(57)【要約】【課題】  特定の吸水性樹脂の粉末を用いて、オイル中の水を簡単に低コストで除去できる方法およびその方法に用いる材料を提供する。【解決手段】オイルの貯蔵槽におけるオイル相中に分散した、または底に分離した水を除去する方法であって、布帛で形成された袋に樹脂中の水可溶性成分が１０％以下である後架橋された吸水性樹脂の粉末を封入してオイルに投入し、オイル相または貯蔵槽の底の水に接して、前記吸水性樹脂に水を吸収させた後、袋毎引き上げてオイル相中に分散した、または底に分離した水を除去する方法およびこの方法に用いる水分吸着剤である。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
オイルの貯蔵槽におけるオイル相中に分散した、または底に分離した水を除去する方法であって、布帛で形成された袋に樹脂中の水可溶性成分が１０％以下である後架橋された吸水性樹脂の粉末を封入してオイルに投入し、オイル相または貯蔵槽の底の水に接して、前記吸水性樹脂に水を吸収させた後、袋毎引き上げてオイル相中に分散した、または底に分離した水を除去する方法。
【請求項２】
前記吸水性樹脂中の水可溶性成分が１０％以下であることを特徴とする請求項１記載のオイル相中に分散した、または底に分離した水を除去する方法。
【請求項３】
前記布帛が親水性繊維で形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のオイル相中に分散した、または底に分離した水を除去する方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のオイル相中に分散した、または底に分離した水を除去する方法に用いる水分吸着剤であって、水可溶性成分が５％以下である後架橋された吸水性樹脂の粉末が、布帛で形成された袋に封入されてなることを特徴とする水分吸着剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オイルの中の水を除去する方法およびその材料に関する。詳しくは、オイルの貯蔵槽におけるオイル相中に分散した、または底に分離した水を除去する方法およびその方法に用いる材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
オイルとしては、航空機、船舶、自動車、発電機等の内燃機関やボイラー、ストーブ等の家庭用又は産業用機器には燃料として各種石油系燃料油が使用されている。また、エンジン油、ギヤ油、タービン油、シリコン研磨油、活性フッ素オイル、難燃性水系作動油、水系切削油などは燃料ではないが、機械、装置の潤滑剤として広く使用されている。また、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油などの植物油は食用としても供されている。
【０００３】
これらの各種オイルは、本質的に水不溶性であり、水との相溶性はほとんどない。したがって、オイルタンク内のオイル中に何らかの原因により水が混入すると、オイル中に混在していた水が時間の経過と共にオイルから分離し、水とオイルとの比重差によりオイルタンクの底部に沈降する。オイルタンク内のオイル中の水分は、たとえば、初めからオイルに含まれている水分、オイルタンク内でのオイルの波動現象による空気中の湿気の混入、オイルの消費に伴う空気層の増加に伴う湿気の混入、オイルの温度変化による体積の増減が原因であるオイルタンクの呼吸による湿気の混入などによると考えられている。
【０００４】
オイルタンクのうち特に自動車用オイルタンクの構造は、火災防止及び事故防止のため、堅牢な密封構造になっており、ドレンコックなどが付属していないものが一般的であり、このようなオイルタンク内に沈降した水は、水分離装置を作動する場合を除き外部に取り出すことができない。
【０００５】
水分離装置のないオイルタンクから簡単に水を除去する方法として、たとえば、燃料タンクから取り出した燃料油と、水分の吸着剤とを接触させて、燃料油に含まれている水分を除去する方法が提案され、その吸着剤として、水に対して吸着性を有するセルロース及びその誘導体、アクリル酸及びその誘導体、メタクリル酸及びその誘導体、ポリエチレンオキサイド及びその誘導体、アルギン酸及びその誘導体、グアガム及びその誘導体などの吸着剤を１ｍｍ以上の粒子径に成形加工して用いることが提案されている（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７９０８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の吸着剤は、粉末は使用できず、吸水性樹脂などに賦形剤を加えて成形加工するので、吸着剤が高価になると同時に吸水能力が低下するという問題がある。また、これとは別に、吸水性樹脂中の不純物が水やオイルに溶解すると、金属の錆びやオイルの物性の低下など長期使用による問題が発生するおそれがある。安価な吸着剤を用いて、上記の長期使用による問題のおそれのない、オイル中の水を簡単に低コストで除去できる方法が要望されている。
【０００８】
本発明は、特定の吸水性樹脂の粉末を用いて、オイル中の水を簡単に低コストで除去できる方法およびその方法に用いる材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】
【０００９】
発明者は、鋭意検討した結果、特定の吸水性樹脂の粉末を布帛で形成された袋に封入したものを用いれば、オイル中の水を簡単に除去できることを見出し本発明に至った。
すなわち、本発明は、オイルの貯蔵槽におけるオイル相中に分散した、または底に分離した水を除去する方法であって、布帛で形成された袋に樹脂中の水可溶性成分が１０％以下である後架橋された吸水性樹脂の粉末を封入してオイルに投入し、オイル相または貯蔵槽の底の水に接して、前記吸水性樹脂に水を吸収させた後、袋毎引き上げてオイル相中に分散した、または底に分離した水を除去する方法である。
【００１０】
さらに本発明は、前記吸水性樹脂中の水可溶性成分が１０％以下であることを特徴とする。
さらに本発明は、前記布帛が親水性繊維で形成されていることを特徴とする。
また本発明は、上記の水可溶性成分が５％以下である後架橋された吸水性樹脂の粉末が、布帛で形成された袋に封入されてなることを特徴とする水分吸着剤である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の方法によれば、前記の金属の錆びやオイルの物性の低下など長期使用による問題のおそれがなく、オイルの貯蔵槽におけるオイル中に分散した、または底に分離した水を低コストで簡単に除去することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態につき、詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、以下の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【００１３】
本発明に用いる吸水性樹脂（以下、単に吸水性樹脂という場合がある）としては、天然系でも合成系でも特に限定はないが、安価で、安全性、耐久性、吸水倍率や吸水速度などの吸水特性に優れ、かつ、腐敗の心配の無いものが好ましい。
このようなものとして特に合成系の吸水性樹脂が挙げられ、水不溶性で、吸水・膨潤するものであれば特に限定されるものではないが、たとえば、ポリアクリル酸部分中和物架橋体、デンプン−アクリル酸グラフト重合体の中和物、デンプン−アクリロニトリルグラフト重合体の加水分解物、酢酸ビニル−アクリル酸エステル共重合体のケン化物、イソブチレン−無水マレイン酸共重合架橋体、アクリロニトリル共重合体若しくはアクリルアミド共重合体の加水分解物またはこれらの架橋体、アクリル酸塩−アクリルアミド共重合架橋体、ポリビニルアルコール架橋体、変性ポリエチレンオキサイド架橋体、アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸塩共重合架橋体、（メタ）アクリロイルアルカンスルホン酸塩共重合架橋体、架橋カルボキシメチルセルロース塩、カチオン性モノマーの架橋重合体などが挙げられる。これらのうち、ポリアクリル酸部分中和物架橋体、および、デンプン−アクリル酸グラフト重合体の中和物が、吸水特性、安全性や経済性などが特に良好であるため好ましい。これらの吸水性樹脂は、単独で用いてもよく、また、二種類以上を適宜混合して用いてもよい。
【００１４】
上記の吸水性樹脂は、通常単量体を重合して得られる樹脂を架橋剤で架橋した含水ゲル状重合体を乾燥後、粉砕して得られる。本発明においては、吸水性樹脂はさらに後架橋したものが用いられる。後架橋とは前記架橋した吸水性樹脂の粒子の表面および表面近傍をさらに表面架橋剤または熱で架橋したものであり、粒子の表面および表面近傍の架橋度は粒子内部の架橋度より大きくなる。樹脂中の未架橋成分は架橋されて少なくなると共に、粒子表面の架橋度が大きいので粒子内部の未架橋成分は表面から外に出にくくなる。したがって、後記するような水可溶性成分が少なくなる。
【００１５】
表面架橋処理は、攪拌混合機により所定の割合で吸水性樹脂の粉末またはそのゲルと表面架橋剤とを混合し、加熱処理機にて加熱処理、冷却機により冷却処理を行うことによりなされ、これにより表面架橋された吸水性樹脂の粉末を得る。この場合、従来から公知の表面架橋剤および架橋条件が使用できる。
【００１６】
熱架橋処理は、吸水性樹脂を目的の粒径の粉末状あるいは粒子状に粒度調整した後、所定温度に加熱して熱架橋させることにより、いわゆる表面架橋の原理で内部の架橋密度が低くかつ外部の架橋密度の高い吸水性樹脂を得る。熱架橋の際の加熱温度は、好ましくは１２０℃〜２３０℃、より好ましくは１４０℃〜２２０℃である。加熱温度が１２０℃〜２３０℃であると、加熱架橋が早く進行し、吸水性樹脂が熱分解せず、品質が低下しないので好ましい。
【００１７】
上記吸水性樹脂は、安価な水分吸着剤とするために粉末状が用いられる。粉末の平均粒子径について特に限定はないが、好ましくは３０〜８５０μｍであり、より好ましくは６０〜４００μｍである。３０μｍより大きいと袋から吸水性樹脂の粉末が漏れにくくなり、８５０μｍより小さいと吸水性樹脂の粉末が吸水する速度が良好である。粒度分布は特に限定はないが、好ましくは３０〜８５０μｍの範囲の粒子が９５質量％以上になるような粒度分布である。ここで平均粒子径は質量平均粒子径を意味し、質量平均粒子径は、架橋重合体の各粒度分布を横軸が粒子径、縦軸が質量基準の含有量の対数確率紙にプロットし、全体の５０％を占めるところの粒子径を求める方法により測定する。たとえば、通常の篩振とう法が適用できる。
【００１８】
上記吸水性樹脂の吸水倍率は重量で１００〜１０００倍であるのが好ましい。吸水倍率は下記の方法で測定できる。
＜吸水性樹脂の吸水倍率の測定法＞
ナイロン製の網袋（２５０メッシュ）に吸水性樹脂の試料（サンプル量；Ｘｇ）を入れ、これを袋ごと過剰の水に浸す。浸漬６０分後に袋ごと空中に引き上げ、静置して１５分間水切りした後、質量（Ｙｇ）を測定して下式より吸水倍率を求める。［網袋のみを用いて上記と同様の操作を行い、この分の質量（Ｚｇ）をブランクとして差し引く。］
吸水倍率＝（Ｙ−Ｚ）／Ｘ
【００１９】
また、吸水性樹脂としては、水可溶性成分、たとえば、アクリル酸などの単量体のオリゴマーの低分子、未架橋の高分子などは少ない方が好ましい。吸水性樹脂の粉末の表面にある水可溶性成分は、水の中に溶解するが、オイルの中にも一部分散する可能性があり、繰り返し使用したりすると、金属の錆びやオイルの物性の低下など長期使用による問題のおそれがあり好ましくない。また、含水ゲルを処理するときに手で触ったときに、ヌメリ感を与え感触がよくない。上記の観点から、本発明においては、吸水性樹脂中の水可溶性成分は１０％以下のものが使用できるが、５％以下のものが好ましい。５％以下のものはヌメリ感が少なく、オイルにも影響はみられにくい。１％以下のものが特に好ましい。
水可溶性成分の測定法は、特開２００５−４４５公報などに記載された重量測定法や電滴法などの方法で測定できる。
【００２０】
吸水性樹脂を封入する布帛で形成された袋としては、吸水性樹脂が封入できその粉末が漏れない袋であれば特に限定はない。
袋を形成する布帛の基材としては、繊維が用いられ、材質としては限定はないが、たとえば、木綿、麻、木質パルプまたは竹パルプのようなセルロース系繊維、羊毛または絹のような蛋白質系繊維から選ばれる天然繊維、ポリエステル繊維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリアミド系繊維、ポリアクリル系繊維などの合成繊維、アセテートレーヨンなどのセルロース系繊維などの半合成繊維、ビスコースレーヨンなどの再生繊維、石綿などの鉱物繊維、アルミ繊維などの金属繊維などを挙げることができる。これらの内で好ましいのはセルロース系繊維、合成繊維であり、好ましいのはこれらの内の親水性繊維であり、親水性繊維は他の繊維の同じメッシュのものと比較した場合の吸水速度が大きい。
【００２１】
布帛の形状は織物状、編物状、不織布状、網目状（メッシュ状）などが挙げられるが、好ましいのは織物状、網目状（メッシュ状）のものが水が通過する孔を管理しやすく好ましい。織物において、特に縦糸と横糸が交差する点を融着などによって結合したものは強度が大きいので特に好ましい。孔の大きさは１００〜３００メッシュの織物が吸水速度や漏れの観点からより好ましい。
【００２２】
袋の形状、大きさは任意であり、除去する水の量やオイルタンクの構造などにより変更することができるが、偏平状で且つ矩形状の袋が作成しやすく好ましい。この袋は、予め一方を開いた袋を作製し、開口部から必要な量の吸水性樹脂の粉末を入れた後閉じれば作成できる。袋の製造法も公知の方法で製造でき、縫製、ヒートシール、接着剤などの方法で閉じることができる。
【００２３】
このような吸水性樹脂が入った袋を油に浸漬して貯蔵槽の底に分離した水のある領域のところまで降下させていくと、袋の周囲には油が付着して水の領域に入っても袋に付着した油は脱落せず、透水性を阻害してしまうことがある。またオイルの粘性が大きいと繊維間の目を塞ぎ水が通過しにくくなる。袋を形成する繊維の隙間の大きさが大きいほど水は中に入りやすい。しかし、油が付着すると隙間を塞いでしまい透水性を阻害してしまう。袋を形成する布帛の繊維が親水性であると油は材料から取り除かれやすく、水が通過する隙間を広げることができ、袋の透水性が良好となる。
【００２４】
袋の中に入れる吸水性樹脂は、粉末状のものが使用される。袋の中に封入される吸水性樹脂の量は特に限定はないが、吸水性樹脂の吸水倍率から計算した容量が袋の容積より小さいのが好ましい。袋の容積が吸水性樹脂の吸水倍率から計算した容量以上であると袋に負荷がかからず袋が破裂する恐れがない。より好ましくは、吸水性樹脂の吸水倍率から計算した容量が、袋の容積の５０％以上８０％以下が好ましい。５０％以上であると１回の吸水量が大きいので効率的である。８０％以下であると袋に負荷がかかりにくく好ましい。
【００２５】
吸水性樹脂の粉末が吸水してゲルとなると、粒子がゲルとなった粒子状ゲルであるので全体がゼリー状のようなゲルとならない。したがって、その粒子状のゲルが袋の繊維間の目から出なければゲルが袋から出ることはない。特に本発明においては後架橋された吸水性樹脂は粒子表面の架橋密度が内部のそれよりも高いので、圧力によりつぶれにくいゲル状粒子となる。
【００２６】
また、袋の透水性は繊維間の大きさによって影響をうけるが、繊維間の大きさが吸水性樹脂の粉末の粒子径よりも大きいと乾燥状態の粉末やゲル化して膨潤した粒子は間から漏れることがない。繊維間の大きさは帛の目付けやメッシュ径によって決るので随時適当なものを選択すればよい。繊維間の大きさは繊維間の大きさよりも小さい粒子径の吸水性樹脂が存在しても、静かにオイルの中に沈めていくので容器から吸水性樹脂の粒子が漏れることはほとんどないが、本発明の方法においては、吸水性樹脂の粉末の粒子径が繊維間の大きさよりも大きいのが好ましい。たとえば、織物の場合、５０メッシュ以上５００メッシュ以下が好ましく、１００メッシュ以上３００メッシュ以下が特に好ましい。
【００２７】
本発明の方法が適用できるオイルは、水との相溶性が悪く水を分離できるものであれば特に限定はないが、たとえば、以下のものが挙げられる。
（ｉ）非極性油
エンジン油、ギヤ油、タービン油などに用いられるパラフィン系オイル、ナフテン系オイル、芳香族系オイルなどの鉱物油、シリコン研磨油などのシリコン油、活性フッ素オイルなどのフッ素油；
【００２８】
（ｉｉ）低極性油
ガソリン、軽油、重油、灯油などの燃料油；難燃性水系作動油、水系切削油などのグリコール油；ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生油などの植物油；エチレン・α−オレフィンオリゴマーなどの合成油。
これらの中で好ましいのは水がより分離しやすい非極性油である。
【００２９】
オイルの貯蔵槽の底に分離した水を除去する方法を以下に説明する。
たとえば、吸水性樹脂の粉末を袋に入れて封入した後、袋に紐を付けてオイルの貯蔵槽の投入口から袋を下ろしていき、貯蔵槽の底に到達させる。その後一定時間静置した後、袋を引き上げる。投入口で液を切って袋を取り出す。これを繰り返せば、オイルの貯蔵槽の底に分離した水を除去することができる。この際に袋を底に沈めるために袋や紐に重しを付けて沈めるのが好ましい。
また、袋を沈める前に袋の表面に水を薄く噴霧しておくと、袋の表面の親水性が増して吸水速度が大きくなる。
【００３０】
また、オイル相に分散した水分を除去する方法は以下の通りである。
吸水性樹脂の粉末が入った袋（水分吸着剤ともいう）を、貯蔵槽の底でなく中間のオイル相にしばらくおくと、オイル相に分散した水分が袋の中の吸水性樹脂に吸着するので、オイル中の水分を除去することができる。このときオイル相を攪拌してもよい。
【００３１】
連続的な水分除去方法としては、たとえば、オイルタンクと、内部に水分吸着剤を複数個入れたカートリッジとを連結する送液系を作り、ポンプを用いてオイルをカートリッジに送り、オイルと吸水性樹脂を入れた袋とを連続的に接触させる方法などが挙げられる。この場合には、カートリッジはオイルを通過できるろ過器の役割りを同時に果たすので、オイルと水との分離も連続的に行なわれる。
上記の水分除去するときの温度は特に弊害がない限り限定はないが、特に加熱や冷却をする必要がない室温が好ましい。
【００３２】
以下実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない
【００３３】
（実施例１〜３、比較例１、２）
（１）水分吸着剤Ａの作成
１６ｃｍ×１０ｃｍのナイロンタフタ（１００メッシュ）を折りたたんで、８ｃｍ×１０ｃｍとし、長尺方向の両側をそれぞれ約０．８ｃｍのところをヒートシールして袋を作製した。
この袋に、「アイポリマーＴ−１００」（アイ・イー・ジェー社製、表面架橋型ポリアクリル酸塩型吸水性樹脂、吸水倍率  １６０倍、平均粒子径  ３５５μｍ、水可溶性成分量  １．０重量％）０．３ｇを入れて、短尺方向を約１ｃｍヒートシールして、吸水性樹脂を封入した袋（水分吸着剤Ａ）を得た。同様にして合計６個作成した。
【００３４】
（２）水分吸着剤Ｂの作成
実施例１において、１６ｃｍ×１０ｃｍのナイロンタフタ（１００メッシュ）に替えて、綿織物（２００メッシュ）を用いる以外は、実施例１と同様にして吸水性樹脂を封入した袋（水分吸着剤Ｂ）を得た。同様にして合計６個作成した。
【００３５】
（３）水分吸着剤Ｃの作成
実施例１において、「アイポリマーＴ−１００」に替えて、熱架橋型ポリアクリル酸塩型吸水性樹脂（吸水倍率  １８０倍、平均粒子径  ４２５μｍ、水可溶性成分量  ３．０重量％）を同量用いる以外は、実施例１と同様にして吸水性樹脂を封入した袋（水分吸着剤Ｃ）を得た。同様にして合計６個作成した。
【００３６】
（４）水分吸着剤Ｄの作成
実施例１において、「アイポリマーＴ−１００」に替えて、非表面架橋型で且つ非熱架橋型ポリアクリル酸塩型吸水性樹脂（吸水倍率  ２００倍、平均粒子径  ４１２μｍ、水可溶性成分量  １２．０重量％）を同量用いる以外は、実施例１と同様にして吸水性樹脂を封入した袋（水分吸着剤Ｄ）を得た。同様にして合計６個作成した。
【００３７】
（５）水分吸着剤Ｅの作成
実施例１において、１６ｃｍ×１０ｃｍのナイロンタフタ（１００メッシュ）に替えて、ポリエステル／ポリオレフィン系スパンボンド不織布「エルベス（Ｓ０３０３ＷＤＯ）」（ユニチカ社製、目付け：３０ｇ／ｍ２）を用いる以外は、実施例１と同様にして吸水性樹脂を封入した袋（水分吸着剤Ｅ）を得た。同様にして合計６個作成した。
【００３８】
（底にある水を吸収する試験）
５００ｍＬのビーカーに鉱物油（２０℃での粘度４０ｃｓｔ）３００ｍＬおよび水２００ｍＬを入れ、水分吸着剤Ａを２個投入して油相に浸した。１０分間浸した後１個を取り出し５分間液切りして重量を測定した。残りの１個を底の水相に沈め、３０分後に取り出し５分間液切りしてそれぞれの重量を測定した。水分吸着剤Ｂ〜Ｅについても同様な試験を行った。表１に重量を測定した結果を示した。
【００３９】
【表１】
2017104817.tif 000002
【００４０】
（オイル相中の水分を除去する試験）
２０Ｌのポリタンクに上記の鉱物油１８Ｌと水２０ｍＬを入れ、蓋をしてポリタンクを振った。しばらくおいて底に水が分離したので、水分吸着剤Ａを投入して１時間底に置いて底の水分を全量吸収した。試料をサンプリングし、鉱物油中の水分量をカールフィッシャー水分計により測定した（測定１）。さらに水分吸着剤Ａを３個投入し室内に静置し時々振って２４時間後に水分吸着剤Ａを取り出し、鉱物油中の水分量をカールフィッシャー水分計により測定した（測定２）。
水分吸着剤Ｂ〜Ｅについても同様な試験を行った。
【００４１】
（実施例４〜６、比較例３、４）
また、水分を測定した後の鉱物油について、摩擦係数を測定した。摩擦係数は、 曽田式振り子式油性試験器を用いて、２５℃で測定した。
水分測定結果と摩擦係数測定結果を表２に併せて示した。
【００４２】
【表２】
2017104817.tif 000003
【００４３】
表１、２からわかるように、オイル相中およびオイルの底の水分をよく吸収した。表２の比較例３が示すように吸水性樹脂の水可溶性成分が１０％を超えると、摩擦係数が大きくなっている。したがって、本発明の水分吸着剤を用いるとオイル中の水分を安全に除去できることが確認できた。