JP2005060894A - Apparatus for producing grafted base material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は,繊維布帛,紙やフィルムなどシート状基材または繊維状基材に,親水性,撥水性,吸放湿性,制電防止性,接着性,抗菌性等の耐久性ある機能を効率的に付与するためのグラフト化基材の製造装置に関する。 The present invention is effective in providing durable functions such as hydrophilicity, water repellency, moisture absorption / release properties, anti-static properties, adhesiveness, and antibacterial properties to fiber-like fabrics, sheet-like substrates such as paper and films, or fibrous substrates. The present invention relates to an apparatus for producing a grafted base material for imparting it.
繊維布帛,紙やフィルムなどシート状基材または繊維状基材に,風合い改善,吸湿性,吸水性,撥水性,物質吸着能そして異種材料との接着性改善などの恒久的な機能性を付与する手段として,グラフト重合法は有用な方法である。これまで,知られている主なグラフト重合法は過酸化物などの熱重合性の開始剤を用いるケミカルグラフト重合法,低温プラズマを用いるグラフト重合法,放射線グラフト重合法がある。ケミカルグラフト重合法では,開始剤とラジカル重合性化合物を同時に溶解した処理液に基材を浸漬して加熱処理するため,浴中に遊離した開始剤により,ホモポリマーが多く生成し,洗浄工程での負荷が大きくなる,また,グラフト効率がよくないという問題があった。低温プラズマを用いるグラフト重合法では基材を活性化するためには,真空内に基材を設置する必要があり,シート状,繊維状の基材を連続処理するという点では装置が大型化するという問題がある。 Permanent functionality such as improved texture, hygroscopicity, water absorption, water repellency, substance adsorbing ability, and improved adhesion to dissimilar materials is imparted to fiber-like fabrics, sheet-like substrates such as paper and film, or fibrous substrates As a means for achieving this, the graft polymerization method is a useful method. The main graft polymerization methods known so far include a chemical graft polymerization method using a thermally polymerizable initiator such as peroxide, a graft polymerization method using a low-temperature plasma, and a radiation graft polymerization method. In the chemical graft polymerization method, the substrate is immersed in a treatment solution in which the initiator and radically polymerizable compound are dissolved at the same time, and heat treatment is performed. Therefore, a large amount of homopolymer is produced by the initiator released in the bath, and the washing process is performed. There was a problem that the load on the machine increased and the grafting efficiency was not good. In order to activate the base material in the graft polymerization method using low-temperature plasma, it is necessary to install the base material in a vacuum, and the apparatus becomes large in terms of continuous processing of sheet-like and fibrous base materials. There is a problem.
放射線グラフト重合法において,現在,工業的に使用可能な放射線はガンマ線か電子線である。ガンマ線は放射性廃棄物が生成し,その処理が問題である。さらに施設が非常に大規模となり,処理コストが大きく,実用的でない。一方,電子線はタイヤ工業,電線工業などで多く使用されており,とくに,近年,300kV以下の低エネルギー電子線照射装置が開発され,照射装置のイニシャルコストが低下しているという長所がある。 In the radiation graft polymerization method, currently industrially usable radiation is gamma rays or electron rays. Gamma rays are generated by radioactive waste, and its treatment is a problem. Furthermore, the facility is very large, the processing cost is high, and it is not practical. On the other hand, electron beams are widely used in the tire industry, the electric wire industry, and the like, and in particular, in recent years, a low energy electron beam irradiation apparatus of 300 kV or less has been developed, and the initial cost of the irradiation apparatus is reduced.
非特許文献1に記載されている同時照射法と言われる放射線グラフト重合法がある。最初に,材料にラジカル重合性化合物を含浸させた後,次いで,酸素濃度の低い雰囲気で,電子線等の放射線を照射し,グラフト重合を起こさせるものである。しかし,この方法ではラジカル重合性化合物の中には揮発性のものも多いため,蒸散によるグラフト反応の局在化が起こるという問題がある。また,上記の方法では,照射時に基材の活性化と重合開始反応が起こるが,電子線を用いた場合,電子線の特性上,照射時間は秒単位と短く,照射後には直ちに空気中に曝され重合反応を継続することができず,ラジカル重合性化合物の含浸の程度によりグラフト率は大きく左右され,製品のグラフト率の制御が難しい。 There is a radiation graft polymerization method called a simultaneous irradiation method described in Non-Patent Document 1. First, the material is impregnated with a radically polymerizable compound, and then radiation such as an electron beam is irradiated in an atmosphere having a low oxygen concentration to cause graft polymerization. However, this method has a problem in that the graft reaction is localized by transpiration because many radically polymerizable compounds are volatile. In the above method, activation of the base material and polymerization initiation reaction occur during irradiation. However, when an electron beam is used, the irradiation time is as short as seconds due to the characteristics of the electron beam, and immediately after irradiation in the air. The polymerization reaction cannot be continued due to exposure, and the grafting rate depends greatly on the degree of impregnation of the radically polymerizable compound, making it difficult to control the grafting rate of the product.
化学合成の高分子材料にはラジカル重合性化合物が含浸しにくい材料が多い。例えば,ポリエチレンテレフタレート(ポリエステル)繊維等では,その高い結晶性から,ラジカル重合性化合物を繊維フィラメント内部まで含浸させるためには,ラジカル重合性化合物溶液を基材のガラス転移温度以上に高めた高温条件で,浸漬するか,または,前もって二塩化エチレンやクロロベンゼンなどハロゲン系溶剤やベンジルアルコールなどベンゼン系溶剤等に基材を浸漬して,繊維を膨潤させるか,またはラジカル重合性化合物溶液にハロゲン系溶剤やベンゼン系溶剤等を添加する必要がある。このような有害な有機溶剤の使用は近年の環境問題から避けなければならない。 Many chemically synthesized polymer materials are difficult to impregnate with radically polymerizable compounds. For example, in the case of polyethylene terephthalate (polyester) fiber, etc., in order to impregnate the radically polymerizable compound into the fiber filament due to its high crystallinity, the high temperature condition in which the radically polymerizable compound solution is raised above the glass transition temperature of the substrate. Soak the substrate in a halogen-based solvent such as ethylene dichloride or chlorobenzene or a benzene-based solvent such as benzyl alcohol in advance to swell the fiber, or use a halogen-based solvent in the radical polymerizable compound solution. It is necessary to add benzene solvent. The use of such harmful organic solvents must be avoided due to recent environmental problems.
一方,電子線など放射線に安定なポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートなど高分子を構成する主鎖中に芳香環を有するポリマー基材に電子線グラフト重合を行う方法として,酸素濃度を500ppm以下の雰囲気中で電子線を照射した後,ラジカル重合性化合物を接触させる方法(特許文献1参照)が示されている。しかし,酸素濃度を100ppm以下の雰囲気で実施しても,上記の方法では十分なグラフト率は得られない。 On the other hand, as a method of performing electron beam graft polymerization on a polymer substrate having an aromatic ring in the main chain constituting a polymer such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate which are stable to radiation such as electron beam, in an atmosphere with an oxygen concentration of 500 ppm or less. Shows a method of contacting a radical polymerizable compound after irradiation with an electron beam (see Patent Document 1). However, even when the oxygen concentration is carried out in an atmosphere of 100 ppm or less, the above method does not provide a sufficient graft rate.
そこで,本発明者らはラジカル重合性化合物溶液を付与した繊維布帛を,高分子フィルムの間に密封し,その高分子フィルム上から電子線を照射し,その後,加熱による後重合を行う方法(特許文献2参照)を開示している。
非特許文献1に記載されている従来の放射線グラフト重合法では,連続工程で,効率よくグラフト重合反応を実施できるものではなかった。本発明者らは,ラジカル重合性化合物溶液を付与した基材を2枚のフィルム間に密着させた状態つまりフィルムシールした状態で,電子線を照射すると,前記基材内にラジカル重合しやすい活性種を生成すると同時に重合反応が表面層で開始されることを見出した。その後,フィルムシールされた基材を所定の温度の後重合反応槽で所定時間,滞留させることにより,基材表面に生成されたグラフト層はさらに基材内部まで進行し,グラフト層の厚みが増すことを見出した。つまり,機能加工に用いることのできる大きなグラフト率のグラフト化基材が得られる。 In the conventional radiation graft polymerization method described in Non-Patent Document 1, the graft polymerization reaction cannot be efficiently performed in a continuous process. The inventors of the present invention have an activity that easily causes radical polymerization in the base material when irradiated with an electron beam in a state where the base material to which the radical polymerizable compound solution is applied is in close contact between two films, that is, in a film-sealed state. It has been found that the polymerization reaction is initiated in the surface layer as soon as the seed is formed. Thereafter, the film-sealed base material is allowed to stay in a post-polymerization reaction tank for a predetermined time at a predetermined temperature, so that the graft layer generated on the surface of the base material further advances to the inside of the base material, and the thickness of the graft layer increases. I found out. That is, a grafted substrate having a large graft ratio that can be used for functional processing is obtained.
本発明者らが開示した特許文献2において開示した電子線グラフト重合法を用い,繊維布帛,紙,フィルムなどシート状または繊維状の長尺な基材を連続搬送して,均一に,常に一定量ラジカル重合性化合物溶液を基材に付与できるグラフト化基材製造装置を提供することを目的とするものである。 Using the electron beam graft polymerization method disclosed in Patent Document 2 disclosed by the present inventors, a sheet-like or fibrous long base material such as fiber fabric, paper, film, etc. is continuously conveyed to be uniform and always constant. It aims at providing the grafting base material manufacturing apparatus which can provide a quantity radically polymerizable compound solution to a base material.
本発明に係るグラフト化基材製造装置は、高分子材料からなるシート状または繊維状の基材を搬送する手段と,搬送される前記基材全体にラジカル重合性化合物溶液を付与する重合性化合物付与手段と,ラジカル重合性化合物溶液が付与された前記基材を挟むように両面にそれぞれフィルムを搬入して全体を圧着することでフィルムを密着させるフィルムシール手段と,前記フィルムが密着した状態の前記基材に電子線を照射して前記基材内に活性種を生成すると同時に重合反応を起こさせる反応開始手段と,前記反応開始手段により処理された前記基材を0℃から130℃の範囲の温度設定の環境で重合反応を促進させる後重合手段とを備えていることを特徴とする。 The grafted substrate production apparatus according to the present invention comprises a means for conveying a sheet-like or fibrous substrate made of a polymer material, and a polymerizable compound that imparts a radically polymerizable compound solution to the entire substrate to be conveyed An application means, a film sealing means for bringing the film into both surfaces so as to sandwich the base material to which the radically polymerizable compound solution has been applied, and press-fitting the entire film, and the film in close contact Reaction initiation means for irradiating the substrate with an electron beam to generate active species in the substrate and simultaneously causing a polymerization reaction, and the substrate treated by the reaction initiation means within a range of 0 ° C. to 130 ° C. And a post-polymerization means for accelerating the polymerization reaction in a temperature setting environment.
さらに、前記フィルムシール手段は,前記基材の両端にそれぞれ配置された無端ベルト状のフィルムを搬送して,搬送中の前記基材の両面に密着させることを特徴とする。 Further, the film sealing means conveys an endless belt-like film respectively disposed at both ends of the base material, and adheres to both surfaces of the base material being transported.
さらに、前記フィルムシール手段は,前記基材の両面に密着させたフィルムの両端部分の隙間が前記基材から漏出した前記ラジカル重合性化合物溶液により水封されていることを特徴とする。 Further, the film sealing means is characterized in that a gap between both end portions of the film adhered to both surfaces of the base material is sealed with the radical polymerizable compound solution leaked from the base material.
上記の工程を連続で行うための装置システムを鋭意検討した結果,ラジカル重合性化合物溶液を付与した基材を2枚のフィルム間に挟んだ後,圧着手段により圧着することで均一に溶液が基材全体に行き渡ると共に,ラジカル重合性化合物溶液の存在する状態で基材とフィルムは密着するようになる。このとき,同時に,余分なラジカル重合性化合物溶液は漏出することから,ラジカル重合性化合物溶液の基材に対する付与率を一定に制御できるとともに,基材に均一に付与できる。特に基材が繊維状の場合,繊維フィラメント間にラジカル重合性化合物を十分浸透できる。 As a result of diligent examination of an apparatus system for continuously performing the above steps, a base material to which a radical polymerizable compound solution is applied is sandwiched between two films, and then the solution is uniformly formed by pressure bonding using a pressure bonding means. The base material and the film come into close contact with the entire material and in the presence of the radical polymerizable compound solution. At this time, since the excess radical polymerizable compound solution leaks at the same time, the application rate of the radical polymerizable compound solution to the substrate can be controlled to be constant and can be uniformly applied to the substrate. In particular, when the substrate is fibrous, the radical polymerizable compound can sufficiently penetrate between the fiber filaments.
さらに,基材幅に比べフィルム幅を若干広くすること,好ましくは両端をそれぞれ1cm以上広くすることで,基材が存在しない両端のフィルムの空隙にも前記ラジカル重合性化合物溶液が漏出し,水封されることで,ラジカル重合を阻害する空気中の酸素が進入することを防止できる。 Furthermore, by making the film width slightly wider than the substrate width, preferably by making each end wider by 1 cm or more, the radical polymerizable compound solution leaks into the voids of the film on both ends where the substrate does not exist. By sealing, oxygen in the air that inhibits radical polymerization can be prevented from entering.
その後,ラジカル重合性化合物溶液を付与した基材を2枚のフィルム間に密着した状態で,電子線を照射し,その後,空気雰囲気の所定温度の後重合槽で,数分間滞留させることで,グラフト率を高める。このように,グラフト化が均一に行われ,グラフト率の高い基材を製造することができる。 After that, the substrate to which the radical polymerizable compound solution is applied is irradiated with an electron beam in a state of being in close contact between the two films, and then kept in a post-polymerization tank at a predetermined temperature in an air atmosphere for several minutes. Increase graft rate. Thus, grafting is performed uniformly and a substrate having a high graft ratio can be produced.
また,フィルムを無端ベルト状にして搬送することで,長時間の連続稼動が可能となる。 Also, long-term continuous operation is possible by transporting the film in the form of an endless belt.
以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail. The embodiments described below are preferable specific examples for carrying out the present invention, and thus various technical limitations are made. However, the present invention is particularly limited in the following description. Unless otherwise specified, the present invention is not limited to these forms.
図1は,本発明に係る実施形態の概略を示す図である。本実施形態は,基材送り出し機構部2,重合性化合物付与機構部3,フィルム送り出し機構部6,基材/フィルムシール機構部7,重合反応開始機構部8,後重合機構部9,フィルム回収機構部11,基材洗浄機構部12,基材乾燥機構部14,基材回収機構部15の順に各機構部を配置している。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an embodiment according to the present invention. This embodiment includes a base material feed mechanism unit 2, a polymerizable compound application mechanism unit 3, a film feed mechanism unit 6, a base material / film seal mechanism unit 7, a polymerization reaction start mechanism unit 8, a post-polymerization mechanism unit 9, and a film recovery The mechanism units are arranged in the order of the
本実施形態における基材の流れを詳細に説明する。ここでは、基材として長尺状の布帛を例に説明する。布帛1は,基材送り出し機構部2より送り出され,重合性化合物付与機構部3のガイドロール22に沿ってラジカル重合性化合物溶液4に浸漬される。この例では、搬送される布帛1にラジカル重合性化合物溶液4の浸漬槽を通過させているが,ラジカル重合性化合物溶液4が線状に滴下されるスプレー装置下を通過するようにして,布帛1全体にラジカル重合性化合物溶液4を付与してもよい。 The flow of the base material in this embodiment will be described in detail. Here, a long fabric is described as an example of the base material. The fabric 1 is fed from the base material feed mechanism unit 2 and immersed in the radical polymerizable compound solution 4 along the guide roll 22 of the polymerizable compound application mechanism unit 3. In this example, the radically polymerizable compound solution 4 is passed through the dipping tank of the cloth 1 to be conveyed. However, the cloth is made so that the radically polymerizable compound solution 4 passes under a spray device in which the radically polymerizable compound solution 4 is dripped linearly. The radically polymerizable compound solution 4 may be applied to the whole 1.
次に,布帛1は,重合性化合物付与機構部3から搬出されると,直ちに上下方向からそれぞれ巻き出された2枚のフィルム10により両面から挟まれ,圧着手段であるニップロール7間を通過させてフィルム10を布帛1に密着させる。このとき,漏出した不要なラジカル重合性化合物溶液4は下のフィルム10に沿って流れ落ち回収容器5に回収される。フィルム10は布帛1の幅より両側がそれぞれ5cm広いフィルムを使用している。基材幅に比べフィルム幅を若干広くすること,少なくともフィルムの両側をそれぞれ1cm以上基材より広くすることで,基材が存在しない両端のフィルム間にも前記ラジカル重合性化合物溶液が漏出してフィルム間が水封されることで,ラジカル重合を阻害する空気中の酸素が進入することを防止できる。また,ニップロール7には油圧等により圧着力を調整する機構が備えられており,布帛に対するラジカル重合性化合物溶液の付与率を比率(30%〜120%)に適宜調整できる。なお,ラジカル重合性化合物溶液の使用温度は,常温でもよいが,加温してもよい。
Next, when the fabric 1 is unloaded from the polymerizable compound application mechanism unit 3, the fabric 1 is immediately sandwiched from both sides by two
続いて,ラジカル重合性化合物溶液4が付与され,そしてフィルム10が密着した状態の布帛1に,重合反応開始機構部8で電子線を照射する。このとき,重合反応開始機構部8では,電子線照射装置により,好ましくは照射雰囲気の酸素濃度を300ppm以下に設定した状態で,加速電圧100〜800kV,好ましくは120〜300kV及び電流10〜100mAの範囲において,布帛の厚みや目標グラフト率に応じて,適宜照射条件を選定し,電子線を照射する。すると,布帛1内に活性種を生成すると同時に重合反応が開始される。
Subsequently, the radically polymerizable compound solution 4 is applied, and the fabric 1 in a state where the
布帛1は、フィルム10が密着した状態で重合反応開始機構部8を通過した後,50℃に設定された空気雰囲気の後重合機構部9にて,搬送しながら所定時間滞留できるだけの後重合槽容量とした。後重合機構部9では、重合反応を促進させる。後重合機構部9の温度設定は、0℃から130℃の範囲に設定すればよく,より好ましくは40〜70℃がよい。滞留時間は、1分から24時間の範囲に設定すればよく,より好ましくは1分から10分間がよい。
The fabric 1 passes through the polymerization reaction start mechanism 8 with the
その後,フィルム回収機構部11で,布帛1両面のフィルム10を剥離し,それぞれ巻き取り,布帛1のみを基材洗浄機構部12へ導き,洗浄液13として温水で洗浄する。その後,シリンダー乾燥タイプの基材乾燥機構部14に布帛1を通過させて乾燥させ,基材回収機構部15で,グラフト化された布帛1を巻き取る。ここで,基材洗浄機構部12は使用するラジカル重合性化合物溶液の化学構造や組成に応じて,適宜,洗浄槽の構造及び洗浄液を選択すればよい。また,基材乾燥機構部14も熱風乾燥などを用いてもよい。 後重合機構部9で十分重合反応が行われた布帛1は,両面のフィルムを剥離し洗浄乾燥することで,基材内部までグラフト層が生成したグラフト率の高い布帛1が得られる。
Thereafter, the
上述の装置では,あらかじめ,ラジカル重合性化合物を基材内部に浸透させる必要はなく,電子線照射後の所定温度で重合反応を促進させる後重合手段で,基材内部へのグラフト重合が可能となるもので,材料内部の機能化が要求する高いグラフト率を得ることができる。また,基材およびラジカル重合性化合物溶液が空気を遮断された状態でフィルムに密着されているため,同時に,常に同一品質のラジカル重合性化合物が付与されているため,従来のような開放系のグラフト重合法に比べ,ラジカル重合性化合物の蒸散や偏在が起こりにくく,均一なグラフト化基材が得られる。また,ニップロールの圧着手段でラジカル重合性化合物溶液の付与率を可変できることから,グラフト率の制御も可能となる。 In the above-mentioned apparatus, it is not necessary to permeate the inside of the base material with the radical polymerizable compound in advance, and graft polymerization inside the base material is possible by post-polymerization means that accelerates the polymerization reaction at a predetermined temperature after electron beam irradiation. Thus, the high graft ratio required for functionalization of the inside of the material can be obtained. In addition, since the base material and the radical polymerizable compound solution are in close contact with the film in a state where air is blocked, at the same time, the radical polymerizable compound of the same quality is always applied, so that the conventional open system Compared with the graft polymerization method, transpiration and uneven distribution of the radical polymerizable compound are less likely to occur, and a uniform grafted substrate can be obtained. In addition, since the application rate of the radical polymerizable compound solution can be varied by means of pressure bonding of the nip roll, the graft rate can be controlled.
ここで,使用できるラジカル重合性化合物は,電子線照射で基材に生成したポリマーラジカルと結合を生じる化合物であり,具体的には,アクリル酸,メタクリル酸,イタコン酸,メタクリルスルホン酸,スチレンスルホン酸などの酸性基を有する不飽和化合物やこれらのエステル,アクリルアミド,メタクリルアミドなどの不飽和カルボン酸アミド,末端にグリシジル基や水酸基を有する不飽和化合物,ビニルホスホネート等の不飽和有機燐酸エステル,第4,第3アンモニウム塩などの塩基性を有する(メタ)アクリル酸エステル,フルオロアクリレート,アクリロニトリルなどを挙げることができ,これらに限られるものではない。これらは単独又は2種以上混合して用いることができる。 Here, the radical polymerizable compound that can be used is a compound that forms a bond with the polymer radical generated on the substrate by electron beam irradiation, and specifically includes acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, methacrylsulfonic acid, styrene sulfone. Unsaturated compounds having acidic groups such as acids and their esters, unsaturated carboxylic acid amides such as acrylamide and methacrylamide, unsaturated compounds having glycidyl groups and hydroxyl groups at the ends, unsaturated organic phosphates such as vinylphosphonate, (4) Basic (meth) acrylic acid ester such as tertiary ammonium salt, fluoroacrylate, acrylonitrile and the like can be mentioned, but not limited thereto. These can be used alone or in admixture of two or more.
また,ラジカル重合性化合物溶液はあらかじめ,窒素ガスなど不活性ガスを吹き込むことで,溶存酸素を除去することが望ましい。 In addition, it is desirable to remove dissolved oxygen from the radical polymerizable compound solution by blowing an inert gas such as nitrogen gas in advance.
本発明において適応できる基材とは,綿,麻,絹,パルプなどの天然繊維,レーヨン、テンセルなどの再生繊維、アセテートなどの半合成繊維、さらにポリエステル,ナイロン,ポリエチレン,ポリプロピレン等の合成繊維などから製造される繊維状または布帛状,紙状,不織布状の基材である。また,上記の高分子から形成されたフィルム状の基材であってもよい。 Base materials applicable in the present invention include natural fibers such as cotton, hemp, silk, and pulp, regenerated fibers such as rayon and tencel, semi-synthetic fibers such as acetate, and synthetic fibers such as polyester, nylon, polyethylene, and polypropylene. It is a substrate made of fiber, fabric, paper or nonwoven fabric. Moreover, the film-form base material formed from said polymer | macromolecule may be sufficient.
フィルムシール手段において使用できるフィルムとは,0.01から0.2mmの厚みを有する高分子フィルムであって,使用する電子線照射装置の透過力に応じて,適宜の厚さのものを使用すればよい。その材質はポリエチレンテレフタレート,ポリオレフィン系などが挙げられる。また,無端ベルト状のフィルムつまりエンドレスフィルムを上下に配置し,これらの間にラジカル重合性化合物が付与された基材を密着させてもよい。 The film that can be used in the film sealing means is a polymer film having a thickness of 0.01 to 0.2 mm, and a film having an appropriate thickness is used according to the transmission power of the electron beam irradiation apparatus to be used. That's fine. Examples of the material include polyethylene terephthalate and polyolefin. Further, an endless belt-like film, that is, an endless film, may be arranged on the upper and lower sides, and a base material to which a radical polymerizable compound is applied may be adhered between them.
前述の後重合機構部は,例えば,布帛の搬送速度が20m/分であるとき,50℃で5分滞留させるには,後重合機構部内の布帛の長さが100mとなるような構造にする必要がある。要するに,後重合機構部内の布帛の長さは,布帛の搬送速度と反応促進のための滞留時間から算出される長さが必要となる。 For example, the post-polymerization mechanism section has a structure in which the length of the fabric in the post-polymerization mechanism section is 100 m in order to retain the fabric at a temperature of 50 ° C. for 5 minutes when the transport speed of the fabric is 20 m / min. There is a need. In short, the length of the fabric in the post-polymerization mechanism section needs to be calculated from the conveyance speed of the fabric and the residence time for promoting the reaction.
本発明の電子線照射時の環境は,低い温度の方がポリマーラジカルの残存率は良好となるが,通常の温度でもよい。さらに,その雰囲気は酸素が存在すると有害なオゾンガスが生成するため,窒素等の不活性ガス雰囲気としてもよい。空気雰囲気で電子線照射を行う場合,安全上排気設備が必要となる。また,後重合手段の雰囲気は,フィルムシールされているため,空気雰囲気で十分である。 The environment at the time of electron beam irradiation of the present invention is such that the lower the temperature, the better the polymer radical remaining rate, but it may be a normal temperature. Further, the atmosphere may be an inert gas atmosphere such as nitrogen because harmful ozone gas is generated in the presence of oxygen. When performing electron beam irradiation in an air atmosphere, exhaust equipment is required for safety. Further, since the atmosphere of the post-polymerization means is film-sealed, an air atmosphere is sufficient.
また,ラジカル重合性化合物溶液の付与機構部は酸素の進入を抑制するため,密閉系とすることが望ましいが,開放系でも可能である。 Further, the application mechanism of the radical polymerizable compound solution is preferably a closed system in order to suppress the ingress of oxygen, but an open system is also possible.
上記の装置を用いて,幅150cmの綿/ポリエステル混紡(35/65,タテ:142本/インチ,ヨコ:68本/インチ)布帛を搬送速度5m/分で搬送し,あらかじめ窒素ガスを吹き込むことで脱酸素された5%アクリル酸水溶液に浸漬し,ニップロール(マングル)7間を圧力3kg/cm2で通すことにより,布帛に対する5%アクリル酸水溶液の付与率が約80%となったことをあらかじめ確認した。その後,フィルムシールし,加速電圧200kV,照射線量40kGyになる照射条件で電子線を照射し,50℃の空気雰囲気で5分滞留させることにより,後重合を実施し,洗浄乾燥し,グラフト化繊維布帛を得た。表1にグラフト反応の結果を示す。 Using the above-mentioned apparatus, a 150 cm wide cotton / polyester blend (35/65, warp: 142 / inch, width: 68 / inch) is transported at a transport speed of 5 m / min, and nitrogen gas is blown in advance. It was confirmed that the application rate of 5% acrylic acid aqueous solution to the fabric was about 80% by immersing it in the 5% acrylic acid aqueous solution deoxygenated and passing between nip rolls (mangles) 7 at a pressure of 3 kg / cm 2. Confirmed in advance. Thereafter, the film is sealed, irradiated with an electron beam under irradiation conditions of an acceleration voltage of 200 kV and an irradiation dose of 40 kGy, and retained for 5 minutes in an air atmosphere at 50 ° C., followed by post-polymerization, washing and drying, and grafted fiber. A fabric was obtained. Table 1 shows the results of the graft reaction.
実施例1において,ラジカル重合性化合物の濃度を1%アクリル酸水溶液に変更した他は,実施例1と同じ条件でグラフト重合を行った。表1にグラフト反応の結果を示す。
[比較例1]
本発明との比較のため,フィルムシール手段を用いず,実施例1と全く同じ条件でグラフト重合を行った。表1にグラフト反応の結果を示す。
In Example 1, graft polymerization was performed under the same conditions as in Example 1 except that the concentration of the radical polymerizable compound was changed to a 1% aqueous acrylic acid solution. Table 1 shows the results of the graft reaction.
[Comparative Example 1]
For comparison with the present invention, graft polymerization was carried out under exactly the same conditions as in Example 1 without using film sealing means. Table 1 shows the results of the graft reaction.
表1におけるグラフト率,グラフト効率の評価は下記の方法で実施した。
(1)グラフト率
ラジカル重合性化合物のグラフト率は反応前の基材乾燥重量(W1)とグラフト反応後の基材乾燥重量(W2)から以下のように算出した。
グラフト率=(W2-W1)/W1*100(%)
(2)グラフト効率
グラフト効率は基材に供給したラジカル重合性化合物に対し,その内,どれだけがグラフト反応に利用されたかを評価する数値で,ラジカル重合性化合物の基材に対する付与量をあらかじめ秤量し,前述のグラフト率から,基材単位量当たりのグラフト量を算出し,以下のように算出した。
グラフト効率=グラフト量/(ラジカル重合性化合物の付与量)*100(%)
表1の結果から,比較例1に比べ,実施例1は3倍以上のグラフト率が得られ,グラフト効率も90%以上で,ラジカル重合性化合物の利用効率が非常に高いものとなっている。また,実施例1および2から,ラジカル重合性化合物の濃度を変えることで,グラフト率を制御できることを示している。
The graft ratio and graft efficiency in Table 1 were evaluated by the following methods.
(1) Graft rate The graft rate of the radical polymerizable compound was calculated from the base material dry weight (W1) before the reaction and the base material dry weight (W2) after the graft reaction as follows.
Graft rate = (W2-W1) / W1 * 100 (%)
(2) Grafting efficiency Grafting efficiency is a numerical value that evaluates how much of the radically polymerizable compound supplied to the base material was used in the grafting reaction. Weighing and calculating the graft amount per unit amount of the base material from the above-mentioned graft rate, was calculated as follows.
Graft efficiency = Graft amount / (Amount of radical polymerizable compound) * 100 (%)
From the results in Table 1, compared with Comparative Example 1, Example 1 has a graft ratio of 3 times or more, graft efficiency is 90% or more, and the utilization efficiency of the radical polymerizable compound is very high. . Further, Examples 1 and 2 show that the graft ratio can be controlled by changing the concentration of the radical polymerizable compound.
図2には、別の実施形態を示す。この例では、フィルム10を無端ベルト状とし、フィルム送り出し機構部6とフィルム回収機構部11において,駆動ローラ16、ニップローラ7及びガイドローラ21によりフィルム10を連続回転するようにしている。したがって、フィルム10を巻き取ることがないので、長時間の連続稼動を可能とする。
FIG. 2 shows another embodiment. In this example, the
繊維業界では近年,消臭抗菌,快適性,吸放湿性,撥水性,制電防止性などの様々な機能化繊維の要求がある。しかし,染色整理業における機能加工の多くは後加工の形態で行われており,その加工法の中心は,機能化ポリマー剤を繊維布帛にパディング,浸漬またはコーティングし,熱処理する方法がとられている。しかし,機能化剤は繊維自身と化学的な結合をしていないことから,洗濯や摩擦などに対する耐久性に乏しいという問題がある。 In recent years, the textile industry has demanded various functionalized fibers such as deodorant antibacterial, comfort, moisture absorption / release, water repellency, and antistatic properties. However, most of the functional processing in the dyeing and arranging business is carried out in the form of post-processing, and the center of the processing method is the method of padding, dipping or coating the functionalized polymer agent on the fiber fabric and heat-treating it. Yes. However, since the functionalizing agent is not chemically bonded to the fiber itself, there is a problem that it has poor durability against washing and friction.
また,フィルム業界では,金属など異種材料との接着やテフロン(登録商標)やゴムなど性質の異なるシート材との接合による複合化フィルムなどの要求がある。
上記のように,基材が有しない性質を基材表面や基材内部にまで付与する手段として,接ぎ木するという意味のグラフト重合法が最適で,本発明に係る装置はそれを効率的に実施できる点で産業上,十分利用可能なものである。
In the film industry, there is a demand for composite films by bonding with dissimilar materials such as metal and joining with sheet materials having different properties such as Teflon (registered trademark) and rubber.
As described above, the graft polymerization method in the sense of grafting is the most suitable means for imparting the properties that the substrate does not have to the surface of the substrate and the inside of the substrate, and the apparatus according to the present invention implements it efficiently. It can be used industrially in terms of what it can do.
1 基材
2 基材送り出し機構部
3 重合性化合物付与機構部
4 ラジカル重合性化合物溶液
5 回収容器
6 フィルム送り出し機構部
7 基材/フィルムシール機構部
8 重合反応開始機構部
9 後重合機構部
10 フィルム
11 フィルム回収機構部
12 基材洗浄機構部
13 洗浄液
14 基材乾燥機構部
15 基材回収機構部
16 駆動ローラ
21 ガイドロール
22 ガイドロール
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material 2 Base material delivery mechanism part 3 Polymerizable compound provision mechanism part 4 Radical polymerizable compound solution 5 Recovery container 6 Film delivery mechanism part 7 Base material / film sealing mechanism part 8 Polymerization reaction start mechanism part 9 Post-polymerization mechanism part
10 films
11 Film collection mechanism
12 Substrate cleaning mechanism
13 Cleaning solution
14 Substrate drying mechanism
15 Substrate recovery mechanism
16 Drive roller
21 Guide roll
22 Guide roll
Claims (3)
3. The film sealing means is characterized in that a gap between both end portions of a film adhered to both surfaces of the base material is sealed with the radical polymerizable compound solution leaked from the base material. The graft | grafting base material manufacturing apparatus as described in 2.
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