(57)【要約】【課題】高い油吸着性能を有し、また取扱性に優れる油吸着材を提供する。【解決手段】平均繊維径が０．５μｍ〜２μｍのナノファイバーから構成され、空隙率が９０％以上であるナノファイバー層１１と、平均繊維径が１０〜５０μｍの熱可塑性樹脂繊維から構成された不織布層１２とを有し、不織布層１２がナノファイバー層１１の両面に接着積層されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均繊維径が０．５μｍ〜２μｍのナノファイバーから構成され、空隙率が９０％以上であるナノファイバー層と、
平均繊維径が１０〜５０μｍの熱可塑性樹脂繊維から構成された不織布層と、を有し、
前記不織布層が前記ナノファイバー層の両面に接着積層されることを特徴とする油吸着材。
【請求項２】
前記ナノファイバー層と前記不織布層とは、熱融着により所定の領域に接着部が形成されることにより接着積層され、前記接着部以外の非接着部と前記接着部との密度比が０．０１〜０．０７であることを特徴とする請求項１に記載の油吸着材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋、河川、湖沼等における、油や汚水等の処理、又は工場内における廃油等の処理に用いることができる油吸着材に関する。
【背景技術】
【０００２】
海洋、河川、湖沼等に漏洩した油等の回収作業には、油吸着材が使用されている。当該回収作業においては、油の吸油量および油の吸着速度がより大きく、また油吸着後であっても、破損せず、また水中に沈むことなく、スムーズに回収することができる油吸着材が求められている。そこで、例えば特許文献１では、平均繊維径が２〜１０μｍの親油性繊維から構成された嵩密度が０．０３〜０．１ｇ／ｃｍ３の極細繊維層からなる中間層と、少なくとも一方の表面は平均繊維径が１５〜４０μｍの長繊維から構成された表面繊維層で覆われ、かつ間欠的な離れ離れの溶着部を形成するように溶着してなる積層シートが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３２３６６１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された積層シートは、中間層を構成する繊維の平均繊維径が２〜１０μｍとマイクロサイズであるため、空隙率が小さくなり、油の吸着速度が十分でないという課題がある。また、積層シートの剛性が大きいことから、回収の容易性の面においても課題がある。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みて、高い油吸着性能を有するとともに取扱性に優れた油吸着材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するためになされた本発明の油吸着材は、平均繊維径が０．５μｍ〜２μｍのナノファイバーから構成され、空隙率が９０％以上であるナノファイバー層と、平均繊維径が１０〜５０μｍの熱可塑性樹脂繊維から構成された不織布層とを有し、前記不織布層が前記ナノファイバー層の両面に接着積層されることを特徴とする。
この構成により、油を保持する空間が大きく、高い油吸着性能を有する。
【０００７】
また、本発明の油吸着材は、前記ナノファイバー層と前記不織布層とは、熱融着により所定の領域に接着部が形成されることにより接着積層され、前記接着部以外の非接着部と前記接着部との密度比が０．０１〜０．０７であることを特徴とする。
この構成により、保存及び油の回収作業に使用する際に潰れることがなく、高い油吸着性能を維持し、また取扱性に優れる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、多くの油を短時間で吸着保持することができることから、高い油吸着性能を有し、海洋、河川、湖沼等に漏洩した油の回収作業や廃油処理のスピード化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る油吸着材の全体説明図である。
【図２】本実施形態に係る油吸着材のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】本実施形態に係る油吸着材が海上に浮遊する状態を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本実施形態に係る油吸着材を図１、図２に基づいて説明する。尚、図１は、本実施形態に係る油吸着材の全体説明図である。図２は、本実施形態に係る油吸着材のＡ−Ａ線断面図である。
【００１１】
本実施形態に係る油吸着材１０は、平均繊維径が０．５μｍ〜２μｍのナノファイバーから構成され、空隙率が９０％以上であるナノファイバー層１１と、平均繊維径が１０〜５０μｍの熱可塑性樹脂繊維から構成された不織布層１２とを有し、不織布層１２がナノファイバー層１１の両面に接着積層される。
【００１２】
ナノファイバー層１１は、ナノファイバーによる不織布から形成される。ナノファイバーとして、例えば、プロピレン単独重合体、エチレン、ブテン−１等との共重合体、ポリエチレンテレフタレートなどを用いることができる。
【００１３】
ナノファイバー層１１を構成するナノファイバーは、平均繊維径が０．５μｍ〜２μｍであり、好ましくは０．８〜１．５μｍである。平均繊維径が０．５μｍ未満であるとナノファイバー層１１が剥離し易くなるため強度が低下する。一方、平均繊維径が２μｍより大きいと、比表面積が低下し油吸着速度が低下するとともに、小さな油滴および薄い油膜を吸着することが困難となる。尚、比表面積とは、単位質量あたりの表面積または単位体積あたりの表面積である。
【００１４】
また、ナノファイバー層１１の空隙率は、９０％以上であると良く、さらに９３％以上であるとより好ましい。またナノファイバー層１１の空隙率の上限は、９９．９％程度であってもよい。一方、ナノファイバー層１１の空隙率が９０％未満であると、油を保持できる空間が小さいため、油吸着性能が低下する。
【００１５】
さらに、ナノファイバー層１１を構成するナノファイバーが綿状であって、９５％以上、さらに９７％以上の空隙率を有するナノファイバーを用いることにより、所望の空隙率を有するナノファイバー層１１を容易に作製することができる。尚、ナノファイバーの空隙率の上限は、９９．９％程度であってもよい。
【００１６】
また、ナノファイバー層１１は、電界紡糸法により製造されるナノファイバーを集積してなる不織布からなる。ここで、電界紡糸法とは、ポリマーを含む紡糸液をノズルから吐出する際に、ノズルと、吐出対象であるコレクターとの間に電圧を印加することにより、静電的にポリマーを延伸することで極細繊維を製造する方法であり、例えば特開２０１１−１６２６３６号公報に記載の方法や、特開２０１２−１２２１７６号公報に記載の方法を用いることができる。
【００１７】
不織布層１２は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂繊維からなる不織布であって、ナノファイバー層１１の両面に積層され、表面被覆層を構成する。
【００１８】
不織布層１２を形成する熱可塑性樹脂繊維の平均繊維径は１０〜５０μｍであると好ましく、さらに１０〜３０μｍであるとより好ましい。熱可塑性樹脂繊維の平均繊維径が上記範囲内にあると、ナノファイバー層１１への油の透過を妨げることなく、油吸着速度及び油吸油量への悪影響を及ぼさず、油吸着材の強度、及び取扱性を向上することができる。
【００１９】
不織布層１２を形成する不織布の製造方法は、従来公知の方法を用いることができ、例えばメルトブロー法、スパンボンド法等が挙げられる。また不織布層１２を形成する熱可塑性樹脂繊維は、２種以上の異なる樹脂からなる複合繊維であってもよい。
【００２０】
油吸着材１０は、ナノファイバー層１１の両面に不織布層１２が接着積層されている。具体的には、油吸着材１０を構成するナノファイバー層１１と不織布層１２とが、熱融着により所定の領域に接着部１３が形成されることにより接着積層される。接着部１３は、図１、２に示されたように隣接する接着部１３と所定間隔離れた位置に形成されるとよい。尚、接着部１３は、長さ方向及び幅方向へ均等に離れて形成しても、例えば市松模様のように、長さ方向、若しくは幅方向、又は長さ方向及び幅方向ともに所定距離ずれて形成しても良い。
【００２１】
また、接着部１３以外の非接着部と接着部１３との密度比が、０．０１〜０．０７であると好ましく、さらに好ましくは０．０３〜０．０７であるとよい。非接着部と接着部１３との密度比が０．０１より小さいと、油吸着材１０の保存および使用の際に潰れて、油吸着性能が低下し、さらに取扱性に乏しくなる。一方、非接着部と接着部１３との密度比が０．０７より大きいと、非接着部の密度が大きくなり空隙率が小さくなるため、油吸着性能が低下する。
【００２２】
油吸着材１０は、図２に示すように接着部１３が凹んでいる形状であり、表面に凹凸が形成される。この形状により、平面状の油吸着材と比べ油との接触面積が大きくなることから、油の吸着速度が速くなる。
【００２３】
また表面の凹凸形状により、図３に示すように海上などの液面Ｓに投下した際に油吸着材１０と液面Ｓとの間に空気層Ｒが存在するよう浮遊するため、液面Ｓ上の油のみを選択的に吸着できる、また水中に沈むことがないため回収作業が容易となる。
【００２４】
ナノファイバー層１１と不織布層１２を接着積層する方法としては、接着剤接着法、ヒートエンボス法、超音波溶着法などを用いることができる。これらの方法中でも、生産性の観点から、ヒートエンボス法、超音波溶着法などの熱融着法により接着積層することが好ましい。
【００２５】
また、油吸着材１０の端面は、熱融着により、連続又は不連続に溶着され、周辺部１４が形成される。周辺部１４の幅が小さいと溶着強さが小さく、ナノファイバー層１１と不織布層１２とが剥離してしまう。一方、周辺部１４の幅が大きすぎると、油吸着材１０全体の剛性が大きくなり、保存時や回収作業時の作業がし難くなる。
【００２６】
次に、本実施形態に係る油吸着材１０の作製方法及び各種特性の測定方法について、以下説明する。
【００２７】
［実施例１］
＜ナノファイバー層の作製方法＞
先ず、ポリプロピレン（ＭＦＲ：１７５０ｇ／１０ｍｉｎ、サンアロマー株式会社、品番：ＰＷＨ００Ｎ）を特開２０１２−１２２１７６に記載のエアーブロー方式の溶融電界紡糸法によって紡糸し、集積することにより空隙率が９７．５％である綿状のナノファイバーを成形し、ナノファイバー層１１（目付け２００ｇ／ｍ２）を作製した。
【００２８】
＜平均繊維径の測定方法＞
作製したナノファイバー層１１の平均繊維径は、無作為に走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察の領域を選び、この領域をＳＥＭ観察（倍率５０００倍）して測定した。その際、無作為に１００本のナノファイバーを選び、平均繊維径を測定した結果は、１．１６μｍであった。尚、測定結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
＜空隙率の測定方法＞
作製したナノファイバー層１１の空隙率は、以下の方法により求めた。ＪＩＳ  Ｋ  ７１１２（水中置換法）に基づき、作製したナノファイバー層から試験片（０．１ｇ）を切り出し、金属線およびおもり（クロムバナジウム製）６．０７ｇを用いて浸漬する方法により試験片の密度を算出した。この測定を３試験片について行い、算出された平均密度より、下記式によりナノファイバー層の空隙率を算出した。
ナノファイバー層の空隙率（％）＝（ナノファイバー層の密度／ポリプロピレンの真密度）×１００
本実施形態では、ポリプロピレンの真密度は、０．９ｇ／ｃｍ３として計算した。算出した空隙率は、９４．０％であった。尚、結果を表１に示す。
【００３１】
＜不織布層の作製方法＞
次に、不織布層１２は、平均繊維径１８．４μｍの旭化成せんい株式会社、エルタスＰ０３０３０を用いて、作製した。
【００３２】
＜油吸着材の作製方法＞
ナノファイバー層１１の両面に不織布層１２を接着積層することにより、油吸着材１０を作製した。本実施形態では、ナノファイバー層１１と不織布層１２とが、熱融着として電気加熱式エンボス機（エンボス形状：丸型、φ＝７ｍｍ、高さ５ｍｍ、２７．５９ｍｍ間隔）を用いてヒートエンボス法により、所定の領域に接着部１３が形成されることにより接着積層され、厚さ５ｍｍの油吸着材１０を作製した。この際、エンボスロールの温度条件は上段１３０℃、下段１３０℃とし、線圧１６３Ｎ／ｃｍ、速度５ｍ／ｍｉｎのロール条件で行った。
【００３３】
＜非接着部と接着部１３との密度比測定方法＞
作製した油吸着材１０について、ＪＩＳ  Ｋ  ７１１２（水中置換法）に基づき、非接着部と接着部１３とについて、上述の方法で密度を測定し、非接着部と接着部１３との密度比を算出した。具体的には、密度の測定は、非接着部と接着部１３とにおいて、それぞれ３試験片について行い、それぞれの密度の平均値の比を密度比とした。そして、密度比は、密度比＝非接着部の平均密度（ｇ／ｃｍ３）／接着部の平均密度（ｇ／ｃｍ３）により算出した。算出した密度比は、０．０５９であった。尚、算出結果を表１に示す。
【００３４】
＜油吸着性能の評価＞
油吸着性能の評価は、平均吸油量と、吸着速度評価として平均吸油高さとを測定し、これらの測定結果に基づいて行った。先ず、平均吸油量は、次の方法により測定した。作製した油吸着材１０をＡ重油（ＪＸ日鉱日石エネルギー株式会社製、ＥＮＯＥＯＳ  ＬＡＳ重油）の油面に浮かべ５分間静置した後、金網上で５分間静置し、吸油後の油吸着材１０の重量を測定した。この吸油後の重量と、吸油前の油吸着材１０の重量との差分を吸油量として算出した。ここで、吸油量とは、油吸着材１ｇ当たりの吸着した油量をいう。当該測定は全３回行い、その平均値を平均吸油量とした。平均吸油量は、１５ｇ／ｇであった。
【００３５】
また、平均吸油高さは、次の方法により測定した。作成した油吸着材１０を縦１００ｍｍ×横２５ｍｍの大きさに切り出し、縦方向の下端１０ｍｍの位置まで、Ａ重油に浸漬させ５分間静置し、静置後の油が上昇した高さを測定した。当該測定は全３回行い、その平均値を平均吸油高さとした。平均吸油高さは、５１ｍｍであった。尚、測定結果を表１に示す。
【００３６】
［実施例２］
実施例２の油吸着材は、次の方法で製造し、油吸着性能の評価を行った。具体的には、実施例１におけるナノファイバー層１１の作製に対し、紡糸時間を変更することで作製された、平均繊維径１．１６μｍ、空隙率が９７．５％である綿状のナノファイバーから作製された、目付け３６０ｇ／ｍ２のナノファイバー層を用いた以外は実施例１と同様の方法により厚さ５ｍｍの油吸着材を製造し、同様な方法で油吸着性能の評価を行った。平均吸油量は１２ｇ／ｇであり、平均吸油高さは４８ｍｍであった。尚、測定結果を表１に示す。
【００３７】
ここで、実施例１と実施例２との平均吸油量及び平均吸油高さをそれぞれ比較すると、実施例１の平均吸油量は１５ｇ／ｇであるのに対し、実施例２の平均吸油量は１２ｇ／ｇであった。また、実施例１の平均吸油高さは５１ｍｍであるのに対し、実施例２の平均吸油高さは４８ｍｍであった。即ち、実施例２は、平均吸油量及び平均吸油高さ共に、実施例１より小さい。実施例２は実施例１と比して、密度比が大きく、非接着部の密度が大きくなり空隙率が小さくなるため、油吸着性能が低下する。尚、平均吸油高さが大きいほど、油吸着速度が速いと言える。
【００３８】
［比較例１］
比較例１の油吸着材は、次の方法で製造し、油吸着性能の評価を行った。具体的には、実施例１におけるナノファイバー層１１の作製に対し、紡糸温度、紡糸圧力、紡糸時間を変更することで作製された、平均繊維径２．４４μｍ、空隙率が９７．２％である綿状のナノファイバーから作製された目付け２２５ｇ／ｍ２のナノファイバー層を用いた以外は実施例１と同様の方法により厚さ５ｍｍの油吸着材を製造し、同様な方法で油吸着性能の評価を行った。平均吸油量は１０ｇ／ｇであり、平均吸油高さは４３ｍｍであった。尚、測定結果を表１に示す。
【００３９】
ここで、実施例１と比較例１との平均吸油量及び平均吸油高さをそれぞれ比較すると、実施例１の平均吸油量は１５ｇ／ｇであるのに対し、比較例１の吸油量は１０ｇ／ｇであった。また、実施例１の平均吸油高さは５１ｍｍであるのに対し、比較例１の平均吸油高さは４３ｍｍであった。即ち、比較例１の平均吸油量及び平均吸油高さは、実施例１のそれより小さい。比較例１は実施例１と比して、平均繊維径が大きく、比表面積が低下し、小さな油滴および薄い油膜を吸着することが困難となるため、油吸着性能が低下する。
【００４０】
さらに、実施例２と比較例１との平均吸油高さを比較すると、実施例２の平均吸油高さが４８ｍｍであるのに対し、比較例１の平均吸油高さは４３ｍｍであった。即ち、比較例１は実施例２と比して、空隙率は大きくても、平均繊維径が大きく、上述したように油吸着性能が低下する。
【００４１】
本発明の油吸着材１０は、油を保持できる空間が大きいため、高い油吸着性能を有する。また、本発明の油吸着材１０は、ナノファイバー層１１を有し、表面に凹凸形状が形成されており、油吸着速度が速く、保存及び油の回収作業に使用する際に潰れることがなく、高い油吸着性能を維持し、また取扱性に優れる。
【００４２】
〔実施形態の変形例等〕
本明細書開示の発明は、各発明や実施形態の構成の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを含み、下記の変形例等も包含する。
【００４３】
本実施形態の接着部１３は、同心円状に広がるように形成してもよく、また螺旋状に形成しても良い。
【符号の説明】
【００４４】
１０…油吸着材
１１…ナノファイバー層
１２…不織布層
１３…接着部
１４…周辺部
Ｒ…空気層
Ｓ…海面
【図１】
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【図２】
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【図３】
2015068072.tif 000006