JPH04187248A - イオン交換性ポリマ、イオン交換繊維およびその製造方法並びにイオン交換不織布 - Google Patents
イオン交換性ポリマ、イオン交換繊維およびその製造方法並びにイオン交換不織布Info
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- JPH04187248A JPH04187248A JP2313716A JP31371690A JPH04187248A JP H04187248 A JPH04187248 A JP H04187248A JP 2313716 A JP2313716 A JP 2313716A JP 31371690 A JP31371690 A JP 31371690A JP H04187248 A JPH04187248 A JP H04187248A
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
およびその製造方法並びにイオン交換不織布に関する。
品、医薬品、原子力、水処理など多くの産業分野におい
て有用なものである。
共重合体、アクリル酸またはメタクリル酸−ジビニルベ
ンゼン共重合体などが一般的に用いられている。
報、同50−94233号公報、同52−12985号
公報、および同52−120986号公報に見られる芳
香族モノビニル系集合体を鞘成分とする複合繊維がベー
ス繊維として用いられる。また別の技術としては、スチ
レン−ジビニルベンゼン共重合の溶融防糸繊維を用いた
ものとして特開昭48−81169号公報が知られてい
る。乾式紡糸繊維に関しては、特開昭55−71815
号公報および62−184113号公報等に見られる焼
成ポリビニルアルコール系繊維、および特開昭55−5
0032号公報等に見られるアクリロニトリル系繊維が
提案されている。
うとすると熱可塑性ポリマの場合は、架橋度合が増加す
るにつれ著るしく溶融流動性が低下するため、この繊維
を製造するには通常の押出機では無理で、極めて高圧の
特別の押出機を必要とするという課題がある。
く、通常の繊維加工が困難であるいう課題がある。
交換能を有するポリマでありながら柔軟で繊維加工が容
易であり、かつ製造方法も合理的なものであるイオン交
換性ポリマ、イオン交換繊維およびその製造方法並びに
イオン交換不織布を提供することを目的とする。
は、主鎖がシンジオタクチックポリ(1゜2−ブタジエ
ン)構造を有し、側鎖のエチレン基の少なくとも一部に
イオン交換能官能基が導入されてなるという構成からな
る。
[B] [C]の式で示されるユニットを有する
ことが好ましい。
はそのアルカリ金属塩基、カルボキシル基またはそのア
ルカリ金属塩基、フォスフイン基またはそのアルカリ金
属塩基、アミノ基、アルキルアミノ基、アルコキシアミ
ノ基、ハロゲン化アルキルアミノ基、ポリアミン基から
選ばれる基、または前記の誘導基。) また本発明のイオン交換繊維は、主鎖がシンジオタクチ
ックポリ (1,2−ブタジエン)構造を有し、側鎖の
エチレン基の少なくとも一部にイオン交換能官能基が導
入されてなるポリマ成分を少なくとも一部含むものであ
る。
繊維とすることができる。
℃)が75≦Tm<150のシンジオタクチックポリ(
1,2−ブタジエン)を溶融紡糸し、繊維形成した後、
紫外線または放射線によって架橋処理し、次いで化学処
理または物理化学処理によってイオン交換能官能基を導
入したことを構成とする。
官能基重合゛くとも一部用いて、熱溶融接着一体化され
てなるものである。
柔軟で強度もあり、繊維形成することができ、織物、編
物、不織布など、通常の繊維として使用できる用途には
いかなる用途にも使用できる。また、イオン交換性能も
実用的には十分なものとすることができる。もちろん繊
維に限らず、フィルム、シート、成形体、粒子などにも
成形できる。この理由は、・シンジオタクチックポリ(
1゜2−ブタジエン)を溶融成形(紡糸を含む)などで
成形した後、後処理によってイオン交換官能基を導入で
きるからである。
]の式で示されるユニットを有するという本発明の好ま
しい構成によれば、前記したようにイオン交換性能を十
分に満足し、かつ柔軟なポリマとすることができる。
ることから、5〜99モル%存在するのが好ましく、よ
り好ましくは15〜90モル%である。
、 yはイオン交換官能基)であり、1〜85モル%存
在するのが好ましく、より好ましくは5〜70モル%で
ある。
]は、たとえば気体用(ガス用)イオン交換の場合は存
在しなくてもかまわないが、液体用イオン交換の場合は
主鎖骨格の溶解を防止するために存在することが好まし
い。この理由から、ユニット[Cコの存在割合はO〜1
0モル程度が好ましく、液体用イオン交換の場合は2〜
9モル%程度存在するのが好ましい。
以外に、本発明の作用・効果を達成できる範囲において
、他の共重合ユニットや、任意の添加物−,7− (組成物)を含むことができる。たとえば、ポリマの1
ユニツトとして、下記の[D1式で示される側鎖カルボ
キシル基を含んでいてもよい。
度、伸度、柔軟性、°加工性など、通常の合成繊維と同
様な特性を満足させることができる。
滑に通過させて、紡績糸にしたり、ウェブ状態から不織
布に加工することができる。
ができるという本発明繊維の好ましい構成によれば、単
一成分繊維の場合は、加工コストを安くでき、複合繊維
(コンジュゲート繊維)の場合は、たとえば芯鞘複合の
場合、芯繊維に強度の高いポリマを用いれば全体として
強度の高い繊維とすることができる。そして鞘成分に本
発明のイオン交、換ポリマを用いれば、液体や気体と接
触する部分にイオン交換官能基が存在するので、イオン
交換容量が低下することもない。
、前記[A]で示される繰り返し単位のポリマーを溶融
紡糸し、繊維形成した後、紫外線または放射線によって
架橋処理し、次いで化学処理または物理化学処理によっ
てイオン交換能官能基を導入するので、繊維形成が容易
で、織物、編物、不織布、その他の繊維成形体など、通
常の繊維として使用できる用途にはいかなる用途にも使
用できる。
イオン交換繊維を少なくとも一部用いて、熱溶融接着一
体化されているので、たとえばカートリッジフィルター
や繊維充填フィルターなどに好適に応用できる。
iヨ下記の実施例に限定して解釈されるものではない。
リ(1,2−ブタジエン)を1.2−8BDと省略する
。
.2−8BDを鞘とする複合繊維(芯成分/鞘成分で表
示する)が容易に溶融紡糸と熱延伸ができ、そのステー
プルを梳綿機を用いてカードウェッブとした後、鞘成分
の1.2−8BDを溶融させる加工温度で1.1−8B
Dによって熱接着させ、熱接着不織布となすことができ
、紫外線もしくはγ線等の放射線を照射することにより
、1.2−8BDが容易に架橋し、巨大分子化すること
を見い出した。この繊維もしくは不織布は、炭素−炭素
結合によって分子主鎖を構成しているため、熱濃硫酸に
よる不飽和へのスルホン化反応にも耐え、また他のイオ
ン交換基導入の反応においても化学的に安定であること
を見い出し本発明に到った。
2−8BDは、75≦Tm<150の融点(Tm℃)の
ものを用いることができ、融点75〜120°C1結晶
化度;15〜50%、1,2結合;90%以上、メルト
インデックス(MI。
加重);20〜150g/10分が好ましい。芯成分と
なる熱溶融性樹脂は180℃未満の融点のポリオレフィ
ンが好ましく、PPが都合よく用いられる。PPはプロ
ピレンのホモポリマー、あるいは共重合体、王者共重合
体のなどのコポリマーであって融点が170℃未満、上
記と同様M■は20〜150g/10分が好ましい。P
P/1.2−8BD複合繊維にあっては、融点80〜1
10°CMI40〜120g/10分の1,2−8BD
と融点150〜165℃MI30〜70g/10分のP
Pの組合せが特に好ましい。
T<200が好ましく、T≦180が特に好ましい。繊
維構造はPPを芯とし、1.2−8BDを鞘とする鞘芯
型複合繊維が好ましい。“1.2−8BDを熱接着成分
に用いて熱接着不織布とする場合、PP/1.2−8B
D複合繊維を少なくとも30重量%以上混合することが
好ましい。熱接着性を十分なものとするためである。
着加工温度(T ℃)は1.2−8BDとPPの融点を
各Tm(SBD)℃とTm(pp) ℃とすると、Tm
(SBD) + 10≦T≦Tm(pp) −10の範
囲が好ましい。
繊維もしくは、これら繊維と熱接着した不織布に紫外線
もしくはγ線を各々照射し、1゜2−8BD成分に架橋
反応を生じさせた。1,2−8BD成分を架橋させた繊
維および不織布は剛直性が増大し、後記する熱切断温度
(θ℃)で表わされる融点、軟化点が上昇し、引張り破
断強力と伸度が低下する。架橋条件は、800W高圧水
銀燈を用いて紫外線を発生させ、20〜30cmの距離
で5〜20分照射し、架橋すると都合が良い。
以下に冷却した希薄発煙硫酸もしくは80℃以上に加熱
した80〜98%濃硫酸に浸漬し、スルホン基を導入す
る。この繊維を水洗し、IN水酸化ナトリウム液に浸漬
するとスルホン基はナトリウム塩基に変わり、著るしい
イオン交換性を示す。架橋処理していない繊維は、一部
溶解するため架橋処理することが好ましい。無論イオン
交換基導入は上記反応には限定されず、アミノ基、アミ
ド基、カルボキシル基、フォスフイン酸基等を導入する
ことができる。
チレン基−CH=CH2をもち、この二重結合は、紫外
線によって容易に分子間架橋し、巨大分子化する。架橋
反応にあずからない未反応のエチレン基は、化学活性が
大きく、スルホン酸基等イオン交換基の導入が容易であ
る。これらのイオン交換基を導入後、脱塩等の用途に供
すると、イオン交換基は塩の形となるが、架橋によって
巨大分子化しているため水に不溶化している。
が75≦Tm<150、より好ましくは75≦Tm<1
20であり、通常の熱風貫通型接着加工機で熱接着不織
布にする事が容易で、鞘芯型複合繊維を用いると、不織
布の繊維表面が1゜2−8BDで占められた不織布とな
り、イオン交換基を導入すると、繊維表面がイオン交換
能を持つ不織布となり都合が良い。
基を高密度で側鎖に持った低融点の1゜2−8BDを繊
維表面とする繊維に紫外線もしくは放射線を当てて、1
.2−8BDを架橋させて巨大分子化させて、親木基が
多量に導入されても水に不溶化し、化学処理もしくは物
理化学処理によって親水性であるイオン交換能を持つ官
能基をエチレン基の部分に多量に付加させたものである
。
0℃、MI45g/10分の日本合成ゴム■製1,2−
8BDX JSR−RBT−871単独ポリマ用いて、
紡糸口金孔数700のノズルを用い、吐出量240 g
/分、紡糸温度180℃の条件で溶融紡糸し、60℃温
水中で3.6倍に延伸し、冷却したフタッファボックス
で機械捲縮を付与し、50℃のネットコンベアー式熱風
貫通型乾燥機で乾燥し、51mmにカットしてステープ
ル繊維とした。
V−800高圧水銀灯を距離200mmで送気しながら
照射した。
り水を介して4.36MR,/hの割合でγ線を照射し
た。
の濃硫酸中で5時間処理し、スルホン化繊維とし、重量
増加量を測定した。次いで1規定(N)のNaOH水溶
液中でナトリウム塩とし、重量増加量を測定して、水不
溶性スルホン基の比率を算出した。
で表示する。θ℃はJIS L−10157−16−
2の熱収縮温度測定法に順じて1mg/dの加重をかけ
た繊維が雰囲気温度を1℃/分の割で昇温した場合、軟
化によって切断される温度で示されるもので、融点と密
接な関係がある。
化率で表わし、下記の式によって算出する。
た、不溶性率(%)は、水不溶性スルホン基の比率を不
溶性率とし下式より算出する。
ホン化率(m01%)) 以上の条件で得られたイオン交換繊維の結果を表1に示
す。
%密度−Pリエチレン(HDPE)、およびPPを実施
例1と同一条件で単独紡糸し、80℃温水中で4倍龜延
伸して比較用ステープルを作成した。
示す。
、MI45g/10分の日本合成ゴム■製1.2−8B
D、JSR−RBT−871のポリマを鞘成分とし、融
点160℃、MI45g/10分のPPを芯成分とする
芯鞘型複合繊維を、紡糸口金孔数700のノズルを用い
、吐出量240 g/分、紡糸温度180℃、複合繊維
断面比で表わす複合比1:1で溶融紡糸し、60℃温水
中で3.6倍に延伸し、冷却したフタッファボックスで
機械捲縮を付与し、50℃のネットコンベアー式熱風貫
通型乾燥機で乾燥し、51mmにカットしてステープル
繊維とした。
す。
Na型にしたものの総イオン交換容量は、約2mg
当量/gであった。
で3分間処理するとスルホン化率57%となった。
P/1.2−8BD芯鞘芯鞘型縁維および比較例2のP
P単一ボリマの繊維を用い、ローラーカードを通過させ
てウェッブとし、次いで110℃の熱風貫通型熱加工機
で1分間熱処理して、鞘成分の1.2−8BDを溶解さ
せて熱接着し、厚味2mm、目付40g/m2の不織布
とした。この不織布を実施例5と同様にして紫外線照射
して架橋処理後スルホン化した。
mm、引張速度300mm/分で引張試験し、下記の式
で算出される裂断張で表わす。不織布方向はカードから
出るウェッブ方向が縦、ウェッブの巾方向が横である。
)以上の条件で得られた不織布の結果を表2に示す。
℃、M145g/10分の日本合成ゴム■製1,2−8
BD、JSR−RBT−871単独、および該樹脂を鞘
成分とし、融点160℃、MI45g/10分のPPを
芯成分とする芯鞘型複合繊維を、紡糸口金孔数700の
ノズルを用い、吐出量240 g/分、紡糸温度180
°C1複合繊維にあっては繊維断面比で表わす複合比1
:1で溶融紡糸し、60℃温水中で3.6倍に延伸し、
冷却したフタッファボックスで機械捲縮を付与し、50
℃のネットコンベアー式熱風貫通型乾燥機で乾燥し、5
1mmにカットしてステープル繊維とした。
、スルホン化繊維とし、重量増加量を測定した。次いで
1規定(N)のNaOH水溶液中でナトリウム塩とし重
量増加量を測定して、水不溶性スルホン基の比率を算出
した。
レン(HDPE)、およびPPを実施例20と同一条件
で単独紡糸し、80℃温水中で4倍に延伸して比較用ス
テープルを作成した。
す。
24のPP/1.2−8BD芯鞘芯鞘型縁維および比較
例4のPP単一繊維を用い、ローラカードを通過させて
ウェッブとし、次いで110℃熱風貫通型熱加工機で1
分間熱処理して、鞘成分の1.2−8BDを溶解させて
熱接着し、厚み2mm目付40g/m2の不織布とした
。この不織布を実施例24と同様にしてスルホン化した
。
図である。第1図において、1は複合繊維、2はイオン
交換ポリマ層(被覆成分層)、3はポリプロピレン層(
芯成分層)である。
ン交換ポリマ層(被覆成分層)2として、請求項1〜2
に記載されたポリマ成分を用いるのである。このように
構成することにより、液体や気体と接触する面に、イオ
ン交換ポリマが存在しているので、効率良くイオン交換
を行なうことができる。
マ及びその原材料をフィルムに加工したときの赤外吸収
(IR)スペクトルの分析チャートである。
,2−ブタジエン)フィルムのIRチャートである。
線架橋したもののIRチャートである。
ホン化処理したもののIRチャートチする。第2図のI
Rチャートと比較すると、番号1゜3のビニル基が減少
し、番号7.8のスルホン基に由来する吸収が見られ、
また番号9のカルボキシル基に由来する吸収が見られる
ようになる。
ホン化処理したもののIRチャートである。第3図のI
Rチャートと比較すると、番号1゜3のビニル基が減少
し、番号7,8のスルホン基に由来する吸収が見られ、
また番号9のカルボキシル基に由来する吸収が見られる
ようになる。
ポリマーは、主鎖がシンジオタクチックポリ(1,2−
ブタジエン)構造を有し、側鎖のエチレン基の少なくと
も一部にイオン交換能官能基が導入されていることが確
認できた。
のイオン交換繊維のような剛直性を示さないため、その
まま、あるいは、他の繊維素材と併用もしくはカートリ
ッジフィルターに巻きつけて使用するなど、通常の不織
布と同様な扱いができるため汎用性に富んでいる。
も通常の熱加工機でできるなど従来のイオン交換繊維に
比べ生産が容易であり、経済的価格で供給できる。
、柔軟で強度もあり、繊維形成することができ、織物、
編物、不織布など、通常の繊維として使用できる用途に
はいかなる用途にも使用できる。また、イオン交換性能
も実用的には十分なものとすることができる。
]の式で示されるユニットを有するという本発明の好ま
しい構成によれば、前記したようにイオン交換性能を十
分に満足し、かつ柔軟なポリマとすることができる。
度、柔軟性、加工性など、通常の合成繊維と同様な特性
を満足させることができる。
[A]で示される繰り返し単位のポリマーを溶融紡糸し
、繊維形成した後、紫外線または放射線によって架橋処
理し、次いで化学処理または物理化学処理によってイオ
ン交換能官能基を導入するので、繊維形成が容易で、織
物、編物、不織布など、通常の繊維として使用できる用
途にはいかなる用途にも使用できる。
交換繊維を少なくとも一部用いて、熱溶融接着一体化さ
れているので、たとえばカートリッジフィルターや繊維
充填フィルターなどに好適に応用できる。
図、第2図は本発明の原材料である主鎖がシンジオタク
チックのポリ(1,2−ブタジエン)フィルムのIRチ
ャート、第3図は第2図に示すポリマーのフィルムを紫
外線架橋したもののIRチャート、第4図は第2図に示
すポリマーのフィルムをスルホン化処理したもののIR
チャート、第5図は第3図に示すポリマーのフィルムを
スルホン化処理したもののIRチャートである。 1・・・複合繊維、2・・・イオン交換ポリマ層(被覆
成分層)、3・・・ボリプpピレン層(芯成分層)。 −32= 1・・・複合繊維 第1図
Claims (6)
- (1)主鎖がシンジオタクチックポリ(1,2−ブタジ
エン)構造を有し、側鎖のエチレン基の少なくとも一部
にイオン交換能官能基が導入されてなるイオン交換性ポ
リマ。 - (2)ポリマが少なくとも下記の[A][B][C]の
式で示されるユニットを有する請求項1記載のイオン交
換性ポリマ。 ▲数式、化学式、表等があります▼[A] ▲数式、化学式、表等があります▼[B] ▲数式、化学式、表等があります▼[C] (ただし、X,Yの少なくとも一方がスルホン酸基また
はそのアルカリ金属塩基、カルボキシル基またはそのア
ルカリ金属塩基、フォスフィン基またはそのアルカリ金
属塩基、アミノ基、アルキルアミノ基、アルコキシアミ
ノ基、ハロゲン化アルキルアミノ基、ポリアミン基から
選ばれる基、または前記の誘導基。) - (3)主鎖がシンジオタクチックポリ(1,2−ブタジ
エン)構造を有し、側鎖のエチレン基の少なくとも一部
にイオン交換能官能基が導入されてなるポリマ成分を少
なくとも一部含むイオン交換繊維。 - (4)繊維が単一成分の繊維または複合繊維である請求
項3記載のイオン交換繊維。 - (5)融点(Tm℃)が75≦Tm<150のシンジオ
タクチックポリ(1,2−ブタジエン)を溶融紡糸し、
繊維形成した後、紫外線または放射線によって架橋処理
し、次いで化学処理または物理化学処理によってイオン
交換能官能基を導入し,たイオン交換繊維の製造方法。 - (6)請求項3に記載のイオン交換繊維を少なくとも一
部用いて、熱溶融接着一体化されてなるイオン交換不織
布。
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