【課題】 ポリエチレンから構成される織布又は不織布 基材を用いて

(57)【要約】
【課題】 ポリエチレンから構成される織布又は不織布
基材を用いて、フィルター素材として有用な材料を提供
する。
【解決手段】 本発明に係る材料は、ポリエチレンから
構成される織布又は不織布に、放射線グラフト重合法を
用いて機能性官能基を導入したことを特徴とするもので
ある。
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特開平１１−２７９９４５
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【特許請求の範囲】
能基を導入したものが考えられている。この放射線グラ
【請求項１】 ポリエチレン単繊維で構成される織布又
フト重合法は、様々な形状の高分子化合物に各種の機能
は不織布状の基材に、放射線グラフト重合を用いて機能
を導入することができるので、特に分離機能性材料の製
性官能基を導入したことを特徴とするポリエチレン材
造方法として、最近注目を浴びている。
料。
【０００３】放射線グラフト重合用のポリマー基材とし
【請求項２】 請求項１に記載のポリエチレン材料から
ては、ポリオレフィン系の高分子材料が好適であると考
構成されるフィルター素材。
えられているが、その中でも、特にポリエチレンが放射
【請求項３】 機能性官能基がイオン交換基である請求
線グラフト重合用の最適な素材であると考えられてい
項２に記載のフィルター素材。
る。これは、ポリエチレンが、他のポリオレフィン系の
【請求項４】 ポリエチレン単繊維を用いて織布又は不
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材料と比較して、放射線を曝露した際に架橋しやすく且
織布基材を形成し、この基材に、放射線グラフト重合を
つ崩壊しにくいためである。ポリエチレンを用いた放射
用いて機能性官能基を導入することを特徴とする放射線
線グラフト重合用基材としては、フィルムや中空糸が良
グラフトポリエチレン材料の製造方法。
く知られており、イオン交換膜、電池用隔膜、空気浄化
【請求項５】 ポリエチレン単繊維で構成される織布又
用材料、アフィニティ分離膜、水処理材料、脱臭剤など
は不織布状の基材に、放射線グラフト重合によってメタ
として用いられている。例えば、放射線グラフト重合フ
クリル酸グリシジルが導入され、更に亜硫酸ナトリウム
ィルムを用いて電池用隔膜を製造することが、湯浅時
及びイソプロピルアルコールの混合水溶液中でスルホン
報，５４，５７−６２（１９８３）「放射線前照射法に
化することによってイオン交換基が導入されている塩基
よるグラフト膜について」に開示されている。更に、多
性ガス除去用カチオン交換フィルター素材。
【請求項６】 ポリエチレン単繊維で構成される織布又
孔性中空糸膜のアフィニティ分離膜としての使用が特開
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平２−１１９９３７号公報に、ポリマー成形体の水処理
は不織布状の基材に、放射線グラフト重合によってメタ
材料としての使用が特開平５−１１１６８５号公報、特
クリル酸グリシジルが導入され、更にジエタノールアミ
開平５−１１１６３７号公報に、それぞれ開示されてい
ンの水溶液中でアミノ化することによってイオン交換基
る。
が導入されている酸性ガス除去用弱塩基性アニオン交換
【０００４】一方、ポリオレフィンやポリエステルなど
フィルター素材。
のポリマー繊維から織布又は不織布を形成して、これを
【請求項７】 ポリエチレン単繊維で構成される織布又
フィルター素材として用いることが広く行われている
は不織布状の基材に、放射線グラフト重合によって、ビ
が、このような織布又は不織布といった繊維の集合体で
ニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド及び２
あるフィルター素材用の原材料としてポリエチレン単繊
−ヒドロキシエチルメタクリレートをグラフトすること
維が用いられた実用例は、本発明者が知る限りではほと
によってイオン交換基が導入されている酸性ガス除去用
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んどない。これは、ポリエチレンの融点や耐薬品性など
強塩基性アニオン交換フィルター素材。
の物理的・化学的特性が、他のポリオレフィン系材料の
【請求項８】 ポリエチレン単繊維で構成される織布又
代表例であるポリプロピレンなどと比較して劣っている
は不織布状の基材に、放射線グラフト重合によって、ビ
ために、ポリエチレン単繊維それ自体がフィルター素材
ニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド及びジ
としてはあまり注目されなかったためである。更に、ポ
メチルアクリルアミドをグラフトすることによってイオ
リエチレン単繊維で織布又は不織布を製造すると、その
ン交換基が導入されている強塩基性アニオン交換フィル
物理的強度が十分ではなく、「へたり」が起こるため
ター素材。
に、フィルター素材としての強度や形状安定性が得られ
【発明の詳細な説明】
ないなどといった問題点があったためである。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリエチレン単繊
【０００５】このような背景のもと、本発明者は、放射
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線グラフト重合に対するポリエチレンの極めて優れた適
維から構成される織布又は不織布状の基材に、放射線グ
性に注目し、ポリエチレン単繊維から織布又は不織布を
ラフト重合を用いて機能性官能基を導入したことを特徴
構成し、これに放射線グラフト重合を用いて機能性官能
とするポリエチレン材料に関する。
基を導入することにより、優れた性質を有する機能性材
【０００２】
料を提供することができることを見出し、本発明を完成
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】空気清
するに至った。
浄用ケミカルフィルターや純水製造用イオン交換フィル
【０００６】
ターなどのようなフィルター素材として、極めて広範囲
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、ポリエ
にわたるポリマー繊維が用いられている。また、このよ
チレン単繊維で構成される織布又は不織布状の基材に、
うなフィルター素材として、織布又は不織布状のポリマ
放射線グラフト重合を用いて機能性官能基を導入したこ
ー基材に放射線グラフト重合法を用いて種々の機能性官
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とを特徴とするポリエチレン材料に関する。
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【０００７】本発明において使用するポリエチレン単繊
【００１４】また、放射線グラフト重合の後に更に２次
維の織布又は不織布としては、ポリエチレン単繊維を、
反応を行ってイオン交換基を導入することのできるモノ
ニードルパンチ法を用いたり、スポット溶接などによっ
マーとしては、アクリロニトリル、アクロレイン、ビニ
てエンボス加工を行って、繊維の集合体を分散させない
ルピリジン、スチレン、クロロメチルスチレン、メタク
ようにしたものや、当該技術において公知の方法を用い
リル酸グリシジルなどが挙げられる。例えば、メタクリ
て織布又は不織布の形態に形成したものを用いることが
ル酸グリシジルを放射線グラフトによってポリエチレン
できる。
不織布に導入し、次に、亜硫酸ナトリウムなどのスルホ
【０００８】織布又は不織布基材に放射線グラフト重合
ン化剤を反応させてスルホン基を導入したり、又はジエ
を行う方法としては、予め基材に放射線を照射してラジ
タノールアミンなどを用いてアミノ化すること等によ
カルを形成した後、重合性単量体（モノマー）を接触さ
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り、イオン交換繊維を得ることができる。
せる前照射グラフト重合法と、基材をモノマーの存在下
【００１５】上記においては、本発明の適用例として、
で放射線照射する同時照射グラフト重合法とがあるが、
主としてイオン交換フィルター素材を得る方法を示した
副生成物である単独重合物の生成量が少ないので、前照
が、本発明は、この他にもキレート基を有する重金属吸
射グラフト重合法が好ましい。また、重合方法として
着剤、触媒、アフィニティクロマトグラフィー用担体な
は、以下のような方法を用いることができる。
どにも適用することができる。
【０００９】照射済基材をモノマー液に浸漬したままグ
【００１６】
ラフト重合する方法を液相グラフト重合といい、この場
【発明の効果】本発明によれば、放射線グラフト重合に
合には反応温度２０∼６０℃、反応時間２∼１０時間が
対して極めて優れた適性を有するポリエチレンにより構
好適である。
【００１０】照射済基材に所定量のモノマーを付与し
成された織布又は不織布基材を用い、放射線グラフト重
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合によって機能性官能基を導入することにより、イオン
て、真空中又は不活性ガス中で反応させることによりグ
交換特性などの極めて優れた機能を有する材料を得るこ
ラフト重合する方法を含浸グラフト重合といい、この場
とができる。
合には反応温度２０∼６０℃、反応時間０．２∼８時間
【００１７】以下、本発明を実施例により具体的に説明
が好適である。なお、この方法を用いると、グラフト重
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
合後の基材が乾燥状態で得られるので、基材の取扱いが
【００１８】
簡単で、廃液の発生量が少ないなどの利点が得られる。
【実施例】実施例１
【００１１】照射済基材とモノマー蒸気とを接触させる
６ｄ（デニール）のポリエチレン製繊維をエンボス加工
方法を気相グラフト重合といい、比較的蒸気圧の高いモ
により不織布化して、目付６０ｇ／ｍ2 、厚さ０．４ｍ
ノマーにしか適用できず、グラフトむらが発生しやすい
ｍの不織布を製造した。これに、窒素雰囲気下で、１６
が、廃液発生量が少なく、グラフト重合後の基材が乾燥
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０ｋＧｙの電子線を照射した。処理された不織布をメタ
状態で得られるといった利点がある。この場合には、反
クリル酸グリシジルの２０％メタノール溶液中に浸漬
応温度として２０∼８０℃、反応時間２∼１０時間が好
し、４０℃で５時間反応させて、メタクリル酸グリシジ
適である。
ルのグラフト率１５３％を得た。
【００１２】本発明においては、上記のいずれの放射線
【００１９】このグラフト不織布を、亜硫酸ナトリウム
グラフト重合法も用いることができる。放射線グラフト
及びイソプロピルアルコールの混合水溶液中に浸漬し、
重合によってポリエチレン基材に導入する重合性単量体
８０℃で８時間反応させて、スルホン化を行った。
としては、それ自体が種々の機能性官能基を有する重合
【００２０】得られたイオン交換不織布の中性塩分解容
性単量体や、或いはそれをグラフトした後に更に２次反
量を測定したところ、２．７１ｍｅｑ／ｇであり、また
厚さが１ｍｍに増加したが、不織布の形状を保ってお
応を行うことによって機能性官能基を導入することので
きる重合性単量体を用いることができる。
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り、強酸性カチオン交換フィルターとして塩基性ガスの
【００１３】例えば、本発明によってイオン交換フィル
除去に使用可能であった。
ター素材を製造する場合、イオン交換基を有するモノマ
【００２１】また、この不織布をプリーツフィルターに
ーとして、アクリル酸、メタクリル酸、スチレンスルホ
成形加工し、塩基性ガス除去用フィルターとして１．５
ン酸ナトリウム、メタリルスルホン酸ナトリウム、アリ
年間使用したが、交換容量や物理的強度の劣化は認めら
ルスルホン酸ナトリウム、ビニルベンジルトリメチルア
れなかった。
ンモニウムクロライド、２−ヒドロキシエチルメタクリ
【００２２】実施例２
レート、ジメチルアクリルアミドなどを用いて放射線グ
実施例１と同様に、６ｄのポリエチレン不織布にメタク
ラフト重合を行うことにより、ポリエチレン基材に直接
リル酸グリシジル１５３％をグラフトしたグラフト不織
機能性官能基を導入してイオン交換フィルター素材を得
布材料を製造した。このグラフト不織布を、ジエタノー
ることができる。
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ルアミンの３０％水溶液中に浸漬し、７０℃で３時間ア
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ミノ化反応を行った。得られたイオン交換不織布のイオ
フト率１３９％を得た。中性塩分解容量１．３１ｍｅｑ
ン交換容量を測定したところ、２．９２ｍｅｑ／ｇであ
／ｇの強塩基性アニオン交換不織布が得られた。この不
り、また厚さが０．９２ｍｍに増加したが、不織布の形
織布は、アニオン交換フィルターとして十分に使用可能
状を保っており、弱塩基性アニオン交換フィルターとし
であった。
て酸性ガスの除去に使用可能であった。
【００２５】比較例１
【００２３】実施例３
６ｄのポリプロピレン製繊維を、実施例１と同様に不織
実施例１で使用した不織布に同様の条件で放射線照射し
布化し、同様の条件で放射線照射し、同様にグラフト重
たものを、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロ
合及びスルホン化を行って、中性塩分解容量２．５９ｍ
ライド及び２−ヒドロキシエチルメタクリレートの混合
ｅｑ／ｇの強酸性カチオン交換不織布を得た。
水溶液中に浸漬し、４５℃で５時間反応させて、グラフ
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【００２６】この不織布をプリーツフィルターに成形加
ト率１２２％を得た。中性塩分解容量１．２ｍｅｑ／ｇ
工し、塩基性ガス除去用フィルターとして１．５年間使
の強塩基性アニオン交換不織布が得られた。この不織布
用したところ、プリーツの山部及び谷部に多くの亀裂が
は、酸性ガス用フィルターとして使用可能であった。
生じ、また着色や有機酸と思われる臭いが発生し、空気
【００２４】実施例４
浄化用フィルターとして使用するには問題があった。こ
実施例１で使用した不織布に同様の条件で放射線照射し
れは、ポリプロピレンが放射線照射に対して崩壊性を示
たものを、ビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロ
し、即ち、放射線照射によって発生したラジカルが基材
ライド及びジメチルアクリルアミドの混合水溶液中に浸
中に残留し、これが空気中の酸素によって連鎖反応を起
漬した後、タオルで過剰のモノマーを拭い取り、モノマ
こしてポリマー主鎖が徐々に分解するためであると考え
ー量が１４６％となるように調製した。この不織布をガ
ラスアンプルに入れ、４５℃で５時間反応させて、グラ
られる。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.6
識別記号
ＦＩ
Ｂ０１Ｊ 47/12
Ｂ０１Ｊ 47/12
Ｅ
Ｄ０３Ｄ 15/00
Ｄ０３Ｄ 15/00
Ｚ
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