celluloseetherlösung eine Viskosität von mehr als 1.000 mPa·s aufweist, dann ist, wenn die wässerige Celluloseetherlösung in Form von Sprühen injiziert wird, das Besprenkelungsverhalten von einer Sprühvorrichtung verschlechtert, was nicht wünschenswert ist.
-
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung detaillierter in Bezug auf Beispiele beschrieben werden, die vorliegende Erfindung ist aber nicht darauf beschränkt.
-
Beispiel 1
-
Es wurden 2 Gew.-% einer Hydroxypropylmethylcellulose, die eine Viskosität von 150 mPa·s aufwies, basierend auf einer Brookfield-Viskosität von einer 2%-igen wässerigen Lösung, in 98 Gew.-% Wasser unter Verwendung eines mechanischen Mixers gelöst, um auf diese Weise eine wässerige Celluloseetherlösung zum Entfernen von Staub herzustellen, wie sie in der Tabelle 1 unten gelistet ist.
-
Beispiel 2
-
Es wurden 0,5 Gew.-% einer Hydroxypropylmethylcellulose, die eine Viskosität von 30.000 mPa·s aufwies, basierend auf einer Brookfield-Viskosität von einer 2%-igen wässerigen Lösung, in 99,5 Gew.-% Wasser unter Verwendung eines mechanischen Mixers gelöst, um auf diese Weise eine wässerige Celluloseetherlösung zum Entfernen von Staub herzustellen, wie sie in der Tabelle 1 unten gelistet ist.
-
Beispiel 3
-
Es wurde 1 Gew.-% einer Hydroxyethylmethylcellulose, die eine Viskosität von 4.000 mPa·s aufwies, basierend auf einer Brookfield-Viskosität von einer 2%-igen wässerigen Lösung, in 99 Gew.-% Wasser unter Verwendung eines mechanischen Mixers gelöst, um auf diese Weise eine wässerige Celluloseetherlösung zum Entfernen von Staub herzustellen, wie sie in der Tabelle 1 unten gelistet ist.
-
Beispiel 4
-
Es wurden 0,3 Gew.-% einer Hydroxyethylmethylcellulose, die eine Viskosität von 60.000 mPa·s aufwies, basierend auf einer Brookfield-Viskosität von einer 2%-igen wässerigen Lösung, in 99,7 Gew.-% Wasser unter Verwendung eines mechanischen Mixers gelöst, um auf diese Weise eine wässerige Celluloseetherlösung zum Entfernen von Staub herzustellen, wie sie in der Tabelle 1 unten gelistet ist.
-
Beispiel 5
-
Es wurde 1,0 Gew.-% einer 5:5 Mischung von einer Hydroxypropylmethylcellulose, die eine Viskosität von 4.000 mPa·s aufwies, basierend auf einer Brookfield-Viskosität von einer 2%-igen wässerigen Lösung, und einer Hydroxyethylcellulose in 99 Gew.-% Wasser unter Verwendung eines mechanischen Mixers gelöst, um auf diese Weise eine wässerige Celluloseetherlösung zum Entfernen von Staub herzustellen, wie sie in der Tabelle 1 unten gelistet ist.
-
Beispiel 6
-
Es wurden 0,5 Gew.-% einer 5:5 Mischung von einer Hydroxypropylmethylcellulose, die eine Viskosität von 4.000 mPa·s aufwies, basierend auf einer Brookfield-Viskosität von einer 2%-igen wässerigen Lösung, und einer Methylcellulose in 99,5 Gew.-% Wasser unter Verwendung eines mechanischen Mixers gelöst, um auf diese Weise eine wässerige Celluloseetherlösung zum Entfernen von Staub herzustellen, wie sie in der Tabelle 1 unten gelistet ist.
-
Vergleichsbeispiel 1
-
Es wurde eine wässerige Lösung zum Entfernen von Staub, so wie sie herkömmlich verwendet wurde und wie sie in der Tabelle 1 unten gelistet ist, hergestellt, wobei 100 Gew.-% Wasser verwendet wurden.
-
Vergleichsbeispiel 2
-
Es wurden 5,5 Gew.-% einer Hydroxypropylmethylcellulose, die eine Viskosität von 4.000 mPa·s aufwies, basierend auf einer Brookfield-Viskosität von einer 2%-igen wässerigen Lösung, in 94,5 Gew.-% Wasser unter Verwendung eines mechanischen Mixers gelöst, um auf diese Weise eine wässerige Celluloseetherlösung zum Entfernen von Staub herzustellen, wie sie in der Tabelle 1 unten gelistet ist.
-
Vergleichsbeispiel 3
-
Es wurden 0,05 Gew.-% einer Hydroxypropylmethylcellulose, die eine Viskosität von 4.000 mPa·s aufwies, basierend auf einer Brookfield-Viskosität von einer 2%-igen wässerigen Lösung, in 99,95 Gew.-% Wasser unter Verwendung eines mechanischen Mixers gelöst, um auf diese Weise eine wässerige Celluloseetherlösung zum Entfernen von Staub herzustellen, wie sie in der Tabelle 1 unten gelistet ist.
-
Vergleichsbeispiel 4
-
Es wurden 2 Gew.-% einer Hydroxypropylmethylcellulose, die eine Viskosität von 6 mPa·s aufwies, basierend auf einer Brookfield-Viskosität von einer 2%-igen wässerigen Lösung, in 98 Gew.-% Wasser unter Verwendung eines mechanischen Mixers gelöst, um auf diese Weise eine wässerige Celluloseetherlösung zum Entfernen von Staub herzustellen, wie sie in der Tabelle 1 unten gelistet ist.
-
Vergleichsbeispiel 5
-
Es wurde 1 Gew.-% einer Hydroxyethylmethylcellulose, die eine Viskosität von 70.000 mPa·s aufwies, basierend auf einer Brookfield-Viskosität von einer 2%-igen wässerigen Lösung, in 99 Gew.-% Wasser unter Verwendung eines mechanischen Mixers gelöst, um auf diese Weise eine wässerige Celluloseetherlösung zum Entfernen von Staub herzustellen, wie sie in der Tabelle 1 unten gelistet ist. Tabelle 1
| | Verwendeter Celluloseether (CE) | Wässerige Celluloseetherlösung |
| Sorte (Substitutionsgrad*) | 20% Viskosität | Menge an zugegebenem CE (%) | Menge an zugegebenem Wasser (%) |
| Beispiel 1 | HPMC (23/8) | 150 | 2,0 | 98 |
| Beispiel 2 | HPMC (23/8) | 30.000 | 0,5 | 99,5 |
| Beispiel 3 | HEMC (23/8) | 4.000 | 1,0 | 99 |
| Beispiel 4 | HEMC (23/8) | 60.000 | 0,3 | 99,7 |
| Beispiel 5 | HPMC + HEC | 4.000 | 1,0 | 99 |
| Beispiel 6 | HPMC + MC | 4.000 | 0,5 | 99,5 |
| Vergleichsbeispiel 1 | - | - | 0 | 100 |
| Vergleichsbeispiel 2 | HPMC (23/8) | 4.000 | 5,5 | 94,5 |
| Vergleichsbeispiel 3 | HPMC (23/8) | 4.000 | 0,05 | 99,95 |
| Vergleichsbeispiel 4 | HPMC (23/8) | 6 | 2,0 | 98 |
| Vergleichsbeispiel 5 | HEMC (23/8) | 70.000 | 1,0 | 99 |
* Substitutionsgrad: Substitutionsgrad des Celluloseethers DS (Substitutionsgrad der Methylgruppe)/MS (Substitutionsgrad des Hydroxypropyls oder Hydroxyethyls)
-
Beurteilung der Beispiele
-
Die Eigenschaften von jeder der wässerigen Celluloseetherlösungen zum Entfernen von Staub, die in den Beispielen 1 bis 6 und den Vergleichsbeispielen 1 bis 5 hergestellt wurden, wurden mit dem unten beschriebenen Verfahren gemessen und die Ergebnisse davon in der Tabelle 2 aufgelistet.
-
1) Messung der Viskosität von der wässerigen Lösung:
-
Nachdem eine wässerige Lösung eines staubentfernenden Materials für 1 Stunde in einem Wassertank mit einer konstanten Temperatur von 20°C Stunde aufbewahrt wurde, wurde die Viskosität der wässerigen Lösung gemessen, wobei ein Brookfield-Viskosimeter verwendet wurde.
-
2) Sprühverhalten (Besprenkelungsverhalten):
-
Das Besprenkelungsverhalten wurde beurteilt, wobei eine Sprühmaschine, die einen Wasserdruck von 10 bar aufwies, verwendet wurde.
-
3) Messung der Wasserrückhalteeigenschaft:
-
Nachdem 90 g von jeder der wässerigen Lösungen eines staubentfernenden Materials gemischt und mit 300 g Pulver aus roter Tonerde (durchschnittlicher Partikeldurchmesser von 10 Mikrometern) verrührt worden waren, wurde die Wasserrückhalteeigenschaft in Übereinstimmung mit einem Filterpapierverfahren gemessen, welches in KS1593 beschrieben ist.
-
4) Messung der staubentfernenden Eigenschaft (Aufwirbelungsmenge):
-
Nachdem aufwirbelbares Pulver aus roter Tonerde zu einem Durchmesser von 30 cm und einer Höhe von 10 cm auf einer Glasplatte aufgehäuft worden war, wurden 50 g von einer wässerigen Lösung eines staubentfernenden Materials versprengt, wobei ein Zerstäuber für den Heimgebrauch verwendet wurde. Dann wurde das Pulver aus roter Tonerde einem Gebläse ausgesetzt, das eine Windgeschwindigkeit von etwa 10 m/s hatte, und 1 Stunde und 3 Stunden später wurde das Verhältnis der durch das Aufwirbeln verloren gegangenen roten Tonerde gemessen. Tabelle 2
| | Viskosität | Sprühverhalten | Wasserrückhalteeigenschaft | Staubentfernende Eigenschaft |
| 1 Stunde später | 3 Stunden später |
| Beispiel 1 | 150 | ⌾ | 72 | 0 | 5 |
| Beispiel 2 | 300 | ⌾ | 80 | 0 | 5 |
| Beispiel 3 | 400 | o | 85 | 0 | 0 |
| Beispiel 4 | 150 | ⌾ | 75 | 0 | 8 |
| Beispiel 5 | 400 | o | 77 | 0 | 7 |
| Beispiel 6 | 40 | ⌾ | 60 | 0 | 10 |
| Vergleichsbeispiel 1 | 0 | ⌾ | 0 | 70 | 100 |
| Vergleichsbeispiel 2 | 60.000 | X | 98 | - | - |
| Vergleichsbeispiel 3 | 4 | ⌾ | 50 | 10 | 30 |
| Vergleichsbeispiel 4 | 6 | ⌾ | 53 | 10 | 30 |
| Vergleichsbeispiel 5 | 7.000 | Δ | 92 | 0 | 0 |
⌾: sehr gut, o: normal, Δ: schlecht, X: Sprühen unmöglich
-
Mit Bezug auf die Tabelle 2 oben ist ersichtlich, dass in den Beispielen 1 bis 6, in welchen die Menge an zugegebenem Celluloseether angemessen in Abhängigkeit von den Viskosität des verwendeten Celluloseethers gewählt wurde, die wässerigen Celluloseetherlösungen ein ausgezeichnetes Sprühverhalten zusammen mit einer hohen Wasserrückhalteeigenschaft und außerdem eine ausgezeichnete staubentfernende Eigenschaft hatten.
-
Es ist ersichtlich, dass in dem Vergleichsbeispiel 1, in welchem kein Celluloseether verwendet wurde, dem Vergleichsbeispiel 3, in welchem eine geringe Menge an Celluloseether verwendet wurde, und dem Vergleichsbeispiel 4, in welchem ein Celluloseether mit einer überaus geringen Viskosität verwendet wurde, die wässerigen Celluloseetherlösungen ein ausgezeichnetes Sprühverhalten hatten, aber eine mangelhafte Wasserrückhalteeigenschaft aufwiesen, was zu einer starken Verschlechterung in der staubentfernenden Eigenschaft führte.
-
Darüber hinaus ist ersichtlich, dass in dem Vergleichsbeispiel 2, in welchem eine große Menge an Celluloseether verwendet wurde, und dem Vergleichsbeispiel 5, in welchem ein Celluloseether mit einer überaus hohen Viskosität verwendet wurde, die wässerigen Celluloseetherlösungen eine zu hohe Viskosität hatten und folglich nicht gesprüht werden konnten oder ein schlechtes Sprühverhalten aufwiesen, was zu einer Verschlechterung bei der praktischen Anwendbarkeit führte.
-
Während die vorliegende Erfindung in Bezug auf deren bevorzugte Beispiele erläutert wurde, wird es von einem gewöhnlichen Fachmann verstanden werden, dass daran verschiedene Veränderungen vorgenommen und gleichwertige Beispiele erzeugt werden können. Deshalb soll der tatsächliche technische Schutzbereich der vorliegenden Erfindung auf Basis des technischen Konzepts der angefügten Patentansprüche bestimmt werden.