JP2522601B2 - 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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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、新規な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に関す
る。
維およびその製造方法並びにイオン交換不織布に関す
る。
［従来の技術］ イオン交換性ポリマは、電気、電子、半導体、精密、
食品、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。
食品、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。
従来のイオン交換樹脂は、スチレン−ジビニルベンゼ
ン共重合体、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。
ン共重合体、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。
また従来のイオン交換繊維は、特開昭49−186号公
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
ン共重合の溶融紡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55−50032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。
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
ン共重合の溶融紡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55−50032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。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記従来の技術においては、繊維化し
よ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。
よ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。
また、焼成ポリビニルアルコール系繊維等は硬くても
ろく、通常の繊維加工が困難であるという課題がある。
ろく、通常の繊維加工が困難であるという課題がある。
本発明は、前記従来技術の課題を解決するため、イオ
ン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。
ン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。
［課題を解決するための手段］ 前記目的を達成するため、本発明のイオン交換性ポリ
マは、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。
マは、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。
前記構成においては、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こ
とが好ましい。
［Ａ］［Ｂ］［Ｃ］の式で示されるユニットを有するこ
とが好ましい。
（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。） 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。
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。） 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。
前記構成においては、繊維が単一成分の繊維または複
合繊維とすることができる。
合繊維とすることができる。
また本発明のイオン交換繊維の製造方法は、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こと
を構成とする。
℃）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。
また本発明のイオン交換不織布は前記記載のイオン交
換繊維を少なくとも一部用いて、熱溶融接着一体化され
てなるものである。
換繊維を少なくとも一部用いて、熱溶融接着一体化され
てなるものである。
［作用］ 前記した本発明のイオン交換性ポリマの構成によれ
ば、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。
ば、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。
また、ポリマが少なくとも前記の［Ａ］［Ｂ］［Ｃ］
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。
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。
ここで、ユニット［Ａ］は主にポリマの柔軟性を発揮
することから、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。
することから、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。
ユニット［Ｂ］は、イオン交換能を有するユニット
（X,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。
（X,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。
ユニット［Ｃ］は、架橋部である。このユニット
［Ｃ］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］の存在割合は０
〜10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。
［Ｃ］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］の存在割合は０
〜10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。
そのほか前記ユニット［Ａ］，［Ｂ］，［Ｃ］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（組成物）を含むこ
とができる。たとえば、ポリマの１ユニットとして、下
記の［Ｄ］式で示される側鎖カルボキシル基を含んでい
てもよい。
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（組成物）を含むこ
とができる。たとえば、ポリマの１ユニットとして、下
記の［Ｄ］式で示される側鎖カルボキシル基を含んでい
てもよい。
また、前記本発明のイオン交換繊維の構成によれば、
強度、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。たとえばカットフ
ァイバーにしたときには、カードを円滑に通過させて、
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。
強度、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。たとえばカットフ
ァイバーにしたときには、カードを円滑に通過させて、
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。
また、繊維が単一成分の繊維または複合繊維とするこ
と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。
と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。
また本発明のイオン交換繊維の製造方法の構成によれ
ば、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。
ば、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。
また本発明のイオン交換不織布の構成によれば、前記
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。
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。
［実施例］ 以下実施例によりさらに具体的に説明する。なお本発
明は下記の実施例に限定して解釈されるものではない。
また、以下の実施例においては、シンジオタクチックポ
リ（1,2−ブタジエン）を1,2−SBDと省略する。
明は下記の実施例に限定して解釈されるものではない。
また、以下の実施例においては、シンジオタクチックポ
リ（1,2−ブタジエン）を1,2−SBDと省略する。
本発明者らは、ポリプロピレン（PP）を芯とし、1,2
−SBD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−SBDを溶融させる加工温度で1,2−SBDによって熱接着
させ、熱接着不織布となることができ、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−SBD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。
−SBD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−SBDを溶融させる加工温度で1,2−SBDによって熱接着
させ、熱接着不織布となることができ、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−SBD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。
本実施例に用いる架橋およびイオン交換基導入成分1,
2−SBDは、75≦Tm＜150の融点（Tm℃）のものを用いる
ことができ、融点75〜120℃、結晶化度;15〜50％、1,2
結合;90％以上、メルトインデックス（MI;JISK7210に準
じ測定温度190℃、2169g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、三者
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MIは20〜150g/10分が好ましい。PP/1,2
−SBD複合繊維にあっては、融点80〜110℃MI140〜120g/
10分の1,2−SBDと融点150〜165℃MI130〜70g/10分のPP
の組合せが特に好ましい。
2−SBDは、75≦Tm＜150の融点（Tm℃）のものを用いる
ことができ、融点75〜120℃、結晶化度;15〜50％、1,2
結合;90％以上、メルトインデックス（MI;JISK7210に準
じ測定温度190℃、2169g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、三者
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MIは20〜150g/10分が好ましい。PP/1,2
−SBD複合繊維にあっては、融点80〜110℃MI140〜120g/
10分の1,2−SBDと融点150〜165℃MI130〜70g/10分のPP
の組合せが特に好ましい。
本実施例の繊維の溶融紡糸温度（Ｔ℃）は、165＜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−SBDを鞘とする鞘芯型複合繊維が好ま
しい。
＜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−SBDを鞘とする鞘芯型複合繊維が好ま
しい。
1,2−SBDを熱接着成分に用いて熱接着不織布とする場
合、PP/1,2−SBD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。とくに好ましくは、100％使用である。この
時の熱接着加工温度（Ｔ℃）は1,2−SBD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。
合、PP/1,2−SBD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。とくに好ましくは、100％使用である。この
時の熱接着加工温度（Ｔ℃）は1,2−SBD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。
上記の手段で得られた1,2−SBDを繊維表面とする繊維
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−SBD成分に架橋反応を生じ
させた。1,2−SBD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。
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−SBD成分に架橋反応を生じ
させた。1,2−SBD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。
前記手段で得られた架橋繊維あるいは不織布を、10℃
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、フォスフィン酸基等を導入することがで
きる。
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、フォスフィン酸基等を導入することがで
きる。
本実施例に用いる1,2−SBDは、側鎖に不飽和のエチレ
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。
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。
また本実施例に用いる1,2−SBDは融点（Tm℃）が75≦
Tm＜150、より好ましくは75≦Tm＜120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−S
BD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。
Tm＜150、より好ましくは75≦Tm＜120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−S
BD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。
本実施例は、容易に架橋反応を生ずる不飽和のエチレ
ン基を高密度で側鎖に持った低融点の1,2−SBD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−S
BDを架橋させて巨大分子化させて、親水基が多量に導入
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。
ン基を高密度で側鎖に持った低融点の1,2−SBD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−S
BDを架橋させて巨大分子化させて、親水基が多量に導入
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。
以下具体的実施例を説明する。
実施例１〜４（単一ポリマ成分で架橋したもの） 融点90℃、MI45g/10分の日本合成ゴム（株）製1,2−S
BD、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240g/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。
BD、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240g/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。
（イ）紫外線照射による架橋処理 発光長100mm、800Wのウシオ電機ユニキュアUV−800高
圧水銀灯を距離200mmで送気しながら照射した。
圧水銀灯を距離200mmで送気しながら照射した。
（ロ）γ線照射による架橋処理 ステンレス容器中に繊維サンプルを入れCo60線源より
水を介して4.36MR/hの割合でγ線を照射した。
水を介して4.36MR/hの割合でγ線を照射した。
上記架橋処理した繊維を、温度92℃、濃度92.5％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。
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。
繊維の融点軟化点のＲ度として、繊維切断温度（θ
℃）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。
℃）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。
スルホン化率（mol％）は、エチレン基のスルホン化
率で表わし、下記の式によって算出する。
率で表わし、下記の式によって算出する。
スルホン化率（mol％） ＝｛重量増加率（％）/97｝／｛100/56｝ また、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。
を不溶性率とし下式より算出する。
不溶性率（％）＝｛重量増加率（％）/22｝ ／｛スルホン化率（mol％）｝ 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。
示す。
比較例１〜２ 融点130℃、MI45g/10分の高密度ポリエチレン（HDP
E）、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倍に延伸して比較用ステープルを作成し
た。
E）、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倍に延伸して比較用ステープルを作成し
た。
以上の条件で得られた非イオン交換繊維の結果を表１
に示す。
に示す。
実施例５〜11（複合繊維で架橋したもの） 融点90℃、MI45g/10分の日本合成ゴム（株）製1,2−S
BD、JSR−RBT−871のポリマを鞘成分とし、融点165℃、
MI45g/10分のPPを芯成分とする芯鞘複合繊維を、紡糸口
金孔数700のノズルを用い、吐出量240g/分、紡糸温度18
0℃、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。
BD、JSR−RBT−871のポリマを鞘成分とし、融点165℃、
MI45g/10分のPPを芯成分とする芯鞘複合繊維を、紡糸口
金孔数700のノズルを用い、吐出量240g/分、紡糸温度18
0℃、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。
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。
示す。
また実施例５のイオン交換繊維のイオン交換基を−SO
3Na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。
3Na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。
実施例12 実施例５に用いた繊維を用い、温度５℃の３％発煙硫
酸で３分間処理するとスルホン化率57％となった。
酸で３分間処理するとスルホン化率57％となった。
実施例13〜19（不織布に加工した例） 実施例５のPP/1,2−SBD芯鞘型複合繊維および比較例
２のPP単一ポリマの繊維を用い、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−SBD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。
２のPP単一ポリマの繊維を用い、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−SBD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。
不織布強力は巾50mmの不織布サンプルを試長100mm、
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。
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。
裂断張（km） ＝引張破断強力（ｇ）／｛50×目付（g/m2）｝ 以上の条件で得られた不織布の結果を表２に示す。
実施例20〜26（架橋処理のない繊維の例） 融点90℃、MI45g/10分の日本合成ゴム（株）製1,2−S
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複合繊
維を、紡糸口金孔数700のノズルを用い、吐出量240g/
分、紡糸温度180℃、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、51mmにカットしてステープル繊維とした。
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複合繊
維を、紡糸口金孔数700のノズルを用い、吐出量240g/
分、紡糸温度180℃、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、51mmにカットしてステープル繊維とした。
上記繊維を92℃の92.5％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。
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。
以上の条件で得られた繊維の結果を表２に示す。
比較例３〜４（架橋処理のない例） 融点130℃、MI45g/10分の高密度ポリエチレン（HDP
E）、およびPPを実施例２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。
E）、およびPPを実施例２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。
以上の条件で得られた非イオン交換繊維の結果を表３
に示す。
に示す。
実施例27〜33（架橋処理のない不織布の例） 実施例24のPP/1,2−SBD芯鞘型複合繊維および比較例
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−SBD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2
4と同様にしてスルホン化した。結果を表４に示す。
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−SBD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2
4と同様にしてスルホン化した。結果を表４に示す。
次に本発明の一実施例について図面を用いて説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例のイオン交換複合繊維の断
面図である。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。
面図である。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。
以上のように構成された複合繊維１において、イオン
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。
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。
次に第２〜５図は、本発明の一実施例のイオン交換ポ
リ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。
リ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。
まず第２図は、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チャートである。
2−ブタジエン）フィルムのIRチャートである。
次に第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チャートである。番号６で示す架
橋基が増強されていることがわかる。
外線架橋したもののIRチャートである。番号６で示す架
橋基が増強されていることがわかる。
次に第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チャートである。第２図のIR
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。
ルホン化処理したもののIRチャートである。第２図のIR
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。
次に第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。第３図のIR
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。
ルホン化処理したもののIRチャートである。第３図のIR
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。
以上の通り、第４図及び第５図に示すように、本発明
のポリマーは、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。
以上説明した前記実施例によれば、柔軟性に富み、従
来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。
来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。
また、直接通常の溶融押出機で繊維成形でき、不織布
化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。
化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。
［発明の効果］ 以上説明した通り本発明のイオン交換性ポリマによれ
ば、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。
ば、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。
また、ポリマが少なくとも前記の［Ａ］［Ｂ］［Ｃ］
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。
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。
また、前記本発明のイオン交換繊維によれば、強度、
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。
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。
また本発明のイオン交換繊維の製造方法によれば、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。
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。
また本発明のイオン交換不織布によれば、前記のイオ
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。
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。
第１図は本発明の一実施例のイオン交換複合繊維の断面
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…ポリプロピレン層（芯成分層）。
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…ポリプロピレン層（芯成分層）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｌ 47:00 Ｃ０８Ｌ 47:00
Claims (6)
- 【請求項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。 - 【請求項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。 （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。） - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。 - 【請求項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。
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| JP2313716A JP2522601B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 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 |
| US07/791,240 US5314922A (en) | 1990-11-19 | 1991-11-13 | Ion exchange fibers and method for manufacturing the same |
| EP91119365A EP0486934B1 (en) | 1990-11-19 | 1991-11-13 | Ion exchange fibers and method for manufacturing the same |
| DE69129787T DE69129787T2 (de) | 1990-11-19 | 1991-11-13 | Ionenaustauscherfasern und Verfahren zur Herstellung derselben |
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| US08/099,568 US5356572A (en) | 1990-11-19 | 1993-07-30 | Method for manufacturing sheath-core ion exchange fibers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2313716A JP2522601B2 (ja) | 1990-11-19 | 1990-11-19 | 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 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| DE (1) | DE69129787T2 (ja) |
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| TW288051B (ja) * | 1994-11-22 | 1996-10-11 | Ebara Corp | |
| US5552056A (en) * | 1995-01-17 | 1996-09-03 | Graver Chemical Company | Filter element having an ion exchange yarn winding layer |
| CA2296477A1 (en) * | 1998-08-05 | 2000-02-05 | Toray Industries, Inc. | Chemical filter unit and gas cleaning system |
| US20020193029A1 (en) * | 1999-11-30 | 2002-12-19 | Yukihiro Kihara | Wiping cloth made of nonwoven fabric and process for producing the same |
| US6287689B1 (en) | 1999-12-28 | 2001-09-11 | Solutia Inc. | Low surface energy fibers |
| US6630087B1 (en) | 2001-11-16 | 2003-10-07 | Solutia Inc. | Process of making low surface energy fibers |
| US20080070274A1 (en) * | 2001-12-10 | 2008-03-20 | William Lee | High capacity, methods for separation, purification, concentration, immobilization and synthesis of compounds and applications based thereupon |
| KR100412203B1 (ko) * | 2002-01-18 | 2003-12-24 | 한국과학기술연구원 | 고기능 ｐａｎ계 이온교환섬유 및 이의 제조방법 |
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| US20060118420A1 (en) * | 2004-12-03 | 2006-06-08 | Macdonald Russell J | Ion exchange element, spacer component and devices made therefrom |
| JP2008019530A (ja) * | 2006-07-13 | 2008-01-31 | Toyota Boshoku Corp | イオン交換フィルター用繊維 |
| DE102007003410B4 (de) | 2007-01-23 | 2012-07-12 | Produktions- Und Umweltservice Gmbh | Ionenaustausch-Filterpatrone aus modifizierten Naturfasergarnen zur Entfernung von Partikeln, Schwermetallen und Härtebildnern in der Wasseraufbreitung und deren Herstellung |
| WO2013180073A1 (ja) * | 2012-05-28 | 2013-12-05 | 株式会社クラレ | 非水系電池用セパレータ及び非水系電池 |
| EP2940703B1 (en) | 2012-12-26 | 2017-10-04 | Kuraray Co., Ltd. | Separator for electric double layer capacitors, and electric double layer capacitor |
| JPWO2018043462A1 (ja) * | 2016-08-31 | 2019-06-24 | 東レ株式会社 | イオン交換繊維、浄水フィルタおよび水処理方法 |
| WO2023133624A1 (en) * | 2022-01-11 | 2023-07-20 | 3Dbiofibr Inc. | Core-sheath polymer strand and processes for producing same |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS5550032A (en) * | 1978-10-04 | 1980-04-11 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | Manufacturing of ion exchange fiber |
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