JP6203534B2 - セシウムイオン吸着用繊維構造物およびその製造方法 - Google Patents
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すなわち本発明は、以下の(1)〜(8)を要旨とするものである。
(1)30℃以上の融点差がある2種以上の繊維及び/または30℃以上の融点差があるポリマーが隣接または芯鞘構造となっている繊維を含む繊維構造物であって、前記繊維構造物が第3級または第4級アンモニウム基を含むカチオン性高分子化合物及びセシウムイオン吸着剤が固着されていることを特徴とするセシウムイオン吸着用繊維構造物。
(2)前記セシウムイオン吸着剤がプルシアンブルー型錯体であることを特徴とする(1)記載のセシウムイオン吸着用繊維構造物。
(3)前記30℃以上の融点差がある2種以上の繊維及び/または30℃以上の融点差があるポリマーが隣接または芯鞘構造となっている繊維が、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリ乳酸系繊維からなる群より選択された1またはそれ以上の繊維で構成されていることを特徴とする(1)または(2)記載のセシウムイオン吸着用繊維構造物。
(4)前記30℃以上の融点差がある2種以上の繊維及び/または30℃以上の融点差があるポリマーが隣接または芯鞘構造となっている繊維の低融点側の繊維及び低融点側のポリマーの混率が、5質量%以上であることを特徴とする(1)〜(3)いずれかに記載のセシウムイオン吸着用繊維構造物。
(5)前記30℃以上の融点差がある2種以上の繊維及び/または30℃以上の融点差があるポリマーが隣接または芯鞘構造となっている繊維の低融点側の繊維またはポリマーの融点が、110〜190℃であることを特徴とする(1)〜(4)いずれかに記載のセシウムイオン吸着用繊維構造物。
(6)前記繊維構造物が、下記(i)及び/または(ii)を満足することを特徴とする(1)〜(5)いずれかに記載のセシウムイオン吸着用繊維構造物。
(i)前記繊維構造体のセシウムイオン吸着能が
吸着等温式 y=axb においてa値が0.3以上且つb値が0.6以下。
ただし、yは、前記繊維構造物1gに吸着しているセシウムイオン量(mg)。
xは、吸着処理後に溶液に残留しているセシウムイオンの濃度(ppm)。
(ii)セシウムイオン濃度10ppmの塩化セシウム水溶液100mlに前記繊維構造物0.2gを投入し、25℃、120rpmで24時間振とう処理を行った繊維構造物1g当たりのセシウムイオンの吸着量が0.5mg以上。
(7)前記繊維構造物を25℃、120rpmで24時間振とう処理を行なった際のセシウムイオン吸着剤の脱落量が5ppm以下であることを特徴とする(1)〜(6)いずれかに記載のセシウムイオン吸着用繊維構造物。
(8)30℃以上の融点差がある2種以上の繊維及び/または30℃以上の融点差があるポリマーが隣接または芯鞘構造となっている繊維を含む繊維構造物に、第3級または第4級アンモニウム基を含むカチオン性高分子化合物によるカチオン化処理を行った後、セシウムイオン吸着剤の固着熱処理を低融点側の繊維またはポリマーの融点以上の温度で行なうことを特徴とする(1)〜(7)いずれかに記載のセシウムイオン吸着用繊維構造物の製造方法。
吸着等温式(1)y=axb
ただし、yは、繊維構造物1gに吸着しているセシウムイオン量(mg)。
xは、吸着処理後に溶液に残留しているセシウムイオンの濃度(ppm)。
(2)y(mg/g)=(M0−M1)/F
(3)x(ppm)=L1
セシウムイオン吸着剤を固着した繊維構造物を600℃、30分間の灰化処理後、王水で完全に溶解し、該水溶液中の鉄量をICP発光分光分析法にて定量し繊維構造物担体単位質量当たりの担持量(%)を求めた。なお、本実施例、比較例において、鉄量からセシウムイオン吸着剤量の換算は、下記分子式1に基づいて換算した。
Fe4[Fe(CN)6]3・・・・・・・・・(分子式1)
セシウムイオン吸着剤の担持量(%)=(担持されたセシウムイオン吸着剤(g)/繊維構造物量(g))×100
120mlのバイアル瓶に、セシウムイオン濃度10ppmの塩化セシウム水溶液100ml、繊維構造物0.2gを投入し(固液比(固:液)=1:500)、振とう装置(タイテック株式会社製 バイオシェーカーBR−300L)を用い、25℃、120rpmで24時間振とう処理を行った。振とう処理前後の処理液中のセシウムイオン濃度をICP−MS(JIS K 01025.5(2008年)及びJIS K 0133(2000年)に準拠して測定した)にて定量し、繊維構造物1g当たりのセシウムイオンの吸着量(mg)を測定した。
120mlのバイアル瓶に、セシウムイオン濃度10ppmの塩化セシウム水溶液100ml、繊維構造物5gを投入し(固液比(固:液)=1:20)、振とう装置(タイテック株式会社製 バイオシェーカーBR−300L)を用い、25℃、120rpmで24時間振とう処理を行った後の処理液中のシアン化合物量をJIS K0102 38.1.2及び38.3(2008年)の方法にて定量し、前述の分子式1に基づいて処理液中の脱落したセシウムイオン吸着剤量を換算した(ppm)。なお、脱落率は5ppm以下を合格とした。
繊維構造物に第3級または第4級アンモニウム基を含むカチオン性高分子化合物によるカチオン化処理を行った後、セシウムイオン吸着剤を固着させる工程に於いてマングル(絞りローラー)や生地の表面に、加工液の凝集物が見られないかを、以下の評価基準にて目視で判定した。
評価基準
○:加工液の凝集なし
△:僅かに凝集物あり
×:凝集物が非常に多い
繊維構造物に第3級または第4級アンモニウム基を含むカチオン性高分子化合物によるカチオン化処理を行った後、セシウムイオン吸着剤を固着させる工程で、繊維構造物の生地表面の両サイドと中央部分の色差を、以下の評価基準にて加工斑として目視で判定した。
評価基準
○:色差なし
△:僅かに色差あり
×:色差あり
前述の測定方法により評価を行った。
<繊維構造物>
高融点繊維として、融点255℃のポリエチレンテレフタレート繊維(単繊維繊度:2.2dtex、繊維長:51mm)80質量部 、低融点繊維として、鞘成分に共重合ポリエチレンテレフタレート(融点110℃)、芯成分にポリエチレンテレフタレート(融点255℃)を配した芯鞘複合繊維(ユニチカ株式会社製 商品名「メルティー4080」、繊度2.2dtex、繊維長51mm)を20質量部、を混合した後、均一に混綿しパラレルカードウェブとした。前記ウェブを公知の方法でクロスラッパーを用いて積層し、ドラフターでドラフト後にニードルパンチ処理を行い、目付200g/m2の不織布を得た。
次に、この不織布を下記処方1からなる水溶液にてパディング処理を行い、ウェットピックアップ150質量%となるようにマングルで絞り、ピンテンターにて温度130℃、6分間の条件でカチオン化処理を行い、次いで、下記処方2からなる分散液にてパディング処理を行い、ウェットピックアップ150質量%となるようにマングルで絞り、ピンテンターにて温度150℃、4分間の条件でセシウムイオン吸着剤(プルシアンブルー)の固着熱処理を行い、本発明のセシウムイオン吸着用繊維構造物を得た。
(処方1)
カチオン性高分子化合物(山陽色素(株)社製 カチオン化剤CT F1101
固形分15%) 60g/L
ノニオン系界面活性剤(松本油脂製薬(株)社製 アクチノールR100) 2g/L
(処方2)
プルシアンブルー(関東化学(株)社製 Fe4[Fe(CN)6]3、疎水性・低純度品固形分11%、平均一次粒子径0.01μm) 200g/L
ノニオン系界面活性剤(松本油脂製薬(株)社製 アクチノールR100) 2g/L
実施例1の処方1を下記処方3に変更する以外は、実施例1と同様にして本発明のセシウムイオン吸着用繊維構造物を得た。
(処方3)
カチオン性高分子化合物(山陽色素(株)社製 カチオン化剤CT F1101
固形分15%) 30g/L
ノニオン系界面活性剤(松本油脂製薬(株)社製 アクチノールR100) 2g/L
実施例1の低融点繊維(熱融着性繊維)を、鞘成分に共重合ポリエチレンテレフタレート(融点110℃)、芯成分にポリエチレンテレフタレート(融点255℃)を配した芯鞘複合繊維(ユニチカ株式会社製 商品名「メルティー4080」、繊度2.2dtex、繊維長51mm)から、鞘成分に共重合ポリエチレンテレフタレート(融点160℃)、芯成分にポリエチレンテレフタレート(融点255℃)を配した芯鞘複合繊維(ユニチカ株式会社製 商品名「キャスベン7080」、繊度2.2dtex、繊維長51mm)に変更し、目付を300g/m2に変更し、カチオン化処理条件をピンテンター180℃、6分間、セシウムイオン吸着剤(プルシアンブルー)の固着熱処理条件をピンテンター180℃、2分間に変更する以外は、実施例1と同様にして、本発明のセシウムイオン吸着用繊維構造物を得た。
実施例3の処方1を下記処方3、処方2を下記処方4に変更する以外は、実施例3と同様にして、本発明のセシウムイオン吸着用繊維構造物を得た。
(処方3)
カチオン性高分子化合物(山陽色素(株)社製 カチオン化剤CT F1101
固形分15%) 30g/L
ノニオン系界面活性剤(松本油脂製薬(株)社製 アクチノールR100) 2g/L
(処方4)
プルシアンブルー(関東化学(株)社製 Fe4[Fe(CN)6]3、疎水性・低純度品固形分11%、平均一次粒子径0.01μm) 100g/L
ノニオン系界面活性剤(松本油脂製薬(株)社製 アクチノールR100) 2g/L
実施例1の低融点繊維(熱融着性繊維)と高融点繊維の質量比を90:10に変更する以外は、実施例1と同様にして本発明のセシウムイオン吸着用繊維構造物を得た。
実施例1の低融点繊維(熱融着性繊維)を、鞘成分に共重合ポリエチレンテレフタレート(融点110℃)、芯成分にポリエチレンテレフタレート(融点255℃)を配した芯鞘複合繊維(ユニチカ株式会社製 商品名「メルティー4080」、繊度2.2dtex、繊維長51mm)から、鞘成分に共重合ポリエチレンテレフタレート(融点160℃)、芯成分にポリエチレンテレフタレート(融点255℃)を配した芯鞘複合繊維(ユニチカ株式会社製 商品名「キャスベン7080」、繊度2.2dtex、繊維長51mm)に変更し、カチオン化処理条件をピンテンター180℃、4分間、セシウムイオン吸着剤(プルシアンブルー)の固着熱処理条件をピンテンター180℃、2分に変更する以外は、実施例1と同様にして、本発明のセシウムイオン吸着用繊維構造物を得た。
実施例1の低融点繊維(熱融着性繊維)を、鞘成分に共重合ポリエチレンテレフタレート(融点110℃)、芯成分にポリエチレンテレフタレート(融点255℃)を配した芯鞘複合繊維(ユニチカ株式会社製 商品名「メルティー4080」、繊度2.2dtex、繊維長51mm)から、鞘成分にポリエチレン(融点130℃)、芯成分にポリエチレンテレフタレート(融点255℃)を配した芯鞘複合繊維(ユニチカ株式会社製 商品名「メルティ6080」、繊度2.2dtex、繊維長51mm)に変更し、カチオン化処理条件をピンテンター150℃、5分間、セシウムイオン吸着剤(プルシアンブルー)の固着熱処理条件をピンテンター150℃、5分間に変更する以外は、実施例1と同様にして、本発明のセシウムイオン吸着用繊維構造物を得た。
低融点繊維(熱融着性繊維)と高融点繊維の質量比を100:0に変更し、カチオン化処理条件をピンテンター130℃、6分間、セシウムイオン吸着剤(プルシアンブルー)の固着熱処理条件をピンテンター130℃、6分間に変更する以外は、実施例1と同様にして本発明のセシウムイオン吸着用繊維構造物を得た。
実施例1の処方2を下記処方5に変更する以外は、実施例1と同様にして、本発明のセシウムイオン吸着用繊維構造物を得た。
(処方5)
プルシアンブルー(関東化学(株)社製 Fe4[Fe(CN)6]3、疎水性・低純度品固形分11%、平均一次粒子径0.01μm) 10g/Lノニオン系界面活性剤(松本油脂製薬(株)社製 アクチノールR100) 2g/L
カチオン化処理条件を、ピンテンター210℃、3分間、セシウムイオン吸着剤(プルシアンブルー)の固着熱処理条件を、ピンテンター210℃、3分間に変更する以外は実施例6と同様にして、本発明のセシウムイオン吸着用繊維構造物を得た。
高融点繊維と低融点繊維(熱融着性繊維)の質量比を100:0に変更した以外は、実施例1と同様にして比較例1の繊維構造物を得た。
カチオン化処理を施さない以外は、実施例1と同様にして、比較例2の繊維構造物を得た。
高融点繊維と低融点繊維(熱融着性繊維)の質量比を100:0とし、カチオン化処理を施さない以外は、実施例1と同様にして、比較例3の繊維構造物を得た。
一方、比較例1は、実施例1に比べ低融点繊維(熱融着性繊維)を用いないものであったため、吸着剤脱落量がやや大きいものであった。比較例2は、実施例1に比べカチオン化処理を施さなかったため、吸着剤の担持量が低く担持量に比べ脱落量も大きいものであった。比較例3は、低融点繊維(熱融着性繊維)を用いずさらにカチオン化処理を施さなかったため、吸着剤の担持量が極めて少なく担持量に対する脱落量が大きいものであった。
Claims (6)
- 30℃以上の融点差がある2種以上の繊維及び/または30℃以上の融点差があるポリマーが隣接または芯鞘構造となっている繊維(ただし、前記芯鞘構造においては、鞘構造の方が芯構造よりも融点が低い)を含む繊維構造物であって、前記繊維構造物が第3級または第4級アンモニウム基を含むカチオン性高分子化合物及びセシウムイオン吸着剤が固着されているものであり、且つ前記繊維構造物が、下記(i)及び/または(ii)、且つ(iii)を満足することを特徴とするセシウムイオン吸着用繊維構造物。
(i)前記繊維構造物のセシウムイオン吸着能が
吸着等温式 y=ax b においてa値が0.3以上且つb値が0.6以下。
ただし、yは、前記繊維構造物1gに吸着しているセシウムイオン量(mg)。
xは、吸着処理後に溶液に残留しているセシウムイオンの濃度(ppm)。
(ii)セシウムイオン濃度10ppmの塩化セシウム水溶液100mlに前記繊維構造物0.2gを投入し、25℃、120rpmで24時間振とう処理を行った繊維構造物1g当たりのセシウムイオンの吸着量が0.9mg以上。
(iii)前記繊維構造物を25℃、120rpmで24時間振とう処理を行なった際のセシウムイオン吸着剤の脱落量が5ppm以下。 - 前記セシウムイオン吸着剤がプルシアンブルー型錯体であることを特徴とする請求項1記載のセシウムイオン吸着用繊維構造物。
- 前記30℃以上の融点差がある2種以上の繊維及び/または30℃以上の融点差があるポリマーが隣接または芯鞘構造となっている繊維(ただし、前記芯鞘構造においては、鞘構造の方が芯構造よりも融点が低い)が、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリオレフィン系繊維からなる群より選択された1またはそれ以上の繊維で構成されていることを特徴とする請求項1または2記載のセシウムイオン吸着用繊維構造物。
- 前記30℃以上の融点差がある2種以上の繊維及び/または30℃以上の融点差があるポリマーが隣接または芯鞘構造となっている繊維(ただし、前記芯鞘構造においては、鞘構造の方が芯構造よりも融点が低い)の低融点側の繊維及び低融点側のポリマーの混率が、5質量%以上であることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載のセシウムイオン吸着用繊維構造物。
- 前記30℃以上の融点差がある2種以上の繊維及び/または30℃以上の融点差があるポリマーが隣接または芯鞘構造となっている繊維(ただし、前記芯鞘構造においては、鞘構造の方が芯構造よりも融点が低い)の低融点側の繊維またはポリマーの融点が、110〜190℃であることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載のセシウムイオン吸着用繊維構造物。
- 30℃以上の融点差がある2種以上の繊維及び/または30℃以上の融点差があるポリマーが隣接または芯鞘構造となっている繊維(ただし、前記芯鞘構造においては、鞘構造の方が芯構造よりも融点が低い)を含む繊維構造物に、第3級または第4級アンモニウム基を含むカチオン性高分子化合物によるカチオン化処理を行った後、セシウムイオン吸着剤の固着熱処理を低融点側の繊維またはポリマーの融点〜200℃の温度で行なうことを特徴とする請求項1〜5いずれか1項に記載のセシウムイオン吸着用繊維構造物の製造方法。
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