JP5013333B2 - Production method of graft-polymerized functional nonwoven fabric - Google Patents

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本発明は、グラフト重合された機能性不織布の製造方法に関し、さらに詳しくは、極細繊維からなる高分子素材不織布をガンマ線照射の後、エマルジョングラフト重合により機能性官能基を導入し、有害金属成分や有害ガスを吸着するフィルタなどに使用する機能性不織布の製造方法に関する。ここで言う「機能(性)」とは、イオン交換機能によって、液体に含まれる金属イオンの吸着除去や空気清浄に求められる有害ガスの吸着除去などのフィルタ性能にかかわる機能のことをいう。   The present invention relates to a method for producing a graft-polymerized functional nonwoven fabric, and more specifically, after a polymer material nonwoven fabric composed of ultrafine fibers is irradiated with gamma rays, a functional functional group is introduced by emulsion graft polymerization, and harmful metal components and The present invention relates to a method for producing a functional nonwoven fabric used for a filter or the like that adsorbs harmful gases. The “function (sex)” here refers to a function related to filter performance such as adsorption removal of metal ions contained in a liquid and adsorption removal of harmful gases required for air cleaning by an ion exchange function.

不織布のごとき通気性のある高分子基材のグラフト重合において、従来技術では、電子線照射により実施されるものが殆どである(例えば、特許文献1〜4参照。)。その主な理由は、ガンマ線よりも格段に照射率が高い(およそ10kGy/Secレベル)という利点及び電子線の遮蔽が容易であることから、グラフト重合設備に組み込み易く、大量生産ロット向きとされるためである。
一方、ガンマ線照射においては、照射線量率が低く(およそ10kGy/Hrレベル)、また、従来技術に見られる30kGy〜200kGyの高線量照射には、3〜24時間を要し、経済的ではなく、さらに、高度の遮蔽管理が必要であることから、長尺連続基材としての不織布の照射を、グラフト重合の処理設備に連続一貫設備として組み込むことは容易でないため、永らく使用されてこなかった。
In graft polymerization of a polymer base material having air permeability such as a non-woven fabric, most conventional techniques are carried out by electron beam irradiation (for example, see Patent Documents 1 to 4). The main reason is that the irradiation rate is much higher than that of gamma rays (approximately 10 kGy / Sec level) and the electron beam is easily shielded. Because.
On the other hand, in gamma ray irradiation, the irradiation dose rate is low (approximately 10 kGy / Hr level), and high dose irradiation of 30 kGy to 200 kGy found in the prior art requires 3 to 24 hours, which is not economical. Furthermore, since high-level shielding management is required, it has not been used for a long time because it is not easy to incorporate irradiation of a nonwoven fabric as a long continuous base material into a continuous polymerization equipment in a graft polymerization processing equipment.

上記のような背景により、不織布のグラフト重合には、電子線照射が適用されているが、その制約も存在する。その第一の制約は、電子線は透過力が弱いため、ロール状に巻かれた原反(不織布基材)をシート状に展開して照射せざるを得ず、このため、照射装置に張力制御を伴う原反の送り出しと巻き取り装置が必要となる。
第二の制約は、照射において生ずる高分子の劣化により、強度低下や繊維の脱落などを伴いやすい。それ故、従来から、繊維素材として、高分子劣化のおき易いポリプロピレン、ポリアミドなどの繊維・不織布基材は、当用途には不適当とされ、比較的強度低下の少ない自己架橋型のポリエチレンを原料とする不織布に限られてきた。
また、第三の制約として、不織布繊維の照射による強度低下を考慮し、比較的太い繊維で不織布を構成する必要があった。例えば、ポリエチレンやポリエチレン・ポリエステル芯さや複合繊維の長繊維を溶融紡糸と延伸操作を経て、40〜50mmのステープル状短繊維(注:単繊維と記すこともある。以後短繊維と呼ぶ)にカットし、これをカードマシンでシート化し、ニードルパンチ加工や平滑状またはピン状エンボスを敷設した熱プレスロール(カレンダロールともいう)加工などに繊維間を固定し、不織布化するのであるが、このような工程を経るため、機械設備上の制約も加わり、通常は2〜6デシテックス(素材の比重にもよるが、およそ18〜30μmの繊維径に相当)の繊度のものが使われてきた。
このような繊維径の太い繊維へのグラフト重合では、グラフト率を高めるためには、繊維の深部までラジカルを発生させる必要があり、そのため、放射線の必要線量が高くなり、かつ、グラフト反応時間も時間単位の長いものになっている。このことは、放射線が電子線のみならずガンマ線であっても同様である。
Due to the above background, electron beam irradiation is applied to graft polymerization of nonwoven fabrics, but there are also limitations. The first restriction is that the transmission power of electron beams is weak, so the raw material (nonwoven fabric base material) wound in a roll must be unfolded and irradiated into a sheet, and this causes tension on the irradiation device. A feed and take-up device for the raw material with control is required.
The second constraint is likely to be accompanied by a decrease in strength, fiber dropping, etc. due to polymer degradation caused by irradiation. Therefore, as a fiber material, fiber / nonwoven fabric base materials such as polypropylene and polyamide, which are susceptible to polymer degradation, have been conventionally unsuitable for this application. It has been limited to non-woven fabrics.
In addition, as a third restriction, it is necessary to configure the nonwoven fabric with relatively thick fibers in consideration of strength reduction due to irradiation of the nonwoven fabric fibers. For example, long fibers of polyethylene, polyethylene / polyester core, and composite fibers are melt-spun and drawn, and then cut into 40-50 mm staple fibers (Note: Sometimes referred to as single fibers; hereinafter referred to as short fibers). Then, this is made into a sheet by a card machine, and the fibers are fixed to a hot press roll (also called a calender roll) process in which needle punching or smooth or pin-like embossing is laid, and it is made into a non-woven fabric. Therefore, a fineness of 2 to 6 dtex (corresponding to a fiber diameter of about 18 to 30 μm depending on the specific gravity of the material) has been used.
In graft polymerization to such a fiber having a large fiber diameter, it is necessary to generate radicals up to the deep part of the fiber in order to increase the grafting ratio. Therefore, the required dose of radiation is increased and the graft reaction time is also increased. It is a long time unit. This is the same even when the radiation is not only an electron beam but also a gamma ray.

また、グラフトする反応性モノマーは、従来、モノマー原液か、またはアルコールジメチルスルフォキシドなどの有機溶媒との混合状態で用いられているが、該有機溶媒の使用は、環境への負荷が大きく、また、操業の安全対策や廃棄のためのコスト増にもつながっていた。この点において、例えば、特許文献4に開示されたエマルジョングラフト重合法は、水と界面活性剤によりエマルジョン化された反応性(重合性)モノマーを用い、アルコールなどの有機溶媒を使用しないので好都合である。
しかしながら、この特許文献4に開示されたエマルジョングラフト重合法において、放射線の照射量を下げることも、可能ではあるが、前述にある数デシテックスの太さの短(単)繊維を使用するため、照射線量を下げると、十分なグラフト率に達せず、また、反応時間が長くなるという欠点があった。
In addition, the reactive monomer to be grafted is conventionally used in a monomer stock solution or in a mixed state with an organic solvent such as alcohol dimethyl sulfoxide, but the use of the organic solvent has a large environmental load, It also led to increased costs for operational safety measures and disposal. In this respect, for example, the emulsion graft polymerization method disclosed in Patent Document 4 is advantageous because it uses a reactive (polymerizable) monomer emulsified with water and a surfactant and does not use an organic solvent such as alcohol. is there.
However, in the emulsion graft polymerization method disclosed in Patent Document 4, although it is possible to reduce the radiation dose, the short (single) fiber having a thickness of several decitex as described above is used. When the dose is lowered, there are disadvantages that a sufficient graft rate cannot be achieved and the reaction time becomes longer.

更に、先行技術に見られる製造方法と装置の多くは、電子線照射の工程とモノマーのグラフト工程を連続化し、生産速度の向上を図っているが、両工程を連結することによって、長大な反応槽が必要となり、重厚長大な装置とならざるを得ない。例えば、電子線照射下での走行速度は、実用上、5m/分〜20m/分程度とみられるが、これと連結した重合反応槽は、液中反応時間が長いため、例えば先行技術に見られるように1〜2時間を要するとなれば、数十〜百mの長さの走行長さを有する反応槽が必要である。このような連続方法では、長い走行に耐える強度の不織布が必要か、または精密な張力制御が必要となり、それを実現可能な設備、及び立地共に過大な投資負担を要するため、大量産向けの事業化を前提とせざるを得ず、種々多様な機能性グラフト不織布の生産には適さない。   In addition, many of the production methods and apparatuses found in the prior art have made the electron beam irradiation process and the monomer grafting process continuous to improve the production speed. A tank is required, and it must be a heavy and long device. For example, the traveling speed under electron beam irradiation is practically considered to be about 5 m / min to 20 m / min, but the polymerization reaction tank connected thereto has a long reaction time in liquid, and thus, for example, is found in the prior art. Thus, if it takes 1-2 hours, a reaction tank having a running length of several tens to hundreds of meters is required. Such a continuous method requires a non-woven fabric that can withstand a long run, or requires precise tension control, which requires an excessive investment burden for both facilities and locations that can achieve this, so it is a business for mass production. Therefore, it is not suitable for production of various functional graft nonwoven fabrics.

上述したように、従来の技術では、設備面、素材面、繊維径面、環境面において、数々の制約がある。然るに、最近の半導体、液晶、バイオ、医薬などの諸分野において、その機能性グラフト不織布に対して、各種のイオン除去性能、耐薬品性、耐熱性、使用寿命、通液(通風)性、低ダスト性などの要求レベルが格段に高度化、多様化してきており、従来のごとき単一の不織布基材やそのグラフト重合法では、その要求への対応が難しく、多品種素材の不織布による多機能かつ効率的なグラフト重合法での対応が求められる情勢になってきている。
尚、本発明において、上記「十分なグラフト率」とは、用途により異なるが、官能基容量(=使用寿命)性能とコスト、生産性との関係から、好ましくは100%程度(基材に対するグラフトモノマーを重量比で表す)が実用上の好ましい目安としている。
特開平11−279945号公報 特許第3787596号公報 特許第3293031号公報 特開2005−344047号公報
As described above, in the conventional technology, there are a number of restrictions in terms of equipment, material, fiber diameter, and environment. However, in various fields such as recent semiconductors, liquid crystals, biotechnology, medicine, etc., various ion removal performance, chemical resistance, heat resistance, service life, liquid permeability (ventilation), low, etc. The level of dustiness and other requirements has become much more sophisticated and diversified. Conventional single-layer nonwoven fabrics and graft polymerization methods are difficult to meet these requirements, and they are multifunctional with a wide variety of non-woven fabrics. In addition, it is becoming a situation that requires an efficient graft polymerization method.
In the present invention, the “sufficient graft ratio” varies depending on the use, but is preferably about 100% (graft on the base material) from the relationship between the functional group capacity (= use life) performance, cost, and productivity. The monomer is expressed by weight ratio) as a preferable standard for practical use.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-279945 Japanese Patent No. 3787596 Japanese Patent No. 3293301 JP 2005-344047 A

本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、電子線照射の替わりに、ガンマ線照射を用いる不織布のグラフト重合方法を鋭意検討し、液体ろ過フィルタやエアフィルタ用途などに好適に用いることができる各種素材のグラフト重合された高性能の機能性不織布の製造方法を提供することにある。
特に、本発明の目的は、(i)ガンマ線の照射線量を低くしても、十分高いグラフト率が得られ、高度のイオン交換容量を付与できること、(ii)連続繊維で構成される低ダスト性不織布(メルトブロー法不織布)を基材とし、ポリエチレンおよびそれ以外の高分子素材へ適用範囲を拡げること、及び(iii)様々なグラフト条件の調整が簡便にでき、各種イオン除去に対応する機能性不織布を少量多品種にて提供すべく、非連続工程からなる機能性不織布の製造を検討し、近年ますます要求が高度化、スペシャル化する液体ろ過フィルタや消臭フィルタ、住宅、自動車内装材、建築資材、消臭シート資材などに好適に用いることができる機能性不織布の製造方法を提供することにある。
In view of the above-mentioned problems of the prior art, the object of the present invention is to study the graft polymerization method of nonwoven fabric using gamma ray irradiation instead of electron beam irradiation, and to use it suitably for liquid filtration filters and air filter applications. An object of the present invention is to provide a method for producing a high-performance functional nonwoven fabric obtained by graft polymerization of various materials.
In particular, the object of the present invention is (i) that a sufficiently high graft rate can be obtained even when the irradiation dose of gamma rays is lowered, and that a high degree of ion exchange capacity can be provided, and (ii) low dustiness composed of continuous fibers. A non-woven fabric (melt blown non-woven fabric) is used as a base material, and the range of application to polyethylene and other polymer materials can be expanded. (Iii) Various grafting conditions can be easily adjusted, and functional non-woven fabrics that can remove various ions. In order to provide a wide variety of products, we are considering the production of functional nonwoven fabrics consisting of discontinuous processes. In recent years, liquid filtration filters and deodorizing filters, housing, automobile interior materials, and construction, which are becoming increasingly demanding and specialized. It is providing the manufacturing method of a functional nonwoven fabric which can be used suitably for materials, a deodorant sheet material, etc.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、(i)数ある不織布の製法の中から、メルトブロー法不織布に着目し、この不織布製造において、極細の連続繊維で構成される不織布を生産するに際し、グラフト重合に適した繊維構成(繊維径、目付け重量、繊維充填率など)となるように、その不織布基材の仕様を選定すること、及び、(ii)グラフト重合させる反応性モノマーを水と界面活性剤とによってエマルジョン化すること、の二つの手段を組み合わせることによって、ガンマ線の照射に際し、低い放射線線量かつ短時間の反応時間において、目標以上のグラフト率を得ることができることを見出した。これらの知見により、ガンマ線照射の時間を短縮でき、そのガンマ線装置の照射率の低さの問題点を克服し、さらには、低照射線量化により、不織布基材の分子劣化を抑えられるため、従来は適用されなかったポリアミド、ポリプロピレンの極細不織布などへのグラフト重合が可能になり、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have focused on melt blown nonwoven fabric among (i) a number of nonwoven fabric manufacturing methods, and are composed of ultrafine continuous fibers in this nonwoven fabric production. When producing a non-woven fabric, the specification of the non-woven fabric base material is selected so that the fiber configuration (fiber diameter, basis weight, fiber filling rate, etc.) suitable for graft polymerization is obtained, and (ii) graft polymerization is performed. By combining the two means of emulsifying the reactive monomer with water and a surfactant, a graft rate exceeding the target can be obtained with a low radiation dose and a short reaction time upon irradiation with gamma rays. I found out that I can do it. With these findings, it is possible to reduce the time of gamma ray irradiation, overcome the problem of low irradiation rate of the gamma ray device, and further suppress the molecular deterioration of the nonwoven fabric substrate by lowering the irradiation dose. Can be graft polymerized to an ultrafine nonwoven fabric made of polyamide or polypropylene which has not been applied, and the present invention has been completed.

すなわち、本発明の第1の発明によれば、(I)ポリアミド又はポリオレフィンを原料とする平均繊維径が0.2〜10μmの連続繊維から構成される繊維充填率5〜45%、目付け重量10〜100g/m メルトブロー法不織布を、窒素雰囲気及び氷点下の大気と遮断された密封状態に置いて、該不織布に、5〜30kGyのガンマ線を照射する第一工程と、次いで、(II)大気下、窒素雰囲気下又は減圧下にあるエマルジョン化されたビニル基含有反応性モノマーの液槽に浸漬して、液相にてグラフト重合させる第二工程、及び(III)グラフトされたビニル基含有モノマー鎖に、さらに、機能性官能基を導入する第三工程からなり、かつ、第一〜第三の各工程がそれぞれ独立した非連続の工程からなることを特徴とする機能性不織布の製造方法が提供される。 That is, according to the first aspect of the present invention, (I) a fiber filling rate of 5 to 45% composed of continuous fibers having a mean fiber diameter of 0.2 to 10 μm made of polyamide or polyolefin as a raw material, and a basis weight of 10 A first step of placing a melt blown nonwoven fabric of ˜100 g / m 2 in a sealed state cut off from a nitrogen atmosphere and an atmosphere below freezing, and irradiating the nonwoven fabric with gamma rays of 5 to 30 kGy , and then (II) the atmosphere A second step of graft polymerization in a liquid phase by immersion in a liquid tank of an emulsified vinyl group-containing reactive monomer under a nitrogen atmosphere or under reduced pressure, and (III) a grafted vinyl group-containing monomer The function further comprising a third step for introducing a functional functional group into the chain, and each of the first to third steps being an independent and non-continuous step. Method for producing a nonwoven fabric is provided.

また、本発明の第2の発明によれば、第1の発明において、前記グラフト重合用基材としての不織布は、繊維原料がポリアミド、ポリプロピレン、プロピレンとエチレンの共重合体、ポリエチレン、又はエチレンと炭素数4以上の他のα−オレフィンとの共重合体より選ばれる一種であることを特徴とする機能性不織布の製造方法が提供される。
さらに、本発明の第3の発明によれば、第1又は2の発明において、前記機能性官能基は、スルホン基、アミノ基、リン酸基、グルカミン酸基、又はイミノジ酢酸基より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする機能性不織布の製造方法が提供される。
According to a second invention of the present invention, in the first invention, the nonwoven fabric as the graft polymerization base material is made of polyamide, polypropylene, a copolymer of propylene and ethylene, polyethylene, or ethylene. Provided is a method for producing a functional nonwoven fabric, which is a kind selected from copolymers with other α-olefins having 4 or more carbon atoms.
Furthermore, according to a third invention of the present invention, in the first or second invention, the functional functional group is at least selected from a sulfone group, an amino group, a phosphate group, a glucamic acid group, or an iminodiacetic acid group. A method for producing a functional nonwoven fabric is provided.

本発明は、上記した如く、機能性不織布の製造方法などに係るものであるが、その好ましい態様としては、次のものが包含される。
(1)前記エマルジョン化は、前記反応性モノマーを水と界面活性剤とによって行い、その際に用いられる該界面活性剤は、陰イオン系界面活性剤、陽イオン系界面活性剤、両性イオン系界面活性剤、非イオン系界面活性剤、又はそれらの混合物のいずれかであることを特徴とする上記のいずれかの機能性不織布の製造方法。
(2)前記反応性モノマーは、アクリロニトリル、グリシジルメタクリレート、ビニルベンジルグリシジルエーテル及びクロロメチルスチレンからなる群から選択されるビニル基を有するモノマーであることを特徴とする上記のいずれかの機能性不織布の製造方法。
As described above, the present invention relates to a method for producing a functional nonwoven fabric, and preferred embodiments thereof include the following.
(1) The emulsification is carried out using water and a surfactant as the reactive monomer, and the surfactant used at that time is an anionic surfactant, a cationic surfactant, or an amphoteric ion system. The method for producing any one of the above functional nonwoven fabrics, which is any one of a surfactant, a nonionic surfactant, or a mixture thereof.
(2) The reactive monomer is a monomer having a vinyl group selected from the group consisting of acrylonitrile, glycidyl methacrylate, vinylbenzyl glycidyl ether, and chloromethylstyrene. Production method.

また、本発明の機能性不織布の製造方法から得られた機能性不織布の好ましい使用態様としては、上記の機能性不織布を、単独または別種の不織布と積層して、プリーツ状または円筒巻き状のカートリッジとすることができる。さらに、上記の機能性不織布と、高密度ポリエチレン又はPTFEの微多孔膜とを組み合わせて、プリーツまたは円筒状に積層してカートリッジ化してなる流体ろ過用カートリッジフィルタを提供することができる。また、別種の不織布やネットなどと複合して、ガス吸着型エアフィルタを提供することができる。   In addition, as a preferable usage mode of the functional nonwoven fabric obtained from the method for producing the functional nonwoven fabric of the present invention, the above-described functional nonwoven fabric is laminated alone or with another type of nonwoven fabric to form a pleated or cylindrically wound cartridge. It can be. Furthermore, it is possible to provide a cartridge filter for fluid filtration formed by combining the above functional nonwoven fabric and a microporous membrane of high-density polyethylene or PTFE and laminating them into a pleat or a cylindrical shape to form a cartridge. In addition, a gas adsorption type air filter can be provided in combination with another type of non-woven fabric or net.

本発明の機能性不織布の製造方法によれば、平均繊維径が0.2〜10μmの連続繊維からなる繊維充填率が5〜45%の不織布を用い、かつ、水と界面活性剤によってエマルジョン化した反応性モノマーを使用することによって、ガンマ線の放射線線量が低く、かつ、従来法よりも極めて短い反応時間で高グラフト率が得られる方法を提供することができる。また、従来から敬遠されてきた照射率の低いガンマ線照射を活用できる道が拓け、工業的に際立って優れている。
また、ロール巻きの不織布を、そのままの形態でガスバリヤー性樹脂フィルム袋などの包装資材に封入し、脱気と窒素置換操作を経て、ヒートシーラーにより密閉、冷凍保存することにより、不定形のバルク梱包形態のまま、透過力の強いガンマ線でバッチ照射処理することができる。このような包装形態は、ガンマ線照射時に発生する熱を除熱し、また、照射後においても、低温下で酸素との接触を絶つ機能があり、生成ラジカルの消失を簡便に防止するため、本発明におけるガンマ線照射に基づくグラフト重合には、極めて有効である。
さらに、本発明によれば、反応性モノマーを水と界面活性剤とでエマルジョン化したものをグラフトして重合に用い、メタノール等のアルコールやジメチルスルフォキシドなどの有機溶媒を使用しないため、作業安全性も高く、環境負荷も低減することができる。
According to the method for producing a functional nonwoven fabric of the present invention, a nonwoven fabric having a fiber filling rate of 5 to 45% composed of continuous fibers having an average fiber diameter of 0.2 to 10 μm is used, and emulsified with water and a surfactant. By using the reactive monomer, it is possible to provide a method in which the radiation dose of gamma rays is low and a high graft ratio can be obtained in a reaction time much shorter than that of the conventional method. In addition, a way to use gamma ray irradiation with a low irradiation rate, which has been avoided in the past, has been paved, and it is industrially outstanding.
In addition, roll-wrapped non-woven fabric is sealed in a packaging material such as a gas barrier resin film bag as it is, and after degassing and nitrogen replacement, it is sealed with a heat sealer and stored frozen. Batch irradiation processing with strong penetrating gamma rays can be performed in the packaged form. Such a packaging form removes the heat generated at the time of gamma irradiation, and also has a function of cutting off contact with oxygen at a low temperature even after irradiation. It is extremely effective for graft polymerization based on gamma ray irradiation.
Furthermore, according to the present invention, a reactive monomer emulsified with water and a surfactant is grafted and used for polymerization, and an alcohol such as methanol or an organic solvent such as dimethyl sulfoxide is not used. Safety is high and environmental impact can be reduced.

本発明の機能性不織布の製造方法は、(I)ポリアミド又はポリオレフィンを原料とする平均繊維径が0.2〜10μmの連続繊維から構成される繊維充填率が5〜45%の不織布を、窒素雰囲気及び氷点下の大気と遮断された密封状態に置いて、該不織布に、30kGy以下のガンマ線を照射する第一工程と、次いで、(II)大気下又は窒素雰囲気下又は減圧下にあるエマルジョン化されたビニル基含有反応性モノマーの液槽に浸漬して、液相にてグラフト重合させる第二工程、及び(III)グラフトされたビニル基含有モノマー鎖に、さらに、機能性官能基を導入する第三工程からなり、かつ、第一〜第三の各工程がそれぞれ独立した非連続の工程からなることを特徴とするものである。
以下、本発明の機能性不織布の製造方法などについて、詳細に説明する。
The method for producing a functional nonwoven fabric of the present invention comprises (I) a nonwoven fabric having a fiber filling rate of 5 to 45% composed of continuous fibers having an average fiber diameter of 0.2 to 10 μm made of polyamide or polyolefin as a raw material. A first step of irradiating the nonwoven fabric with gamma rays of 30 kGy or less, in a sealed state isolated from the atmosphere and the atmosphere below freezing point, and then (II) emulsified in the atmosphere or in a nitrogen atmosphere or under reduced pressure. A second step of immersing the polymer in a vinyl group-containing reactive monomer and graft-polymerizing it in a liquid phase; and (III) a step of further introducing a functional functional group into the grafted vinyl group-containing monomer chain. It consists of three processes, and each of the first to third processes consists of independent and non-continuous processes.
Hereafter, the manufacturing method of the functional nonwoven fabric of this invention, etc. are demonstrated in detail.

I.第一工程:
本発明に係る基材となる不織布としては、ポリアミド又はポリオレフィンから選ばれる基材の平均繊維径が0.2〜10μmの連続繊維からなり、繊維充填率が5〜45%のものであり、好ましくは、メルトブロー法によって製造される不織布が選ばれる。
ここで、メルトブロー法不織布とは、熱可塑性高分子(ポリマー)を溶融し、極細のノズルより押出すと共に高温高圧の空気で吹き飛ばしてスクリーンコンベア上に集積する極細連続繊維からなるシート状不織布である。このシート状不織布を任意の長さにロール状に巻き取って、当用途に提供される一連の連続工程から生産される不織布である。
I. First step:
As a nonwoven fabric used as the base material according to the present invention, the base fiber selected from polyamide or polyolefin is made of continuous fibers having an average fiber diameter of 0.2 to 10 μm, and the fiber filling rate is preferably 5 to 45%. Is selected from non-woven fabrics manufactured by the melt blow method.
Here, the melt blown non-woven fabric is a sheet-like non-woven fabric composed of ultra-fine continuous fibers that melt a thermoplastic polymer (polymer), extrude it from an ultra-fine nozzle, blow off with high-temperature and high-pressure air, and accumulate on a screen conveyor. . This sheet-like nonwoven fabric is a nonwoven fabric produced from a series of continuous processes provided for this application by winding the sheet-like nonwoven fabric in an arbitrary length.

このメルトブロー不織布による極細化は、適用原料の種類によって異なるが、現在、工業的に生産され得るメルトブロー不織布の平均繊維径は、0.2〜15μmの範囲であり、当用途に好ましい範囲としては、0.2〜10μmである。この繊維径は、従来の短繊維不織布のそれとは、格段に細い繊維径である。このことは、単位不織布重量あたりの繊維数、即ち表面積(比表面積)の増大を意味し、グラフト重合反応の基材表面増ともなるので、グラフト率を決定的に高める因子である。
また、繊維径のみならず、不織布の一定容積内の繊維の充填密度即ち繊維充填率(単に充填率%と呼ぶこともある)を、原反の製造過程で、容易に調節できる。この繊維充填率は、不織布内の空隙率とも関連して、グラフト率を左右する重要な因子であり、本発明では、繊維充填率が5〜45%(空隙率が95〜55%)であることが好ましい。
尚、連続繊維不織布としては、スパンボンド法不織布も用いることが可能であるが、現時点での工業生産では、10μm以下の繊維径を実現することが難しく、本発明の対象からは割愛した。
Although the ultrathinning by this melt blown nonwoven fabric varies depending on the type of raw material applied, the average fiber diameter of the melt blown nonwoven fabric that can be produced industrially is in the range of 0.2 to 15 μm. 0.2 to 10 μm. This fiber diameter is a much smaller fiber diameter than that of the conventional short fiber nonwoven fabric. This means an increase in the number of fibers per unit nonwoven fabric weight, that is, the surface area (specific surface area), and also increases the surface of the base material in the graft polymerization reaction, which is a factor for decisively increasing the graft ratio.
Further, not only the fiber diameter but also the filling density of fibers within a certain volume of the nonwoven fabric, that is, the fiber filling rate (sometimes referred to simply as “filling rate%”) can be easily adjusted in the course of manufacturing the original fabric. This fiber filling rate is an important factor that affects the graft rate in relation to the porosity in the nonwoven fabric. In the present invention, the fiber filling rate is 5 to 45% (the porosity is 95 to 55%). It is preferable.
Although a spunbond nonwoven fabric can be used as the continuous fiber nonwoven fabric, it is difficult to realize a fiber diameter of 10 μm or less in the current industrial production, and it is omitted from the subject of the present invention.

ここで、繊維径が細いと、グラフト重合に有利となるメカニズムを考察し、詳述する。まず、繊維径が小になると、不織布基材の一定重量あたりの表面積(比表面積)が増加する。反応性モノマーのグラフト重合は、繊維表面から生長するので、放射線によるラジカル生成及びグラフト重合を繊維の深部まで浸透させなくともよく、また、個々の繊維のグラフト率が低くても、繊維の絶対数が増えるので、その積算によって、基材全体として高いグラフト率を得ることができる。この理由によって、放射線照射量の引き下げとグラフト重合時間の短縮が可能になると、推察できる。   Here, a mechanism that is advantageous for graft polymerization when the fiber diameter is small will be discussed and described in detail. First, when the fiber diameter is reduced, the surface area (specific surface area) per certain weight of the nonwoven fabric substrate increases. Since the graft polymerization of reactive monomers grows from the fiber surface, it is not necessary to penetrate radical generation and graft polymerization by radiation deep into the fiber, and even if the graft ratio of individual fibers is low, the absolute number of fibers Therefore, a high graft ratio as a whole substrate can be obtained by the integration. For this reason, it can be inferred that the radiation dose can be reduced and the graft polymerization time can be shortened.

本発明において、極細繊維の使用に基づく低照射線量を実現していることから、単位重量に対して、比表面積が大きいため、繊維深部へのラジカルを発生とグラフト重合の浸透は必要がなくなると、考察できる。
その結果、基材への損傷を軽減することができるので、適用できる高分子素材が広がり、ポリエチレン(PE)以外にも、照射による分子量の崩壊を伴うポリアミド(PA)、ポリプロピレン(PP)など、多岐に渉るメルトブロー不織布素材が利用できる。
特に、極細のポリプロピレン製のメルトブロー不織布では、10kGy以下の照射でもグラフト重合として十分であり、同材料では、5〜10kGyの照射量が損傷を軽減するうえでも好ましい照射量である。
In the present invention, since the low irradiation dose based on the use of ultrafine fibers is realized, the specific surface area is large with respect to the unit weight, so that generation of radicals in the deep fiber and penetration of graft polymerization are not necessary. Can be considered.
As a result, since damage to the base material can be reduced, the applicable polymer material spreads, and besides polyethylene (PE), polyamide (PA), polypropylene (PP), etc. with molecular weight collapse due to irradiation, A wide range of melt blown nonwoven materials can be used.
In particular, for melt blown nonwoven fabrics made of very fine polypropylene, irradiation of 10 kGy or less is sufficient for graft polymerization, and for the same material, a dose of 5 to 10 kGy is a preferable dose for reducing damage.

ここで、ポリアミド(PA)としては、特に限定されなく、ナイロンの一般名をもつ、酸アミド(−CONH−)を繰り返し単位に持つ合成高分子であり、例えば、ポリアミド3(ナイロン3)、ポリアミド4(ナイロン4)、ポリアミド6(ナイロン6)、ポリアミド6−6(ナイロン6−6)、ポリアミド12(ナイロン12)などが挙げられる。   Here, the polyamide (PA) is not particularly limited, and is a synthetic polymer having a general name of nylon having acid amide (—CONH—) as a repeating unit. For example, polyamide 3 (nylon 3), polyamide 4 (nylon 4), polyamide 6 (nylon 6), polyamide 6-6 (nylon 6-6), polyamide 12 (nylon 12) and the like.

また、ポリオレフィンとしては、プロピレン、エチレン、ブテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1、4−メチルペンテン−1などのα―オレフィンの単独重合体、あるいはこれらα−オレフィンの2種類以上のランダムあるいはブロック共重合体が挙げられる。中でもポリプロピレン(PP)としては、ポリプロピレン単独重合体、又はエチレン・プロピレン系共重合体などであり、そのエチレン含量については特に特定されないが、メタロセン触媒により製造されたものは、放射線の損傷による物性低下が少なく好ましい。
また、ポリエチレン(PE)としては、特に限定されなく、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のいずれもメルトブローで不織布化が可能なものであり、繊維径が10μm以下のものは、使用に好適である。
As the polyolefin, homopolymers of α-olefins such as propylene, ethylene, butene-1, hexene-1, octene-1, 4-methylpentene-1, or two or more kinds of these α-olefins are random or A block copolymer is mentioned. Among them, polypropylene (PP) is a polypropylene homopolymer or an ethylene / propylene copolymer, and its ethylene content is not particularly specified, but those produced with a metallocene catalyst are deteriorated in physical properties due to radiation damage. Is preferable.
In addition, the polyethylene (PE) is not particularly limited, and any of high density polyethylene, medium density polyethylene, low density polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer and the like can be made into a nonwoven fabric by melt blowing, and the fiber diameter Those having a thickness of 10 μm or less are suitable for use.

さらに、本発明の機能性不織布の製造方法では、前述の平均繊維径、繊維充填率の範囲とともに、不織布の目付け重量は、10〜100g/mの範囲から選択されるのが望ましい。
なお、繊維充填率(単位容積内に占める繊維量に相当)は、次式で表され、また、空隙率(単位容積に占める空隙)とは、以下の関係がある。
充填率(%)={目付け重量g/m/厚みmm/比重/1,000}x100(%)
空隙率(%)=100−繊維充填率(%)
Furthermore, in the manufacturing method of the functional nonwoven fabric of this invention, it is desirable that the fabric weight of a nonwoven fabric is selected from the range of 10-100 g / m < 2 > with the range of the above-mentioned average fiber diameter and fiber filling rate.
The fiber filling rate (corresponding to the amount of fibers occupying in the unit volume) is expressed by the following equation, and the porosity (void occupying in the unit volume) has the following relationship.
Filling rate (%) = {weight per unit weight g / m 2 / thickness mm / specific gravity / 1,000} × 100 (%)
Porosity (%) = 100−Fiber filling rate (%)

ここで、本発明においては、繊維径はグラフト率とグラフト反応時間に対して支配的であり、一方、不織布の目付け重量は、グラフト重合させる繊維数の絶対量に比例するのでグラフト量を左右する。また、空隙率(ないしは繊維充填率)は、グラフト鎖が生長する繊維の密度と自由空間(空隙)を与えるので、達成するグラフト率に影響する。空隙率が小さ過ぎると、即ち繊維充填率が大き過ぎると、一定容積に繊維が過密に配置されることになるので、反応性モノマーが自由に不織布内部に浸透できず、反応が進むと不織布内部が液涸れの状態になり、好ましくない。一方、空隙率が大き過ぎると、即ち繊維充填率が小さ過ぎると、メルトブロー法不織布においては、毛羽立ちや強度低下を伴いやすいので好ましくない。従って、グラフト用途の基材としては、繊維充填率が5〜45%の範囲が好ましく、更に好ましくは10〜40%の範囲から選ぶことが望ましい。
このような不織布の繊維構造は、グラフト率を支配するため、極めて重要であり、単に繊維径だけのファクターだけでは、良好なグラフト重合を達成することは困難である。この点において、メルトブロー法不織布では、本発明に係るグラフト重合に適する繊維構造を比較的自由にコントロールできるので、好適である。
Here, in the present invention, the fiber diameter is dominant with respect to the graft ratio and the graft reaction time, while the basis weight of the nonwoven fabric is proportional to the absolute amount of the number of fibers to be graft-polymerized, and thus affects the graft amount. . Further, the porosity (or fiber filling rate) gives the density and free space (void) of the fibers where the graft chain grows, and thus affects the graft rate to be achieved. If the porosity is too small, that is, if the fiber filling rate is too large, the fibers will be densely arranged in a certain volume, so that the reactive monomer cannot freely penetrate into the nonwoven fabric, and when the reaction proceeds, Becomes a liquid dripping state, which is not preferable. On the other hand, if the porosity is too large, that is, if the fiber filling rate is too small, melt-blown nonwoven fabrics are likely to be fuzzy and have reduced strength, which is not preferable. Therefore, as a base material for graft applications, the fiber filling rate is preferably in the range of 5 to 45%, more preferably in the range of 10 to 40%.
The fiber structure of such a nonwoven fabric is extremely important because it dominates the graft ratio, and it is difficult to achieve good graft polymerization with only a factor of the fiber diameter. In this respect, the melt blown nonwoven fabric is preferable because the fiber structure suitable for the graft polymerization according to the present invention can be controlled relatively freely.

本発明では、その実施態様の例として、ガンマ線の高い透過力を利用し、ロール状に巻かれた不織布をガスバリヤー性樹脂フィルム袋などの包装資材に封入し、脱気と窒素置換操作を経て、ヒートシーラーにより密閉し、ドライアイスなどによって冷凍することにより、バルク梱包形態のまま、透過力の強いガンマ線で、バッチ照射処理することができる。このような包装形態は、ガンマ線照射時に発生する熱を除熱し、また、照射後においても、低温下で酸素との接触を絶って、生成ラジカルの消失を長時間に渉って簡便に防止するので、本発明におけるガンマ線照射に基づくグラフト重合には、極めて有効である。
尚、ガンマ線の照射と照射後の状態が、脱気密封状態及び冷凍状態に保たれる容器を使用してもよく、前記フィルム袋の包装形態のこだわるものではない。
In the present invention, as an example of such an embodiment, a non-woven fabric wound in a roll shape is sealed in a packaging material such as a gas barrier resin film bag using a high gamma ray permeability, and after deaeration and nitrogen replacement operation By batch sealing with a heat sealer and freezing with dry ice or the like, it is possible to perform batch irradiation treatment with gamma rays having strong penetrating power in the form of bulk packaging. This type of packaging removes the heat generated during gamma irradiation and, after irradiation, cuts off contact with oxygen at low temperatures, thus preventing the disappearance of the generated radicals over a long period of time. Therefore, it is extremely effective for graft polymerization based on gamma ray irradiation in the present invention.
In addition, you may use the container by which the state after irradiation of a gamma ray and irradiation is kept in a deaeration sealed state and a frozen state, and it does not stick to the packaging form of the said film bag.

前記包装資材としては、空気中の酸素の遮断性のあるものが望ましいから、フィルム素材としては、ポリエチレン/ナイロン/ポリエチレンの3層フィルムか、ポリエチレン/EVOH(エバール)/ポリエチレンなどの多層ガスバリヤー性のフィルムが適している。このようなフィルム袋への包装は、市販されている自動機械化装置を用いれば、特段の労力を要しない。例えば、食品包装分野で多用されている真空脱気と窒素充填可能な包装機械が利用できる。
この様に梱包されたロール状の不織布原反を、ドライアイスとともに断熱ボックスに収納し、そのまま照射するので、不織布基材の巻き出し、巻取り設備を照射設備に持ち込むことが不用になる。
上記のごとく梱包された不織布を保冷下でガンマ線を照射し、その後も冷凍状態のまま保存して、次工程であるグラフト重合工程(II)に移される。
As the packaging material, it is desirable to have a property of blocking oxygen in the air, and as a film material, a multilayer gas barrier property such as polyethylene / nylon / polyethylene three-layer film or polyethylene / EVOH (Eval) / polyethylene is used. The film is suitable. Packaging in such a film bag does not require special labor if a commercially available automatic mechanization apparatus is used. For example, a vacuum degassing and nitrogen filling packaging machine frequently used in the food packaging field can be used.
Since the roll-shaped nonwoven fabric raw material packed in this way is stored in a heat insulating box together with dry ice and irradiated as it is, it is unnecessary to unwind the nonwoven fabric base material and bring the winding equipment into the irradiation equipment.
The non-woven fabric packed as described above is irradiated with gamma rays while being kept cold, and then stored in a frozen state, and then transferred to the graft polymerization step (II) as the next step.

II.第二工程:
本発明の機能性不織布の製造方法の第二工程は、上記の窒素雰囲気、保冷下でガンマ線を照射した不織布を、大気下、窒素雰囲気下又は減圧下にあるエマルジョン化されたビニル基含有反応性モノマーの液槽に浸漬して、液相にてグラフト重合させる工程である。
具体的には、ガンマ線照射後の梱包された不織布を開梱して、速やかに水と界面活性剤によりエマルジョン化されたビニル基含有反応性モノマーの槽に投入し、液相にてグラフト重合を完了させる。
II. Second step:
In the second step of the method for producing the functional nonwoven fabric of the present invention, the non-woven fabric irradiated with gamma rays under the above-mentioned nitrogen atmosphere and kept cold is subjected to emulsified vinyl group-containing reactivity under the atmosphere, nitrogen atmosphere or reduced pressure. This is a step of immersing in a monomer tank and graft polymerizing in a liquid phase.
Specifically, the unpacked nonwoven fabric after gamma irradiation is unpacked and immediately put into a tank of vinyl group-containing reactive monomer emulsified with water and a surfactant, and graft polymerization is conducted in the liquid phase. Complete.

本発明では、ビニル基含有反応性モノマーを水と界面活性剤によって、エマルジョン化することによって、前記第一工程において、低放射線量、短時間での反応が可能となる。
これは、極細繊維と微小なエマルジョン化モノマー液滴粒が効率よく会合し、反応を促進した効果と、推察される。繊維と会合するモノマー液滴そのものは、凡そ100%の濃度と見られ、そのことによって、グラフト反応性が高まっているものと考察できる。このことが、ガンマ線が低照射量であっても、短時間の反応時間にて、十分なグラフト率を得ることができ、さらに、エマルジョン液中での重合反応であるため、槽内を窒素雰囲気にする特段の必要もなく、反応開始前後に、エマルジョンへの窒素バブリングを行う程度でも、十分なグラフト率が達成できる。
In the present invention, by reacting the vinyl group-containing reactive monomer with water and a surfactant, the reaction in the first step can be performed in a low radiation dose and in a short time.
This is presumably due to the effect of the ultrafine fibers and the fine emulsion monomer droplets being efficiently associated and promoting the reaction. The monomer droplet itself associated with the fiber is considered to have a concentration of about 100%, which can be considered as an increase in graft reactivity. Even if the irradiation amount of gamma rays is low, a sufficient grafting rate can be obtained in a short reaction time. Further, since this is a polymerization reaction in an emulsion liquid, the inside of the tank is filled with a nitrogen atmosphere. A sufficient graft ratio can be achieved by performing nitrogen bubbling on the emulsion before and after the start of the reaction.

グラフト重合用の反応性モノマーをエマルジョン化する界面活性剤としては、陰イオン系、陽イオン系、両性イオン系、非イオン系界面活性剤のいずれも、使用することができる。また、これらの数種を併用してもよい。
具体的には、陰イオン系界面活性剤としては、特に限定はないが、アルキルベンゼン系、アルコール系、オレフィン系、リン酸系、アミド系の界面活性剤などであり、例えば、ドデシル硫酸ナトリウムが挙げられる。
また、陽イオン系界面活性剤は、特に限定はないが、オクタデシルアミン酢酸塩、トリメチルアンモニウムクロライドが挙げられる。非イオン系界面活性剤は、特に限定はないが、エトキシル化脂肪アルコール、脂肪酸エステルなどであり、例えば、Tween 80が挙げられる。両性イオン系界面活性剤は、特に限定はないが、例えば、アンヒトール(商標)(花王株式会社)が挙げられる。
使用する界面活性剤の濃度は、特に限定はなく、反応性モノマーの種類、濃度に依存して、適宜決定することができる。界面活性剤の濃度は、溶媒の全重量を基準として、0.1〜10%が好ましい。
界面活性剤を使用することにより、水に対して不溶性の反応性モノマーの分散を促進することができる。エマルジョンの外観は、分散相の液滴の大きさに依存して種々変化するが、一般的には、乳濁状態であり、マイクロエマルジョンからナノエマルジョンへと液滴の大きさが小さくなるにつれ、透明を呈するようになる。
As the surfactant for emulsifying the reactive monomer for graft polymerization, any of anionic, cationic, zwitterionic and nonionic surfactants can be used. Moreover, you may use these several types together.
Specifically, the anionic surfactant is not particularly limited, and examples thereof include alkylbenzene-based, alcohol-based, olefin-based, phosphoric acid-based, and amide-based surfactants. Examples thereof include sodium dodecyl sulfate. It is done.
Further, the cationic surfactant is not particularly limited, and examples thereof include octadecylamine acetate and trimethylammonium chloride. The nonionic surfactant is not particularly limited, and examples thereof include ethoxylated fatty alcohol and fatty acid ester, and examples thereof include Tween 80. The zwitterionic surfactant is not particularly limited, and examples thereof include Amphital (trademark) (Kao Corporation).
The concentration of the surfactant to be used is not particularly limited and can be appropriately determined depending on the type and concentration of the reactive monomer. The concentration of the surfactant is preferably 0.1 to 10% based on the total weight of the solvent.
By using the surfactant, it is possible to promote the dispersion of the reactive monomer insoluble in water. The appearance of the emulsion varies depending on the size of the droplets in the dispersed phase, but is generally in an emulsion state, and as the droplet size decreases from microemulsion to nanoemulsion, It becomes transparent.

エマルジョン化のための水は、特に限定はないが、イオン交換水、純水、超純水が使われる。溶媒として有機溶媒ではなく、水を使用することにより、廃液処理および作業環境の問題を排除することができ、環境保護面に資することとなる。
ここで、上述のエマルジョン化モノマーのグラフト重合条件については、モノマーの反応性にもよるが、40℃〜60℃である。反応時間は、5分〜40分の範囲であり、エマルジョン中のモノマー濃度は、5〜30%のなかで、適宜選択される。
The water for emulsification is not particularly limited, but ion exchange water, pure water, and ultrapure water are used. By using water instead of an organic solvent as a solvent, problems of waste liquid treatment and working environment can be eliminated, which contributes to environmental protection.
Here, the graft polymerization conditions of the above-mentioned emulsifying monomer are 40 ° C. to 60 ° C., although depending on the reactivity of the monomer. The reaction time ranges from 5 minutes to 40 minutes, and the monomer concentration in the emulsion is appropriately selected from 5 to 30%.

本発明において、第一の工程(照射)と第二の工程(グラフト重合)は、工程間の時間を短縮するという意味においては、連続工程とすることも考えられるが、特にガンマ線の照射設備にこのようなグラフト重合槽を組み込むことは、安全操業を確保するうえで、また、大きな設備投資を伴ううえで好ましくない。したがって、両工程を非連続の独立した工程とすることが好ましい。
また、本発明によれば、照射後にグラフト基材を窒素雰囲気下で冷温保存の処置を施しておくことが望ましい。照射工程(第一工程)とグラフト重合工程(第二工程)は、分離しているため、照射量と反応モノマーのバッチ液槽でのグラフト反応時間とがそれぞれ用途・目的に応じて独立に変更できるので、少量多品種の生産に好都合である。さらに、第一工程と第二工程とが分離独立していることは、操業立地形態において、さらに自由度を与える。たとえば、照射を外部業者に委託することができ、高額のガンマ線照射装置や電子線装置及びそれに付随する建屋や遮蔽、取り扱い資格者などは必要でなくなる。
In the present invention, the first step (irradiation) and the second step (graft polymerization) can be considered as continuous steps in terms of shortening the time between steps, but particularly for gamma ray irradiation equipment. Incorporation of such a graft polymerization tank is not preferable in terms of ensuring safe operation and enormous capital investment. Therefore, it is preferable that both processes be discontinuous independent processes.
Further, according to the present invention, it is desirable that the graft substrate is subjected to a cold storage treatment in a nitrogen atmosphere after irradiation. Since the irradiation process (first process) and the graft polymerization process (second process) are separated, the irradiation amount and the graft reaction time in the batch tank of the reactive monomer are changed independently according to the application and purpose. Since it can, it is convenient for the production of a small variety of products. Further, the fact that the first process and the second process are separated and independent gives further freedom in the operation location form. For example, the irradiation can be outsourced to an external contractor, and expensive gamma-ray irradiation devices and electron beam devices and the accompanying buildings, shields, qualified personnel, etc. are not necessary.

尚、本明細書中における「エマルジョン」とは、一般に、水に対して不溶性である反応性モノマー液の小滴が水溶媒中に分散した系をいう。反応性モノマー液の小滴の大きさに限定はなく、数nm〜数十nm程度のマイクロエマルジョンや1nm程度のナノエマルジョンも含むものとする。したがって、水に対して不溶性である反応性モノマー液と水溶媒が存在する限り、界面活性剤の添加により、水/油間の界面張力を低下させて、見かけ上一様に混ざり合った状態の系も含むものとする。
本発明は、この第二の工程及び第三の工程を経て、基材に形成されたモノマーのグラフト鎖に、スルホン基、アミノ基、イミノジ酢酸基などの機能性官能基を導入することを含むものである。
In the present specification, “emulsion” generally refers to a system in which droplets of a reactive monomer liquid that is insoluble in water are dispersed in an aqueous solvent. The size of the droplets of the reactive monomer liquid is not limited, and includes a microemulsion of about several nm to several tens of nm and a nanoemulsion of about 1 nm. Therefore, as long as there is a reactive monomer solution and an aqueous solvent that are insoluble in water, the addition of a surfactant reduces the interfacial tension between water / oil and makes it appear to be uniformly mixed. The system is also included.
The present invention includes introducing functional functional groups such as a sulfone group, an amino group, and an iminodiacetic acid group into the graft chain of the monomer formed on the base material through the second step and the third step. It is a waste.

該不織布基材に、グラフト重合させる反応性モノマ−としては、ビニル基を有するモノマーが挙げられ、特に限定はなく、例えば、アクリロニトリル(CH=CHCN)、アクロレイン、グリシジルメタクリレート(GMA)、ビニルベンジルグリシジルエーテル、クロロメチルスチレンなどが挙げられる。
また、反応性モノマーにおけるビニル基を有するモノマーとして、リン酸基を有するビニルモノマーも挙げられ、例えば、モノ(2−メタクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェート:CH=C(CH)COO(CHOPO(OH)、ジ(2−メタクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェート:[CH=C(CH)COO(CHO]PO(OH)、モノ(2−アクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェート:CH=CHCOO(CHOPO(OH)、ジ(2−アクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェート:[CH=CHCOO(CHO]PO(OH)、又はこれらの混合モノマーなどである。
The reactive monomer to be graft-polymerized on the nonwoven fabric substrate includes a monomer having a vinyl group, and is not particularly limited. For example, acrylonitrile (CH 2 = CHCN), acrolein, glycidyl methacrylate (GMA), vinyl benzyl Examples thereof include glycidyl ether and chloromethylstyrene.
Examples of the monomer having a vinyl group in the reactive monomer also include a vinyl monomer having a phosphate group. For example, mono (2-methacryloyloxyethyl) acid phosphate: CH 2 = C (CH 3 ) COO (CH 2 ) 2 OPO (OH) 2 , di (2-methacryloyloxyethyl) acid phosphate: [CH 2 ═C (CH 3 ) COO (CH 2 ) 2 O] 2 PO (OH), mono (2-acryloyloxyethyl) acid phosphate: CH 2 = CHCOO (CH 2 ) 2 OPO (OH) 2, di (2-acryloyloxyethyl) acid phosphate: [CH 2 = CHCOO (CH 2) 2 O] 2 PO (OH), or a mixture thereof Monomers and the like.

このビニル基を有するモノマー、例えば、GMAを基材にグラフトし、次に第三の工程として、このグラフト側鎖にイオン交換機能のある官能基を導入し、例えば、亜硫酸ナトリウムなどのスルホン化剤を反応させてスルホン化し、カチオン交換基に転化させたり、ジエタノールアミンなどを用いてアミノ化し、アニオン交換基を導入したりすることができる。また、イミノジ酢酸などのキレート化剤を作用させてイミノジ酢酸基(イミノ二酢酸基、(IDA基:−N(CHCOOH))をグラフト鎖に導入することができる。 This vinyl group-containing monomer, such as GMA, is grafted onto a base material, and then, as a third step, a functional group having an ion exchange function is introduced into the graft side chain, for example, a sulfonating agent such as sodium sulfite Can be converted into a cation exchange group, or can be aminated with diethanolamine to introduce an anion exchange group. In addition, an iminodiacetic acid group (iminodiacetic acid group, (IDA group: —N (CH 2 COOH) 2 ) can be introduced into the graft chain by acting a chelating agent such as iminodiacetic acid.

また、本発明においては、第二の工程において、上述のごとき選ばれた基材に導入される反応性モノマーとしては、それ自体がイオン交換を有するものを使用してもよい。
例えば、アクリル酸と強酸性基を含有するスチレンスルホン酸ナトリウム、メタアクリルスルホン酸ナトリウム、アリルスルホン酸ナトリウム、t−ブチルアクリルアミドスルホン酸などとの水溶液下での共重合、また、強塩基性基を含有するビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、ジメチルアクリルアミド、ジエチルアミノエチルメタアクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリルアミドなどである。このような共重合では、第二工程と第三工程が統合された実施形態となる。
In the present invention, in the second step, as the reactive monomer introduced into the substrate selected as described above, a monomer having ion exchange itself may be used.
For example, copolymerization in aqueous solution with acrylic acid and sodium styrene sulfonate, sodium methacryl sulfonate, sodium allyl sulfonate, t-butyl acrylamide sulfonic acid, etc. containing strong acidic groups, Examples thereof include vinylbenzyltrimethylammonium chloride, dimethylacrylamide, diethylaminoethyl methacrylate, and dimethylaminopropylacrylamide. Such copolymerization is an embodiment in which the second step and the third step are integrated.

III.第三工程:
本発明の機能性不織布の製造方法の第三工程は、上記のビニル基含有反応性モノマーを液相にてグラフト重合させた不織布に、すなわち、グラフトされたビニル基含有モノマー鎖に、さらに、機能性官能基を導入する工程である。
具体的には、ビニル基を有するモノマー、例えばGMAを不織布基材にグラフトし、次に、第三の工程において、このグラフト側鎖にイオン交換機能のある官能基を導入し、例えば、亜硫酸ナトリウムなどのスルホン化剤を反応させてスルホン化し、カチオン交換基に転化させたり、ジエタノールアミンなどを用いてアミノ化し、アニオン交換基を導入したりする工程である。また、イミノジ酢酸などのキレート化剤を作用させてイミノジ酢酸基をグラフト鎖に導入し、鉛などの重金属の吸着機能を付与することができる。
また、第三の工程において導入される機能性官能基としては、スルホン基、アミノ基、リン酸基、グルカミン酸基、又はイミノジ酢酸基より選ばれる少なくとも一種が挙げられる。しかし、それら以外にも、所望する機能、例えば重金属(鉛、カドミニウム、砒素など)の吸着機能により、アミドキシム基、リン酸基、カルボン酸基、エチレンジアミン三酢酸基、イミノジエタノール基などが挙げられる。
III. Third step:
In the third step of the method for producing a functional nonwoven fabric of the present invention, the above-mentioned vinyl group-containing reactive monomer is graft-polymerized in the liquid phase, that is, the grafted vinyl group-containing monomer chain further functions. This is a step of introducing a functional functional group.
Specifically, a monomer having a vinyl group, such as GMA, is grafted onto a nonwoven fabric substrate, and then, in a third step, a functional group having an ion exchange function is introduced into the graft side chain, for example, sodium sulfite. Is a step of reacting a sulfonating agent such as sulfonate and converting it to a cation exchange group, or amination using diethanolamine or the like to introduce an anion exchange group. In addition, an iminodiacetic acid group can be introduced into the graft chain by acting a chelating agent such as iminodiacetic acid, and a function of adsorbing heavy metals such as lead can be imparted.
Moreover, as a functional functional group introduce | transduced in a 3rd process, at least 1 type chosen from a sulfone group, an amino group, a phosphoric acid group, a glucamic acid group, or an iminodiacetic acid group is mentioned. However, other than these, there are amidoxime group, phosphoric acid group, carboxylic acid group, ethylenediaminetriacetic acid group, iminodiethanol group and the like depending on the desired function, for example, the adsorption function of heavy metals (lead, cadmium, arsenic, etc.).

IV.機能性不織布の用途
本発明の機能性不織布の製造方法により得られた機能性不織布は、各種フィルタに加工することができ、例えば、先ず、流体に溶解した金属イオンを吸着・回収する分野へ適用できる。例えば、半導体製造に用いられる純水に含まれる各種の金属イオン、銅、ナトリウムなどは、スルホン基により吸着でき、また、飲料水、廃液に含まれる鉛、カドミニウムなどは、イミノジ酢酸基によって、捕捉することができる。
また、流体が気体の場合、イオン交換基をスルホン基またはアミノ基化することにより、気体に含有する酸性またはアルカリガスを効率よく吸着させることができる。
気体に含まれる有害成分の除去の例として、アンモニアやトリメチルアミンなどのアルカリガス、NO、SOなどの酸性ガス、アセトアルデヒド、ホルムアルデヒドなどを吸着することができる。
IV. Use of functional nonwoven fabric The functional nonwoven fabric obtained by the method for producing a functional nonwoven fabric of the present invention can be processed into various filters, for example, first applied to the field of adsorbing and recovering metal ions dissolved in a fluid. it can. For example, various metal ions, copper, sodium, etc. contained in pure water used in semiconductor manufacturing can be adsorbed by sulfone groups, and lead, cadmium, etc. contained in drinking water, waste liquid are captured by iminodiacetic acid groups. can do.
Further, when the fluid is a gas, acidic or alkaline gas contained in the gas can be efficiently adsorbed by converting the ion exchange group into a sulfone group or an amino group.
As an example of removing harmful components contained in the gas, alkali gases such as ammonia and trimethylamine, acidic gases such as NO 3 and SO 3 , acetaldehyde, formaldehyde and the like can be adsorbed.

本発明に係る機能性不織布をフィルタ用途に用いた機能性不織布フィルタは、気体及び液体用のフィルタ素材として用いる場合には、圧力損失を小さくするために、フィルタ素材をプリーツ状に成形して、フィルタを形成することがよく行われるために、本発明においても、プリーツまたは円筒状に形成して用いることができる。
また、本発明に係る機能性不織布フィルタと、高密度ポリエチレン又はPTFEの微多孔膜とを組み合わせて、プリーツまたは円筒状に積層してカートリッジ化してなる流体ろ過用カートリッジフィルタとして、用いることもできる。
このように、グラフト化不織布基材には、多くの機械的及び熱的加工がなされるが、本発明にある放射線の低線量化によって、基材の物性低下を抑えることができるので、フィルタ用途に好適である。
The functional nonwoven fabric filter using the functional nonwoven fabric according to the present invention for a filter application, when used as a filter material for gas and liquid, to reduce the pressure loss, the filter material is formed into a pleated shape, Since the filter is often formed, it can be formed and used in a pleated or cylindrical shape also in the present invention.
Moreover, it can also be used as a cartridge filter for fluid filtration formed by combining the functional nonwoven fabric filter according to the present invention and a microporous membrane of high-density polyethylene or PTFE and laminating them into a pleat or a cylindrical shape.
As described above, the grafted nonwoven substrate is subjected to many mechanical and thermal processes, but the reduction in physical properties of the substrate can be suppressed by reducing the radiation dose in the present invention. It is suitable for.

以下に本発明を実施例で具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. However, the present invention is not limited to only these examples.

[実施例1]
平均繊維径が6μmの高密度ポリエチレン原料のメルトブロー不織布(表1ではMBと略記、目付け重量81g/m、厚み0,38mm、繊維充填率24%)を幅30cm、巻き径20cmのロール状に巻いて、ポリエチレン/ナイロン/ポリエチレンの3層ガスバリヤーフィルム製の袋に収め、真空ポンプで脱気した後、窒素を導入し、袋のヒートシールして密閉した。この試料を発泡スチロール箱にドライアイスとともに収納した。
この試料に、20kGyのガンマ線を照射した(第一工程)。
[Example 1]
A melt blown non-woven fabric of high-density polyethylene material having an average fiber diameter of 6 μm (abbreviated as MB in Table 1, basis weight 81 g / m 2 , thickness 0,38 mm, fiber filling rate 24%) in a roll shape with a width of 30 cm and a winding diameter of 20 cm It was rolled up, placed in a polyethylene / nylon / polyethylene three-layer gas barrier film bag, degassed with a vacuum pump, nitrogen was introduced, and the bag was heat sealed and sealed. This sample was stored together with dry ice in a polystyrene foam box.
This sample was irradiated with 20 kGy of gamma rays (first step).

次に、照射した試料を予め調液したエマルジョン化モノマーの貯槽に浸漬し、減圧下で40℃に保持しながら、エマルジョングラフト重合反応を20分間行った。モノマー液には、予め窒素バブリングを行った(第二工程)。
使用したモノマー溶液は、液全体重量基準で、グリシジルメタクリレート(GMA)10%と界面活性剤であるTween 80(関東化学株式会社製)を1%含む純水とのエマルジョンである。この時のグラフト率を評価したところ、GMAグラフト率は、150%であった。
ここで、グラフト率は、グラフト前後の不織布重量より、下式に基き、算出した。
グラフト率(%)=100×(B−A)/A
(式中、Aはグラフト前の不織布基材重量、Bはグラフト後の不織布基材重量を表す。)
Next, the irradiated sample was immersed in a pre-prepared emulsion monomer storage tank, and an emulsion graft polymerization reaction was performed for 20 minutes while maintaining the temperature at 40 ° C. under reduced pressure. The monomer solution was previously bubbled with nitrogen (second step).
The monomer solution used is an emulsion of 10% glycidyl methacrylate (GMA) and pure water containing 1% surfactant Tween 80 (manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) based on the total weight of the solution. When the graft ratio at this time was evaluated, the GMA graft ratio was 150%.
Here, the graft ratio was calculated from the weight of the nonwoven fabric before and after grafting based on the following formula.
Graft rate (%) = 100 × (BA) / A
(In the formula, A represents the nonwoven fabric substrate weight before grafting, and B represents the nonwoven fabric substrate weight after grafting.)

このグラフト済みの不織布に、第三工程として、イオン交換基を付与するために、10%亜硫酸ナトリウム水溶液で80℃、2時間反応させ、スルホン基を導入した。
数式(1)に示すスルホン転化率(%)として、スルホン基に転化される前のエポキシ基のmol数に対するエポキシ基から転化したスルホン基のmol数の割合を算出した。その結果を表1に示すように、90%であった。
数式(1):転化率(%)=100×エポキシ基から転化したスルホン基のmol数/スルホン基に転化される前のエポキシ基のmol数
As a third step, this grafted non-woven fabric was reacted with a 10% aqueous sodium sulfite solution at 80 ° C. for 2 hours to give an ion exchange group, thereby introducing a sulfone group.
As the sulfone conversion rate (%) shown in Formula (1), the ratio of the number of moles of the sulfone group converted from the epoxy group to the number of moles of the epoxy group before being converted into the sulfone group was calculated. The result was 90% as shown in Table 1.
Formula (1): Conversion rate (%) = 100 × mol number of sulfone group converted from epoxy group / mol number of epoxy group before being converted to sulfone group

この不織布基布目付け重量と導入された官能基のモル数より、基布単位重量の官能基密度が計算できる。計算方法を以下に例示し、その結果を表1に示す。
官能基密度(m−mol/g)=導入された官能基のモル数[m−mol]/機能性不織布の重量[g]
上式の機能性不織布とは、官能基の導入後の不織布いう。
The functional group density of the base fabric unit weight can be calculated from the weight of the nonwoven fabric base fabric and the number of moles of the introduced functional group. The calculation method is exemplified below, and the results are shown in Table 1.
Functional group density (m-mol / g) = number of moles of introduced functional group [m-mol] / weight of functional nonwoven fabric [g]
The above-described functional nonwoven fabric refers to a nonwoven fabric after the introduction of a functional group.

[実施例2]
実施例1の窒素置換したエマルジョン状態のモノマー液に窒素バブリングせずに、エマルジョン化したモノマー溶液に浸漬した以外は実施例1と同様に、グラフト重合を実施した。GMAグラフト率は、110%であった。
このグラフト済みの不織布に、第三工程として、トリメチルアミン塩酸塩の10%水溶液を調整し、この水溶液にNaOHを投入してPH9.4とした後、上記GMAグラフト不織布を浸漬して80℃、1時間の処理を行ったところ、転化率95%のトリメチルアミン付加型の機能性不織布を得た。その評価結果及び先の実施例1に示した方法により計算から求めた官能基密度を表1に示す。
[Example 2]
Graft polymerization was carried out in the same manner as in Example 1 except that the nitrogen-substituted emulsion monomer solution of Example 1 was immersed in the emulsified monomer solution without nitrogen bubbling. The GMA graft ratio was 110%.
As a third step, a 10% aqueous solution of trimethylamine hydrochloride is prepared on the grafted nonwoven fabric, and NaOH is added to the aqueous solution to obtain a pH of 9.4. When the treatment was performed for a time, a trimethylamine-added functional nonwoven fabric having a conversion rate of 95% was obtained. Table 1 shows the evaluation results and the functional group density obtained from the calculation by the method shown in Example 1 above.

[実施例3]
平均繊維径が9μmの高密度ポリエチレン原料のメルトブロー不織布(目付け重量80g/m、厚み0.56mm、繊維充填率16%)を用いた以外は、実施例1と同様に、エマルジョングラフト重合反応を実施した。GMAグラフト率は、105%であった。
このグラフト済みの不織布に、第三工程として、80℃のイミノジ酢酸ナトリウム10%水溶液に3時間浸漬し、転化率85%のイミノジ酢酸基付与型の機能性不織布を得た。その評価結果及び計算から求めた官能基密度を表1に示す。
[Example 3]
The emulsion graft polymerization reaction was carried out in the same manner as in Example 1 except that a melt blown nonwoven fabric (weight per unit weight 80 g / m 2 , thickness 0.56 mm, fiber filling rate 16%) of a high-density polyethylene material having an average fiber diameter of 9 μm was used. Carried out. The GMA graft ratio was 105%.
As a third step, the grafted nonwoven fabric was immersed in a 10% aqueous solution of sodium iminodiacetate at 80 ° C. for 3 hours to obtain an iminodiacetic acid group-added functional nonwoven fabric having a conversion rate of 85%. The functional group density obtained from the evaluation result and calculation is shown in Table 1.

[実施例4]
平均繊維径が0.6μmのポリプロピレン原料のメルトブロー不織布(目付け重量15g/m、厚み0.12mm、繊維充填率14%)を用い、ガンマ線照射線量を10kGyとした以外は、実施例1と同様に、エマルジョングラフト重合反応を実施した。GMAグラフト率は、170%であった。
このグラフト済みの不織布に、第三工程として、ジオキサンと水が90:10の溶液にグルカミン酸を10%溶解し、80℃、30分間浸漬した。その結果、転化率100%のグルカミン酸基付加型の機能性不織布を得た。その結果及び計算から求めた官能基密度を表1に示す。
[Example 4]
Example 1 except that a melt-blown non-woven polypropylene material having an average fiber diameter of 0.6 μm (weight per unit area 15 g / m 2 , thickness 0.12 mm, fiber filling rate 14%) and gamma ray irradiation dose of 10 kGy was used. Next, an emulsion graft polymerization reaction was carried out. The GMA graft ratio was 170%.
As a third step, 10% of glucamic acid was dissolved in a 90:10 dioxane and water solution and immersed in the grafted nonwoven fabric at 80 ° C. for 30 minutes. As a result, a functional nonwoven fabric of glucamic acid group addition type having a conversion rate of 100% was obtained. The functional group density obtained from the result and calculation is shown in Table 1.

[実施例5]
平均繊維径が6μmのポリアミド6(PA6)を原料としたメルトブロー不織布(目付け重量60g/m、厚み0.50mm、繊維充填率13%)を用い、ガンマ線照射線量を10kGyとした以外は、実施例1と同様に、エマルジョングラフト重合反応を実施した。GMAグラフト率は、190%であった。
このグラフト済みの不織布に、第三工程として、80℃のイミノジ酢酸ナトリウム10%水溶液に3時間浸漬し、転化率60%のイミノジ酢酸基付与型の機能性不織布を得た。その結果及び計算から求めた官能基量を表1に示す。
[Example 5]
Except using melt blown non-woven fabric (weight per unit weight 60 g / m 2 , thickness 0.50 mm, fiber filling rate 13%) made of polyamide 6 (PA6) with an average fiber diameter of 6 μm, and gamma irradiation dose of 10 kGy As in Example 1, an emulsion graft polymerization reaction was performed. The GMA graft ratio was 190%.
As a third step, the grafted nonwoven fabric was immersed in a 10% aqueous solution of sodium iminodiacetate at 80 ° C. for 3 hours to obtain an iminodiacetic acid group-added functional nonwoven fabric having a conversion rate of 60%. Table 1 shows the functional group amounts obtained from the results and calculations.

[実施例6]
実施例1のエマルジョングラフト重合反応を行ってGMAを150%付加した不織布に、第三工程として、85%リン酸に浸漬し、温度80℃、30分間浸漬した。その結果、転化率100%のリン酸基付加型の機能性不織布を得た。その結果及び計算から求めたイオン交換当量を表1に示す。
[Example 6]
As a third step, the non-woven fabric added with 150% GMA by carrying out the emulsion graft polymerization reaction of Example 1 was immersed in 85% phosphoric acid and immersed at a temperature of 80 ° C. for 30 minutes. As a result, a phosphate group-added functional nonwoven fabric with a conversion rate of 100% was obtained. Table 1 shows the ion exchange equivalents obtained from the results and calculations.

Figure 0005013333
Figure 0005013333

[比較例1]
繊度2デシテックス(平均繊維径18μm)の高密度ポリエチレン短繊維を用いたカード法乾式不織布(目付け重量90g/m)に、30kGyのガンマ線を照射したのち実施例1と同様に、エマルジョングラフト重合反応(ただし、反応時間60分)を実施した。
GMAグラフト率は、32%であった。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 1]
Emulsion graft polymerization reaction in the same manner as in Example 1 after irradiating 30 kGy of gamma rays onto a card-type dry nonwoven fabric (weight per unit weight 90 g / m 2 ) using high-density polyethylene short fibers having a fineness of 2 dtex (average fiber diameter of 18 μm) (However, the reaction time was 60 minutes).
The GMA graft ratio was 32%. The results are shown in Table 2.

「比較例2」
比較例1に用いた、繊度2デシテックス(平均繊維径18μm)の高密度ポリエチレン短繊維を用いたカード法乾式不織布(目付け重量90g/m)に、100kGyのガンマ線を照射したのち、実施例1と同様に、エマルジョングラフト重合反応(ただし、反応時間60分)を実施したが、GMAのグラフト率は75%に留まった。その結果を表2に示す。
"Comparative Example 2"
Example 1 After irradiating 100 kGy of gamma rays to the card method dry nonwoven fabric (weight per unit weight 90 g / m 2 ) using high-density polyethylene short fibers having a fineness of 2 dtex (average fiber diameter 18 μm) used in Comparative Example 1. In the same manner as above, an emulsion graft polymerization reaction (however, the reaction time was 60 minutes) was carried out, but the graft ratio of GMA remained at 75%. The results are shown in Table 2.

[比較例3]
平均繊維径が12μmの高密度ポリエチレンを原料とする、メルトブロー法不織布(目付け重量50g/m)を用いて、実施例1と同じ条件にて、グラフト重合(ただし反応時間60分)を実施したが、そのGMAのグラフト率は29%であった。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 3]
Graft polymerization (with a reaction time of 60 minutes) was carried out under the same conditions as in Example 1 using a melt blown nonwoven fabric (weight per unit area: 50 g / m 2 ) made of high density polyethylene having an average fiber diameter of 12 μm. However, the graft ratio of GMA was 29%. The results are shown in Table 2.

[比較例4]
実施例1における平均繊維径が6μmの高密度ポリエチレンを原料とするメルトブロー法不織布(目付け重量81g/m、厚み0.38mm)を、熱プレスロールを用いて0.15mmに圧密し、繊維充填率を50%に調節し、実施例1と同じ条件にて、グラフト重合を実施したが、そのグラフト率は23%であった。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 4]
The melt-blown nonwoven fabric (weight per unit weight 81 g / m 2 , thickness 0.38 mm) made from high-density polyethylene with an average fiber diameter of 6 μm in Example 1 is compacted to 0.15 mm using a hot press roll and filled with fibers. The graft polymerization was carried out under the same conditions as in Example 1 with the rate adjusted to 50%, but the graft rate was 23%. The results are shown in Table 2.

[比較例5]
実施例1における平均繊維径が6μmの高密度ポリエチレンを原料とするメルトブロー法(目付け重量81g/m)に、30kGyのガンマ線を照射し、次に、第二工程として、モノマー溶液として、グリシジルメタクリレート(GMA)10%とメタノール溶媒90%の溶液を用い、120分間反応させた。その結果、GMAグラフト率は、72%であった。その結果を表2に示す。
[Comparative Example 5]
The melt blow method (weight per unit weight: 81 g / m 2 ) using high density polyethylene having an average fiber diameter of 6 μm in Example 1 as a raw material was irradiated with 30 kGy of gamma rays, and then, as a second step, glycidyl methacrylate as a monomer solution Using a solution of 10% (GMA) and 90% methanol solvent, the reaction was performed for 120 minutes. As a result, the GMA graft ratio was 72%. The results are shown in Table 2.

Figure 0005013333
Figure 0005013333

表1、2から明らかなように、実施例1〜6では、ガンマ線20kGy又はそれ以下の低照射線量において、20分のグラフト反応時間にて、GMAのグラフト率が100%以上を達成している。
一方、繊維径が18μmの高密度ポリエチレン短繊維を用いた乾式カード法不織布を用いた比較例1では、グラフト重合を実施してもGMAグラフト率が32%となっている。これは、ガンマ線の線量が30kGyでは、低いためと見られ、比較例2において、照射量を100kGyに高めると、グラフト率が向上するが、反応時間が60分においても、グラフト率が75%に留まっている。また、比較例3では、繊維径が12μmの高密度ポリエチレンを原料とするメルトブロー法不織布に、グラフト重合を実施しても、GMAグラフト率は29%と低かった。ここに、繊維径のグラフト率への影響が認められる。
さらに、比較例4では、実施例1に用いたグラフト用基布を熱プレスロールにて圧密し、厚みを減じた結果、繊維充填率が50%となった。この不織布基材を、同じく実施例1と同様にグラフト重合を試みたが、GMAグラフト率は23%にしか到達しなかった。このことは、繊維充填率が高くなると、不織布内部の空隙が減少し、グラフト重合の進行に伴うモノマーの不織布表面から内部への浸透が追いつかなくなるか、あるいは、GMAグラフト鎖が成長する空間が減少したなどの原因と、推察される。
また、比較例5では、実施例1の不織布基材を用いて、グラフトモノマーをメタノール溶媒のもとでグラフト重合を実施したが、反応時間に120分を要しても、グラフト率が72%に留まり、エマルジョン化したモノマーを用いた実施例1との明らかな差が見られた。
As is clear from Tables 1 and 2, in Examples 1 to 6, the GMA grafting rate of 100% or more was achieved at a grafting reaction time of 20 minutes at a low irradiation dose of 20 kGy or less. .
On the other hand, in Comparative Example 1 using a dry card method nonwoven fabric using high-density polyethylene short fibers having a fiber diameter of 18 μm, the GMA graft ratio is 32% even when graft polymerization is performed. This is considered to be because the dose of gamma rays is low at 30 kGy. In Comparative Example 2, when the irradiation dose is increased to 100 kGy, the graft rate is improved. However, even when the reaction time is 60 minutes, the graft rate is 75%. Stays. In Comparative Example 3, even when graft polymerization was performed on a melt blown nonwoven fabric made from high-density polyethylene having a fiber diameter of 12 μm, the GMA graft ratio was as low as 29%. Here, the influence of the fiber diameter on the graft ratio is recognized.
Furthermore, in Comparative Example 4, the graft base fabric used in Example 1 was consolidated with a hot press roll and the thickness was reduced. As a result, the fiber filling rate was 50%. Graft polymerization of this nonwoven fabric base material was attempted in the same manner as in Example 1, but the GMA graft ratio reached only 23%. This means that as the fiber filling rate increases, the voids inside the nonwoven fabric decrease, and the penetration of monomers from the nonwoven fabric surface to the interior as the graft polymerization progresses, or the space where the GMA graft chain grows decreases. It is presumed that the cause was.
In Comparative Example 5, graft polymerization was carried out using the nonwoven fabric substrate of Example 1 and the graft monomer in a methanol solvent. However, even if the reaction time required 120 minutes, the graft ratio was 72%. There was a clear difference from Example 1 using the emulsified monomer.

本発明の機能性不織布の製造方法から得られた機能性不織布は、機能性官能基を導入することにより、液体に溶解している金属、陽イオン、陰イオンを吸着・回収する液体フィルタに好適に用いることができ、あるいは大気中に含まれる有害ガスを吸着除去するエアフィルタに、好適に用いることができる。また、例えば、半導体や液晶製造工程に用いられている超純水への利用や、ヒ素や重金属を吸着除去処理できるため、河川や地下水の浄化に利用できる。さらに、大気中に含まれる有害ガスを効率よく吸着除去するエアフィルタに用いることもできる。   The functional nonwoven fabric obtained from the method for producing the functional nonwoven fabric of the present invention is suitable for a liquid filter that adsorbs and recovers metals, cations and anions dissolved in a liquid by introducing a functional functional group. It can be suitably used for an air filter that adsorbs and removes harmful gases contained in the atmosphere. Further, for example, it can be used for ultrapure water used in semiconductor and liquid crystal manufacturing processes, and arsenic and heavy metals can be adsorbed and removed, so that it can be used for purification of rivers and groundwater. Furthermore, it can also be used for an air filter that efficiently adsorbs and removes harmful gases contained in the atmosphere.

Claims (3)

(I)ポリアミド又はポリオレフィンを原料とする平均繊維径が0.2〜10μmの連続繊維から構成される繊維充填率5〜45%、目付け重量10〜100g/m メルトブロー法不織布を、窒素雰囲気及び氷点下の大気と遮断された密封状態に置いて、該不織布に、5〜30kGyのガンマ線を照射する第一工程と、次いで、
(II)大気下、窒素雰囲気下又は減圧下にあるエマルジョン化されたビニル基含有反応性モノマーの液槽に浸漬して、液相にてグラフト重合させる第二工程、及び
(III)グラフトされたビニル基含有モノマー鎖に、さらに、機能性官能基を導入する第三工程からなり、かつ、
第一〜第三の各工程がそれぞれ独立した非連続の工程からなることを特徴とする機能性不織布の製造方法。
(I) A melt blown nonwoven fabric having a fiber filling rate of 5 to 45% and a basis weight of 10 to 100 g / m 2 made of continuous fibers having an average fiber diameter of 0.2 to 10 μm made of polyamide or polyolefin as a raw material, in a nitrogen atmosphere And a first step of irradiating the non-woven fabric with 5-30 kGy of gamma rays in a sealed state isolated from the freezing atmosphere and then
(II) a second step of graft polymerization in a liquid phase by immersion in a liquid tank of an emulsified vinyl group-containing reactive monomer under air, nitrogen atmosphere or reduced pressure, and (III) grafted Further comprising a third step of introducing a functional functional group into the vinyl group-containing monomer chain, and
1st-3rd each process consists of an independent discontinuous process, respectively, The manufacturing method of a functional nonwoven fabric characterized by the above-mentioned.
前記グラフト重合用基材としての不織布は、繊維原料がポリアミド、ポリプロピレン、プロピレンとエチレンの共重合体、ポリエチレン、又はエチレンと炭素数4以上の他のα−オレフィンとの共重合体より選ばれる一種であることを特徴とする請求項1に記載の機能性不織布の製造方法。   The nonwoven fabric as the base material for graft polymerization is a kind whose fiber raw material is selected from polyamide, polypropylene, a copolymer of propylene and ethylene, polyethylene, or a copolymer of ethylene and another α-olefin having 4 or more carbon atoms. The method for producing a functional nonwoven fabric according to claim 1, wherein: 前記機能性官能基は、スルホン基、アミノ基、リン酸基、グルカミン酸基、又はイミノジ酢酸基より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項1又は2に記載の機能性不織布の製造方法。   3. The functional nonwoven fabric according to claim 1 or 2, wherein the functional functional group is at least one selected from a sulfone group, an amino group, a phosphoric acid group, a glucamic acid group, or an iminodiacetic acid group. Method.
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