(57)【要約】【課題】  簡便な方法で水に対する溶解速度を調節することができる添加剤を提供する。【解決手段】  第一の添加剤は、水に難溶解性の粉末とウレタン樹脂とを含む顆粒により構成され、不織布からなる封入部材に封入した状態で水に添加される。第一の添加剤は、前記粉末と溶剤に溶かしたウレタン樹脂とを混合した後に、その混合物を乾燥して溶剤を揮発させることにより得られる。第一の添加剤は、粉末とウレタン樹脂とが互い絡み合い付着した状態でほぼ球状をなし、前記粉末の水に対する溶解速度を上下にコントロールすることが可能となっている。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水に添加される添加剤であって、
水に可溶性の物質とウレタン樹脂とを含む顆粒からなることを特徴とする添加剤。
【請求項２】
水に添加される添加剤であって、
水に可溶性の物質の粉末とウレタン樹脂とを溶剤中で混合した後に乾燥させることにより得られることを特徴とする添加剤。
【請求項３】
水に添加される添加剤であって、
水に可溶性の物質とウレタン樹脂とを含む顆粒と、
５０μｍ以下の物質を通す材料からなる封入部材とを備え、
前記顆粒は粒径が５０μｍを超えるとともに、前記封入部材に封入して構成されていることを特徴とする添加剤。
【請求項４】
前記水に可溶性の物質は２０℃の水に対する溶解度が１％を超える易溶解性の物質であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の添加剤。
【請求項５】
前記水に可溶性の物質は２０℃の水に対する溶解度が１％以下の難溶解性の物質であることを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の添加剤。
【請求項６】
前記ウレタン樹脂の含有量が１〜２０％の範囲に設定されていることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の添加剤。
【請求項７】
開放循環水系の冷却水に添加されるとともに、前記水に可溶性の物質は腐食防止剤、殺藻剤、除菌剤、スケール抑制剤から選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項５又は６に記載の添加剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、循環水系の冷却水に添加される添加剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、水に可溶性の物質は、その溶解度に応じた溶解速度で水に溶解されるようになっている。一方、ビルの空調や、工場の熱交換器等において、循環冷却水系の冷却塔内や配管内を流通する冷却水には、金属の腐食、雑菌や藻等の繁殖、無機物質からなるスケールの発生等を抑制するため水処理剤が添加されている。水処理剤の添加方法としては、例えば、注入装置を用いて、循環冷却水系の冷却水に液状の水処理剤を注入して添加する方法や、粉末や錠剤にした水処理剤を冷却水中に添加する方法等が挙げられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、水に可溶性の物質が水に溶解するときの溶解速度は、該物質固有の溶解度と水の温度とにより決定され、それ以外のコントロールは困難であった。一方、注入装置を用いて水処理剤を添加する方法では、冷却水中における水処理剤の溶解度を調整するため、水処理剤を注入するポンプ、注入量を制御する制御機器及び電源等が必要となり、その結果、設備コストが高くなるという問題があった。又、粉末や錠剤にした水処理剤を用いた場合、冷却水中に浸漬させておくだけの簡便な方法である反面、水に対する溶解度が安定せず、水処理剤としての機能を長期間に亘って発揮させることができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、このような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、簡便な方法で水に対する溶解速度を調整することが可能な添加剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、水に添加される添加剤であって、水に可溶性の物質とウレタン樹脂とを含む顆粒からなることを要旨とする。
この構成にすれば、水に可溶解性の物質とウレタン樹脂とを含む顆粒によって、物質の溶解を促進することも、抑制することもできる。このことから、簡便な方法によって、水に対する溶解速度を上下にコントロールすることが可能となる。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、水に添加される添加剤であって、水に可溶性の物質の粉末とウレタン樹脂とを溶剤中で混合した後に乾燥させることにより得られることを要旨とする。
【０００７】
この構成にすれば、請求項１に記載の発明と同等の作用効果を発揮することができる。
請求項３に記載の発明は、水に添加される添加剤であって、水に可溶性の物質とウレタン樹脂とを含む顆粒と、５０μｍ以下の物質を通す材料からなる封入部材とを備え、前記顆粒は粒径が５０μｍを超えるとともに、前記封入部材に封入して構成されていることを要旨とする。
【０００８】
この構成にすれば、顆粒の粒径が封入部材の目の粗さよりも大きくなっているため、同顆粒に含まれる物質のみを水に添加することができる。このため、顆粒に含まれるウレタン樹脂によって、水質が損なわれるのを防止することができる。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の発明において、前記水に可溶性の物質は２０℃の水に対する溶解度が１％を超える易溶解性の物質であることを要旨とする。
【００１０】
この構成にすれば、水に易溶解性の物質の溶解が抑制され、同粉末の溶解速度を下げることができる。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜３のうちいずれか１項に記載の発明において、前記水に可溶性の物質は２０℃の水に対する溶解度が１％以下の難溶解性の物質であることを要旨とする。
【００１１】
この構成にすれば、水に難溶解性の物質の溶解が促進され、同粉末の溶解速度を高くすることができる。
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の発明において、前記ウレタン樹脂の含有量が１〜２０％の範囲に設定されていることを要旨とする。
【００１２】
この構成にすれば、顆粒の凝集効果を抑制することができ、添加剤の顆粒状態を良好に保つことができる。
請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の発明において、開放循環水系の冷却水に添加されるとともに、前記水に可溶性の物質は腐食防止剤、殺藻剤、除菌剤、スケール抑制剤から選ばれる少なくとも１種を含むことを要旨とする。
【００１３】
この構成にすれば、開放循環水系の冷却水に添加されることによって、冷却塔内や冷却配管内における金属材質の腐食防止、藻やバクテリア等の殺藻及び除菌、スケールの付着抑制等を行うことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡便な方法で水に対する溶解速度を調整することが可能な添加剤を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の添加剤を具体化した一実施形態について説明する。
実施形態の添加剤は、水に可溶性の粉末とウレタン樹脂とを含む顆粒からなる。この添加剤は、通水性を有する材料からなる封入部材に前記顆粒を封入した状態で水に添加されて使用されるのが好ましい。顆粒は、粉末の溶解性に応じて、同粉末の水に対する溶解速度が調整されるように構成されている。ここで、水に可溶性の粉末とは、水に対し易溶解性の物質から難溶解性の物質までを含むこととする。又、溶解速度は、単位時間当たりに水に溶解する粉末の溶解量を意味する。
【００１６】
粉末は、上記添加剤の用途に応じて、水に可溶性である一種又は複数種の物質により構成されている。添加剤の用途において、前記顆粒は、粉末が難溶解性である場合速やかに溶解し、粉末が易溶解性である場合ゆっくりと溶解するようになっている。以下、添加剤が水に対し難溶解性の粉末を含む場合、同添加剤を第一の添加剤と称す。ここで、水に対し難溶解性とは、２０℃の水に対する溶解度が１％未満であることを意味する。尚、溶解度が１％未満とは、水１００ｍｌに溶解可能な物質の質量が１ｇ未満であることを示す。第一の添加剤を循環水系の水処理剤として使用する場合、前記粉末としては、例えば、金属材質の腐食を防止する腐食防止剤、藻やバクテリア等の繁殖を抑制する殺藻剤及び除菌剤、スケールの付着を抑制するスケール抑制剤等が挙げられる。腐食防止剤としては、トリアゾール化合物、チアゾール化合物、モリブデン酸塩、亜硝酸塩、リン酸塩、ケイ酸塩、ホウ酸塩、硝酸塩等が挙げられる。又、殺藻剤、除菌剤としては、第４級アンモニウム塩、塩素系化合物、臭素系化合物、有機窒素系化合物及び有機窒素イオウ系化合物等が挙げられる。又、スケール抑制剤としては、ポリアクリル酸、ポリマレイン酸、ポリメタクリル酸、ポリスチレンスルホン酸及びそれらの塩等が挙げられる。
【００１７】
ウレタン樹脂は、優れた耐水性、耐薬品性を持つ塗装材料として知られ、通常は、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）やイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の有機溶剤に溶解した状態で使用される。ウレタン樹脂は、第一の添加剤においては、顆粒に含まれる粉末を保持するバインダーとしての機能を発揮している。この場合、ウレタン樹脂の含有量は、顆粒の顆粒状態を良好に保つため、好ましくは２０％以下、より好ましくは１０％以下、更に好ましくは１〜２％の範囲に設定されている。ウレタン樹脂の含有量が２０％を超えると、顆粒同士が凝集し易くなり、顆粒に含まれる粉末の溶解性が低くなる虞がある。又、ウレタン樹脂の含有量が１％未満の場合、ウレタン樹脂がバインダーとしての機能を十分に発揮できなくなり、第一の添加剤を顆粒状態に保持することが難しくなる。尚、ここで、ウレタン樹脂の含有量％は重量％を意味し、溶剤を含む状態で前記粉末に添加される添加量を示している。
【００１８】
第一の添加剤は、難溶解性の物質からなる粉末と、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）やイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等の有機溶剤に溶かしたウレタン樹脂とを混合し、その後、該混合物を乾燥して、前記有機溶剤を揮発させることにより得られる。第一の添加剤は、粉末とウレタン樹脂とが互い絡み合い付着した状態で、ほぼ球状をなすように形成されている。第一の添加剤は、通常、粒径が５０μｍを超える顆粒、好ましくは５０μｍを超え１００μｍ未満として形成され、難溶解性の粉末をウレタン樹脂が保持するような構成を有している。
【００１９】
封入部材は、例えば、不織布や織物、編み物、布帛やフィルタのような通水性を有する材料により袋状に形成されている。この封入部材は、前記顆粒を通過不能とし、同顆粒よりも粒径が小さい水等の物質のみを通過可能な材料により形成されている。このため、封入部材に封入された第一の添加剤は、顆粒が封入部材の内と外とで流通不能であり、同顆粒に含まれる難溶解性の粉末が水に溶けて封入部材の内と外とで流通可能となっている。よって、顆粒の粒径が５０μｍである場合、封入部材を構成する材料の目の粗さは５０μｍ未満に設定され、２５μｍ未満に設定されるのがより好ましい。目の粗さを顆粒の粒径よりも小さく、任意のサイズに設定することによって、封入部材内を通過する水の通水量を適量に調節することができ、その結果、顆粒に含まれる難溶解性の粉末の溶解度が適度に調整される。
【００２０】
第一の添加剤は、開放循環冷却水系の冷却水の水処理剤として好適に使用される。第一の添加剤は、封入部材に封入された状態で、冷却塔内や冷却配管内を流通する冷却水中に浸漬させて使用される。この場合、第一の添加剤は、封入部材の中を冷却水が流通することにより、顆粒に含まれる難溶解性の粉末が徐々に溶解するとともに、ウレタン樹脂のみが封入部材内に残存するようになっている。このように構成された第一の添加剤は、難溶解性の粉末の溶解速度がウレタン樹脂により調整され、冷却塔内や冷却配管内を流通する冷却水に少しずつ溶け出すようになっている。
【００２１】
さて、第一の添加剤は、まず、封入部材に封入された状態で、冷却塔内や冷却配管内を流通する冷却水に浸漬される。このとき、封入部材の中を冷却水が流通するため、第一の添加剤は、顆粒に含まれる難溶解性の粉末が冷却水に少しずつ溶解し続ける。このとき、前記顆粒は、ウレタン樹脂によって、封入部材の中を流通する冷却水と難溶解性の粉末とが接触し易い状態で保持されている。この状態で、顆粒と顆粒との間に絶え間なく冷却水が流通することによって、顆粒に含まれる難溶解性の粉末の溶解が促進され、難溶解性の粉末の溶解速度が高められる。こうして、顆粒に含まれる難溶解性の粉末が全て溶け出した後、第一の添加剤は、粒状のウレタン樹脂が封入部材の中に残存する。
【００２２】
以下、前記粉末が水に対し易溶解性である場合の添加剤を第二の添加剤と称す。ここで、水に対し易溶解性とは、２０℃の水に対する溶解度が１％以上であることを示す。尚、溶解度が１％以上とは、水１００ｍｌに溶解可能な物質の質量が１ｇ以上であることを示す。第二の添加剤は、前記粉末以外の構成が前記第一の添加剤と同じである。しかしながら、この第二の添加剤は、前記第一の添加剤とは異なり、易溶解性の粉末の溶解がウレタン樹脂により抑制され、同粉末の溶解速度が低くなるように構成されている。
【００２３】
さて、第二の添加剤は、封入部材に封入された状態で、冷却塔内や冷却配管内を流通する冷却水に浸漬されると、顆粒に含まれる易溶解性の粉末が冷却水に溶解し始める。このとき、第二の添加剤では、ウレタン樹脂で粉末を保持した状態、つまり、封入部材の中を流通する冷却水と易溶解性の粉末とが接触し易い状態と接触し得ない状態とが共存している。その結果、第二の添加剤では、顆粒に含まれる易溶解性の粉末の溶解が抑制され、易溶解性の粉末の溶解速度が下げられる。
【００２４】
前記の実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
・第一の添加剤によれば、水に難溶解性の粉末と有機溶剤に溶かしたウレタン樹脂とを混合し、該混合物を乾燥してなる顆粒を水に添加して使用することにより、同粉末の溶解を促進することができ、同粉末の溶解速度を高くすることができる。又、第二の添加剤によれば、水に易溶解性の粉末と有機溶剤に溶かしたウレタン樹脂とを混合し、該混合物を乾燥してなる顆粒を水に添加して使用することにより、同粉末の溶解を抑制することができ、同粉末の溶解速度を下げることもできる。よって、これら添加剤を用いれば、顆粒に含まれる粉末の溶解性に応じて、同粉末の水に対する溶解速度を上下にコントロールすることができる。従って、これら添加剤を用いた場合、簡便な方法で水に対する溶解速度を調整することができる。
【００２５】
・第一の添加剤は、難溶解性の粉末と溶剤に溶かしたウレタン樹脂とを混合し、該混合物を乾燥することにより顆粒として得られる。そして、第一の添加剤は、この顆粒を袋状の封入部材の中に封入した状態で水に添加されるようになっている。この場合、注入装置を用いて添加剤の溶解度を調整する方法と比べ、ポンプや電源等の設備を必要としない。このため、設備コストを省くことができ、簡便な方法によって、水に対する溶解速度を調整することができる。
【００２６】
・第一の添加剤によれば、顆粒の粒径が５０μｍを超えるとともに、封入部材の目の粗さが５０μｍ未満に設定されている。この場合、顆粒の粒径が封入部材の目の粗さよりも大きくなっているため、同顆粒に含まれる難溶解性の粉末のみを水に添加することができる。このため、顆粒に含まれるウレタン樹脂によって、水質が損なわれるのを防止することができる。
【００２７】
・第一の添加剤によれば、開放循環水系の冷却水に添加されることによって、冷却塔内や冷却配管内における金属材質の腐食防止、藻やバクテリア等の殺藻及び除菌、スケールの付着抑制等を行うことができる。つまり、第一の添加剤は、長期間に亘って、冷却水の水処理剤としての機能を効果的に発揮することができる。
【００２８】
・第一の添加剤によれば、顆粒に含まれるウレタン樹脂の含有量を２０％以下に設定することによって、顆粒の凝集効果を抑制することができる。このため、第一の添加剤において、顆粒状態を良好に保つことができる。
【００２９】
・第一の添加剤によれば、封入部材は不織布により構成されている。この不織布は、通水性を有する材料でなおかつ加工し易い材料である。しかも、不織布は、織物や編み物等と比べ、短く細かい繊維が複雑に絡み合って形成された材料であるため、異物等による目詰まりを引き起こしにくくすることができ、又、水が通過する流路を確保し易くすることもできる。このため、顆粒を不織布からなる封入部材に封入して使用すれば、第一の添加剤は、添加剤としての機能を十分に発揮することができ、取り扱いも容易となる。
【実施例１】
【００３０】
以下、前記実施形態を具体化した試験例及び比較例について説明する。
表１に示される試験例１〜３の試験サンプルは、難溶解性の粉末と溶剤に溶かしたウレタン樹脂とを混合し、該混合物を乾燥させて顆粒状にしたものを用いた。これら試験例１〜３の試験サンプルを水に添加するため、各サンプルを、封入部材の中に封入した状態で水が流通する容器内に２４時間載置し続けた。前記粉末としては、水処理剤として使用される複数種の薬剤を混合したものを用いた。これら薬剤としては、いずれも２０℃の水に対する溶解度が０．３％未満であるものを用いた。溶剤としては、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）等の有機溶剤を使用した。ウレタン樹脂としては、アイカ工業製のプライマーＪＵ−１２７０を使用した。封入部材としては、目の粗さが５０μｍ未満である不織布を用い、該不織布を袋状に形成したものを使用した。このとき、上記試験サンプルが載置される容器内では、水温を１５℃に設定し、水の流速を５００ｍｌ／ｍｉｎに設定した。そして、水に添加する前と２４時間添加し続けた後とで試験サンプルの重量を比較し、顆粒に含まれる粉末が水に溶解した溶解量％を算出した。又、比較例１では、難溶解性の粉末を有機溶剤に溶かしたものを乾燥し、顆粒状にして試験サンプルを形成し、上記試験を行った。
【００３１】
【表１】
2005187889.tif 000002
表１に示すように、試験例１〜３と比較例１とで粉末の溶解量を比較した場合、ウレタン樹脂を含む試験例１〜３は、ウレタン樹脂を含まない比較例１と比べ、前記粉末の水に対する溶解量が高いという結果が得られた。又、試験例１〜３で比較した場合、難溶解性の粉末の溶解量は、ウレタン樹脂の含有量が増えるに従い高くなるという傾向があった。このように、難溶解性の粉末は、ウレタン樹脂と混合したものを顆粒にして水に添加することで、所定時間における溶解量が増えることから、水に対する溶解速度が高くなるという結果が得られた。又、不織布において、不織布の目の粗さが５０μｍであれば、難溶解性の粉末が水に溶けて残存するウレタン樹脂は不織布を通過しないが、不織布の目の粗さが１００μｍになるとウレタン樹脂が不織布を通過してしまうという結果が得られた。又、ウレタン樹脂の含有量が２０％を超えた場合についても試験を行ったが、この場合、顆粒は団子状態となってしまい、難溶解性の粉末の水に対する溶解度が大幅に低下してしまうという結果が得られた。
【実施例２】
【００３２】
表２に示される試験例４，５の試験サンプルは、易溶解性の粉末と有機溶剤に溶かしたウレタン樹脂とを混合し、該混合物を乾燥させて顆粒状にしたものを用いた。粉末としては、ホウ酸（２０℃の水に対する溶解度が約５％）を使用した。又、比較例２では、ホウ酸を有機溶剤に溶かしたものを乾燥し、顆粒状にして試験サンプルを形成し、上記試験を行った。試験例４，５、比較例２の試験サンプルは、粉末以外の構成について実施例１と同じであるため、以下説明を省略する。
【００３３】
【表２】
2005187889.tif 000003
表２に示すように、試験例４、５と比較例２とで粉末の溶解量を比較した場合、ウレタン樹脂を含む試験例４、５は、ウレタン樹脂を含まない比較例２と比べ、前記粉末の水に対する溶解量が低いという結果が得られた。尚、データは示さないが、粉末として塩化カリウム（２０℃の水に対する溶解度が２７．６％）を使用したものを上記試験に供した場合、同様な結果が得られた。又、不織布において、不織布の目の粗さが５０μｍであれば、易溶解性の粉末が水に溶けて残存するウレタン樹脂は不織布を通過しないが、不織布の目の粗さが１００μｍになるとウレタン樹脂が不織布を通過してしまうという結果が得られた。
【実施例３】
【００３４】
表３に示される試験例６，７の試験サンプルは、２０℃の水に対する溶解度が約０．３％である硫酸カルシウムと、有機溶剤に溶かしたウレタン樹脂とを混合し、該混合物を乾燥させて顆粒状にしたものを用いた。又、比較例３では、硫酸カルシウムを有機溶剤に溶かしたものを乾燥し、顆粒状にして試験サンプルを形成し、上記試験を行った。試験例６，７、比較例３の試験サンプルは、粉末以外の構成について実施例１と同じであるため、以下説明を省略する。
【００３５】
【表３】
2005187889.tif 000004
表３に示すように、試験例６，７と比較例３とで粉末の溶解量を比較した場合、ウレタン樹脂を含有した試験例６，７とウレタン樹脂を含有しない比較例３とで、水に対する溶解量がほぼ同じになるという結果が得られた。これは、難溶解性と易溶解性との境界は、水に対する溶解度が０．３％付近であることを意味している。又、不織布において、不織布の目の粗さが５０μｍであれば、粉末が水に溶けて残存するウレタン樹脂は不織布を通過しないが、不織布の目の粗さが１００μｍになるとウレタン樹脂が不織布を通過してしまうという結果が得られた。
【００３６】
なお、本実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・第一の添加剤は、エアコンによる室内凝縮水で発生し易いバクテリア等を殺菌する殺菌剤、灯油を燃焼する際に発生した硫化物が溶解し酸性化した水の中和剤として使用することもできる。又、第一の添加剤を、密閉循環冷却水系、過熱循環水系、ボイラ水系等に使用することもできる。
【００３７】
・第一及び第二の添加剤において、顆粒が封入される封入部材として、水の上流側と下流側とにフィルタを備えた箱体を使用してもよい。又、封入部材を省略し、顆粒のみを直接に水に添加して使用してもよい。
【００３８】
さらに、前記実施形態より把握できる技術的思想について以下に記載する。
・水に添加される添加剤であって、水に可溶性の物質とウレタン樹脂とを含む顆粒からなり、前記顆粒は水に可溶性の物質の粉末とウレタン樹脂とを溶剤中で混合した後に乾燥させることにより得られることを特徴とする添加剤。
【００３９】
・水に添加される添加剤を製造する製造方法であって、水に可溶性の物質の粉末と、溶剤に溶かしたウレタン樹脂とを混合した後に乾燥させることを特徴とする添加剤の製造方法。