专利名称：吸油材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及可用于吸附去除诸如在海面等水面上溢出的浮油、家庭中使用的油以及工厂废水或洗涤废水等所含的油等各种油的吸油材料的改进。
以前，作为吸附处理各种油的吸油材料，有人提出了从亲油性合成树脂纤维形成的吸油材料(例如，参阅昭和58年日本专利申请公开8885号公报)以及使亲油性高分子树脂成形为颗粒状而形成的吸油材料(例如，参阅昭和50年日本专利申请公开137887号公报)等。
然而，这些先有技术的吸油材料具有吸油效果差，尤其是从合成树脂制成的吸油材料不能在使用后进行焚烧处理，因而具有难以废弃处理的缺点。
因此，如果从天然纤维形成吸油材料，由于有可能进行安全焚烧处理，就可以避免先有技术所具有的难以废弃处理这样的缺点。
所以，随后进行了天然纤维的吸油性和吸水性实验。具体地说，将椰子壳(ヤシがら)浸渍于A重油和海水中，并将棉花浸渍于A重油、海水和自来水中，各经5分钟、30分钟、24小时和48小时后，观察A重油、海水和自来水在天然纤维内的吸附量，其结果表示在
图12中。如这个图12中所示，无论椰子壳还是棉花，吸油量都很大，但同时也吸附了海水或自来水，就吸油材料总体而言，具有吸油率低的缺点。
鉴于这一点，为了降低海水、自来水等的吸附率，用油脂类、纤维素酯、乙烯类树脂、硅树脂等涂覆纸张，对其进行防水处理或疏水处理，再对这种纸进行开棉处理成棉状，有人提出了含有至少1%以上由此形成的纸浆的吸油材料(参阅平成5年日本专利申请公开202354号公报)。
在这种吸油材料中，由于进行了防水处理或疏水处理，海水或自来水等这样一些水的吸附性降低了，但由于作为这种防水或疏水处理剂使用的氟系化合物、硅系化合物、蜡系化合物等在纸的纤维表面上形成了覆盖膜，防止水分侵入，同时也阻碍了纸纤维本身对油的吸附，具有也使纸纤维的吸油性降低这样的缺点。
此外，吸油材料由于要在诸如海面等漂浮使用后通过清洗等办法回收，所以即使是在使用这类椰子壳或棉花等天然纤维的情况下，也有必要赋与一定强度。而且，吸油时天然纤维是散开的，为了使一部分天然纤维不至于残留而成为废物，既要防止天然纤维分散，也要考虑不进一步提高费用。
本发明的目的是要避免上述缺点，提供既能几乎不吸附水分、只选择性吸附油分从而提高吸油性，同时又能通过焚烧而简便地进行处理的吸油材料。此外，本发明还提供既具有一定强度、又能防止天然纤维分散、以更低的成本制造的吸油材料。
本发明解决问题的一种手段是提供以如下为特征的吸油材料它是由从天然纤维制成的多孔性基材和浸渍于该多孔性基材中的疏水剂形成的，而该疏水剂则是通过在脂肪酸聚合树脂或脂肪酸缩合树脂中添加氧化石蜡、乳化剂和保护性胶体物质形成的。
本发明解决问题的另一种手段是提供以如下为特征的吸油材料它是由从天然纤维和混入这种天然纤维中的5-50%热融性纤维制成的多孔性基材以及浸渍于该多孔性基材中的疏水剂形成的，而该疏水剂则是通过在脂肪酸聚合树脂或脂肪酸缩合树脂中添加氧化石蜡、乳化剂和保护性胶体特征形成的。
本发明的吸油材料由于是在多孔性基材中浸渍了疏水剂，几乎不吸水而只选择性地吸油，所以能高效率地吸油，提高了对油的吸附性。
此外，多孔性基材由于是由能安全焚烧的天然纤维制成的，因而能简便地进行废弃处理。
再者，多孔性基材如果混入了热融性纤维，便能使天然纤维相互固定而防止天然纤维分散，从而使吸油材料在发挥易于处置的强度的同时易于保持预定的使用形状，而且在用吸油材料擦去油之后不会发生诸如纤维附着于被吸附对象中等残留碎屑的情况。
还有，如果采用使天然纤维在液体中无纺布化的湿式无纺布化方法来形成多孔性基材，则可望能进一步提高机械强度。而且就天然纤维而言，如果使用在提取原棉时得到的棉绒或纺织工艺副产的各种落棉，则不仅易于形成多孔性基材，而且多孔性基材在形成的情况下具有适当强度，能以低成本制造吸油材料，同时还能尽量有效利用资源，具有诸多优点。此外，还可以使天然纤维与废纸或木浆等纤维掺合来制作多孔性基材。
本发明的上述及其它特征与目的，可以参照以下附图的实施例详细说明得知。在这些附图中，图1是本发明吸油材料的部分平面图。
图2是说明本发明吸油材料的吸油性和吸水性实验结果的图。
图3是说明本发明吸油材料对溢油的吸附性的实验结果的图。
图4是说明本发明吸油材料的其它实施例的有关实验以及不做疏水处理的多孔性基材的比较例有关吸油性和吸水性实验结果的图。
图5是本发明吸油材料第1应用例的斜视图。
图6是本发明吸油材料第2应用例的斜视图。
图7是本发明吸油材料第3应用例的概略侧视图。
图8是本发明吸油材料第4应用例的概略侧视图。
图9是本发明吸油材料第5应用例的概略侧视图。
图10是本发明吸油材料第6应用例的斜视图。
图11是本发明吸油材料第7应用例的斜视图。
图12是说明天然纤维和椰子壳对A重油和水的吸附量的有关实验结果的图。
实施例如果参照附图详细说明本发明的实施例，则图1表示本发明吸油材料10的第1实施例，这种吸油材料10是由从天然纤维12制成的多孔性基材14和浸渍于这种多孔性基材14中的疏水剂形成的。
天然纤维12可以是棉花、废棉(棉花废料)、羊毛等粗毛的混纺物、椰子壳纤维、木棉纤维、甘蔗渣、稻谷壳、中草药药渣等，这些可单独使用或混合使用。这些天然纤维12中，尤其是提取原棉时得到的棉绒或纺织工艺副产的各种落棉等废棉，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的情况下具有适当强度，能以低成本制造吸油材料，同时还能尽量有效利用资源，可以说是较好的实例。
多孔性基材14是通过使这些天然纤维12无纺布化等加以固定而形成的。这样，多孔性基材14由于是从天然纤维形成的，不会造成大气污染等，可以安全焚烧，因而容易进行废弃处理。而且，在使这样的天然纤维12无纺布化而制成多孔性基材14的情况下，可以用在空气中进行的干式无纺布化方法进行，但如果用在液体中进行的湿式无纺布化方法进行，则能提高多孔性基材14的机械强度。具体地说，可以用抄纸型的无纺布化方法等进行。
疏水剂是通过在脂肪酸聚合树脂或脂肪酸缩合树脂中添加氧化石蜡、乳化剂以及保护性胶体物质形成的。这种疏水剂，更具体地说，是在脂肪酸聚合树脂10-40%或脂肪酸缩合树脂10-40%中添加氧化石蜡5-10%、乳化剂1-5%、保护性胶体物质1-10%而形成的，使用时可用水作为溶剂稀释10-100倍。
作为这种疏水剂，具体地说，可以使用日本股份公司西格马研究所制造的商品名“SIGMA COAT 250”。这种“SIGMA COAT 250”的疏水性用JIS(日本工业规格)表示为R7-R9，它不是像在先有技术中使用的、通常的氟系化合物、硅系化合物、石蜡系化合物等那样在天然纤维12表面形成覆盖膜来防止水的侵入，而是在每根天然纤维中都吸附了疏水剂成分，增大天然纤维本身的表面张力，从而具有防止水的侵入的作用。因此，在天然纤维12所具有的对水和油的吸附性中，只有对水的吸附性降低，天然纤维12不阻碍对油的吸附性，既充分发挥了对油的吸附性，又可以不沾水。因此，本发明的吸油材料10由于只选择性地吸油而吸油效率高，所以提高了对油的吸附性。此外，这种疏水剂的含浸既可以在制作多孔性基材14之前的阶段进行，也可以在多孔性基材14成形之后进行。
其次，说明本发明吸油材料10的第1实验例Ⅰ。在这个第1实验例Ⅰ中，所用的试片是在从椰子壳纤维制成的多孔性基材14中浸渍了上述“SIGMA COAT 250”的物品和在从棉花制成的多孔性基材14中浸渍了上述疏水剂的物品，所用的测定液是A重油、白色煤油、色拉油、海水和自来水(河水)，进行了吸油材料10的吸油性和吸水性实验。具体地说，将1克重的试片悬浮于室温的各测定液中，放置5分钟后再放置于有1厘米见方网目的金属网上，分别在其5分钟后、30分钟后、24小时后和48小时后测定吸附重量，其结果表示在图2中。从这个图2可知，无论是使用椰子壳纤维的试片还是使用棉花的试片，吸油性都比吸水性高，而且使用棉花的试片与使用棉花的试片，吸油性都比吸水性高，而且使用棉花的试片与使用椰子壳纤维的试片相比，前者的吸油量为后者的2-3倍。这个第1实验例还证实，如果采用本发明的吸油材料10，由于能几乎不吸水而只选择性地吸油，因而提高了吸油性。
倘若要说明涉及本发明吸油材料10的第2实验例Ⅱ，则在这个第2实施例Ⅱ中实验了溢油的吸附性。具体地说，在注入于300毫米内径的圆筒状容器中的水的水面上溢出10毫升(7.5克)A重油，投入1克在从棉花制成的多孔性基材14中浸渍了“SIGMA COAT 250”的试片和3克在从椰子壳纤维制成的多孔性基材14中浸渍了“SIGMA COAT 250”的试片，分别测定各自在5分钟后、30分钟后和24小时后的A重油吸附量，其结果表示在图3中。从这个图3可知，如果从椰子壳纤维形成的吸油材料10的投入量为用棉花形成的吸油材料10的3倍，则两者对A重油表现出几乎同等的吸油性，表明在使用棉花的情况下对A重油的吸附量是在使用椰子壳纤维的情况下的约3倍。此外，这个第2实验例也说明，漂浮在水面上的吸油材料10也只是选择性地吸附水面上的A重油而几乎不吸水。
其次，倘若要说明本发明的第2实施例，则在这个第2实施例中，多孔性基材14除具有天然纤维12和5-50%的热融性纤维外与图1的实施例一样。
这种热融性纤维在使天然纤维12相互络合固定的同时还起到作为多孔性基材14的芯材的作用。作为这种热融性纤维，可以分别单独使用或混合使用烃类聚合物，如聚乙烯、聚丙烯等。
这个第2实施例中的多孔性基材14，可以在天然纤维12中含有5-10%的热融性纤维，通过加热压缩制成毡状而形成。这样，多孔性基材14用热融性纤维制成毡状，是为了在以低成本防止天然纤维12的分散的同时适合于作为能高效制作成吸油材料10的使用形状如板状、圆筒状的坯料，还着眼于通过制成毡状可以具有易于处置的机械强度。
此外，多孔性基材14的基重(天然纤维和热融性纤维的量)可以根据吸油材料10的用途适当调整。例如，在吸油材料10用于回收海面等水面上溢油的情况下，从油回收后的提升速度和吸油速度的观点来看，以200-500克/米2的基重为好。而在用于擦试植物油等比较简单的油的情况下，主要考虑可操作性，基重以100-300克/米2为好。进而，在用作工业用油水分离过滤器的情况下，要能充分吸油，以500-1000克/米2范围的基重为好。
现在来叙述在这个第2实施例中涉及本发明的吸油材料10的实验例Ⅲ。在这个实验例中，在作为天然纤维12的废棉中含有30%作为热融性纤维的聚乙烯、聚丙烯，将其加热压缩制成毡状、形成基重500克/米2的多孔性基材14后，在这种多孔性基材14中浸渍作为疏水剂的上述“SIGMA COAT 250”的3%稀释液，干燥，得到吸油材料10，将其作为试片。由于浸渍疏水剂，吸油材料10的重量增加20%。
其次，对于这个实验例Ⅲ和本发明中所用多孔性基材14未进行疏水处理的比较例，进行了吸油性和吸水性实验。具体地说，使用A重油、海水、溢油(在注入于内径300毫米圆筒状容器中的水的水面上漂浮10毫升(7.5克)A重油)作为测定液，将本发明实验例Ⅲ的1克重试片漂浮于室温的各测定液中放置5分钟后，再放置于有1厘米见方网目的金属网上，在其5分钟后、30分钟后、24小时后、48小时后分别测定吸附重量。
其结果表示在图4中，在未进行疏水处理的比较例的情况下，A重油约5秒钟达到饱和(12倍)，海水约24小时达到饱和(21倍)，就溢油的饱和状态而言，油和水两者在吸附约30分钟时达到饱和(22倍)。与此相对应，在本发明实验例Ⅲ的情况下，A重油在约5秒钟达到饱和(10倍)，海水在约48小时后部分吸附(0.5倍)，溢油在约5分钟时达到饱和(22倍)。
从以上结果可以看出，像实验Ⅲ这样在多孔性基材14中浸渍了疏水剂的情况与不浸渍疏水剂的比较例相比，对水和油的吸附剂量都减少了。这种吸油量减少，被认为是由于在疏水处理时的干燥工艺中多孔性基材14的体积减少。另一方面，吸水量减少则是由于通过疏水处理提高了构成多孔性基材14的纤维表面的疏水性。这意味着实验例Ⅲ的吸油材料10是通过几乎不吸水而只选择性吸油来高效率吸油的。
另外，在这个实施例中，天然纤维12中混入了热融性纤维，但也可以使天然纤维12与废纸或木浆等的纤维混合来制作多孔性基材14。因此，既能以低成本制造吸油材料10，又能尽量有效利用资源。
其次，参照图5以下各图，说明本发明第1实施例和第2实施例所得到的吸油材料10的具体使用状态。首先，本发明的吸油材料10可以如图5所示那样装填在由吸油性小的原料形成的网袋18内，作为吸油器20来使用。利用这种吸油器20，对沾油的器皿、煎锅等餐具和炊具等在用洗涤剂洗涤之前进行擦试，可以降低家庭废水中油的混入量。此外，这种吸油器20可以在使用后作为可燃性垃圾简便地处理。
本发明的吸油材料10也可以如图6中所示那样折叠装在纸包22内作为吸油器20使用。这种图6中所示的吸油器20即使在家庭中使用的油内也可以比较大量地使用，例如适合于吸附处理炸鱼虾的油类。
本发明的吸油材料10还可以如图7中所示那样折叠装在金属容器24内作为吸油过滤器26使用。这种图7中所示的吸油过滤器26适合于安装在废水处理工艺中，用于较大规模的废水处理。在这种情况下，也可以如图8中所示那样把本发明的吸油材料10在金属容器24内成管状配置，用于分离去除工业规模的废水中所含的油分。还可以如图9中所示那样，把吸油材料10同垫子(mat)32一起装进由涂漆金属28制成的筒30内使用。
此外，本发明的吸油材料10还能使用于用来处理海水等中溢出的溢油的物品中。具体地说，首先，可以如图10中所示那样，把制成圆柱状的许多吸油材料10用绳缆34等相互连结成纵横多个配列，作为吸油装置36使用。还可以如图11中所示那样把吸油材料10装入枕头状的网袋18内，再把这种网袋18相互连结成纵横多个配列，作为吸油装置36使用。这些吸油装置36，在不使用时卷起来或叠起来贮存、搬运等，必要时展开使用。具体地说，可以用来在发生大范围溢油的海面上等展开布设，因其不吸收海水而只选择性地吸油，所以能高效率地从海水中去除溢油。
权利要求
1.吸油材料，其特征是，该材料是由从天然纤维制成的多孔性基材和浸渍于该多孔性基材中的疏水剂形成的，而该疏水剂是在脂肪酸聚合树脂或在脂肪酸缩合树脂中添加氧化石蜡、乳化剂和保护性胶体物质而形成的。
2.吸油材料，其特征是，该材料是由从天然纤维与混入该天然纤维中的5-50%热融性纤维制成的多孔性基材和浸渍于该多孔性基材中的疏水剂形成的，而该疏水剂是在脂肪酸聚合树脂或在脂肪酸缩合树脂中添加氧化石蜡、乳化剂和保护性胶体物质而形成的。
3.吸油材料，其特征是，该材料是由从天然纤维和混入该天然纤维中的废纸或木浆纤维制成的多孔性基材和浸渍于该多孔性基材中的疏水剂形成的，而该疏水剂是在脂肪酸聚合树脂或在脂肪酸缩合树脂中添加氧化石蜡、乳化剂和保护性胶体物质而形成的。
4.权利要求1至3任何一项中所述的吸油材料，其特征是，所述天然纤维是提取原棉时得到的棉绒或纺织工艺副产的落棉。
5.权利要求1至3任何一项中所述的吸油材料，其特征是，所述多孔性基材是在液体中以无纺布化方法形成的。
全文摘要
吸油材料由浸渍了疏水剂的多孔性基材制成，这种多孔性基材由天然纤维或天然纤维与混入这种天然纤维中的5—50％热融性纤维制成，而疏水剂则是在脂肪酸聚合树脂或脂肪酸缩合树脂中添加了氧化石蜡、乳化剂和保护胶体物质而形成的。
文档编号C09K3/32GK1101927SQ94115119
公开日1995年4月26日 申请日期1994年9月7日 优先权日1993年9月7日
发明者桑原秀行, 数马谦二 申请人:铃木总业株式会社