JPH0342046A - フェルト状イオン交換体 - 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］ 本発明は気体、ｉｒｌ、体、固１４Ｃ１１１間における
反応性フィルター材として使用できるフェルト状イオン
交ｆＡ体にｒ系るらのである。

［１足来の技術］ イオン交換繊維は単位重量当たりの表面積が通常の粒状
イオン交Ｉｎ　ｂＭ脂に比べ非常に大きく、このためイ
オン交１Ｆ、’ｌ　３ｆｉ度が非常に速いという特長を
有している。

一方、本発明で、好ましく用いられるイオン交換繊維は
、陵述するような製造法に上り作られるため、均一な太
さの連続した繊維（フィラメント）が得られに＜シ、フ
ィラメントを使った１ｉｔａｌ物を得ることは困難であ
った。このため、ｕＡ物状、織物状、　４ｉ状などのモ
ジュールｆヒしたものを作るためには、前もって原ｆ４
ｉｎ維で所定の形態にしておき、これにイオン交換基を
導入するという方法を採用していた。しかし、この方法
では反応中に収縮が起こったり、重量の変［ヒが起こり
、所定の規格に管理することが困難であるという問題が
あった。

そのため、粉末状のイオン交換１４１１が好ましく製造
されているのであるが、粉末状であるため使い方がカラ
ムに詰めて使うか、プリコート材として嫂うかに限定さ
れろきらいがあった。

また、粉末状イオ〉″交１！Ａｙｉ維を使ってシート状
物を得ようとする試みらなされ、紙状のものが市販され
ている　）−か１−１紙状のちのは１強力と通液量のｒ
ＵＩ係に問題が、ｔＩｌった。すなわち、被反応液の通
；α量を大きくしようとすると紙の見掛は密度を小さく
已°わばなＩＺず、そうすると強力が小さくなる１１１
反面、強力を大きくし上うとすると必然的に見掛は密度
が太きくなって通液抵抗も上昇することになった４この
ため、紙状イオン交換体の用途（ｉ非常に限定されたち
のになった□［発明がＦＩｆｉｋ　Ｌようとする問題点
］先に述べたように、粉末状イオン交ｆＡ　４１　ｔ、
ｉはカラムに詰めるかプリコート材と１−て使うかに限
定され、また紙状のものは強度と通液抵抗の問題がつい
てまわり、さらに厚みの大きいものを作るのは困難とい
う問題もありた。

ここで得られるフェルト状イオン交換体はこれらの問題
を解決するもので１強力は大きく、通液抵抗は小さく、
かつ、イオン交換機能は粉末状イオン交ＩＱ　ＩＪＩ　
＆ｌとはとんと変わらないものである。

また、厚みも自由に変えられることから１種々のモジュ
ール（？製にも好適に使用でき、反応性のフィノ１ター
材として新しい用途を提供できるフェルト４尺・イオン
交ＩＱ　１本である。

［問題点を解決゛するための手段］ 本発明で１重用されろ粉末４１’、−（オン交ＩＡ繊維
とはに成檄雌に同らかの手法によりイオン交換機能を叶
与させたもので１例えば、アクリル系合成繊維に官能基
を導入したもの、ポリスチレンとポリエチレン（または
ポリプロピレン）を海鳥成分とした複合ＩＪＩ維に官能
基を導入したもの、ポリビニルアルコール系合成４Ｍ組
を加熱焼成した前駆体繊維に官能基を導入したものなど
が挙トｆられるが、本発明ではポリビニルアルコール系
合成！Ｉ維を原料とするイオン交ｔａ　ｓｎ　謹が、イ
オン交換能、耐熱性および取扱いなどの面から好ましく
用いられる。

本発明のフェルト状イオン交換１本の主成分となる粉末
状イオン交換繊維の製造法について、我々はすでに特公
昭５１−４４７１２号、同５３−２２１０６号ほかにて
提案ずみである。

脱水触媒を含むポリビニルアルコールの濃厚水溶液を乾
式紡糸し、糸条とした後、所定長に力９！・する、力・
ｙ　Ｉ・糸は加熱空気中にて焼成し、脱水反応を生起さ
せてＳ’ｒ子内にポリエン横道をもつボリエ〉・繊維を
得る１次いで、ポリエン繊維にｆｉｌ酸を反応させ、イ
オン交換官ｔＦ！基としてスルホン酸基を導入＋＝　、
中和、４ζ洗、脱水して粉末４にイオン交換繊維を１）
る、ｖＪ造工程中、ｌＪｕ熱焼成にて脱水と同時に収縮
が起こるため、収縮を見込んだ長さに糸条を力・ソトし
ておか１コばならない。

イオン交換繊はを７１層するには、イオン交ＩＱｔＭ維
と短く力・ノドした他の１ｕｌｌ状物を均一になるよう
混合する。他の繊維状物としては、天然繊維、例えば、
パルプ、綿、麻など、レーヨン、アセテートなどの再生
・半合成繊維、さらに各種合成繊維が使用できるが、入
手が容易で性能的にも満足のいく合成繊維が１１丁まし
く使用されるや合成繊維としては通常一般に使われる合
ｒｌｉ、ｔｌｌ　Ｉｌｌ、例えば、ポリエステル４１１
　ｆ、Ｉｉ　、ポリアミド系繊維、アクリル系４１Ｒｎ
、ビニロン繊維、アラミド繊維などが使用でき、便用さ
れる分野で必要とされる特性、例えば、耐熱性、耐薬品
性などを考慮して選ぶことができる。

イオン交換繊維と他の繊維状物の混合物の混合比は、イ
オン交ＩＱ繊維２０〜８０部、他の繊維状物８０〜２１
）部が々Ｔましい、用途によって要求される。イオ〉・
交１ｒＡ容豆が決定され、それにともなってイオン交換
繊維の混合Ｉが決まってくる。

繊維状物の長さは繊度により異なってくるが、あまり長
いとイオン・交換繊維との混合攪拌時、糸がからみあっ
て玉を作り均一に混合できなくなるので、１１．２〜３
■鵬が好ましい。

フェルト状イオン交換体の製造設備の機略を第１図に示
す。

フェルト状イオン交換体の補強用基布となるべきシート
状物、例えば、ポリエステル不織布１はローラ５．５′
、６．６゛の間でエンドレスに動いているスクリーン４
　にのせられ移動していく。

不織布がフィードローラ５，５°を過ぎた位這にてＮＴ
Ｆ３成物の供給装置み　よりイオン交換繊維と繊維状物
の混合物２　がシャワー状に不織布上に供給され、移動
中に層３　が形成される。供給ゾーンには不織布上に形
成された層を固定するためスクリーン下部に設けられた
サクション７　により吸引している 供給装置＾　は多数のスリットをもつ中空管でイオン交
換４Ｊ！維と繊維状物との混合物２　を貯蔵し、加圧空
気によりスリットを通して混合物が供給される。混合物
を均一にスリ・ソトから押し出すたぬ羽根車１　を設け
ることが効果的である。

第１図では一つの供給装置から数本のスリットを通して
放Ｑｌ　、ＩＪ：にｌＴＬ？ｒ物を１１！ｉ給している
が°、第２図の↓うに複数間の供給装置よりシャワー状
に混合物を供給することもできる。

Ｎ３　が形成された不織布１０は一対のローラ６．６°
　を通って次の接着剤付与、乾燥ゾーンに入る。このゾ
ーンにて積層された不織布１０は接着剤液を１；］与さ
れ、乾燥されて製品となる。このゾーンも先と同じく数
個のローラ対とその間を無限移動するスクリーンがある
。

先の工程から流れてきた不織布１０はローラ２１、２１
°によりスクリーン２ｇ上に移され、移動していく間に
シャワー　２５より接着剤液を付与される。挟置バリ液
εＬ　’Ｊ＋’　Ｊｉｆｆ　２（−白で調整、貯蔵され
、ボ〉プ２７によりくみ上られシャワーより散布される
。過剰の接着剤液はサクション２８により啜い取られ貯
槽２６に戻される。

接着剤としては天然、合成ラテックス、アクリル系、ポ
バール系、酢ビ系、メラミン系の接着剤が使用できる。

接着剤を１・１勺された不繊布はローラ　２２．２２°
により余分の接着剤を絞られ、かつ、厚みを１ｇ整され
て次の加熱ボックス２９に送られ、複数本のし−タ３０
により加熱乾燥され、リールに巻取られ製品となる。

イオン交ＩＱ　４＄ｔ　！ｌと１！維状物の混合比は２
０〜８０：ｌｌｌ１〜２０　　（重皿部）が好ましい、
イオン交換繊維が２０部以下ではイオン交換（瓜能を十
分に発揮することができないし、８０部を越えると接着
剤による層固定が十分に行えなくなり、脱落が起こりや
すくなって好ましくない。

接着剤の付与量としては、４ｇ１１維の脱落を抑えられ
１ばよく、楢ｔＪＩ量に対して３〜３１１　ｗＬ％、好
ま１−　＜　（１ｒ・〜　２　ｎ　ｗ　Ｌ　’、＋＋が
よい一３ｗＬ％以下ではａｌｌ様同志の結合が十分でな
く、ｌＩｌ！落が起こりやすく、３１１ｗｔ％’をこす
と、接着剤皿が多くなりすぎ、イオン交ＩＱ　ＩＩ　＃
ｎの表面を接着剤が覆うことになり、反応性に悪影響を
及ぼすことになるので好ましくない。

粉末状のイオン交換４３１１Ｊｉをフェルト状に加工す
る過程で、前記のように接着剤を使う必要があるため、
この接着剤がイオン交換性能に悪影響を及ぼすのではな
いかということが最も心配される点であったが、粉末状
とフェルト状の比較試験の結果、性能低下はほとんど認
められなかった。

以下、実施例により本発明を説明するが、これに限定さ
れないことはいうまでもない。

［実施例　１　］ ０．５肝長のイオン交換線ｅｊｉ６０部、０．５■長の
ポリニスキル線種４０部の混合物を　ｌ　ｍ／ｓｉｎ、
の速度でスクリーン上を移動する　４０　ｃ間中、坪量
３ＩＩ　ｑ　／　ｕ＋’のポリエステル不織布上に２７
１１　ｇ／ｗｉｎ。

の供給貝で振り落としＩＩＩ　Ｊｉｌｔ　した、積Ｎ物
にアクリル系ラテックスを８ｘ　含むバインダー液を付
与し、余分な液を吸引除去した７表、一対のローラで厚
みを調整、乾燥し、巻き取った。

得られたフェルト状イオン交換体の一般性状は次の通り
であった。

坪　　　量　　　　　ニア００ｇ／♂ （うちイオン交換＄ｊｌｔｌｉ　　４００　ｇ／ｗｌ　
）厚　　　み　　　　　：　　　３．９ｍｍ見掛密度　
　　：　０゜１７５喀／ｄ 引張強力　（ＭＤ）　：　　７．７にｇ／２５ｓｖ巾”
　　　（ＣＤ）　：　　２．７　Ｋ＜／２５ｍｍ巾破断
伸度（ＭＤ）　：　　１７．３　　％ＩＩ　　　　−（
ＣＤ）　　：　　２３．２　　％このフェルト状物の表
面をこすってもイオン交１ｆＪ４４１　ＩＩの脱落はみ
られなかった。

また、このフェルト状物を　２２部厘φに打抜き、１〜
５枚重ねて内径２２　＋ｕ＋φのガラス管に詰め、１７
ＬＩＩ１ｍ１１□０ノ１＋ｆＩＩＩテ通水して、空間速
度（ＳＶ）を測定したところ、次式のようになり、非常
に通；α抵抗の小さいものであった、 ［実施例　　２　　〕 実施口１と同様のフェルト状物を２２　ａｍφに打抜き
、３　ｔ’＜重ねて内径２２　ａｍφのガラスカラムに
詰め、Ｃｏイオンを　１３０　ｐｐｍ　　含む水をｉ９
Ｖ　１００で通１１、Ｃｕイオンの除去率を調べた４通
液率の定義は下記に示す。カラム内のイオン交ＪＡ　ｒ
ｔの全イオン交換容量（当ｌ）が全量イオン交１負に寄
与した場合に処理できる通水量を　１００　　％として
いる。すなわち、各測定点までの通水量中に含まれる　
Ｃｕイオンの当量とカラム中のイオン交換体の全交換容
置の比で表している。比較のため、粉末状イオン交換繊
１１ｔだけをカラムに詰めた場合にも同様の実験を行っ
た８ 結果を第４図に示す、フェルト状物のイオン捕捉能は、
粉末４尺イオン交換繊維だけの場合とほとんどｉ偽色な
く、接着剤ｆ吏用によるイオン交換性能の低下はほとん
とないことがわかった。

測定点までに負荷された ＣＩｌイオンｉＬ（当ｌ） 通液率（９ｇ）＝ ×　１００ カラム内の全イオン交換 容量（当量） ［実施例　３　］ ０．５　ａｍ長のイオン交換繊維７５部と　０．５■長
のポリエステル繊維２５部の混合物を　ｌ　ｍ／ｗｉｎ
。

の速度で移動する４０　ｃｍ巾、坪！　３０　！／ｍ”
のポリエステル不織布上に　９０　ｇ／ｍｉｓ、の供給
量で振り落とし、不織布上に積層させた。以下実施例１
と同様の方法でフェルト状物を得た。

得ｒ、れたフェルト状イオン交１桑体の一般性状は次の
通りて′、ｔ）つた８ ）’１’　　　　ｌｉｔ　　　　　　：　　　１６５ｇ
、’＋ｕ’（−うちイオン交換繊維　２０１１１；八♂
）厚　　　み　　　　　　：　　　１．Ｌ１ｍｍ見掛密
度　　　：　０゜２６５訃′ｄ 引張強力　（ＭＤ）　　：　　Ｔ、（＋　ｌｌ＋；／２
５ｍ＋＊巾＋Ｉ　　　（ＣＨＩ）　：　　２．（＋　Ｋ
ｇ／２５ｍｍ中破断伸度（ＭＤ）　　：　　１７．３　
　？≦ノｌ　　　　　　　＜ＣＤ＞　　　：　　　　２
３．２　　　％このフェルト状物の表面をこすってもイ
オン交ＩＱ　１Ｍ　ｉｎの脱落はみられなかった、物理
性ｔｉ！：ｌよ実施例１で得られた物とほとんど同じ値
を示した。これは補強材として使用されている不繊布の
性能に左右されることを示している。

［Ｑ明の効果］ 本発明で得られるフェルト状イオン交ＪＡ体は、強力は
大きく、通液抵抗は小さく、かつ、イオン交換性能は粉
末状イオン交換繊維とほとんど変わｒ、、ないもので＋
Ｆｌ−νて、ｊ７みら０山に変えることができ、反応性
フィルター畷イとしての新しい用途がｌ１１１待できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するための装置のうち、贋ｌａ成
ゾーンの例である。第２図は供給装置を複数Ｉｔ！ＩＩ
設けた四である。第３Ｉ２１は接着剤付与、乾燥ゾーン
のは略を示す図である。第４１１Ｚはイオン交１１Ａ　
’ＩＩ　ｉ　ヲｙｌＥ　スｒＡ　”Ｃ’　！＞　７．＋
　。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、補強用シート状物の片面に、粉末状イオン交換繊維
   と他の繊維状物の混合物が積層され、接着剤により一体
   化されたことを特徴とするフェルト状イオン交換体。 ２、粉末状イオン交換繊維と他の繊維状物の含有量が２
   ０〜８０重量部：８０〜２０重量部であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のフェルト状イオン交換
   体。