Водная полимерная композиция для удаления пыли
WATER POLYMER COMPOSITION FOR REMOVAL OF DUST

Область техники
Настоящее изобретение относится к водной полимерной композиции для удаления пыли, а более конкретно к водной полимерной композиции для удаления пыли с помощью распыления с целью заметного сокращения количества мелкой пыли, рассеянной вдоль маршрутов грузовых автомобилей на строительных площадках и на местах инженерных работ, местах загрузки угля и вагонов с открытым верхом.
Уровень техники
На строительных площадках, местах загрузки угля и т.п. большое количество пыли образуется из-за ветра, когда землю, песок и уголь сваливают на дороге или перевозят в транспортных средствах. Мелкая пыль, рассеиваемая ветром, загрязняет окружающую среду и поступает в организм человека через органы дыхания, вызывая болезни. Для предотвращения возникновения таких проблем обычно используют навес и т.п. для накрывания земли, песка и угля с целью их физической защиты от воздействия ветра, или их регулярно опрыскивают водой, чтобы подавить образование пыли. Однако способ с использованием навеса ограничен используемой площадью и экономической целесообразностью. Обычный способ подавления образования пыли с помощью воды, который увеличивает силу сцепления между частицами пыли и их массу, быстро теряет эффективность удаления пыли при испарении воды, и, таким образом, необходимо многократно и часто производить орошение водой.
Таким образом, при поиске материала для удаления пыли, обладающего в течение длительного времени долгосрочным эффектом удаления пыли, авторы настоящего изобретения обнаружили, что водный раствор, в котором простой эфир целлюлозы растворен в воде, может проявлять долгосрочный эффект удаления пыли за счет влагоудерживающих и пленкообразующих свойств простого эфира целлюлозы, и в результате создали настоящее изобретение.
Техническая проблема
Настоящее изобретение было создано в попытке обеспечить водную полимерную композицию, которая может демонстрировать долгосрочный эффект удаления пыли за счет влагоудерживающих и пленкообразующих свойств.
Решение технической проблемы
Примерное воплощение настоящего изобретения обеспечивает водную полимерную композицию для удаления пыли, которая включает простой эфир целлюлозы и воду.
Водная полимерная композиция содержит простой эфир целлюлозы в таком количестве, чтобы вязкость конечного водного раствора простого эфира целлюлозы для удаления пыли находилась в диапазоне от 10 до 1000 мПа⋅с.
Водная полимерная композиция предпочтительно содержит простой эфир целлюлозы в количестве от 0,1 до 4 мас.% и воду в количестве от 96 до 99,9 мас.%.
Дополнительно в водной полимерной композиции для удаления пыли в соответствии с настоящим изобретением используют простой эфир целлюлозы, который имеет вязкость в диапазоне от 50 до 60000 мПа⋅с на основе измерения вязкости 2%-ного водного раствора по Брукфильду.
Более конкретно, простой эфир целлюлозы предпочтительно включает одно или более веществ, выбранных из группы, состоящей из гидроксипропилметилцеллюлозы, гидроксиэтилметилцеллюлозы, метилцеллюлозы и гидроксиэтилцеллюлозы.
Водную полимерную композицию для удаления пыли по настоящему изобретению вводят распылением в источник образования пыли.
Предпочтительные эффекты
В соответствии с примерными воплощениями настоящего изобретения можно получить следующие эффекты.
Во-первых, можно получить долгосрочную функцию удаления пыли с использованием высоких влагоудерживающих и пленкообразующих свойств водного раствора простого эфира целлюлозы.
Во-вторых, можно получить материал для удаления пыли, безвредный для человека, так как используют экологически чистый простой эфир целлюлозы в качестве основного материала.
В-третьих, можно изготовить продукты, используя простое смесительное оборудование, что является экономичным.
В-четвертых, можно уменьшить количество распыляемой воды и количество используемой воды по сравнению со способом удаления пыли путем распыления общей воды, что является экологически безопасным.
Лучший вариант осуществления изобретения
Далее водная полимерная композиция для удаления пыли в соответствии с примерным воплощением настоящего изобретения будет описана более подробно.
В соответствии с примерным воплощением настоящего изобретения водная полимерная композиция для удаления пыли включает простой эфир целлюлозы и воду.
Водный раствор для удаления пыли, в котором простой эфир целлюлозы в качестве водорастворимого полимера в соответствии с настоящим изобретением растворен в воде, с помощью распыления вводят в источник образования пыли; водная полимерная композиция обладает функцией удаления пыли для подавления образования пыли в течение длительного времени за счет силы сцепления между мелкими частицами пыли. То есть поскольку простой эфир целлюлозы, обладающий влагоудерживающим свойством, подавляет испарение воды в течение длительного времени, эффект удаления пыли, вызванный распылением воды, может продолжаться в течение длительного времени. Кроме того, поскольку сила сцепления между неорганическими частицами может осуществляться за счет пленкообразующей функции водорастворимого полимера даже после испарения воды, эффект удаления пыли может сохраняться.
Простой эфир целлюлозы в качестве первого составляющего компонента водной полимерной композиции для удаления пыли согласно настоящему примерному воплощению представляет собой водорастворимый полимер, включающий большое количество гидроксильных групп (-ОН) в молекулярных цепях, и он обладает высоким влагоудерживающим свойством, которое препятствует легкому испарению воды.
Кроме того, когда вся вода испаряется, формируется сплошная полимерная пленка. Если водный раствор полимера, обладающий таким свойством, распыляют в источник образования мелкой пыли, то эффект сцепления мелкой пыли, вызванный водой, может сохраняться в течение долгого времени, а поскольку после высыхания образуется пленка, сила сцепления между частицами может сохраняться. Таким образом, может быть получен превосходный эффект удаления пыли.
Простой эфир целлюлозы согласно настоящему примерному воплощению предпочтительно имеет вязкость в диапазоне от 50 до 60000 мПа⋅с, в частности от 100 до 30000 мПа⋅с на основе измерения вязкости 2%-ного водного раствора по Брукфильду.
В частности, примеры простого эфира целлюлозы, имеющего такую вязкость, могут включать гидроксипропилметилцеллюлозу (ГПМЦ), гидроксиэтилметилцеллюлозу (ГЭМЦ), метилцеллюлозу (МЦ) или гидроксиэтилцеллюлозу (ГЭЦ).
Простые эфиры целлюлозы можно использовать по отдельности или в сочетании двух или более.
Предпочтительно, содержание простого эфира целлюлозы в водной полимерной композиции для удаления пыли согласно настоящему примерному воплощению можно регулировать в зависимости от вязкости используемого простого эфира целлюлозы, в частности конечный водный полимерный раствор может иметь вязкость, подходящую для распыления. Содержание простого эфира целлюлозы может быть таким, что вязкость конечного полимерного водного раствора будет находиться в диапазоне от 10 или более до 1000 мПа⋅с или менее, в частности от 50 или более до 500 мПа⋅с или менее. В этом случае вязкость определяется массовым соотношением простого эфира целлюлозы и воды, а вязкость смешанного водного раствора основана на измерении вязкости по Брукфильду.
При этом содержание простого эфира целлюлозы в водной полимерной композиции составляет предпочтительно от 0,1 до 4 мас.%, а более предпочтительно от 0,3 до 2,0 мас.%.
В данном документе, если водный раствор простого эфира целлюлозы имеет вязкость менее 10 мПа⋅с, он не может обладать достаточным влагоудерживающим свойством, тем самым ухудшая функцию удаления пыли. Если водный раствор простого эфира целлюлозы имеет вязкость более 1000 мПа⋅с, то при его введении распылением производительность распылителя ухудшается, что нежелательно.
Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылкой на примеры, но настоящее изобретение не ограничено ими.
Пример 1
2 мас.% гидроксипропилметилцеллюлозы, имеющей вязкость 150 мПа⋅с на основе измерения вязкости 2%-ного водного раствора по Брукфильду, растворили в 98 мас.% воды с применением механической мешалки таким образом, чтобы приготовить водный раствор простого эфира целлюлозы для удаления пыли, как указано в Таблице 1 ниже.
Пример 2
0,5 мас.% гидроксипропилметилцеллюлозы, имеющей вязкость 30000 мПа⋅с на основе измерения вязкости 2%-ного водного раствора по Брукфильду, растворили в 99,5 мас.% воды с применением механической мешалки таким образом, чтобы приготовить водный раствор простого эфира целлюлозы для удаления пыли, как указано в Таблице 1 ниже.
Пример 3
1 мас.% гидроксиэтилметилцеллюлозы, имеющей вязкость 4000 мПа⋅с на основе измерения вязкости 2%-ного водного раствора по Брукфильду, растворили в 99 мас.% воды с применением механической мешалки таким образом, чтобы приготовить водный раствор простого эфира целлюлозы для удаления пыли, как указано в Таблице 1 ниже.
Пример 4
0,3 мас.% гидроксиэтилметилцеллюлозы, имеющей вязкость 60000 мПа⋅с на основе измерения вязкости 2%-ного водного раствора по Брукфильду, растворили в 99,7 мас.% воды с применением механической мешалки таким образом, чтобы приготовить водный раствор простого эфира целлюлозы для удаления пыли, как указано в Таблице 1 ниже.
Пример 5
1,0 мас.% смеси (в соотношении 5:5) гидроксипропилметилцеллюлозы, имеющей вязкость 4000 мПа⋅с на основе измерения вязкости 2%-ного водного раствора по Брукфильду, и гидроксиэтилцеллюлозы растворили в 99 мас.% воды с применением механической мешалки таким образом, чтобы приготовить водный раствор простого эфира целлюлозы для удаления пыли, как указано в Таблице 1 ниже.
Пример 6
0,5 мас.% смеси (в соотношении 5:5) гидроксипропилметилцеллюлозы, имеющей вязкость 4000 мПа⋅с на основе измерения вязкости 2%-ного водного раствора по Брукфильду, и метилцеллюлозы растворили в 99,5 мас.% воды с применением механической мешалки таким образом, чтобы приготовить водный раствор простого эфира целлюлозы для удаления пыли, как указано в Таблице 1 ниже.
Сравнительный пример 1
Водный раствор для удаления пыли, как указано в таблице 1 ниже, был приготовлен с использованием 100 мас.% обычной воды.
Сравнительный пример 2
5,5 мас.% гидроксипропилметилцеллюлозы, имеющей вязкость 4000 мПа⋅с на основе измерения вязкости 2%-ного водного раствора по Брукфильду, растворили в 94,5 мас.% воды с применением механической мешалки таким образом, чтобы приготовить водный раствор простого эфира целлюлозы для удаления пыли, как указано в Таблице 1 ниже.
Сравнительный пример 3
0,05 мас.% гидроксипропилметилцеллюлозы, имеющей вязкость 4000 мПа⋅с на основе измерения вязкости 2%-ного водного раствора по Брукфильду, растворили в 99,95 мас.% воды с применением механической мешалки таким образом, чтобы приготовить водный раствор простого эфира целлюлозы для удаления пыли, как указано в Таблице 1 ниже.
Сравнительный пример 4
2 мас.% гидроксипропилметилцеллюлозы, имеющей вязкость 6 мПа⋅с на основе измерения вязкости 2%-ного водного раствора по Брукфильду, растворили в 98 мас.% воды с применением механической мешалки таким образом, чтобы приготовить водный раствор простого эфира целлюлозы для удаления пыли, как указано в Таблице 1 ниже.
Сравнительный пример 5
1 мас.% гидроксиэтилметилцеллюлозы, имеющей вязкость 70000 мПа⋅с на основе измерения вязкости 2%-ного водного раствора по Брукфильду, растворили в 99 мас.% воды с применением механической мешалки таким образом, чтобы приготовить водный раствор простого эфира целлюлозы для удаления пыли, как указано в Таблице 1 ниже.
Таблица 1
Простой эфир целлюлозы
Водный раствор простого эфира целлюлозы
Вид эфира целлюлозы (Степень замещения*)
Вязкость 2%-ного раствора
Количество добавленного простого эфира целлюлозы, %
Количество добавленной воды, %
Пример 1
ГПМЦ (23/8)
150
2,0
98
Пример 2
ГПМЦ (23/8)
30000
0,5
99,5
Пример 3
ГЭМЦ (23/8)
4000
1,0
99
Пример 4
ГЭМЦ (23/8)
60000
0,3
99,7
Пример 5
ГПМЦ+ГЭЦ
4000
1,0
99
Пример 6
ГПМЦ+МЦ
4000
0,5
99,5
Сравнительный пример 1
-
-
0
100
Сравнительный пример 2
ГПМЦ (23/8)
4000
5,5
94,5
Сравнительный пример 3
ГПМЦ (23/8)
4000
0,05
99,95
Сравнительный пример 4
ГПМЦ (23/8)
6
2,0
98
Сравнительный пример 5
ГЭМЦ (23/8)
70000
1,0
99
* Степень замещения: Степень замещения простого эфира целлюлозы
DS (Степень замещения метильной группы)/MS (Степень замещения гидроксипропила или гидроксиэтила).
Оценочный Пример
Свойства каждого из водных растворов простого эфира целлюлозы для удаления пыли, полученных в примерах 1-6 и сравнительных примерах 1-5, были измерены, как описано ниже, и результаты представлены в таблице 2 ниже.
1) Измерение вязкости водного раствора:
Вязкость водного раствора измеряли с применением вискозиметра Брукфильда после выдерживания водного раствора материала для удаления пыли при постоянной температуре на водяной бане при 20°C в течение 1 ч.
2) Распыляющее (орошающее) свойство:
Производительность орошения оценивали с помощью распыляющей машины, имеющей давление воды 1 МПа (10 бар).
3) Измерение влагоудерживающего свойства:
90 г каждого водного раствора материала для удаления пыли смешивали с применением мешалки с 300 г порошка красной глины (средний диаметр частиц 10 мкм). Влагоудерживающее свойство измеряли согласно капельному методу с использованием фильтровальной бумаги, описанному в KS1593.
4) Измерение свойства удаления пыли (рассеянное количество):
После рассеяния порошок красной глины собрали в кучу диаметром 30 см и высотой 10 см на стеклянной пластине и опрыскали 50 г водного раствора материала для удаления пыли с помощью распылителя для домашнего использования. Затем порошок красной глины обдували вентилятором со скоростью ветра приблизительно 10 м/с, и измерили отношение красной глины, потерянной за счет рассеяния через 1 ч и через 3 ч.
Таблица 2
Вязкость
Производительность распыления
Влагоудерживающее свойство
Свойство удаления пыли
через 1 ч
через 3 ч
Пример 1
150
•
72
0
5
Пример 2
300
•
80
0
5
Пример 3
400
ο
85
0
0
Пример 4
150
•
75
0
8
Пример 5
400
ο
77
0
7
Пример 6
40
•
60
0
10
Сравнительный пример 1
0
•
0
70
100
Сравнительный пример 2
60000
X
98
-
-
Сравнительный пример 3
4
•
50
10
30
Сравнительный пример 4
6
•
53
10
30
Сравнительный пример 5
7000
Δ
92
0
0
• - очень хорошо, о - обычно, Δ - плохо, Х - невозможно распылить
Как показано в таблице 2, можно видеть, что в примерах 1-6, где добавляемое количество простого эфира целлюлозы было выбрано соответствующим образом в зависимости от вязкости используемого простого эфира целлюлозы, водные растворы простого эфира целлюлозы имели превосходную производительность распыления вместе с высоким влагоудерживающим свойством, а также имели отличное свойство удаления пыли.
Можно видеть, что в сравнительном примере 1, где простой эфир целлюлозы не был использован, в сравнительном примере 3, где было использовано небольшое количество простого эфира целлюлозы, и в сравнительном примере 4, где был использован простой эфир целлюлозы, имеющий чрезмерно низкую вязкость, водные растворы простого эфира целлюлозы имели отличную производительность распыления, но имели худшее влагоудерживающее свойство, что привело в результате к резкому ухудшению свойства удаления пыли.
Кроме того, можно видеть, что в сравнительном примере 2, где было использовано большое количество простого эфира целлюлозы, и в сравнительном примере 5, где был использован простой эфир целлюлозы, имеющий чрезмерно высокую вязкость, водные растворы простого эфира целлюлозы имели слишком высокую вязкость и, следовательно, не могли быть распылены или имели низкую производительность распыления, что привело в результате к уменьшению практической применимости.
Хотя настоящее изобретение было описано со ссылкой на предпочтительные примеры, специалисту в данной области техники будет понятно, что в нем могут быть осуществлены различные изменения или приведены эквивалентные примеры. Поэтому истинный технический защищаемый объем настоящего изобретения должен определяться на основе технической концепции прилагаемой формулы изобретения.