エマルジョン燃料
【課題】燃料油、特にＡ重油または軽油と水を乳化して得られる経時安定性、燃焼性および熱効率に優れ、省エネルギーと環境に配慮したエマルジョン燃料を提供する。
【解決手段】エチレン性不飽和単量体とエチレン性不飽和基を有する反応性乳化剤とを含む不飽和単量体組成物をラジカル重合して得られる樹脂、燃料油および水を含有することを特徴とするエマルジョン燃料である。反応性乳化剤は、不飽和単量体組成物中に５質量％〜８０質量％含まれることが好ましい。反応性乳化剤を上記範囲で配合して得られる樹脂を用いることで、エマルジョン燃料の経時安定性および燃焼効率をより向上させることができる。
【解決手段】エチレン性不飽和単量体とエチレン性不飽和基を有する反応性乳化剤とを含む不飽和単量体組成物をラジカル重合して得られる樹脂、燃料油および水を含有することを特徴とするエマルジョン燃料である。反応性乳化剤は、不飽和単量体組成物中に５質量％〜８０質量％含まれることが好ましい。反応性乳化剤を上記範囲で配合して得られる樹脂を用いることで、エマルジョン燃料の経時安定性および燃焼効率をより向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、エマルジョン燃料に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料油に水を分散させたエマルジョン燃料は、燃焼効率の向上やＮＯｘの低減効果が実証されており、環境負荷低減の有効な手段として、実用化への取り組みが盛んに行われている。燃料油に水を安定に分散させる手法として、界面活性剤とポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール等の水溶性高分子とを併用することが知られている（例えば、特許文献１〜６を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−９７７８８号公報
【特許文献２】特開平６−５７２６８号公報
【特許文献３】特開平６−８８０８２号公報
【特許文献４】特開平６−１０８０７１号公報
【特許文献５】特開平６−３２２３８２号公報
【特許文献６】特開平７−２３３３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料油の中でも、大型船舶の内燃機関や工場等の大型ボイラーによく使用されるＣ重油は、水を取り込みやすい性質があるため比較的水を安定に分散させやすい。そのため、Ｃ重油は上記した従来の手法でもエマルジョン燃料にすることができる。
しかしながら、燃料油の中でもＡ重油や軽油は一般的に水を分散させるのが困難であることから、従来の手法では経時安定性に優れたエマルジョン燃料を得ることができないという問題があった。
従って、本発明の目的は、燃料油、特にＡ重油または軽油と水を乳化して得られる経時安定性、燃焼性および熱効率に優れ、省エネルギーと環境に配慮したエマルジョン燃料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、エチレン性不飽和単量体とエチレン性不飽和基を有する反応性乳化剤とを含む不飽和単量体組成物をラジカル重合して得られる樹脂をエマルジョン燃料用の乳化剤として用いることが有効であることを見出し、本発明に至った。
即ち、本発明は、エチレン性不飽和単量体とエチレン性不飽和基を有する反応性乳化剤とを含む不飽和単量体組成物をラジカル重合して得られる樹脂、燃料油および水を含有することを特徴とするエマルジョン燃料である。
本発明において、エチレン性不飽和単量体は、水に対する溶解度が２０℃において０質量％〜１．０質量％であるものが好ましく、炭素数４以上の直鎖状または分岐鎖状のアルキル鎖を有するアルキル（メタ）アクリレートであることがより好ましい。
本発明において、反応性乳化剤は、前記不飽和単量体組成物中に５質量％〜８０質量％含まれることが好ましい。反応性乳化剤は、ノニオン系反応性乳化剤であることが好ましい。
本発明において、樹脂の重量平均分子量は、５，０００〜３００，０００であることが好ましい。また、樹脂は、燃料油と水との合計１００質量部に対して０．０１質量部〜３．０質量部配合されていることが好ましい。
本発明において、燃料油は、Ａ重油または軽油であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、燃料油、特にＡ重油または軽油と水を乳化して得られる経時安定性、燃焼性および熱効率に優れ、省エネルギーと環境に配慮したエマルジョン燃料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】横型円筒燃焼器の形状および排ガス温度・ガス分析位置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明によるエマルジョン燃料（Ｗ／Ｏ型）は、燃料油および水に、エチレン性不飽和単量体とエチレン性不飽和基を有する反応性乳化剤とを含む不飽和単量体組成物をラジカル重合して得られる樹脂（以下、樹脂と略記する）をエマルジョン燃料用乳化剤として添加したことに特徴がある。この樹脂は、燃料油と水との合計１００質量部に対して有効成分換算で（不揮発分として）０．０１質量部〜３．０質量部配合されていることが好ましい。樹脂の配合量が０．０１質量部未満であると、十分な乳化安定性が得られない場合があり、また、３．０質量部を超えると、経済的に難がある。樹脂のさらに好ましい配合量は０．０５質量部〜１．０質量部である。
【０００９】
本発明における樹脂の原料となるエチレン性不飽和単量体としては、少なくとも１個の重合可能なビニル基を有するものであればよく、例えば、直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル鎖を有する（メタ）アクリル酸エステル類、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物、ビニルピロリドン等の複素環式ビニル化合物、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、アルキルアミノ（メタ）アクリレート、酢酸ビニルやアルカン酸ビニルに代表されるビニルエステル類、モノオレフィン類（エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等）、共役ジオレフィン類（ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等）、α，β−不飽和モノあるいはジカルボン酸（アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸等）、カルボキシル基含有ビニル化合物、アクリロニトリル等のシアン化ビニル化合物、アクロレインやダイアセトンアクリルアミド等のカルボニル基含有エチレン性不飽和単量体、ｐ−トルエンスルホン酸等のスルホン酸基含有エチレン性不飽和単量体が挙げられる。これらのエチレン性不飽和単量体は１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００１０】
上記したエチレン性不飽和単量体の中でも、ラジカル重合して得られる樹脂の親水性・疎水性のバランスの点で、水に対する溶解度が２０℃において０質量〜１．０質量％であるものが好ましい。このような溶解度を有するエチレン性不飽和単量体としては、例えば、ｎ−ブチルアクリレート（溶解度０．２質量％）、イソブチルアクリレート（溶解度０．２質量％）、ｔ−ブチルアクリレート（溶解度０．１６質量％）、ｎ−ブチルメタクリレート（溶解度０．６質量％）、２−エチルヘキシルアクリレート（溶解度０．０１質量％）、ラウリルアクリート（溶解度０質量％）、ステアリルアクリレート（溶解度０質量％）、シクロヘキシルアクリレート（溶解度０．０３質量％）、シクロヘキシルメタクリレート（溶解度０質量％）、スチレン（溶解度０．０２質量％）が挙げられる。これらの中でも、２−エチルヘキシルアクリレートのような炭素数４以上の直鎖状または分岐鎖状のアルキル鎖を有するアルキル（メタ）アクリレート類が好ましい。
【００１１】
本発明における樹脂の原料となる反応性乳化剤（上記したエチレン性不飽和単量体は含まない）は、ラジカル重合性を有し（エチレン性不飽和基を有し）且つ乳化剤としての機能も有する公知のものが挙げられる。このような反応性乳化剤は、多数のメーカーから市販されており、例えば、アニオン系反応性乳化剤としては、アデカリアソープＳＥ−１０Ｎ、ＳＥ−２０Ｎ、ＳＲ−１０およびＳＲ−２０（株式会社ＡＤＥＫＡ製）、アクアロン（登録商標）ＨＳ−１０、ＨＳ−２０、ＫＨ−５およびＫＨ−１０（第一工業製薬株式会社製）、エレミノール（登録商標）ＪＳ−２およびＲＳ−３０（三洋化成工業株式会社製）、アントックスＭＳ−６０（日本乳化剤株式会社製）、ラテムル（登録商標）ＰＤ−１０４およびＳ−１８０Ａ（株式会社花王製）等のエーテルサルフェート型のアニオン系反応性乳化剤、アデカリアソープＰＰ−７０（株式会社ＡＤＥＫＡ製）等のリン酸エステル型のアニオン系反応性乳化剤が挙げられる。ノニオン系反応性乳化剤としては、アデカリアソープＮＥ−１０、ＮＥ−２０、ＮＥ−３０、ＥＲ−１０、ＥＲ−２０およびＥＲ−３０（株式会社ＡＤＥＫＡ製）、ラテムル（登録商標）ＰＤ−４２０、ＰＤ−４３０およびＰＤ−４５０（株式会社花王製）、アクアロン（登録商標）ＲＮ−１０、ＲＮ−２０、ＲＮ−３０およびＲＮ−５０（第一工業製薬株式会社製）が挙げられる。これらの中でも、乳化力が高くエマルジョン燃料の経時安定性が高まるという理由から、ノニオン系反応性乳化剤が好ましい。
【００１２】
本発明では、上記した反応性乳化剤が不飽和単量体組成物中に５質量％〜８０質量％含まれることが好ましく、１０質量％〜５０質量％含まれることがより好ましい。不飽和単量体組成物における反応性乳化剤の含有割合が５質量％未満であると、得られた樹脂をエマルジョン燃料用乳化剤として使用しても乳化力が弱く十分な経時安定性が得られない場合がある。また、８０質量％を超えると、得られた樹脂をエマルジョン燃料用乳化剤として使用するとＯ／Ｗ型エマルジョンになりやすく、粘度が著しく高いエマルジョン燃料になる場合がある上に、水の急激な揮発によるミクロ爆発が発生しにくくなり、燃焼効率が低下する場合がある。
【００１３】
本発明において、エマルジョン燃料用の乳化剤として用いる樹脂は、エチレン性不飽和単量体と反応性乳化剤とを含む不飽和単量体組成物のラジカル重合によって製造される。ラジカル重合反応時の温度は、特に限定されるものではないが、６０℃〜１３０℃であることが好ましい。反応時間は、特に制限されることはなく、各成分の配合量および反応温度等に応じて適宜調整すればよい。
【００１４】
ラジカル重合によって製造される樹脂の重量平均分子量は、特に限定されるものではないが、エマルジョン燃料の乳化安定性やエマルジョン燃料作製時の作業性の観点から、５，０００〜３００，０００であることが好ましく、１０，０００〜１００，０００であることがより好ましい。樹脂の重量平均分子量を調整する際、必要に応じて連鎖移動剤を使用することができる。連鎖移動剤の具体例としては、例えば、ｎ−ドデシルメルカプタン、ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタン、ｎ−ブチルメルカプタン、２−エチルヘキシルチオグリコレート、β−メルカプトプロピオン酸等が挙げられる。
【００１５】
また、本発明における不飽和単量体組成物は、公知の溶媒、重合開始剤、還元剤等を含み得る。
溶媒としては、特に限定されるものではなく、水溶性溶剤、親水性溶剤、疎水性溶剤等が用いられる。これらの具体例としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、アミルアルコール、イソアミルアルコール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、ベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ミネラルスピリット、ターペン、灯油、軽油、重油等が挙げられる。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。溶媒の使用量は、特に制限されるものではないが、ラジカル重合の観点から、不飽和単量体組成物に対して２０質量％〜４００質量％であることが好ましい。
【００１６】
重合開始剤としては、不飽和単量体もしくは溶媒に対する溶解性を考慮すると、油溶性重合開始剤を用いることが好ましい。油溶性重合開始剤の具体例としては、例えば、２，２−アゾビス−イソブチロニトリル、２，２−アゾビス−（２−メチルブチロニトリル）等のアゾ系開始剤、ｔ−ブチルヒドロパーオキシド、クメンヒドロパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、アセチルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等の有機過酸化物が挙げられる。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。また、必要に応じて還元剤を使用することができる。重合開始剤の使用量は、通常、不飽和単量体組成物に対して０．１質量％〜８質量％である。
【００１７】
本発明における燃料油としては、石油留分、植物油、廃油等の内燃機関で使用可能なすべての燃料油が挙げられる。好ましくは、軽油、Ａ重油、Ｂ重油およびＣ重油であり、さらに好ましくは軽油およびＡ重油である。また、本発明のエマルジョン燃料に対する水の含有量は、１質量〜５０質量％であることが好ましく、１０質量％〜３０質量％であることがより好ましい。
【００１８】
本発明のエマルジョン燃料は、上記した樹脂、燃料油および水を公知の乳化手段を用いて乳化することにより製造される。樹脂、燃料油および水の混合順序は任意であるが、燃料油と樹脂を混合した後、水を添加して乳化すると安定なエマルジョン燃料が得られやすく好ましい。乳化手段としては、例えば、ホモミキサー、ラインミキサー、超音波乳化等の乳化機や分散機が挙げられる。エマルジョンの粒子径は、より経時安定性の優れたエマルジョン燃料を得る観点から、１μｍ〜２０μｍであることが好ましい。
【実施例】
【００１９】
以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。製造例、実施例および比較例における各種物性等の測定、エマルジョン燃料の調製は、下記の方法で実施した。
【００２０】
（エチレン性不飽和単量体の２０℃の水に対する溶解度）
危険物ハンドブック（ギュンター・ホンメル編、新居六郎訳、シュプリンガー・フェアラーク東京出版、１９９１年発行）に記載のデータを引用した。
【００２１】
（不揮発分）
直径５ｃｍのアルミ皿に樹脂約１ｇを秤量し、１１０℃で５時間乾燥させ、残分を秤量することで算出した。
【００２２】
（粘度）
ブルックフィールド型回転粘度計を用いて、液温２３℃、回転数６０ｒｐｍにて測定した。
【００２３】
（重量平均分子量（Ｍｗ）の測定）
以下の装置を用いて、テトラヒドロフランをキャリアとして、サンプル濃度約０．２質量％、測定時の流量１ｍＬ／分で樹脂の重量平均分子量を測定した。
使用機器；ゲルパーミテ−ションクロマトグラフィー
カラム；昭和電工株式会社製 ＫＦ−８０６Ｌ
標準試料；ポリスチレン換算
【００２４】
（エマルジョン燃料の調製）
エマルジョン燃料製造装置（特開２００６−３２９４３８号公報の実施例に記載されるものに相当する装置、株式会社エヌ・エフ・ジー製）を用いて、燃料油と水と乳化剤とを混合し、エマルジョン燃料を調製した。本装置は、水と乳化剤とを供給するための体積計量式ポンプ、水と燃料油と乳化剤とを混合するスタティックミキサーと、スタティックミキサーからの混合液をさらに混合して分散液（エマルジョン燃料）を燃焼装置に供給するマグネットカスケードポンプと、マグネットカスケードポンプの下流側から上流側に分散液の一部を還流させるフィードバック部とから構成される。燃料油と乳化剤とは、まずスタティックミキサーにより１次混合され、スタティックミキサーにより１次混合された混合液はマグネットカスケードポンプに送られてさらに２次混合される。マグネットカスケードポンプから吐出されるエマルジョン燃料の一部をポンプの上流側に戻すことにより、ポンプにおける２次混合を促し、直径１μｍ〜２０μｍの微細水滴が均一に分散したエマルジョン燃料を調製した。
【００２５】
（エマルジョン燃料の粒子径測定）
調製したエマルジョン燃料を顕微鏡により撮影し、燃料油中に分散している水滴５００個の平均値を粒子径とした。
【００２６】
（エマルジョン燃料の経時安定性）
調製したエマルジョン燃料を２３℃で１日放置し、燃料油と水との分離状態を目視により観察し、下記基準に従って評価した。
○：水滴が若干沈降しているが、軽く攪拌することにより再乳化可能
△：水滴同士が凝集・合一し、燃料油と水が部分的に分離
×：燃料油と水が完全に分離
【００２７】
（エマルジョン燃料の燃焼性）
調製したエマルジョン燃料の燃焼性を評価するために、以下に示す方法によりエマルジョン燃料の加熱試験を実施した。調製したエマルジョン燃料滴（初期液滴径１．５ｍｍ〜１．８ｍｍ）をＲ熱電対（線径１００μｍ）に懸垂し、所定の温度（８００℃）に設定した電気炉内に挿入することにより、エマルジョン燃料滴を急速加熱した。加熱中のエマルジョン燃料滴温度の時間変化を測定することができるように、エマルジョン燃料滴を懸垂したＲ熱電対はデータロガーに接続されている。加熱中のエマルジョン燃料滴の様子を高速度ビデオカメラにより撮影し、ミクロ爆発発生の有無を確認した。エマルジョン燃料滴がミクロ爆発した場合には、撮影した画像および液滴温度の測定結果からミクロ爆発発生時の温度を求めた。
燃料として良好なエマルジョン燃料滴を加熱した場合、エマルジョン燃料中の水滴が急激に蒸発してミクロ爆発と呼ばれる燃料滴の二次微粒化が起こり、燃料滴の燃焼性が向上することが知られている（例えば、F. L. Dryer, “Water addition to practical combustion systems - concepts and applications”, Proceedings of the Sixteenth (International) Symposium on Combustion, p. 279 - 295, 1977を参照）。つまり、ミクロ爆発が発生するエマルジョン燃料は、燃焼性に優れているということが言える。
【００２８】
＜製造例１＞
攪拌装置、温度計および還流冷却器を備えた四つ口フラスコ反応器にプロピレングリコールモノメチルエーテル１００質量部を仕込み、８０℃に昇温した。また、エチレン性不飽和単量体として、２−エチルヘキシルアクリレート（２ＥＨＡ）１０５質量部、反応性乳化剤として、下記式（１）で表されるα−ヒドロ−ω−（１−（アルコキシ）メチル−２−（２−プロペニルオキシ）エトキシ）−ポリ（オキシ−１，２−エタンジイル）（株式会社ＡＤＥＫＡ製、アデカリアソープＥＲ−１０）４５質量部、ラジカル重合開始剤として２，２−アゾビス−（２−メチルブチロニトリル）を均一に溶解するまで攪拌し、不飽和単量体組成物を準備し、これを２時間かけて反応器中に滴下した。なお、滴下中、反応器内の温度は約８０℃に保った。滴下終了後、約８０℃で１時間保持し、冷却した後、反応器から製造例１の樹脂溶液を取り出した。得られた製造例１の樹脂溶液は、不揮発分５７質量％、粘度８５ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量３４，８００であった。単量体組成および重量平均分子量を表１に示した。
【００２９】
＜製造例２＞
反応性乳化剤を下記式（２）で表されるアクアロンＲＮ−１０（第一工業製薬株式会社製）に変更した以外は製造例１と同様の操作を行い、製造例２の樹脂溶液を得た。得られた製造例２の樹脂溶液は、不揮発分５８質量％、粘度１８０ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量４８，２００であった。単量体組成および重量平均分子量を表１に示した。
【００３０】
＜製造例３＞
２−エチルヘキシルアクリレートを１０５質量部用いる代わりに、２−エチルヘキシルアクリレート７５質量部およびスチレン３０質量部を用いた以外は製造例１と同様の操作を行い、製造例３の樹脂溶液を得た。得られた製造例３の樹脂溶液は、不揮発分５７質量％、粘度４０ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量１８，３００であった。単量体組成および重量平均分子量を表１に示した。
【００３１】
＜製造例４＞
２−エチルヘキシルアクリレートの使用量を１３５質量部に変更し、アデカリアソープＥＲ−１０の使用量を１５質量部に変更した以外は製造例１と同様の操作を行い、製造例４の樹脂溶液を得た。得られた製造例４の樹脂溶液は、不揮発分５９質量％、粘度９５０ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量５９，０００であった。単量体組成および重量平均分子量を表１に示した。
【００３２】
＜製造例５＞
反応性乳化剤であるアデカリアソープＥＲ−１０を用いず、２−エチルヘキシルアクリレートの使用量を１５０質量部に変更した以外は製造例１と同様の操作を行い、製造例５の樹脂溶液を得た。得られた製造例５の樹脂溶液は、不揮発分５９質量％、粘度１，８００ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量６２，０００であった。単量体組成および重量平均分子量を表１に示した。
【００３３】
＜製造例６＞
エチレン性不飽和単量体である２−エチルヘキシルアクリレートを用いず、アデカリアソープＥＲ−１０の使用量を１５０質量部に変更した以外は製造例１と同様の操作を行い、製造例６の樹脂溶液を得た。得られた製造例６の樹脂溶液は、不揮発分５７質量％、粘度５０ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量２，４００であった。単量体組成および重量平均分子量を表１に示した。
【００３４】
【化１】
【００３５】
【化２】
【００３６】
＜実施例１＞
市販のＡ重油８０．７質量部、製造例１の樹脂溶液０．８９質量部（不揮発分として約０．５１質量部）および水１９．３質量部の割合でエマルジョン燃料を調製した。評価結果を表２に示した。
【００３７】
＜実施例２＞
市販のＡ重油８０．１質量部、製造例１の樹脂溶液０．２０質量部（不揮発分として約０．１１質量部）および水１９．９質量部の割合でエマルジョン燃料を調製した。評価結果を表２に示した。
【００３８】
＜実施例３＞
市販のＡ重油８０．２質量部、製造例３の樹脂溶液０．２０質量部（不揮発分として約０．１１質量部）および水１９．８質量部の割合でエマルジョン燃料を調製した。評価結果を表２に示した。
【００３９】
＜実施例４＞
市販のＡ重油８０．４質量部、製造例４の樹脂溶液０．２０質量部（不揮発分として約０．１２質量部）および水１９．６質量部の割合でエマルジョン燃料を調製した。評価結果を表２に示した。
【００４０】
＜実施例５＞
市販のＡ重油６９．６質量部、製造例１の樹脂溶液１．１４質量部（不揮発分として約０．６５質量部）および水３０．４質量部の割合でエマルジョン燃料を調製した。評価結果を表２に示した。
【００４１】
＜実施例６＞
市販のＡ重油７９．７質量部、製造例２の樹脂溶液０．９７質量部（不揮発分として約０．５６質量部）および水２０．３質量部の割合で、上記乳化方法にてエマルジョン燃料を調製した。評価結果を表２に示した。
【００４２】
＜比較例１＞
市販のＡ重油８０．０質量部、製造例５の樹脂溶液１．００質量部（不揮発分として約０．５９質量部）、水２０．０質量部の割合でエマルジョン燃料を調製しようと試みたが、乳化せず直ぐにＡ重油と水に分離した。評価結果を表３に示した。
【００４３】
＜比較例２＞
市販のＡ重油８０．４質量部、油剤用乳化剤としてソルビタンモノオレート（ＨＬＢ４．３）０．９９質量部および水１９．６質量部の割合でエマルジョン燃料を調製した。評価結果を表３に示した。
【００４４】
＜比較例３＞
市販のＡ重油８０．０質量部、製造例６の樹脂溶液１．００質量部（不揮発分として約０．５９質量部）および水２０．０質量部の割合でエマルジョン燃料を調製しようと試みたが、乳化せず直ぐにＡ重油と水に分離した。評価結果を表３に示した。
【００４５】
【表１】
【００４６】
【表２】
【００４７】
【表３】
【００４８】
以上の結果より、実施例１〜３および実施例５のエマルジョン燃料は、経時安定性および燃焼特性が共に優れていることが分かった。実施例４および６のエマルジョン燃料は、実施例１〜３よりも経時安定性が若干低下するものの実用上問題ないレベルであった。これに対し、比較例１および３では、Ａ重油と水を乳化することができなかった。また、比較例２のエマルジョン燃料は、乳化直後の粒子径は小さいものの、粒子が不安定なため凝集が起こり、経時安定性の劣るものであった。さらに、比較例２のエマルジョン燃料では、ミクロ爆発も確認されず、燃焼性も劣るものであった。
【００４９】
（燃焼試験による排ガス組成の測定および熱効率の算出）
エマルジョン燃料（またはＡ重油単独）を用いて、図１に示すような横型円筒燃焼器（内径φ３１２ｍｍ、全長１７８３ｍｍ）で燃焼試験を行った。この横型円筒燃焼器において、エマルジョン燃料（またはＡ重油単独）は６穴の二流体ノズルにより噴霧され、燃焼用空気はノズル周りのスワラーを通して燃焼器内に供給される。エマルジョン燃料（またはＡ重油単独）の供給量は１０Ｌ／時間とし、排ガス温度およびガス組成を測定した。排ガス温度は、図１に示すＴ２の位置においてＫ型シース熱電対により測定し、排ガス中のＯ2、ＣＯ、ＣＯ2、ＮＯおよびＮＯ2濃度は、図１に示すＴ２の位置において燃焼排ガス分析計（ＴＥＳＴＯ ３５０ＸＬ、株式会社テストー製）により測定した。また、投入した燃料の発熱量に対する排ガスの保有する熱量より熱効率を算出した。
【００５０】
＜実施例７＞
市販のＡ重油８８．８質量部、製造例１の樹脂溶液０．３質量部（不揮発分として約０．１７質量部）および水１１．２質量部の割合でエマルジョン燃料を作製し、横型円筒燃焼器により燃焼試験を行った。試験結果を表４に示した。
【００５１】
＜実施例８＞
市販のＡ重油７７．８質量部、製造例１の樹脂溶液０．３質量部（不揮発分として約０．１７質量部）および水２２．２質量部の割合でエマルジョン燃料を作製し、横型円筒燃焼器により燃焼試験を行った。試験結果を表４に示した。
【００５２】
＜比較例４＞
市販のＡ重油を用いて、横型円筒燃焼器により燃焼試験を行った。試験結果を表４に示した。
【００５３】
【表４】
【００５４】
燃焼試験結果より、実施例７および８のエマルジョン燃料は、比較例４のＡ重油単独よりも熱効率に優れ、排ガス中のＮＯx濃度が低下することが示され、省エネルギーと環境に配慮したものであると言える。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本発明は、エマルジョン燃料に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料油に水を分散させたエマルジョン燃料は、燃焼効率の向上やＮＯｘの低減効果が実証されており、環境負荷低減の有効な手段として、実用化への取り組みが盛んに行われている。燃料油に水を安定に分散させる手法として、界面活性剤とポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール等の水溶性高分子とを併用することが知られている（例えば、特許文献１〜６を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−９７７８８号公報
【特許文献２】特開平６−５７２６８号公報
【特許文献３】特開平６−８８０８２号公報
【特許文献４】特開平６−１０８０７１号公報
【特許文献５】特開平６−３２２３８２号公報
【特許文献６】特開平７−２３３３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
燃料油の中でも、大型船舶の内燃機関や工場等の大型ボイラーによく使用されるＣ重油は、水を取り込みやすい性質があるため比較的水を安定に分散させやすい。そのため、Ｃ重油は上記した従来の手法でもエマルジョン燃料にすることができる。
しかしながら、燃料油の中でもＡ重油や軽油は一般的に水を分散させるのが困難であることから、従来の手法では経時安定性に優れたエマルジョン燃料を得ることができないという問題があった。
従って、本発明の目的は、燃料油、特にＡ重油または軽油と水を乳化して得られる経時安定性、燃焼性および熱効率に優れ、省エネルギーと環境に配慮したエマルジョン燃料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、エチレン性不飽和単量体とエチレン性不飽和基を有する反応性乳化剤とを含む不飽和単量体組成物をラジカル重合して得られる樹脂をエマルジョン燃料用の乳化剤として用いることが有効であることを見出し、本発明に至った。
即ち、本発明は、エチレン性不飽和単量体とエチレン性不飽和基を有する反応性乳化剤とを含む不飽和単量体組成物をラジカル重合して得られる樹脂、燃料油および水を含有することを特徴とするエマルジョン燃料である。
本発明において、エチレン性不飽和単量体は、水に対する溶解度が２０℃において０質量％〜１．０質量％であるものが好ましく、炭素数４以上の直鎖状または分岐鎖状のアルキル鎖を有するアルキル（メタ）アクリレートであることがより好ましい。
本発明において、反応性乳化剤は、前記不飽和単量体組成物中に５質量％〜８０質量％含まれることが好ましい。反応性乳化剤は、ノニオン系反応性乳化剤であることが好ましい。
本発明において、樹脂の重量平均分子量は、５，０００〜３００，０００であることが好ましい。また、樹脂は、燃料油と水との合計１００質量部に対して０．０１質量部〜３．０質量部配合されていることが好ましい。
本発明において、燃料油は、Ａ重油または軽油であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、燃料油、特にＡ重油または軽油と水を乳化して得られる経時安定性、燃焼性および熱効率に優れ、省エネルギーと環境に配慮したエマルジョン燃料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】横型円筒燃焼器の形状および排ガス温度・ガス分析位置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明によるエマルジョン燃料（Ｗ／Ｏ型）は、燃料油および水に、エチレン性不飽和単量体とエチレン性不飽和基を有する反応性乳化剤とを含む不飽和単量体組成物をラジカル重合して得られる樹脂（以下、樹脂と略記する）をエマルジョン燃料用乳化剤として添加したことに特徴がある。この樹脂は、燃料油と水との合計１００質量部に対して有効成分換算で（不揮発分として）０．０１質量部〜３．０質量部配合されていることが好ましい。樹脂の配合量が０．０１質量部未満であると、十分な乳化安定性が得られない場合があり、また、３．０質量部を超えると、経済的に難がある。樹脂のさらに好ましい配合量は０．０５質量部〜１．０質量部である。
【０００９】
本発明における樹脂の原料となるエチレン性不飽和単量体としては、少なくとも１個の重合可能なビニル基を有するものであればよく、例えば、直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル鎖を有する（メタ）アクリル酸エステル類、スチレン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル化合物、ビニルピロリドン等の複素環式ビニル化合物、ヒドロキシアルキル（メタ）アクリレート、アルキルアミノ（メタ）アクリレート、酢酸ビニルやアルカン酸ビニルに代表されるビニルエステル類、モノオレフィン類（エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン等）、共役ジオレフィン類（ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等）、α，β−不飽和モノあるいはジカルボン酸（アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸等）、カルボキシル基含有ビニル化合物、アクリロニトリル等のシアン化ビニル化合物、アクロレインやダイアセトンアクリルアミド等のカルボニル基含有エチレン性不飽和単量体、ｐ−トルエンスルホン酸等のスルホン酸基含有エチレン性不飽和単量体が挙げられる。これらのエチレン性不飽和単量体は１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
【００１０】
上記したエチレン性不飽和単量体の中でも、ラジカル重合して得られる樹脂の親水性・疎水性のバランスの点で、水に対する溶解度が２０℃において０質量〜１．０質量％であるものが好ましい。このような溶解度を有するエチレン性不飽和単量体としては、例えば、ｎ−ブチルアクリレート（溶解度０．２質量％）、イソブチルアクリレート（溶解度０．２質量％）、ｔ−ブチルアクリレート（溶解度０．１６質量％）、ｎ−ブチルメタクリレート（溶解度０．６質量％）、２−エチルヘキシルアクリレート（溶解度０．０１質量％）、ラウリルアクリート（溶解度０質量％）、ステアリルアクリレート（溶解度０質量％）、シクロヘキシルアクリレート（溶解度０．０３質量％）、シクロヘキシルメタクリレート（溶解度０質量％）、スチレン（溶解度０．０２質量％）が挙げられる。これらの中でも、２−エチルヘキシルアクリレートのような炭素数４以上の直鎖状または分岐鎖状のアルキル鎖を有するアルキル（メタ）アクリレート類が好ましい。
【００１１】
本発明における樹脂の原料となる反応性乳化剤（上記したエチレン性不飽和単量体は含まない）は、ラジカル重合性を有し（エチレン性不飽和基を有し）且つ乳化剤としての機能も有する公知のものが挙げられる。このような反応性乳化剤は、多数のメーカーから市販されており、例えば、アニオン系反応性乳化剤としては、アデカリアソープＳＥ−１０Ｎ、ＳＥ−２０Ｎ、ＳＲ−１０およびＳＲ−２０（株式会社ＡＤＥＫＡ製）、アクアロン（登録商標）ＨＳ−１０、ＨＳ−２０、ＫＨ−５およびＫＨ−１０（第一工業製薬株式会社製）、エレミノール（登録商標）ＪＳ−２およびＲＳ−３０（三洋化成工業株式会社製）、アントックスＭＳ−６０（日本乳化剤株式会社製）、ラテムル（登録商標）ＰＤ−１０４およびＳ−１８０Ａ（株式会社花王製）等のエーテルサルフェート型のアニオン系反応性乳化剤、アデカリアソープＰＰ−７０（株式会社ＡＤＥＫＡ製）等のリン酸エステル型のアニオン系反応性乳化剤が挙げられる。ノニオン系反応性乳化剤としては、アデカリアソープＮＥ−１０、ＮＥ−２０、ＮＥ−３０、ＥＲ−１０、ＥＲ−２０およびＥＲ−３０（株式会社ＡＤＥＫＡ製）、ラテムル（登録商標）ＰＤ−４２０、ＰＤ−４３０およびＰＤ−４５０（株式会社花王製）、アクアロン（登録商標）ＲＮ−１０、ＲＮ−２０、ＲＮ−３０およびＲＮ−５０（第一工業製薬株式会社製）が挙げられる。これらの中でも、乳化力が高くエマルジョン燃料の経時安定性が高まるという理由から、ノニオン系反応性乳化剤が好ましい。
【００１２】
本発明では、上記した反応性乳化剤が不飽和単量体組成物中に５質量％〜８０質量％含まれることが好ましく、１０質量％〜５０質量％含まれることがより好ましい。不飽和単量体組成物における反応性乳化剤の含有割合が５質量％未満であると、得られた樹脂をエマルジョン燃料用乳化剤として使用しても乳化力が弱く十分な経時安定性が得られない場合がある。また、８０質量％を超えると、得られた樹脂をエマルジョン燃料用乳化剤として使用するとＯ／Ｗ型エマルジョンになりやすく、粘度が著しく高いエマルジョン燃料になる場合がある上に、水の急激な揮発によるミクロ爆発が発生しにくくなり、燃焼効率が低下する場合がある。
【００１３】
本発明において、エマルジョン燃料用の乳化剤として用いる樹脂は、エチレン性不飽和単量体と反応性乳化剤とを含む不飽和単量体組成物のラジカル重合によって製造される。ラジカル重合反応時の温度は、特に限定されるものではないが、６０℃〜１３０℃であることが好ましい。反応時間は、特に制限されることはなく、各成分の配合量および反応温度等に応じて適宜調整すればよい。
【００１４】
ラジカル重合によって製造される樹脂の重量平均分子量は、特に限定されるものではないが、エマルジョン燃料の乳化安定性やエマルジョン燃料作製時の作業性の観点から、５，０００〜３００，０００であることが好ましく、１０，０００〜１００，０００であることがより好ましい。樹脂の重量平均分子量を調整する際、必要に応じて連鎖移動剤を使用することができる。連鎖移動剤の具体例としては、例えば、ｎ−ドデシルメルカプタン、ｔｅｒｔ−ドデシルメルカプタン、ｎ−ブチルメルカプタン、２−エチルヘキシルチオグリコレート、β−メルカプトプロピオン酸等が挙げられる。
【００１５】
また、本発明における不飽和単量体組成物は、公知の溶媒、重合開始剤、還元剤等を含み得る。
溶媒としては、特に限定されるものではなく、水溶性溶剤、親水性溶剤、疎水性溶剤等が用いられる。これらの具体例としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルアルコール、エチルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、ｎ−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、アミルアルコール、イソアミルアルコール、エチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノイソプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、ベンゼン、ヘキサン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン、ミネラルスピリット、ターペン、灯油、軽油、重油等が挙げられる。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。溶媒の使用量は、特に制限されるものではないが、ラジカル重合の観点から、不飽和単量体組成物に対して２０質量％〜４００質量％であることが好ましい。
【００１６】
重合開始剤としては、不飽和単量体もしくは溶媒に対する溶解性を考慮すると、油溶性重合開始剤を用いることが好ましい。油溶性重合開始剤の具体例としては、例えば、２，２−アゾビス−イソブチロニトリル、２，２−アゾビス−（２−メチルブチロニトリル）等のアゾ系開始剤、ｔ−ブチルヒドロパーオキシド、クメンヒドロパーオキシド、ベンゾイルパーオキシド、アセチルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等の有機過酸化物が挙げられる。これらは１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。また、必要に応じて還元剤を使用することができる。重合開始剤の使用量は、通常、不飽和単量体組成物に対して０．１質量％〜８質量％である。
【００１７】
本発明における燃料油としては、石油留分、植物油、廃油等の内燃機関で使用可能なすべての燃料油が挙げられる。好ましくは、軽油、Ａ重油、Ｂ重油およびＣ重油であり、さらに好ましくは軽油およびＡ重油である。また、本発明のエマルジョン燃料に対する水の含有量は、１質量〜５０質量％であることが好ましく、１０質量％〜３０質量％であることがより好ましい。
【００１８】
本発明のエマルジョン燃料は、上記した樹脂、燃料油および水を公知の乳化手段を用いて乳化することにより製造される。樹脂、燃料油および水の混合順序は任意であるが、燃料油と樹脂を混合した後、水を添加して乳化すると安定なエマルジョン燃料が得られやすく好ましい。乳化手段としては、例えば、ホモミキサー、ラインミキサー、超音波乳化等の乳化機や分散機が挙げられる。エマルジョンの粒子径は、より経時安定性の優れたエマルジョン燃料を得る観点から、１μｍ〜２０μｍであることが好ましい。
【実施例】
【００１９】
以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。製造例、実施例および比較例における各種物性等の測定、エマルジョン燃料の調製は、下記の方法で実施した。
【００２０】
（エチレン性不飽和単量体の２０℃の水に対する溶解度）
危険物ハンドブック（ギュンター・ホンメル編、新居六郎訳、シュプリンガー・フェアラーク東京出版、１９９１年発行）に記載のデータを引用した。
【００２１】
（不揮発分）
直径５ｃｍのアルミ皿に樹脂約１ｇを秤量し、１１０℃で５時間乾燥させ、残分を秤量することで算出した。
【００２２】
（粘度）
ブルックフィールド型回転粘度計を用いて、液温２３℃、回転数６０ｒｐｍにて測定した。
【００２３】
（重量平均分子量（Ｍｗ）の測定）
以下の装置を用いて、テトラヒドロフランをキャリアとして、サンプル濃度約０．２質量％、測定時の流量１ｍＬ／分で樹脂の重量平均分子量を測定した。
使用機器；ゲルパーミテ−ションクロマトグラフィー
カラム；昭和電工株式会社製 ＫＦ−８０６Ｌ
標準試料；ポリスチレン換算
【００２４】
（エマルジョン燃料の調製）
エマルジョン燃料製造装置（特開２００６−３２９４３８号公報の実施例に記載されるものに相当する装置、株式会社エヌ・エフ・ジー製）を用いて、燃料油と水と乳化剤とを混合し、エマルジョン燃料を調製した。本装置は、水と乳化剤とを供給するための体積計量式ポンプ、水と燃料油と乳化剤とを混合するスタティックミキサーと、スタティックミキサーからの混合液をさらに混合して分散液（エマルジョン燃料）を燃焼装置に供給するマグネットカスケードポンプと、マグネットカスケードポンプの下流側から上流側に分散液の一部を還流させるフィードバック部とから構成される。燃料油と乳化剤とは、まずスタティックミキサーにより１次混合され、スタティックミキサーにより１次混合された混合液はマグネットカスケードポンプに送られてさらに２次混合される。マグネットカスケードポンプから吐出されるエマルジョン燃料の一部をポンプの上流側に戻すことにより、ポンプにおける２次混合を促し、直径１μｍ〜２０μｍの微細水滴が均一に分散したエマルジョン燃料を調製した。
【００２５】
（エマルジョン燃料の粒子径測定）
調製したエマルジョン燃料を顕微鏡により撮影し、燃料油中に分散している水滴５００個の平均値を粒子径とした。
【００２６】
（エマルジョン燃料の経時安定性）
調製したエマルジョン燃料を２３℃で１日放置し、燃料油と水との分離状態を目視により観察し、下記基準に従って評価した。
○：水滴が若干沈降しているが、軽く攪拌することにより再乳化可能
△：水滴同士が凝集・合一し、燃料油と水が部分的に分離
×：燃料油と水が完全に分離
【００２７】
（エマルジョン燃料の燃焼性）
調製したエマルジョン燃料の燃焼性を評価するために、以下に示す方法によりエマルジョン燃料の加熱試験を実施した。調製したエマルジョン燃料滴（初期液滴径１．５ｍｍ〜１．８ｍｍ）をＲ熱電対（線径１００μｍ）に懸垂し、所定の温度（８００℃）に設定した電気炉内に挿入することにより、エマルジョン燃料滴を急速加熱した。加熱中のエマルジョン燃料滴温度の時間変化を測定することができるように、エマルジョン燃料滴を懸垂したＲ熱電対はデータロガーに接続されている。加熱中のエマルジョン燃料滴の様子を高速度ビデオカメラにより撮影し、ミクロ爆発発生の有無を確認した。エマルジョン燃料滴がミクロ爆発した場合には、撮影した画像および液滴温度の測定結果からミクロ爆発発生時の温度を求めた。
燃料として良好なエマルジョン燃料滴を加熱した場合、エマルジョン燃料中の水滴が急激に蒸発してミクロ爆発と呼ばれる燃料滴の二次微粒化が起こり、燃料滴の燃焼性が向上することが知られている（例えば、F. L. Dryer, “Water addition to practical combustion systems - concepts and applications”, Proceedings of the Sixteenth (International) Symposium on Combustion, p. 279 - 295, 1977を参照）。つまり、ミクロ爆発が発生するエマルジョン燃料は、燃焼性に優れているということが言える。
【００２８】
＜製造例１＞
攪拌装置、温度計および還流冷却器を備えた四つ口フラスコ反応器にプロピレングリコールモノメチルエーテル１００質量部を仕込み、８０℃に昇温した。また、エチレン性不飽和単量体として、２−エチルヘキシルアクリレート（２ＥＨＡ）１０５質量部、反応性乳化剤として、下記式（１）で表されるα−ヒドロ−ω−（１−（アルコキシ）メチル−２−（２−プロペニルオキシ）エトキシ）−ポリ（オキシ−１，２−エタンジイル）（株式会社ＡＤＥＫＡ製、アデカリアソープＥＲ−１０）４５質量部、ラジカル重合開始剤として２，２−アゾビス−（２−メチルブチロニトリル）を均一に溶解するまで攪拌し、不飽和単量体組成物を準備し、これを２時間かけて反応器中に滴下した。なお、滴下中、反応器内の温度は約８０℃に保った。滴下終了後、約８０℃で１時間保持し、冷却した後、反応器から製造例１の樹脂溶液を取り出した。得られた製造例１の樹脂溶液は、不揮発分５７質量％、粘度８５ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量３４，８００であった。単量体組成および重量平均分子量を表１に示した。
【００２９】
＜製造例２＞
反応性乳化剤を下記式（２）で表されるアクアロンＲＮ−１０（第一工業製薬株式会社製）に変更した以外は製造例１と同様の操作を行い、製造例２の樹脂溶液を得た。得られた製造例２の樹脂溶液は、不揮発分５８質量％、粘度１８０ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量４８，２００であった。単量体組成および重量平均分子量を表１に示した。
【００３０】
＜製造例３＞
２−エチルヘキシルアクリレートを１０５質量部用いる代わりに、２−エチルヘキシルアクリレート７５質量部およびスチレン３０質量部を用いた以外は製造例１と同様の操作を行い、製造例３の樹脂溶液を得た。得られた製造例３の樹脂溶液は、不揮発分５７質量％、粘度４０ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量１８，３００であった。単量体組成および重量平均分子量を表１に示した。
【００３１】
＜製造例４＞
２−エチルヘキシルアクリレートの使用量を１３５質量部に変更し、アデカリアソープＥＲ−１０の使用量を１５質量部に変更した以外は製造例１と同様の操作を行い、製造例４の樹脂溶液を得た。得られた製造例４の樹脂溶液は、不揮発分５９質量％、粘度９５０ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量５９，０００であった。単量体組成および重量平均分子量を表１に示した。
【００３２】
＜製造例５＞
反応性乳化剤であるアデカリアソープＥＲ−１０を用いず、２−エチルヘキシルアクリレートの使用量を１５０質量部に変更した以外は製造例１と同様の操作を行い、製造例５の樹脂溶液を得た。得られた製造例５の樹脂溶液は、不揮発分５９質量％、粘度１，８００ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量６２，０００であった。単量体組成および重量平均分子量を表１に示した。
【００３３】
＜製造例６＞
エチレン性不飽和単量体である２−エチルヘキシルアクリレートを用いず、アデカリアソープＥＲ−１０の使用量を１５０質量部に変更した以外は製造例１と同様の操作を行い、製造例６の樹脂溶液を得た。得られた製造例６の樹脂溶液は、不揮発分５７質量％、粘度５０ｍＰａ・ｓ、重量平均分子量２，４００であった。単量体組成および重量平均分子量を表１に示した。
【００３４】
【化１】
【００３５】
【化２】
【００３６】
＜実施例１＞
市販のＡ重油８０．７質量部、製造例１の樹脂溶液０．８９質量部（不揮発分として約０．５１質量部）および水１９．３質量部の割合でエマルジョン燃料を調製した。評価結果を表２に示した。
【００３７】
＜実施例２＞
市販のＡ重油８０．１質量部、製造例１の樹脂溶液０．２０質量部（不揮発分として約０．１１質量部）および水１９．９質量部の割合でエマルジョン燃料を調製した。評価結果を表２に示した。
【００３８】
＜実施例３＞
市販のＡ重油８０．２質量部、製造例３の樹脂溶液０．２０質量部（不揮発分として約０．１１質量部）および水１９．８質量部の割合でエマルジョン燃料を調製した。評価結果を表２に示した。
【００３９】
＜実施例４＞
市販のＡ重油８０．４質量部、製造例４の樹脂溶液０．２０質量部（不揮発分として約０．１２質量部）および水１９．６質量部の割合でエマルジョン燃料を調製した。評価結果を表２に示した。
【００４０】
＜実施例５＞
市販のＡ重油６９．６質量部、製造例１の樹脂溶液１．１４質量部（不揮発分として約０．６５質量部）および水３０．４質量部の割合でエマルジョン燃料を調製した。評価結果を表２に示した。
【００４１】
＜実施例６＞
市販のＡ重油７９．７質量部、製造例２の樹脂溶液０．９７質量部（不揮発分として約０．５６質量部）および水２０．３質量部の割合で、上記乳化方法にてエマルジョン燃料を調製した。評価結果を表２に示した。
【００４２】
＜比較例１＞
市販のＡ重油８０．０質量部、製造例５の樹脂溶液１．００質量部（不揮発分として約０．５９質量部）、水２０．０質量部の割合でエマルジョン燃料を調製しようと試みたが、乳化せず直ぐにＡ重油と水に分離した。評価結果を表３に示した。
【００４３】
＜比較例２＞
市販のＡ重油８０．４質量部、油剤用乳化剤としてソルビタンモノオレート（ＨＬＢ４．３）０．９９質量部および水１９．６質量部の割合でエマルジョン燃料を調製した。評価結果を表３に示した。
【００４４】
＜比較例３＞
市販のＡ重油８０．０質量部、製造例６の樹脂溶液１．００質量部（不揮発分として約０．５９質量部）および水２０．０質量部の割合でエマルジョン燃料を調製しようと試みたが、乳化せず直ぐにＡ重油と水に分離した。評価結果を表３に示した。
【００４５】
【表１】
【００４６】
【表２】
【００４７】
【表３】
【００４８】
以上の結果より、実施例１〜３および実施例５のエマルジョン燃料は、経時安定性および燃焼特性が共に優れていることが分かった。実施例４および６のエマルジョン燃料は、実施例１〜３よりも経時安定性が若干低下するものの実用上問題ないレベルであった。これに対し、比較例１および３では、Ａ重油と水を乳化することができなかった。また、比較例２のエマルジョン燃料は、乳化直後の粒子径は小さいものの、粒子が不安定なため凝集が起こり、経時安定性の劣るものであった。さらに、比較例２のエマルジョン燃料では、ミクロ爆発も確認されず、燃焼性も劣るものであった。
【００４９】
（燃焼試験による排ガス組成の測定および熱効率の算出）
エマルジョン燃料（またはＡ重油単独）を用いて、図１に示すような横型円筒燃焼器（内径φ３１２ｍｍ、全長１７８３ｍｍ）で燃焼試験を行った。この横型円筒燃焼器において、エマルジョン燃料（またはＡ重油単独）は６穴の二流体ノズルにより噴霧され、燃焼用空気はノズル周りのスワラーを通して燃焼器内に供給される。エマルジョン燃料（またはＡ重油単独）の供給量は１０Ｌ／時間とし、排ガス温度およびガス組成を測定した。排ガス温度は、図１に示すＴ２の位置においてＫ型シース熱電対により測定し、排ガス中のＯ2、ＣＯ、ＣＯ2、ＮＯおよびＮＯ2濃度は、図１に示すＴ２の位置において燃焼排ガス分析計（ＴＥＳＴＯ ３５０ＸＬ、株式会社テストー製）により測定した。また、投入した燃料の発熱量に対する排ガスの保有する熱量より熱効率を算出した。
【００５０】
＜実施例７＞
市販のＡ重油８８．８質量部、製造例１の樹脂溶液０．３質量部（不揮発分として約０．１７質量部）および水１１．２質量部の割合でエマルジョン燃料を作製し、横型円筒燃焼器により燃焼試験を行った。試験結果を表４に示した。
【００５１】
＜実施例８＞
市販のＡ重油７７．８質量部、製造例１の樹脂溶液０．３質量部（不揮発分として約０．１７質量部）および水２２．２質量部の割合でエマルジョン燃料を作製し、横型円筒燃焼器により燃焼試験を行った。試験結果を表４に示した。
【００５２】
＜比較例４＞
市販のＡ重油を用いて、横型円筒燃焼器により燃焼試験を行った。試験結果を表４に示した。
【００５３】
【表４】
【００５４】
燃焼試験結果より、実施例７および８のエマルジョン燃料は、比較例４のＡ重油単独よりも熱効率に優れ、排ガス中のＮＯx濃度が低下することが示され、省エネルギーと環境に配慮したものであると言える。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エチレン性不飽和単量体とエチレン性不飽和基を有する反応性乳化剤とを含む不飽和単量体組成物をラジカル重合して得られる樹脂、燃料油および水を含有することを特徴とするエマルジョン燃料。
【請求項２】
前記反応性乳化剤が、前記不飽和単量体組成物中に５質量％〜８０質量％含まれることを特徴とする請求項１に記載のエマルジョン燃料。
【請求項３】
前記樹脂の重量平均分子量が、５，０００〜３００，０００であることを特徴とする請求項１または２に記載のエマルジョン燃料。
【請求項４】
前記反応性乳化剤が、ノニオン系反応性乳化剤であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエマルジョン燃料。
【請求項５】
前記エチレン性不飽和単量体の水に対する溶解度が、２０℃において０質量％〜１．０質量％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のエマルジョン燃料。
【請求項６】
前記エチレン性不飽和単量体が、炭素数４以上の直鎖状または分岐鎖状のアルキル鎖を有するアルキル（メタ）アクリレートであることを特徴とする請求項５に記載のエマルジョン燃料。
【請求項７】
前記樹脂が、燃料油と水との合計１００質量部に対して０．０１質量部〜３．０質量部配合されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のエマルジョン燃料。
【請求項８】
前記燃料油が、Ａ重油または軽油であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のエマルジョン燃料。
【請求項１】
エチレン性不飽和単量体とエチレン性不飽和基を有する反応性乳化剤とを含む不飽和単量体組成物をラジカル重合して得られる樹脂、燃料油および水を含有することを特徴とするエマルジョン燃料。
【請求項２】
前記反応性乳化剤が、前記不飽和単量体組成物中に５質量％〜８０質量％含まれることを特徴とする請求項１に記載のエマルジョン燃料。
【請求項３】
前記樹脂の重量平均分子量が、５，０００〜３００，０００であることを特徴とする請求項１または２に記載のエマルジョン燃料。
【請求項４】
前記反応性乳化剤が、ノニオン系反応性乳化剤であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のエマルジョン燃料。
【請求項５】
前記エチレン性不飽和単量体の水に対する溶解度が、２０℃において０質量％〜１．０質量％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のエマルジョン燃料。
【請求項６】
前記エチレン性不飽和単量体が、炭素数４以上の直鎖状または分岐鎖状のアルキル鎖を有するアルキル（メタ）アクリレートであることを特徴とする請求項５に記載のエマルジョン燃料。
【請求項７】
前記樹脂が、燃料油と水との合計１００質量部に対して０．０１質量部〜３．０質量部配合されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のエマルジョン燃料。
【請求項８】
前記燃料油が、Ａ重油または軽油であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のエマルジョン燃料。
【図１】
【公開番号】特開２００９−２４９６３８（Ｐ２００９−２４９６３８Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９７０２７（Ｐ２００９−９７０２７）
【出願日】平成２１年４月１３日（２００９．４．１３）
【分割の表示】特願２００８−９５１４３（Ｐ２００８−９５１４３）の分割
【原出願日】平成２０年４月１日（２００８．４．１）
【出願人】（０００１８７０６８）昭和高分子株式会社 (224)
【出願人】（５０２４５２５７６）株式会社エヌ・エフ・ジー (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２９日（２００９．１０．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月１３日（２００９．４．１３）
【分割の表示】特願２００８−９５１４３（Ｐ２００８−９５１４３）の分割
【原出願日】平成２０年４月１日（２００８．４．１）
【出願人】（０００１８７０６８）昭和高分子株式会社 (224)
【出願人】（５０２４５２５７６）株式会社エヌ・エフ・ジー (3)
【Ｆターム（参考）】
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