JPH0640966B2 - Ion exchange fiber sheet - Google Patents

Ion exchange fiber sheet

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JPH0640966B2
JPH0640966B2 JP60218126A JP21812685A JPH0640966B2 JP H0640966 B2 JPH0640966 B2 JP H0640966B2 JP 60218126 A JP60218126 A JP 60218126A JP 21812685 A JP21812685 A JP 21812685A JP H0640966 B2 JPH0640966 B2 JP H0640966B2
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ion
exchange
fiber
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fibers
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精一 吉川
賢 野寄
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  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は化学薬品、水、空気などの液体、気体を高度に
精製することのできるイオン交換繊維シート状物に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an ion-exchange fiber sheet material capable of highly refining chemicals, liquids such as water and air, and gases.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、エレクトロニクス関連工業、医療用分野などの精
密化学工業や生物科学分野においては、めざましい進歩
を遂げているが、これに伴ないこれら業界の製造、流通
工程において使用される化学薬品や水も高純度化、とり
わけ微粒子を除去した高度清浄化が必要とされ、さらに
これらの業界では作業環境においても高度なクリーン化
が不可欠となり、室内空気の高度清浄化も必要とされる
ようになってきた。
In recent years, the electronics-related industry, the field of fine chemicals such as medical fields, and the field of biological science have made remarkable progress, but along with this, the chemicals and water used in the manufacturing and distribution processes of these industries are also highly expensive. Purification, especially high-level cleaning with fine particles removed, is required. Furthermore, in these industries, high-level cleaning is indispensable even in the working environment, and high-level cleaning of indoor air is also required.

これらの要望に応えるため、従来ではメンブランフィル
ター、ヘパフィルターによる精密過法が採用されてい
たが、この方法ではフィルター表面のポアサイズにより
微粒子を物理的に捕集するものであり、過抵抗が非常
に大きく、大きな外圧を加えたり、大きな過面積を設
けるなどの必要があり、さらに過体表面の目詰まりに
よりフィルターの寿命が短いといった操業上の欠点があ
った。またこの他、微粒子除去の性能からも微粒子のリ
ークが多く、さらにフィルターのポアサイズよりも1桁
も大きい微粒子までリークしてしまうという致命的欠陥
を有していた。
In order to meet these demands, the precision filtration method using a membrane filter or hepa filter has been conventionally used, but this method physically collects fine particles due to the pore size of the filter surface, resulting in excessive resistance. It is necessary to apply a large and large external pressure and to provide a large over-area, and there is a problem in operation that the life of the filter is short due to clogging of the surface of the body. In addition to the above, there is a fatal defect that a large amount of fine particles leak due to the performance of removing fine particles and that even fine particles that are an order of magnitude larger than the pore size of the filter leak.

さらにその上、上記業界においては商品サイズの微小
化、高性能化といった技術的進歩が激しく、これに対応
した化学薬品、水、空気などの清浄化には従来技術では
限界があり、今後この方面の改善はますます強く要望さ
れつつある。
Furthermore, technological advances such as miniaturization of product size and higher performance are intense in the above industry, and there is a limit in the conventional technology for cleaning chemicals, water, air, etc. corresponding to this, and in this direction in the future There is an increasing demand for improvements in the.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

本発明は過抵抗が小さく高流速で処理でき、かつ、微
粒子除去寿命の長いシート状物であり、微粒子除去性能
に優れ、極めて清浄な化学薬品、水、空気を供給し得る
シート状物を提供するものである。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides a sheet-like material which has a low over-resistance, can be processed at a high flow rate, and has a long particle-removing life, which has excellent particle-removing performance and can supply extremely clean chemicals, water, and air. To do.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は次の構成を有する (1)イオン交換繊維フロック体とガラス繊維が混合分散
してなり、該イオン交換繊維が、イオン交換能を有する
海成分と補強用ポリマを主成分とする島成分とからなる
海島構造を有し、かつ、少なくとも部分的に、枝分れま
たは分割されていることを特徴とするイオン交換繊維シ
ート状物。
The present invention has the following constitution (1): Ion-exchange fiber flocs and glass fibers are mixed and dispersed, and the ion-exchange fibers have an island component mainly composed of a sea component having an ion exchange ability and a reinforcing polymer. An ion-exchange fiber sheet-like article, which has a sea-island structure consisting of and is at least partially branched or divided.

以下、本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明のイオン交換繊維シート状物は、イオン交換繊維
フロック体とガラス繊維とから構成させることが必須で
ある。すなわち、イオン交換繊維フロック体に配合され
たガラス繊維はイオン交換繊維フロック体と優れた繊維
間の絡み合いを生じ、シート状物形成後においても緻密
な表面繊維と適度の立体構造を保持しており、ガラス繊
維のもつ剛直性、耐薬品性など物理的、化学的性質がシ
ート状物形態に有効に作用するものである。
It is essential that the ion-exchange fiber sheet material of the present invention is composed of ion-exchange fiber flock bodies and glass fibers. That is, the glass fiber mixed in the ion-exchange fiber flock body causes entanglement between the ion-exchange fiber flock body and excellent fibers, and maintains a dense surface fiber and an appropriate three-dimensional structure even after the sheet-like material is formed. The physical and chemical properties of glass fiber, such as its rigidity and chemical resistance, effectively act on the sheet form.

本発明のイオン交換繊維シート状物はこのような技術構
成を採用したことにより、低圧損で安定した過がで
き、さらに、後述するように特殊な技術によって達成さ
れたイオン交換繊維フロック体の立体構造と相乗的に作
用して、微粒子の吸着性能が高く、フィルター寿命が飛
躍的に拡大されるものである。
By adopting such a technical constitution, the ion-exchange fiber sheet material of the present invention can stably pass at a low pressure loss, and further, as described later, the three-dimensional shape of the ion-exchange fiber flock body achieved by a special technique. By acting synergistically with the structure, the adsorption performance of fine particles is high, and the filter life is dramatically extended.

しかも本発明のイオン交換繊維シート状物は該化学薬
品、水、空気中のイオンを帯びた超微粒子でさえ容易に
除去する効果を有するので、その精度は従来技術に比し
て一桁オーダーも向上するものである。
Moreover, since the ion-exchange fiber sheet material of the present invention has an effect of easily removing the chemicals, water, and even ultrafine particles bearing ions in the air, its accuracy is in the order of one digit as compared with the prior art. It will improve.

本発明を構成するイオン交換繊維フロック体とは、陽・
陰両方のイオン交換体がドッキングした静電結合体であ
るが、少なくとも一方のイオン交換体をイオン交換繊維
で構成することが必須である。すなわち、繊維は表面積
が大きく、それだけ表面活性が大きいこと、さらに、し
なやかさと物理的強度に優れていることなどの性能が、
フロック体の形成ならびにガラス繊維との絡み合いに有
効に作用するものと考えられ、優れた過性能の出現に
貢献するものである。
The ion exchange fiber flock body constituting the present invention is
Although both the negative ion exchangers are docked electrostatically coupled bodies, it is essential that at least one of the ion exchangers is composed of ion exchange fibers. In other words, the fiber has a large surface area, the surface activity is correspondingly large, and the performance such as flexibility and physical strength are excellent.
It is considered that it effectively acts on the formation of flocs and the entanglement with glass fibers, and contributes to the appearance of excellent overperformance.

本発明を構成するイオン交換繊維は、海成分と島成分と
からなる芯鞘型繊維であるが、なかでも多芯型繊維が好
ましく適用される。かかる繊維には多芯型複合繊維と多
芯型混合繊維があるが、繊維の機械的強度やフィブリル
の物理的特性ならびに取り扱い性の点で多芯型複合繊維
が特に好ましい。
The ion-exchange fiber constituting the present invention is a core-sheath fiber composed of a sea component and an island component, and among them, a multi-core fiber is preferably applied. Such fibers include multi-core type composite fibers and multi-core type mixed fibers, but the multi-core type composite fibers are particularly preferable from the viewpoint of mechanical strength of fibers, physical properties of fibrils, and handleability.

本発明の繊維を構成する海成分は、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、セルロース系など、イオン交換
基を有する公知のイオン交換ポリマを挙げることができ
るが、特にポリ(モノビニル芳香族化合物)ポリマなか
でもポリスチレン系ポリマが化学安定性に優れており最
も好ましい。かかるポリスチレン系ポリマとしては、ス
チレンまたはα−メチルスチレン、ビニルトルエン、ビ
ニルキシレン、クロルメチルスチレンなどのホモポリマ
あるいはこれらの2種以上のコポリマもしくは他の不活
性モノマとのコポリマおよびこれらのポリマ(コポリ
マ)のブレンド体が好ましく用いられる。
The sea component constituting the fiber of the present invention includes polystyrene-based, polyvinyl alcohol-based, polyacrylic-based, polyamide-based, polyphenol-based, cellulose-based, and other known ion-exchange polymers having an ion-exchange group, but particularly Among poly (monovinyl aromatic compound) polymers, polystyrene polymers are most preferable because they have excellent chemical stability. Examples of such polystyrene-based polymers include homopolymers of styrene or α-methylstyrene, vinyltoluene, vinylxylene, chloromethylstyrene, etc., copolymers of two or more kinds of these or copolymers with other inert monomers, and polymers thereof (copolymers). Blends of are preferably used.

上記海成分の特徴はイオン交換性能を有するところにあ
るが、かかる性能はたとえばカチオン交換基、アニオン
交換基、キレート形成能を有するキレート基などを導入
することによって惹起するものである。
The characteristic of the sea component is that it has an ion exchange performance, and such performance is brought about by introducing a cation exchange group, an anion exchange group, a chelate group capable of forming a chelate, or the like.

かかるカチオン交換基としてはスルホン酸基を有する強
酸性カチオン交換基、ホスホン酸基を有する中酸性カチ
オン交換基、カルボン酸基を有する弱カチオン交換基等
が挙げられる。
Examples of such a cation exchange group include a strong acid cation exchange group having a sulfonic acid group, a medium acid cation exchange group having a phosphonic acid group, and a weak cation exchange group having a carboxylic acid group.

アニオン交換基としては、四級アンモニウム塩基を有す
る強塩基性アニオン交換基、一〜三級アミノ基をもつ弱
塩基性アニオン交換基等が挙げられる。キレート基とし
ては、イミノジ酢酸基、イミノジプロピオン酸基等のア
ミノカルボン酸基、アミドキシム基、アミノリン酸基、
ポリアミン基、ピリジン基、ジチオカルバミン酸基など
を挙げることができる。かかるイオン交換基は繊維重量
に対して少なくとも0.1meq/g以上、好ましくは0.
5meq/g以上、特に好ましくは1.0meq/g以上10meq/
g以下の範囲内で含有するのが良く、含有量が少ないと
性能上好ましくはないし、他方10meq/gを越える量を
導入することは難しく現実的でない。
Examples of the anion exchange group include a strongly basic anion exchange group having a quaternary ammonium salt group and a weakly basic anion exchange group having a primary to tertiary amino group. As the chelate group, an iminodiacetic acid group, an aminocarboxylic acid group such as an iminodipropionic acid group, an amidoxime group, an aminophosphoric acid group,
Examples thereof include a polyamine group, a pyridine group and a dithiocarbamic acid group. Such an ion exchange group is at least 0.1 meq / g or more, preferably 0.
5 meq / g or more, particularly preferably 1.0 meq / g or more 10 meq / g
It is preferable that the content is within the range of g or less, and if the content is small, it is not preferable from the viewpoint of performance, while it is difficult and unrealistic to introduce the amount exceeding 10 meq / g.

なお、かかるイオン交換基を含有する海成分ポリマは極
めて水などの溶剤に溶解し易くなるものであり、セルロ
ースなどの如き該交換基を含有しても不溶性であるもの
以外は、通常は架橋などの手段により、少なくとも水に
対して溶解しない程度に不溶化されている。
It should be noted that the sea component polymer containing such an ion exchange group is extremely easily dissolved in a solvent such as water, and is usually insoluble even if it contains such an exchange group such as cellulose and is insoluble. It is insolubilized to such an extent that it is at least insoluble in water.

かかる架橋の程度は含水度によって、大まかに判定でき
る。この含水度はこの他にイオン交換基量によっても変
動するが、主として架橋の度合によって決定する。本発
明の繊維における好ましい含水度は0.5以上である。
The degree of such crosslinking can be roughly determined by the water content. The water content varies depending on the amount of ion-exchange groups, but is mainly determined by the degree of crosslinking. The preferred water content in the fiber of the present invention is 0.5 or more.

ここで含水度とはNa型(Cl型)のカチオン(アニオ
ン)交換繊維を蒸溜水に浸した後、家庭用の遠心脱水機
で5分間遠心脱水して表面の水分を除去し、ただちに重
量(W)を測定し、さらに絶乾して重さを測り
(W)、次式より求めた値である。
Here, the water content means that the Na-type (Cl-type) cation (anion) exchange fiber is immersed in distilled water, and then centrifugally dehydrated for 5 minutes with a household centrifugal dehydrator to remove surface moisture, and immediately the weight ( It is a value obtained by measuring W), further drying, and weighing (W 0 ).

含水度=W−W/W 本発明を構成する繊維の島成分は、補強用ポリマであ
り、具体例を挙げれば、ポリエステル、ポリアミド、ポ
リα−オレフィンなどのホモポリマまたはこれらのコポ
リマ、あるいはこれらのブレンド体が用いられ、特にポ
リα−オレフィンが耐薬品性に優れていることから最も
好ましい。かかるポリα−オレフィンとしては、たとえ
ばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ-3-メチルブテ
ン-1、ポリ-4-メチルペンテン-1などおよびこれらのブ
レンド物を挙げることができる。
Moisture content = W−W 0 / W 0 The island component of the fibers constituting the present invention is a reinforcing polymer, and specific examples thereof include homopolymers such as polyester, polyamide, and poly α-olefin, or copolymers thereof, or These blends are used, and polyα-olefins are most preferable because they have excellent chemical resistance. Examples of such poly α-olefins include polypropylene, polyethylene, poly-3-methylbutene-1, poly-4-methylpentene-1, and the like, and blends thereof.

かかる海島成分のなかでも、海成分としてポリスチレン
系ポリマ(A)とポリα−オレフィン系ポリマ(B)か
らなるブレンド比((B)/(A)+(B))が50重
量%以下、特に3〜40重量%のブレンド物を用い、島
成分としてポリα−オレフィン系ポリマ(B)を用いる
組み合せが、耐剥離性、耐薬品性、製糸性、繊維物性な
ど総合的にみて、特に本発明の繊維に好適である。
Among such sea-island components, the blending ratio ((B) / (A) + (B)) of the polystyrene-based polymer (A) and the poly α-olefin-based polymer (B) as the sea-component is 50% by weight or less, particularly The combination of 3 to 40% by weight of the blend and the poly-α-olefin polymer (B) as the island component is particularly advantageous in the present invention in terms of peel resistance, chemical resistance, yarn-forming property and fiber physical property. Suitable for the fibers of

本発明を構成する繊維の島成分の割合は10〜90重量
%、好ましくは20〜80重量%、特に70重量%以下
が好ましい。この割合があまり低いと機械的強度が小さ
くなり、また反対にあまり高いとイオン交換性能に悪影
響を与えるので好ましくない。
The ratio of the island component of the fibers constituting the present invention is 10 to 90% by weight, preferably 20 to 80% by weight, and particularly preferably 70% by weight or less. If this ratio is too low, the mechanical strength will be low, and conversely, if it is too high, the ion exchange performance will be adversely affected, which is not preferable.

繊維中の島の個数には特に限定はないが、特に5個以上
300個以下が好ましい。島の個数が少な過ぎるとフィ
ブリル化がしにくくかつフィブリルの太さが太くなりす
ぎるし、一方、島の個数が多くなり過ぎるとフィブリル
が細くて弱いものになり好ましくない。
The number of islands in the fiber is not particularly limited, but is preferably 5 or more and 300 or less. If the number of islands is too small, it is difficult to form fibrils and the thickness of the fibrils becomes too thick. On the other hand, if the number of islands becomes too large, the fibrils become thin and weak, which is not preferable.

かかる繊維の単糸繊度は0.1〜500d程度である
が、とりわけ1〜50dが機械的性質、実用性の面から
望ましい。繊維断面は円形のほか非円形も表面積が大き
くなるので好ましく用いられる。本発明の繊維は繊維軸
に沿って繊維長0.1〜200mm、好ましくは0.2〜
50mmに切断されたカットファイバーの形態よく、目的
とする製品の種類によって選択される。
The single yarn fineness of such fibers is about 0.1 to 500 d, but 1 to 50 d is particularly preferable from the viewpoint of mechanical properties and practicality. The fiber cross section is preferably circular or non-circular because it has a large surface area. The fiber of the present invention has a fiber length of 0.1 to 200 mm along the fiber axis, preferably 0.2 to
The shape of the cut fiber cut to 50 mm is good, and it is selected according to the kind of the intended product.

本発明のフロック体を形成する場合、イオン交換繊維
(C)と、それとは反対電荷のイオン交換体(D)の混
合組成比((C)/(D))が、乾燥重量当り1/10
から10/1の範囲にするのがよい。すなわち上記範囲
以外ではフロック体が形成されにくくなる傾向があり、
特に好ましくは、1.5/10から10/1.5の範囲
がフロック形成能が優れており、かつ吸着能の優れたフ
ロック体を提供する。
When the floc body of the present invention is formed, the mixing composition ratio ((C) / (D)) of the ion exchange fiber (C) and the ion exchanger (D) having the opposite charge is 1/10 based on the dry weight.
It is good to be in the range from 10/1. That is, if it is outside the above range, it tends to be difficult to form a flock body,
Particularly preferably, a range of 1.5 / 10 to 10 / 1.5 provides a flock body having excellent floc-forming ability and adsorption ability.

本発明を構成する反対電荷イオン交換体とはイオン交換
基を有する不溶性イオン交換体を意味する。その具体例
としては、セルロース、セファデックス、アロガロース
のごとき多糖類等の天然物ポリマおよびポリスチレン
系、ポリフェノール系ポリビニルアルコール系、ポリア
クリル系、ポリアミド系などの合成有機ポリマ(イオン
交換用ポリマ)にイオン交換基を導入した公知の有機質
イオン交換体を挙げることができる。イオン交換体の形
状としては、粉末、粒体、繊維および膜などを挙げるこ
とができるが、なかでも繊維および粉末、特に繊維は取
り扱い易さならびに吸着能に優れているので好ましい。
かかる粉末としては、300μm以下の平均粒径をもつ
もの、さらには200μm以下の小さい平均粒径を有す
るものほどフロックを作り易く、本発明に好ましい。ま
たイオン交換繊維としてはイオン交換用ポリマと補強用
ポリマからなる繊維を基材としたものが操作上の十分な
機械的強度ならびに形態保持性を有しているので好まし
い。
The opposite charge ion exchanger constituting the present invention means an insoluble ion exchanger having an ion exchange group. Specific examples thereof include natural products such as cellulose, sephadex and polysaccharides such as agarose, and polystyrene-based, polyphenol-based polyvinyl alcohol-based, polyacrylic-based, polyamide-based and other synthetic organic polymers (ion-exchange polymers). A known organic ion exchanger having an exchange group introduced therein can be mentioned. Examples of the shape of the ion exchanger include powders, granules, fibers and membranes. Among them, fibers and powders, especially fibers are preferable because they are easy to handle and have excellent adsorption ability.
As such a powder, a powder having an average particle diameter of 300 μm or less, and further a powder having a small average particle diameter of 200 μm or less is easier to form flocs and is preferable in the present invention. Further, as the ion exchange fiber, it is preferable to use a fiber made of a fiber for ion exchange and a polymer for reinforcement as a base material because it has sufficient mechanical strength in operation and shape retention.

本発明を構成するイオン交換繊維フロック体はイオン交
換繊維と、それとは反対電荷をもつイオン交換体の両成
分をそれぞれ水または水溶性溶剤中に均一分散させ、両
方の懸濁液を攪拌しながら混合すると得られる。
The ion-exchange fiber floc constituting the present invention is an ion-exchange fiber and both components of the ion-exchanger having an opposite electric charge are uniformly dispersed in water or a water-soluble solvent, and both suspensions are stirred. Obtained by mixing.

本発明のフロック体は、要するにイオンがイオンとして
作用し得る系であれば形成されるものであり、特定な溶
剤に制限する必要はない。通常は水または水溶性溶剤中
でイオンが活性であるので、かかる溶剤が使用される。
水溶性溶剤とは、水に溶解する性質を有する溶剤であ
り、たとえば、メチルアルコール、エチルアルコールな
どのアルコール類が主に用いられる。
In short, the floc body of the present invention is formed as long as the system allows ions to act as ions, and it is not necessary to limit it to a specific solvent. Such ions are used because the ions are usually active in water or water-soluble solvents.
The water-soluble solvent is a solvent having a property of dissolving in water, and for example, alcohols such as methyl alcohol and ethyl alcohol are mainly used.

かかる溶剤中で形成されるフロック体は上記混合液中に
浮遊させた状態で得られる。
The floc body formed in such a solvent is obtained in a state of being suspended in the above mixed liquid.

本発明のイオン交換体としては、たとえばスルホン酸
基、ホスホン酸基、カルボン酸基などを導入したカチオ
ン交換体や、たとえば、一〜三級のアミノ基もしくは四
級アンモニウム基を導入したアニオン交換体、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、アミノリン酸基、ジチオカルバミン基などの各種キ
レート基が導入されたイオン交換体である。
As the ion exchanger of the present invention, for example, a cation exchanger having a sulfonic acid group, a phosphonic acid group, a carboxylic acid group or the like introduced therein, or, for example, an anion exchanger having a primary to tertiary amino group or a quaternary ammonium group introduced thereinto. Further, it is an ion exchanger into which various chelate groups such as an aminocarboxylic acid group, an amidoxime group, a polyamine group, an aminophosphoric acid group and a dithiocarbamine group are introduced.

特に効果上、カチオン交換基としてはスルホン酸基、ア
ニオン交換基としては4級アンモニウム基が好ましく用
いられる。
In particular, a sulfonic acid group is preferably used as the cation-exchange group and a quaternary ammonium group is preferably used as the anion-exchange group for the effect.

本発明のイオン交換繊維の特徴は少なくとも部分的に枝
分れまたは分割されている点にあり、該枝分れまたは分
割は主として海成分の破壊に基づくものであり、水など
の溶媒中でミキサーなど攪拌機にかけ機械的に処理する
と達成される。
A feature of the ion exchange fibers of the present invention is that they are at least partially branched or split, the branching or splitting being primarily based on the destruction of marine components, in mixers in solvents such as water. It is achieved by mechanically treating with a stirrer.

ミキサーは通常用いられる装置が使用できる。ミキサー
による混合時間は通常、回転数1000〜10000rp
mで、0.1〜20分間、好ましくは1〜5分間であ
る。この混合時間および回転数は繊維の分割または枝分
れ発生の度合に係わるものであり、実情に合せて選択さ
れる。
The mixer can use the apparatus normally used. Mixing time with a mixer is usually 1,000 to 10,000 rpm
m, 0.1-20 minutes, preferably 1-5 minutes. The mixing time and the rotation number are related to the degree of fiber division or branching, and are selected according to the actual situation.

かかる構成を採用したことにより、繊維間の絡み合いが
増し、シート形成能とりわけガラス繊維との親和性に富
むシート状物が得られる。
By adopting such a constitution, the entanglement between the fibers is increased, and a sheet-like material having a sheet forming ability, particularly an affinity with glass fibers, can be obtained.

本発明を構成するガラス繊維とは、ソーダ石灰ガラス、
カリ石灰ガラス、鉛ガラス、石英ガラスなど公知のガラ
スであり、繊維の直径は0.01〜500μm、とりわ
け0.1〜50μmが物理的強度、実用性の面から望ま
しい。繊維断面は円形でも非円形でもよい、繊維長は
0.1〜100mm、好ましくは0.2〜50mmのものが
シート状物形成上よいが、目的とする製品の種類により
選択される。通常は上記範囲内の市販のパルプ状ガラス
繊維が好ましく用いられる。
Glass fiber constituting the present invention, soda lime glass,
It is a known glass such as potassium lime glass, lead glass, and quartz glass, and the fiber diameter is preferably 0.01 to 500 μm, more preferably 0.1 to 50 μm in terms of physical strength and practicality. The cross section of the fiber may be circular or non-circular, and the fiber length is 0.1 to 100 mm, preferably 0.2 to 50 mm for forming the sheet-like material, but it is selected according to the kind of the intended product. Usually, commercially available pulp-like glass fibers within the above range are preferably used.

本発明を構成するガラス繊維の混合比は、イオン交換繊
維フロック体/ガラス繊維が99/1〜20/80、好
ましくは98/2〜30/70(乾燥重量基準)がよ
い。この範囲を外れると、通液性、フィルター寿命など
の改善効果が小さくなるし、微粒子の除去性能が低下す
るので好ましくない。
The mixing ratio of the glass fibers constituting the present invention is 99/1 to 20/80, preferably 98/2 to 30/70 (dry weight basis) of ion exchange fiber flock / glass fiber. If it is out of this range, the effect of improving liquid permeability, filter life, etc. becomes small, and the performance of removing fine particles deteriorates, which is not preferable.

ガラス繊維の混合方法は、前述のイオン交換繊維フロッ
ク体が浮遊する混合液にガラス繊維を加えて混合しても
よいし、イオン交換繊維の部分的枝分れまたは分割を行
なう工程で加えて混合してもよい。さらにはこれらの工
程を一括して行なう方法すなわち、イオン交換繊維、反
対電荷をもつイオン交換体、ガラス繊維の三者を水また
は水溶性溶媒中攪拌混合してもよい。
The glass fibers may be mixed by adding the glass fibers to the mixed liquid in which the ion-exchange fiber flocs float, or by mixing in the step of partially branching or dividing the ion-exchange fibers. You may. Further, a method of collectively carrying out these steps, that is, an ion exchange fiber, an ion exchanger having an opposite charge, and a glass fiber may be stirred and mixed in water or a water-soluble solvent.

該混合懸濁液を攪拌下吸引過してシート状物を得、さ
らに必要に応じて加圧下プレスしたり、乾燥して本発明
のイオン交換繊維フロック体とガラス繊維からなるシー
ト状物が得られる。
The mixed suspension is sucked under suction to obtain a sheet, and if necessary, pressed under pressure or dried to obtain a sheet comprising the ion-exchange fiber flocs and glass fibers of the present invention. To be

本発明のイオン交換繊維シート状物の目付けは特に限定
する必要もないが、通常100〜2000g/m2程度のも
のが用途に応じて用いられる。
The basis weight of the ion-exchange fiber sheet material of the present invention is not particularly limited, but generally 100 to 2000 g / m 2 is used depending on the application.

本発明のイオン交換繊維シート状物は、他の不活性繊維
(通常の有機、無機繊維)との混合あるいは組合せから
達成させることができる。かかる不活性繊維としては、
各種の繊維が適用できるが、ポリオレフィン系繊維、ア
ラミド繊維、炭素繊維、アルミナ繊維などが耐薬品性の
点から好ましく、混合率は該イオン交換繊維シート状物
の乾燥重量当り、5〜80重量%がシートの強度を高め
る上で適当である。
The ion-exchange fiber sheet material of the present invention can be achieved by mixing or combining with other inert fibers (normal organic and inorganic fibers). As such an inert fiber,
Although various fibers can be applied, polyolefin fibers, aramid fibers, carbon fibers, alumina fibers and the like are preferable from the viewpoint of chemical resistance, and the mixing ratio is 5 to 80% by weight based on the dry weight of the ion exchange fiber sheet material. Is suitable for increasing the strength of the sheet.

本発明のイオン交換繊維シート状物は、無機薬品、有機
薬品の精製に使用されるが、特にメタノール、エタノー
ル、イソープロピルアルコール、ジメチルスルホキシ
ド、酢酸など、および塩酸、硝酸、硫酸、リン酸、アン
モニア水などの液体、塩化水素、アンモニアなどの気体
のような親水性化学薬品の精製、清浄化、および水、空
気の精製、清浄化に使用される。
The ion-exchange fiber sheet material of the present invention is used for the purification of inorganic chemicals and organic chemicals, especially methanol, ethanol, iso-propyl alcohol, dimethyl sulfoxide, acetic acid, etc., and hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, ammonia. Used in the purification and cleaning of liquids such as water, hydrophilic chemicals such as hydrogen chloride and gases such as ammonia, and the purification and cleaning of water and air.

また、繊維工業におけるファインポリマの製造工程や食
品関係の製造工程にも使用される。
It is also used in the fine polymer manufacturing process and the food manufacturing process in the textile industry.

そのほか、溶液中の稀薄イオンやコロイド物質の捕集分
離あるいは分析用紙として使用されるほか、エアフィ
ルターなど、大気中の塵芥、酵素など蛋白質、ウイル
ス、菌体など細胞、微生物などの捕捉用途、タバコフィ
ルターなどに使用される。
In addition, it is used as a collection / separation sheet for dilute ions and colloidal substances in solutions, or as an analysis paper, and also as an air filter for capturing dust in the air, proteins such as enzymes, cells such as viruses and cells, microorganisms, etc. Used for filters, etc.

さらに、原子力発電所や一般ボイラにおける復水の精製
用プレコート材として使用されるほか、汚濁水の浄化
用途に使用される。
Furthermore, it is used as a pre-coat material for condensate water purification in nuclear power plants and general boilers, as well as for purifying contaminated water.

さらに近年、臭気や着色など水質特に飲料水の水質低下
が社会問題となっているが、本発明のイオン交換繊維シ
ート状物は脱臭、脱色に優れた効果を有し、水質特に飲
料水の水質向上用に使用される。
Furthermore, in recent years, water quality such as odor and coloring, especially water quality deterioration of drinking water has become a social problem, but the ion-exchange fiber sheet material of the present invention has an excellent effect of deodorization and decolorization, and water quality particularly drinking water quality. Used for improvement.

また、本発明のイオン交換繊維シート状物は、活性炭、
骨炭、活性炭素繊維もしくはそれらのシート状物(フィ
ルター)と組み合せて使用されても良い。
Further, the ion-exchange fiber sheet material of the present invention is activated carbon,
It may be used in combination with bone charcoal, activated carbon fiber or a sheet-shaped material (filter) thereof.

また、前述のイオン交換体と活性炭、骨炭、活性炭素繊
維との複合、および混合シート状物は水質向上剤として
好ましく使用される。
The composite of the above-mentioned ion exchanger and activated carbon, bone charcoal, activated carbon fiber, or a mixed sheet is preferably used as a water quality improver.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明の特徴は第1に過抵抗が小さく、高流速で流体
の処理ができ、かつフィルター寿命が長いことであり、
とりわけ、高粘性流体、高温流体の過性能に優れた効
果があること、第2に微粒子の除去性能に優れ、とりわ
け従来法では除去が困難であった0.1μm程度の超微
粒子にも有効である。
The features of the present invention are, firstly, that the overresistance is small, the fluid can be processed at a high flow rate, and the filter life is long.
In particular, it has an excellent effect on overperformance of highly viscous fluids and high-temperature fluids, and secondly, it has an excellent performance of removing fine particles, and is particularly effective for ultrafine particles of about 0.1 μm, which were difficult to remove by the conventional method. is there.

〔実施例〕〔Example〕

以下実施例により本発明を詳しく説明する。 The present invention is described in detail below with reference to examples.

実施例1 ポリスチレン(旭ダウ社製、スタイロン#679)40
部と、ポリプロピレン(三井東圧製、ノーブレンJ3H
−G)10部のブレンド体を海成分、ポリプロピレン
(同上品種)50部を島成分として、紡糸温度270℃
で海島型複合口金(島の個数16個)により溶融紡糸
し、紡速1000m/minで油剤処理後巻き取った。得ら
れた420デニール、42フィラメントのマルチフィラ
メントを繊維軸方向に沿って繊維長1.0mmに切断し、
得られたカットファイバーを2分割して、一方を硫酸2
2部、ニトロベンゼン104部、パラホルムアルデヒド
0.3部の架橋液に浸して室温で6時間反応したのち、
蒸溜水、メタノールで洗浄乾燥後、硫酸に浸して90℃
で2時間反応してスルホン化し、他方をパラホルムアル
デヒド5部、酢酸25部、濃硫酸70部からなる架橋液
に浸して80℃で2時間架橋反応を行ない、海成分のポ
リスチレンを架橋不溶化した。次に、クロルメチルエー
テル85部と塩化第2スズ15部からなる溶液に架橋糸
を浸して、30℃で1時間反応した。反応終了後、10
%塩酸、蒸溜水、アセトンで洗浄し、このクロルメチル
化糸を30%トリメチルアミン水溶液に浸して、30℃
で1時間アミノ化することにより、それぞれ架橋基なら
びにイオン交換基をポリスチレン部に導入した。交換基
の種類は、前者がスルホン酸基を有する強酸性カチオン
交換繊維で、交換容量2.8ミリ当量/g−Na、含水
度1.5であり、後者が四級アンモニウム基を有する強
塩基性アニオン交換繊維で、交換容量2.3ミリ当量/
g−Cl、含水度2.3であった。
Example 1 Polystyrene (manufactured by Asahi Dow, Styron # 679) 40
And polypropylene (Mitsui Toatsu, Noblen J3H
-G) Using 10 parts of the blended product as a sea component and 50 parts of polypropylene (same product) as an island component, and spinning temperature of 270 ° C.
Was melt-spun with a sea-island type composite spinneret (the number of islands was 16), and was wound after being treated with an oil agent at a spinning speed of 1000 m / min. The obtained 420 denier, 42 filament multifilament was cut into a fiber length of 1.0 mm along the fiber axis direction,
The cut fiber obtained is divided into two parts, one of which is sulfuric acid 2
After soaking in a cross-linking solution of 2 parts, 104 parts of nitrobenzene and 0.3 parts of paraformaldehyde for 6 hours at room temperature,
After washing and drying with distilled water and methanol, soak in sulfuric acid at 90 ℃
Was reacted for 2 hours to sulfonate, and the other was immersed in a cross-linking solution consisting of 5 parts of paraformaldehyde, 25 parts of acetic acid and 70 parts of concentrated sulfuric acid to carry out a cross-linking reaction at 80 ° C. for 2 hours to insolubilize polystyrene as a sea component. Next, the crosslinked yarn was immersed in a solution consisting of 85 parts of chloromethyl ether and 15 parts of stannic chloride and reacted at 30 ° C. for 1 hour. 10 after completion of reaction
% Hydrochloric acid, distilled water, and acetone, and soak this chloromethylated thread in 30% trimethylamine aqueous solution at 30 ° C.
A cross-linking group and an ion-exchange group were introduced into the polystyrene part by amination for 1 hour. The type of exchange group is a strong acid cation exchange fiber having a sulfonic acid group, an exchange capacity of 2.8 meq / g-Na, and a water content of 1.5, and the latter is a strong base having a quaternary ammonium group. Anion exchange fiber, exchange capacity 2.3 meq /
It was g-Cl and the water content was 2.3.

得られたカチオン交換繊維100g(乾燥重量)にイオ
ン交換水6を加え、100rpmで攪拌しながらイオン
交換繊維を十分に分散させた。
Ion-exchanged water 6 was added to 100 g (dry weight) of the obtained cation-exchange fiber, and the ion-exchange fiber was sufficiently dispersed while stirring at 100 rpm.

また、別にアニオン交換繊維100g(乾燥重量)にイ
オン交換水6を加え、100rpmで攪拌しながらイオ
ン交換繊維を十分に分散させたあと、これを前述のカチ
オン交換繊維が分散する液に徐々に添加し、100rpm
で30分間攪拌を続けたあとフロック体を取り出し脱水
した。
Separately, ion-exchanged water 6 was added to 100 g (dry weight) of anion-exchange fiber, the ion-exchange fiber was sufficiently dispersed while stirring at 100 rpm, and this was gradually added to the liquid in which the cation-exchange fiber was dispersed. And 100 rpm
After continuously stirring for 30 minutes, the flocs were taken out and dehydrated.

かくして得られたイオン交換繊維フロック体(E)とガ
ラス繊維(東洋紙のGB−100R)(F)を種々の
割合の混合物((E)/(F)=100/0〜0/10
0)になるように採り、該混合物1部(乾燥重量)に水
400部を加えてミキサー(日立製、VA−835)に
より7000rpmで3分間ミキシング処理をした。つい
でこれを15の水槽に仕込み、手で混ぜながら、25
×25cmの正方形の400メッシュの金網上、吸引過
し、金網上に目付100g/m2(乾燥基準)のシート状物
を得た。これを10kg/cm2の圧力で3分間プレスした
後、60℃にて1分間乾燥して、イオン交換繊維シート
状物を得た。
A mixture of the thus-obtained ion-exchange fiber flock body (E) and glass fiber (GB-100R of Toyo Paper) (F) in various ratios ((E) / (F) = 100/0 to 0/10).
0), 400 parts of water was added to 1 part (dry weight) of the mixture, and mixed with a mixer (VA-835, manufactured by Hitachi) at 7000 rpm for 3 minutes. Then, add this to 15 aquarium and mix it by hand to add 25
It was sucked through a 400-mesh wire mesh having a square size of 25 cm to obtain a sheet-like material having a basis weight of 100 g / m 2 (dry basis). This was pressed at a pressure of 10 kg / cm 2 for 3 minutes and then dried at 60 ° C. for 1 minute to obtain an ion exchange fiber sheet.

該シート状物を用いて、イソープロピルアルコールを減
圧下過した。単位過面積当りの通液量と微粒子の除
去率を第1表に示した。
Isopropyl alcohol was passed under reduced pressure using the sheet material. The amount of permeated liquid per unit area and the removal rate of fine particles are shown in Table 1.

本発明のイオン交換繊維シート状物は通液性が良好で、
かつ、10時間過後においても通液性が低下せずまた、
微粒子除去効果が高くフィルター寿命の長い優れたシー
ト状物であることを示した。
The ion-exchange fiber sheet material of the present invention has good liquid permeability,
Moreover, the liquid permeability does not decrease even after 10 hours,
It was shown that it is an excellent sheet-like material having a high particulate removal effect and a long filter life.

実施例2,比較例1 実施例1により得たカチオン交換繊維6部と、アニオン
交換体(平均粒子径100μmの粉末、PowdexPAO OH
形)1部とからなるイオン交換繊維フロック体を作っ
た。該イオン交換繊維フロック体90部とガラス繊維1
0部を水中で実施例1の方法によりミキサー処理を行な
ったあと、目付100g/m2のイオン交換繊維シート状物
を得た(実施例2)。
Example 2 and Comparative Example 1 6 parts of the cation exchange fiber obtained in Example 1 and an anion exchanger (powder having an average particle size of 100 μm, Powdex PAO OH)
Form) An ion-exchange fiber floc body consisting of 1 part was prepared. 90 parts of the ion exchange fiber flock body and glass fiber 1
After 0 part of the mixture was treated with mixer in water by the method of Example 1, an ion exchange fiber sheet having a basis weight of 100 g / m 2 was obtained (Example 2).

また、市販のメンブレンフィルター(ポアサイズ0.2
μm)を用いることを比較例1とした。これら2種のフ
ィルターによるDMSOの過を行なった。過抵抗値
とDMSOの微粒子除去効果を第2表に示した。本発明
のシート状物は極めて過抵抗が小さく、かつ微粒子除
去率が高いことを示した。
In addition, a commercially available membrane filter (pore size 0.2
It was set as the comparative example 1 using (micrometer). DMSO was filtered through these two filters. The over-resistance value and the effect of DMSO for removing fine particles are shown in Table 2. It was shown that the sheet-like product of the present invention has extremely low overresistance and a high particulate removal rate.

実施例3,比較例2 実施例2で得たイオン交換繊維シート状物(実施例3)
および実施例2のシート状物でガラス繊維10部を加え
ず代りにポリエチレンパルプ(三井石油化学工業製)を
10部加えて実施例2と同じ方法で得たシート(比較例
2)について10%濃度の塩酸の常圧過を行なった。
通液性と微粒子除去率を第3表に示した。
Example 3, Comparative Example 2 Ion-exchange fiber sheet material obtained in Example 2 (Example 3)
10% of the sheet (Comparative Example 2) obtained in the same manner as in Example 2 except that 10 parts of glass fiber was not added to the sheet-like product of Example 2 but 10 parts of polyethylene pulp (manufactured by Mitsui Petrochemical Industry Co., Ltd.) was added. Concentration of hydrochloric acid was carried out at normal pressure.
Liquid permeability and fine particle removal rate are shown in Table 3.

本発明のイオン交換繊維シート状物は優れた過性能を
示した。
The ion-exchange fiber sheet material of the present invention showed excellent overperformance.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】イオン交換繊維フロック体とガラス繊維が
混合分散してなり、該イオン交換繊維が、イオン交換能
を有する海成分と補強用ポリマを主成分とする島成分と
からなる海島構造を有し、かつ、少なくとも部分的に、
枝分れまたは分割されていることを特徴とするイオン交
換繊維シート状物。
1. A sea-island structure comprising ion-exchange fiber flocs and glass fibers mixed and dispersed, wherein the ion-exchange fibers are composed of a sea component having ion-exchange ability and an island component containing a reinforcing polymer as a main component. And at least partially
An ion exchange fibrous sheet, which is branched or divided.
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