JPH01282390A

JPH01282390A - 超極細イオン交換繊維及びその製造法

Info

Publication number: JPH01282390A
Application number: JP63110920A
Authority: JP
Inventors: Nami Kubo; 久保　奈美; Masahiro Henmi; 昌弘辺見; Toshio Yoshioka; 敏雄吉岡
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1988-05-06
Filing date: 1988-05-06
Publication date: 1989-11-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、超極細のイオン交換繊維及びその製造法に関
するものでおる。

［従来の技術］従来、イオン交換や吸着を必要とする工業分野ではイオ
ン交換樹脂が広範囲に利用されている。

しかしイオン交換樹脂の交換基は樹脂粒子の表面に比較
して網目構造の内部に極めて多く存在しているため、総
交換容量の大きざに比べ反応速度の点でやや問題が残る
。

また、粒子内部への拡散速度が非常に小ざいので、一定
時間にあけるその交換容量は小さくなる。

それらの欠点を樹脂で補おうとすると、出来るだけ粒径
を細かくして粉末化し比表面積を大きくするという方法
をとらざるをえないが、そうすると粉末の凝集成いは圧
密化現象が起こり、フィルターの目詰まりや圧損の上昇
が発生する。また、フィルターの還択等も複雑になり、
取り扱いが数段困難になるという欠点があった。

そこで、それらの欠点を補うためイオン交換繊維が考え
られた。イオン交換繊維は、樹脂に比較して活性表面積
が大きいため反応速度が大きく、高分子量の有利イオン
に対する吸着性が大きい。

また、繊維状のため形態の自由度が増し、そのかざ高さ
から圧損が低いため、非常に取り扱いが容易であること
など有利な特長が多々おる。

しかし、現在までに提案のイオン交換繊維は、イオン交
換用ポリマーと補強用ポリマーからなる多芯型混合繊維
、および補強用ポリマーを芯成分とし、イオン交換用ポ
リマーを鞘成分とする芯鞘型複合繊維が用いられていた
。特に多芯型複合繊維を基体としたイオン交換繊維は優
れた性能を有してはいるが、イオン交換用ポリマーと補
強用ポリマーを必要とするため、その構造から極細化は
不可能でめった。

あるいは通常の繊維にイオン交換基を導入したものもめ
るが、こちらは導入する交換基が限定されかつ前述のも
のに比ベイオン交換性能が劣る（特にイオン交換速度が
非常に小さい）という欠点があった。

近年、イオン交換や吸着・分離に対するニーズがより精
密になってきており、より稀薄な中から正確にイオン交
換や吸着・分離することが要求されている。それに対応
するべく、活性比表面積を広げ、かつ繊維としての特長
を生かすためＬ／Ｄを大きくしようとすると、繊維径の
極細化が絶対に必要になってきた。

また、極細化することによって比表面積が大幅に増大し
、同様の工程でより多くのイオン交換基を導入すること
が出来、単位重量当りの交換容量を大きくすることも可
能となった。

［発明が解決しようとする課題］本発明は、より高度なイオン交換・吸着分離に対するニ
ーズに答えることのできる超極細のイオン交換繊維及び
その製造法の提供を目的とするものである。

［課題を解決するための手段］すなわち本発明は、次の構成を有する。

（１）糸の直径が０．００００１〜０．１μｍの超極細
イオン交換繊維。

（２）基材にイオン交換基をグラフト重合してなる上記
（１）記載の超極細イオン交換繊維。

（３）イオン交換基導入用基材がポリアミドあるいはポ
リエステルである上記（２）記載の超極細イオン交換繊
維。

（４）導入するイオン交換基がカルボキシル基でおる上
記（３）記載の超極細イオン交換繊維。

（５）多芯海島複合繊維の海成分を除去して直径がＯ，
Ｏ’０Ｏ０１〜０．１μｍの島成分にイオン交換基をグ
ラフト重合させることを特徴とする超極細イオン交換繊
維の製造法。

（６）イオン交換基導入用超極細繊維がポリアミドある
いはポリエステルであり、そのイオン交換基がカルボキ
シル基を有する酸性ビニル単量体でおる上記（５）記載
の超極細イオン交換繊維の製造法。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の超極細イオン交換繊維は、第１図に示す多芯海
島型複合繊維として紡糸された糸を延伸することによっ
て細糸化し、その海成分△を除去（例えば溶解）して島
成分Ｂを極細糸として取りだし、これに種々のイオン交
換基を持つ七ツマ−をグラフト重合させることによって
得られる。

本発明の超極細イオン交換繊維の基体となる多芯海島型
複合繊維の島成分の割合は、通常１０〜９０％程度でお
るが紡糸安定性・延伸性等を考慮に入れて２０〜８０％
程度が好ましい。島の個数は特に限定は無く通常１０個
以上でおるが、経済性・能率の面から多い方が好ましく
、またできるだけ島部分を細線化するため少なくとも３
００個以上が好ましい。紡糸直後の多芯海島型複合繊維
の直径は１〜１０μｍで必る。

島成分としては、ポリエステル・ポリアミド等のホモ重
合体、又はこれらの共重合体・ブレンド体が好ましく用
いられる。

海成分としては、ポリスチレンのホモ重合体。

ポリスチレンと２−エチルエキシルアクリレートの共手
合体、ポリエステル（島がポリアミドの場合のみ）、水
溶性ポリエステル、ナイロン（島がポリエステルの場合
のみ）等が挙げられるが、これに限定されるものではな
い。

延伸倍率は通常２〜１０倍程度にするのが好ましい。倍
率が必まり大きいと糸径の均一性が悪くなり、小さいと
糸径が太くなるためである。延伸後、多芯海島型複合繊
維の直径は０．２〜５μｍ程度になる。海成分はナイロ
ンであればギ酸処理、ポリエステルであればアルカリ処
理、スチレンであればトリクレンで処理、水溶性ポリエ
ステルであれば熱水処理等その成分によって適当な方法
で処理すれば溶解除去でき、島成分がそのまま超橿細繊
維として取り出せる。その際の糸径が０．００００１〜
０．１μｍ未満でおる。

この繊維は、ポリアミド・ポリエステルあるいはその共
重合体であるので強度・耐薬品性等なんら問題はない。

かつ極細形態をとっているため単糸強度は大きくなる傾
向をとる。

この極細の基体にグラフト重合によってイオン交換基を
有する七ツマ−を付与する。イオン交換基とはアニオン
交換基、カチオン交換阜、キレート形成能を有するキレ
ート基等を意味する。アニオン交換基としては、ハロア
ルキル化物を１〜リメヂルアミン等の第３級アミンで処
理することによって得られる強塩基性アニオン交換基、
及びイソプロピルアミン、ジエチルアミン、ピペラジン
。

モルホリン等の２級以下のアミンで処理することによっ
て得られる弱塩基性アニオン交換基が好ましく用いられ
る。

カヂオン交換基としてはスルホン酸基、ボスホン酸基、
カルボン酸基等が好ましく用いられる。

キレート基としてはキレ−１〜形成性官能基でおればど
のようなものであっても良いが、イミノジ酢酸基、イミ
ノジプロピオン１１を有する官能基が好ましく用いられ
る。

これらを有する七ツマ−をグラフトする方法は任意で必
り一つに限るものでは無い。代表的なものとしてカルボ
キシル基を有する酸性ビニル単量体をレドックス触媒下
で溶液グラフト手合してナイロンあるいはポリエステル
基体に導入し、カルボン酸型のカチオン交換繊維を得る
方法がおる。

カルボキシル基を有する酸性ビニル単量体の具体例とし
てはアクリル酸・マレイン酸・メタクリル酸・イタコン
酸・ブテントリカルボン酸等が挙げられるが、アクリル
酸とメタクリル酸の混合物が最も効率的にグラフト重合
される。

使用する繊維の形態としては、短繊維、フィラメント糸
、フェルト、織物、不織イ［、編物、繊維束、ひも状物
、紙などの公知の任意の形態、集合体もしくはそれらの
裁断物を挙げることができる。

またグラフト反応も、それらの形態を付与する前後どち
らで行っても良い。

本発明の超極細イオン交換繊維は、水の軟化。

水および海水の脱塩、有害金属の除去や有用重金属の分
離回収２種々の糖液の脱色・脱塩、抗生物質及び医薬品
の精製分離、アミノ酸の精製分離。

ヨウ素の精製、ホルマリンの精製、水分の除去等の通常
のイオン交換樹脂が使用される分野に用いられる。ざら
に顔料等の色素、タンパク貿、酵素、菌体等のコロイド
物質、および硫化水素、ハロゲン化ガスやアンモニア・
アミン等の塩基性カスの吸着・除去にも利用することが
できる。とりねり原子力用途への使用は効果を発揮し、
原子）Ｊ関係の用水や廃水、具体的には原子力発電所の
復水・燃料プール水・炉心水・脱塩装置逆洗廃水・水蒸
気発生ブロー水・湿水分離器ドレン水及びキセビティ水
・サプレッションプール水などの処理に適している。

また、超純水の製造、タバコの変異原除去、酸・塩基性
触媒反応の触媒等その用途は広範囲に用いられる。

以下に実施例を示すが、本発明はこれらに限定されるも
のではない。

［実施例］実施例１島成分にナイロン６、海成分にポリスチレンを用いて、
島成分が４５０本人るように２８５°Ｃで溶融複合紡糸
を行った後、４倍に熱延伸した。

その多芯海島型複合繊維を空温でトリクレンに浸漬して
海成分を溶解除去し、４時間振とうした後前溜水で洗浄
した。その際、走査型電子顕微鏡で繊維径を測定したと
ころ０．０００１μｍであった。その糸をひき揃えてカ
ットファイバーとし、反応槽中に、アクリルｒ！ｌ：Ｌ
１．５部・メタクリル酸４．５部・過硫酸アンセン０．
１部・市販の還元剤（三菱化成社製：商品名スーパーラ
イトＣ＞　Ｏ。

４部と水９３．５部からなる水溶液を入れ、浴比１：１
０になるように浸漬さけ、８０°Ｃで１０分間反応させ
た。これを水洗し、カルボン酸基を有する極細カチオン
交換繊維を）がた。その極細カチオン交換繊維の糸径を
走査型電子顕微鏡で測定したが反応前とほとんど変化は
無かった。

次に０．１Ｎの水酸化トリウム５０ｍ１にこのカットフ
ァイバー１．２ｇを入れ２時間振とうし、５ｄ精確に測
りとってイオン交換容量を測定した。

また、このカットファイバーをイオン交換水に浸した後
、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ｆｆｉ　（Ｗ＞を測定し、ざらに
絶乾して重量（Ｗｏ＞を測定し、次式より求めた含水度
を測定した。

含水度＝　（Ｗ−Ｗｏ＞／Ｗ。

結果は表１に示す。

また、この極細イオン交換繊維を１Ｎ−ＮａＯＨでＮａ
型に変換し、イオン交換水で洗浄した後乾燥機で絶乾し
た。その繊維を１０採取し、飲料水２’ｆＪ中に入れス
ターラーで撹拌して、時間を追って１００ｍＮ採取しそ
の硬度分（Ｃａ２”＋ＭＣ］２＋）を測定する軟水化実
験を行なった。

結果は表２に示す。

硬度分の測定方法は以下のとうりでおる。

（キレート滴定）サンプル水１００ｍ、Ｑ　、　ｐＨ１Ｏ緩衝液２ｍ、ｆ
）０．０１ＭのＶＩＱＣ１２１ｍ、Ｑ　、ＥＢＴ試薬３
）内を混合しＥＤＴＡ液で滴定し算出する。

ＥＢＴ試薬：　ＥＢＴ　Ｏ，５ｇ、塩酸ヒドロキシルア
ミン４．ｓｇ　、　エタノール１００ｍ、ＱＥ　ＤＴＡ
　：　ＣＨ１４Ｎ２　Ｎ　ａＯＢ　＠　２　Ｈ２０実施
例２使用した繊維・薬品・温度等全て実施例１と同様にし、
反応時間を６０分間に変えて極細カチオン交換繊維を得
、イオン交換容量と含水度を測定した。

結果は表１に示す。

比較例通常のナイロン糸（繊維径１０μＴｒＬ）に実施例２と
同様の反応を行ない、交換容量と含水度を測定した。

結果は表１に示す。

また、このイオン交換繊維を用いて実施例１と同様の条
件で軟水化実験を行なった。

その結果を表２に示す。

これらの結果よりグラフト重合反応で超極細イオン交換
繊維が得られ、そのイオン交換速度は非常に大きく、ま
た多くのイオン交換基が導入できる等イオン交換繊維と
して著しく優れていることがわかった。

表１．各繊維の特性単位：　（ｐｐｍ）＊原水の値は４６　ｐ　ｐｍ［発明の効果１本発明の超極細イオン交換繊維は、従来にない超極細の
繊維径を有し、その比表面積の大きざから非常に大きい
イオン交換速度を持ち、稀薄な状態でのイオン交換・吸
着に大きな効果をもたらす。

形態の付与等も非常に簡単でこれまで（か１脂では適応
できなかった分野にも活用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超極細イオン交換繊維に用いられる多
芯海島型複合繊維の模式断面図でおる。特許出願人　　東　し　株　式　会　社第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）糸の直径が０．００００１〜０．１μｍの超極細
イオン交換繊維。
（２）基材にイオン交換基をグラフト重合してなる請求
項（１）記載の超極細イオン交換繊維。
（３）イオン交換基導入用基材がポリアミドあるいはポ
リエステルである請求項（２）記載の超極細イオン交換
繊維。
（４）導入するイオン交換基がカルボキシル基である請
求項（３）記載の超極細イオン交換繊維。
（５）多芯海島複合繊維の海成分を除去して直径が０．
００００１〜０．１μｍの島成分にイオン交換基をグラ
フト重合させることを特徴とする超極細イオン交換繊維
の製造法。（６）イオン交換基導入用超極細繊維がポリ
アミドあるいはポリエステルであり、そのイオン交換基
がカルボキシル基を有する酸性ビニル単量体である請求
項（５）記載の超極細イオン交換繊維の製造法。