JPS6018353B2 - 吸水性繊維およびその製造方法 - Google Patents

吸水性繊維およびその製造方法

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JPS6018353B2
JPS6018353B2 JP7104076A JP7104076A JPS6018353B2 JP S6018353 B2 JPS6018353 B2 JP S6018353B2 JP 7104076 A JP7104076 A JP 7104076A JP 7104076 A JP7104076 A JP 7104076A JP S6018353 B2 JPS6018353 B2 JP S6018353B2
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は多量の水を吸収または結合する能力を有し、
かつ吸水後の強伸度等の繊維物性の優れた、吸水性繊維
に関する。
更に詳しくは、自重の数十倍の吸水性能力を有し、繊維
物性(強伸度)に優れ、特に吸水後の繊維物性の優れた
吸水性繊維に関する。
従来、多量の液体を吸水する能力を有する物質としては
、澱粉−ポリアクリルニトリルのグラフト共重合体のア
ルカIJ金属のカルボキシレート塩があり、これらの吸
水性能は非常に大きい。
しかし、これらの共重合体は繊維形成能がまったくない
。特開49−61418のカルボキシアルキル化澱粉の
塩と再生セルロースとからなる吸水性アロィ繊維におい
ては、澱粉をアルカリ水溶液中でアクリルニトリルとエ
ーテル化反応を行わせて水溶性カルボキシアルキル化澱
粉塩とし、この澱粉塩を再生セルロース繊維に均一に分
散させた吸水性繊維である。
この繊維においては澱粉分子のグルコース単位当りの置
換基水準は理論値で3であり、吸水性を上げる為のカル
ポキシアルキル化には限界がある。吸水性を上げる他の
手段としてカルポキシアルキル化澱粉塩を多量にセルロ
ース中に混入した場合には、繊維の物理的性質殊に強伸
度が極端に低下する。
しかも吸水させるとカルボキシアルキル澱粉は水縁性の
ため、吸水膨潤させたときに、水に溶解流出が起こり、
繊維形態保持性に欠けるという問題点を有している。こ
の発明者等は、これら従来技術の問題点を鱗決すべく研
究を重ねた結果、吸水性能が大きくしかも繊維形態保持
性の優れた吸水性繊維を見出し、この発明を完成するに
至った。
この発明は澱粉ザンテートとセルロースザンテートの重
量比率が5/95〜70/30からなる混合物のアルカ
リ溶液から湿式紡糸により繊維を形成させ、一般式(X
は−Hまたは−CH3を、Yは−COOZに変換可能な
基を示す。
但しZは−NH4、アルカリ金属、またはアルカリ士類
金属)で表わされる重合性単量体をグラフト重合させ、
さらに加水分解および(または)アルカリ性溶液処理を
行って置換基−Yを−COOZ(Zは−N比、アルカリ
金属またはアルカIJ士類金属)に変換することを特徴
とする吸水性繊維の製造方法である。この発明の吸水性
繊維は、自重の数十倍量の水を吸収し、吸収後もなお繊
維形態を保持し、充分な繊維強度を有する。
この発明における繊維中の澱粉とセルロースの重量比率
は5/95〜70/30であることが望ましく、最も好
ましくは30/70〜65/35である。
澱粉の割合が5%以下では、重合体単量体のグラフト重
合率が低くなり、充分な吸水性が得られない。澱粉の含
量が70%以上ではグラフト重合率は高く、吸水性も高
いが、繊維自体の強度は極端に低下し、吸水後も繊維形
態を保持しにくい。この発明における澱粉としては、ト
ウモロコシ、じやがし、も、4・麦、タピオカなどが用
いられる。
セルロースとしては、パルプ、リンターが用いられる。
この発明における一般式 で示す重合体単量体において、Yは−COOZまたは一
COOZに変換可能な基であって、具体的にはニトリル
基、カルボキシル基、カルボキシレート基、アミド基な
どがある。
重合性単量体としては、アクリロニトリル、メタアクリ
ロニトリル等のニトリル類、アクリル酸、メタアクリル
酸等の酸類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、ア
クリル酸プ。
ピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸プロピル、アクリ
ル酸ィソプロピル、アクリル酸フェチルヘキシル、メタ
アクリル酸メチル等のェステル類、アクリル酸ナトリウ
ム、アクリル酸カリウム等の金属塩及びアクリルアミド
がありこれらの中で最も好ましいものは、アクリロニト
リルである。重合性単量体は澱粉とセルロースの双方に
グラフト重合しており、かつ、置換基−Yは−COOZ
基に変換されている。
Zとしては、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属、
カルシウム、マグネシウム、亜鉛等のアルカリ士類金属
、アンモニウムがある。繊維中の−COOZ基の含有量
はZの種類により異るが、一COONa換算で繊維中に
5%以上含有していることが望ましく、最も好ましくは
6〜35%である。
含有率が5%の場合は吸水性が充分でなく、従来の吸水
性繊維とほぼ類似の吸水性を示す程度のものである。ま
た含量があまりにも増加すると、繊維形成能がなくなる
。この発明の吸水性繊維の乾燥状態の強度は0.7〜1
.6タ′dである。
この値は吸水後も殆んど変らない。吸水量は3夕/繊維
1夕当り以上有している。澱粉、セルロース混合繊維は
、澱粉ザンテートとセルロースザンテートのアルカリ溶
液を湿式紙糸して得られる。
澱粉ザンテートは、澱粉に対してアルカリ金属及び二硫
化炭素を各々澱粉の1〜3倍モル使用し、反応させて得
られる。
セルロースザンテートは、セルロース、アルカリ金属、
二硫化炭素を通常の方法により反応させて得られる澱粉
ザンテートとセルロースザンテートは重量比率で5/9
5〜70/30の割合で混合して、アルカリ水溶液とし
て硫酸系の紙裕中に紙出して、混合繊維を得る。
紙浴組成は硫酸120〜150夕/そ、硫酸ナトリウム
240〜290夕/そ硫酸亜鉛10〜30夕/夕からな
る。紡格温度は50〜7ぴ0が望ましい。紡格温度が5
000以下の場合は再生に長時間を要し、70℃以上で
は再生反応が急激に起こり、糸切れが頻発する。鮫出し
た繊維は40〜40肌/minの速度で巻取り、水洗、
脱硫、漂白、油剤付与を行なう。
重合性単量体を繊維にグラフト重合させるには種々の方
法がある。重合開始剤を使用した化学的方法、放射線、
電子線を使用した物理的方法が用いられる。たとえば化
学的方法による場合、重合開始剤として硝酸第二セリウ
ムアンモニウム、硫酸第二セリウムアンモニウム等の第
こセリウム塩、硫酸第1鉄、硫酸第1鉄アンモニウム等
の第一鉄塩、硫酸コバルト等のコバルト塩、硫酸ニッケ
ルアンモニウム等のニッケル塩、硫酸鉛等の鉛塩が用い
られる。
反応系のpHは1〜4、繊維と重合性単量体のモル比を
1/1〜1/20とし、30o0〜50午○、1時間〜
2時間反応を行なわせる。グラフト重合終了後、適当な
溶剤で、ホモ重合体を溶解、除去する。重合性単量体と
して、アクリロニトリルを使用した場合、最も容易にグ
ラフト重合が行なわれる。
繊維に対するグラフト重合体の割合は、反応条件を適宜
選択することにより調整可能であるが、吸水性を付与さ
せる為にはCOOZ基がCOONaに換算して繊維重量
の5%以上含有するように重合率を調整することが必要
である。
グラフト共重合体は加水分解および(または)アルカリ
性溶液処理を行ってCOOZを有する繊維に変換される
この際繊維に対して非膨油性溶媒例えば低級アルコール
のアルカリ金属塩溶液で行なうことが好ましい。この時
のアルカリ金属濃度は0.5〜30重量%が望ましく1
〜15重量%が最も好ましい。
この発明の繊維は自重の数十倍の水を吸収しうる繊維で
あって、かつ、吸水前後の繊維の強伸度は殆んど変らな
い。
用途としては、使い捨て紙パッドの如き製品に使用すれ
ば、パッドの吸水性を向上させることができ、使い捨て
おしめとして使用すれば、パッドの吸水性を向上させる
ことができるとともに圧力に対しても水を放出しないし
、今まで使用される量の数分の一の量でよいので、非常
に経済的でなおかつ繊維形態を保持しているので非常に
使い易いという利点を有している。つぎにこの発明の実
施例を示す。実施例 1 トウモ。
コシ澱粉50夕を密閉広口ピンに入れ、つぎに二硫化炭
素(CS2)を47夕加え、よく振とうして澱粉と二硫
化炭素のスラリーをつくる。つぎによく縄拝しながら、
17%のNaOH水溶液120.6夕を徐々に加え、均
一なゼラチン状にする。均一なゼラチン状物質を稀Na
OH水溶液で燈拝しながら溶解させ、澱粉濃度8.6%
、アルカリ濃度6%の澱粉ザンテートを製造する。得ら
れた澱粉ザンテート30夕、40夕、50夕、70夕を
セルロース濃度8.6%、アルカリ濃度6%のセルロー
スザンテート70夕、609、50夕、30夕とそれぞ
れ均一に混合し、炉過、脱泡後、紙孔(0.12側、母
Holes)より温度6がo中の9重量%の硫酸、18
重量%の硫酸ナトリウム、1重量%の硫酸亜鉛よりなる
硫酸級浴中に押し出し、45〜60m/minの速度で
捲き取る。その後水洗、漂白、脱水、乾燥させ、セルロ
ース・澱粉の混合繊維を得る。得られたセルロース・澱
粉混合繊維各々5夕をフラスコ中に入れ、水1〆を入れ
、N2置換しながら、温度37o0で硝酸(IN)を2
.1の上/夕と硝酸第二セリウムアンモニウム塩4.4
8夕/そを加え、燈拝し、アクリルニトリル16.4夕
(モル比、混合繊維:アクリルニトリル=1:10)を
各々に加え、1時間グラフト反応を行なう。反応後、混
合繊維のグラフト物を水洗し、DM円(N・Nジメチル
ホルムアミド)で抽出を4錨時間行ない、ホモポリマー
(ポリアクリルニトリル)を取り除き、水洗し、乾燥さ
せる。これらのグラフト率は第1表に示す。さらに、得
られたセルロース・澱粉混合繊維のアクリルニトリル共
重合体各々3夕を水6夕、カセィカリ6タェタ/ール5
0夕の非膨欄性アルカリ水溶液中で温度7がo〜80o
oで2時聞けん化反応を行なう。
反応後冷却して、稀硫酸で中和し、炉過して、非膨潤性
溶媒水溶液(エタノール/水)70重量%溶液で洗浄し
、乾燥させる。得られた吸水性繊維を水に5分間浸し、
遠心分離器で5分間脱水し、吸水量を測定する。第1表
にグラフト率、けん化後の繊維強度、吸水量を示す。第
1表 混合比 グラフト率3)けんイヒ後の 吸7K量4)
(デンブンノ (乾簾藤篤軽度セルロ−ス
)oノlool) 14% 1.769イd 2.
59イ930ノ70 35多 1.509イd
8.09イ940イ60 53% 1.4
49イd 18.59〃950ノ50 85%
1.389イd 35.09イ970イ30
75多 0.989イd 32.29〃21ooイ
ol) 11o% ナシ2) 75 9イ9【1)
比較例1、比較例2の測定値。
【2)ナシということは繊維ではなく、粒状、粉末状物
質。
{3} グラフト率=主ヂX,。
。%B:源ポリマー重量 A:抽出後のグラフトポリマ一重量 ‘4) 吸水量=生; C:源共重合体繊維重量 D:水膨潤後の共重合体繊維車量 吸水後の繊維の強度は吸水前の繊維の強力とほとんどか
わらない。
このことにより、この発明の吸水性繊維は繊維物性に優
れ、しかも吸水後も繊維形態保持性に優れていることが
わかる。実施例 2 実施例1で得られたセルロース・澱粉混合繊維(混合比
30\70 50・50)各々5夕をフラスコ中に入れ
、水1そを入れ、N2置換しながら、温度370で「硝
酸(IN)を2.1私′そ、硝酸第二セリウムアンモニ
ウム塩4.48夕/そを加え、メタクリルニトリル20
.6夕(モル比、混合繊維:メタクリルニトリル1:1
0)を入れ、1時間グラフト反応を行なう。
反応後混合繊維のグラフト物を水洗し、DMF(N・N
ジメチルホルムアミド)で抽出を4錨時間行ない、ホモ
ポリマ−(ポリアクリルニトリル)を取り除き、よく水
洗し、乾燥させる。さらに得られたセルロース・澱粉混
合繊維のグラフト共重合体各々3夕を水6夕、カセィカ
リ6夕、エタノール0夕の非膨潤性アルカリ水溶液中で
温度78℃〜80qoで2時聞けん化反応を行なう。反
応後冷却して、稀硫酸で中和し、炉過して、非膨潤性溶
媒水溶液(エタノール/水)7の重量%溶液で洗浄し、
乾燥させる。得られた吸水性繊維を水に5分間浸し、遠
心分離器で5分間脱水し、吸水量を測定する。第2表に
グラフト率、けん化率の繊維強度、吸水量を示す。第2
表 混合比 グラフト率 けんイヒ後の 吸水量(デン
ブンノ 筋胸孫篤軽度セルロ−ス 30ノ70 32% 1.489イd 7.
89イタ50イ50 81% 1.409ノd
34.28〃9吸水後の繊維の強力は吸水前の繊維の
強力とほとんどかわらない。
このことより、この発明の吸水性繊維は繊維物性に優れ
、しかも吸水後も繊維形態保持性に優れていることがわ
かり、またアクリルニトリルもメタクリルニトリルもさ
ほど相異はない。実施例 3 実施例1で得られたグラフト共重合体繊維(混合比30
\70、50\50)各々3夕を水6夕、カセィソーダ
6夕、ヱタノール50夕の非膨溜性アルカリ水溶液中で
温度78qCで2時聞けん化反応を行なう。
反応後、冷却して、稀硫酸で中和し、非膨潤性溶媒水溶
液(エタノール/水)7頚重量%溶液で洗浄し、乾燥す
る。得られた吸水性繊細を水に5分間浸潰し、遠心分離
器で5分間脱水し、吸水量を測定する。結果は第3表に
示すが、けん化反応のアルカリ金属を変えても繊維強度
、吸水量、吸水後の繊維形態保持性は優れている。第3
表にその結果を示す。第3表 混合比 グラフト率 けんイヒ後の 吸こk量(デン
プンノ 俄胸孫蛙強度セノレロ−ス 30ー70 35多 1.509イd 7.8
8〃身50イ50 85% 1.389イd 3
4.29〃9実施例 4実施例1で得られたグラフト共
重合体繊維(混合比、30\70、50\50)各々3
夕を水6夕、NaOH6夕、メタノール50夕の、非膨
潤性アルカリ水溶液中で温度68つC〜70午0で2時
聞けん化反応を行なう。
反応後、冷却して、稀硫酸で中和して、非膨適性溶媒水
溶液(エタノール/水)7の重量%溶液で洗浄し、乾燥
した。得られた吸水性繊維を水に5分間浸潰させ、遠心
分離器で5分間脱水し、吸水量を測定する。結果は第4
表に示すが、非膨潤性溶媒を変化させても、繊維強度、
吸水量および、吸水後の繊維形態保持性に優れている。
第4表に示すその結果を示す。第4表 混合比 グラフト率 けんイヒ後の 吸水量(デ
ンブンノ (草幻繊維強度セノレロー〉
Z30ノ70 35多 1.509イd 8
.09イ夕50イ50 85孫 1.359/
d 34.89イ9比較例 1セルロース濃度8.6%
、アルカリ濃度6.0%、全ィオウ濃度2.3%のセル
ロースザンテートを炉過し、脱泡して、紡孔(o.12
側、細oles)より温度5500の9重量%の硫酸、
1母重量%硫酸ナトリウム、1重量%の硫酸亜鉛よりな
る硫酸紙浴中に押し出し、45〜60の′minの速度
で捲き取り、水洗、漂白、脱水、乾燥させる。
得られたセルロース繊維5夕をフラスコ中に入れ、水1
夕を入れN2置換しながら温度370で硝酸(IN)を
2.1の‘′そ、硝酸第二セリウムアンモニウム塩4.
48タ′夕を加え、燈拝しアクリルニトリル16.4夕
(モル比、繊維:アクリルニトリル=1:10)を加え
、1時間グラフト反応を行なう。反応後、水洗し、DM
F(N・Nジメチルホルムアミド)で抽出を4斑時間行
ない、ホモポリマーを取り除き、よく水洗し、乾燥させ
る。さらに得られたセルロース織雑3夕を水6夕、KO
H6夕、エタノール50夕の非膨潤性アルカリ水溶液中
で温度78℃で2時聞けん化反応を行ない、反応後、冷
却して、稀硫酸で中和し、炉過して、非膨潤性溶媒水溶
液(エタノール/水)7の重量%溶液で洗浄し、乾燥す
る。得られた吸水性繊維を水中に5分間浸潰し、遠心分
離器で脱水し、吸水量を測定する。第1表にグラフト率
、けん化後の繊維強度、吸水量を示す。比較例 2トウ
モロコシ澱粉5夕をフラスコ中に入れ、水1夕を入れ、
N2置換しながら・温度37℃で、硝酸(IN)を2.
1私/夕、硝酸第二セリウムアンモニウム塩4.48タ
′そを加え、燈拝し、アクリルニトリル16.4夕(モ
ル比、澱粉:アクリルニトリル=1:10)を入れ、グ
ラフト反応を行なう。
反応後、水洗し、乾燥後、DMF(N・Nジメチルホル
ムアミド)で抽出を4糊時間行ない、ホモポリマー(ポ
リアクリルニトリル)を取り除き、水洗、乾燥させる。
さらに得られた澱粉−ポリアクリルニトリルグラフト共
重合体物3夕を水6夕、カセイカリ6夕、エタノール5
0夕の非膨潤性アルカリ水溶液中で温度78℃で2時聞
けん化反応を行ない、反応後、冷却して、稀硫酸で中和
し、炉過して、非膨潤性溶媒水溶液(エタノール/水)
7の重量%で洗浄し、乾燥する。得られた物質を水に5
分間浸潰し、遠心分離器で5分間脱水し、吸水量を測定
する。第1表にグラフト率、吸水量を示す。
比較例 3 米国特許第2316128号の記載を参照し、トウモロ
コシ澱粉を2の重量%の固型分濃度で水にスラリー化し
、スラリ−にNaOHをpH=12〆上になるように加
え、澱粉濃度8.6%、アルカリ濃度6%の溶液を製造
した。
この溶液にアクリルニトリルを加え、完全に混合し、溶
液を一昼夜熟成する。セルロース濃度8.6%、アルカ
リ濃度6%のセルロースザンテート中に熟成した溶液を
混合重量比(デンプン\セルロース)30\70で均一
に混合し、炉過、脱泡後紡孔(0.12側、母Hole
s)より温度60℃の9重量%の硫酸、1母重量%の硫
酸ナトリウム、1重量%の硫酸亜鉛よりなる硫酸紙浴中
に押し出し、30〜45の/minの速度で捲き取り、
水洗、漂白、脱水、乾燥させ得られた繊維を1重量%の
炭酸ナトリウム、0.5重量%のソルビタンモノラウレ
ート(商品名、Span20)からなる溶液で処理して
、水洗し、アルコール洗浄して乾燥させる。得られた吸
水性繊維を水に5分間浸澄し、遠心分離器で5分間脱水
し、吸水量を測定する。第5表に紡糸後の繊維強度及び
吸水量を示す。第5表混 合 比 紡糸後の
吸 水 量(デンプン/セルロース) 綾孫桂強度30
ノ70 0.589イd 2.49〃9得ら
れた繊維は遠心分離器で脱水後、ほとんど繊維形態を保
持していない。
実施例 5 実施例1で得られたセルロース・澱粉混合繊維(50/
即)5夕をフラスコ中に入れ水1〆を入れ、N2置換し
ながら温度37℃で硝酸(IN)を2.1机【/夕と硝
酸第二セリウムアンモニウム歯4.48夕/どを加え、
燈拝し、メチルアクリレート26.5夕(モル比、混合
繊維:メチルアクリレート=1:10)を加え、1時間
グラフト反応を行なう。
反応後、混合繊維のグラフト物を水洗し、ベンゼンでソ
ツクスし一抽出を4斑時間行ないホモポリマーを取り除
き、真空乾燥器中で減圧下で乾燥する。さらに得られた
セルロース・澱粉濠合繊総のメチルアクリレートグラフ
ト共重合体3夕を水6タカセィカリ9夕、エタノール5
Mの非磯潤性アルカリ水溶液中で温度80oo〜900
0で3時聞けん化反応を行なう。反応後冷却して、稀硫
酸で中和し、炉過して非膨潤性溶媒水溶液(エタノール
/水)7の重量%溶液で洗浄し、乾燥させる。得られた
吸水性繊維を水に5分間浸し遠心分離器で5分間脱水し
吸水量を測定する。第6表にグラフト率及び吸水量を示
す。第6表 混合比 グラフト率 吸水量 (デンプンノセルロ一ス) 50イ50 30% 7.59イタ実施例
6実施例1で得られたセルロース・澱粉混合繊維(5
0/50)6夕をフラスコ中に入れ、水1夕を入れ、N
2置換しながら温度37℃で硝酸(IN)を2.1の【
/夕と硝酸第二セリウムアンモニウム塩4.48夕/ぐ
を加え機拝し、アクリルアミド21.9夕(モル比、混
合繊維:アクリルアミド=1:10)を加え、1時間グ
ラフト反応を行なう。
反応後混合繊維のグラフト物を30分間水洗し、および
1時間90℃の熱湯処理の操作を2回繰り返し、ホモポ
リマを一除去する。さらに得られたセルロース・澱粉混
合繊維のアクリルアミドグラフト共重合体3夕を水6夕
、カセイカリ12夕、エタノール50夕の非膨潤性アル
カリ水溶液中で温度900C〜95ooで3時聞けん化
反応を行なった。反応後冷却して、稀硫酸で中和し、炉
遇して、非膨潤性溶媒水溶液(エタノール/水)7の重
量%溶液で洗浄し、乾燥させる。得られた吸水性繊維を
水に5分間浸し、遠心分離器で5分間脱水し、吸水量を
測定する。第7表にグラフト率及び吸水量を示す。第7
表 混合繊維 グラフト率吸水量 (デンプンノセル。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 澱粉ザンテートとセルロースザンテートの重量比率
    が5/95〜70/30からなる混合物のアルカリ溶液
    から湿式紡糸により繊維を形成させ、一般式▲数式、化
    学式、表等があります▼ (Xは−Hまたは−CH_3を、Yは−COOZに変換
    可能な基を示す。 但しZは−NH_4、アルカリ金属またはアルカリ土類
    金属)で表わされる重合性単量体をグラフト重合させ、
    さらに加水分解および(または)アルカリ性溶液処理を
    行つて置換基−Yを−COOZ(Zは−NH_4、アル
    カリ金属またはアルカリ土類金属)に変換することを特
    徴とする吸水性繊維の製造方法。2 特許請求の範囲第
    1項において、澱粉ザンテートとセルロースザンテート
    の混合物からなるアルカリ溶液を硫酸120〜150g
    /l、硫酸ナトリウム240〜290g/l、硫酸亜鉛
    10〜30g/lからなる紡浴に紡出することを特徴と
    する吸水性繊維の製造方法。 3 特許請求の範囲第1項または第2項において、紡浴
    温度は50〜70℃であることを特徴とする吸水性繊維
    。 4 特許請求の範囲第1項、第2項および第3項のいず
    れかにおいて、湿式紡糸して得られた繊維に対してアク
    リロニトリルまたはメタアクリロニトリルをモル比率で
    1/1〜1/20の割合でグラフト重量させ、さらにア
    ルコール性アルカリ溶液中でニトリル基をアルカリ金属
    のカルボキシレート塩に変換することを特徴とする吸水
    性繊維の製造方法。
JP7104076A 1976-06-18 1976-06-18 吸水性繊維およびその製造方法 Expired JPS6018353B2 (ja)

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