(57)【要約】【課題】油吸着力及び吸着した油の保持性とを有する油吸着材を提供するとともに、安価な原料を用いた油吸着材の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】紙質材を粉砕調整して所定サイズの紙繊維Ｘを得る粉砕調整工程と、該紙繊維Ｘの表面にワックスなどの撥水層を形成させる撥水処理工程と、該撥水層が形成された該紙繊維ＸをバインダーＹと混合して所定混合比率の繊維組成物を得る混合工程と、該繊維組成物を加熱成形して油吸着材１９に形成させる加熱工程と、を有す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】
紙質材を粉砕調整して所定サイズの紙繊維Ｘを得る粉砕調整工程と、
該紙繊維Ｘの表面にワックスなどの撥水層を形成させる撥水処理工程と、
該撥水層が形成された該紙繊維ＸをバインダーＹと混合して所定混合比率の繊維組成物を得る混合工程と、該繊維組成物を加熱成形して油吸着材に形成させる加熱工程と、を有することを特徴とする油吸着材の製造方法。
【請求項２】
紙質材を粉砕調整して得た所定サイズの紙繊維Ｘの表面に、ワックスなどの撥水層を形成させ、該撥水層が形成された該紙繊維ＸをバインダーＹと混合して所定混合比率の繊維組成物を得、該繊維組成物を加熱成形することを特徴とする油吸着材。
【請求項３】
前記紙繊維Ｘの混合比率が、繊維組成物に対して、４０〜９０質量％の範囲であることを特徴とする請求項２記載の油吸着材。
【請求項４】
前記撥水層が、融点６５〜７５℃のアニオン系パラフィンワックスであって、前記紙繊維Ｘに対する割合が１〜１０質量％であることを特徴とする請求項２又は３に記載の油吸着材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は輸送中や貯蔵中に漏出して路上などに拡散したり水中に乳化懸濁したりした廃油類などを吸着除去するための油吸着材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工場や船舶などからの含油廃水や油の流出などに際して、海洋や港湾、河川などの油汚染を防止して、漏出した油を回収除去するために油吸着材が使用される。油吸着材は一般にポリプロピレン系などの長繊維で作製された油吸着材が用いられている。このような油吸着材に関連して例えば、以下の技術のものが知られている。
特許文献１には、素材として長さ７６ｍｍ以下のポリプロピレン繊維のみを使用し、カード又はランダムの製綿機により繊維密度が０.０５〜０.１ｇ／ｃｍ3になるように作製したフェルトからなる油吸着材が記載されている。
特許文献２には、ポリオレフィン系樹脂からなる基材、スターチ類からなる接合及び潤滑材料、活性炭とからなる出発材料を押し出し成型可能な状態に混合し、これらの材料を所定の形状に押し出し、蒸気発泡体よりなる押し出し成型体を形成し、その後、当該押し出し成型体を加熱処理することにより内部に油を吸収保持するための撥水性の特殊立体構造を形成させるようにした油吸着素材の製造方法が記載されている。
特許文献３には、植物性繊維からなる原料を粉砕して粉末化した吸油性粒子を用い、その表面の一部分を水溶性パラフィンワックスで被覆した油吸着材が記載されている。
【特許文献１】特開２０００−５５９７号公報
【特許文献２】特開２０００−５１６９１号公報
【特許文献３】特開２００４−１６７４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記特許文献に記載の従来の技術のものは以下のような課題があった。特許文献１のポリプロピレン系樹脂のみを用いた油吸着材では、原料面やその特性管理面でコスト高になる上、高粘性油などの特定の油に対してはその吸着材重量当たりの吸油量を大きくできない場合があるという問題点があった。
特許文献２の撥水性立体構造を押し出し成形により形成させた油吸着素材では、その製造工程が複雑でしかも油吸着材の形態が押し出し成形の型枠に限定されるので汎用性に欠けるという問題点があった。
特許文献３の植物性繊維を用いた油吸着材では、植物性繊維を含む原料の種類によっては、その成分や性状にばらつきがあるため、油に対する吸着特性のコントロールが困難で品質維持性に欠ける場合があるという問題点があった。
【０００４】
本発明は前記従来の課題を解決するためになされたもので、その吸着した油の保持性と品質安定性に優れた油吸着材を提供するとともに、安価な原料を用いてバルク状、ボード状、ロール状などの多様な形態のものを効率的に製造でき、その原料のばらつきに対しても適正に対応して、吸着特性などの品質管理を容易に行うことのできる油吸着材の製造方法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】
【０００５】
（１）前記従来の課題を解決するためになされた本発明の油吸着材の製造方法は、紙質材を粉砕調整して所定サイズの紙繊維Ｘを得る粉砕調整工程と、該紙繊維Ｘの表面にワックスなどの撥水層を形成させる撥水処理工程と、該撥水層が形成された該紙繊維ＸをバインダーＹと混合して所定混合比率の繊維組成物を得る混合工程と、該繊維組成物を加熱成形して油吸着材に形成させる加熱工程と、を有することを特徴とする。
（２）本発明の油吸着材は、紙質材を粉砕調整して得た所定サイズの紙繊維Ｘの表面に、ワックスなどの撥水層を形成させ、該撥水層が形成された該紙繊維ＸをバインダーＹと混合して所定混合比率の繊維組成物を得、該繊維組成物を加熱成形することを特徴とする。
（３）本発明の油吸着材は、前記（２）において、前記紙繊維Ｘの混合比率が、繊維組成物に対して、４０〜９０質量％の範囲であることを特徴とする。
（４）本発明の油吸着材は、前記（２）又は（３）において、前記撥水層が、融点６５〜７５℃のアニオン系パラフィンワックスであって、前記紙繊維Ｘに対する割合が１〜１０質量％であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の油吸着材の製造方法によれば、
（ａ）紙管や古紙などの紙質材をシュレッダーや篩を用いて粉砕調整して所定サイズの紙繊維Ｘを得る粉砕調整工程と、
（ｂ）紙繊維Ｘの表面にエマルジョン状態のパラフィンワックスなどの撥水剤中をコーティング形成させる撥水処理工程と、
（ｃ）撥水層が形成された紙繊維Ｘと合成樹脂などのバインダーＹとを、攪拌気流、スクリュー攪拌機などの手段を用いて混合して、所定混合比率の繊維組成物を得る混合工程と、
（ｄ）繊維組成物を箱状や円筒状に形成された充填型枠の中に供給するとともに、
充填型枠の底部に堆積させた繊維積層物を加熱しながら、プレス成形などの手段により、
油吸着材に形成させる加熱工程と、を有するので、
使用済みの安価な紙質原料を用いて、ボード状、バルク状、ロール状などの多様な形態の油吸着材を効率的に製造できる。
【０００７】
本発明の油吸着材によれば、ワックスなどの撥水層を形成された紙繊維Ｘを接着するバインダーＹによって交絡組織の繊維組成物として、この繊維組成物を加熱して油吸着材としているので、水分は吸着せずに油のみを吸着し、吸着した油の保持性に優れた油吸着材を安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施形態の油吸着材は、パラフィンワックスなどの撥水層を紙繊維Ｘの表面に形成し、紙繊維Ｘどうしを接着するポリプロピレン系やポリエステル系などのバインダーＹからなる紙繊維Ｘが互いに交絡した繊維組成物の交絡組織を有する。そしてその全体がボード状、バルク状、ロール状に形成されるとともに、紙繊維ＸとバインダーＹとの質量混合比率は、紙繊維Ｘが繊維組成物の４０〜９０％の範囲になるようにしている。
撥水層を形成する撥水剤は、廃油が浮遊する水面などに油吸着材を投げ入れたときに、それ自体の浮力を維持し油のみを吸着するために、紙繊維Ｘの表面にコーティングされるものであって、パラフィンワックス、石油樹脂、アスファルト、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂等が適用できる。中でも、パラフィンワックス、特にアニオン系のパラフィンワックスはその撥水性と価格面から望ましい。また、コーティングに際し、パラフィンワックスをエマルジョン化させるには、所定の面活性剤を添加するとよい。
なお、界面活性剤を多量に使用すると、界面活性剤が撥水層中に残存することとなって撥水効果に対して逆に作用し、撥水層としての効果をあげることができない。そこで、撥水剤と併用する界面活性剤として加熱処理によって容易に分解する界面活性剤を用いた撥水性組成物を用いることもできる。
このような撥水性組成物として、例えば酸化パラフィン、スチレン―無水マレイン酸共重合体のモノエステル、スチレン―無水マレイン酸共重合体の部分エステルのアルカリ塩、或いはオレフィンの飽和脂肪酸付加物などが挙げられる。
【０００９】
また、撥水剤としては、その融点が６５〜７５℃のアニオン系パラフィンワックスをエマルジョン化したものを用いることが好ましく、かつ紙繊維Ｘに対するその構成比率が１〜１０質量％となるようにすることが好ましい。これによって紙繊維Ｘを水に投入したときの油吸着材の浮力を確保するとともに、水を吸うことなしに油吸着能力を良好に維持させることができる。すなわち、この撥水剤の融点が６５℃より低くなると、水中における撥水層の耐久性が不足する傾向が現れ、逆に７５℃より高くなると紙繊維Ｘの表面への被覆性が悪くなって油吸着性能のばらつきなどのおそれが生じるので好ましくない。
また、この撥水剤の紙繊維Ｘに対する構成比率が１重量％より少なくなると撥水効果が十分に得られず、１０重量％を超えると逆に油吸着性が減少する傾向が現れるので好ましくない。
なお、以下に示す実施例では、パラフィンワックス３０ｇに対して水８０ｇを加えてエマルジョン化して、このエマルジョン状態のパラフィンワックスに紙繊維Ｘを４００ｇの割合となるように混合した。
【００１０】
紙繊維Ｘとしては、紙管や古紙などの廃紙製品を乾燥、粉砕して粉末状や綿状にしたものを用いることができる。紙繊維Ｘの代わりに、例えば、おがくず、木材チップ、ヤシガラ、もみがらなどを切断したり破砕したりして繊維に分解して、粉末や綿状にしたものなども適用することができる。
【００１１】
紙繊維Ｘの乾燥・粉砕手段は公知の手段を用いて行うことができるが、乾燥は、一般的には、公知の乾燥機等を用いて乾燥する。乾燥時の下限温度は５０℃、望ましくは８０℃であり、上限温度は１５０℃、望ましくは１１０℃である。乾燥時間は１０〜６０分間行う。この他、自然乾燥等により紙繊維Ｘを得ることも可能である。
【００１２】
紙繊維Ｘは、公知の粉砕機を用いて所定サイズ、例えば、１〜１０ｍｍの繊維長に粉砕する。この繊維長が１ｍｍ未満である場合、好ましい表面積を有さず、目的の吸油量に達しない可能性が高い。一方、繊維長が粒径が１０ｍｍを超えると、油吸収後のべたつきなどが多くなってその取扱が困難となる傾向が生じるので好ましくない。
なお、紙繊維Ｘは、その表面の一部又は全部を撥水層を形成することによって油吸着材として使用できるが、油の吸着量を増大させるために、他の物質、たとえば、油ゲル化剤、木炭粉、竹炭粉、粘土鉱物などと混合して使用することもできる。
【００１３】
バインダーＹとしては、ポリオレフィン系樹脂、例えばポリプロピレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６・６、芳香族ポリアミド、アクリル、レーヨン、ポリブタジエンまたはそれらの共重合体等からなる所定繊維長を有する熱接着性複合繊維が紙繊維Ｘと混合した繊維混合物を得るのに適している。特に、ポリプロピレンやポリエステル繊維は、親油性や疎水性に優れ、紙繊維Ｘ間に水が混入しても吸着させて油によって水を追い出すなど「水油置換能力」に優れている。
【００１４】
熱接着性複合繊維としては、その油保持能力、紙繊維Ｘとの絡み合い、引張り強度など良好に保持するため、繊維長が１〜７０ｍｍのものが好ましく適用できる。繊維長が１ｍｍ未満の場合は、紙繊維Ｘとの絡み合いや引張り強度などの点で不足し、７０ｍｍを超えると、バインダーＹどうしの絡まりが発生しやすくなる。
【００１５】
また、繊維の太さとしては、熱接着性複合繊維として市販されている太さであればよい。なお、熱接着性複合繊維として、芯部の回りに鞘部が形成された芯鞘型複合繊維を用い、鞘部に相対的に融点の低い樹脂を用い、芯部に相対的に融点の高い樹脂を用いたものも好適に用いることができる。この場合、鞘部の樹脂が紙繊維Ｘとの熱接着性成分としての役割を果たし、芯部の樹脂が紙繊維Ｘとの結合状態をなした油吸着材の引張り強度を保持する役割を果たす。
また、芯鞘型複合繊維に代えて、低融点と高融点の組合せ成分からなるサイドバイサイド型なども用いることができる。
【００１６】
これらの複合繊維の低融点／高融点の組合せ成分としては、ポリエチレン／ポリプロピレン、ポリエチレン／ポリエチレンテレフタレート、低融点共重合ポリプロピレン／ポリプロピレン、低融点共重合ポリエステル／ポリエチレンテレフタレート、などが挙げられる。
以下に説明する実施例では、バインダーＹとして帝人ファイバー株式会社製のポリエステルファイバー「ＴＪ０４ＣＮ」（商標名Ｔｅｐｙｒｕｓ）を用いた。
【００１７】
紙繊維ＸとバインダーＹとの質量混合比率は、紙繊維Ｘが繊維組成物の４０〜９０％の範囲、好ましくは６０〜８０％の範囲とすることが望ましい。紙繊維Ｘが４０％より小さくなるにつれ紙繊維Ｘが相対的に減少して重油などに対する吸着性が低下する傾向が現れ、逆に９０％より大きくなるにつれて、バルク状、ボード状、ロール状などに形成される油吸着材の強度や耐久性などが低下する傾向が現れ、これらの傾向は６０％を下限値、８０％を上限値としてさらに顕著になるからである。
【００１８】
図１は、本発明の油吸着材の製造方法の一例を示すフロー図である。以下、図１を参照しながら製造方法について説明する。すなわち、本発明の油吸着材は、例えば以下の工程（ａ）〜（ｄ）を経て製造することができる。
【００１９】
（ａ）粉砕調整工程：
使用済みの紙管や古紙などの紙質材を、シュレッダーを用いて綿状に粉砕して、これを篩により分級調整して所定サイズ、例えばその平均繊維長が例えば１〜１０ｍｍの紙繊維Ｘからなる綿状原料に調整する。
【００２０】
（ｂ）撥水処理工程：
紙繊維Ｘからなる綿状原料を、パラフィンワックスのエマルジョンを保持したスクリュー式などの攪拌槽１０内で、温度１５〜２０℃、時間２〜３分間攪拌分散させて、貯留槽１０ａに貯留させる。この貯留物を、スプレードライヤなどを用いて高温乾燥空気とともに接触させたり（移動式）、ロータリキルン１１中（ロータリーキルン式）で、熱風とともに乾燥機１２に吹き込んだりすることで紙繊維Ｘの表面に撥水層を形成させる。
このような処理によって、紙繊維Ｘの表面にパラフィンワックスからなる、例えば３００〜５００μｍ厚み、紙繊維Ｘに対する添加率が１〜１０質量％となる撥水層を、紙繊維Ｘの一部分または全体に形成させる。
なお、前記パラフィンワックスとしては、その融点が７１℃、密度０．９７ｇ／ｃｍ３、不揮発分４０％、ｐＨ１０．１（２５℃）、固形バラフィン含有率３０〜４０％のアニオン系パラフィンワックスが好ましく挙げられる。
【００２１】
（ｃ）混合工程：
撥水層が形成された綿状の紙繊維Ｘを、真空ポンプや送風機、コンベアなどの輸送手段１３を介して搬送して、エアー攪拌機などの攪拌気流中や、ローラや攪拌羽根を攪拌槽内で回転させて混合するスクリュー攪拌式などの攪拌機１５中で、紙繊維Ｘの質量混合比率が４０〜９０％となるように、ポリプロピレン繊維などのバインダーＹと混合することによって繊維組成物を得る。
【００２２】
（ｄ）加熱工程：
次に、繊維組成物は、輸送手段１３を介して原料投入機１４の上部に供給されて上部から投入されると、箱状又は円筒状に形成された充填型枠１６の上部開口に降下させられる。なお、このとき原料投入機１４内において、自然落下若しくは下部から圧縮空気などを用いて、繊維組成物を分散させて均一に充填型枠１６の底部に沈降堆積させる。
繊維組成物は、自然落下若しくは下部からの圧縮空気によって分散させられることによって、１〜２ｍｍの高さの原料投入機１４内を降下する過程で均一に分散するとともに、充填型枠１６内に堆積して繊維積層物となる時には、紙繊維Ｘ及びバインダーＹの長手方向が横に寝かされた（水平方向）状態となる。この繊維積層物を、充填型枠１６の下部に設けた回転型枠１７を水平方向に回転移動させることにより、原料投入機１４の下部から取り出す。
そして、プレス機１８を用いて、バインダーＹの融点以上に加熱された上型を下降させて繊維積層物を圧縮成形して、ボード状などの油吸着材１９とする。さらに、ボード状油吸着材１９の表面に合成樹脂、例えば、コニシ株式会社製ボンドスプレーのりＺ−２やＧＳ１Ｚなどによるコーティングをして、表面粉化防止のための紙粉対策を施すことも好ましい。
【００２３】
上記上型の加熱により、バインダーＹが軟化若しくは溶融して紙繊維Ｘ周りの結合的役割を果たし、繊維積層物の紙繊維Ｘどうしを結合させて油吸着材とする。
なお、上記プレス機の上型の加熱は省力できる場合もある。例えば、充填型枠１６に近接して電子レンジなどの加熱手段を設けることにより、繊維積層物を直接加熱することもできる。この場合、プレス成形用の上型を省略して、ガラス板、陶器板などを重しとして加重をかけながら繊維積層物を圧縮成形及び結合して油吸着材とすることもできる。
【００２４】
ボード状などに形成された油吸着材１９は、その用途に応じて裁断機などにより裁断、加工され、１）マット状、２）油水分離槽の濾過材として多用されるリボン状、３）複雑な箇所にフィット可能なチューブ状、４）水面流出油回収に活躍するオイルフェンス状、などの種々の形態のものとして用いることができる。
また、不織布の製造法などで採用されている乾式法を用いて本発明の油吸着材を製造することもできる。すなわち、紙繊維ＸとバインダーＹを混合した繊維組成物をメッシュのベルトコンベアに乗せて吸引して繊維積層物とし、該繊維積層物を加熱してバインダーＹを溶かして紙繊維Ｘを絡め、油吸着材とする。このような方法によれば、長尺物の油吸着材を製造することができる。
【００２５】
以上説明したように、本実施の形態の油吸着材は、撥水層を表面に形成させた紙繊維ＸをバインダーＹで溶融接着してなる交絡組織であり、この紙繊維ＸとバインダーＹとの混合比率を特定範囲としているので、水分を吸着することなく油を選択的に吸着し、しかも吸着した油を紙繊維Ｘ間の隙間に保持することができる。
また、この油吸着材の製造方法によれば、使用済みなどの安価な紙質原料を用いてバルク状やボード状などの多様な形態のものを効率的に製造でき、しかも、その原料がばらついても紙繊維ＸとバインダーＹとの混合比率を調整して柔軟に対応することができ、品質管理性や生産管理に優れた性質を有している。
【実施例】
【００２６】
以下、本実施例の形態で作成された油吸着材について、その油吸着特性を、比較例１や比較例２のものと比較した実験結果について説明する。
図２は、吸着材についての油保持率を評価するための試験方法の説明図である。ここで比較例１としては米国ＮＳＩ（ナショナル・ソーベンツ）社製商標名ＭＡＸＸセレクトＳＡＩＲ２００Ｂを、比較例２としては三井化学（株）製商標名タフネルオイルブロッターを用いて試験片を作成して、本発明の実施例のものと比較した。
油保持率の評価方法は、まず、実施例、比較例１、比較例２のものをそれぞれ１０ｃｍ平方の四角形状に裁断して各サンプルの試験片を作成して、その厚さ及び重さ（質量）Ａを測定する。
この各試験片を、灯油や軽油、重油などの油中にそれぞれ５分間浸漬させて油を吸着させた後、その質量Ｂをそれぞれ測定する。
つぎに、図２に示すように、四角形状の試験片サンプルの四隅の一つを掴んで、菱形にして吊るした状態で５分間保持して、試験片に吸着した油を滴下させた後、この試験片の質量Ｃを測定する。
こうして、それぞれの油保持率Ｈを、Ｈ＝（質量Ｃ−質量Ａ）／（質量Ｂ−質量Ａ）として算出した。
【００２７】
表１は、異なる種類の油に対する油保持率の比較データを示しており、図３〜図５はそれぞれ灯油、軽油、Ａ重油について測定された油保持率のグラフである。これらの図表から明らかなように、本実施例の油吸着材はその油吸着性に優れており、特に軽油に対する油保持性が顕著であることが分かる。
【００２８】
【表１】
2008126182.tif 000003
【００２９】
図３は、本発明の油吸着材による油吸い上げ力（油吸着力）を時間経過とともにみる評価方法を示す説明図である。図３では、試料片を、幅１ｃｍ、長さ約２０ｃｍの矩形状に作成する。灯油、軽油、Ａ重油の入った容器のそれぞれに、この試料片の先端約７．５ｃｍを浸漬させた状態に保持する。この試料片内を時間とともに吸い上げられる油面の上昇高さを観察して、その経過時間（３０秒、１分、２分、３分、４分、５分、６分）で高さの変化を測定した。
【００３０】
図４は、実施例、比較例１、比較例２における油吸着力の試験結果をまとめて示したグラフである。図４に示されるように、実施例の油吸着材は、浸漬初期の段階において、比較例１及び比較例２の約２倍の油吸着力を示し、優れた油吸着性を示すので油吸着効率がよいことが分かる。
【００３１】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれら実施例のものに限定されるものではない。すなわち、本発明は撥水層を表面に形成された紙繊維Ｘに所定比率のバインダーＹを溶融交絡させて、その油保持率と油吸着力に優れた油吸着材とすることを要旨としたものであり、これに属するものは本発明の権利範囲である。例えば、本実施形態では、油吸着材をボード状に形成したが、ブロック状や粒状などに形成して、これを透液性の袋などに収納した状態でオイルフェンスとして用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】油吸着材の製造方法の一例を示すフロー図である。
【図２】油保持力を評価するための試験方法を示す説明図である。
【図３】油吸着力の評価方法を示す説明図である。
【図４】油吸着力の試験結果をまとめたグラフである。
【符号の説明】
【００３３】
１０  攪拌槽
１０ａ  貯留槽
１１  ロータリキルン
１２  乾燥機
１３  輸送手段（真空ポンプ）
１５  攪拌機
１６  充填型枠
１７  回転型枠
１８  プレス機
１９  油吸着材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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