WO2024080076A1 - 撥水防塵剤、撥水防塵剤用イオン性ワックス系エマルジョン、撥水防塵剤の製造方法、ならびに野積み堆積物の発塵及び水分上昇防止方法 - Google Patents

撥水防塵剤、撥水防塵剤用イオン性ワックス系エマルジョン、撥水防塵剤の製造方法、ならびに野積み堆積物の発塵及び水分上昇防止方法 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a water-repellent dust suppressant that, when added to dust suppressants that are spread on raw materials for ironmaking or power generation that are piled up outdoors at steelworks, power plants, etc., can improve water impermeability compared to conventional dust suppressants and prevent water penetration for long periods of time.
  • Dustproofing agents include vinyl acetate-acrylic copolymer resins and acrylic acid-ester copolymer resins with adjusted average particle size and particle size of polymer particles (for example, Patent Document 1).
  • Agents in which a water repellent is mixed into a resin emulsion include agents that use paraffin wax as the water repellent, with 3 to 15 parts by weight of the water repellent per 100 parts by weight of the dustproofing agent (for example, Patent Document 2).
  • Patent No. 5861535 Japanese Patent Publication No. 6-62971
  • the object of the present invention was made in consideration of the above-mentioned circumstances, and is to provide a water-repellent dustproofing agent that has improved water-proofing properties compared to conventional dustproofing agents and can prevent water penetration for a long period of time, an ionic wax-based emulsion for the water-repellent dustproofing agent, a method for producing the water-repellent dustproofing agent, and a method for preventing dust generation and moisture increase in open-air piles.
  • the inventors of the present invention have conducted extensive research to solve the above-mentioned problems. As a result, they have discovered that by adding an ionic wax-based emulsion that uses an ionic emulsifier as an emulsifier to a dustproofing agent, the water-proofing properties of the dustproofing agent can be improved compared to conventional treatments, water penetration can be prevented for a long period of time, and an increase in the moisture content can be prevented, which has led to the completion of the present invention.
  • the present invention provides the following:
  • the first aspect of the present invention is a water-repellent and dust-proofing agent that contains a wax-based component that is a water-repellent component and that contains an ionic wax-based emulsion obtained by emulsifying the wax-based component with an ionic emulsifier, and a resin emulsion that contains a dust-proofing component and has the property of being able to be emulsified with the ionic wax-based emulsion.
  • the second invention of the present invention is the water-repellent and dust-proofing agent described in (1), in which the ionic wax-based emulsion is contained in an amount of 5 parts by weight or more per 100 parts by weight of the resin emulsion.
  • the third invention of the present invention is the water-repellent and dust-proofing agent according to (1) or (2), in which the wax-based component is at least one selected from paraffin wax, microcrystalline wax, polyethylene wax, and petrolatum.
  • the fourth aspect of the present invention is the water-repellent and dust-proofing agent according to any one of (1) to (3), in which the ionic emulsifier is an anionic emulsifier or a cationic emulsifier.
  • the fifth aspect of the present invention is the water-repellent and dust-proofing agent according to (4), in which the anionic emulsifier is a carboxylate type, sulfonate type, sulfate ester salt type, phosphate ester salt type, or acyl-N-methyl taurine salt type emulsifier.
  • the anionic emulsifier is a carboxylate type, sulfonate type, sulfate ester salt type, phosphate ester salt type, or acyl-N-methyl taurine salt type emulsifier.
  • the sixth aspect of the present invention is the water-repellent and dust-proofing agent according to (4), in which the cationic emulsifier is an amine salt type or a quaternary ammonium salt type emulsifier.
  • the seventh invention of the present invention is the water-repellent and dust-proofing agent according to any one of (1) to (6), in which the resin of the resin emulsion is at least one selected from vinyl acetate resin, acrylic resin, acrylic copolymer resin, synthetic rubber, urethane resin, and asphalt.
  • the eighth aspect of the present invention is the water-repellent and dust-proofing agent according to (7), in which the resin of the resin emulsion is at least one selected from the group consisting of vinyl acetate-butyl acetate-acrylic acid ester copolymer and vinyl acetate-acrylic acid ester copolymer.
  • the ninth aspect of the present invention is an ionic wax-based emulsion for a water-repellent and dust-proofing agent, which contains a wax-based component and an ionic emulsifier, and is obtained by emulsifying the wax-based component with the ionic emulsifier.
  • the tenth invention of the present invention is a method for producing a water-repellent and dust-proofing agent, which comprises the steps of dispersing a wax-based component, which is a water-repellent component, in water, and then adding an ionic emulsifier to emulsify the mixture to prepare an ionic wax-based emulsion, and mixing a resin emulsion, which contains a dust-proofing component and has the property of being capable of being emulsified with the ionic wax-based emulsion, with the ionic wax-based emulsion to emulsify the mixture.
  • the eleventh invention of the present invention is a method for preventing dust generation and moisture rise in open-air deposits, comprising the steps of: diluting a water-repellent and dustproofing agent described in any one of (1) to (8) with water to a solids concentration of 2 to 5% by weight to obtain a spray liquid; spraying the spray liquid onto the open-air deposit at a liquid volume of 1 to 5 L/ m2 per surface area of the open-air deposit; and drying the sprayed spray liquid to form a water-repellent prevention film on the surface of the open-air deposit.
  • the present invention makes it possible to extend the duration of water-proofing for piled powder and prevent moisture from increasing.
  • the open-air pile to be treated refers to coal, ore, coke, slag, dust, wood chips, paper sludge, etc. piled up in an outdoor storage yard.
  • the ionic wax-based emulsion of the present invention is an ionic wax-based emulsion suitable for use in the production of a so-called water-repellent dustproofing agent, which is a dustproofing agent to which excellent water repellency has been imparted.
  • This ionic wax-based emulsion contains a wax-based component and an ionic emulsifier, and the wax-based component is emulsified with the ionic emulsifier. More specifically, the wax-based component, which is a water-repellent component, is present in a dispersed state in an aqueous solution together with the ionic emulsifier.
  • the wax-based component is not particularly limited as long as it is a wax that exhibits water repellency, and examples thereof include paraffin wax, microcrystalline wax, polyethylene wax, and petrolatum.
  • the ionic emulsifier constituting the ionic wax-based emulsion is not particularly limited as long as it is an anionic emulsifier and/or a cationic emulsifier.
  • the inventors have conducted research into ways to impart properties (waterproofing) that prevent dust from being generated from open-air deposits while blocking the penetration of water such as rainwater into the interior of the open-air deposits, thereby preventing the water content (moisture) in the open-air deposits from increasing.
  • a nonionic wax-based emulsion was prepared by emulsifying a wax-based component, which is a water-repellent component, with a nonionic emulsifier, and the nonionic wax-based emulsion was mixed with a resin emulsion containing a dust-proof component to emulsify the water-repellent and dust-proof agent.
  • the water-repellent and dust-proof agent was then sprayed on a pile of coal and dried. The pile was then exposed to artificial rainfall with a rainfall intensity of 50 mm/h for more than 5 hours. As a result, water penetrated from the surface of the pile into the inside, the water content in the pile increased, and sufficient water repellency was not obtained.
  • an ionic wax-based emulsion prepared by using an ionic emulsifier, either an anionic emulsifier or a cationic emulsifier, instead of a nonionic emulsifier, and a water-repellent dust-proofing agent containing a resin emulsion containing a dust-proofing component were sprayed on the piled pile and dried, and the piled pile was exposed to artificial rainfall at a rainfall intensity of 50 mm/h for more than 5 hours.
  • the water-repellent and dust-proofing agent of the present invention must contain an ionic emulsifier, more specifically, an anionic emulsifier or a cationic emulsifier, as an emulsifier for emulsifying the wax-based component, which is the water-repellent component.
  • anionic emulsifier examples include carboxylates, sulfonates, sulfates, phosphates of higher alcohols or their ethylene oxide adducts, and acyl-N-methyl taurines.
  • cationic emulsifier examples include amine salt types and quaternary ammonium salt types.
  • anionic emulsifiers are preferred over cationic emulsifiers because they have a higher emulsifying ability for wax-based components and can emulsify wax-based components with a relatively small amount.
  • the amount of wax-based components in the ionic wax-based emulsion is not particularly limited, but is preferably 30 to 50% by weight in terms of solids concentration.
  • the amount of ionic emulsifier in the ionic wax-based emulsion is also not particularly limited, since even a small amount will emulsify the wax-based components, but is preferably 2 to 5% by weight in terms of solids concentration.
  • the content of the ionic wax-based emulsion relative to the emulsion resin is not particularly limited, since a small amount of ionic wax-based emulsion can be expected to provide a water-repellent effect, but it is preferable that the content is 5 parts by weight or more relative to 100 parts by weight of the resin emulsion, more preferably 7 parts by weight or more, and most preferably 9 parts by weight or more.
  • the content of the ionic wax-based emulsion is less than 5 parts by weight, the water-repellent effect may be insufficient, and if the content of the ionic wax-based emulsion is more than 50 parts by weight, it may have an adverse effect on the formation of the binding layer, such as the adhesiveness and film-forming properties of the resin emulsion.
  • the method for producing an ionic wax-based emulsion can be any known method that contains a wax-based component and an ionic emulsifier and can emulsify the wax-based component with the ionic emulsifier.
  • a wax-based component which is a water-repellent component
  • an ionic emulsifier is added to emulsify the wax-based emulsion to prepare an ionic wax-based emulsion.
  • the water-repellent and dust-proof agent of the present invention contains an ionic wax-based emulsion which contains a wax-based component that is a water-repellent component and is emulsified with an ionic emulsifier, and a resin emulsion which contains a dust-proof component and has the property of being capable of being emulsified with the ionic wax-based emulsion.
  • the resin emulsion is not particularly limited as long as it contains a dust-proof component and has the property of being emulsifiable with an ionic wax-based emulsion.
  • emulsifiable as used herein means that the wax-based emulsion and the resin emulsion are mixed together and maintained in an emulsion state without separation.
  • the emulsifiable emulsion resin is preferably composed of at least one selected from, for example, vinyl acetate resin, acrylic resin, acrylic copolymer resin, synthetic rubber, urethane resin, and asphalt.
  • the emulsion resin is preferably composed of at least one selected from vinyl acetate-butyl acetate-acrylic acid ester copolymer and vinyl acetate-acrylic acid ester copolymer, which is a dust-proofing component and has excellent adhesion to piled up deposits and can easily form a bonding layer with film-forming properties.
  • the water-repellent and dust-proofing agent can be produced by a method including the steps of dispersing a wax-based component, which is a water-repellent component, in water, and then adding an ionic emulsifier to emulsify the wax-based emulsion, and mixing a resin emulsion, which contains a dust-proofing component and has a property that allows it to be emulsified with the ionic wax-based emulsion, with the ionic wax-based emulsion to emulsify the wax-based emulsion.
  • the dispersion and emulsification methods can be any known method.
  • the method for preventing dust generation and moisture increase in open-air deposits includes the steps of diluting the water-repellent and dust-proofing agent of the present invention with water to a solids concentration of 2 to 5% by weight to obtain a spray liquid, spraying the spray liquid onto the open-air deposit at a liquid volume of 1 to 5 L/ m2 per surface area of the open-air deposit, and drying the sprayed liquid to form a water-repellent prevention film on the surface of the open-air deposit.
  • the spray liquid can be prepared by a known method if the water-repellent and dustproof agent can be diluted with water to a solid content concentration of 2 to 5% by weight. If the solid content concentration is lower than 2% by weight, the water-repellent and dustproof agent cannot be sprayed uniformly, and the amount sprayed increases. On the other hand, if the solid content concentration is higher than 5% by weight, the viscosity of the dispersion becomes too high, which is undesirable because it puts a strain on the pump and nozzle.
  • Spraying can be carried out by spraying from a sprinkler truck onto the piles or from an open-air stacker, with appropriate pumps and nozzles being selected each time.
  • the amount of application is determined appropriately depending on the water-repellent and dust-proofing agent used and the degree of dust or moisture rise prevention required for the piled up material, but it is preferable to apply about 1 to 5 L/ m2 of the above-mentioned water-repellent and dust-proofing agent per surface area of the piled up material.
  • the sprayed liquid is dried to form a water-repellent film on the surface of the piled up pile.
  • drying method There are no particular limitations on the drying method, and it can be done by natural drying, for example.
  • the coating film formed in this way is thick and strong, making it highly effective at preventing dust. It is also less likely to crack and contains water-repellent ingredients, making it less likely for moisture to penetrate and also effective at preventing moisture from rising. As a result, it is also effective at preventing coal drift.
  • Example 1 to 6 Comparative Examples 1 to 5
  • the water-repellent and dust-proofing agent used was a mixture of resin emulsion and ionic wax-based emulsion at a ratio of 100:5 or 100:10 (solids weight ratio) (solids concentration: 4% by weight).
  • no wax-based emulsion was used.
  • Comparative Examples 2, 3, and 5 a nonionic wax-based emulsion was used instead of the ionic wax-based emulsion. These were used to evaluate the water-blocking properties and coal moisture content.
  • Example 7 to 10 Comparative Examples 6 to 10
  • the water-repellent and dust-proofing agent used was a mixture of resin emulsion and ionic wax-based emulsion at a ratio of 100:10 (solids weight ratio) (solids concentration: 4 wt%), and dust-proofing was evaluated.
  • Comparative Example 6 dust-proofing was evaluated without using resin emulsion and ionic wax-based emulsion.
  • Comparative Examples 7 and 8 dust-proofing was evaluated using only resin emulsion without using ionic wax-based emulsion.
  • Comparative Examples 9 and 10 dust-proofing was evaluated using only ionic wax-based emulsion without using resin emulsion.
  • Vinyl acetate-butyl acetate-acrylic acid ester copolymer emulsion Main components: Vinyl acetate, butyl acetate, 2-ethylhexyl acrylate copolymer Solid content: 35% Viscosity: 10 to 400 mPa ⁇ s pH: 5.0-7.0
  • the container was covered with a transparent lid, and the time until all the water droplets penetrated the coal and could no longer be visually confirmed was measured and defined as the penetration time.
  • the results are shown in Tables 1 and 2.
  • the main components of the ionic wax-based emulsion used in the test are shown in Table 3.
  • Coal was packed into this inclined cylindrical container simulating the inclined surface of piled coal, and a water-repellent dust-proofing agent containing an emulsion resin solution and a mixed solution of an emulsion resin and a water-repellent agent, which are dust-proofing agents shown in Tables 4 and 5, was sprayed on the coal on the inclined surface with a sprayer at 2 L/ m2 per area of the coal surface, and the mixture was left to stand indoors for one week to form a film.
  • the cylindrical container was then placed in an artificial rainfall device.
  • the artificial rainfall device used drips water from a needle installed on the ceiling, and is capable of reproducing uniform rainfall. In this test, the rainfall rate was 50 mm/hr and the test time was 7 hours.
  • the moisture content of the coal after the test was measured by the weight change of the inclined cylindrical container, and the difference between the moisture content after the rainfall and the moisture content before the rainfall was compared.
  • the results are shown in Tables 4 and 5.
  • the main components of the ionic wax-based emulsion used in the test are shown in Table 3.
  • emulsifying the wax component with an ionic emulsifier in advance is more effective in improving the water penetration time into the coal. This is because it is expected that the wax component will be dispersed more uniformly in the dustproofing agent by emulsifying the wax component with an ionic emulsifier than when the wax component and the ionic emulsifier are mixed together in the resin emulsion.
  • Examples 7 to 10 in terms of dustproofing, Examples 7 to 10 (scattering rate 0.1 to 0.2%) in which a cationic wax emulsion was added as a water repellent to the dustproofing agent showed performance equivalent to that of Comparative Examples 7 and 8 in which only a resin emulsion was added without adding a water repellent, compared to Comparative Examples 7 and 8 in which only an ionic wax emulsion was added without adding a resin emulsion (scattering rate 80%).
  • Comparative Example 6 in which no resin emulsion or ionic wax emulsion was added (scattering rate 80 to 81%) and Comparative Examples 9 and 10 in which only an ionic wax emulsion was added without adding a resin emulsion (scattering rate 80 to 81%) did not show any dustproofing effect. From the above, it is clear that even when an ionic wax-based emulsion is used in combination with a resin emulsion, the dustproofing performance is equivalent to that of the resin emulsion used as a conventional dustproofing agent. Therefore, the water-repellent dustproofing agent of the present invention has the effect of improving water-blocking properties compared to conventional dustproofing agents without compromising dustproofing performance, and preventing water penetration for a long period of time.
  • the time for water to penetrate coal treated with a combination of an ionic wax-based emulsion and a dust suppressant longer by 20 hours or more than when treated with a resin emulsion alone, but the time for water to penetrate coal treated with a combination of an ionic wax-based emulsion and a resin emulsion is more than 15 hours longer than when treated with a combination of a nonionic wax-based emulsion and a resin emulsion, without compromising dust-proofing performance.

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Abstract

本発明の撥水防塵剤は、撥水成分であるワックス系成分を含み、前記ワックス系成分をイオン性乳化剤でエマルジョン化したイオン性ワックス系エマルジョンと、防塵成分を含み、前記イオン性ワックス系エマルジョンとのエマルジョン化が可能な特性を有する樹脂エマルジョンとを含有する。

Description

撥水防塵剤、撥水防塵剤用イオン性ワックス系エマルジョン、撥水防塵剤の製造方法、ならびに野積み堆積物の発塵及び水分上昇防止方法
　本発明は、例えば製鉄所、発電所などで野積みされている製鉄原料、発電原料に散布する防塵剤に対し添加することで、従来の防塵剤に比べて遮水性を向上させ、水の浸透を長時間にわたって防ぐことができる撥水防塵剤に関する。
　製鉄所や発電所、紙パルプ工場などでは、石炭、鉄鉱石、スラグ、ダストなどの粉体を野積みしている。野積みされた粉体からは粉塵が発生し、環境問題となる。また、豪雨等により山崩れ、流炭（石炭の含水率が上がりスラリー状となることで野積み石炭から流れ崩れる現象）などが発生する。さらに、降雨等により野積み石炭に雨水が浸透し、含水率が上昇すると、燃料として使用する際に水分蒸発のために余分なエネルギーを消費させ、経済的に大きな損失を招くと共にＣＯ２発生量の増加につながる。原料炭の場合は、コークス製造工程において種々の悪影響を及ぼす。したがって、野積み堆積物の粉塵発生及び含水率上昇を防止する剤は、上記の問題を解決するのに寄与できる。
　そのような背景から、野積み堆積物の粉塵発生及び含水率上昇を防止する剤の開発が進められている。これまで、従来の素材として、防塵剤は、ポリマー粒子の平均粒子径や粒度を調整した酢酸ビニル－アクリル共重合樹脂、アクリル酸－エステル共重合樹脂がある（例えば特許文献１）。樹脂エマルジョン（防塵剤）に対して撥水剤を混合した剤は、撥水剤として、パラフィンワックスを用いて、防塵剤１００重量部に対し撥水剤を３～１５重量部含有させた剤がある（例えば特許文献２）。
　しかしながら、これらの粉塵発生及び含水率上昇を防止する剤における課題として、水の浸透を防止する効果が弱く、石炭等の野積み堆積物を、降雨強度５０ｍｍ／ｈの人工降雨に５時間以上曝露すると、野積み堆積物の表面から内部に水が浸透する。
　そのため、長時間の雨による含水率の上昇を防止することができない問題があった。
特許第５８６１５３５号公報 特公平６－６２９７１号公報
　本発明の目的は、以上のような実情に鑑みてなされたものであり、従来の防塵剤に比べて遮水性を向上させ、水の浸透を長時間にわたって防ぐことができる撥水防塵剤、撥水防塵剤用イオン性ワックス系エマルジョン、撥水防塵剤の製造方法、ならびに野積み堆積物の発塵及び水分上昇防止方法を提供する。
　本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意検討を重ねた。その結果、防塵剤に対して、乳化剤としてイオン性乳化剤を使用したイオン性ワックス系エマルジョンを添加することで、従来処理より防塵剤の遮水性を向上させ、水の浸透を長時間防止し、含水率の上昇を防止することができることを見出し、本発明を完成するに至った。具体的に、本発明は、以下のものを提供する。
　（１）本発明の第１の発明は、撥水成分であるワックス系成分を含み、前記ワックス系成分をイオン性乳化剤でエマルジョン化したイオン性ワックス系エマルジョンと、防塵成分を含み、前記イオン性ワックス系エマルジョンとのエマルジョン化が可能な特性を有する樹脂エマルジョンとを含有する撥水防塵剤である。
　（２）本発明の第２の発明は、前記イオン性ワックス系エマルジョンは、前記樹脂エマルジョン１００重量部に対して５重量部以上含有する、（１）に記載の撥水防塵剤である。
　（３）本発明の第３の発明は、前記ワックス系成分は、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス及びペトロラタムから選択される少なくとも１種である、（１）又は（２）に記載の撥水防塵剤である。
　（４）本発明の第４の発明は、前記イオン性乳化剤が、アニオン性乳化剤又はカチオン性乳化剤である、（１）～（３）のいずれかに記載の撥水防塵剤である。
　（５）本発明の第５の発明は、前記アニオン性乳化剤が、カルボン酸塩型、スルホン酸塩型、硫酸エステル塩型、りん酸エステル塩型またはアシル－Ｎ－メチルタウリン塩型の乳化剤である、（４）に記載の撥水防塵剤である。
　（６）本発明の第６の発明は、前記カチオン性乳化剤としては、アミン塩型または第４級アンモニウム塩型の乳化剤である、（４）に記載の撥水防塵剤である。
　（７）本発明の第７の発明は、前記樹脂エマルジョンの樹脂が、酢酸ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、アクリル系共重合樹脂、合成ゴム、ウレタン樹脂及びアスファルトから選択される少なくとも１種である、（１）～（６）のいずれかに記載の撥水防塵剤である。
　（８）本発明の第８の発明は、前記樹脂エマルジョンの樹脂が、酢酸ビニル‐酢酸ブチル‐アクリル酸エステル共重合体、酢酸ビニル‐アクリル酸エステル共重合体から選択される少なくとも１種である、（７）に記載の撥水防塵剤である。
　（９）本発明の第９の発明は、ワックス系成分とイオン性乳化剤を含み、前記ワックス系成分を前記イオン性乳化剤によってエマルジョン化してなる、撥水防塵剤用イオン性ワックス系エマルジョンである。
　（１０）本発明の第１０の発明は、水中に、撥水成分であるワックス系成分を分散させ、その後、イオン性乳化剤を加えてエマルジョン化してイオン性ワックス系エマルジョンを調製する工程と、防塵成分を含み、前記イオン性ワックス系エマルジョンとのエマルジョン化が可能な特性を有する樹脂エマルジョンと、前記イオン性ワックス系エマルジョンとを混合して、エマルジョン化する工程とを有する撥水防塵剤の製造方法である。
　（１１）本発明の第１１の発明は、野積み堆積物の発塵及び水分上昇防止方法において、（１）～（８）のいずれかに記載の撥水防塵剤を水で２～５重量％の固形分濃度になるように希釈して散布液を得る工程と、前記散布液を、前記野積み堆積物の表面積当たり１～５Ｌ／ｍ２の液量で前記野積み堆積物に散布する工程と、散布した前記散布液を乾燥することによって、前記野積み堆積物の表面に撥水防止膜を形成する工程と、を含む、発塵及び水分上昇防止方法である。
　本発明によれば、野積みされた粉体に対する遮水性の持続時間が長くなること、及び、水分上昇の防止が達成できる。
　以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において適宜変更を加えて実施することができる。
＜野積み堆積物＞
　本発明において、処理対象とする野積み堆積物とは、石炭、鉱石、コークス、スラグ、ダスト、木くず、ペーパースラッジ等を屋外貯蔵ヤードに山積みされたものをさす。
＜イオン性ワックス系エマルジョン＞
　本発明のイオン性ワックス系エマルジョンは、防塵剤に、優れた撥水性を付与した防塵剤であるいわゆる撥水防塵剤の製造に用いるのに好適なイオン性ワックス系エマルジョンである。
　このイオン性ワックス系エマルジョンは、ワックス系成分とイオン性乳化剤を含み、ワックス系成分をイオン性乳化剤によってエマルジョン化したものであって、より具体的には、撥水成分であるワックス系成分が、イオン性乳化剤とともに水溶液中に分散している状態で存在している。
＜ワックス系成分＞
　ワックス系成分は、撥水性を発揮するワックスであればよく、特に限定されないが、例えばパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス及びペトロラタム等が挙げられる。
＜イオン性乳化剤＞
　イオン性ワックス系エマルジョンを構成するイオン性乳化剤は、アニオン性乳化剤及び／又はカチオン性乳化剤であればよく、特に限定されない。
　本発明者は、野積み堆積物の発塵を防止しつつ、雨水等の水が野積み堆積物の内部に浸透を遮断して、野積み堆積物中の含水量（水分）が上昇しないようにする特性（遮水性）を付与するための検討を行った。
　まず、撥水成分であるワックス系成分をノニオン性乳化剤でエマルジョン化して調製したノニオン性ワックス系エマルジョンを、防塵成分を含む樹脂エマルジョンと混合してエマルジョン化して製造した撥水防塵剤を、石炭の野積み堆積物に散布、乾燥させた後、この野積み堆積物を、降雨強度５０ｍｍ／ｈの人工降雨に５時間以上曝露した。その結果、野積み堆積物の表面から内部に水が浸透し、野積み堆積物中の含水量が上昇し、十分な撥水性が得られなかった。
　次に、ノニオン性乳化剤の代わりに、アニオン性乳化剤又はカチオン性乳化剤のいずれかのイオン性乳化剤を用いて調製したイオン性ワックス系エマルジョンと、防塵成分を含む樹脂エマルジョンを含有させた撥水防塵剤を、野積み堆積物に散布、乾燥させた後、この野積み堆積物を、降雨強度５０ｍｍ／ｈの人工降雨に５時間以上曝露した。その結果、驚くべきことに、積み堆積物の表面に、発塵を防止しつつ遮水性を格段に向上させる撥水防止膜を形成され、積み堆積物の表面から内部への水の浸透が防止され、野積み堆積物中の含水量の上昇が顕著に抑制され、優れた撥水性が得られることが判明した。
　このため、本発明の撥水防塵剤は、撥水成分であるワックス系成分をエマルジョン化する乳化剤として、イオン性乳化剤、より具体的には、アニオン性乳化剤またはカチオン性乳化剤を含有することが必要である。
　アニオン性乳化剤としては、例えば、カルボン酸塩型、スルホン酸塩型、硫酸エステル塩型、高級アルコールやその酸化エチレン付加物などのりん酸エステル塩型、アシル－Ｎ－メチルタウリン塩型などが挙げられる。
　カチオン性乳化剤としては、例えば、アミン塩型と第４級アンモニウム塩型などが挙げられる。
　イオン性乳化剤は、カチオン性乳化剤よりもアニオン性乳化剤の方が、ワックス系成分の乳化能力が高く、比較的少量でワックス系成分をエマルジョン化できるため好ましい。
　イオン性ワックス系エマルジョン中のワックス系成分の含有量は、特に限定されないが、好ましくは、固形分濃度で３０～５０重量％が好ましい。また、イオン性ワックス系エマルジョン中のイオン性乳化剤の含有量は、少量でもワックス系成分をエマルジョン化するため、特に限定されないが、好ましくは、固形分濃度で２～５重量％が好ましい。
　エマルジョン樹脂に対するイオン性ワックス系エマルジョンの含有量は、イオン性ワックス系エマルジョンが少量含有すれば撥水効果が期待できるため特に限定されないが、樹脂エマルジョン１００重量部に対して５重量部以上含有することが好ましく、更に好ましくは、７重量部以上であり、最も好ましくは、９重量部以上である。また、前記イオン性ワックス系エマルジョンの含有量の上限は特にないが、好ましくは５０重量部以下、更に好ましくは、３０重量部以下であり、最も好ましくは、１５重量部以下である。前記イオン性ワックス系エマルジョンの含有量が５重量部より少ないと、撥水性の効果が十分でない可能性があり、また、前記イオン性ワックス系エマルジョンの含有量が５０重量部より多いと、樹脂エマルジョンの接着性や成膜性等の結着層の形成に悪影響を及ぼす恐れがあるからである。
　イオン性ワックス系エマルジョンの製造方法は、ワックス系成分とイオン性乳化剤を含み、前記ワックス系成分を前記イオン性乳化剤によってエマルジョン化できるのであれば公知の方法を用いることができる。例えば、水中に、撥水成分であるワックス系成分を分散させ、その後、イオン性乳化剤を加えてエマルジョン化してイオン性ワックス系エマルジョンを調製する方法が挙げられる。
＜撥水防塵剤＞
　本発明の撥水防塵剤は、撥水成分であるワックス系成分を含み、前記ワックス系成分をイオン性乳化剤でエマルジョン化したイオン性ワックス系エマルジョンと、防塵成分を含み、前記イオン性ワックス系エマルジョンとのエマルジョン化が可能な特性を有する樹脂エマルジョンとを含有する。
＜樹脂エマルジョン＞
　樹脂エマルジョンは、防塵成分を含み、かつ、イオン性ワックス系エマルジョンとのエマルジョン化が可能な特性を有するものであればよく、特に限定されない。なお、ここでいう「エマルジョン化が可能」とは、ワックス系エマルジョンと樹脂エマルジョンとの混合で、分離せず、エマルジョン状態で維持されていることを意味する。エマルジョン化が可能なエマルジョン樹脂は、例えば、酢酸ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、アクリル系共重合樹脂、合成ゴム、ウレタン樹脂及びアスファルトから選択される少なくとも１種で構成されていることが好ましい。
　エマルジョン樹脂は、特に酢酸ビニル‐酢酸ブチル‐アクリル酸エステル共重合体及び酢酸ビニル‐アクリル酸エステル共重合体から選択される少なくとも１種で構成されていることが、防塵成分として、野積み堆積物との優れた接着性や成膜性等の結着層の形成が容易である点でより好ましい。
＜撥水防塵剤の製造方法＞
　撥水防塵剤の製造方法は、水中に、撥水成分であるワックス系成分を分散させ、その後、イオン性乳化剤を加えてエマルジョン化してイオン性ワックス系エマルジョンを調製する工程と、防塵成分を含み、前記イオン性ワックス系エマルジョンとのエマルジョン化が可能な特性を有する樹脂エマルジョンと、前記イオン性ワックス系エマルジョンとを混合して、エマルジョン化する工程とを有することにより製造が可能である。分散及びエマルジョン化する方法は、公知の方法を用いることができる。
＜野積み堆積物の発塵及び水分上昇防止方法＞
　野積み堆積物の発塵及び水分上昇防止方法は、本発明の撥水防塵剤を水で２～５重量％の固形分濃度になるように希釈して散布液を得る工程と、前記散布液を、前記野積み堆積物の表面積当たり１～５Ｌ／ｍ２の液量で前記野積み堆積物に散布する工程と、散布した前記散布液を乾燥することによって、前記野積み堆積物の表面に撥水防止膜を形成する工程と、を含む。
＜散布液＞
　散布液は、撥水防塵剤を水で希釈して２～５重量％の固形分濃度に調整できるのであれば、公知の方法で調製可能である固形分濃度が２重量％よりも低いと撥水防塵剤が均一に散布できなくなり、かえって散布量が増えてしまう。また、固形分濃度が５重量％よりも高いと分散液の粘度が高くなりすぎてポンプやノズルに負荷がかかるため好ましくない。
＜散布方法＞
　野積み堆積物への本発明の撥水防塵剤の散布方法としては特に制限はなく、散水車から堆積物に向けて散布したり、野積み用スタッカー上から散布したりし、その都度適当なポンプ、ノズルを選定して実施される。
　また、散布量は、用いた撥水防塵剤や野積み堆積物に要求される粉塵ないしは水分上昇防止の程度により適宜決定されるが、上述の撥水防塵剤を野積み堆積物の表面積当たり、１～５Ｌ／ｍ２程度散布することが好ましい。
　その後、散布した散布液を乾燥することによって、野積み堆積物の表面に撥水防止膜を形成する。乾燥方法としては、特に限定はなく、例えば自然乾燥で行うことができる。
　このようにして形成されるコーティング膜は、膜厚が厚く強固な膜であるため、粉塵防止効果が高い。また、亀裂が入り難く、撥水成分も含んでいることから、水分も浸透しにくく、水分上昇防止効果にも優れる。その結果、流炭防止にも有効である。
　以下、実施例を示すことにより本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
［実施例１～６、比較例１～５］
　実施例１～６において、使用する撥水防塵剤は、樹脂エマルジョンとイオン性ワックス系エマルジョンを１００：５又は１００：１０（固形分重量比）で混合したものを用いた（固形分濃度は４重量％）。比較例１及び４では、ワックス系エマルジョンを使用しなかった。また、比較例２、３及び５では、イオン性ワックス系エマルジョンに代えてノニオン性ワックス系エマルジョンを用いた。これらを用いて、遮水性及び石炭含水率を評価した。
［実施例７～１０、比較例６～１０］
　実施例７～１０において、使用する撥水防塵剤は、樹脂エマルジョンとイオン性ワックス系エマルジョンを１００：１０（固形分重量比）で混合したものを用いて（固形分濃度は４重量％）、防塵性を評価した。比較例６では、樹脂エマルジョン及びイオン性ワックス系エマルジョンを用いずに、防塵性を評価した。比較例７及び８では、イオン性ワックス系エマルジョンを用いずに、樹脂エマルジョンのみを使用して防塵性を評価した。また、比較例９及び１０では、樹脂エマルジョンを用いず、イオン性ワックス系エマルジョンのみを用いて防塵性を評価した。
　樹脂エマルジョンは以下のものを使用した。
・酢酸ビニル－酢酸ブチル－アクリル酸エステル共重合体エマルジョン
　主成分：酢酸ビニル・酢酸ブチル・アクリル酸２エチルヘキシル共重合体
　固形分濃度：３５％
　粘度：１０～４００ｍＰａ・ｓ
　ｐＨ：５．０～７．０
・酢酸ビニル－アクリル酸エステル共重合体エマルジョン
　主成分：酢酸ビニル－アクリル酸エステル共重合体
　固形分濃度：３５％
　粘度：１００～１１００ｍＰａ・ｓ
　ｐＨ：６．０～８．０
　＜イオン性ワックス系エマルジョンの調製＞
　・ワックス　７００ｇ
　・イオン性乳化剤　１００ｇ
を９０℃に溶融攪拌し、９０℃の水１．２ｋｇを徐々に加えて乳化した。冷却後水を加えて濃度調整し、固形分４０重量％の乳化液を得た。この乳化液は粘度１４ｃｐ（３０℃）で、室温静置で１年以上安定であった。
＜遮水性の評価＞
　野積み石炭に対する水の遮水性を評価するために、シャーレ（内径８５ｍｍ、高さ２０ｍｍ）に石炭を詰め、摺り切って平面にした。この石炭上に表１及び２に示す防塵剤であるエマルジョン樹脂溶液及びエマルジョン樹脂と撥水剤の混合溶液を含む撥水防塵剤を石炭表面の面積当たり２Ｌ／ｍ２となるように霧吹きで散布し、室内に１週間静置させて造膜させた。その後、石炭表面に対してピペットで１ｍＬずつ３ヶ所に水滴を垂らした。水滴が蒸発して無くなることを防ぐため、透明な蓋で覆い、全ての水滴が石炭に浸透して目視で確認できなくなるまでの時間を測定し、浸透時間とした。結果を表１及び２に示す。試験に用いたイオン性ワックス系エマルジョンの主成分は、表３に示す。
＜石炭含水率の評価＞
　野積み石炭の傾斜面を模擬するために、円筒を斜めに切断した斜面円筒容器（内径７５ｍｍ、斜面下部高さ８３ｍｍ、斜面上部高さ１４０ｍｍ、安息角約３７゜）を準備した。容器の下部は石炭が流れないよう、３０ｍｅｓｈ程度の網を設けた。この野積み石炭の傾斜面を模擬した斜面円筒容器に石炭を詰め、傾斜面の石炭上に表４及び５に示す防塵剤であるエマルジョン樹脂溶液及びエマルジョン樹脂と撥水剤の混合溶液を含む撥水防塵剤を石炭表面の面積当たり２Ｌ／ｍ２となるように霧吹きで散布し、室内に１週間静置させて造膜させた。その後、人工降雨装置内にこの円筒容器を設置した。
　用いた人工降雨装置は、天井に設置された針より水滴を垂らすもので、均一な降雨が再現できる装置である。本試験では５０ｍｍ／ｈｒの降雨量にて、７時間の試験時間とし、試験後の石炭の含水率を斜面円筒容器の重量変化により測定し、降雨後の含水率と降雨前の含水率の差を比較した。結果を表４及び５に示す。試験に用いたイオン性ワックス系エマルジョンの主成分は、表３に示す。
＜防塵性の評価＞
　野積み石炭に対する水の遮水性を評価するために、シャーレ（内径８５ｍｍ、高さ２０ｍｍ）に石炭を詰め、摺り切って平面にした。この石炭上に表６に示す防塵剤であるエマルジョン樹脂溶液及びエマルジョン樹脂と撥水剤の混合溶液を含む撥水防塵剤を石炭表面の面積当たり２Ｌ／ｍ２となるように霧吹きで散布し、室内に１週間静置させて造膜させた。
　１週間後、送風前のサンプル重量を測定し、風速条件１０ｍ／ｓで送風機を用いて５分間風を当てた後、サンプル重量を測定した。送風前後のサンプル重量から、以下の式で飛散率を算出した。
・飛散率（％）＝（送風前重量－送風後重量）／送風前重量×１００
　結果を表６に示す。試験に用いたイオン性ワックス系エマルジョンの主成分は、表３に示す。
　上述の評価方法は、実際の野積み堆積物の粉塵発生及び含水率上昇の現象を実験室で再現したものであり、ここでの結果は、実際の野積み堆積物においても効果が立証されているものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
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Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　イオン性ワックス系エマルジョンと樹脂エマルジョンの併用処理を行った石炭に対する水の浸透時間は（表１及び２の実施例１～６）、イオン性ワックス系エマルジョンと樹脂エマルジョンの併用処理を行わなかった場合に比べて（表１及び２の比較例１～５）、大幅に向上することが明らかとなった。また、イオン性ワックス系エマルジョンと樹脂エマルジョンの併用処理を行った降雨後の含水率と降雨前の含水率の差は（表４及び５の実施例１、３、５及び６）、イオン性ワックス系エマルジョンに代えて、ノニオン性ワックス系エマルジョンと樹脂エマルジョンの併用処理を行った石炭に対する水の降雨後の含水率と降雨前の含水率の差と比べても（表４及び５の比較例２及び５）、大幅に改善した。特に、イオン性ワックス系エマルジョンとしてアニオン性乳化剤を用いた場合が、その効果は顕著であった（表１、２、４及び５の実施例１、２及び５）。なお、ワックス成分を事前にイオン性乳化剤でエマルジョン化することが、石炭に対する水の浸透時間等の改善効果にはより有効であると考えられる。これは、ワックス成分がイオン性乳化剤でエマルジョン化されることにより、樹脂エマルジョンにワックス成分とイオン性乳化剤を一緒に混ぜた場合よりもより均一に防塵剤にワックス成分が分散することが期待できるからである。また、防塵性については、イオン性ワックス系エマルジョンのみを添加した比較例７及び８（飛散率０．１～０．２％）と比較して、防塵剤に撥水剤としてカチオン性ワックス系エマルジョンを添加した実施例７～１０（飛散率０．１～０．２％）も撥水剤を添加せずに樹脂エマルジョンのみを添加した比較例７及び８と同等の性能を示した。なお、樹脂エマルジョン及びイオン性ワックス系エマルジョンを添加しない比較例６（飛散率８０％）及び樹脂エマルジョンを添加せずにイオン性ワックス系エマルジョンのみを添加した比較例９及び１０（飛散率８０～８１％）は、防塵性の効果を示さないことが明らかとなった。以上のことから、イオン性ワックス系エマルジョンを樹脂エマルジョンと併用しても、防塵性の性能は、従来の防塵剤として用いられる樹脂エマルジョンと同等の性能を示すことが明らかである。このことから、本発明の撥水防塵剤は、防塵性能を落とさず、従来の防塵剤に比べて遮水性を向上させ、水の浸透を長時間にわたって防ぐことができるという効果を奏する。
　本発明によれば、防塵性能を落とさず、イオン性ワックス系エマルジョンと防塵剤の併用処理を行った石炭に対する水の浸透時間は、樹脂エマルジョンの単独処理より２０時間以上長くなるだけでなく、イオン性ワックス系エマルジョンと樹脂エマルジョンの併用処理を行った石炭に対する水の浸透時間は、ノニオン性ワックス系エマルジョンと樹脂エマルジョンの併用処理より１５時間以上長くなるという効果を奏するものである。また、樹脂エマルジョンの単独処理は、降雨後と前の石炭含水率の差が４．８～２４．１であったが、イオン性ワックス系エマルジョンと防塵剤の併用処理は、０．６～３．１であり、含水率の上昇が抑制されている。樹脂エマルジョンとノニオン性ワックス系エマルジョン併用処理の場合は、降雨後と前の石炭含水率の差４．４～４．７であったが、樹脂エマルジョンとイオン性ワックス系エマルジョンの併用処理は、０．６～３．１であり、含水率の上昇が抑制されているという効果も奏するものである。

Claims (11)

  1. 　撥水成分であるワックス系成分を含み、前記ワックス系成分をイオン性乳化剤でエマルジョン化したイオン性ワックス系エマルジョンと、
    　防塵成分を含み、前記イオン性ワックス系エマルジョンとのエマルジョン化が可能な特性を有する樹脂エマルジョンと
    を含有する撥水防塵剤。
  2. 　前記イオン性ワックス系エマルジョンは、前記樹脂エマルジョン１００重量部に対して５重量部以上含有する、請求項１に記載の撥水防塵剤。
  3. 　前記ワックス系成分は、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレンワックス及びペトロラタムから選択される少なくとも１種である、請求項１に記載の撥水防塵剤。
  4. 　前記イオン性乳化剤が、アニオン性乳化剤又はカチオン性乳化剤である、請求項１に記載の撥水防塵剤。
  5. 　前記アニオン性乳化剤が、カルボン酸塩型、スルホン酸塩型、硫酸エステル塩型、りん酸エステル塩型またはアシル－Ｎ－メチルタウリン塩型の乳化剤である、請求項４に記載の撥水防塵剤。
  6. 　前記カチオン性乳化剤としては、アミン塩型または第４級アンモニウム塩型の乳化剤である、請求項４に記載の撥水防塵剤。
  7. 　前記樹脂エマルジョンの樹脂が、酢酸ビニル系樹脂、アクリル系樹脂、アクリル系共重合樹脂、合成ゴム、ウレタン樹脂及びアスファルトから選択される少なくとも１種である、請求項１に記載の撥水防塵剤。
  8. 　前記樹脂エマルジョンの樹脂が、酢酸ビニル‐酢酸ブチル‐アクリル酸エステル共重合体および酢酸ビニル‐アクリル酸エステル共重合体から選択される少なくとも１種である、請求項７に記載の撥水防塵剤。
  9. 　ワックス系成分とイオン性乳化剤を含み、前記ワックス系成分を前記イオン性乳化剤によってエマルジョン化してなる、撥水防塵剤用イオン性ワックス系エマルジョン。
  10. 　水中に、撥水成分であるワックス系成分を分散させ、その後、イオン性乳化剤を加えてエマルジョン化してイオン性ワックス系エマルジョンを調製する工程と、
    　防塵成分を含み、前記イオン性ワックス系エマルジョンとのエマルジョン化が可能な特性を有する樹脂エマルジョンと、前記イオン性ワックス系エマルジョンとを混合して、エマルジョン化する工程と
    を有する撥水防塵剤の製造方法。
  11. 　野積み堆積物の発塵及び水分上昇防止方法において、
    　請求項１に記載の撥水防塵剤を水で２～５重量％の固形分濃度になるように希釈して散布液を得る工程と、
    　前記散布液を、前記野積み堆積物の表面積当たり１～５Ｌ／ｍ２の液量で前記野積み堆積物に散布する工程と、
    　散布した前記散布液を乾燥することによって、前記野積み堆積物の表面に撥水防止膜を形成する工程と、
    を含む、野積み堆積物の発塵及び水分上昇防止方法。
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