油中水型分散液の希釈液、その調製方法及びその使用方法
【課題】 溶解に優れた油中水型分散液、特に油中水型エマルジョンを用いることでライン溶解時に配管部品中に未溶解粒子が残るなどのトラブル発生がなく、また水溶性高分子の組成に制限のない、効率良くライン溶解が可能な油中水型分散液を得ること。
【解決手段】油中水型分散液と水とを混合する手段を配管途中に連結し連続溶解した油中水型分散液の希釈液であって、該油中水型分散液が水非混和性有機液体、水溶性高分子を含む水相、酸及び特定の構造単位を有するカチオン性油溶性高分子を必須として含有する油中水型分散液を使用することにより達成できる。
【解決手段】油中水型分散液と水とを混合する手段を配管途中に連結し連続溶解した油中水型分散液の希釈液であって、該油中水型分散液が水非混和性有機液体、水溶性高分子を含む水相、酸及び特定の構造単位を有するカチオン性油溶性高分子を必須として含有する油中水型分散液を使用することにより達成できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は油中水型分散液と水とを混合する手段を配管途中に連結し油中水型分散液を連続溶解した希釈液であって、該油中水型分散液が水非混和性有機液体、水溶性高分子を含む水相、酸及びカチオン性油溶性高分子を必須として含有する溶解に優れたものであることを特徴とする油中水型分散液の希釈液、その調製方法およびその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水相に水溶性高分子を含む油中水型分散液は粉末品や高粘ちょう液品に比べ計量・溶解とその自動化が容易である。特に油中水型エマルジョンは取扱い性に優れ、凝集処理剤や増粘剤などとして、広く用いられている。通常、水溶性高分子の溶解は攪拌機を備えた希釈槽を設置し、バッチ式で行われる。ただし、油中水型エマルジョンに関しては設備規模、設置面積の縮小のためにライン中で連続溶解する方法が提案されている。しかしながら、特許文献1では使用するエマルジョン高分子凝集剤が一般に市販されるものでは溶解速度が遅く、ライン溶解時に完全溶解したように見えても実際には未溶解部分が多く存在し、バッチ溶解に対して大量の薬品添加量を必要とする問題があった。特許文献2は水溶性高分子の組成に関し、イオン性モノマー単位の量が多い場合には有効であるが、イオン性モノマー単位の量が少ない場合、十分な溶解速度が得られない、油中水型分散重合時に異物が発生する等の問題があった。
【特許文献１】特開平７−３２８３１９号公報
【特許文献２】特開２００４−２０２４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、溶解に優れた油中水型分散液、特に油中水型エマルジョンを用いることでライン溶解時に配管部品中に未溶解粒子が残るなどのトラブル発生がなく、また水溶性高分子の組成に制限のない、効率良くライン溶解が可能な溶解方法を開発することである。ここで油中水型分散液と記載した場合は、水相粒子径が０．５〜５００μｍの分散液を指し、油中水型エマルジョンと記載した場合は、水相粒子径が０．１〜５μｍの分散液を指す。また両方をまとめて以下油中水型分散液と記載する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、以下のような発明に達した。すなわち請求項１の発明は、油中水型分散液と水とを混合する手段を配管途中に連結し油中水型分散液を連続溶解した希釈液であって、該油中水型分散液が水非混和性有機液体、水溶性高分子を含む水相、酸及び下記一般式（１）及び（２）の構造単位を有するカチオン性油溶性高分子を必須として含有する溶解に優れたものであることを特徴とする油中水型分散液の希釈液である。
【化１】
一般式（１）
ここでＲ１は水素またはメチル基、Ｑはフェニル基、炭素数７〜１８のアリール基、アルキル基、ＣＯＯＲ３あるいはＣＯＮＨＲ４である。ここでＲ３、Ｒ４は炭素数４〜１８のアルキル基。Ｒ２は水素または炭素数１〜３のアルキル基。
【化２】
一般式（２）
Ｒ５は水素又はメチル基、Ｒ６、Ｒ７は炭素数１〜３のアルキルあるいはアルコキシル基、Ｒ８は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であり同種でも異種でも良い。Ａは酸素原子またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基を表わす。Ｘ１は陰イオンを表わす。
【０００５】
請求項２の発明は、前記カチオン性油溶性高分子が炭素数４〜１８のアルキル基を持つアルキル（メタ）アクリレート５０〜９５モル％とジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート５〜５０モル％との共重合物であることを特徴とする請求項１に記載の油中水型分散液の希釈液である。
【０００６】
請求項３の発明は、前記カチオン性油溶性高分子の分子中アミノ基に対し、重合前の油中水型単量体分散液あるいは重合後の油中水型高分子分散液に前記酸を３０モル％以上、１０００モル％以下添加することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の油中水型分散液の希釈液である。
【０００７】
請求項４の発明は、前記混合する手段が、ラインミキサーであることを特徴とする請求項１に記載の油中水型分散液の希釈液である。
【０００８】
請求項５の発明は、油中水型分散液と水とを混合する手段を配管途中に連結し連続溶解する油中水型分散液の希釈液の調製する場合、該油中水型分散液が水非混和性有機液体、水溶性高分子を含む水相、酸及び下記一般式（１）及び（２）の構造単位を有するカチオン性油溶性高分子を必須として含有する溶解に優れたものであることを特徴とする油中水型分散液の希釈液を調製する方法である。
【化１】
一般式（１）
ここでＲ１は水素またはメチル基、Ｑはフェニル基、炭素数７〜１８のアリール基、アルキル基、ＣＯＯＲ３あるいはＣＯＮＨＲ４である。ここでＲ３、Ｒ４は炭素数４〜１８のアルキル基。Ｒ２は水素または炭素数１〜３のアルキル基。
【化２】
一般式（２）
Ｒ５は水素又はメチル基、Ｒ６、Ｒ７は炭素数１〜３のアルキルあるいはアルコキシル基、Ｒ８は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であり同種でも異種でも良い。Ａは酸素原子またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基を表わす。Ｘ１は陰イオンを表わす。
【０００９】
請求項６の発明は、前記カチオン性油溶性高分子が炭素数４〜１８のアルキル基を持つアルキル（メタ）アクリレート５０〜９５モル％とジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート５〜５０モル％との共重合物であることを特徴とする請求項５に記載の油中水型分散液の希釈液を調製する方法である。
【００１０】
請求項７の発明は、前記カチオン性油溶性高分子の分子中アミノ基に対し、重合前の油中水型単量体分散液あるいは重合後の油中水型高分子分散液に前記酸を３０モル％以上、１０００モル％以下添加することを特徴とする請求項５あるいは６に記載の油中水型分散液の希釈液を調製する方法である。
【００１１】
請求項８の発明は、前記混合する手段が、ラインミキサーであることを特徴とする請求項５に記載の油中水型分散液の希釈液を調整する方法である。
【００１２】
請求項９の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の油中水型分散液の希釈液を、有機汚泥に添加し、脱水機により脱水することを特徴とする油中水型分散液の希釈液の使用方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、効率よくライン溶解可能な溶解方法を実現するため、溶解性に優れた水非混和性有機液体、水溶性高分子を含む水相、酸及び特定のカチオン性基と疎水性基との構造単位を有するカチオン性油溶性高分子を必須として含有する油中水方分散液を用いることを特徴とする。また前記カチオン性油溶性高分子は、炭素数４〜１８のアルキル基を持つアルキル（メタ）アクリレートとジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートとの共重合物であることが好ましい。また前記カチオン性油溶性高分子の分子中アミノ基に対し、重合前の油中水型単量体分散液あるいは重合後の油中水型高分子分散液に前記酸を３０モル％以上添加することが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
初めにカチオン性油溶性高分子に関して説明する。本発明のカチオン性油溶性高分子は、疎水性単量体とカチオン性基を有する単量体との共重合によって製造することができる。疎水性単量体は、スチレンやα−メチルスチレンなど芳香環やアルキル基の付加した芳香環を有する単量体やα−オレフィンなど炭素数６〜２０の芳香環あるいは脂肪族ビニル化合物である。また炭素数４〜１８のアルキル基を持つアルキル（メタ）アクリレートも使用することができる。アルキル（メタ）アクリレートの具体例としては以下のものがある。すなわちアクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ステアリルなどである。これら疎水性単量体のうちアルキル（メタ）アクリレートであることが好ましく、アクリル酸２−エチルヘキシルやメタクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリルであることが更に好ましい。
【００１５】
カチオン性基を有する単量体は、ジアルキルアミノアルキルアクリルアミドあるいはジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートなどである。ジアルキルアミノアルキルアクリルアミドの具体例としては、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジエチルアミノプロピルアクリルアミドなどである。またジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの具体例としては、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレートなどがあげられる。
【００１６】
これら疎水性単量体とカチオン性基を有する単量体との共重合の組み合わせのうち、最も好ましいのはアクリル酸２−エチルヘキシルあるいはアクリル酸ラウリルとジメチルアミノエチルメタクリレートである。
【００１７】
カチオン性油溶性高分子中の疎水性単量体のモル比は、好ましくは５０〜９５モル％であり、更に好ましくは５０〜８０モル％である。一方カチオン性基を有する単量体のモル比は、好ましくは５〜５０モル％であり、更に好ましくは２０〜５０モル％である。
【００１８】
カチオン性油溶性高分子は前記単量体混合物を調整後、通常の重合法によって行なうことが出来る。重合法としては溶液重合、塊状重合、懸濁重合などがあげられる。好ましい方法は重合操作、取り扱いが容易な溶液重合である。溶液重合の場合、単量体濃度は２０〜８０％、好ましくは４０〜６０％で重合する。その場合の重合溶媒は非極性の有機溶媒が好ましい。すなわち芳香族や脂肪族炭化水素であり、特に好ましいのは油中水型エマルジョン重合に分散媒として使用する沸点１９０°Ｃないし２３０°Ｃのパラフィンあるいはイソパラフィンが好ましい。
【００１９】
本発明のカチオン性油溶性高分子の使用方法は、任意に使用することができる。すなわちカチオン性油溶性高分子を重合後、油中水型エマルジョンに適切な量を加え分散し、その後カチオン性油溶性高分子中のアミノ基に比例した量の酸を加え安定化する。あるいは単量体油中水型分散液に予めカチオン性油溶性高分子中のアミノ基に比例した量の酸を添加しておき、重合後カチオン性油溶性高分子を添加することもできる。好ましくは予め酸を添加しておき、重合後カチオン性油溶性高分子を添加する。
【００２０】
上記のように添加する酸は、カチオン性油溶性高分子のアミノ基を中和、解離させカチオン性油溶性高分子の分散性を増強させ、分散安定剤としての機能を向上させるためである。またもう一つの目的としては重合後の油中水型分散液ｐHを調整し水溶性高分子の劣化防止などである。このような目的で使用する酸は、水相内水溶性高分子や分散液形態保持に悪影響を及ぼすことがなければどのようなものを用いても良い。具体的には、こはく酸、酢酸、クエン酸、アジピン酸などがあげられる。
【００２１】
添加する酸の量は、カチオン性油溶性高分子の分子中アミノ基に対し、重合前の油中水型単量体分散液あるいは重合後の油中水型高分子分散液に３０モル％以上添加する。また好ましくは３０モル％以上、１０００モル％以下であり、更に好ましくは５０モル％以上、５００モル％以下である。
【００２２】
また上記酸は、アニオン性基を有する単量体で一部を代替することができるすなわち両性水溶性高分子を製造する場合は、カルボキシル基あるいはスルホン基を含有する単量体を中和することなしに原料として使用する。その添加量は、カチオン性油溶性高分子の分子中アミノ基に対し、５〜１００モル％であり、好ましくは５〜５０モル％である。あまり多く添加するとカチオン性油溶性高分子の性能に悪影響を与える。このアニオン性基を有する単量体により酸の量で不足する場合は、追加の酸として上記こはく酸、酢酸、クエン酸、アジピン酸などを追加する。
【００２３】
本発明における水溶性高分子は油中水型分散重合法あるいは油中水型エマルジョン重合法を用い重合する。水溶性高分子はカチオン性、両性、非イオン性及びアニオン性何れでも製造することができる。油中水型分散重合法は単量体、あるいは共重合可能な二種以上の単量体からなる単量体混合物を水、少なくとも水と非混和性の炭化水素からなる油状物質、油中水型エマルジョンを形成するに有効な量とＨＬＢを有する少なくとも一種類の界面活性剤を混合し、強攪拌し油中水型分散液を形成させた後、重合することにより合成する方法である。
【００２４】
分散媒として使用する炭化水素からなる油状物質の例としては、パラフィン類あるいは灯油、軽油、中油などの鉱油、あるいはこれらと実質的に同じ範囲の沸点や粘度などの特性を有する炭化水素系合成油、あるいはこれらの混合物があげられる。含有量としては、油中水型分散液全量に対して２０重量％〜５０重量％の範囲であり、好ましくは２０重量％〜３５重量％の範囲である。
【００２５】
油中水型分散液を形成するに有効な量とＨＬＢを有する少なくとも一種類の界面活性剤の例としては、ＨＬＢ３〜１３のノニオン性界面活性剤であり、その具体例としては、油溶性界面活性剤のソルビタンモノオレ−ト、ソルビタンモノステアレ−ト、ソルビタンモノパルミテ−トなどがあげられる。またノニオン性水溶性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエ−テル系、ポリオキシエチレンアルコールエ−テル系、ポリオキシエチレンアルキルエステル系などである。具体的には、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタントリオレート、ポリオキシエチレン（４）ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン（５）ソルビタンモノオレートなどである。これら界面活性剤の添加量としては、油中水型エマルジョン全量に対して０．５〜１０重量％であり、好ましくは１〜５重量％の範囲である。
【００２６】
重合後は、転相剤と呼ばれる親水性界面化成剤を添加して油の膜で被われた分散粒子が水になじみ易くし、中の水溶性高分子が溶解しやすくする処理を必要に応じて行い、水で希釈しそれぞれの用途に用いる。親水性界面化成剤の例としては、カチオン性界面化成剤やＨＬＢ９〜１５のノニオン性界面化成剤であり、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエ−テル系、ポリオキシエチレンアルコールエ−テル系などである。
【００２７】
本発明の水溶性高分子高濃度液の希釈方法は、以下のように行なう。すなわち、高濃度液と水とを混合する手段としては、一般的なラインミキサーを使用することができる。またラインミキサーの代わりにポンプを用いても良い。溶解が一基では不足する場合は、二基直列に連結することもできる。前記ラインミキサーは、ポンプに較べ比較的低価格であり、構造が単純で重量も軽く取り扱いも良く使い勝手が非常によく好適である。具体的な例としては冷化工業株式会社製、カルマンミキサーシリーズ−Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，ＫＳ２，ＫＴ２などである。
【００２８】
本発明における水溶性高分子は、カチオン性、両性、非イオン性及びアニオン性のいずれでも製造することが可能であり、油中水型分散重合法に製造することができる。カチオン性水溶性高分子は、カチオン性単量体あるいはカチオン性単量体と非イオン性単量体を用い重合することにより製造できる。また両性水溶性高分子は、カチオン性単量体、アニオン性単量体及び非イオン性単量体を用い重合することにより製造できる。またアニオン性水溶性高分子は、アニオン性単量体あるいはアニオン性単量体と非イオン性単量体を用い重合することにより製造できる。
【００２９】
カチオン性単量体の例としては、（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチルやジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドなどが上げられ、四級アンモニウム基含重合体の例は、前記三級アミノ含有単量体の塩化メチルや塩化ベンジルによる四級化物である（メタ）アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルオキシ２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルオキシ２−ヒドロキシプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルアミノプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩化物などである。
【００３０】
アニオン性単量体の例としては、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、ビニルスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸あるいは２−アクリルアミド２−メチルプロパンスルホン酸およびこれらの塩があげられる。これらは一種でも、二種以上を混合して用いても良い。
【００３１】
使用する水溶性非イオン性単量体の例としては、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、酢酸ビニル、アクリロニトリル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、アクリロイルモルホリン、アクリロイルピペラジンなどがあげられる。
【００３２】
本発明の水溶性高分子に対し、複数のビニル基を有する多官能性単量体として、メチレンビスアクリルアミドやエチレングルコ−ルジ（メタ）アクリレ−ト、架橋性単量体として、Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリルアミドなどを適用することができる。
【００３３】
重合条件は通常、使用する単量体や共重合モル％によって適宜決めていき、温度としては２０〜８０℃、好ましくは２０〜６０℃の範囲で行なう。重合開始はラジカル重合開始剤を使用する。これら開始剤は油溶性あるいは水溶性のどちらでも良く、アゾ系、過酸化物系、レドックス系いずれでも重合することが可能である。油溶性アゾ系開始剤の例としては、２、２’−アゾビスイソブチロニトリル、１、１’−アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）、２、２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、２、２’−アゾビス（２−メチルプロピオネ−ト）、４、４−アゾビス（４−メトキシ−２、４ジメチル）バレロニトリルなどがあげられる。
【００３４】
水溶性アゾ系開始剤の例としては、２、２’−アゾビス（アミジノプロパン）二塩化水素化物、２、２’−アゾビス〔２−（５−メチル−２−イミダゾリン−２−イル）プロパン〕二塩化水素化物、４、４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）などがあげられる。またレドックス系の例としては、ペルオクソ二硫酸アンモニウムと亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、トリメチルアミン、テトラメチルエチレンジアミンなどとの組み合わせがあげられる。さらに過酸化物の例としては、ペルオクソ二硫酸アンモニウムあるいはカリウム、過酸化水素、ベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、オクタノイルペルオキサイド、サクシニックペルオキサイド、t-ブチルペルオキシ２−エチルヘキサノエ−トなどをあげることができる。
【００３５】
本発明のカチオン性油溶性高分子により溶解に優れた油中水型分散液を得ることが可能である。本発明により溶解に優れた油中水型分散液が得られる理由については、ｐＨ調整にて水分散性となる、カチオン性油溶性高分子が酸によってｐＨ調整された水相に接触した際に、接触部分が塩を形成して水分散性（水溶性）となり水相に強く吸着するためと考えられる。
【００３６】
（実施例）以下実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３７】
（合成例１）攪拌機および温度制御装置を備えた反応槽に沸点１９０°Ｃないし２３０°Ｃのイソパラフィン２４．７５ｇにジメチルアミノエチルメタクリレート（以下ＤＭＭと略記）５．４８ｇ（３０モル％）、ラウリルアクリレート（炭素数１２、以下ＬＡと略記）１９．５２ｇ（７０モル％）、３−メルカプト１，２−プロパンジオール０．２５ｇ、ジメチル−２，２−アゾビスイソブチレート（和光純薬製Ｖ−６０１）０．５ｇ（対単量体２重量％）を仕込み溶解させた。単量体溶液の温度を７０〜７３℃に保ち、窒素置換を３０分行い、重合反応を開始させた。反応温度を７１±２℃で５時間重合させ反応を完結させた。
【００３８】
（合成例２）攪拌機および温度制御装置を備えた反応槽に沸点１９０°Ｃないし２３０°Ｃのイソパラフィン１２７ｇにソルビタンモノオレート５．５０ｇを仕込み溶解させた。別にアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物（以下ＤＭＱと略記）８０％水溶液１３７．５３ｇ、アクリルアミド（ＡＡＭと略記）５０％水溶液１４９．９５ｇ、メチレンビスアクリルアミド０．２％水溶液０．３２ｇ、イソプロピルアルコール０．３７ｇ（対単量体０．２重量％）、酢酸８０％水溶液５．６３ｇ、イオン交換水７３．７０ｇを各々採取し、混合し完全に溶解させた。その後油と水溶液を混合し、ホモジナイザーにて１０００ｒｐｍで１５分間攪拌乳化した。この時の単量体組成は、ＤＭＱ／ＡＡＭ＝３５／６５（モル％）である。得られたエマルジョンを単量体溶液の温度を４０〜４３℃に保ち、窒素置換を３０分行なった後、ジメチル−２，２−アゾビスイソブチレート（和光純薬製Ｖ−６０１）０．０４ｇ（対単量体０．０２重量％）を加え、重合反応を開始させた。反応温度を４２±２℃で１２時間重合させ反応を完結させた。重合後、生成した油中水型エマルジョンに転相剤としてポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエ−テル１0．０g（体液２重両％）を添加混合した。重合後の油中水型エマルジョン粘度は、３６０ｍＰａ・ｓであり、動的光散乱法による重量平均分子量は、７７０万であった。
【００３９】
合成例２の油中水型エマルジョン重合物に合成例１の油溶性高分子１％（液総量に対し油溶性高分子の純分換算で）を添加したものをそれぞれ試料−１とし、油溶性高分子無添加のものを試料−２とした。
【実施例１】
【００４０】
以下、合成例で製造した油中水型エマルジョンを用い、ライン溶解法の試験を行なった。図１のフローシートに示したように、本発明の溶解システム試験を行なう装置を組み立てた。希釈水供給ポンプを稼働し、水槽より２０Ｌ／ｍｉｎ の速度で希釈水を供給し、原液供給ポンプを稼働し、原液タンクより合成例で製造した油中水型エマルジョンからなる水溶性高分子を１００ｍＬ／ｍｉｎの速度で供給した。この場合の希釈倍率は２００倍である。供給された溶解液を用いて汚泥脱水試験を行い、溶解の度合いを確認した。溶解液の配管内での滞留時間は約１分である。
【実施例２】
【００４１】
し尿余剰汚泥を上記溶解液により造粒凝集させ、得られた凝集フロックの重力濾過及び圧搾脱水試験を行なった。供試汚泥の性状は以下の通りである。ＴＳ：１２，０００ｍｇ／Ｌ、ＶＴＳ：５８．３％／ＴＳ、ＳＳ：１０，５００ｍｇ／Ｌ（２００メッシュ濾過）ｐＨ７．０５。上記下水消化汚泥２００ｍＬを３００ｍＬビーカーに採取し、前記イオン性水溶性高分子からなる油中水系エマルジョン、試料−１、試作−２の２００倍溶解液を添加後、高速撹拌機を用いて１０００ｒｐｍで３０秒間撹拌して汚泥凝集フロックを生成させ、フロックの粒径を測定した。その後、４０メッシュ濾布をフィルターとして用いて、前記汚泥凝集フロックの生成した分散液を重力濾過した。５及び１０秒後の各濾液量を測定した。また、得られた濾液の外観を目視にて下記５段階で評価した。
【００４２】
濾液の外観の評価基準
○：濾液の清澄性良い、濾液中にＳＳ（懸濁粒子）が見られない
○−：濾液の清澄性良い、濾液中にＳＳが見られる
△：濾液に濁りあり、濾液中にＳＳが見られない
△−：濾液に濁りあり、濾液中にＳＳが見られる
×：濾液の濁りがひどく、濾液中にＳＳが見られる
【００４３】
得られた汚泥ケーキを汚泥脱水試験装置によって、ナイロン＃２０２を濾布として用い３．０Ｋｇ／cm2、３０秒間の条件にて圧搾脱水し、汚泥ケーキ含水率を測定した。それらの結果を表１に示す。
【００４４】
（比較例）比較例１−１は油溶性高分子無添加である試料−２をライン溶解し用いた場合、比較例１−２、比較例１−３は試料−１、試料−２をライン溶解ではなくビーカー中でのマグネチックスターラー攪拌にて８００ｒｐｍ、２００倍、３０分で溶解し、用いた場合である。
【００４５】
（表１）
薬注量；対汚泥重量ｐｐｍ、フロック径；ｍｍ、
濾液量；ｍＬ、濾液状態；試験条件に記載、含水率；重量％
【００４６】
実施例１と比較例１−２を比較すると試料−１はライン溶解でもビーカー溶解同等に溶解し、効果を発揮していることが分かる。比較例１−１と比較例１−３から試料−２ではライン溶解では十分な溶解状態が得られないことが分かる。比較例１−３から試料−２でも十分な溶解状態であれば効果を発揮することが分かる。つまり、油溶性高分子の添加が油中水型エマルジョンの溶解を優れたものとしていることが確認できる。
以上試験を行なった結果のように本発明は効率良くライン溶解が可能な溶解方法可能とすることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施例におけるライン溶解法の試験フローシートを表す図。
【符号の説明】
【００４８】
ａ）溶解液貯蔵タンクへ移送
ｂ）ラインミキサー
ｃ）製品原液タンク
ｄ）希釈水タンク
ｅ）、ｆ）ポンプ
ｇ）、ｈ）、ｉ）、ｊ）バルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は油中水型分散液と水とを混合する手段を配管途中に連結し油中水型分散液を連続溶解した希釈液であって、該油中水型分散液が水非混和性有機液体、水溶性高分子を含む水相、酸及びカチオン性油溶性高分子を必須として含有する溶解に優れたものであることを特徴とする油中水型分散液の希釈液、その調製方法およびその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水相に水溶性高分子を含む油中水型分散液は粉末品や高粘ちょう液品に比べ計量・溶解とその自動化が容易である。特に油中水型エマルジョンは取扱い性に優れ、凝集処理剤や増粘剤などとして、広く用いられている。通常、水溶性高分子の溶解は攪拌機を備えた希釈槽を設置し、バッチ式で行われる。ただし、油中水型エマルジョンに関しては設備規模、設置面積の縮小のためにライン中で連続溶解する方法が提案されている。しかしながら、特許文献1では使用するエマルジョン高分子凝集剤が一般に市販されるものでは溶解速度が遅く、ライン溶解時に完全溶解したように見えても実際には未溶解部分が多く存在し、バッチ溶解に対して大量の薬品添加量を必要とする問題があった。特許文献2は水溶性高分子の組成に関し、イオン性モノマー単位の量が多い場合には有効であるが、イオン性モノマー単位の量が少ない場合、十分な溶解速度が得られない、油中水型分散重合時に異物が発生する等の問題があった。
【特許文献１】特開平７−３２８３１９号公報
【特許文献２】特開２００４−２０２４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、溶解に優れた油中水型分散液、特に油中水型エマルジョンを用いることでライン溶解時に配管部品中に未溶解粒子が残るなどのトラブル発生がなく、また水溶性高分子の組成に制限のない、効率良くライン溶解が可能な溶解方法を開発することである。ここで油中水型分散液と記載した場合は、水相粒子径が０．５〜５００μｍの分散液を指し、油中水型エマルジョンと記載した場合は、水相粒子径が０．１〜５μｍの分散液を指す。また両方をまとめて以下油中水型分散液と記載する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、以下のような発明に達した。すなわち請求項１の発明は、油中水型分散液と水とを混合する手段を配管途中に連結し油中水型分散液を連続溶解した希釈液であって、該油中水型分散液が水非混和性有機液体、水溶性高分子を含む水相、酸及び下記一般式（１）及び（２）の構造単位を有するカチオン性油溶性高分子を必須として含有する溶解に優れたものであることを特徴とする油中水型分散液の希釈液である。
【化１】
一般式（１）
ここでＲ１は水素またはメチル基、Ｑはフェニル基、炭素数７〜１８のアリール基、アルキル基、ＣＯＯＲ３あるいはＣＯＮＨＲ４である。ここでＲ３、Ｒ４は炭素数４〜１８のアルキル基。Ｒ２は水素または炭素数１〜３のアルキル基。
【化２】
一般式（２）
Ｒ５は水素又はメチル基、Ｒ６、Ｒ７は炭素数１〜３のアルキルあるいはアルコキシル基、Ｒ８は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であり同種でも異種でも良い。Ａは酸素原子またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基を表わす。Ｘ１は陰イオンを表わす。
【０００５】
請求項２の発明は、前記カチオン性油溶性高分子が炭素数４〜１８のアルキル基を持つアルキル（メタ）アクリレート５０〜９５モル％とジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート５〜５０モル％との共重合物であることを特徴とする請求項１に記載の油中水型分散液の希釈液である。
【０００６】
請求項３の発明は、前記カチオン性油溶性高分子の分子中アミノ基に対し、重合前の油中水型単量体分散液あるいは重合後の油中水型高分子分散液に前記酸を３０モル％以上、１０００モル％以下添加することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の油中水型分散液の希釈液である。
【０００７】
請求項４の発明は、前記混合する手段が、ラインミキサーであることを特徴とする請求項１に記載の油中水型分散液の希釈液である。
【０００８】
請求項５の発明は、油中水型分散液と水とを混合する手段を配管途中に連結し連続溶解する油中水型分散液の希釈液の調製する場合、該油中水型分散液が水非混和性有機液体、水溶性高分子を含む水相、酸及び下記一般式（１）及び（２）の構造単位を有するカチオン性油溶性高分子を必須として含有する溶解に優れたものであることを特徴とする油中水型分散液の希釈液を調製する方法である。
【化１】
一般式（１）
ここでＲ１は水素またはメチル基、Ｑはフェニル基、炭素数７〜１８のアリール基、アルキル基、ＣＯＯＲ３あるいはＣＯＮＨＲ４である。ここでＲ３、Ｒ４は炭素数４〜１８のアルキル基。Ｒ２は水素または炭素数１〜３のアルキル基。
【化２】
一般式（２）
Ｒ５は水素又はメチル基、Ｒ６、Ｒ７は炭素数１〜３のアルキルあるいはアルコキシル基、Ｒ８は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であり同種でも異種でも良い。Ａは酸素原子またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基を表わす。Ｘ１は陰イオンを表わす。
【０００９】
請求項６の発明は、前記カチオン性油溶性高分子が炭素数４〜１８のアルキル基を持つアルキル（メタ）アクリレート５０〜９５モル％とジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート５〜５０モル％との共重合物であることを特徴とする請求項５に記載の油中水型分散液の希釈液を調製する方法である。
【００１０】
請求項７の発明は、前記カチオン性油溶性高分子の分子中アミノ基に対し、重合前の油中水型単量体分散液あるいは重合後の油中水型高分子分散液に前記酸を３０モル％以上、１０００モル％以下添加することを特徴とする請求項５あるいは６に記載の油中水型分散液の希釈液を調製する方法である。
【００１１】
請求項８の発明は、前記混合する手段が、ラインミキサーであることを特徴とする請求項５に記載の油中水型分散液の希釈液を調整する方法である。
【００１２】
請求項９の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の油中水型分散液の希釈液を、有機汚泥に添加し、脱水機により脱水することを特徴とする油中水型分散液の希釈液の使用方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、効率よくライン溶解可能な溶解方法を実現するため、溶解性に優れた水非混和性有機液体、水溶性高分子を含む水相、酸及び特定のカチオン性基と疎水性基との構造単位を有するカチオン性油溶性高分子を必須として含有する油中水方分散液を用いることを特徴とする。また前記カチオン性油溶性高分子は、炭素数４〜１８のアルキル基を持つアルキル（メタ）アクリレートとジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートとの共重合物であることが好ましい。また前記カチオン性油溶性高分子の分子中アミノ基に対し、重合前の油中水型単量体分散液あるいは重合後の油中水型高分子分散液に前記酸を３０モル％以上添加することが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
初めにカチオン性油溶性高分子に関して説明する。本発明のカチオン性油溶性高分子は、疎水性単量体とカチオン性基を有する単量体との共重合によって製造することができる。疎水性単量体は、スチレンやα−メチルスチレンなど芳香環やアルキル基の付加した芳香環を有する単量体やα−オレフィンなど炭素数６〜２０の芳香環あるいは脂肪族ビニル化合物である。また炭素数４〜１８のアルキル基を持つアルキル（メタ）アクリレートも使用することができる。アルキル（メタ）アクリレートの具体例としては以下のものがある。すなわちアクリル酸ブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸ステアリル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸ステアリルなどである。これら疎水性単量体のうちアルキル（メタ）アクリレートであることが好ましく、アクリル酸２−エチルヘキシルやメタクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリルであることが更に好ましい。
【００１５】
カチオン性基を有する単量体は、ジアルキルアミノアルキルアクリルアミドあるいはジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートなどである。ジアルキルアミノアルキルアクリルアミドの具体例としては、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジエチルアミノプロピルアクリルアミドなどである。またジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレートの具体例としては、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレートなどがあげられる。
【００１６】
これら疎水性単量体とカチオン性基を有する単量体との共重合の組み合わせのうち、最も好ましいのはアクリル酸２−エチルヘキシルあるいはアクリル酸ラウリルとジメチルアミノエチルメタクリレートである。
【００１７】
カチオン性油溶性高分子中の疎水性単量体のモル比は、好ましくは５０〜９５モル％であり、更に好ましくは５０〜８０モル％である。一方カチオン性基を有する単量体のモル比は、好ましくは５〜５０モル％であり、更に好ましくは２０〜５０モル％である。
【００１８】
カチオン性油溶性高分子は前記単量体混合物を調整後、通常の重合法によって行なうことが出来る。重合法としては溶液重合、塊状重合、懸濁重合などがあげられる。好ましい方法は重合操作、取り扱いが容易な溶液重合である。溶液重合の場合、単量体濃度は２０〜８０％、好ましくは４０〜６０％で重合する。その場合の重合溶媒は非極性の有機溶媒が好ましい。すなわち芳香族や脂肪族炭化水素であり、特に好ましいのは油中水型エマルジョン重合に分散媒として使用する沸点１９０°Ｃないし２３０°Ｃのパラフィンあるいはイソパラフィンが好ましい。
【００１９】
本発明のカチオン性油溶性高分子の使用方法は、任意に使用することができる。すなわちカチオン性油溶性高分子を重合後、油中水型エマルジョンに適切な量を加え分散し、その後カチオン性油溶性高分子中のアミノ基に比例した量の酸を加え安定化する。あるいは単量体油中水型分散液に予めカチオン性油溶性高分子中のアミノ基に比例した量の酸を添加しておき、重合後カチオン性油溶性高分子を添加することもできる。好ましくは予め酸を添加しておき、重合後カチオン性油溶性高分子を添加する。
【００２０】
上記のように添加する酸は、カチオン性油溶性高分子のアミノ基を中和、解離させカチオン性油溶性高分子の分散性を増強させ、分散安定剤としての機能を向上させるためである。またもう一つの目的としては重合後の油中水型分散液ｐHを調整し水溶性高分子の劣化防止などである。このような目的で使用する酸は、水相内水溶性高分子や分散液形態保持に悪影響を及ぼすことがなければどのようなものを用いても良い。具体的には、こはく酸、酢酸、クエン酸、アジピン酸などがあげられる。
【００２１】
添加する酸の量は、カチオン性油溶性高分子の分子中アミノ基に対し、重合前の油中水型単量体分散液あるいは重合後の油中水型高分子分散液に３０モル％以上添加する。また好ましくは３０モル％以上、１０００モル％以下であり、更に好ましくは５０モル％以上、５００モル％以下である。
【００２２】
また上記酸は、アニオン性基を有する単量体で一部を代替することができるすなわち両性水溶性高分子を製造する場合は、カルボキシル基あるいはスルホン基を含有する単量体を中和することなしに原料として使用する。その添加量は、カチオン性油溶性高分子の分子中アミノ基に対し、５〜１００モル％であり、好ましくは５〜５０モル％である。あまり多く添加するとカチオン性油溶性高分子の性能に悪影響を与える。このアニオン性基を有する単量体により酸の量で不足する場合は、追加の酸として上記こはく酸、酢酸、クエン酸、アジピン酸などを追加する。
【００２３】
本発明における水溶性高分子は油中水型分散重合法あるいは油中水型エマルジョン重合法を用い重合する。水溶性高分子はカチオン性、両性、非イオン性及びアニオン性何れでも製造することができる。油中水型分散重合法は単量体、あるいは共重合可能な二種以上の単量体からなる単量体混合物を水、少なくとも水と非混和性の炭化水素からなる油状物質、油中水型エマルジョンを形成するに有効な量とＨＬＢを有する少なくとも一種類の界面活性剤を混合し、強攪拌し油中水型分散液を形成させた後、重合することにより合成する方法である。
【００２４】
分散媒として使用する炭化水素からなる油状物質の例としては、パラフィン類あるいは灯油、軽油、中油などの鉱油、あるいはこれらと実質的に同じ範囲の沸点や粘度などの特性を有する炭化水素系合成油、あるいはこれらの混合物があげられる。含有量としては、油中水型分散液全量に対して２０重量％〜５０重量％の範囲であり、好ましくは２０重量％〜３５重量％の範囲である。
【００２５】
油中水型分散液を形成するに有効な量とＨＬＢを有する少なくとも一種類の界面活性剤の例としては、ＨＬＢ３〜１３のノニオン性界面活性剤であり、その具体例としては、油溶性界面活性剤のソルビタンモノオレ−ト、ソルビタンモノステアレ−ト、ソルビタンモノパルミテ−トなどがあげられる。またノニオン性水溶性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエ−テル系、ポリオキシエチレンアルコールエ−テル系、ポリオキシエチレンアルキルエステル系などである。具体的には、ポリオキシエチレン（２０）ソルビタントリオレート、ポリオキシエチレン（４）ソルビタンモノステアレート、ポリオキシエチレン（５）ソルビタンモノオレートなどである。これら界面活性剤の添加量としては、油中水型エマルジョン全量に対して０．５〜１０重量％であり、好ましくは１〜５重量％の範囲である。
【００２６】
重合後は、転相剤と呼ばれる親水性界面化成剤を添加して油の膜で被われた分散粒子が水になじみ易くし、中の水溶性高分子が溶解しやすくする処理を必要に応じて行い、水で希釈しそれぞれの用途に用いる。親水性界面化成剤の例としては、カチオン性界面化成剤やＨＬＢ９〜１５のノニオン性界面化成剤であり、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエ−テル系、ポリオキシエチレンアルコールエ−テル系などである。
【００２７】
本発明の水溶性高分子高濃度液の希釈方法は、以下のように行なう。すなわち、高濃度液と水とを混合する手段としては、一般的なラインミキサーを使用することができる。またラインミキサーの代わりにポンプを用いても良い。溶解が一基では不足する場合は、二基直列に連結することもできる。前記ラインミキサーは、ポンプに較べ比較的低価格であり、構造が単純で重量も軽く取り扱いも良く使い勝手が非常によく好適である。具体的な例としては冷化工業株式会社製、カルマンミキサーシリーズ−Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，ＫＳ２，ＫＴ２などである。
【００２８】
本発明における水溶性高分子は、カチオン性、両性、非イオン性及びアニオン性のいずれでも製造することが可能であり、油中水型分散重合法に製造することができる。カチオン性水溶性高分子は、カチオン性単量体あるいはカチオン性単量体と非イオン性単量体を用い重合することにより製造できる。また両性水溶性高分子は、カチオン性単量体、アニオン性単量体及び非イオン性単量体を用い重合することにより製造できる。またアニオン性水溶性高分子は、アニオン性単量体あるいはアニオン性単量体と非イオン性単量体を用い重合することにより製造できる。
【００２９】
カチオン性単量体の例としては、（メタ）アクリル酸ジメチルアミノエチルやジメチルアミノプロピル（メタ）アクリルアミドなどが上げられ、四級アンモニウム基含重合体の例は、前記三級アミノ含有単量体の塩化メチルや塩化ベンジルによる四級化物である（メタ）アクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルオキシ２−ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルアミノプロピルトリメチルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルオキシエチルジメチルベンジルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルオキシ２−ヒドロキシプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩化物、（メタ）アクリロイルアミノプロピルジメチルベンジルアンモニウム塩化物などである。
【００３０】
アニオン性単量体の例としては、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、マレイン酸、ビニルスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸あるいは２−アクリルアミド２−メチルプロパンスルホン酸およびこれらの塩があげられる。これらは一種でも、二種以上を混合して用いても良い。
【００３１】
使用する水溶性非イオン性単量体の例としては、（メタ）アクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、酢酸ビニル、アクリロニトリル、（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル、ジアセトンアクリルアミド、Ｎ−ビニルピロリドン、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、アクリロイルモルホリン、アクリロイルピペラジンなどがあげられる。
【００３２】
本発明の水溶性高分子に対し、複数のビニル基を有する多官能性単量体として、メチレンビスアクリルアミドやエチレングルコ−ルジ（メタ）アクリレ−ト、架橋性単量体として、Ｎ、Ｎ−ジメチルアクリルアミドなどを適用することができる。
【００３３】
重合条件は通常、使用する単量体や共重合モル％によって適宜決めていき、温度としては２０〜８０℃、好ましくは２０〜６０℃の範囲で行なう。重合開始はラジカル重合開始剤を使用する。これら開始剤は油溶性あるいは水溶性のどちらでも良く、アゾ系、過酸化物系、レドックス系いずれでも重合することが可能である。油溶性アゾ系開始剤の例としては、２、２’−アゾビスイソブチロニトリル、１、１’−アゾビス（シクロヘキサンカルボニトリル）、２、２’−アゾビス（２−メチルブチロニトリル）、２、２’−アゾビス（２−メチルプロピオネ−ト）、４、４−アゾビス（４−メトキシ−２、４ジメチル）バレロニトリルなどがあげられる。
【００３４】
水溶性アゾ系開始剤の例としては、２、２’−アゾビス（アミジノプロパン）二塩化水素化物、２、２’−アゾビス〔２−（５−メチル−２−イミダゾリン−２−イル）プロパン〕二塩化水素化物、４、４’−アゾビス（４−シアノ吉草酸）などがあげられる。またレドックス系の例としては、ペルオクソ二硫酸アンモニウムと亜硫酸ナトリウム、亜硫酸水素ナトリウム、トリメチルアミン、テトラメチルエチレンジアミンなどとの組み合わせがあげられる。さらに過酸化物の例としては、ペルオクソ二硫酸アンモニウムあるいはカリウム、過酸化水素、ベンゾイルペルオキサイド、ラウロイルペルオキサイド、オクタノイルペルオキサイド、サクシニックペルオキサイド、t-ブチルペルオキシ２−エチルヘキサノエ−トなどをあげることができる。
【００３５】
本発明のカチオン性油溶性高分子により溶解に優れた油中水型分散液を得ることが可能である。本発明により溶解に優れた油中水型分散液が得られる理由については、ｐＨ調整にて水分散性となる、カチオン性油溶性高分子が酸によってｐＨ調整された水相に接触した際に、接触部分が塩を形成して水分散性（水溶性）となり水相に強く吸着するためと考えられる。
【００３６】
（実施例）以下実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３７】
（合成例１）攪拌機および温度制御装置を備えた反応槽に沸点１９０°Ｃないし２３０°Ｃのイソパラフィン２４．７５ｇにジメチルアミノエチルメタクリレート（以下ＤＭＭと略記）５．４８ｇ（３０モル％）、ラウリルアクリレート（炭素数１２、以下ＬＡと略記）１９．５２ｇ（７０モル％）、３−メルカプト１，２−プロパンジオール０．２５ｇ、ジメチル−２，２−アゾビスイソブチレート（和光純薬製Ｖ−６０１）０．５ｇ（対単量体２重量％）を仕込み溶解させた。単量体溶液の温度を７０〜７３℃に保ち、窒素置換を３０分行い、重合反応を開始させた。反応温度を７１±２℃で５時間重合させ反応を完結させた。
【００３８】
（合成例２）攪拌機および温度制御装置を備えた反応槽に沸点１９０°Ｃないし２３０°Ｃのイソパラフィン１２７ｇにソルビタンモノオレート５．５０ｇを仕込み溶解させた。別にアクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウム塩化物（以下ＤＭＱと略記）８０％水溶液１３７．５３ｇ、アクリルアミド（ＡＡＭと略記）５０％水溶液１４９．９５ｇ、メチレンビスアクリルアミド０．２％水溶液０．３２ｇ、イソプロピルアルコール０．３７ｇ（対単量体０．２重量％）、酢酸８０％水溶液５．６３ｇ、イオン交換水７３．７０ｇを各々採取し、混合し完全に溶解させた。その後油と水溶液を混合し、ホモジナイザーにて１０００ｒｐｍで１５分間攪拌乳化した。この時の単量体組成は、ＤＭＱ／ＡＡＭ＝３５／６５（モル％）である。得られたエマルジョンを単量体溶液の温度を４０〜４３℃に保ち、窒素置換を３０分行なった後、ジメチル−２，２−アゾビスイソブチレート（和光純薬製Ｖ−６０１）０．０４ｇ（対単量体０．０２重量％）を加え、重合反応を開始させた。反応温度を４２±２℃で１２時間重合させ反応を完結させた。重合後、生成した油中水型エマルジョンに転相剤としてポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエ−テル１0．０g（体液２重両％）を添加混合した。重合後の油中水型エマルジョン粘度は、３６０ｍＰａ・ｓであり、動的光散乱法による重量平均分子量は、７７０万であった。
【００３９】
合成例２の油中水型エマルジョン重合物に合成例１の油溶性高分子１％（液総量に対し油溶性高分子の純分換算で）を添加したものをそれぞれ試料−１とし、油溶性高分子無添加のものを試料−２とした。
【実施例１】
【００４０】
以下、合成例で製造した油中水型エマルジョンを用い、ライン溶解法の試験を行なった。図１のフローシートに示したように、本発明の溶解システム試験を行なう装置を組み立てた。希釈水供給ポンプを稼働し、水槽より２０Ｌ／ｍｉｎ の速度で希釈水を供給し、原液供給ポンプを稼働し、原液タンクより合成例で製造した油中水型エマルジョンからなる水溶性高分子を１００ｍＬ／ｍｉｎの速度で供給した。この場合の希釈倍率は２００倍である。供給された溶解液を用いて汚泥脱水試験を行い、溶解の度合いを確認した。溶解液の配管内での滞留時間は約１分である。
【実施例２】
【００４１】
し尿余剰汚泥を上記溶解液により造粒凝集させ、得られた凝集フロックの重力濾過及び圧搾脱水試験を行なった。供試汚泥の性状は以下の通りである。ＴＳ：１２，０００ｍｇ／Ｌ、ＶＴＳ：５８．３％／ＴＳ、ＳＳ：１０，５００ｍｇ／Ｌ（２００メッシュ濾過）ｐＨ７．０５。上記下水消化汚泥２００ｍＬを３００ｍＬビーカーに採取し、前記イオン性水溶性高分子からなる油中水系エマルジョン、試料−１、試作−２の２００倍溶解液を添加後、高速撹拌機を用いて１０００ｒｐｍで３０秒間撹拌して汚泥凝集フロックを生成させ、フロックの粒径を測定した。その後、４０メッシュ濾布をフィルターとして用いて、前記汚泥凝集フロックの生成した分散液を重力濾過した。５及び１０秒後の各濾液量を測定した。また、得られた濾液の外観を目視にて下記５段階で評価した。
【００４２】
濾液の外観の評価基準
○：濾液の清澄性良い、濾液中にＳＳ（懸濁粒子）が見られない
○−：濾液の清澄性良い、濾液中にＳＳが見られる
△：濾液に濁りあり、濾液中にＳＳが見られない
△−：濾液に濁りあり、濾液中にＳＳが見られる
×：濾液の濁りがひどく、濾液中にＳＳが見られる
【００４３】
得られた汚泥ケーキを汚泥脱水試験装置によって、ナイロン＃２０２を濾布として用い３．０Ｋｇ／cm2、３０秒間の条件にて圧搾脱水し、汚泥ケーキ含水率を測定した。それらの結果を表１に示す。
【００４４】
（比較例）比較例１−１は油溶性高分子無添加である試料−２をライン溶解し用いた場合、比較例１−２、比較例１−３は試料−１、試料−２をライン溶解ではなくビーカー中でのマグネチックスターラー攪拌にて８００ｒｐｍ、２００倍、３０分で溶解し、用いた場合である。
【００４５】
（表１）
薬注量；対汚泥重量ｐｐｍ、フロック径；ｍｍ、
濾液量；ｍＬ、濾液状態；試験条件に記載、含水率；重量％
【００４６】
実施例１と比較例１−２を比較すると試料−１はライン溶解でもビーカー溶解同等に溶解し、効果を発揮していることが分かる。比較例１−１と比較例１−３から試料−２ではライン溶解では十分な溶解状態が得られないことが分かる。比較例１−３から試料−２でも十分な溶解状態であれば効果を発揮することが分かる。つまり、油溶性高分子の添加が油中水型エマルジョンの溶解を優れたものとしていることが確認できる。
以上試験を行なった結果のように本発明は効率良くライン溶解が可能な溶解方法可能とすることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】実施例におけるライン溶解法の試験フローシートを表す図。
【符号の説明】
【００４８】
ａ）溶解液貯蔵タンクへ移送
ｂ）ラインミキサー
ｃ）製品原液タンク
ｄ）希釈水タンク
ｅ）、ｆ）ポンプ
ｇ）、ｈ）、ｉ）、ｊ）バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
油中水型分散液と水とを混合する手段を配管途中に連結し連続溶解した油中水型分散液の希釈液であって、該油中水型分散液が水非混和性有機液体、水溶性高分子を含む水相、酸及び下記一般式（１）及び（２）の構造単位を有するカチオン性油溶性高分子を必須として含有する溶解に優れたものであることを特徴とする油中水型分散液の希釈液。
【化１】
一般式（１）
ここでＲ１は水素またはメチル基、Ｑはフェニル基、炭素数７〜１８のアリール基、アルキル基、ＣＯＯＲ３あるいはＣＯＮＨＲ４である。ここでＲ３、Ｒ４は炭素数４〜１８のアルキル基。Ｒ２は水素または炭素数１〜３のアルキル基。
【化２】
一般式（２）
Ｒ５は水素又はメチル基、Ｒ６、Ｒ７は炭素数１〜３のアルキルあるいはアルコキシル基、Ｒ８は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であり同種でも異種でも良い。Ａは酸素原子またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基を表わす。Ｘ１は陰イオンを表わす。
【請求項２】
前記カチオン性油溶性高分子が炭素数４〜１８のアルキル基を持つアルキル（メタ）アクリレート５０〜９５モル％とジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート５〜５０モル％との共重合物であることを特徴とする請求項１に記載の油中水型分散液の希釈液。
【請求項３】
前記カチオン性油溶性高分子の分子中アミノ基に対し、重合前の油中水型単量体分散液あるいは重合後の油中水型高分子分散液に前記酸を３０モル％以上、１０００モル％以下添加することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の油中水型分散液の希釈液。
【請求項４】
前記混合する手段が、ラインミキサーであることを特徴とする請求項１に記載の油中水型分散液の希釈液。
【請求項５】
油中水型分散液と水とを混合する手段を配管途中に連結し連続溶解する油中水型分散液の希釈液の調製する場合、該油中水型分散液が水非混和性有機液体、水溶性高分子を含む水相、酸及び下記一般式（１）及び（２）の構造単位を有するカチオン性油溶性高分子を必須として含有する溶解に優れたものであることを特徴とする油中水型分散液の希釈液を調製する方法。
【化１】
一般式（１）
ここでＲ１は水素またはメチル基、Ｑはフェニル基、炭素数７〜１８のアリール基、アルキル基、ＣＯＯＲ３あるいはＣＯＮＨＲ４である。ここでＲ３、Ｒ４は炭素数４〜１８のアルキル基。Ｒ２は水素または炭素数１〜３のアルキル基。
【化２】
一般式（２）
Ｒ５は水素又はメチル基、Ｒ６、Ｒ７は炭素数１〜３のアルキルあるいはアルコキシル基、Ｒ８は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であり同種でも異種でも良い。Ａは酸素原子またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基を表わす。Ｘ１は陰イオンを表わす。
【請求項６】
前記カチオン性油溶性高分子が炭素数４〜１８のアルキル基を持つアルキル（メタ）アクリレート５０〜９５モル％とジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート５〜５０モル％との共重合物であることを特徴とする請求項５に記載の油中水型分散液の希釈液を調製する方法。
【請求項７】
前記カチオン性油溶性高分子の分子中アミノ基に対し、重合前の油中水型単量体分散液あるいは重合後の油中水型高分子分散液に前記酸を３０モル％以上、１０００モル％以下添加することを特徴とする請求項５あるいは６に記載の油中水型分散液の希釈液を調製する方法。
【請求項８】
前記混合する手段が、ラインミキサーであることを特徴とする請求項５に記載の油中水型分散液の希釈液を調整する方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれかに記載の油中水型分散液の希釈液を、有機汚泥に添加し、脱水機により脱水することを特徴とする油中水型分散液の希釈液の使用方法。
【請求項１】
油中水型分散液と水とを混合する手段を配管途中に連結し連続溶解した油中水型分散液の希釈液であって、該油中水型分散液が水非混和性有機液体、水溶性高分子を含む水相、酸及び下記一般式（１）及び（２）の構造単位を有するカチオン性油溶性高分子を必須として含有する溶解に優れたものであることを特徴とする油中水型分散液の希釈液。
【化１】
一般式（１）
ここでＲ１は水素またはメチル基、Ｑはフェニル基、炭素数７〜１８のアリール基、アルキル基、ＣＯＯＲ３あるいはＣＯＮＨＲ４である。ここでＲ３、Ｒ４は炭素数４〜１８のアルキル基。Ｒ２は水素または炭素数１〜３のアルキル基。
【化２】
一般式（２）
Ｒ５は水素又はメチル基、Ｒ６、Ｒ７は炭素数１〜３のアルキルあるいはアルコキシル基、Ｒ８は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であり同種でも異種でも良い。Ａは酸素原子またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基を表わす。Ｘ１は陰イオンを表わす。
【請求項２】
前記カチオン性油溶性高分子が炭素数４〜１８のアルキル基を持つアルキル（メタ）アクリレート５０〜９５モル％とジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート５〜５０モル％との共重合物であることを特徴とする請求項１に記載の油中水型分散液の希釈液。
【請求項３】
前記カチオン性油溶性高分子の分子中アミノ基に対し、重合前の油中水型単量体分散液あるいは重合後の油中水型高分子分散液に前記酸を３０モル％以上、１０００モル％以下添加することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の油中水型分散液の希釈液。
【請求項４】
前記混合する手段が、ラインミキサーであることを特徴とする請求項１に記載の油中水型分散液の希釈液。
【請求項５】
油中水型分散液と水とを混合する手段を配管途中に連結し連続溶解する油中水型分散液の希釈液の調製する場合、該油中水型分散液が水非混和性有機液体、水溶性高分子を含む水相、酸及び下記一般式（１）及び（２）の構造単位を有するカチオン性油溶性高分子を必須として含有する溶解に優れたものであることを特徴とする油中水型分散液の希釈液を調製する方法。
【化１】
一般式（１）
ここでＲ１は水素またはメチル基、Ｑはフェニル基、炭素数７〜１８のアリール基、アルキル基、ＣＯＯＲ３あるいはＣＯＮＨＲ４である。ここでＲ３、Ｒ４は炭素数４〜１８のアルキル基。Ｒ２は水素または炭素数１〜３のアルキル基。
【化２】
一般式（２）
Ｒ５は水素又はメチル基、Ｒ６、Ｒ７は炭素数１〜３のアルキルあるいはアルコキシル基、Ｒ８は水素、炭素数１〜３のアルキル基、アルコキシル基あるいはベンジル基であり同種でも異種でも良い。Ａは酸素原子またはＮＨ、Ｂは炭素数２〜４のアルキレン基またはアルコキシレン基を表わす。Ｘ１は陰イオンを表わす。
【請求項６】
前記カチオン性油溶性高分子が炭素数４〜１８のアルキル基を持つアルキル（メタ）アクリレート５０〜９５モル％とジアルキルアミノアルキル（メタ）アクリレート５〜５０モル％との共重合物であることを特徴とする請求項５に記載の油中水型分散液の希釈液を調製する方法。
【請求項７】
前記カチオン性油溶性高分子の分子中アミノ基に対し、重合前の油中水型単量体分散液あるいは重合後の油中水型高分子分散液に前記酸を３０モル％以上、１０００モル％以下添加することを特徴とする請求項５あるいは６に記載の油中水型分散液の希釈液を調製する方法。
【請求項８】
前記混合する手段が、ラインミキサーであることを特徴とする請求項５に記載の油中水型分散液の希釈液を調整する方法。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれかに記載の油中水型分散液の希釈液を、有機汚泥に添加し、脱水機により脱水することを特徴とする油中水型分散液の希釈液の使用方法。
【図１】
【公開番号】特開２００８−１７３５４３（Ｐ２００８−１７３５４３Ａ）
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７６０８（Ｐ２００７−７６０８）
【出願日】平成１９年１月１７日（２００７．１．１７）
【出願人】（０００１４２１４８）ハイモ株式会社 (151)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１７日（２００７．１．１７）
【出願人】（０００１４２１４８）ハイモ株式会社 (151)
【Ｆターム（参考）】
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