JPH02289137A - イオン交換能を有するフロック加工品およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、イオン交換能を有するフロック加工品および
その製造方法に関し、さらに詳しくは、形態加工性に優
れ種々の用途、特に空気処理用途に適した高度のイオン
交換能を有する糸状のフロック加工品およびその製造方
法に関する。

［従来の技術］ イ１害物や有用物の吸着・分離に使用されてきたイオン
交換体としては、イオン交換樹脂やイオン交換繊維、お
よびこれらを用途に応じて種々の形態に加工したものが
ある。

しかしこれらのものには、種々の問題がある。

即ち、イオン交換樹脂の場合は性能および形態加工性が
著しく劣る。一方、イオン交換ｍＭの場合は性能、およ
び形態加工性がイオン交換樹脂に比べて優れＣいるが、
編・織物などの形態については反応プロセス上の問題か
ら製造が難しく、また単繊維をバインダーと共に抄紙し
たイオン交換紙は強度が低く、イオン交換濾材として使
用すると圧力損失が大きいため用途が制限される欠点を
有している。

このような問題を解決するために植毛イオン交換材が提
案（特開昭５８−５１９４５号公報）されているが、そ
の製造方法として、例えば織・編物のような平面状のも
のに植毛しても、接着剤の塗ｆｆｉで織・編目を塞いで
しまい、ガスあるいは液体透過性能が得られない。

また、糸状物に植毛するにしても、通常の方法では細い
円柱形の表面に均一にかつ高密度に植毛したものは得ら
れていない。したがって、このような植毛糸を用いて編
成・製織したものでは、空気中のイオン性・極性の有害
ガス、悪臭およびタバコ煙中の有害物質、放射性物質等
の除去を目的としたノイルクー、マスク、さらには衣服
などの用途において、そのイオン交換機能を十分に発揮
さけることができない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、−ト述の如き従来技術における問題点に着目
し、種々の用途に使用でき、高いイオン交換機能、を発
揮できるフィルター、マスク等特に空気、ガス処理用途
に適した種々の形態に加＝［可能な、均一かつ高密度に
植毛された高度のイオン交換能を有する糸状のフロック
加工品、およびその製造方法を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ この目的に沿う本発明のイオン交換能を有するフロック
加工品は、トータルデニールが５０〜５０．０００の芯
糸と、該芯糸の外周面に塗イトされた接着剤と、該接着
剤の層に植毛された、イオン交換基の闇が０．１〜１０
ミリ当！／ｇの！ＩＩＡＮ状イオン交換体を０．１〜３
０Ｍの長さにカットしたパイルとから成り、全重量に対
して前記パイルが次式（１）の関係を満足することを特
徴とするイオン交換能を有するものから成る。

パイル重量／（全重量−パイル重量）≧０．４（１）ま
た、本発明によるイオン交換能を有するフロック加工品
の製造方法は、外周面に接着剤が塗布された１〜−タル
デニールが５０〜ｓｏ、ｏｏｏの芯糸を、（ａ）一対の
電（セの一方の電極に正の電圧を印加し、他方の電極に
ｎの電圧を印加し、かついずれか−方の電極の電圧をポ
ールチェンジすることにより両電極間に引力および斥力
が交互に作用する静電界の形成される少なくとも一対の
電極間または（ｂ）一方の電極に正、他方の電極に負の
電圧を印加することにより引力が作用する静電界を形成
する一対の電極および両電極に正または負のいずれか一
方の電圧を印加することにより斥力が作用する静電界を
形成する一対の電極の少なくとも二対の電極間の、いず
れかに導きながら、イオン交換基の吊が０．１〜１０ミ
リ当Ｍ１／ｇの繊維状イオン交換体を０．１〜３０７７
１１１１の長さにカットしたパイルを、前記芯糸の接着
剤層に植毛する方法から成る。

本発明で用いる繊維状イオン交換体とは、通常直径力０
．０１〜１００１１７ｒＬ、好まシクハ１〜１ｏｏμＩ
ｒＬの公知のイオン交換繊維を意味する。

その具体例としては、ポリスチレン系、ポリビニルアル
コール系、ポリアクリル系、ポリアミド系、ポリフェノ
ール系、ポリエチレン系、セルロース系等のイオン交換
用ポリマにカチオン交換基、例えば、スルホン酸基、ホ
スホン酸基、カルボン酸基などや、アニオン交換基、例
えば１〜３級アミノ基もしくは４級アンモニウム基を導
入したもの、さらにはアミノカルボン酸基、アミドキシ
ム基、ポリアミン基、ジチオカルバミン酸基などの各種
キレート基が導入されたイオン交換繊維をそれぞれ挙げ
ることができる。

本発明の繊維状イオ”ン交換体は該イオン交換繊維をそ
れぞれ単独あるいは、少なくとも二種を混合したものを
いうが、使用に際しては用途に応じて適宜選定すること
ができる。

上記イオン交換用ポリマの中でも、ポリ（モノビニル芳
香族化合物）、特にポリスチレン系ポリマが、導入され
たイオン交換基の空気中での化学的安定性に優れており
好ましい。具体的にはスチレン、α−メヂルスチレン、
ビニルトルエン、ビニルキシレン、クロロメチルスチレ
ンなどからなるポリマが挙げられる。

かかるポリマにイオン交換基を導入してイオン交換繊維
を製造する方法としては、たとえば、バラボルムアルデ
ヒドと硫酸の共存下で加熱処理することにより、スルホ
ン１基が導入されたカチオン交換繊維、クロルメチル化
後、ボスホン化、アミノ化もしくは四級アンモニウム化
することによってそれぞれ中酸性カチオン交換基、弱塩
基性アニオン交換基、強塩基性アニオン交換基が導入さ
れた各種イオン交換繊維を得ることができる。また酸触
媒と膨潤剤の存在下で、ホルムアルデヒド源およびアシ
ルアミノメチル化剤で処理して前記架橋結合およびアシ
ルアミツメデル基を導入する。

次に、酸もしくは塩基触媒下で加水分解してアミノメチ
ル基に変換した後、モノクロル酢酸で処理することによ
ってイミノジ酸ＰＨ４が導入されたキレート繊維を得る
ことができる。該イオン交換繊維のイオン形については
特に限定しないが用途に応じて最適な形を選ぶ必要があ
る。

ｍｌ１ｔ状イオシイオン交換オン交換基のｍは、繊維の
乾燥市場に対して０．１〜１０ミリ当ｍ／ｇ、好ましく
は０．５〜５ミリ当橿／ｇの範囲であるが、特に芯糸へ
の接着性とイオン交換性能を勘案すると１．Ｏ１〜２．
５ミリ当Ｆｆｉ／９の範囲が好ましい。

本発明におけるイオン交換体の含水度は通常０゜１〜１
０であるが、あまり小さ過ぎると性能が低下する。逆に
大ぎ過ぎると、反応工程あるいは植毛の工程で取扱い性
が悪くなるので、０．３〜５の範囲が好ましい。ここで
含水度とはＮａ型（Ｃ１型）のカチオン（アニオン）交
換繊維を蒸溜水に浸した後、家庭用遠心脱水機で５分間
遠心脱水して表面の水分を除去し、だだち（重量（Ｗ＞
を測定し、ざらに絶乾して重さを計り（ＷＯ＞次式より
求めた値である。

含水度＝　（Ｗ−Ｗｏ＞／Ｗ。

かかる交換基量あるいは含水度は’２！ｌ理条付や導入
プロセスなどにより制御できる。

ざらに本発明で用いるイオン交換体の中でもイオン交換
用ポリマと補強用ポリマからなる繊維が好ましく、とり
わけイオン交換用ポリマを海成分に、補強用ポリマを島
成分にした多芯海島型の混合もしくは複合繊維を基材と
したイオン交換繊維が操作ト十分な機械的強度ならびに
形態保持性を有しているばかりでなく、該補強用ポリマ
を接点として芯糸に、強固に接着できることから使用時
および後加工の際、芯糸から脱落しないという顕著な利
点を有しているので最も好ましい。ざらに該多芯海島型
の複合繊維を用いたイオン交換繊維は、植毛後部分的に
枝分れまたは分υｊ（フィブリル化）することができる
ため用途に応じてこの利点を活用することもできる。

補強用ポリマの割合は通常１０〜９０％であるが、あま
り少なすぎると機械的強度が弱くなり、逆に多すぎると
イオン交換基量ヤ吸着性能が低下するので２０〜８０％
の範囲が好ましい。また補強用ポリマとしてはポリ−α
−オレフィンが耐薬品性に優れているので好ましい。

本発明で用いる繊維状イオン交換体からなるパイルは、
該イオン交換繊維を０．１〜３０ｓ＋にカットして用い
る。

カットした繊維状イオン交換体は、水分が少なすぎると
漏洩抵抗が大きくなって静電植毛時の飛翔性が弱くなり
、又水分が多くなりすぎると漏洩抵抗が、小さくなりす
ぎて飛翔しすぎるようになり、静電植毛時に電気的に短
絡して電荷を失ない失速しやすくなるため接着剤層に深
く埋め込まれにくくなり品位が著しく悪くなる。したが
って、漏洩抵抗値で１０７〜１０”　　（Ω・１）に電
着５１！！理する必要があるが、この電着処理剤は、繊
維状イオン交換体のイオン交換基を封鎖するものでなけ
れば良く特に限定されない。Ａｉ＊Ｏａ又はＳｔＯ＊の
ようなイオン化しないものが好ましい。

次に上記パイルを植毛させる基材としての芯糸は、流体
（たとえば空気、ガス）を通過させる時障害にならない
よう配慮する必要があり、形状面は表面積が小さい円柱
形の糸状物であることが好ましい。又その太さについて
も、゛あまり太くなると流体通過時の障害になりやすく
、細くなりすぎると弱くなって実用性がなくなることか
ら、トータルデニールで５０〜５０．０００の範囲がよ
く、とくに１００〜ｓ、ｏｏｏデニールが好ましい。

この糸状物の素材としては、天然繊維、合成繊維などか
らなるモノフィラメント、マルチフィラメントおよび組
み紐などであってもよく、又合成樹脂からなる棒状成形
物、金属、非金属からなるモノフィラメント、マルチフ
ィラメントなども挙げることができる。ただし加工性あ
るいは実用性の面から、ｌＩ緒であってマルチフィラメ
ントであることが好ましい。

さらに、パイルは前述したイオン交換１７１Ｍ単独でも
勿論良いが、他のパイル例えば、ポリアミド系、ポリエ
ステル系、ポリアクリロニトリル系、ポリオレフィン系
などの合成繊維および再生セルロース系の化学繊維、ざ
らに活性炭素繊維などを必要に応じて混合しても良い。

但し混合する割合はあまり多すぎるとイオン交換性能が
低下するので７０％以下が良く、好ましくは５０％以下
である。

芯糸の外周面に塗布される接着剤としては、溶媒系でも
エマルジョン系でも使用可能であり、その組成も芯糸と
パイルとに十分な接着力を示すことができるものであれ
ば特に限定されないが、アクリル酸ニスデル系かポリウ
レタン系の接着剤であることが好ましい。また接着剤の
塗布厚みとしては１．５０μＴｒＬ〜５００μｍの範囲
の厚みが好ましい。

前記の如き基材としての芯糸の表面に上記のような接着
剤が塗布されたものが、静電界に導かれて静電植毛され
る。

通常静電植毛の方式として、一対の電極間に引力が作用
する静電界を形成し、該静電界に下方から植毛パイルを
供給するアップ方式と、上方から植毛パイルを供給する
ダウン方式とが知られている。しかし単にこのような通
常用いられているアップ方式又はダウン方式による植毛
方法では、芯糸の上面と下面は植毛されるが、側面は殆
んど植毛されない。そのため植毛されるパイルの量は、
パイル重量／（全重量−パイル重量） の値として０．４未満であり、植毛された糸の形状もそ
の糸を指で回してみるとリボン状になっており、これを
束ねた状態にしても糸間に隙量が生じるという問題があ
った。

本発明の方法においては、引力が作用する静電界と斥力
が作用する静電界の両方を形成させて、両静電界中で植
毛が施される。引力が作用する静電界における植毛によ
り主として芯糸の上下面にパイルが植毛され、斥力が作
用する静電界における植毛により主として芯糸の側面に
パイルが植毛されるので、芯糸に対し均一にかつ高密度
にパイルを植毛することが可能になり、 パイル重量／（全重量−パイル重量）≧０．４（１）を
満足する植毛が可能になる。このように芯糸円周上にパ
イルが均一にかつ高密度に植毛されることによりこれら
を束ねた状態にしても隙間のないものが得られる。

つまり、本発明の方法においては、表面に接着剤を付与
した芯糸を中にして対面する位置に２つの電極を配置し
、通常、使用されているように、一方の電極に正の電圧
を、他方の電極に負の電圧をそれぞれ印加し、２つの電
極間で形成される引力による電気力線を利用した方法お
よびいずれかの電極をポールチェンジして２つの電極と
もに十または−の電圧が印加するようにし、斥力による
電気力線を利用する方法を併用することにより、芯糸の
円周にむらなくパイルを植毛することができる。、この
方法によって、かつ接着剤の量を所定縫囲とすることに
より、はじめてトータルデニール（Ｄ）が５０〜５０．
０００の範囲内の芯糸にカット長０．１〜３０Ｉｎ！Ｒ
の範囲内の植毛パイルが前記（１）式を満足するｍ植毛
されたフロック加工品が得られる。

本発明において、電極の配置は、特に限定されるもので
はなく、芯糸に対して上下位置に対面させてもよいし、
左右に対面させてもよい。また芯糸の進行方向に２対以
上の電極を配置し、十と−の引力が作用する静電界を形
成する電極対、−と−または十と十のいずれか斥力が作
用する静電界を形成する電極対を組み合わせて配置する
こともできる。

引力が作用する静電界としては、一方の電極に＋または
−の電圧を印加し、他方の電極をアースすることにより
形成される静電界であってもよい。

上記電極対間に導かれる芯糸は、生産性の面から複数糸
条とすることが望ましい。またこの複数糸条は、１つの
面に並べられた糸群に限られるものではなく、多くの面
に並べた糸群を一対の電極間に導いてもよい。

植毛パイルは、形成された、引力と斥力とが作用する静
電界において、電気力線に沿って運ばれ、該静電界に導
かれてきた接着剤の塗布された芯糸の接着剤層に埋め込
まれ、植毛される。このとき、作用する引力と斥力の時
間間隔（サイクル）については、使用するパイルや芯糸
の仕様により相違するが、比較的短い間隔（サイクル）
でも十分な効果が得られる場合があり、とくに限定され
るものではない。

また、満足すべき植毛密度、特に本発明に規定する植毛
密度にするためには、静電界に十分な量のパイルを浮遊
、つまり十分なパイルミストを形成しておく必要がある
。

このパイルミストを形成させる代表的な方式には、前）
！の如く、上記静電界にパイルを上方から下方に向けて
供給するダウン方式と、下方から上方に向けて供給する
アップ方式とがある。ダウン方式の場合は、通常用いら
れるパイル落下装置、アップ方式の場合は、パイルを上
方に引上る引上電極を、用いる方式または空気流で浮遊
させる方式、さらにはこれらの組み合わせる方法等があ
るが、これらに限定されるものではない。

上記の如き方法により得られた本発明のフロック加工品
は、さらに種々の形態に加工できる特徴を有する。たと
えば編・織機で任意の編・織物を作ることができる。こ
のようにして得た編・織物は空気中のイオン性・極性の
有害ガス、悪臭およびタバコ煙中の有害物質、放射性物
質に対する防御を目的とした衣服、マスク、フィルター
などとして特に好ましく用いられる。

［実施例１ 以下実施例において本発明を具体的に説明するが、本発
明はそれら実施例に限定されるものではない。

ｌＩｉ維状イオン交換体は、以下のものを用いた。

（、ｆＡＩｉＩｆｆＡ＞ 多芯海島型複合繊Ｍ（未延伸糸）　［海成分（ポリスチ
レン）／島成分（ポリエチレン）　＝５０１５０（席数
１６、繊維直径３４μｍ＞］を長さ１．０　ｍに切断し
てカットファイバーを得た。

該カットファイバー１重量部を市販の１級硫酸１０容量
部とパラボルムアルデヒド０．１重量部からなる架橋・
スルホン化液に加え８５℃で５時間反応処理した後、水
洗した。

次に、アルカリで９！１理してから純水を用いてろ液が
中性になるまで洗浄した後さらに酸で処理し純水で洗浄
することによってスルホン酸基を有するカチオン交換繊
維を得たく交換容量３．２ミリ当ｍ／ｇ−Ｈ１含水度１
，２）。

（繊１ｆｔＢ＞ 上記カットファイバー重量層部を市販の１級硫酸１０容
量部とパラホルムアルデヒド０．１重量部からなる架橋
・スルボン化液に加え８０℃で４時間反応処理した後、
水洗した。以後繊ＨＡと同様に処理してカチオン交換ｍ
ｗＬを得た（交換容量２．２ミリ当量／ｇ−Ｈ１含水度
０．７）。

得られた繊１ｆｔＡと繊ＩＩｆｔＢをＡｉ瀧Ｏｓの微粉
末を主体とした電着処理剤を乳化剤で分散させた溶液に
浸漬した後、バスケットに入れて水を切り乾燥した。。

このように処理したｍ紛状イオン交換体を用いて次に示
す実施例１．２にてフロック加工品を作成した。

７−ｊ　例１　　２　　　　交　　１　　２トータルデ
ニール６３０　Ｄの芯糸にアクリル酸エステル系接着剤
を付着させたものを、１５ｃｍの間隔で配置した上部電
極と下部電極との中央に導き５ＴｒＬ／分の糸速で通過
させた。

下部電極の印加電圧を一３０ＫＶに固定し、実施例１．
２では上部電極を５秒毎に＋３０ＫＶと一３０ＫＶにポ
ールチェンジし、引力と斥力の作用する静電界が交互に
生成される方法を用い、比較例１．２では一ト３０ＫＶ
に固定して引力のみが作用する静電界を利用する方法を
適用した。

また、繊維状イオン交換体は電極上方から落下装置を用
いて落下させ、上記電極間にパイルミストを形成させた
。

得られたフロック加工品の性最を測るとともにこれを束
ねた状態にしてイオン交換基の爵が同じになるようにガ
ラス管に入れ、一端の入口から２００ＰＰｍのアンモニ
アガスを１００ＯＲＩ／ｃｍ”　・分の速度で流し、他
端の出口でアンモニアガス濃度を測定した。結果を表−
１に示す。

表−１から明らかな如く、本発明によるフロック加工品
は、比較例で得られたものに比べ、均一かつ高密度に植
毛されているため、イオン交換機能を十分に発揮でき、
アンモニアガスの除去能力に極めて優れた性能を示した
。

丈塵■支 実施例１および２で得たフロック加工品から編機を用い
て目付３００　ｇ／Ｗ”の編物を作った。得られた編物
のアンモニアガス吸着特性を調べたところ、実施例１の
フロック加工品から得られた編物、実施例２のフロック
加工品から得られた編物の破過点までの吸着容量は、そ
れぞれ２．７および２．０ミリ当量／（ｇ−イオン交換
ｍＨ，）であった。

特に実施例２で得たフロック加工品は編物の製造時にお
いてもパイルの脱落が烈く極めて良好な品位が得られた
。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のイオン交換能を有するフ
ロック加工品およびその製造方法によるときは、所定の
パイルが均一かつ高密度に植毛された高度のイオン交換
能を有する糸状フロック加工品を得ることができ、この
フロック加工品を編成・製織することにより、種々の用
途、とくに空気、ガスの処理用途に用いて最適な十分に
高いイオン交換機能を有するフィルター、マスク、衣服
地等を得ることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トータルデニールが５０〜５０，０００の芯糸と、
   該芯糸の外周面に塗布された接着剤と、該接着剤の層に
   植毛された、イオン交換基の量が０．１〜１０ミリ当量
   ／ｇの繊維状イオン交換体を０．１〜３０ｍｍの長さに
   カットしたパイルとから成り、全重量に対して前記パイ
   ルが次式（１）の関係を満足することを特徴とするイオ
   ン交換能を有するフロック加工品。 パイル重量／（全重量−パイル重量）≧０．４（１）２
   、外周面に接着剤が塗布されたトータルデニールが５０
   〜５０，０００の芯糸を、（ａ）一対の電極の一方の電
   極に正の電圧を印加し、他方の電極に負の電圧を印加し
   、かついずれか一方の電極の電圧をポールチェンジする
   ことにより両電極間に引力および斥力が交互に作用する
   静電界の形成される少なくとも一対の電極間または（ｂ
   ）一方の電極に正、他方の電極に負の電圧を印加するこ
   とにより引力が作用する静電界を形成する一対の電極お
   よび両電極に正または負のいずれか一方の電圧を印加す
   ることにより斥力が作用する静電界を形成する一対の電
   極の少なくとも二対の電極間の、いずれかに導きながら
   、イオン交換基の量が０．１〜１０ミリ当量／ｇの繊維
   状イオン交換体を０．１〜３０ｍｍの長さにカットした
   パイルを、前記芯糸の接着剤層に植毛することを特徴と
   するイオン交換能を有するフロック加工品の製造方法。