Oil adsorbing mat and treatment method of the oil adsorbing mat

本発明は、流出油や水中に混入する油分を吸着、回収する油吸着マットに関する。 更に詳しくは、油分を吸着回収したマットを短期間に生分解させて土壌汚染を防止する環境対応型の油吸着マットに関する。

従来、油流出事故の際、流出油を乳化剤やゲル化剤で回収処理する方法が採られている。
この方法では流出油が広範囲に拡散した場合、回収処理が困難となり、汚染された環境を浄化するには膨大な時間を要した。 この為の改善策として水面から油分を短時間に回収するポリエチレン、ポリプロピレン等の親油性の繊維からなる油吸着マットが使用されるようになった。 例えば、粗リンターにバインダーとして熱可塑性合成重合体類を混合して加熱冷却して成形した油吸着剤が知られている。 （特許文献１）更に、セルロース繊維、又はそれに化学繊維を混合した成形品に撥水剤をスプレー又は含浸させた油吸着剤も提案されている。 （特許文献２）しかしながら、これらの従来の油吸着マットは、相当量の油分を短時間に吸着回収する事を可能にしたが、吸着後のマット処理に関する新たな環境課題が発生した。 これらの油吸着マットの繊維は耐久性に優れ、自然における劣化分解が進まず、土中に埋め立て処理をした場合、土壌汚染を引き起こしたり、また焼却処理をした場合、有毒ガスによる大気汚染を引き起こす等の二次的な環境汚染が発生し、この対策に対する新たな技術課題が生じることになった。

特公昭６０−２３４２号公報

特開平４−２６５１９４号公報

本発明は、水面から油分を吸着する油吸着マットであり、高い油吸着量で吸着油のマットからの離脱を少なくし油を効率よく回収すると同時に、油を吸着した後のマットの回収時にマットが破断することのない強度を有し、回収したマットを短期間で生分解させることが出来、土中に埋め立てても土壌汚染の発生もなく、また焼却処分でも低温焼却により、大気汚染の少ない環境対応型の油吸着マットを提供することを目的とする。

本発明の油吸着マットは、綿実表面加工繊維および天然撥水加工繊維とコットン繊維およびパルプからなるセルロース繊維８０〜９５重量％、有機質樹脂および熱融着性有機質繊維からなる有機質結合材２〜１５重量％、吸油性撥水剤０．５〜５重量%を主構成成分とする基材に、易分解性不織布を積層複合した油吸着マットで生分解性を有する。 コットン繊維及びパルプからなるセルロース繊維としては、コットン繊維含有の再生処理繊維および再生パルプ等の再生処理セルロース繊維を使用することが出来、生分解性の油吸着不織布としては、ポリ乳酸、脂肪族ポリエステル、ポリカプロラクタムの単独、または混合繊維からなるバクテリアおよび紫外線等による易分解性不織布を用いる。 易分解性不織布は、基材と共に熱プレスでネット形状にスタンプ加工したキルティング構造とするか、または、更には基材に積層し続いてニードルパンチ加工を施して生分解性の油吸着マットとする。
本発明の生分解性の油吸着マットは、油を吸着させた後、石油分解バクテリアを散布し生分解させることによって処理可能な、環境対応型油吸着マットである。

本発明油吸着マットは、吸油撥水性を有し、これによって水面から油分を選択的かつ速やかに吸着し、マットを水面に浮上させておく性質を有する。 また多孔質の綿実表面加工繊維および天然撥水加工繊維、およびコットン繊維を含有する本発明の油吸着マットは、油吸着量も多く油を多孔質の内部に固定する為、回収中のマットからの油の離脱も少なく油を効率良く回収する事が出来、サイズ処理されたパルプ等のセルロース繊維の配合は、油吸着力も良く、マットを製紙と同様の湿式抄造で製造出来、経済的なマットの提供が可能である。 更に、基材マットを生分解性の不織布と共に熱プレスでネット形状にスタンプ加工しキルティング構造とする事も出来、これによって吸着油の離脱防止を一層高めることが出来、本発明のマットの有機質樹脂及び熱融着性繊維はマットの引張強度を高める。 更に、基材が不織布で裏打ちされているので、油を吸着した後のマットの回収時にマットが破断することがない。

本発明のもう一つの特徴である生分解性については、綿実表面加工繊維および天然撥水加工繊維の配合が生物学的に活性化した媒体となり石油分解バクテリアの生育に適し、油を吸着したマットに分解菌を散布し土中に埋設することで、短時間にマットを分解処理する事ができる。

以下、本発明の油吸着マットを構成する主要成分について詳述する。
本発明のマットを構成する基材の主要成分である綿実表面加工繊維は、コットン綿の種から硫酸処理によって綿を除去した時の副産物をアンモニアによる中和処理をして得られる微繊維である。 また天然撥水加工繊維とは、綿等の天然繊維やパルプを、パーフロオロアルキル基含有アクリル樹脂、ジメチルポリシロキサン、アルキルケッテンダイマー・パラフィンワックス等の吸油性の撥水剤やサイズ剤で処理した加工繊維である。 係る代表的な製品に(株)環境バイオで販売しているオイルバンパイヤー〈商品名〉、バンパイヤーセル〈商品名〉を挙げる事が出来る。 また、コットン繊維含有の再生処理品、例えばコットン・ポリエステル衣料を再生処理した繊維や再生パルプも配合出来るが、この場合マットを製造する段階で撥水処理する必要がある。 上記したセルロース繊維を配合したマットは、多孔質と吸油撥水性に優れ、油の吸着量も多く、回収マットからの油の離脱も少なく保油率が高いので、効率良い油の回収が可能となる。 このようなセルロース繊維の基材中の含有量は８０〜９５重量％であるが、この上限を９５重量%とする理由は、マットの強度、撥水性、抄造性を付与する他の必須成分との配合を考慮したものである。

本発明の油吸着マットの基材を構成する有機質樹脂、熱融着性繊維からなる有機質結合材は、マットに引張強度、引裂強度及び保油性の向上等を付与するものである。 かかる有機質樹脂は、アクリル樹脂、変性アクリル樹脂、ポリビニルアルコール、エチレン酢酸ビニル樹脂等のエマルジョンを挙げることが出来る。 また有機質結合助剤として利用されるポリアクリルアミド、硫酸バンド等の凝集剤や、ナイロン、ポリ乳酸繊維、ポリエチレン・ポリプロピレン等の熱融着性の繊維を挙げることが出来る。 特に、熱融着性繊維は、マットの引張強度や湿式抄造の生産性を高め、出来たマットを更に熱プレスでネット形状にスタンプ加工しキルティング構造とすることにより、成形された油吸着マットの保油性を一層高める効果を発揮する。 上記の有機質結合材は、マットの生分解性の点からバクテリアや紫外線で劣化しやすいタイプが好適で、その配合量は、２〜１５重量％が好ましく、上限も１５重量％以下にとどめることが好ましい。

本発明を構成する吸油性撥水剤は、流出油をマットに吸着させ、吸着マットを長時間、水面に浮遊させ、効率的な回収をする働きがある。 係る吸油性撥水剤は、前記したサイズ剤と同様に、パーフルオロアルキル系フッ素化合物、ポリジメチルシロキサン系のシリコン化合物、アルキルケテンダイマー・石油樹脂・ワックス等のサイズ剤の単独または混合物であるが、未処理セルロース繊維、再生セルロース繊維を含む抄造用水性原料（スラリー）に添加され、繊維に疎水性、撥水性を付与させるものである。 配合量は、未処理繊維の配合量により変動させるが、多量に添加しても効果は飽和状態になる為、経済性の点から基材の５重量％以下の添加で充分である。

本発明のマットの製造方法は、セルロース繊維、有機質結合材、吸油撥水剤からなる組成物を水に分散させスラリーとし、それを円網、長網またはロートフォーマ等の製紙用抄造機でマットに抄造し乾燥する。 これにより、厚み２ｍｍ〜１０ｍｍ、密度０．１〜０．２ｇ／ｃｍ ³ 、長さ５０〜３００ｍ程度のロール形状の油吸着マットの基材が製造される。

湿式抄造法で製造される本発明のマット基材は、長尺巻きで大規模に油を吸着回収する為に、マットの引張強度、引裂強度を高める必要がある。 この為、不織布をマット基材の片面または両面に積層しニードルパンチ加工を施し複合化する事で、長尺ロールとして使用可能な強度を付与することが出来る。 かかる不織布としては、ポリ乳酸、脂肪族ポリエステル、ポリカプロラクタムの単独または混合繊維からなり、目付１００ｇ／ｍ ²以下、好ましくは５０ｇ／ｍ ²以下のバクテリアおよび紫外線等による易分解性不織布を挙げる事が出来る。 この不織布の第一の効果はマットの強度を高め、油吸着後のマット回収時にマットが破断するのを防止することにある。

更に、不織布と複合化したマット基材を、１００〜１５０℃の熱ロールプレス等でネット形状にスタンプ加工をしてキルティング構造を付与する事も出来る。 係る加工によりマットの層間強度の向上と保油性を一層高める事が出来る。 本発明におけるスタンプ加工に使用する金型の一例を図１に示す。 熱プレスの金型１の凸部２が格子状（ネット形状）になっており、この金型をマット３に押し付けることによって、金型の凸部２とマット３の接触している箇所（及びその近傍）のマット中の熱融着性有機質繊維や有機質樹脂が融解してマットを部分的に固化させる。 また、マットの金型の凸部２から離れた箇所は固化していないため、固化した部分より膨らんでいる。 この状態をキルティング構造と呼んでおり、キルティング構造を有するマット３の一例を図２に示す。

本発明の油吸着マットのもう一つの特徴は、油を吸着したマットの生分解性を応用し、短期間に油吸着後のマットを分解処理する事を可能にしたことである。 綿実表面加工繊維および天然撥水加工繊維，綿再生処理繊維等を配合した本発明のマット基材は、生物学的に活性化した媒体となり石油分解バクテリアの生育に適し、バクテリアおよび紫外線等による易分解性不織布と共に、油を吸着した本発明油吸着マットに石油分解菌を散布し土中に埋め立て処分をすることで、短期間に油吸着マットを分解処理する事が可能となった。

また、天然繊維を多く配合した本発明の油吸着マットを焼却処分した場合、低温焼却が可能で有害ガスの発生も少なく、大気汚染を引き起こすこともない。 この様に本発明のマットの回収処分は、二次的な環境汚染を防止することを可能にした。

以下、本発明の油吸着マットとその利用方法について、実施例を以って説明するが、本発明はこの範囲に限定されるものではない。

〔実施例１〕
綿実表面加工繊維（(株)環境バイオ製、オイルバンパイヤー（商品名））、１０重量％、綿実撥水加工繊維（(株)環境バイオ製、バンパイヤーセル（商品名））３３重量％、綿実再生加工繊維（日東紡績（株）製、再生加工繊維ＣＳＹ（商品名））４５重量％、３デニールの１２０〜１５０℃ホットメルト型ポリアミド繊維５重量％、ガラス転移温度−１４℃の自己架橋型アクリル樹脂エマルジョン（４５重量％濃度）５重量％（固形分換算）、特殊アクリル／フッ素系撥水剤（旭硝子（株）製、旭ガードＡＧ−７００（商品名））２重量％からなる組成物をパルパーで水に分散し、約１重量％の水性スラリーを調合した。 かかる水性スラリーをロートフォーマ抄造機でマットを製造した。 続いて目付５０ｇ／ｍ ²のポリ乳酸不織布（ユニチカ（株）製、テラマック（商品名））をマット基材に乗せ、５ｍｍピッチ間隔でニードルパンチ加工し、油吸着マットＡを製造した。

〔実施例２〕
綿実表面加工繊維４０重量％、綿実撥水加工繊維５重量％、綿再生加工繊維４０重量％、ポリアミド繊維５重量％、ガラス転移−１４℃の自己架橋型アクリル樹脂エマルジョン５重量％（固形分換算）、ポリジメチルシロキサン撥水剤（信越化学工業（株）製、ポロンＭ（商品名））５重量％からなる組成物を実施例１と同様にして油吸着マットＢを製造した。

〔実施例３〕
綿実加工繊維３０重量％、綿再生加工繊維５５重量％、３デニールポリアミド繊維５重量％、ガラス転移温度−１４℃の自己架橋型アクリル樹脂エマルジョン５重量％（固形分換算）、ポリジメチルシロキサン３重量％、アルキルケッテンダイマー２重量％からなる組成物を実施例１と同様にして油吸着マットを製造した。 続いて、このマットを図１に示した金型を用い、１２０℃の熱プレスでスタンプ加工した。 図１における金型凸部の幅Ｘは１０ｍｍ、金型凸部の芯から芯までの長さＹは１００ｍｍであり、１００ｍｍ間隔の格子状にスタンプ加工して、図２に示すキルティング構造を有する油吸着マットＣを製造した。

〔試験１〕
実施例１〜３の本発明による油吸着マットＡ，Ｂ，Ｃと、比較例として市販のポリプロピレン系不織布マットＤ，Ｅ（米国ニュー ピグ コーポレーション（株）製、商品名 Ｐｉｇ）及び易分解性不織布を有しない、マットＢと同一の基材のみによる油吸着マットＦについて、国土交通省による「海洋汚染及び海上災害の防止に関する法律 第17条の３」及び「海洋汚染及び海上災害の防止に関する法律施行規則 第３７条の２」の規定に基づく「油吸着剤性能試験基準」の試験法に準拠して評価した。 尚、強度試験については、同規定の（１）油吸着剤（マット状のもの）」の「（６）強度の試験」により油吸着剤の単体をつるし、荷重をかけて３分後の破断状態を判定した。 得られた結果を表１に示す。

〔試験２〕
油を吸着したマットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ、Ｆに、（株）環境バイオより入手した石油分解バクテリア（Bacillus subtilis，Bacillus licheniformus，Bacillus megaterium）を含有する水（ＨＣ（商品名））を噴霧器で適宜、数回散布し土中に埋め立て処分した。 油吸着マットＡ，Ｂ，Ｃと油は約６ヶ月で水と二酸化炭素に生分解された。 マットＤ，Ｅについては合成繊維が分解されず残っていた。
試験１の表結果より油吸着マットＡ，Ｂ，Ｃは、いずれも油吸着量が高く、且つ、回収マットの油の保油性にも優れ流出油等の油を効率良く回収出来る事を示している。 油吸着マットＦは、基材のみで不織布を有しないため、強度において劣り、引き上げ後のシートが破断した。 又、試験２の結果より、回収マットを土中に埋め立て処分した場合、本発明の油吸着マットＡ，Ｂ，Ｃは、石油分解バクテリアにより短期間に生分解され二次的環境汚染を防止出来る事を示している。 また、マットの天然繊維は合成繊維と違って燃焼カロリーが低く、バクテリア分解との併用で低温焼却処分による大気汚染が抑えることが出来る。 以上より本発明は、流出油を効率良く回収し、回収後も短期間で生分解する環境対応型の油吸着マットであることが明らかである。

本発明油吸着マットは、水面から油分を選択的かつ速やかに吸着させ、マットを水面に浮上させておく性質をも有し、油吸着量も多く油を多孔質の内部に固定し、回収中のマットからの油の離脱も少なく油を効率良く回収する事が出来る。
更に、マットを湿式抄造で製造出来、経済的なマットの提供を可能にすると共に熱プレスでネット形状にスタンプ加工しキルティング構造とする事も出来るので、マットの引張強度が高く、破断することがないので、これにより長尺の油吸着マットによる大規模回収を可能にした。 更に、本発明のもう一つの特徴である生分解性により、油を吸着したマットに分解菌を散布し土中に埋設することで、短時間に分解処理する事を可能にした。

本発明の油吸着マットをスタンプ加工するための金型の一例である。

スタンプ加工された油吸着マットの一例を示す平面図である。

符号の説明

１ 金型 ２ 金型凸部 ３ 油吸着マット