JP2926269B2 - 基質と大気の間にバリヤを形成する方法 - Google Patents

基質と大気の間にバリヤを形成する方法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ごみ処理場に堆積した廃棄物の層のような
基質と大気との間にバリアを設ける方法に関する。
発明の背景 基質と大気との間に廉価で一時的なバリア層を設ける
ことが望ましい場合が多くある。このようなバリア層
は、基質から漏れ出るであろう有害な物質、例えば、ご
み処理場からの臭気及び飛散する塵埃、廃物からのごみ
又は有害な臭気等から大気を保護するものである。ま
た、このようなバリア層は、季節外れの霜から果実、野
菜及び植物の成長を保護するように、大気の有害な状態
（害虫による場合を含む。）から基質を保護することに
も使用され得る。
ごみ処理場操作の一例として、毎日固められる地表カ
バーの代わりに硬化可能なプラスチック泡（foam）を用
いることが提案されてきた。米国特許第4,421,788号及
び第4,519,388号はこのことを要旨するものである。こ
れらの特許に使用される泡は、発泡剤（foaming agen
t）と、予め濃縮されたウレア及びホルムアルデヒドの
ような液体合成樹脂とを使用して調製されている。
従来の土砂カバーの代わりに泡を使用する１つの大き
な効果は、かなりの労働力及び重機器を必要とする土の
運搬及び固化の経費の削減のためである。他の効果は、
ごみ処理場のかなりの容量を占めることになる複数層の
毎日の土充填物層の削減にある。
本発明の目的は、基質と大気との間に泡のバリア層を
設けるための新規な方法を提供することである。この方
法は、従来技術の泡付加の効果を有し、コストを下げる
という他の効果もある。
この目的及び他の目的は、以下の説明、及び請求の範
囲から明らかになるであろう。
基質と大気との間にバリアを設けるための本発明の方
法は、基質に、水性組成物から調製される泡（foam）を
付することからなり、前記泡は、モル比でほぼ1:1で （Ａ）下記化学式のアニオン性界面活性硫酸塩、 ｛ここで、−ORは、10乃至20の炭素原子を含むアルコキ
シ、アルキレンオキシ若しくはアルカリルオキシ基、又
は、下記式のアルキルポリエステル （ここで、R'は10乃至20の炭素原子を含むアルキル基で
あり、R"はＨ又は４以下の炭素原子を含むアルキル基で
あり、R"はＨ又はCH3が好適であり、ｎは１乃至12の整
数であり、ｎは３乃至６が好適である。）｝、又は、下
記化学式のスルホネートと、 （ここで、R1は、10乃至20の炭素原子を含むアルキル、
アルキレン若しくはアルカリル基であり、Ｍは１価のカ
チオンである。） （Ｂ）R2COOM1のカルボン酸塩（ここで、R2は８乃至30
の炭素原子を含むアルキル基であり、M1は１価のカチオ
ンである。）とからなる。
上記のようにして調製された泡は、一般的水性の泡に
比べて驚くべき耐久性を有し、綿あめのような硬さを備
え、冷間で流れ出したり（cold flow）、ゆるくなった
りすることがないことが分かった。従って、不規則であ
ったり、凹凸であったり、傾斜していたりするごみ処理
場のような表面にも使用することができ、極端に苛酷な
天候状況でなければ、次の日といわず幾日にも亘って耐
候性及び耐久性を維持する。上記の比率において、２つ
の成分の間に相乗作用がみられ、この相乗作用は、不規
則表面での外気下で及び広範囲に変化する温度条件下
で、１つの成分単独又は２つの泡の安定性の加算として
得られる泡において予期される安定性よりはるかに大き
な安定性を生成した泡にもたらす。１対１のモル比で
は、アニオン性表面活性硫酸塩又はスルホネートとカル
ボン酸塩との間で複合物が生成され、これは泡に顕著な
安定性を付与することになる。水中での複合物は、半透
明又は白濁した外観を呈し、液体石鹸に類似している。
本発明の方法に使用される発泡組成物の２つの主成分
の１つは、それぞれ上記に特定された式を有するアニオ
ン性表面活性硫酸塩又はスルホネートである。R,R',R1
は、10乃至20の炭素原子を含む比較的大きな基である。
R,R',R1のアルキル基の例には、ラウリル、ミリスチ
ル、パルミチル及びステアリルがある。OR又はR1のアル
キレン基の例には、C10乃至C16のアルファオレフィンが
ある。OR又はR1のアルカリル基の例にはデシルベンゼ
ン、ドデシルベンゼン、プロピルナフタレンがある。ア
ルキルポリエーテル基の例には、 ラウリル−Ｏ−（CH2CH2O）４−， 及び、市販販売されている同族混合物の誘導体があり、
R'はC10及びC12の混合物又はC12及びC14のアルキル基で
もよく、ｎは上述した範囲内の整数に含まれていればよ
い。好適な−OR基は、アルキレンオキシ基であり、特
に、10乃至14の炭素原子を含むαオレフィン、及びアル
カリ基が10乃至16の炭素原子を含むアルキルベンジルオ
キシである。
カルボン酸塩については、R2は好適には直鎖状アルキ
ル基であり、より好適には８乃至20の炭素原子を有する
ものである。R2のアルキル基の例には、ラウリル、ミリ
スチル、パルミチル及びステアリル等がある。
Ｍ及びM1は、特に、ナトリウム、カリウム、リチウム
のようなアルカリ金属、アンモニウム又は置換アンモニ
ウムのような、水溶性の１価のカチオンである。ナトリ
ウム、カリウム、アンモニウムはＭとして好適であり、
カリウム及びアンモニウムはM1として好適である。この
点に関して、ナトリウムαオレフィンスルホネート及び
ステアリン酸カリウムは、特に好適な組合せである。
混合物は、水中で、アニオン性表面活性硫酸塩又はス
ルホネートとカルボン酸塩とを共に混合することにより
容易に調製される。１以上の成分を当該場所で生成する
ことができる。例えば、カルボン酸塩を、当該場所で、
カルボン酸と所望の塩基を加えることにより生成でき
る。溶液を簡単に製造するために、加熱を必要とする場
合もある。
組成物のpHは弱アルカリ性に中和すべきである。pHを
約7.5乃至約8.5の範囲にしておくことが好ましい。スル
ホネート又は硫酸塩を組合せて使用してもよいが、どち
らか一方を使用することが好ましい。
生成した泡の観点から見た場合、水中での組合せた濃
度は、約１重量％の低い濃度から、約30重量％の濃度ま
で、広範囲のもので差支えない。しかし、保存及び輸送
の観点から見た場合、濃度は、水を多量に使用すること
を避けることが好ましい。濃度は、その後において、使
用時に水で希釈されればよい。泡製造時において、混合
される発泡剤Ａ及びＢの濃度は、約１乃至約３重量％の
範囲であることが好ましい。
泡製造時において、液体組成物を、所定の流量速度で
流量コントロールオリフィスを通じて、例えば、400乃
至500PSIGで送気することができる。液体流量コントロ
ールオリフィスの下流側では、空気が吹き込まれ、液体
と混合させられる。系の液体側と同じような方法で空気
オリフィスを使用することにより流量のコントロールを
行うことができる。エアコンプレッサでは調節された空
気圧が発生させられる。２つの流動が組合わされた後、
混合物は、ホースの端部のような出口を通過する。ホー
スは分散ノズルが取付けられたものでも取付けられてい
ないものでも構わない。次いで、ホースノズルを手動で
操作することにより、カバーされるべき場所上に泡を噴
霧する。同時に、その出力は多方向性マニホルドによっ
て分散するように操作することもできる。その大きさと
泡の流量を調節できるこのようなマニホルドを、手動的
に又は適当な車両にアタッチメントにより機械的に泡を
分散するように使用することもできる。この車両を牽引
式のものや自走式のものとすることができ、また、液体
貯留タンク、エアコンプレッサ、送気システム、分散シ
ステム及び駆動機構全部を１つの一体ユニットとして具
えた完全装備式とすることもできる。
氷点を含み広範囲に変化する大気温度条件において泡
を使用することもできる。氷点又はそれ以下の温度下で
は、泡表面は容易に凝固する。
本発明の方法により泡を製造するために使用される水
の硬度の値は、生成する泡の寿命に影響を及ぼす。従っ
て、濃縮形態又はその場所で組成物を調製するときに使
用する水の硬度の値が所望の泡に悪影響を及ぼす場合に
は、水硬度コントロール剤を、その水に存在するカルシ
ウムやマグネシウムと結合するように組成物内に添加す
ことができる。好適な硬度コントロール剤の例には、テ
トラ酢酸エチレンジアミン、トリポリリン酸ナトリウム
並びにトリポリリン酸カリウム、及びポリアクリレート
である。使用される硬度コントロール剤の量は、周知の
ように、使用する特定の水の硬度の値、及び、硬度の値
を減少させるのに適切な範囲で算出される。トリポリリ
ン酸カリウムが硬度コントロール剤として好適である。
硫酸塩又はスルホネートＡ及びカルボン酸塩Ｂ以外の
何ものも使用せず本発明の方法により製造した泡は、外
観が白いものである。このことは、ある現場では受け入
れられない。このような場合、組成物に小量のカーボン
ブラックを入れることで、使用されるカーボンブラック
の量によって、泡の外観を、白以外の色、明るいグレ
ー、普通のグレー及び暗いグルーの外観のものに変更す
ることができる。使用されるカーボンブラックの量は、
泡に変換される希釈された濃度において、組成物に対し
て約0.01％乃至0.2％の範囲である。
薄め液／分散液は、泡に変換された組成物に添加され
る。適当な薄め液／分散液の例には、薄め液／分散液と
して販売されているローム＆ハース（Rohm ＆ Haas）カ
ンパニーのアクリゾール（Acrysol）及びアクリゾールA
-3のようなポリメチックアクリレートがある。
本発明は、以下の特別な実施例から、より容易に理解
されるであろう。なお、実施例は説明目的のためだけに
記載されているのであり、如何なる場合も本発明の範囲
を限定するものではない。
実施例Ｉ 40℃の温水に、水酸化カリウムと、ステアリン酸（主
に16及び18の炭素原子を含む市販品）と、ナトリウムα
オレフィンスルホネート（主に10及び12の炭素原子を含
む市販品）が、総量で下記の量を構成するように加えら
れた。
表Ｉ 重量％ ナトリウムαオレフィンスルホネート（100％活性） 4.00 ステアリン酸（100％活性） 3.60 水酸化カリウム 0.71 水 91.69 この組成物は、25℃で、おおよそ、1200CPS.の均衡
（equilibrium）粘度を有している。発泡組成物の粘度
は，時間と温度で変化することもある。同じ組成物の２
つの試料が同様の粘度値を示すには、これらは同温で約
300分間放置されるべきであった。
３つの主反応物を２倍又は３倍にして、この組成物の
変更物（variations）をより濃縮されたレベルで製造す
ることもできる。各々の組成物それ自体を泡製品として
使用することもできるし、各々の組成物を、泡製造時
に、上記の表に示された組成物の約10対１レベルまで、
水で希釈することもできる。
従って、表Ｉに示された組成物それ自体を、例えばご
み処理場の２、３日のカバーとして泡を形成するように
使用することができる。また、同じ組成物を短時間のト
ラックによる輸送における悪臭対策の泡として８対１に
希釈することもできる。
表Ｉの組成物は、下記のようにして25％排出時間（dr
ain time）をテストされた。組成物は、混合室におい
て、70乃至80psigに等しい空気圧で１分間当り１ガロン
の組成物が生成する速度で泡に変換された。ノズルなし
の1/2インチの内径×20フィートの泡ホースが使用され
た。泡製造が開始され、安定した後に、泡は円錐形の底
を具えたタンク内に直接噴霧された。泡は60秒間集めら
れ、3785グラム（１ガロン）に等しいと推定された。底
部の小さな流体出口が「排出される」泡を流出させた。
排出液体は、時間の関数として収集され重量が測定され
た。全ての時間において排出液体の重量は、排出比率が
得られるように、3785で割られた。100を掛けてこの数
値をパーセント排出量に変換した。実施例を通して統一
するため、25％の排出量を時間、すなわち、分で記録し
た。
本実施例の組成物における25％排出時間は25℃で1000
分である。
実施例II及びIII 組成物及びこの組成物からの泡は、以下に示される重
量％の材料から調製された。操作は実施例Ｉと同じであ
る。
これらの組成物は、いくつかの観点から、カルボン酸
カリウムを使用した組成物より劣る性質を備えていた。
例えば、カルボン酸ナトリウム系は溶解性が悪く、濃縮
に問題がある。カルボン酸アンモニウム系は、臭気（ア
ンモニウム）があり、ある種の用途では受け入れられな
い。
実施例IV-IX 実施例Ｉの操作により、以下の組成物が調製され、泡
に変換された。全ての実施例とも、100％活性な材料を
ベースに重量％で示されており、ステアリン酸塩は、ス
テアリン酸を実施例Ｉのように水酸化カリウムと混合す
ることにより調製されたが、生成カリウム塩形態として
得られた。
実施例X-XI 前述の実施例の操作により、以下の組成の組成物（重
量％）が調製され、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリ
ウムを使用して発泡させられた。
実施例XII-XIV 比較目的のため、１つの界面活性剤を使用して組成物
が調製された。XIIはラウリル硫酸ナトリウム、XIIIは
ナトリウムαオレフィンスルホネート、XIVはドデシル
ベンゼンスルホン酸ナトリウムである。0.25乃至10.0の
範囲にある濃度で、生成した泡の25％排出時間は10分未
満であった。完全排出時間（100％）は45分未満であっ
た。これらの系の粘度は約１センチポアズ（cp）であっ
た。
実施例XV 本実施例では、泡に変換されたときの状態の結果物に
おいて、下記の重量パーセント比率となるように、アル
キルエーテル硫酸（ラウリル−Ｏ−（CH2CH2O）４−SO3
Na）、ステアリン酸及びトリエタノールアミンが水に混
合された。
表Ｖ アルキルエーテル硫酸（重量％） 3.0 ステアリン酸（重量％） 5.0 トリエタノールアミン（重量％） 2.65 水 84.35 粘度25℃（cps.） 125 25％排出時間25℃（分） ＞1200 実施例XVI 表Ｉの組成物（希釈2:1）が発泡され、この泡が、28
フィート×160フィートのはしけに貯留された下水汚物
（13-15％固形）の頂面に付された。泡の層はおおよそ
４インチの厚みである。汚物の一部分は比較目的のため
にカバーされずに残された。泡でカバーされる前のもの
と、泡でカバーされた後のものとが作られ、臭気が小型
可燃ガス分析器を使用して測定された。この装置の測定
子は、汚物または泡カバーの上部に支持された。臭気の
減少（可燃ガスとして）は80-90％であることが分かっ
た。
8-10時間の外洋航海の後、同様の検針が荷降場で行わ
れた。大きな波の揺れによって、連続する泡の覆いが破
れたが、それでも分析結果は、泡で覆われた値の方がカ
バーされていない汚物の値より50％も小さいことを示し
ていた。
実式例XVII 廃棄重合副産物を貯めるために使用される大きな頂部
開口コンクリートタンクの洗浄が計画された。内容物が
危険廃棄物ごみ処理場に輸送され、そこで貯留された。
従来と同じ処理をしたものでは、臭気に関する多くの苦
情が出た。特に輸送中に多かった。
タンク内容物を覆う水が除去された。そして、内容物
は、水（水5:組成物１）で希釈された表Ｉの組成物から
調製された泡で覆われた。泡の層の厚みはおおよそ３イ
ンチであった。
２週間後、おおよそトラック40乃至50台分のセメント
（１台当たり50,000ポンド）がタンク内容物に加えら
れ、バックホーを使用して混合された。混合物は泥状物
質に固形化した。物質は従来の頂部開口砂利トラック
（40フィートのトレーラ）に積載され、5:1の水で希釈
された実施例１の組成物から調製された泡で覆われた。
厚みはおおよそ２インチであった。トレーラの頂部は防
水外套で覆われ、20マイル離れた危険廃棄物ごみ処理場
までトラックが移動した。そこで、内容物は脱荷され、
上記のように調製された泡で覆われ、若しくは即座に埋
められた。
この方法により、約170回トラックが往復して、おお
よそ8,000,000ポンドの物質がごみ処理場に運搬され
た。全工程は、臭気に関する苦情なく完了した。
実式例XVIII 作業のない日、衛生ごみ処理場の固められた作業面
は、土砂で覆う代わりに、5:1の水で希釈された表Ｉの
組成物から調製された約３インチの泡で覆われた。ごみ
処理場には約４乃至１の傾斜ができた。粗雑で不規則な
面が重機を使用した操作で平坦なごみ処理場にできた。
次の朝、泡の膜は、飛散したり破れたりした形跡な
く、撒かれた状態で残っていた。新しい追加廃棄物が泡
の頂部を突き破って投入された。このように、泡によっ
て既に占められていた空間が再使用された。
羽のある昆虫、特に普通の家ばえが泡に接触したと
き、これらは濡れて二度と飛ぶことはできないというこ
とが分かった。逃れようとあがいても、死に到るだけで
あった。
湿った泡は、紙のような飛散する塵埃に対して「わ
な」のように働き、粘着するので、次工程において埋め
てしまうことができることも分かった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ // Ａ０１Ｇ 13/00 Ａ０１Ｇ 13/00 Ａ (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B09B 1/00 A61L 9/00 A61L 9/01 A61L 9/16 A61L 11/00

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基質と大気との間にバリア層を形成するた
    めの方法であって、 該基質は、ごみ、有害な臭気、若しくは臭いを発生する
    物質、若しくは、悪臭若しくは飛散する塵埃、又は、害
    虫による場合を包含する、有害な気象条件から被害を受
    ける植物であり、 該方法は、前記基質に、１対１のモル比において、 （Ａ）下記化学式を有する少なくとも１つのアニオン性
    界面活性硫酸塩 ｛ここで、−ORは、10乃至20の炭素原子を有するアルコ
    キシ、アルキレンオキシ若しくはアルカリルオキシ基、
    又は、下記式 （ここで、R'は10乃至20の炭素原子を含むアルキル基で
    あり、R"はＨ又は４以下の炭素原子を含むアルキル基で
    あり、ｎは１乃至12の整数である。）のアルキルポリエ
    ステル基｝、又は、 下記式を有するスルホネート （ここで、R1は、10乃至20の炭素原子を含むアルキル、
    アルキレン若しくはアルカリル基であり、Ｍは１価のカ
    チオンである。）と、 （Ｂ）R2COOM1のカルボン酸塩（ここで、R2は８乃至30
    の炭素原子を含むアルキル基であり、M1は１価のカチオ
    ンである。）、 とにより構成される水性組成物から調製された生分解性
    の泡を付す工程からなる、 方法。
  2. 【請求項２】Ａは、10乃至16の炭素原子を含むαオレフ
    ィンスルホネートである、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】−ORは、アルキル基が10乃至16の炭素原子
    を含む、アルキルベンジルオキシ基である、請求項１記
    載の方法。
  4. 【請求項４】Ｂは、８乃至20の炭素原子を含む脂肪酸の
    塩である、請求項１記載の方法。
  5. 【請求項５】Ｂは、カリウム塩又はアンモニウム塩であ
    る、請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】Ａは10乃至16の炭素原子を含むαオレフィ
    ンスルホネートナトリウムであり、Ｂは、８乃至20の炭
    素原子を含む脂肪酸のカリウム塩である、請求項１記載
    の方法。
  7. 【請求項７】Ｂはステアリン酸カリウムである、請求項
    １記載の方法。
  8. 【請求項８】前記組成物はさらに水硬度コントロール剤
    を含む、請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】前記水硬度コントロール剤はトリポリリン
    酸塩である、請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記組成物はさらにカーボンブラックを
    含む、請求項１記載の方法。
  11. 【請求項１１】前記組成物は水硬度コントロール剤及び
    カーボンブラックを含む、請求項１記載の方法。
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