專利名稱：吸油材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可用于吸附去除諸如在海面等水面上溢出的浮油、家庭中使用的油以及工廠廢水或洗滌廢水等所含的油等各種油的吸油材料的改進(jìn)。
以前，作為吸附處理各種油的吸油材料，有人提出了從親油性合成樹脂纖維形成的吸油材料(例如，參閱昭和58年日本專利申請公開8885號公報(bào))以及使親油性高分子樹脂成形為顆粒狀而形成的吸油材料(例如，參閱昭和50年日本專利申請公開137887號公報(bào))等。
然而，這些先有技術(shù)的吸油材料具有吸油效果差，尤其是從合成樹脂制成的吸油材料不能在使用后進(jìn)行焚燒處理，因而具有難以廢棄處理的缺點(diǎn)。
因此，如果從天然纖維形成吸油材料，由于有可能進(jìn)行安全焚燒處理，就可以避免先有技術(shù)所具有的難以廢棄處理這樣的缺點(diǎn)。
所以，隨后進(jìn)行了天然纖維的吸油性和吸水性實(shí)驗(yàn)。具體地說，將椰子殼(ヤシがら)浸漬于A重油和海水中，并將棉花浸漬于A重油、海水和自來水中，各經(jīng)5分鐘、30分鐘、24小時(shí)和48小時(shí)后，觀察A重油、海水和自來水在天然纖維內(nèi)的吸附量，其結(jié)果表示在

圖12中。如這個(gè)圖12中所示，無論椰子殼還是棉花，吸油量都很大，但同時(shí)也吸附了海水或自來水，就吸油材料總體而言，具有吸油率低的缺點(diǎn)。
鑒于這一點(diǎn)，為了降低海水、自來水等的吸附率，用油脂類、纖維素酯、乙烯類樹脂、硅樹脂等涂覆紙張，對其進(jìn)行防水處理或疏水處理，再對這種紙進(jìn)行開棉處理成棉狀，有人提出了含有至少1%以上由此形成的紙漿的吸油材料(參閱平成5年日本專利申請公開202354號公報(bào))。
在這種吸油材料中，由于進(jìn)行了防水處理或疏水處理，海水或自來水等這樣一些水的吸附性降低了，但由于作為這種防水或疏水處理劑使用的氟系化合物、硅系化合物、蠟系化合物等在紙的纖維表面上形成了覆蓋膜，防止水分侵入，同時(shí)也阻礙了紙纖維本身對油的吸附，具有也使紙纖維的吸油性降低這樣的缺點(diǎn)。
此外，吸油材料由于要在諸如海面等漂浮使用后通過清洗等辦法回收，所以即使是在使用這類椰子殼或棉花等天然纖維的情況下，也有必要賦與一定強(qiáng)度。而且，吸油時(shí)天然纖維是散開的，為了使一部分天然纖維不至于殘留而成為廢物，既要防止天然纖維分散，也要考慮不進(jìn)一步提高費(fèi)用。
本發(fā)明的目的是要避免上述缺點(diǎn)，提供既能幾乎不吸附水分、只選擇性吸附油分從而提高吸油性，同時(shí)又能通過焚燒而簡便地進(jìn)行處理的吸油材料。此外，本發(fā)明還提供既具有一定強(qiáng)度、又能防止天然纖維分散、以更低的成本制造的吸油材料。
本發(fā)明解決問題的一種手段是提供以如下為特征的吸油材料它是由從天然纖維制成的多孔性基材和浸漬于該多孔性基材中的疏水劑形成的，而該疏水劑則是通過在脂肪酸聚合樹脂或脂肪酸縮合樹脂中添加氧化石蠟、乳化劑和保護(hù)性膠體物質(zhì)形成的。
本發(fā)明解決問題的另一種手段是提供以如下為特征的吸油材料它是由從天然纖維和混入這種天然纖維中的5-50%熱融性纖維制成的多孔性基材以及浸漬于該多孔性基材中的疏水劑形成的，而該疏水劑則是通過在脂肪酸聚合樹脂或脂肪酸縮合樹脂中添加氧化石蠟、乳化劑和保護(hù)性膠體特征形成的。
本發(fā)明的吸油材料由于是在多孔性基材中浸漬了疏水劑，幾乎不吸水而只選擇性地吸油，所以能高效率地吸油，提高了對油的吸附性。
此外，多孔性基材由于是由能安全焚燒的天然纖維制成的，因而能簡便地進(jìn)行廢棄處理。
再者，多孔性基材如果混入了熱融性纖維，便能使天然纖維相互固定而防止天然纖維分散，從而使吸油材料在發(fā)揮易于處置的強(qiáng)度的同時(shí)易于保持預(yù)定的使用形狀，而且在用吸油材料擦去油之后不會(huì)發(fā)生諸如纖維附著于被吸附對象中等殘留碎屑的情況。
還有，如果采用使天然纖維在液體中無紡布化的濕式無紡布化方法來形成多孔性基材，則可望能進(jìn)一步提高機(jī)械強(qiáng)度。而且就天然纖維而言，如果使用在提取原棉時(shí)得到的棉絨或紡織工藝副產(chǎn)的各種落棉，則不僅易于形成多孔性基材，而且多孔性基材在形成的情況下具有適當(dāng)強(qiáng)度，能以低成本制造吸油材料，同時(shí)還能盡量有效利用資源，具有諸多優(yōu)點(diǎn)。此外，還可以使天然纖維與廢紙或木漿等纖維摻合來制作多孔性基材。
本發(fā)明的上述及其它特征與目的，可以參照以下附圖的實(shí)施例詳細(xì)說明得知。在這些附圖中，圖1是本發(fā)明吸油材料的部分平面圖。
圖2是說明本發(fā)明吸油材料的吸油性和吸水性實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。
圖3是說明本發(fā)明吸油材料對溢油的吸附性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。
圖4是說明本發(fā)明吸油材料的其它實(shí)施例的有關(guān)實(shí)驗(yàn)以及不做疏水處理的多孔性基材的比較例有關(guān)吸油性和吸水性實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。
圖5是本發(fā)明吸油材料第1應(yīng)用例的斜視圖。
圖6是本發(fā)明吸油材料第2應(yīng)用例的斜視圖。
圖7是本發(fā)明吸油材料第3應(yīng)用例的概略側(cè)視圖。
圖8是本發(fā)明吸油材料第4應(yīng)用例的概略側(cè)視圖。
圖9是本發(fā)明吸油材料第5應(yīng)用例的概略側(cè)視圖。
圖10是本發(fā)明吸油材料第6應(yīng)用例的斜視圖。
圖11是本發(fā)明吸油材料第7應(yīng)用例的斜視圖。
圖12是說明天然纖維和椰子殼對A重油和水的吸附量的有關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖。
實(shí)施例如果參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例，則圖1表示本發(fā)明吸油材料10的第1實(shí)施例，這種吸油材料10是由從天然纖維12制成的多孔性基材14和浸漬于這種多孔性基材14中的疏水劑形成的。
天然纖維12可以是棉花、廢棉(棉花廢料)、羊毛等粗毛的混紡物、椰子殼纖維、木棉纖維、甘蔗渣、稻谷殼、中草藥藥渣等，這些可單獨(dú)使用或混合使用。這些天然纖維12中，尤其是提取原棉時(shí)得到的棉絨或紡織工藝副產(chǎn)的各種落棉等廢棉，既易于形成如下所述的多孔性基材14，又在形成多孔性基材14的情況下具有適當(dāng)強(qiáng)度，能以低成本制造吸油材料，同時(shí)還能盡量有效利用資源，可以說是較好的實(shí)例。
多孔性基材14是通過使這些天然纖維12無紡布化等加以固定而形成的。這樣，多孔性基材14由于是從天然纖維形成的，不會(huì)造成大氣污染等，可以安全焚燒，因而容易進(jìn)行廢棄處理。而且，在使這樣的天然纖維12無紡布化而制成多孔性基材14的情況下，可以用在空氣中進(jìn)行的干式無紡布化方法進(jìn)行，但如果用在液體中進(jìn)行的濕式無紡布化方法進(jìn)行，則能提高多孔性基材14的機(jī)械強(qiáng)度。具體地說，可以用抄紙型的無紡布化方法等進(jìn)行。
疏水劑是通過在脂肪酸聚合樹脂或脂肪酸縮合樹脂中添加氧化石蠟、乳化劑以及保護(hù)性膠體物質(zhì)形成的。這種疏水劑，更具體地說，是在脂肪酸聚合樹脂10-40%或脂肪酸縮合樹脂10-40%中添加氧化石蠟5-10%、乳化劑1-5%、保護(hù)性膠體物質(zhì)1-10%而形成的，使用時(shí)可用水作為溶劑稀釋10-100倍。
作為這種疏水劑，具體地說，可以使用日本股份公司西格馬研究所制造的商品名“SIGMA COAT 250”。這種“SIGMA COAT 250”的疏水性用JIS(日本工業(yè)規(guī)格)表示為R7-R9，它不是像在先有技術(shù)中使用的、通常的氟系化合物、硅系化合物、石蠟系化合物等那樣在天然纖維12表面形成覆蓋膜來防止水的侵入，而是在每根天然纖維中都吸附了疏水劑成分，增大天然纖維本身的表面張力，從而具有防止水的侵入的作用。因此，在天然纖維12所具有的對水和油的吸附性中，只有對水的吸附性降低，天然纖維12不阻礙對油的吸附性，既充分發(fā)揮了對油的吸附性，又可以不沾水。因此，本發(fā)明的吸油材料10由于只選擇性地吸油而吸油效率高，所以提高了對油的吸附性。此外，這種疏水劑的含浸既可以在制作多孔性基材14之前的階段進(jìn)行，也可以在多孔性基材14成形之后進(jìn)行。
其次，說明本發(fā)明吸油材料10的第1實(shí)驗(yàn)例Ⅰ。在這個(gè)第1實(shí)驗(yàn)例Ⅰ中，所用的試片是在從椰子殼纖維制成的多孔性基材14中浸漬了上述“SIGMA COAT 250”的物品和在從棉花制成的多孔性基材14中浸漬了上述疏水劑的物品，所用的測定液是A重油、白色煤油、色拉油、海水和自來水(河水)，進(jìn)行了吸油材料10的吸油性和吸水性實(shí)驗(yàn)。具體地說，將1克重的試片懸浮于室溫的各測定液中，放置5分鐘后再放置于有1厘米見方網(wǎng)目的金屬網(wǎng)上，分別在其5分鐘后、30分鐘后、24小時(shí)后和48小時(shí)后測定吸附重量，其結(jié)果表示在圖2中。從這個(gè)圖2可知，無論是使用椰子殼纖維的試片還是使用棉花的試片，吸油性都比吸水性高，而且使用棉花的試片與使用棉花的試片，吸油性都比吸水性高，而且使用棉花的試片與使用椰子殼纖維的試片相比，前者的吸油量為后者的2-3倍。這個(gè)第1實(shí)驗(yàn)例還證實(shí)，如果采用本發(fā)明的吸油材料10，由于能幾乎不吸水而只選擇性地吸油，因而提高了吸油性。
倘若要說明涉及本發(fā)明吸油材料10的第2實(shí)驗(yàn)例Ⅱ，則在這個(gè)第2實(shí)施例Ⅱ中實(shí)驗(yàn)了溢油的吸附性。具體地說，在注入于300毫米內(nèi)徑的圓筒狀容器中的水的水面上溢出10毫升(7.5克)A重油，投入1克在從棉花制成的多孔性基材14中浸漬了“SIGMA COAT 250”的試片和3克在從椰子殼纖維制成的多孔性基材14中浸漬了“SIGMA COAT 250”的試片，分別測定各自在5分鐘后、30分鐘后和24小時(shí)后的A重油吸附量，其結(jié)果表示在圖3中。從這個(gè)圖3可知，如果從椰子殼纖維形成的吸油材料10的投入量為用棉花形成的吸油材料10的3倍，則兩者對A重油表現(xiàn)出幾乎同等的吸油性，表明在使用棉花的情況下對A重油的吸附量是在使用椰子殼纖維的情況下的約3倍。此外，這個(gè)第2實(shí)驗(yàn)例也說明，漂浮在水面上的吸油材料10也只是選擇性地吸附水面上的A重油而幾乎不吸水。
其次，倘若要說明本發(fā)明的第2實(shí)施例，則在這個(gè)第2實(shí)施例中，多孔性基材14除具有天然纖維12和5-50%的熱融性纖維外與圖1的實(shí)施例一樣。
這種熱融性纖維在使天然纖維12相互絡(luò)合固定的同時(shí)還起到作為多孔性基材14的芯材的作用。作為這種熱融性纖維，可以分別單獨(dú)使用或混合使用烴類聚合物，如聚乙烯、聚丙烯等。
這個(gè)第2實(shí)施例中的多孔性基材14，可以在天然纖維12中含有5-10%的熱融性纖維，通過加熱壓縮制成氈狀而形成。這樣，多孔性基材14用熱融性纖維制成氈狀，是為了在以低成本防止天然纖維12的分散的同時(shí)適合于作為能高效制作成吸油材料10的使用形狀如板狀、圓筒狀的坯料，還著眼于通過制成氈狀可以具有易于處置的機(jī)械強(qiáng)度。
此外，多孔性基材14的基重(天然纖維和熱融性纖維的量)可以根據(jù)吸油材料10的用途適當(dāng)調(diào)整。例如，在吸油材料10用于回收海面等水面上溢油的情況下，從油回收后的提升速度和吸油速度的觀點(diǎn)來看，以200-500克/米2的基重為好。而在用于擦試植物油等比較簡單的油的情況下，主要考慮可操作性，基重以100-300克/米2為好。進(jìn)而，在用作工業(yè)用油水分離過濾器的情況下，要能充分吸油，以500-1000克/米2范圍的基重為好。
現(xiàn)在來敘述在這個(gè)第2實(shí)施例中涉及本發(fā)明的吸油材料10的實(shí)驗(yàn)例Ⅲ。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)例中，在作為天然纖維12的廢棉中含有30%作為熱融性纖維的聚乙烯、聚丙烯，將其加熱壓縮制成氈狀、形成基重500克/米2的多孔性基材14后，在這種多孔性基材14中浸漬作為疏水劑的上述“SIGMA COAT 250”的3%稀釋液，干燥，得到吸油材料10，將其作為試片。由于浸漬疏水劑，吸油材料10的重量增加20%。
其次，對于這個(gè)實(shí)驗(yàn)例Ⅲ和本發(fā)明中所用多孔性基材14未進(jìn)行疏水處理的比較例，進(jìn)行了吸油性和吸水性實(shí)驗(yàn)。具體地說，使用A重油、海水、溢油(在注入于內(nèi)徑300毫米圓筒狀容器中的水的水面上漂浮10毫升(7.5克)A重油)作為測定液，將本發(fā)明實(shí)驗(yàn)例Ⅲ的1克重試片漂浮于室溫的各測定液中放置5分鐘后，再放置于有1厘米見方網(wǎng)目的金屬網(wǎng)上，在其5分鐘后、30分鐘后、24小時(shí)后、48小時(shí)后分別測定吸附重量。
其結(jié)果表示在圖4中，在未進(jìn)行疏水處理的比較例的情況下，A重油約5秒鐘達(dá)到飽和(12倍)，海水約24小時(shí)達(dá)到飽和(21倍)，就溢油的飽和狀態(tài)而言，油和水兩者在吸附約30分鐘時(shí)達(dá)到飽和(22倍)。與此相對應(yīng)，在本發(fā)明實(shí)驗(yàn)例Ⅲ的情況下，A重油在約5秒鐘達(dá)到飽和(10倍)，海水在約48小時(shí)后部分吸附(0.5倍)，溢油在約5分鐘時(shí)達(dá)到飽和(22倍)。
從以上結(jié)果可以看出，像實(shí)驗(yàn)Ⅲ這樣在多孔性基材14中浸漬了疏水劑的情況與不浸漬疏水劑的比較例相比，對水和油的吸附劑量都減少了。這種吸油量減少，被認(rèn)為是由于在疏水處理時(shí)的干燥工藝中多孔性基材14的體積減少。另一方面，吸水量減少則是由于通過疏水處理提高了構(gòu)成多孔性基材14的纖維表面的疏水性。這意味著實(shí)驗(yàn)例Ⅲ的吸油材料10是通過幾乎不吸水而只選擇性吸油來高效率吸油的。
另外，在這個(gè)實(shí)施例中，天然纖維12中混入了熱融性纖維，但也可以使天然纖維12與廢紙或木漿等的纖維混合來制作多孔性基材14。因此，既能以低成本制造吸油材料10，又能盡量有效利用資源。
其次，參照圖5以下各圖，說明本發(fā)明第1實(shí)施例和第2實(shí)施例所得到的吸油材料10的具體使用狀態(tài)。首先，本發(fā)明的吸油材料10可以如圖5所示那樣裝填在由吸油性小的原料形成的網(wǎng)袋18內(nèi)，作為吸油器20來使用。利用這種吸油器20，對沾油的器皿、煎鍋等餐具和炊具等在用洗滌劑洗滌之前進(jìn)行擦試，可以降低家庭廢水中油的混入量。此外，這種吸油器20可以在使用后作為可燃性垃圾簡便地處理。
本發(fā)明的吸油材料10也可以如圖6中所示那樣折疊裝在紙包22內(nèi)作為吸油器20使用。這種圖6中所示的吸油器20即使在家庭中使用的油內(nèi)也可以比較大量地使用，例如適合于吸附處理炸魚蝦的油類。
本發(fā)明的吸油材料10還可以如圖7中所示那樣折疊裝在金屬容器24內(nèi)作為吸油過濾器26使用。這種圖7中所示的吸油過濾器26適合于安裝在廢水處理工藝中，用于較大規(guī)模的廢水處理。在這種情況下，也可以如圖8中所示那樣把本發(fā)明的吸油材料10在金屬容器24內(nèi)成管狀配置，用于分離去除工業(yè)規(guī)模的廢水中所含的油分。還可以如圖9中所示那樣，把吸油材料10同墊子(mat)32一起裝進(jìn)由涂漆金屬28制成的筒30內(nèi)使用。
此外，本發(fā)明的吸油材料10還能使用于用來處理海水等中溢出的溢油的物品中。具體地說，首先，可以如圖10中所示那樣，把制成圓柱狀的許多吸油材料10用繩纜34等相互連結(jié)成縱橫多個(gè)配列，作為吸油裝置36使用。還可以如圖11中所示那樣把吸油材料10裝入枕頭狀的網(wǎng)袋18內(nèi)，再把這種網(wǎng)袋18相互連結(jié)成縱橫多個(gè)配列，作為吸油裝置36使用。這些吸油裝置36，在不使用時(shí)卷起來或疊起來貯存、搬運(yùn)等，必要時(shí)展開使用。具體地說，可以用來在發(fā)生大范圍溢油的海面上等展開布設(shè)，因其不吸收海水而只選擇性地吸油，所以能高效率地從海水中去除溢油。
權(quán)利要求
1.吸油材料，其特征是，該材料是由從天然纖維制成的多孔性基材和浸漬于該多孔性基材中的疏水劑形成的，而該疏水劑是在脂肪酸聚合樹脂或在脂肪酸縮合樹脂中添加氧化石蠟、乳化劑和保護(hù)性膠體物質(zhì)而形成的。
2.吸油材料，其特征是，該材料是由從天然纖維與混入該天然纖維中的5-50%熱融性纖維制成的多孔性基材和浸漬于該多孔性基材中的疏水劑形成的，而該疏水劑是在脂肪酸聚合樹脂或在脂肪酸縮合樹脂中添加氧化石蠟、乳化劑和保護(hù)性膠體物質(zhì)而形成的。
3.吸油材料，其特征是，該材料是由從天然纖維和混入該天然纖維中的廢紙或木漿纖維制成的多孔性基材和浸漬于該多孔性基材中的疏水劑形成的，而該疏水劑是在脂肪酸聚合樹脂或在脂肪酸縮合樹脂中添加氧化石蠟、乳化劑和保護(hù)性膠體物質(zhì)而形成的。
4.權(quán)利要求1至3任何一項(xiàng)中所述的吸油材料，其特征是，所述天然纖維是提取原棉時(shí)得到的棉絨或紡織工藝副產(chǎn)的落棉。
5.權(quán)利要求1至3任何一項(xiàng)中所述的吸油材料，其特征是，所述多孔性基材是在液體中以無紡布化方法形成的。
全文摘要
吸油材料由浸漬了疏水劑的多孔性基材制成，這種多孔性基材由天然纖維或天然纖維與混入這種天然纖維中的5—50％熱融性纖維制成，而疏水劑則是在脂肪酸聚合樹脂或脂肪酸縮合樹脂中添加了氧化石蠟、乳化劑和保護(hù)膠體物質(zhì)而形成的。
文檔編號C09K3/32GK1101927SQ94115119
公開日1995年4月26日 申請日期1994年9月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月7日
發(fā)明者桑原秀行, 數(shù)馬謙二 申請人:鈴木總業(yè)株式會(huì)社