JP5762889B2

JP5762889B2 - 不織布

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Publication number: JP5762889B2
Application number: JP2011192462A
Authority: JP
Inventors: 暁小堀; 田中　政尚; 政尚田中; 小林　剛; 剛小林
Original assignee: Japan Vilene Co Ltd
Current assignee: Japan Vilene Co Ltd
Priority date: 2011-09-05
Filing date: 2011-09-05
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2031-09-05
Also published as: JP2013053389A

Description

本発明は不織布に関する。特には、セシウムを吸収するために使用する不織布に関する。より具体的には、土壌や河川に堆積又は溶出しているセシウムを吸収することのできる不織布であり、液体フィルタとして、水田や池などの水が溜まっている場所を覆うシートとして、土壌を覆うシートとして、土壌に埋設するシートとして、または土埃などの粉じん除去用気体フィルタとして使用することにより、セシウムを吸収することのできる不織布に関する。

紺青はセシウムを吸収する性能があり、また、放射性セシウムも吸収する性能があることが知られている。そのため、紺青を粉末状のまま、或いは水に分散させたサスペンジョンの状態で、所望箇所に散布することによって、セシウム又は放射性セシウムを吸収し、低減することが期待できる。しかしながら、紺青を粉末状又はサスペンジョンの状態で散布すると、セシウムを吸収した紺青を回収することが困難になり、場合によっては、セシウムを吸収した紺青が植物に吸収され、植物を汚染してしまうという懸念があった。

特開２００４−２６９０２４号公報

そのため、紺青を不織布に担持させれば、セシウムを吸収した紺青を回収するのが容易ではないかと考えた。紺青の量が多ければ多いほど、紺青によるセシウム又は放射性セシウムの吸収作用に優れるため、好適であるように考えていたが、紺青による吸収作用は優れているものの、液体フィルタや不織布を土壌に埋設した場合に、不織布から紺青が溶出してしまい、紺青の回収という、本来の目的を達成できない場合があった。また、気体フィルタとして使用する場合でも、風雨にさらされたり、濃霧時の外気をろ過する際など、気体フィルタが濡れた状態になると、紺青を含んだ水が気体フィルタから垂れ落ちて、回収することが困難になる懸念があった。

なお、紺青によるセシウム又は放射性セシウムの吸収作用を狙ったものではないが、含浸剤が含浸処理された不織布と天然粘着剤を使用した保護シートであり、天然粘着剤が顔料を含有することができ、顔料として紺青を開示する保護シートが知られている（特許文献１）。しかしながら、特許文献１は具体的にどの程度の量の紺青を含有するのか開示するものではないし、紺青の溶出の程度について、開示又は示唆するものではない。

本発明はこのような状況下においてなされたものであり、セシウムを吸収した紺青を、溶出させることなく回収することが容易な不織布を提供することを目的とする。

本発明の請求項１にかかる発明は、「１ｍ^２あたり１ｇ以上の紺青がバインダによって接着固定された不織布であり、前記紺青の量が不織布の目付の１０％以下、前記バインダ（固形分）と紺青との質量比率が７０：３０〜９５：５、かつ水中への紺青の溶出率が５％以下であることを特徴とする、セシウムを吸収するために使用する不織布。」である。

本発明の請求項２にかかる発明は、「不織布構成繊維が、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、モダアクリル繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、全芳香族ポリアミド繊維、ノボロイド繊維の群から選ばれる、１種類以上の繊維からなることを特徴とする、請求項１に記載の不織布。」である。

本発明の請求項３にかかる発明は、「バインダが、塩化ビニル成分及び／又は塩化ビニリデン成分を５０ｍａｓｓ％以上含むバインダからなることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の不織布。」である。

本発明の請求項１にかかる発明は、１ｍ^２あたり１ｇ以上の紺青が接着固定されているため、セシウムの吸収性能に優れるものである。また、紺青がバインダによって接着固定されている結果として、水中への溶出率が５％以下と紺青がしっかりと固定されているため、セシウムを吸収した紺青を溶出させることなく、回収することが容易な不織布である。

本発明の請求項２にかかる発明は、紺青量が多く、しかもセシウムを吸収した紺青を溶出させることなく、回収することが容易であるため、セシウムを吸収するために好適に使用できる。

本発明の請求項３にかかる発明は、不織布構成繊維が、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、モダアクリル繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、全芳香族ポリアミド繊維、ノボロイド繊維の群から選ばれる、１種類以上の繊維からなり、これら繊維は耐候性に優れているため、土壌、河川、水田、池などの屋外において使用しても、劣化することなく、長期間にわたって使用することができる。

本発明の請求項４にかかる発明は、塩化ビニル成分及び／又は塩化ビニリデン成分を５０ｍａｓｓ％以上含むバインダからなり、このバインダは耐候性に優れているため、土壌、河川、水田、池などの屋外において使用しても、劣化することなく、長期間にわたって使用することができる。

本発明の不織布はセシウムの吸収性に優れているように、１ｍ^２あたり１ｇ以上の紺青がバインダによって接着固定されている。

紺青は一般式ＭＦｅ［Ｆｅ（ＣＮ）_６］（Ｍ＝ＮＨ_４、Ｋ、Ｆｅ）で表され、アンモニウム紺青が一般的で好ましい。この紺青はセシウムイオンとイオン交換するか、アンモニウム紺青結晶の空孔にセシウムイオンを吸着することによって、セシウムを吸収できることが知られている。

この紺青はセシウムの吸収性に優れているように、不織布１ｍ^２あたり１ｇ以上の量でバインダによって接着固定されている。紺青の量が多い方がセシウムの吸収量が多くなるため、不織布１ｍ^２あたり３ｇ以上であるのが好ましく、５ｇ以上であるのがより好ましい。なお、紺青の量に上限はないが、紺青の量が不織布の目付の１０％を超えると、バインダによって紺青を強固に接着固定することができず、水中への紺青の溶出量が多くなる傾向があるため、不織布の目付の１０％以下であるのが好ましい。本発明における「不織布１ｍ^２あたり」というのは、不織布の最も面積の広い面の１ｍ^２あたり、という意味である。

本発明の不織布はこのような紺青が水中へ溶出しにくく、回収しやすいように、バインダによって接着固定したものであるが、本発明の不織布を、セシウムを吸収するために使用する場合、屋外で使用する場合が多いため、不織布構成繊維は屋外において劣化しにくい、合成繊維から構成されているのが好ましい。より具体的には、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、モダアクリル繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、全芳香族ポリアミド繊維、ポリアミド繊維、ビニロン繊維、ポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリウレタン繊維、フッ素繊維、ノボロイド繊維などの合成繊維を例示できる。これらの中でも、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、モダアクリル繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、全芳香族ポリアミド繊維及び／又はノボロイド繊維は、特に耐候性に優れているため、これら繊維を１種類以上含んでいるのが好ましい。

また、２種類以上の合成樹脂成分からなる複合型合成繊維であっても良い。複合型合成繊維の表面を構成する合成樹脂成分が低融点であれば、繊維形態を維持したまま、低融点合成樹脂成分によって融着することができる。この複合型合成繊維の断面形態としては、例えば、芯鞘型（偏芯型を含む）、海島型、サイドバイサイド型、オレンジ型、多層積層型を挙げることができる。この複合型合成繊維であっても、耐候性に優れるように、前述のような合成繊維構成樹脂一種類以上から構成されているのが好ましい。

本発明の不織布を構成する繊維の繊度は特に限定するものではないが、適度な見掛密度を有し、通水性や土壌などの対象物との接触性に優れているように、１〜５０ｄｔｅｘであるのが好ましく、１〜３０ｄｔｅｘであるのがより好ましい。また、繊維長も特に限定するものではないが、１ｍｍ以上であるのが好ましく、不織布の製造方法によっては、連続繊維であることもできる。好ましくは、３〜１００ｍｍである。なお、繊度及び／又は繊維長の点で異なる繊維を２種類以上含んでいても良い。

本発明の不織布においては、紺青がバインダによって、接着固定された状態にあるが、本発明の不織布を、セシウムを吸収するために使用する場合、屋外で使用する場合が多いため、屋外において劣化しにくい、合成樹脂からなるバインダで接着固定されているのが好ましい。より具体的には、塩化ビニル成分、塩化ビニリデン成分、酢酸ビニル成分、エチレン成分、アクリル酸エステル成分、ウレタン成分などの合成樹脂成分を含むバインダを挙げることができる。これらの中でも、耐候性に優れ、屋外において劣化しにくい、塩化ビニル成分及び／又は塩化ビニリデン成分を含むバインダを好適に使用することができる。特に、塩化ビニル成分又は塩化ビニリデン成分を５０ｍａｓｓ％以上含むバインダ、或いは塩化ビニル成分と塩化ビニリデン成分とを合計で５０ｍａｓｓ％以上含むバインダを好適に使用することができる。なお、バインダの状態としては、例えば、エマルジョン、ラテックス、サスペンジョン、溶液などであることができ、特に限定するものではない。

なお、不織布からの紺青の溶出を効果的に抑えるために、架橋剤（例えば、メラミン系、オキサゾリン系、イソシアネート系等）をバインダに添加することができる。架橋剤以外にも、水との接触を良好にするため、界面活性剤を添加することもできる。更に、撥油剤、浸透剤、難燃剤等の機能性薬剤をバインダに添加することができる。

本発明の不織布はこのようなバインダによって紺青が接着固定されたものであるが、紺青によるセシウムの吸収作用を阻害せず、しかも紺青の水中への溶出量を少なくできるように、バインダ（固形分）と紺青との質量比率は５０：５０〜９９：１であるのが好ましく、６０：４０〜９７：３であるのがより好ましく、７０：３０〜９５：５であるのが更に好ましい。

本発明の不織布はこのようなバインダによって紺青が接着固定されたものであるが、水中への紺青の溶出率が５％以下である。本発明の不織布を、セシウムを吸収するために屋外に設置した場合、雨等に晒されることになるが、紺青がセシウムを吸収したとしても、紺青自体が不織布から溶出してしまうと、紺青の回収が困難になるため、本発明においては、不織布における紺青の水中への溶出率が５％以下である。溶出率が低いほうが、紺青の回収性に優れているため、溶出率は３％以下であるのが好ましく、１％以下であるのがより好ましく、０．８％以下であるのが更に好ましく、０．７％以下であるのが更に好ましく、０．６％以下であるのが更に好ましく、０．５％以下であるのが更に好ましい。

なお、本発明における「溶出率」は次の手順により得られる値である。
（１）不織布から５ｃｍ角の試験片（面積：０．００２５ｍ^２）を採取する。
（２）試験片を２００ｍＬの純水（温度：２３℃）に浸漬し、１時間放置した後、試験片を純水から取り出す。
（３）試験片を取り出した純水の６９５ｎｍにおける吸光度を、分光光度計（島津製作所製、ＵＶ−１６５０ＰＣ）を用いて測定し、純水中における紺青濃度（＝Ｃ、単位：ｍｇ／Ｌ）を算出する。
（４）紺青濃度をもとに、次の式により紺青の純水への溶出量（＝Ｅｍ、単位：ｍｇ／ｍ^２）を算出する。
Ｅｍ＝Ｃ／［（１０００／２００）×０．００２５］＝８０Ｃ
（５）溶出量（Ｅｍ）と１ｍ^２あたりの紺青量（＝Ｍ、単位：ｇ）から、紺青の純水への溶出率（＝Ｅｒ、単位：％）を算出する。
Ｅｒ＝（Ｅｍ／１０００Ｍ）×１００＝Ｅｍ／１０Ｍ

本発明の不織布の目付は特に限定するものではないが、３０〜３０００ｇ／ｍ^２であるのが好ましく、５０〜１０００ｇ／ｍ^２であるのがより好ましい。目付が３０ｇ／ｍ^２未満であると、不織布の強度が低くなり、取り扱い時に引っ張ったりして破断しやすくなる傾向があり、目付が３０００ｇ／ｍ^２を超えると、重量が重たくなり、取り扱い性が低下し、また、厚みが厚くなりやすく、所望厚さにするのが困難になる傾向があるためである。なお、目付は不織布１ｍ^２あたりの質量である。

また、不織布の厚さは１〜１００ｍｍであるのが好ましく、２〜５０ｍｍがより好ましい。厚さが１ｍｍ未満であると、見掛密度が高すぎる不織布となり、通水性や土壌との接触面積の低下が起こりやすくなる傾向があり、厚さが１００ｍｍを超えると密度が低くすぎる不織布となり、不織布の強度が低下したり、取り扱い性が低下する傾向があるためである。なお、厚さは０．５ｇ／ｃｍ^２荷重下で測定した値である。

更に、不織布の見掛密度は０．００５〜０．１ｇ／ｃｍ^３であるのが好ましく、０．００７〜０．０７ｇ／ｃｍ^３がより好ましい。見掛密度が０．００５ｇ／ｃｍ^３未満であると、不織布の強度が低下したり、取り扱い性が低下する傾向があり、見掛密度が０．１ｇ／ｃｍ^３を超えると、通水性や土壌との接触面積の低下が起こりやすくなる傾向があるためである。

本発明の不織布は紺青量が多く、しかもセシウムを吸収した紺青を溶出させることなく、回収することが容易であるため、セシウムを吸収するために好適に使用できる。

本発明の不織布は、例えば、繊維ウエブを形成した後、繊維同士を結合して結合繊維ウエブを形成し、更に、結合繊維ウエブに対して、紺青をバインダで接着固定することによって製造することができる。

より具体的には、繊維ウエブは、例えば、カード法、エアレイ法などの乾式法、湿式法、メルトブロー法、スパンボンド法などの直接法によって形成することができる。本発明の不織布をセシウムの吸収に使用する場合、不織布内部にも紺青が接着固定されていると、紺青量を多くすることができるため好ましいが、不織布内部にも紺青を接着固定させやすいように、比較的粗い構造の繊維ウエブを形成できる、乾式法によって繊維ウエブを形成するのが好ましい。なお、繊維ウエブは１層ではなく、繊維配合が同じ又は異なる繊維ウエブを２層以上積層した積層繊維ウエブとしても良い。更に、繊維配向は一方向であっても、多方向であっても、クリスクロスであっても、ランダムであっても良く、特に限定するものではない。

次いで、繊維ウエブの繊維同士を結合して結合繊維ウエブを形成するが、繊維同士の結合方法としては、例えば、ニードルや水流によって絡合させる方法、繊維ウエブに低融点の熱融着繊維を含ませておき、この熱融着繊維を融着させる方法、バインダによって接着する方法、或いはこれらを併用する方法を挙げることができる。

なお、熱融着繊維を融着させる場合、例えば、カレンダーロールにより加熱加圧する方法、熱風乾燥機により加熱する方法、などを挙げることができるが、比較的粗い構造の結合繊維ウエブを形成できる、熱風乾燥機により加熱するのが好ましい。

また、バインダによって接着する場合、バインダとして、紺青を接着固定するためのバインダと同様のバインダを使用することができ、耐候性に優れている、塩化ビニル成分又は塩化ビニリデン成分を５０ｍａｓｓ％以上含むバインダ、或いは塩化ビニル成分と塩化ビニリデン成分とを合計で５０ｍａｓｓ％以上含むバインダを好適に使用することができる。なお、バインダの状態としては、例えば、エマルジョン、ラテックス、サスペンジョン、溶液などであることができ、特に限定するものではない。また、紺青を接着固定するためのバインダを、繊維同士を接着して結合繊維ウエブとするためのバインダとして作用させることもできる。なお、バインダを繊維ウエブに対して付与する方法としては、例えば、繊維ウエブをバインダ浴中に浸漬する方法、繊維ウエブにバインダを塗布する方法、繊維ウエブにバインダを散布する方法、により繊維ウエブにバインダを付与した後、乾燥する方法を挙げることができる。

そして、バインダで結合繊維ウエブに紺青を接着固定して本発明の不織布を製造することができるが、接着固定方法としては、例えば、結合繊維ウエブをバインダ浴中に浸漬する方法、結合繊維ウエブにバインダを塗布する方法、結合繊維ウエブにバインダを散布する方法、により結合繊維ウエブにバインダを付与した後、乾燥する方法を挙げることができる。これらの中でも、結合繊維ウエブの内部においても紺青を接着固定できるように、結合繊維ウエブをバインダ浴中に浸漬する方法により紺青含有バインダを付与するのが好ましい。なお、乾燥する方法は特に限定するものではないが、結合繊維ウエブが比較的粗い構造を有する場合には、その構造を維持できるように、熱風乾燥機により乾燥するのが好ましい。

以下に、本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（繊維ウエブＡ）
モダアクリル繊維［プロテックス（登録商標）、（株）カネカ、繊度：７．８ｄｔｅｘ、繊維長：６４ｍｍ］５０ｍａｓｓ％と、ポリエステル繊維（ユニチカエステルＨ−３８Ｆ、繊度：１４ｄｔｅｘ、繊維長：５１ｍｍ）５０ｍａｓｓ％とを混合し、カード機により開繊して、一層構造のクロスレイ繊維ウエブＡ（目付：７０ｇ／ｍ^２）を形成した。

（繊維ウエブＢ）
目付を２３０ｇ／ｍ^２としたこと以外は繊維ウエブＡと同様にして、クロスレイ繊維ウエブＢ（目付：２３０ｇ／ｍ^２）を形成した。

（繊維ウエブ結合用バインダ）
次の固形分質量比率で混合して、繊維ウエブ結合用バインダを調製した。
（１）ポリ塩化ビニルエマルジョンバインダ（ＣＢＣ社、ＶＹＣＡＲ３５１、固形分：５７％、塩化ビニル成分：１００ｍａｓｓ％）：６５ｍａｓｓ％
（２）塩化ビニル−エチレン系多元共重合体エマルジョンバインダ［スミカフレックス８５０ＨＱ（登録商標）、住友化学製、固形分：５０％、塩化ビニル成分：６０ｍａｓｓ％］：３５ｍａｓｓ％

（紺青含有バインダ）
紺青含有バインダａ〜ｈを表１に示す質量割合で配合して調合した。

（１）ポリ塩化ビニルエマルジョンバインダ（ＣＢＣ社、ＶＹＣＡＲ３５１、固形分：５７％、塩化ビニル成分：１００ｍａｓｓ％）
（２）塩化ビニル−エチレン系多元共重合体エマルジョンバインダ住友化学製、［スミカフレックス８５０ＨＱ（登録商標）固形分：５０％、塩化ビニル成分：６０ｍａｓｓ％］
（３）紺青粉末（大日精化製、ベレンスブルー）

（実施例１〜５、比較例１〜３）
表２に示す繊維ウエブＡ又は繊維ウエブＢを形成し、繊維ウエブ結合用バインダをスプレーにより繊維ウエブＡ又は繊維ウエブＢに、表２で示す量だけ付与した後、１５０℃の熱風乾燥機により乾燥し、繊維同士を結合して結合繊維ウエブを形成した。

その後、表２に示す紺青含有バインダａ〜ｈからなる浴中に、結合繊維ウエブを浸漬し、引き上げ、余剰の紺青含有バインダａ〜ｈを除去した後、１５０℃の熱風乾燥機により乾燥し、紺青を結合繊維ウエブに接着固定して、不織布を作製した。

（溶出率の測定）
実施例１〜５及び比較例１〜３の不織布の、水中への紺青の溶出率を前述の方法により算出した。なお、分光光度計の定量下限は０．５０ｍｇ／Ｌで、定量上限は２０ｍｇ／Ｌであった。この結果は表３に示す通りであった。なお、比較例２においては紺青溶出率が８％未満、実施例４においては４％未満と比較的高い値となったが、これは分光光度計の定量下限が０．５０ｍｇ／Ｌであったこと、及び比較例２及び実施例４における紺青量が少なかったことに起因して、計算上、高い値になったと考えられ、実際には、実施例１（＜０．６７）の溶出率よりも低いと考えられた。

（セシウム吸収性の評価）
同じ目付である実施例１、４、５及び比較例２、３の不織布を２×５ｃｍの長方形に切断して試験片を調製した後、濃度１００μｇ／Ｌ（＝０．１ｐｐｍ）のセシウム溶液（１００ｍＬ）中に試験片を浸漬し、１分後、５分後、１０分後、３０分後、６０分後、３時間後、及び１０日後における、セシウム濃度をそれぞれ測定した。なお、比較例１の不織布は同じ目付であるが、溶出が著しかったため、評価しなかった。また、セシウム濃度の測定は、原子吸光分析装置（サーモフィッシャーサイエンティフィック製ＳＯＬＡＡＲＭ６Ｋｋ−２、光の波長：８５２．１ｎｍ）を用いて測定した。

この各経過時間後のセシウム濃度（Ｃａ）と初期のセシウム濃度（Ｃｉ）から、次の式によりセシウム吸収率（Ａｒ）を算出した。これらの結果は表４に示す通りであった。
Ａｒ＝［（Ｃｉ−Ｃａ）／Ｃｉ］×１００

表３及び表４の結果から、本発明の不織布は紺青を溶出させることなく、紺青を回収することが容易であり、しかもセシウムの吸収性にも優れる不織布であることがわかった。したがって、本発明の不織布はセシウムを吸収する用途に好適に使用できるものであった。

本発明の不織布は液体フィルタ又は気体フィルタの濾過材、水田や池などの水が溜まっている場所を覆うシート、土壌を覆うシート、土壌に埋設するシートとして、または土埃などの粉じん除去用気体フィルタとして使用することにより、セシウムを吸収し、除去することができる。

Claims

１ｍ^２あたり１ｇ以上の紺青がバインダによって接着固定された不織布であり、前記紺青の量が不織布の目付の１０％以下、前記バインダ（固形分）と紺青との質量比率が７０：３０〜９５：５、かつ水中への紺青の溶出率が５％以下であることを特徴とする、セシウムを吸収するために使用する不織布。
不織布構成繊維が、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、モダアクリル繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、全芳香族ポリアミド繊維、ノボロイド繊維の群から選ばれる、１種類以上の繊維からなることを特徴とする、請求項１に記載の不織布。
バインダが、塩化ビニル成分及び／又は塩化ビニリデン成分を５０ｍａｓｓ％以上含むバインダからなることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の不織布。