(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水、軽油又はＡ重油、および両親媒性物質を含むエマルジョン燃料であって、前記両親媒性物質が１，２−ジオール骨格を有するモノマーを重合して得られる架橋アクリル樹脂を含むことを特徴とする、エマルジョン燃料。
【請求項２】
前記両親媒性物質が、グリセリンモノメタクリレート由来の樹脂であることを特徴とする、請求項１記載のエマルジョン燃料。
【請求項３】
前記両親媒性物質が、１，２−ジオール骨格を有するモノマーを１〜５０重量％の範囲で含有するモノマーを重合したものであることを特徴とする、請求項１または２記載のエマルジョン燃料。
【請求項４】
前記軽油又はＡ重油１００重量部に対し、水が１０〜１００重量部含まれていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のエマルジョン燃料。
【請求項５】
前記水１００重量部に対し、前記両親媒性物質が０．１〜１０重量部含まれていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のエマルジョン燃料。
【請求項６】
前記エマルジョンの粒径が１〜１０μｍの範囲にあることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のエマルジョン燃料。
【請求項７】
前記エマルジョン燃料を構成するエマルジョンがＷ／Ｏ型エマルジョンであることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のエマルジョン燃料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エマルジョン燃料に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽油、重油等を燃料とする熱機関は、自動車をはじめとして航空機、発電、船舶等多岐にわたっている。これらの熱機関からは窒素酸化物（ＮＯＸ）、硫黄酸化物（ＳＯＸ）、ＣＯおよび煤等が排出されるが、地球温暖化対策の観点から、前記排出物の排出量規制がなされている。そこで、これらの燃料に水を添加したエマルジョン燃料が注目されている。エマルジョン燃料は、燃焼時の燃費を高め、ＮＯＸ、ＳＯＸや煤の発生を抑えるという効果を有する。
【０００３】
従来提案されているエマルジョン燃料としては、界面活性剤を使用してエマルジョンを形成した、Ｏ／Ｗ型エマルジョン燃料がある（例えば、特許文献１参照）。この場合、一般には界面活性剤の添加量を多くしなければならず、そのため、コストアップや、燃焼性や環境負荷等に影響を与えることが指摘されていた。また、界面活性剤を多量に添加しても、エマルジョンの安定性は必ずしも満足のいくものではなかった。そこで、両親媒性物質を用いることで、経時安定性に優れたＯ／Ｗ型エマルジョンを提供することが検討されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
しかし、Ｏ／Ｗ型エマルジョンは、水の連続層の中に油滴が分散しているので、燃料の配管や燃焼装置に水が直接触れることとなる。さらに、軽油、重油等に不純物として含まれる硫黄分等が、水の存在により硫酸等の酸性物質となり、水が直接触れる前記配管や燃焼装置の腐食を引き起こしかねない。また、水が連続層であると、液の表面張力が大きくなり、そのために流動性が十分得られず、燃焼装置に水のみが噴霧されると燃焼の均一性が阻害されてしまうというおそれもあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３１００８１号公報
【特許文献２】特開２００６−２４１４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明は、経時安定性および燃焼性に優れたエマルジョン燃料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明のエマルジョン燃料は、水、燃料および両親媒性物質を含むエマルジョン燃料であって、前記両親媒性物質が１，２−ジオール骨格を有する架橋アクリル樹脂を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、１，２−ジオール骨格を有する架橋アクリル樹脂を含む両親媒性物質を含有することで、分散状態の経時安定性および燃焼性に極めて優れたエマルジョン燃料を、容易に低コストで提供することができる。前記エマルジョン燃料を用いることにより、燃焼を燃焼効率が良好に低温域で行うことができるので、ＮＯＸ、ＳＯＸ等の発生濃度を低減させることができ、かつ、使用する熱機関の耐久年数の向上も期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施例１で得られたエマルジョンの安定性試験の結果を示す写真である。
【図２】図２は、実施例２で得られたエマルジョンの安定性試験の結果を示す写真である。
【図３】図３は、実施例３で得られたエマルジョンの安定性試験の結果を示す写真である。
【図４】図４は、実施例４で得られたエマルジョンの安定性試験の結果を示す写真である。
【図５】図５は、実施例５で得られたエマルジョンの安定性試験の結果を示す写真である。
【図６】図６は、実施例６で得られたエマルジョンの安定性試験の結果を示す写真である。
【図７】図７は、比較例１で得られたエマルジョンの安定性試験の結果を示す写真である。
【図８】図８は、比較例２で得られたエマルジョンの安定性試験の結果を示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のエマルジョン燃料において、前記両親媒性物質が、グリセリンモノメタクリレート由来の樹脂であることが好ましい。
【００１１】
本発明のエマルジョン燃料において、前記両親媒性物質が、１，２−ジオール骨格を有するモノマーを１〜５０重量％の範囲で含有するモノマーを重合したものであることが好ましい。
【００１２】
本発明のエマルジョン燃料において、前記燃料１００重量部に対し、水が１０〜１００重量部含まれていることが好ましい。
【００１３】
本発明のエマルジョン燃料において、前記水１００重量部に対し、前記両親媒性物質が０．１〜１０重量部含まれていることが好ましい。
【００１４】
本発明のエマルジョン燃料は、前記両親媒性物質が、炭素数８〜３２の範囲にある長鎖アルキル基を含んでいることが好ましい。
【００１５】
本発明のエマルジョン燃料は、前記エマルジョンの粒径が１〜１０μｍの範囲にあることが好ましい。
【００１６】
本発明のエマルジョン燃料は、前記エマルジョン燃料を構成するエマルジョンがＷ／Ｏ型エマルジョンであることが好ましい。
【００１７】
つぎに、本発明について詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の記載により制限されない。
【００１８】
本発明のエマルジョン燃料は、水、燃料および両親媒性物質を含むエマルジョン燃料であって、前記両親媒性物質が１，２−ジオール骨格を有する架橋アクリル樹脂を含んでいる。前記燃料としては、重油、軽油等の石油留分、植物油等、内燃機関で使用可能なすべての燃料を使用することができる。
【００１９】
前記１，２−ジオール骨格（α−ジオール骨格）を有する架橋アクリル樹脂は、グリセリンモノメタクリレート由来の樹脂であることが好ましい。
【００２０】
本発明の架橋アクリル樹脂中に共重合する１，２−ジオール骨格を有するモノマーの含有量は、特に限定されないが、好ましくは１〜５０重量％であり、より好ましくは１〜４０重量％、特に好ましくは１０〜４０重量％である。１，２−ジオール骨格を有するモノマーの含有量が１重量％未満である場合、変性による効果が認められにくくなり、逆に５０重量％を超える場合、重合系が不安定となり均一の重合溶液として取り出せなくなったり、ゲル化してしまったりするため工業的には不利であり好ましくない。
【００２１】
前記両親媒性物質は、１，２−ジオール骨格を有する親水性骨格と、長鎖アルキルモノマーを含む親油性骨格を含んでいることが好ましい。長鎖モノマーとしては、ある程度長鎖であって油になじむものであればよいが、炭素数は８〜３２の範囲にある長鎖アルキル基を含んでいることが好ましい。炭素数１８のアルキル基を含むモノマーは、市販品を容易に入手することができる。
【００２２】
前記両親媒性物質の調製において、フェノキシエチルアクリレートを加えることで、エマルジョン燃料の経時安定性を、より向上させることができる。前記両親媒性物質中の含有量が５〜２０％の範囲となるように、フェノキシエチルアクリレートを加えることが好ましい。
【００２３】
前記エマルジョン燃料において、前記燃料１００重量部に対し、水が１０〜１００重量部含まれていることが好ましい。前記範囲であると、コストと燃焼効率とのバランスの点から好ましい。すなわち、水の含有量が少なすぎると、水添加のない燃料と比較して燃焼時に発生する熱量の減少量が小さく、燃焼温度領域の低温化の幅は小さくなりやすい。そのため、ＮＯＸやＳＯＸの発生量抑制も十分ではない。水の含有量が多すぎると、燃焼温度は下がりＮＯＸやＳＯＸの発生量は抑制できるものの、燃焼効率の点で不十分となる傾向にある。また、エマルジョンの分散が不安定になりやすい。前記燃料１００重量部に対し、水が２０〜６０重量部含まれていることがより好ましく、水が４０〜５０重量部含まれていることがさらに好ましい。
【００２４】
前記エマルジョン燃料において、前記水１００重量部に対し、前記両親媒性物質が０．１〜１０重量部含まれていることが好ましい。前記範囲であると、コストとエマルジョンの安定性とのバランスの点から好ましい。前記水１００重量部に対し、前記両親媒性物質が０．５〜４重量部含まれていることがより好ましく、前記両親媒性物質が１〜３重量部含まれていることがさらに好ましい。
【００２５】
前記エマルジョン燃料は、Ｗ／Ｏ型エマルジョンであることが好ましい。本発明においては、前記架橋アクリル樹脂の親水性骨格が、水と良好に親和し、吸着することができるので、Ｗ／Ｏ型エマルジョンとして、衝撃等によっても離水しにくく、安定した分散状態を得ることができる。分散状態が安定しているので、得られるエマルジョン燃料は、経時安定性および燃焼性に優れ、長期の保存にも耐えることが可能となり、加熱による油水分離も起こりにくい。また、水相が油相中に存在するので、タンクや配管内の金属部分に水分が触れないため、錆や腐食を防ぐこともできる。
【００２６】
本発明のエマルジョン燃料は、水、燃料および前記両親媒性物質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。乳化手段としては、例えば、ホモミキサー、ラインミキサー、超音波乳化機等の乳化機や分散機があげられる。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、１〜１０μｍの範囲にあることが好ましく、１〜５μｍであることがより好ましい。
【実施例】
【００２７】
つぎに、本発明の実施例について比較例と併せて説明する。なお、本発明は、下記の実施例および比較例によってなんら限定ないし制限されない。また、各実施例および各比較例における各種特性および物性の測定および評価は、下記の方法により実施した。
【００２８】
（粘度）
粘度は、特に断らない限り、Ｂ型粘度計およびローターＮｏ．２を用い、２５±０．５℃下にて測定した。
【００２９】
（エマルジョン安定性評価）
エマルジョンを調製後、蓋つきのガラス瓶（胴径約５０ｍｍ、高さ約１００ｍｍのマヨネーズ瓶）に移し、室温、８０℃１０分後に室温、７０℃の恒温槽中にそれぞれ放置し、１日後、３日後、７日後の状態を、それぞれ目視により評価した。
判定基準
Ａ：上部がわずかに濃くなる。
Ｂ：上部にオイル層が見られるが、軽く振ると均質に戻る。
Ｃ：下層に水層が見られる。
Ｄ：下層に水層が顕著に見られる。
【００３０】
［製造例１］
グリセリンモノメタクリレート（日油株式会社製、商品名「ブレンマーＧＬＭ」）４０部、ステアリルアクリレート４０部、１，６−ヘキサンジアクリレート１０部、フェノキシエチルアクリレート１０部を、トルエン１５０部およびイソプロパノール１５０部中でアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を触媒として用い、窒素気流下で７０℃３時間かけて、攪拌しながら重合した。さらに３０分おきに２回ＡＩＢＮを少量加えて反応させ、残存モノマーを減少させ、アクリル樹脂溶液を得た。得られたアクリル樹脂溶液は、固形分２５％、粘度６５．０ｍＰａ・ｓであり、このアクリル樹脂は１，２−ジオール骨格を有する架橋アクリル樹脂を含む両親媒性物質であった。
【００３１】
［製造例２］
グリセリンモノメタクリレート（日油株式会社製、商品名「ブレンマーＧＬＭ」）１０部、ステアリルアクリレート７０部、１，６−ヘキサンジアクリレート１０部、フェノキシエチルアクリレート１０部を、トルエン１５０部およびイソプロパノール１５０部中でアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を触媒として用い、窒素気流下で７０℃３時間かけて、攪拌しながら重合した。さらに３０分おきに２回ＡＩＢＮを少量加えて反応させ、残存モノマーを減少させ、アクリル樹脂溶液を得た。得られたアクリル樹脂溶液は、固形分２５％、粘度３０．０ｍＰａ・ｓであり、このアクリル樹脂は１，２−ジオール骨格を有する架橋アクリル樹脂を含む両親媒性物質であった。
【００３２】
［製造例３］
グリセリンモノメタクリレート（日油株式会社製、商品名「ブレンマーＧＬＭ」）２０部、ステアリルアクリレート６０部、１，６−ヘキサンジアクリレート１０部、フェノキシエチルアクリレート１０部を、トルエン１５０部およびイソプロパノール１５０部中でアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を触媒として用い、窒素気流下で７０℃３時間かけて、攪拌しながら重合した。さらに３０分おきに２回ＡＩＢＮを少量加えて反応させ、残存モノマーを減少させ、アクリル樹脂溶液を得た。得られたアクリル樹脂溶液は、固形分２５％、粘度６５．０ｍＰａ・ｓであり、このアクリル樹脂は１，２−ジオール骨格を有する架橋アクリル樹脂を含む両親媒性物質であった。
【００３３】
［製造例４］
グリセリンモノメタクリレート（日油株式会社製、商品名「ブレンマーＧＬＭ」）３０部、ステアリルアクリレート５０部、１，６−ヘキサンジアクリレート１０部、フェノキシエチルアクリレート１０部を、トルエン１５０部およびイソプロパノール１５０部中でアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を触媒として用い、窒素気流下で７０℃３時間かけて、攪拌しながら重合した。さらに３０分おきに２回ＡＩＢＮを少量加えて反応させ、残存モノマーを減少させ、アクリル樹脂溶液を得た。得られたアクリル樹脂溶液は、固形分２５％、粘度６５．０ｍＰａ・ｓであり、このアクリル樹脂は１，２−ジオール骨格を有する架橋アクリル樹脂を含む両親媒性物質であった。
【００３４】
［実施例１］
Ａ重油（粘度６ｍＰａ・ｓ）６６ｇ、水３０ｇに対して、分散剤として製造例１で合成したアクリル樹脂溶液４ｇ（固形分１ｇ）を、Ａ重油、分散剤、水の順に加え、ホモジナイザーを用いて２４，０００ｒｐｍで１分間攪拌したところ、粘度２８ｍＰａ・ｓ（＝２８ｃＰ）の薄く着色したエマルジョンが得られた。得られたエマルジョンを蓋付きのガラス瓶に移し、経時変化を観察した。
【００３５】
［実施例２］
Ａ重油（粘度６ｍＰａ・ｓ）６２ｇ、水３０ｇに対して、分散剤として製造例１で合成したアクリル樹脂溶液８ｇ（固形分２ｇ）を、Ａ重油、分散剤、水の順に加え、ホモジナイザーを用いて２４，０００ｒｐｍで１分間攪拌したところ、粘度２０ｍＰａ・ｓの薄く着色したエマルジョンが得られた。得られたエマルジョンを蓋付きのガラス瓶に移し、経時変化を観察した。
【００３６】
［実施例３］
Ａ重油（粘度６ｍＰａ・ｓ）５８ｇ、水３０ｇに対して、分散剤として製造例１で合成したアクリル樹脂溶液１２ｇ（固形分３ｇ）を、Ａ重油、分散剤、水の順に加え、ホモジナイザーを用いて２４，０００ｒｐｍで１分間攪拌したところ、粘度２０ｍＰａ・ｓの薄く着色したエマルジョンが得られた。得られたエマルジョンを蓋付きのガラス瓶に移し、経時変化を観察した。
【００３７】
［実施例４］
Ａ重油（粘度６ｍＰａ・ｓ）６６ｇ、水３０ｇに対して、分散剤として製造例２で合成したアクリル樹脂溶液４ｇ（固形分１ｇ）を、Ａ重油、分散剤、水の順に加え、ホモジナイザーを用いて２４，０００ｒｐｍで１分間攪拌したところ、粘度２０ｍＰａ・ｓの薄く着色したエマルジョンが得られた。得られたエマルジョンを蓋付きのガラス瓶に移し、経時変化を観察した。
【００３８】
［実施例５］
Ａ重油（粘度６ｍＰａ・ｓ）６６ｇ、水３０ｇに対して、分散剤として製造例３で合成したアクリル樹脂溶液４ｇ（固形分１ｇ）を、Ａ重油、分散剤、水の順に加え、ホモジナイザーを用いて２４，０００ｒｐｍで１分間攪拌したところ、粘度３８ｍＰａ・ｓの薄く着色したエマルジョンが得られた。得られたエマルジョンを蓋付きのガラス瓶に移し、経時変化を観察した。
【００３９】
［実施例６］
Ａ重油（粘度６ｍＰａ・ｓ）６６ｇ、水３０ｇに対して、分散剤として製造例４で合成したアクリル樹脂溶液４ｇ（固形分１ｇ）を、Ａ重油、分散剤、水の順に加え、ホモジナイザーを用いて２４，０００ｒｐｍで１分間攪拌したところ、粘度３６ｍＰａ・ｓの薄く着色したエマルジョンが得られた。得られたエマルジョンを蓋付きのガラス瓶に移し、経時変化を観察した。
【００４０】
［比較例１］
Ａ重油（粘度６ｍＰａ・ｓ）６９ｇ、水３０ｇに対して、非イオン性界面活性剤である「レオドール」ＳＰ−Ｏ３０Ｖ（花王株式会社製）１ｇを加え、ホモジナイザーを用いて１０，０００ｒｐｍで１分間攪拌したところ、粘度２５ｍＰａ・ｓの薄く着色したエマルジョンが得られた。得られたエマルジョンを蓋付きのガラス瓶に移し、経時変化を観察した。
【００４１】
［比較例２］
Ａ重油（粘度６ｍＰａ・ｓ）６９ｇ、水３０ｇに対して、下記一般式で表されるポリオキシエチレン硬化ひまし油の誘導体のうちエチレンオキシドの平均付加モル数Ｅが１０である誘導体（ＨＣＯ−１０）１ｇを加え、ホモジナイザーを用いて１０，０００ｒｐｍで１分間攪拌したところ、粘度３０ｍＰａ・ｓの薄く着色したエマルジョンが得られた。得られたエマルジョンを蓋付きのガラス瓶に移し、経時変化を観察した。
【化１】
0005538315.tif 000002
【００４２】
表１および図１〜８に、実施例１〜６および比較例１、２で得られたエマルジョンの安定性試験の結果を示す。図１〜８は、エマルジョンの安定性試験での写真であり、各図において、（ａ）は室温に、（ｂ）は８０℃の環境下に１０分間放置してから室温に、（ｃ）は７０℃の恒温槽中に、それぞれ放置した７日後のものである。
【００４３】
【表１】
0005538315.tif 000003
【００４４】
１，２−ジオール骨格を有する架橋アクリル樹脂を含む両親媒性物質を使用した実施例１〜６では、比較例に比べ、エマルジョンの安定性が優れていることがわかる。いずれの実施例も、室温放置および８０℃１０分後に室温放置の場合には、７日間経過後においても、上部において着色が若干濃くなったものの、オイル層や水層の分離は見られなかった。比較例１においては、室温で１日放置後に、上部にオイル層が見られ、３日後には下層に水層が顕著に見られた。水層が顕著に見られるということは、エマルジョンが崩壊して水が分離されていることを意味する。比較例２においては、室温で３日放置後に、上部にオイル層が見られ、７日後には下層に水層が見られた。８０℃１０分後に室温放置の場合には、比較例１においては、１日放置後には下層に水層が顕著に見られた。比較例２においては、１日放置後に上部にオイル層が見られ、３日後には下層に水層が見られ、７日後には前記水層が顕著に見られた。
【００４５】
実施例１〜６では、７０℃で７日間放置したサンプルにおいても、水層は見られず、上部にオイル層が見られるが軽く振ると均質に戻った。これら実施例では７０℃の環境下で放置した後のエマルジョンの安定性にも優れ、攪拌等の作用を加えることで、長期に亘り安定な分散状態を維持することが期待できる。これに対し、比較例１および２では、１日放置後の段階で下層に水層が見られ、エマルジョンが崩壊して水が分離された。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明のエマルジョン燃料は、分散状態の経時安定性および燃焼性に優れるため、ボイラー、発電機、燃焼炉、焼却炉等、幅広い用途に適用できる。また燃料として廃油を利用することも可能であり、焼却炉用に使用すれば省エネ効果も得ることができる。
【図１】
0005538315.tif 000004
【図２】
0005538315.tif 000005
【図３】
0005538315.tif 000006
【図４】
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【図５】
0005538315.tif 000008
【図６】
0005538315.tif 000009
【図７】
0005538315.tif 000010
【図８】
0005538315.tif 000011