JPS626851B2

JPS626851B2 -

Info

Publication number: JPS626851B2
Application number: JP54015786A
Authority: JP
Inventors: Koji Tanaka; Minoru Ueda
Original assignee: Japan Exlan Co Ltd
Current assignee: Japan Exlan Co Ltd
Priority date: 1979-02-12
Filing date: 1979-02-12
Publication date: 1987-02-13
Also published as: JPS55106539A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、水膨潤性繊維からなる液体類用除水
材に関するものであり、更に詳しくは親水性架橋
重合体（以下ヒドロゲルという）層とアクリロニ
トリル系重合体（以下AN系重合体という）層お
よび／または他の重合体層との多層構造を有し水
膨潤性能および繊維物性に優れた水膨潤性繊維単
一品または該繊維と他の繊維との混用品からなる
液体類用除水材に関するものである。近年、高度の水膨潤性を有し、かつ水不溶性の
重合体（ヒドロゲル）が、その特殊機能に着目さ
れ幅広い用途分野に適用されつつある。例えば、かかる重合体の瞬間多量吸水能力を利
用しておむつ、生理用品等に、或はその水分保持
能力を利用して土壌改良材、インスタント土のう
等に、また人体組織との親和性に着目して軟質コ
ンタクトレンズ、人工臓器、外科用縫合材等に適
用が試みられ、それらの用途のうち既に実用化段
階に入つたものもある。一方、有機溶剤、潤滑油等の水と混和性を有さ
ない液体類中に混入する水を除去することによ
り、かかる液体類を再使用或は寿命延長せんとす
る要求は強く、かかる目的のために例えばシリカ
ゲル、ゼオライト等の無機塩類の粒状物が一部で
使用されている。ところが、かかる無機塩類によ
つて若干の除水が可能ではあるが、その除水能力
は極めて低く、更にかかる無機塩類は精製液体中
にある程度混入する本質的欠陥を内在しており、
以てその使用分野を制限せざるを得なかつた。ま
た、天然パルプ等のある程度吸湿性乃至吸水性を
有する繊維の使用が一部で試みられているが、こ
れとてもその除水能力は極めて低く、実用性の乏
しいものでしかなかつた。かかる状況下において、本発明者等は前記水膨
潤性重合体（ヒドロゲル）の瞬間多量吸水能力或
はその水分保持能力に着目し、かかるヒドロゲル
の液体類用除水材としての利用可能性を検討して
みた。ところが、粒状形態のヒドロゲルを使用す
る場合には、優れた吸水性能を有する故に瞬時に
吸水膨潤して目詰りを起こし、極めて短時間で除
水処理を停止せざるを得なくなる欠点を内在する
ことが判明した。そこで、かかる目詰りの改良の
ために、繊維形態を有するヒドロゲルを使用して
みたところ、粒状ヒドロゲルに比べてある程度除
水処理時間の延長が可能ではあるが、繊維の膨潤
およびへたりにより、やはり目詰りの問題を克服
することができず、その吸水性能を発揮させるこ
とができなかつた。ここにおいて、本発明者等は上述の欠陥を解決
すべく鋭意研究した結果、ヒドロゲル外層部と
AN系重合体および／または他の重合体内層部と
の多相構造を有する水膨潤性繊維単一品または該
繊維と他の繊維との混用品を液体類用除水材とし
て適用することにより、繊維のへたりがなく長時
間の除水処理が可能となり、ヒドロゲルの有する
吸水性能を存分に発揮させ得ることを見出し、本
発明に到達した。即ち、本発明の主要な目的は、優れた除水能力
を有する新規な液体類用除水材を提供することに
あり、本発明の目的は、粒状無機塩類を使用する
場合の如き除水処理後の精製液体中に除水剤が混
入する懸念のない液体類用除水材を提供すること
にある。本発明の他の目的は、卓抜した吸水膨潤性能を
有し、しかもへたり或は目詰りを起こすことがな
く、以て交換することなく長時間に亘つて連続処
理し得る工業的或は経済的利点を有する液体類用
除水材を提供することにある。本発明の更に異なる目的は、繊維形態を有する
が故に、所望により編織物、不織布、フエルト等
種々の形態に成形することができ、またカラム等
の除水装置中への充填密度を随時調節することが
可能な液体類用除水材を提供することにあり、本
発明の更に異なる他の目的は、以下に記載する本
発明の具体的な説明により明らかとなろう。上述した本発明の目的は、少なくとも繊維外層
部の一部がヒドロゲルからなり、かつ残部がAN
系重合体および／または他の重合体で構成され、
しかも水膨潤度が２〜200c.c.／ｇの単一品または
該繊維と他の繊維との混用品を使用することによ
り、有利に達成することができる。ここにおいて、本発明に推奨する水膨潤性繊維
を除水材として適用する液体類とは、除水処理条
件下において液体であり、水と相分離を起こす
（若干の相互溶解を起こしていても相分離を起こ
していれば良い）ものの総称である。かかる性質
を有するものとしては石油エーテル、ペンタン、
ヘキサン、ヘプタン、石油ベンジン等の石油系炭
化水素類；シクロヘキサン、シクロオクタン等の
脂環式飽和炭化水素類；１−オクテン、シクロヘ
キセン等の脂肪族不飽和炭化水素類；ベンゼン、
トルエン、キシレン、スチレン等の芳香族炭化水
素類；テトラクロルエチレン、塩化メチレン、ク
ロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化脂肪族炭
化水素類；スピンドル油、冷凍機油、ダイナモ
油、タービン油、マシン油、シリンダー油、マリ
ンエンジン油、ギヤ油、切削油、油圧作動油、コ
ンプレツサー油等の潤滑油類等を挙げることがで
きる。而して、液体類用除水材として使用する本発明
の水膨潤性繊維とは、少なくとも繊維外層部の一
部がヒドロゲル（水膨潤性ではあるが水不溶性の
重合体）からなり、かつ残部（繊維外層部および
繊維内層部の残部）がAN系重合体および／また
は他の重合体で構成され、しかも水膨潤度が２〜
200c.c.／ｇの繊維の総称である。かくの如き本発明に係る水膨潤性繊維は、上述
した多層構造を有する限り何等制約は認められず
採用でき、かかる繊維の製造方法に関しても限定
されるものではないが、架橋反応性単量体等の特
定の組成を有する重合体を原料物質として使用す
ることなく、しかも架橋処理を施すことなく加水
分解処理工程のみによつて所望の水膨潤性能を有
するヒドロゲル層を導入した繊維を作製し得る工
業的有利な方法として、例えば下記の如き手段を
好適に採用することができる。即ち、AN系繊維に、6.0mol／1000ｇ溶液以上
の高濃度アルカリ金属水酸化物水性溶液を作用さ
せる（以下Ａ法という）か、または0.5mol／1000
ｇ溶液以上の濃度の電解質塩を共存させた低濃度
アルカリ金属水酸化物水性溶液を作用させる（以
下Ｂ法という）いずれかの方法を採用した。尚、
上記Ａ法を採用するのに際し、6.0mol／1000ｇ溶
液未満の濃度のアルカリ水性溶液を作用させる場
合には、AN系繊維は加水分解反応により親水化
されるものの水溶性となり、本発明の目的とする
ヒドロゲル外層部を形成させることはできない。
また、6.25〜8.85mol／1000ｇ溶液、更に6.25〜
8.50mol／1000ｇ溶液の濃度範囲のアルカリ水性
溶液を使用することにより、本発明で使用する水
膨潤性繊維をより効果的に作製することができ
る。かかる好適範囲の上段を越える条件において
は、アルカリ金属水酸化物の活動度が低下するた
め反応速度を高めるためには高温処理が必要とな
り、また残留アルカリの除去処理が困難となるな
ど実用上好ましくない。また前記Ｂ法を採用する
に際し、共存させる塩が0.5mol／1000ｇ溶液未満
の低濃度である場合には、AN系繊維は加水分解
反応より親水化されるもののその殆どが水溶性と
なり、低濃度アルカリ水性溶液にて一段の工程で
ヒドロゲル外層部を形成させることはできない。
また、1.0mol／1000ｇ溶液以上の塩濃度、又は該
塩濃度及び0.25〜6.0mol／1000ｇ溶液、更に好ま
しくは0.5〜5.0mol／1000ｇ溶液のアルカリ金属
水酸化物濃度のアルカリ水性溶液を使用すること
により、本発明をより工業的有利に実施すること
ができる。ここにおいて、アルカリ金属水酸化物として
は、Na、Ｋ、Li等のアルカリ金属類の水酸化物
もしくはそれ等の混合物を挙げることができ、ま
た、電解質塩類としては、アルカリ処理条件下に
安定である限りいかなる塩をも採用することがで
き、該塩を構成する陽イオン成分が例えばNa、
Ｋ、Li等のアルカリ金属類；Be、Mg、Ca、Ba等
のアルカリ土類金属類；Cu、Zn、Al、Mn、
Fe、Co、Ni等の金属類；NH₄等であり、また陰
イオン成分が例えば塩酸、硫酸、硝酸、炭酸、ク
ロム酸、重クロム酸、塩素酸、次亜塩素酸、有機
カルボン酸、有機スルホン酸等の酸根等で構成さ
れる塩の１種もしくは２種以上の混合物を挙げる
ことができる。尚、上記陽イオン成分が２価以上
の元素である電解質塩類を用いる場合には、生成
するヒドロゲル外層部が凝集・合体し易く、また
膨潤度が低下するため、アルカリ金属類を陽イオ
ン成分とする塩を使用する方が好ましい。更に、
水に代わる溶媒として、被処理AN系繊維を溶解
せしめない限り、メタノール、エタノール、プロ
パノール、２−メトキシエタノール、２−エトキ
シエタノール、ジメチルホルムアミド、ジメチル
スルホキシド等の水混和性有機溶媒と水との水性
混合溶媒を使用することができ、更に必要に応じ
て他の無機系物質或は有機系物質を共存させるこ
とも可能である。尚、上記アルカリ水性溶液を作用させる温度、
処理時間等としては、一義的に規定することは困
難であるが、50℃以上、更に好ましくは80℃以上
の温度で、40分間以下、好ましくは30分間以下の
時間作用させることにより、AN系重合体単一成
分からなる繊維を使用しても繊維外層部のみを容
易にヒドロゲル化し得るので望ましい。かかるアルカリ水性溶液を作用させるAN系繊
維としては、AN系重合体の少なくとも一部が繊
維外層部に配置した断面構造を有する限り採用す
ることができ、単一成分紡糸、複合紡糸等から任
意に選択することができる。即ち、本発明におい
て採用するAN系繊維は、工業上AN系重合体単一
成分からなる繊維の使用が好ましいが、AN系重
合体と少なくとも１種の他の重合体（例えばポリ
塩化ビニル系、ポリアミド系、ポリオレフイン
系、ポリスチレン系、セルロース系等）との二成
分乃至三成分以上の重合体の鞘芯型、ランダム複
合紡糸型、海島型、二成分貼り合せ型、サンドイ
ツチ型等の複合紡糸繊維を出発物質として使用す
ることも本発明の要旨を何ら逸脱するものではな
い。なお、出発AN系繊維として顕在乃至潜在捲縮
を有する繊維を使用することにより、捲縮を有す
る水膨潤性繊維を作製することができ、かかる捲
縮を有する水膨潤性繊維はとりわけ繊維の腰、へ
たり等の問題を顕著に改善することができるので
好ましい。かかる顕在乃至潜在捲縮を有すAN系
繊維としては、機械的に捲縮が付与された繊維或
は二成分貼り合せ型、ランダム複合紡糸型、偏心
的鞘芯型等の複合繊維の如き自己捲縮発現型繊維
を挙げることができ、また自己捲縮発現型繊維は
熱処理等により捲縮を顕在化せしめ或は顕在化せ
しめた後熱延伸等の手段により捲縮を消失せしめ
或はまた捲縮を顕在化せしめないで使用に供する
ことができる。また、かくして作製されるAN系繊維は短繊
維、長繊維、繊維トウ、ウエツプ、糸、編織物、
不織布等いかなる形態のものであつても、また
AN系繊維製造工程等において排出される廃繊
維、繊維、或は該繊維製造工程中途品（例えば、
凝固糸、熱延伸糸、乾燥糸等）であつても出発物
質として使用できることは言うまでもない。尚、上記AN系重合体とは、30重量％以上、好
ましくは50％以上のANを含有する重合体の総称
であり、AN単独重合体またはANと少なくとも１
種の他のエチレン系不飽和化合物との共重合体、
或はANと他の重合体、例えば澱粉、ポリビニル
アルコール等とのグラフト重合体等を挙げること
ができるが、前記AN含有率を満足する限り、AN
系重合体と他の重合体、例えばポリ塩化ビニル
系、ポリアミド系、ポリオレフイン系、ポリスチ
レン系、ポリビニルアルコール系、セルロース系
等との混合重合体を使用することもできる。かくして、上記AN系繊維に前記加水分解処理
を施すことにより、所望により短繊維、長繊維、
編繊維、不織布等種々の形態を有し、少なくとも
繊維外層部の一部がヒドロゲルからなり、かつ残
部がAN系重合体および／または他の重合体で構
成され、しかも水膨潤度が２〜200c.c.／ｇの、好
ましくはヒドロゲルからなる繊維外層部とAN系
重合体からなる繊維内層部との二相構造を有し、
最適には捲縮を有する水膨潤性繊維が作製され
る。繊維の腰、へたり等を改善させる上で特に好
ましい捲縮を有する水膨潤性繊維の捲縮特性に関
しては、捲縮を有する限り何ら限定されるもので
はないが、通常の衣料用繊維等と同様の紡績等の
加工性、或は最終製品の腰、耐へたり性等諸性能
の改善等の観点から捲縮数Cnが30個以下、好ま
しくは４〜25個、捲縮度Ciが40％以下、好まし
くは５〜30％の範囲内にあることが望ましい。かかる水膨潤性繊維を単独で、または他の繊維
と混用して液体類用除水材として使用する場合、
好ましくは２〜200c.c.／ｇ、更に好ましくは２〜
100c.c.／ｇの水膨潤度を有する繊維であることが
望ましい。かかる繊維の水膨潤度が本発明の推奨
範囲の下限に満たない場合には除水能力が不十分
となり、また該上限を越える場合にはへたり、目
詰り等の問題を避け得なくなり、長時間連続に除
水処理ができなくなり好ましくない。尚、上記水膨潤性繊維と混用する他の繊維と
は、綿、羊毛等の天然繊維；レーヨン、キユポラ
等の半合成繊維；ポリビニルアルコール系、ポリ
塩化ビニル系、ポリアミド系、ポリエステル系、
ポリアクリロニトリル系等の合成繊維等を挙げる
ことができる。また、かかる繊維を混用する場合
の混用率は、水膨潤性繊維の水膨潤度、最終製品
の除水性能等により適宜選択することができ一義
的に規定することは困難であるが、概ね95重量％
以下の割合で使用することが望ましい。かくして、ヒドロゲル外層部とAN系重合体等
の層を有する水膨潤性繊維単一品または該繊維と
他の繊維との混用品を液体類用除水材として使用
することにより、卓抜した除水能力を発揮すると
共に、繊維のへたり或は目詰りの問題を惹起する
ことなく極めて長時間の除水処理が可能となつた
点が、本発明の特筆すべき利点である。また、除水処理後の精製液体中に除水材が混入
することがなく、随時所望の形態或は充填密度に
て使用し得る点も、本発明の大きな特徴である。かくの如き高度の水膨潤性および優れた繊維物
性を兼備する水膨潤性繊維は単独で、または所望
により少なくとも１種の既存の天然、半合成もし
くは合成繊維等と混紡、混抄等を施してなる混用
品として、また、短繊維、長繊維、ウエツプ、
糸、編織物、不織布、フエルト、成形体等所望の
形態で液体類の除水材として使用することができ
る。本発明の理解を更に容易にするため、以下に実
施例を記載するが、本発明の要旨はこれ等の実施
例の記載によつて何ら限定されるものではない。
尚、実施例に記載する百分率および部は、特に断
りのない限り全て重量基準によるものである。尚、実施例に記載する水膨潤度は下記の方法で
測定乃至算出したものである。 (1) 水膨潤度（c.c.／ｇ）試料繊維約0.1ｇを純水中に浸漬し25℃に保
ち24時間後、ナイロン濾布（200メツシユ）に
包み、遠心脱水機（3G×30分、但しＧは重力
加速度）により繊維間の水を除去する。このよ
うに調整した試料の重量を測定する（W₁ｇ）。
次に、該試料を80℃の真空乾燥機中で恒量にな
るまで乾燥して重量を測定する（W₂ｇ）。以上
の測定結果から、次式によつて算出した。従つ
て、本水膨潤度は、繊維の自重の何倍の水を吸
収保持するかを示す数値である。（水膨潤度）＝Ｗ_１−Ｗ_２／Ｗ_２実施例１ 90％のANおよび10％のアクリル酸メチル
（MA）よりなるAN系繊維（単繊維繊度；3d、繊
維長；38mm、30℃のジメチルホルムアミド
（DMF）溶液中の固有粘度；1.3）４倍を30％
（7.5mol／1000ｇ溶液）苛性ソーダ水溶液96部中
に浸漬し、撹拌下に２分間煮沸し、次いで該繊維
中の残留アルカリを水洗除去した後、乾燥させて
白色乃至微黄色を呈する水膨潤性繊維（）に形
成した。得られた繊維（）は水に溶解せず、６
c.c.／ｇの水膨潤度を有し、また該繊維を水膨潤状
態でしごいてみたところ、AN系重合体芯部が残
つていることが確認された。かかる水膨潤性繊維（）50ｇを、内径50mm、
高さ170mmのカラムに充填し、該カラム中に0.5％
の水を分散混入するタービン油（白濁状態）を50
ml／分の速度で導入し、10時間除水処理運転を行
なつた。かかる運転期間中、目詰りによる圧力上昇は起
こらず、運転状況は良好であり、またカラム通過
後のタービン油は透明であり除水が完全に行なわ
れていることが確認された。実施例２二成分貼り合せ型AN系複合繊維（日本エクス
ラン工業(株)製、単繊維繊度；2.5d、繊維長；51
mm）５部を20％（3.45mol／1000ｇ溶液）の食塩
を共存させた10％（2.5mol／1000ｇ溶液）苛性ソ
ーダ水溶液95部中に浸漬し、撹拌下に95℃で15分
間加熱し、次いで該繊維中の残留アルカリを水洗
除去した後、乾燥させて白色乃至微黄色を呈する
水膨潤性繊維（）に形成した。得られた繊維
（Cn＝12個／25mm、Ci＝20％）は水に溶解せず、
AN系重合体芯部が残つており、また6.5c.c.／ｇの
水膨潤度を有していた。この水膨潤性繊維（）および実施例１にて作
製した水膨潤性繊維（）ならびに比較例として
吸湿性ポリエステル（東洋紡績(株)製、商標名：エ
スコツト）、クラフトパルプ、粒状ヒドロゲル
（水膨潤度10c.c.／ｇ）、ゼオライトおよびシリカゲ
ルの除水能力を実施例１記載の処方に従つて測定
した。尚、粒状ヒドロゲル、ゼオライトおよびシ
リカゲルの粒子径は全て14〜30メツシユである。測定結果を第１表に記載する。

【表】第１表の結果より、本発明の水膨潤性繊維
（）および（）は比較例のいずれと較べてみ
ても格段に優れた除水能を有しており、充填量を
度外視した除水量で比較しても優位性を有してい
ることが、また、中でも捲縮を有する水膨潤性繊
維（）の性能が特に優れていることが明瞭に理
解される。尚、粒状ヒドロゲルについては運転開始１時間
後には目詰りにより圧力が急上昇し、運転を停止
せざるを得なかつた。また、加水分解条件を変える（１時間煮沸）ほ
かは水膨潤性繊維（）と同様にして318c.c.／ｇ
の水膨潤度を有しAN系重合体芯部の残つていな
い繊維を作製し、該繊維の除水能力を測定したと
ころ、運転開始１時間後には目詰まりにより圧力
が急上昇し、運転を停止せざるを得なかつた。実施例３実施例１記載の単一成分AN系繊維に機械捲縮
（Cn＝9.0、Ci＝10.0）を付与した繊維を実施例１
記載の処方に従つて加水分解し捲縮を有する水膨
潤性繊維（、Cn＝9.0、Ci＝9.8）に形成した。
この繊維（）は水に溶解せず、AN系重合体芯
部が残つており、また６c.c.／ｇの水膨潤度を有し
ていた。この繊維（）の除水能力を実施例１記載の処
方に従つて測定したところ、41の油の処理が可
能であり、3.7倍の除水能を有していた。実施例４実施例２記載の二成分貼り合せ型AN系複合繊
維を、Ci＝13％になる如き張力下に30％苛性ソ
ーダ水溶液中にて４分間煮沸処理して19c.c.／ｇの
水膨潤度を有する繊維（）を作製した。この繊維（、Cn＝11.0、Ci＝13.0）と実施例
３記載の単一成分AN系繊維（但し、繊維長；51
mm）とを30／70の混率でカードがけしたウエツプ
の除水能力を、実施例１記載の処方に従つて測定
した。この除水材は40の油の処理が可能であり、
3.6倍の除水能を有していた。実施例５実施例３記載の単一成分AN系繊維を実施例２
記載の処方に従つて加水分解（但し、処理温度；
105℃）して78c.c.／ｇの水膨潤度を有する繊維
（、Cn＝9.0、Ci＝9.6）を作製した。この繊維（）と実施例２記載の複合繊維（但
し、繊維長；38mm、Cn＝11.0、Ci＝14.0）とを
10／90の混率でカードがけしたウエツブの除去能
力を、実施例１記載の処方に従つて測定した。この除水材は37の油の処理が可能であり、
3.2倍の除水能を有していた。実施例６実施例２記載の複合繊維（但し、繊維長；５
mm）を実施例１記載の処方に従つて加水分解（但
し、温度×時間＝100℃×10分）して31c.c.／ｇの
水膨潤度を有する繊維（、Cn＝13.0、Ci＝
2.9.0）を作製した。この繊維（）の除水能力を、実施例１記載の
処方（但し、繊維の充填量；10ｇ、タービン油導
入速度；10ml／分）に従つて測定した。この除水材は、12の油の処理が可能であり、
5.4倍の除水能を有していた。

Claims

【特許請求の範囲】

１少なくとも繊維外層部の一部が親水性架橋重
合体からなり、かつ残部がアクリロニトリル系重
合体および／または他の重合体で構成され、しか
も水膨潤度が２〜200c.c.／ｇの水膨潤性繊維単一
品または該繊維と他の繊維との混用品からなる液
体類用除水材。