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JP2006274464A - Sulfonated rayon fiber and method for producing the same, sheet for chemical filter, chemical filter and method for producing the same - Google Patents

Sulfonated rayon fiber and method for producing the same, sheet for chemical filter, chemical filter and method for producing the same Download PDF

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JP2006274464A
JP2006274464A JP2005092118A JP2005092118A JP2006274464A JP 2006274464 A JP2006274464 A JP 2006274464A JP 2005092118 A JP2005092118 A JP 2005092118A JP 2005092118 A JP2005092118 A JP 2005092118A JP 2006274464 A JP2006274464 A JP 2006274464A
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JP
Japan
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rayon fiber
sulfamic acid
chemical filter
sulfonated
fiber
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Application number
JP2005092118A
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Japanese (ja)
Inventor
Haruko Sasaki
晴子 佐々木
Takashi Tanahashi
隆司 棚橋
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Nichias Corp
Original Assignee
Nichias Corp
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Publication date
Application filed by Nichias Corp filed Critical Nichias Corp
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  • Disinfection, Sterilisation Or Deodorisation Of Air (AREA)
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Abstract

【解決課題】 イオン交換容量が多く、繊維の強度が高いスルフォン化レーヨン繊維、レーヨン繊維で構成され、且つイオン交換容量が多いケミカルフィルタ用シート、及びレーヨン繊維で構成され、且つ塩基性ガス状汚染物質の除去性能に優れるケミカルフィルタ、並びにそれらの製造方法を提供することにある。
【解決手段】 スルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維を、加熱温度が70〜150℃であり、且つ加熱温度と加熱時間の積(t×h)が、下記式(1):
−2.6m+200≦t×h≦−80m+3000 (1)
(式(1)中、mはスルファミン酸水溶液の濃度(重量%)を示し、tは加熱温度(℃)を示し、hは加熱時間(時間)を示す。)の範囲となる条件下で加熱し、スルファミン酸基導入レーヨン繊維を得る、加熱反応工程と、酸処理工程とを有することを特徴とするスルフォン化レーヨン繊維の製造方法。
【選択図】 なし
To solve the problem, a sulfonated rayon fiber having high ion exchange capacity and high fiber strength, a sheet for a chemical filter composed of rayon fiber and having a large ion exchange capacity, and composed of rayon fiber and basic gaseous contamination It is an object of the present invention to provide a chemical filter excellent in substance removal performance and a method for producing the same.
SOLUTION: A rayon fiber containing an aqueous sulfamic acid solution has a heating temperature of 70 to 150 ° C., and the product (t × h) of the heating temperature and the heating time is represented by the following formula (1):
−2.6 m + 200 ≦ t × h ≦ −80 m + 3000 (1)
(In formula (1), m represents the concentration (% by weight) of the aqueous sulfamic acid solution, t represents the heating temperature (° C.), and h represents the heating time (hours).) And the manufacturing method of the sulfonated rayon fiber characterized by having the heating reaction process and the acid treatment process which obtain sulfamic acid group introduction | transduction rayon fiber.
[Selection figure] None

Description

本発明は、イオン交換容量が多いスルフォン化レーヨン繊維及びその製造方法、ケミカルフィルタ用シート並びにケミカルフィルタに関する。   The present invention relates to a sulfonated rayon fiber having a large ion exchange capacity, a production method thereof, a sheet for chemical filter, and a chemical filter.

半導体製造や液晶製造の分野では、クリーンルーム中で、半導体や液晶の製造が行われており、該クリーンルーム中の塩基性ガス状汚染物質を低減することが要求されている。該塩基性ガス状汚染物質には、例えば、アンモニアがあり、アンモニアは、半導体製造時の露光工程において、露光時の解像性の悪化やウエハ表面の曇りの原因となるので、該クリーンルーム中のアンモニアの量を低減する必要がある。そして、該塩基性ガス状汚染物質を除去するために、ケミカルフィルタが設置される。この時、該ケミカルフィルタは、通常、被処理空気の通気方向に対して垂直となるように設置される。   In the fields of semiconductor manufacturing and liquid crystal manufacturing, semiconductors and liquid crystals are manufactured in a clean room, and it is required to reduce basic gaseous pollutants in the clean room. The basic gaseous pollutant includes, for example, ammonia. In the exposure process at the time of manufacturing a semiconductor, ammonia causes deterioration of resolution at the time of exposure and fogging of the wafer surface. It is necessary to reduce the amount of ammonia. A chemical filter is then installed to remove the basic gaseous pollutant. At this time, the chemical filter is usually installed so as to be perpendicular to the direction of air to be treated.

該ケミカルフィルタは、単位面積当たりのイオン交換容量が多い程、あるいは、反応速度が速いほど、初期の除去性能及び該除去性能の持続性に優れるので、単位面積当りのイオン交換容量が多いケミカルフィルタが要求されている。また、被処理空気の通気方向に対して垂直となるように設置されるため、強度が高いことが要求されている。また、用途により、該ケミカルフィルタの形状が異なるため、該ケミカルフィルタは、様々な形状に加工されることが可能でなければならない。すなわち、該ケミカルフィルタを製造するためのケミカルフィルタ用シートには、優れた成形加工性が要求されている。   The chemical filter has a higher ion exchange capacity per unit area because the larger the ion exchange capacity per unit area or the higher the reaction rate, the better the initial removal performance and the sustainability of the removal performance. Is required. Moreover, since it installs so that it may become perpendicular | vertical with respect to the ventilation direction of to-be-processed air, high intensity | strength is requested | required. In addition, since the shape of the chemical filter differs depending on the application, the chemical filter must be able to be processed into various shapes. That is, an excellent moldability is required for a chemical filter sheet for producing the chemical filter.

これらの要求を満たすケミカルフィルタ又はケミカルフィルタ用シートを製造するためには、イオン交換容量が多く且つ強度が高い繊維が必要となる。   In order to produce a chemical filter or chemical filter sheet that satisfies these requirements, fibers having a high ion exchange capacity and high strength are required.

イオン交換容量が多く、且つ反応速度が速い樹脂としては、例えば、スルフォン化ポリスチレン樹脂が知られている。   As a resin having a large ion exchange capacity and a high reaction rate, for example, a sulfonated polystyrene resin is known.

また、イオン交換容量が多い樹脂組成物としては、例えば、特許文献1の特開2003−277626号公報には、(a)主鎖にエステル結合、アミド結合、イミド結合、ウレタン結合、カーボネート結合及びケトン結合から選択された1種類以上の結合を有する熱可塑性樹脂及び(b)側鎖にイオン交換基が導入され、主鎖が芳香環を介する連結構造を含有する芳香族系熱可塑性樹脂を含む熱可塑性樹脂組成物が開示されている。   In addition, as a resin composition having a large ion exchange capacity, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-277626 of Patent Document 1 includes (a) an ester bond, an amide bond, an imide bond, a urethane bond, a carbonate bond, and a carbonate bond in the main chain. A thermoplastic resin having one or more types of bonds selected from ketone bonds, and (b) an aromatic thermoplastic resin having an ion exchange group introduced into the side chain and a main chain containing a linked structure via an aromatic ring A thermoplastic resin composition is disclosed.

特開2003−277626号公報(請求項1)JP 2003-277626 A (Claim 1)

ところが、該スルフォン化ポリスチレン樹脂は、非常に脆く、繊維にした時に、強度が低い。そこで、従来より、繊維内部に補強繊維を入れるか、又は強度の高い樹脂とポリマーアロイ化し、強度を高めることが行われてきた。しかし、それでもなお、繊維の強度が低いという問題があった。また、補強繊維を混合しなければならないため、単位重量当りのイオン交換容量が低くなるという問題もあった。更には、複雑な製造方法が必要となるため、製造コストが高いという問題もあった。   However, the sulfonated polystyrene resin is very brittle and has low strength when formed into fibers. Therefore, conventionally, reinforcing fibers have been put inside the fibers, or high strength resins and polymer alloys are used to increase the strength. However, there was still a problem that the strength of the fiber was low. Further, since the reinforcing fibers must be mixed, there is a problem that the ion exchange capacity per unit weight is lowered. Furthermore, since a complicated manufacturing method is required, there is a problem that the manufacturing cost is high.

また、ケミカルフィルタに用いられる繊維の導電率が低いと、該繊維が帯電し易いので、製造工程で、該繊維が金属粉等のパーティクルを引き付けてしまい、ケミカルフィルタのパーティクル汚染の原因となる。そのため、該繊維の導電率が高いことが好ましい。また、被処理空気中のイオン性ガス状汚染物質は、水に溶けやすいため、ケミカルフィルタを構成する繊維が、水分を含んでいると、イオン性ガス状汚染物質の吸着効率が高まる点で好ましい。従って、ケミカルフィルタに用いられる繊維は、イオン交換容量が多いということの他に、導電性が高いこと及び使用中に含水し易いことが好ましい。   Further, if the electrical conductivity of the fiber used in the chemical filter is low, the fiber is easily charged, so that the fiber attracts particles such as metal powder in the manufacturing process, causing particle contamination of the chemical filter. Therefore, it is preferable that the electrical conductivity of the fiber is high. Moreover, since the ionic gaseous pollutants in the air to be treated are easily dissolved in water, it is preferable that the fibers constituting the chemical filter contain moisture in that the adsorption efficiency of the ionic gaseous pollutants is increased. . Therefore, it is preferable that the fibers used in the chemical filter have high ion exchange capacity, high conductivity, and easy water content during use.

レーヨン繊維は、導電率が1×10Ω・g/cm程度と、比較的導電率が高く、且つ水分を含み易い分子構造であるので、空気中で含水し易い。また、レーヨン繊維は、主鎖がセルロースであるため、ポリスチレン樹脂に比べ、強度が高い。従って、レーヨン繊維に多くのスルフォン基を導入することができれば、性能の高いケミカルフィルタを製造できる。 Rayon fiber has a relatively high electrical conductivity of about 1 × 10 7 Ω · g / cm 2 and a molecular structure that easily contains moisture, so that it easily contains water in the air. Moreover, since the main chain is a cellulose, rayon fiber has high intensity | strength compared with a polystyrene resin. Therefore, if many sulfone groups can be introduced into the rayon fiber, a chemical filter with high performance can be manufactured.

ところが、従来のスルフォン化方法で、レーヨン繊維をスルフォン化すると、スルフォン化中に、レーヨン繊維が分解又は劣化してしまうため、スルフォン化レーヨン繊維を得ることができないという問題があった。   However, when the rayon fiber is sulfonated by the conventional sulfonating method, the rayon fiber is decomposed or deteriorated during the sulfonating, so that there is a problem that the sulfonated rayon fiber cannot be obtained.

従って、本発明の目的は、イオン交換容量が多く、繊維の強度が高いスルフォン化レーヨン繊維及びその製造方法を提供することにある。また、レーヨン繊維で構成され、且つイオン交換容量が多く、強度が高く、成形加工性に優れるケミカルフィルタ用シート、並びにレーヨン繊維で構成され、且つ塩基性ガス状汚染物質の除去性能に優れるケミカルフィルタ及びその製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a sulfonated rayon fiber having a high ion exchange capacity and high fiber strength, and a method for producing the same. Also, a chemical filter sheet composed of rayon fibers, having a high ion exchange capacity, high strength and excellent moldability, and a chemical filter composed of rayon fibers and excellent basic gas pollutant removal performance And a manufacturing method thereof.

本発明者らは、上記従来技術における課題を解決すべく、鋭意研究を重ねた結果、レーヨン繊維に、特定の濃度のスルファミン酸水溶液を、特定の割合で混合させたスルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維を、特定の条件で加熱反応させると、該熱可塑性樹脂が、分解することなく、表面に多量にスルファミン酸基が導入されること等を見出し、本発明を完成させるに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-described problems in the prior art, the present inventors have obtained a sulfamic acid aqueous solution-containing rayon fiber in which a specific concentration of a sulfamic acid aqueous solution is mixed with a rayon fiber at a specific ratio. As a result of heating reaction under specific conditions, the present inventors have found that a large amount of sulfamic acid groups are introduced on the surface of the thermoplastic resin without being decomposed, thereby completing the present invention.

すなわち、本発明(1)は、イオン交換容量が1m当量/g以上であるスルフォン化レーヨン繊維を提供するものである。   That is, the present invention (1) provides a sulfonated rayon fiber having an ion exchange capacity of 1 meq / g or more.

また、本発明(2)は、レーヨン繊維(a)に、スルファミン酸濃度が1〜40重量%であるスルファミン酸水溶液(b)が、1〜20の重量比((b)/(a))で含有されているスルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維を、加熱温度が70〜150℃であり、且つ加熱温度と加熱時間の積(t×h)が、下記式(1):
−2.6m+200≦t×h≦−80m+3000 (1)
(式(1)中、mはスルファミン酸水溶液の濃度(重量%)を示し、tは加熱温度(℃)を示し、hは加熱時間(時間)を示す。)
の範囲となる条件下で加熱し、スルファミン酸基導入レーヨン繊維を得る、加熱反応工程と、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維と無機酸を反応させ、スルフォン化レーヨン繊維を得る、酸処理工程(A)とを有するスルフォン化レーヨン繊維の製造方法を提供するものである。
Further, in the present invention (2), the rayon fiber (a) has a sulfamic acid aqueous solution (b) having a sulfamic acid concentration of 1 to 40% by weight in a weight ratio of 1 to 20 ((b) / (a)). In the sulfamic acid aqueous solution-containing rayon fiber contained in, the heating temperature is 70 to 150 ° C., and the product (t × h) of the heating temperature and the heating time is represented by the following formula (1):
−2.6 m + 200 ≦ t × h ≦ −80 m + 3000 (1)
(In formula (1), m represents the concentration (wt%) of the aqueous sulfamic acid solution, t represents the heating temperature (° C.), and h represents the heating time (hour).)
To obtain a sulfamic acid group-introduced rayon fiber, a heating reaction step, and reacting the sulfamic acid group-introduced rayon fiber with an inorganic acid to obtain a sulfonated rayon fiber (A And a process for producing a sulfonated rayon fiber.

また、本発明(3)は、前記本発明(1)記載のスルフォン化レーヨン繊維を用いて製造されるスルフォン化ケミカルフィルタ用シートを提供するものである。   Moreover, this invention (3) provides the sheet | seat for sulfonated chemical filters manufactured using the sulfonated rayon fiber of the said this invention (1).

また、本発明(4)は、前記本発明(3)記載のスルフォン化ケミカルフィルタ用シートを成形して得られるケミカルフィルタを提供するものである。   Moreover, this invention (4) provides the chemical filter obtained by shape | molding the sheet | seat for sulfonated chemical filters of the said invention (3).

また、本発明(5)は、レーヨン繊維(a)に、スルファミン酸濃度が1〜40重量%であるスルファミン酸水溶液(b)が、1〜20の重量比((b)/(a))で含有されているスルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維を、加熱温度が70〜150℃であり、且つ加熱温度と加熱時間の積(t×h)が、下記式(1):
−2.6m+200≦t×h≦−80m+3000 (1)
(式(1)中、mはスルファミン酸水溶液の濃度(重量%)を示し、tは加熱温度(℃)を示し、hは加熱時間(時間)を示す。)
の範囲となる条件下で加熱し、スルファミン酸基導入レーヨン繊維を得る、加熱反応工程と、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維と無機酸を反応させ、スルフォン化レーヨン繊維を得る、酸処理工程(A)と、該スルフォン化レーヨン繊維を成形し、スルフォン化ケミカルフィルタ用シートを得る、ケミカルフィルタ用シート製造工程(A)と、該スルフォン化ケミカルフィルタ用シートを成形し、ケミカルフィルタを得る、成形工程(A)とを有するケミカルフィルタの製造方法を提供するものである。
In the present invention (5), the rayon fiber (a) has a sulfamic acid aqueous solution (b) having a sulfamic acid concentration of 1 to 40% by weight in a weight ratio of 1 to 20 ((b) / (a)). In the sulfamic acid aqueous solution-containing rayon fiber contained in, the heating temperature is 70 to 150 ° C., and the product (t × h) of the heating temperature and the heating time is represented by the following formula (1):
−2.6 m + 200 ≦ t × h ≦ −80 m + 3000 (1)
(In formula (1), m represents the concentration (wt%) of the aqueous sulfamic acid solution, t represents the heating temperature (° C.), and h represents the heating time (hour).)
To obtain a sulfamic acid group-introduced rayon fiber, a heating reaction step, and reacting the sulfamic acid group-introduced rayon fiber with an inorganic acid to obtain a sulfonated rayon fiber (A ), And forming the sulfonated rayon fiber to obtain a sulfonated chemical filter sheet, a chemical filter sheet manufacturing step (A), and forming the sulfonated chemical filter sheet to obtain a chemical filter. The manufacturing method of the chemical filter which has (A) is provided.

また、本発明(6)は、レーヨン繊維(a)に、スルファミン酸濃度が1〜40重量%であるスルファミン酸水溶液(b)が、1〜20の重量比((b)/(a))で含有されているスルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維を、加熱温度が70〜150℃であり、且つ加熱温度と加熱時間の積(t×h)が、下記式(1):
−2.6m+200≦t×h≦−80m+3000 (1)
(式(1)中、mはスルファミン酸水溶液の濃度(重量%)を示し、tは加熱温度(℃)を示し、hは加熱時間(時間)を示す。)
の範囲となる条件下で加熱し、スルファミン酸導入レーヨン繊維を得る、加熱反応工程と、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維を成形して、スルファミン酸基導入ケミカルフィルタ用シートを得る、ケミカルフィルタ用シート製造工程(B)と、該スルファミン酸基導入ケミカルフィルタ用シートを成形し、ケミカルフィルタ前駆物を得る、成形工程(B)と、該ケミカルフィルタ前駆物と無機酸を反応させ、ケミカルフィルタを得る、酸処理工程(B)とを有するケミカルフィルタの製造方法を提供するものである。
Further, in the present invention (6), the rayon fiber (a) has a sulfamic acid aqueous solution (b) having a sulfamic acid concentration of 1 to 40% by weight in a weight ratio of 1 to 20 ((b) / (a)). In the sulfamic acid aqueous solution-containing rayon fiber contained in, the heating temperature is 70 to 150 ° C., and the product (t × h) of the heating temperature and the heating time is represented by the following formula (1):
−2.6 m + 200 ≦ t × h ≦ −80 m + 3000 (1)
(In formula (1), m represents the concentration (wt%) of the aqueous sulfamic acid solution, t represents the heating temperature (° C.), and h represents the heating time (hour).)
Heat reaction step of obtaining sulfamic acid-introduced rayon fibers by heating under conditions that fall within the above range, and forming a sulfamic acid group-introduced rayon fiber to obtain a sulfamic acid group-introduced chemical filter sheet. A production step (B), molding the sulfamic acid group-introduced chemical filter sheet to obtain a chemical filter precursor, a molding step (B), and reacting the chemical filter precursor with an inorganic acid to obtain a chemical filter. The manufacturing method of the chemical filter which has an acid treatment process (B) is provided.

本発明のスルフォン化レーヨン繊維は、イオン交換容量が多く、繊維の強度が高い。また、本発明のスルフォン化レーヨン繊維の製造方法は、レーヨン繊維に、多くのスルフォン基を導入することができるので、イオン交換容量の多いスルフォン化レーヨン繊維を製造することができる。また、本発明のケミカルフィルタ用シートは、イオン交換容量が多く、強度が高く、成形加工性に優れ、本発明のケミカルフィルタは、塩基性ガス状汚染物質の除去性能に優れる。また、本発明のケミカルフィルタの製造方法は、ケミカルフィルタを構成するレーヨン繊維に、多くのスルフォン基が導入されているケミカルフィルタ、すなわち、レーヨン繊維で構成され、且つイオン交換容量が多いケミカルフィルタを製造することができる。   The sulfonated rayon fiber of the present invention has a high ion exchange capacity and high fiber strength. Moreover, since the manufacturing method of the sulfonated rayon fiber of this invention can introduce | transduce many sulfone groups into a rayon fiber, it can manufacture the sulfonated rayon fiber with many ion exchange capacities. In addition, the chemical filter sheet of the present invention has a large ion exchange capacity, high strength, and excellent moldability, and the chemical filter of the present invention is excellent in the performance of removing basic gaseous contaminants. Further, the method for producing a chemical filter of the present invention includes a chemical filter in which many sulfone groups are introduced into the rayon fibers constituting the chemical filter, that is, a chemical filter constituted by rayon fibers and having a large ion exchange capacity. Can be manufactured.

レーヨン繊維(a)は、下記式(2):   The rayon fiber (a) has the following formula (2):

Figure 2006274464
Figure 2006274464

に示すように、セルロースを主鎖とする繊維であり、本発明のスルフォン化レーヨン繊維は、セルロースに、スルフォン基が導入されている繊維である。更に、詳細に説明すると、セルロースは、β−D−グルコピラノースが、β−1,4−グリコシド結合した多糖類で、(C10で表される。その基本単位であるC10は、下記式(3): As shown in Fig. 1, the cellulose is a fiber having a main chain, and the sulfonated rayon fiber of the present invention is a fiber in which a sulfonate group is introduced into cellulose. More specifically, cellulose is a polysaccharide in which β-D-glucopyranose is bonded to β-1,4-glycosides and is represented by (C 6 H 10 O 5 ) n . The basic unit C 6 H 10 O 5 is represented by the following formula (3):

Figure 2006274464
Figure 2006274464

に示す構造(以下、基本構造(d)とも記載する。)である。該基本構造(d)は、2−位、3−位及び6−位の炭素に、水酸基(−OH)を有しており、本発明のスルフォン化レーヨン繊維は、2−位、3−位及び6−位の炭素に結合している水酸基の一部が、スルフォン化されている。下記式(4): (Hereinafter also referred to as a basic structure (d)). The basic structure (d) has a hydroxyl group (—OH) at the 2-position, 3-position and 6-position carbon, and the sulfonated rayon fiber of the present invention has a 2-position, 3-position. And part of the hydroxyl group bonded to the 6-position carbon is sulfonated. Following formula (4):

Figure 2006274464
Figure 2006274464

には、該基本構造(d)の2−位の炭素の水酸基が、スルフォン化されている構造を示すが、式(4)に示すように、該2−位の炭素に、−OSOH基が結合している。 Shows a structure in which the hydroxyl group of the 2-position carbon of the basic structure (d) is sulfonated, and as shown in the formula (4), the 2-position carbon has —OSO 3 H A group is attached.

レーヨン繊維は、繊維中に多数の水酸基を有しているが、本発明のスルフォン化レーヨン繊維では、スルフォン化されている位置は、繊維中の2−位、3−位及び6−位の炭素に結合している水酸基のいずれでもよい。また、本発明のスルフォン化レーヨン繊維を構成する各基本構造(d)に導入されている−OSOH基の数は、0〜3個のいずれでもよい。 The rayon fiber has a number of hydroxyl groups in the fiber. In the sulfonated rayon fiber of the present invention, the sulfonated positions are the carbons at the 2-position, 3-position and 6-position in the fiber. Any of the hydroxyl groups bonded to may be used. In addition, the number of —OSO 3 H groups introduced into each basic structure (d) constituting the sulfonated rayon fiber of the present invention may be 0 to 3.

従来のスルフォン化方法、例えば、硫酸水溶液を用いる方法では、繊維中の炭素原子がスルフォン化されるため、得られるスルフォン化繊維は、下記式(5):   In a conventional sulfonation method, for example, a method using an aqueous sulfuric acid solution, carbon atoms in the fiber are sulfonated, and thus the resulting sulfonated fiber is represented by the following formula (5):

Figure 2006274464
Figure 2006274464

に示すように、繊維中の炭素原子にスルフォン基(−SOH)が導入されている繊維である。一方、本発明のスルフォン化レーヨン繊維は、前記式(4)に示すように、繊維中の炭素原子に結合している水酸基がスルフォン化された構造、すなわち、繊維中の炭素原子に−OSOH基が結合している構造を有する。本発明のスルフォン化レーヨン繊維が、−OSOH基を有することの確認は、IR分析により行うことができる。 As shown in FIG. 2, the fiber is a fiber in which a sulfone group (—SO 3 H) is introduced into a carbon atom in the fiber. On the other hand, as shown in the formula (4), the sulfonated rayon fiber of the present invention has a structure in which a hydroxyl group bonded to a carbon atom in the fiber is sulfonated, that is, —OSO 3 is added to the carbon atom in the fiber. It has a structure in which an H group is bonded. Sulfonated rayon fiber of the present invention, confirmation of having -OSO 3 H group can be carried out by IR analysis.

本発明のスルフォン化レーヨン繊維は、表面に多数のスルフォン基を有しており、内部には殆どスルフォン基を有しない。すなわち、該スルフォン化レーヨン繊維は、レーヨン繊維の表面に、多くのスルフォン基が導入されている。なお、該スルフォン化レーヨン繊維が、内部には殆どスルフォン基を有していないことは、該繊維の断面のエネルギー分散型X線分光法(energy dispersive X-ray spectroscopy;EDX)により確認することができる。   The sulfonated rayon fiber of the present invention has a large number of sulfone groups on the surface and hardly contains any sulfone groups inside. That is, in the sulfonated rayon fiber, many sulfone groups are introduced on the surface of the rayon fiber. In addition, it can be confirmed by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) of the cross section of the fiber that the sulfonated rayon fiber has almost no sulfone group inside. it can.

該スルフォン化レーヨン繊維のイオン交換容量は、1m当量/g以上、好ましくは1.5〜5m当量/g、特に好ましくは2〜4m当量/gである。   The ion exchange capacity of the sulfonated rayon fiber is not less than 1 meq / g, preferably 1.5 to 5 meq / g, particularly preferably 2 to 4 meq / g.

該スルフォン化レーヨン繊維の平均繊維径は、0.01〜100μm、好ましくは0.1〜50μm、特に好ましくは0.5〜20μmである。該平均繊維径が、0.01μm未満だと引張強度が低くなり易く、また、100μmを超えると、表面積が小さいため、単位重量当りのイオン交換容量が小さくなり易い。   The average fiber diameter of the sulfonated rayon fiber is 0.01 to 100 μm, preferably 0.1 to 50 μm, particularly preferably 0.5 to 20 μm. If the average fiber diameter is less than 0.01 μm, the tensile strength tends to be low, and if it exceeds 100 μm, the surface area is small, so that the ion exchange capacity per unit weight tends to be small.

該スルフォン化レーヨン繊維は、繊維内部にスルフォン基を殆ど有していないため、該繊維の強度が高く、また、該スルフォン化レーヨン繊維を用いて製造されるケミカルフィルタ用シートは成形加工性に優れる。   Since the sulfonated rayon fiber has almost no sulfonate group inside the fiber, the strength of the fiber is high, and the sheet for chemical filter produced using the sulfonated rayon fiber is excellent in molding processability. .

本発明のスルフォン化レーヨン繊維の製造方法は、レーヨン繊維(a)に、スルファミン酸濃度が1〜40重量%であるスルファミン酸水溶液(b)が、1〜20の重量比(該レーヨン繊維(a)に対する該スルファミン酸水溶液(b)の重量比((b)/(a)))で含有されているスルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維を、加熱し、スルファミン酸基導入レーヨン繊維を得る、加熱反応工程と、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維と無機酸を反応させ、スルフォン化レーヨン繊維を得る、酸処理工程(A)とを有する。   In the method for producing sulfonated rayon fiber of the present invention, an aqueous sulfamic acid solution (b) having a sulfamic acid concentration of 1 to 40% by weight is added to the rayon fiber (a) in a weight ratio of 1 to 20 (the rayon fiber (a The sulfamic acid aqueous solution-containing rayon fiber contained in the weight ratio ((b) / (a))) of the aqueous sulfamic acid solution (b) to) is heated to obtain a sulfamic acid group-introduced rayon fiber. And an acid treatment step (A) in which the sulfamic acid group-introduced rayon fiber is reacted with an inorganic acid to obtain a sulfonated rayon fiber.

該スルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維を得る方法としては、以下の方法が挙げられる。
(i)先ず、該レーヨン繊維に、該スルファミン酸水溶液(b)の混合比が、該スルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維中の該スルファミン酸水溶液(b)の含有比より多くなるように、すなわち、該スルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維を調製するために必要な量より過剰に、該スルファミン酸水溶液(b)を混合し、次いで、該レーヨン繊維及び該スルファミン酸水溶液(b)の混合物から、該スルファミン酸水溶液(b)を除去し、該レーヨン繊維(a)に、該スルファミン酸水溶液(b)が、1〜20((b)/(a))の重量比で含有されている該スルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維を得る方法。
(ii)先ず、該レーヨン繊維に、該スルファミン酸水溶液(b)の混合比が、該スルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維中の該スルファミン酸水溶液(b)の含有比より多くなるように、すなわち、該スルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維を調製するために必要な量より過剰に、該スルファミン酸水溶液(b)を混合し、次いで、該レーヨン繊維及び該スルファミン酸水溶液(b)の混合物を、5分以上、好ましくは5分〜24時間、5〜60℃に保持するスルファミン酸吸着工程を行い、次いで、該レーヨン繊維及び該スルファミン酸水溶液(b)の混合物から、該スルファミン酸水溶液(b)を除去し、該レーヨン繊維(a)に、該スルファミン酸水溶液(b)が、1〜20((b)/(a))の重量比で含有されている該スルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維を得る方法。
Examples of the method for obtaining the sulfamic acid aqueous solution-containing rayon fiber include the following methods.
(I) First, the mixing ratio of the sulfamic acid aqueous solution (b) to the rayon fiber is larger than the content ratio of the aqueous sulfamic acid solution (b) in the aqueous sulfamic acid-containing rayon fiber, that is, the The aqueous sulfamic acid solution (b) is mixed in excess of the amount necessary for preparing the aqueous sulfamic acid-containing rayon fiber, and then the aqueous sulfamic acid solution is obtained from the mixture of the rayon fiber and the aqueous sulfamic acid solution (b). (B) is removed, and the rayon fiber (a) contains the aqueous sulfamic acid solution (b) in a weight ratio of 1 to 20 ((b) / (a)). How to get fiber.
(Ii) First, the mixing ratio of the sulfamic acid aqueous solution (b) to the rayon fiber is larger than the content ratio of the aqueous sulfamic acid solution (b) in the aqueous sulfamic acid-containing rayon fiber, that is, the The aqueous sulfamic acid solution (b) is mixed in excess of the amount necessary for preparing the sulfamic acid aqueous solution-containing rayon fiber, and then the mixture of the rayon fiber and the aqueous sulfamic acid solution (b) is added for 5 minutes or more. Preferably, a sulfamic acid adsorption step of maintaining at 5 to 60 ° C. for 5 minutes to 24 hours is performed, and then the aqueous sulfamic acid solution (b) is removed from the mixture of the rayon fiber and the aqueous sulfamic acid solution (b), The sulfaic acid containing the rayon fiber (a) and the aqueous sulfamic acid solution (b) in a weight ratio of 1 to 20 ((b) / (a)). Method of obtaining phosphate solution containing rayon fibers.

該レーヨン繊維の平均繊維径は、0.01〜100μm、好ましくは0.1〜50μm、特に好ましくは0.5〜20μmである。   The average fiber diameter of the rayon fiber is 0.01 to 100 μm, preferably 0.1 to 50 μm, particularly preferably 0.5 to 20 μm.

また、該レーヨン繊維は、開繊されている繊維であることが、該スルフォン化レーヨン繊維の単位重量当りのイオン交換容量が多くなる点で好ましい。該開繊されているレーヨン繊維は、該レーヨン繊維を、水又は該スルファミン酸水溶液(b)中で、攪拌機等を用いて攪拌し、該レーヨン繊維相互の絡まりを解くことにより得られる。この時、攪拌等の前に該レーヨン繊維を、長さ1〜20mm、好ましくは2〜10mmにカットし、水中又は該スルファミン酸水溶液(b)中で、攪拌機等を用いて攪拌することが、該スルフォン化レーヨン繊維の単位重量当りのイオン交換容量が多くなる点で特に好ましい。なお、開繊するとは、繊維相互の絡みを解くことを言う。   Moreover, it is preferable that the rayon fiber is an opened fiber because the ion exchange capacity per unit weight of the sulfonated rayon fiber is increased. The opened rayon fiber can be obtained by stirring the rayon fiber in water or the aqueous sulfamic acid solution (b) using a stirrer or the like to untangle the rayon fibers. At this time, the rayon fiber is cut to a length of 1 to 20 mm, preferably 2 to 10 mm before stirring and stirring in water or the aqueous sulfamic acid solution (b) using a stirrer or the like. This is particularly preferable because the ion exchange capacity per unit weight of the sulfonated rayon fiber is increased. In addition, opening refers to releasing the entanglement between fibers.

該スルファミン酸水溶液(b)のスルファミン酸濃度は、1〜40重量%、好ましくは2〜30重量%、特に好ましくは5〜20重量%である。該スルファミン酸濃度が、1重量%未満だとスルファミン酸基に変換され難く、また、40重量%を超えると該加熱反応工程で、該レーヨン繊維が分解し易くなる。   The sulfamic acid concentration of the aqueous sulfamic acid solution (b) is 1 to 40% by weight, preferably 2 to 30% by weight, particularly preferably 5 to 20% by weight. If the sulfamic acid concentration is less than 1% by weight, it is difficult to be converted to a sulfamic acid group, and if it exceeds 40% by weight, the rayon fiber is easily decomposed in the heating reaction step.

該(i)又は該(ii)の方法では、該レーヨン繊維及び該スルファミン酸水溶液(b)を混合する際、該レーヨン繊維及び該スルファミン酸水溶液(b)の混合割合は、特に制限されないが、重量比(スルファミン酸水溶液(b)/レーヨン繊維(a))で2〜200であることが、該スルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維中に、該スルファミン酸水溶液(b)が均一に分散し易い点で好ましく、5〜100が特に好ましい。   In the method of (i) or (ii), when mixing the rayon fiber and the aqueous sulfamic acid solution (b), the mixing ratio of the rayon fiber and the aqueous sulfamic acid solution (b) is not particularly limited, A weight ratio (sulfamic acid aqueous solution (b) / rayon fiber (a)) of 2 to 200 is that the aqueous sulfamic acid solution (b) is easily dispersed uniformly in the sulfamic acid aqueous solution-containing rayon fiber. 5 to 100 is preferable and particularly preferable.

該レーヨン繊維に、該スルファミン酸水溶液(b)を混合する方法としては、特に制限されず、例えば、該スルファミン酸水溶液(b)を攪拌しながら、該レーヨン繊維を少しずつ加える方法、反応容器に入れられている該レーヨン繊維に、該スルファミン酸水溶液(b)を加え含浸させる方法等が挙げられる。   The method of mixing the aqueous sulfamic acid solution (b) with the rayon fiber is not particularly limited. For example, a method of adding the rayon fiber little by little while stirring the aqueous sulfamic acid solution (b), Examples thereof include a method of impregnating the rayon fiber that has been added with the aqueous sulfamic acid solution (b).

該(ii)の方法は、該スルファミン酸吸着工程を有する。該スルファミン酸吸着工程では、該レーヨン繊維及び該スルファミン酸水溶液(b)の混合物を、5〜60℃、好ましくは10〜50℃、特に好ましくは20〜40℃で、5分以上、好ましくは5分〜24時間、特に好ましくは10分〜12時間、更に特に好ましくは30分〜4時間保持する。該保持の際の保持時間及び保持温度が、上記範囲であることにより、後記加熱反応工程で、スルファミン酸基に変換され易くなる。該保持時間が、24時間より長くなるか又は該保持温度が60℃より高くなると、該レーヨン繊維の劣化が起こり易くなる。   The method (ii) includes the sulfamic acid adsorption step. In the sulfamic acid adsorption step, the mixture of the rayon fiber and the aqueous sulfamic acid solution (b) is 5 to 60 ° C., preferably 10 to 50 ° C., particularly preferably 20 to 40 ° C. for 5 minutes or more, preferably 5 It is maintained for min-24 hr, particularly preferably 10 min-12 hr, more particularly preferably 30 min-4 hr. When the holding time and holding temperature during the holding are in the above-mentioned range, it is easily converted into a sulfamic acid group in the heating reaction step described later. When the holding time is longer than 24 hours or the holding temperature is higher than 60 ° C., the rayon fiber is likely to be deteriorated.

該スルファミン酸吸着工程を行なうことにより、該レーヨン繊維の表面に、スルファミン酸が吸着されるので、該加熱反応工程で、スルファミン酸基に変換され易くなる。従って、該スルファミン酸吸着工程を有することが、イオン交換容量が高いスルフォン化レーヨン繊維を得ることができる点で好ましい。   By performing the sulfamic acid adsorption step, sulfamic acid is adsorbed on the surface of the rayon fiber, so that it is easily converted to a sulfamic acid group in the heating reaction step. Therefore, it is preferable to have the sulfamic acid adsorption step in that a sulfonated rayon fiber having a high ion exchange capacity can be obtained.

該レーヨン繊維及び該スルファミン酸水溶液(b)の混合物の保持は、該混合物を、静置して行なってもよいし、あるいは、攪拌しながら又は該混合物が入れられた反応容器を振騰させながら行ってもよく、特に制限されない。これらのうち、攪拌しながら行なうことが、該スルファミン酸水溶液(b)の接触効率が高くなり、スルファミン酸が吸着され易い点で好ましい。   The mixture of the rayon fiber and the aqueous sulfamic acid solution (b) may be maintained by standing the mixture, or while stirring or shaking the reaction vessel containing the mixture. There is no particular limitation. Among these, it is preferable to carry out stirring because the contact efficiency of the aqueous sulfamic acid solution (b) is increased and sulfamic acid is easily adsorbed.

上記(i)の方法では、該レーヨン繊維及び該スルファミン酸水溶液(b)の混合後、上記(ii)の方法では、該スルファミン酸吸着工程後、該レーヨン繊維及び該スルファミン酸水溶液(b)の混合物から、該スルファミン酸水溶液(b)を除去し、該レーヨン繊維に、該スルファミン酸水溶液(b)が、1〜20の重量比((b)/(a))で、好ましくは2〜15の重量比で、特に好ましくは3〜10の重量比で含有されている、該スルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維を得る。該重量比の範囲より該スルファミン酸水溶液(b)の含有量が少ないと、スルファミン酸基に変換され難く、また、該重量比の範囲より該スルファミン酸水溶液(b)の含有量が多いと、該レーヨン繊維の劣化が起こる。該除去をする方法としては、特に制限されず、吸引濾過、遠心分離等公知の方法を採用することができる。   In the method (i), after mixing the rayon fiber and the aqueous sulfamic acid solution (b), in the method (ii), after the sulfamic acid adsorption step, the rayon fiber and the aqueous sulfamic acid solution (b) The aqueous sulfamic acid solution (b) is removed from the mixture, and the aqueous sulfamic acid solution (b) is added to the rayon fiber at a weight ratio ((b) / (a)) of 1 to 20, preferably 2 to 15. The rayon fiber containing the sulfamic acid aqueous solution is particularly preferably contained in a weight ratio of 3 to 10, in a weight ratio of 3 to 10. When the content of the aqueous sulfamic acid solution (b) is less than the range of the weight ratio, it is difficult to convert to a sulfamic acid group, and when the content of the aqueous sulfamic acid solution (b) is greater than the range of the weight ratio, Degradation of the rayon fiber occurs. The removal method is not particularly limited, and a known method such as suction filtration or centrifugation can be employed.

そして、該スルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維を、加熱温度が70〜150℃であり、且つ加熱温度と加熱時間の積(t×h)が、下記式(1):
−2.6m+200≦t×h≦−80m+3000 (1)
(式(1)中、mは該スルファミン酸水溶液(b)の濃度(重量%)を示し、tは加熱温度(℃)を示し、hは加熱時間(時間)を示す。)
の範囲内となる条件下で加熱し、該レーヨン繊維にスルファミン酸基を導入し、スルファミン酸基導入レーヨン繊維を得る。
And the heating temperature of this rayon fiber containing sulfamic acid aqueous solution is 70-150 degreeC, and the product (txh) of a heating temperature and a heating time is following formula (1):
−2.6 m + 200 ≦ t × h ≦ −80 m + 3000 (1)
(In formula (1), m represents the concentration (% by weight) of the aqueous sulfamic acid solution (b), t represents the heating temperature (° C.), and h represents the heating time (hours).)
The sulfamic acid group is introduced into the rayon fiber to obtain a sulfamic acid group-introduced rayon fiber.

該加熱温度(t)は、70〜150℃、好ましくは80〜130℃である。また、該加熱温度と加熱時間の積(t×h)は、「(−2.6m+200)以上且つ(−80m+3000)以下」、すなわち「−2.6m+200≦t×h≦−80m+3000」(式(1))であり、好ましくは「(−2.6m+250)以上且つ(−80m+2500)以下」、すなわち「−2.6m+250≦t×h≦−80m+2500」である。該加熱温度(t)が、70℃未満だとスルファミン酸基が導入され難く、また、150℃を超えると該レーヨン繊維が分解する。また、該加熱温度と加熱時間の積(t×h)が、該式(1)の範囲未満だとスルファミン酸基が導入され難く、また、該式(1)の範囲を超えると該レーヨン繊維の分解が起こる。   The heating temperature (t) is 70 to 150 ° C, preferably 80 to 130 ° C. The product of the heating temperature and the heating time (t × h) is “(−2.6 m + 200) or more and (−80 m + 3000) or less”, that is, “−2.6 m + 200 ≦ t × h ≦ −80 m + 3000” (formula ( 1)), preferably “(−2.6 m + 250) or more and (−80 m + 2500) or less”, that is, “−2.6 m + 250 ≦ t × h ≦ −80 m + 2500”. When the heating temperature (t) is less than 70 ° C, sulfamic acid groups are hardly introduced, and when it exceeds 150 ° C, the rayon fiber is decomposed. Further, when the product (t × h) of the heating temperature and the heating time is less than the range of the formula (1), it is difficult to introduce a sulfamic acid group, and when the product exceeds the range of the formula (1), the rayon fiber Decomposition occurs.

例えば、該スルファミン酸水溶液(b)の濃度(m)が、10重量%の場合、加熱温度と加熱時間の積(t×h)は、「−2.6×10+200≦t×h≦−80×10+3000」の範囲、すなわち、「174≦t×h≦2200」の範囲になければならないので、加熱温度を100℃とするならば、加熱時間は1.74時間以上22時間以内としなければならない。また、例えば、該スルファミン酸水溶液(b)の濃度(m)が、15重量%の場合、加熱温度と加熱時間の積(t×h)は、「−2.6×15+200≦t×h≦−80×15+3000」の範囲、すなわち、「161≦t×h≦1800」の範囲になければならないので、加熱温度を80℃とするならば、加熱温度は2.01時間以上22.5時間以内としなければならない。   For example, when the concentration (m) of the aqueous sulfamic acid solution (b) is 10% by weight, the product of the heating temperature and the heating time (t × h) is “−2.6 × 10 + 200 ≦ t × h ≦ −80. × 10 + 3000 ”, that is,“ 174 ≦ t × h ≦ 2200 ”, so if the heating temperature is 100 ° C., the heating time must be 1.74 hours or more and 22 hours or less. . For example, when the concentration (m) of the aqueous sulfamic acid solution (b) is 15% by weight, the product of the heating temperature and the heating time (t × h) is “−2.6 × 15 + 200 ≦ t × h ≦ −80 × 15 + 3000 ”, that is,“ 161 ≦ t × h ≦ 1800 ”, so if the heating temperature is 80 ° C., the heating temperature is 2.01 hours or more and 22.5 hours or less. And shall be.

該加熱反応工程で、該レーヨン繊維から、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維を得る反応を、下記反応式(6)に示す。   The reaction for obtaining the sulfamic acid group-introduced rayon fiber from the rayon fiber in the heating reaction step is shown in the following reaction formula (6).

Figure 2006274464
Figure 2006274464

反応式(6)に示すように、レーヨン繊維(a)とスルファミン酸(b)の反応は、該レーヨン繊維(a)中のヒドロキシル基とスルファミン酸の脱水縮合反応であり、該レーヨン繊維(a)のヒドロキシル基(−OH)が、スルファミン酸基(−O−SO ・NH )に変換される反応である。このレーヨン繊維(a)とスルファミン酸(b)の反応により、スルファミン酸基導入レーヨン繊維(g)が生成する。なお、反応式(6)では、レーヨン繊維(a)を、その基本構造で表している。 As shown in the reaction formula (6), the reaction between the rayon fiber (a) and the sulfamic acid (b) is a dehydration condensation reaction between the hydroxyl group and the sulfamic acid in the rayon fiber (a), and the rayon fiber (a hydroxyl group) (-OH) is sulfamic acid group (-O-SO 3 - a reaction that is converted to a · NH 4 +). A sulfamic acid group-introduced rayon fiber (g) is produced by the reaction between the rayon fiber (a) and the sulfamic acid (b). In the reaction formula (6), the rayon fiber (a) is represented by its basic structure.

該レーヨン繊維(a)は、繊維中に多数のヒドロキシル基を有しているので、該レーヨン繊維(a)とスルファミン酸(b)の反応では、該レーヨン繊維(a)中の一部のヒドロキシル基が、スルファミン酸基に変換される。   Since the rayon fiber (a) has a number of hydroxyl groups in the fiber, a portion of the hydroxyl group in the rayon fiber (a) is reacted in the reaction of the rayon fiber (a) with sulfamic acid (b). The group is converted to a sulfamic acid group.

次いで、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維(g)を無機酸と反応させ、スルフォン化レーヨン繊維を得る、酸処理工程(A)を行う。   Next, an acid treatment step (A) is performed in which the sulfamic acid group-introduced rayon fiber (g) is reacted with an inorganic acid to obtain a sulfonated rayon fiber.

該酸処理工程(A)で、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維と無機酸を反応させ、該スルフォン化レーヨン繊維を得る反応を、下記反応式(7)に示す。   The reaction to obtain the sulfonated rayon fiber by reacting the sulfamic acid group-introduced rayon fiber and the inorganic acid in the acid treatment step (A) is shown in the following reaction formula (7).

Figure 2006274464
Figure 2006274464

反応式(7)に示すように、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維(g)と無機酸が反応することにより、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維(g)中のスルファミン酸基(−OSO ・NH )が、−OSOH基(−OSO ・H)に変換される。この該スルファミン酸基導入レーヨン繊維(g)と無機酸の反応により、スルフォン化レーヨン繊維(h)が得られる。 As shown in Scheme (7), by the sulfamate group introducing rayon fibers (g) an inorganic acid is reacted, the sulphamic acid groups introduced rayon fibers (g) in the sulfamic acid group (-OSO 3 - · NH 4 +) is, -OSO 3 H group (-OSO 3 - is converted to · H +). The sulfonated rayon fiber (h) is obtained by the reaction of the sulfamic acid group-introduced rayon fiber (g) with an inorganic acid.

該酸処理工程(A)に係る無機酸は、特に制限されず、例えば、硫酸、塩酸、硝酸等が挙げられる。これらのうち、硫酸が、反応効率が高い点で好ましい。   The inorganic acid according to the acid treatment step (A) is not particularly limited, and examples thereof include sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid and the like. Of these, sulfuric acid is preferred because of its high reaction efficiency.

該酸処理工程(A)に係る無機酸の量は、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維(g)中のスルファミン酸基のモル数と、同じモル数以上であれば良いが、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維(g)1gに対して、該無機酸の量が、20mmol以上であることが、反応効率が高くなる点で好ましく、50〜200mmolであることが特に好ましい。   The amount of the inorganic acid according to the acid treatment step (A) may be equal to or greater than the number of moles of the sulfamic acid group in the sulfamic acid group-introduced rayon fiber (g). It is preferable that the amount of the inorganic acid is 20 mmol or more with respect to 1 g of rayon fiber (g) from the viewpoint of increasing reaction efficiency, and particularly preferably 50 to 200 mmol.

該酸処理工程(A)に係る無機酸の濃度は、0.1〜10重量%、好ましくは0.5〜5重量%である。該無機酸の濃度が、0.1重量%未満だと、スルファミン酸基の変換が起こり難く、また、10重量%を超えると、スルフォン化レーヨン繊維が劣化し易くなる。   The concentration of the inorganic acid in the acid treatment step (A) is 0.1 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight. When the concentration of the inorganic acid is less than 0.1% by weight, the sulfamic acid group is hardly converted, and when it exceeds 10% by weight, the sulfonated rayon fiber is liable to deteriorate.

該酸処理工程(A)において、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維(g)と該無機酸を反応させる際の反応温度は、5〜80℃、好ましくは10〜40℃であり、また、反応時間は、1分〜1時間、好ましくは5分〜0.5時間である。該反応温度又は該反応時間が、上記範囲未満だと、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維(g)と該無機酸の反応が起こり難くなり、また、上記範囲を超えると、スルフォン化レーヨン繊維が劣化し易くなる。また、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維(g)と該無機酸の反応は、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維(g)を該無機酸中に浸漬して、両者を接触させることにより行う。   In the acid treatment step (A), the reaction temperature for reacting the sulfamic acid group-introduced rayon fiber (g) with the inorganic acid is 5 to 80 ° C., preferably 10 to 40 ° C., and the reaction time. Is 1 minute to 1 hour, preferably 5 minutes to 0.5 hour. When the reaction temperature or the reaction time is less than the above range, the reaction between the sulfamic acid group-introduced rayon fiber (g) and the inorganic acid is difficult to occur, and when it exceeds the above range, the sulfonated rayon fiber is deteriorated. It becomes easy to do. The reaction between the sulfamic acid group-introduced rayon fiber (g) and the inorganic acid is carried out by immersing the sulfamic acid group-introduced rayon fiber (g) in the inorganic acid and bringing them into contact with each other.

該酸処理工程(A)を行うことにより、該スルフォン化レーヨン繊維が得られるが、該酸処理工程(A)を行った後、該スルフォン化レーヨン繊維に残存する該無機酸を除去するために、水洗を行なうことができる。   By performing the acid treatment step (A), the sulfonated rayon fiber can be obtained. After the acid treatment step (A), the inorganic acid remaining in the sulfonated rayon fiber is removed. Can be washed with water.

このように、上記特定の条件で、該加熱反応工程を行うことにより、該レーヨン繊維の分解を低く抑えつつ、且つ該レーヨン繊維の表面に多量のスルファミン酸基を導入することができるので、本発明のスルフォン化レーヨン繊維の製造方法によれば、イオン交換容量が高く且つ繊維強度が高いスルフォン化レーヨン繊維を得ることができる。具体的には、本発明のスルフォン化レーヨン繊維の製造方法において、原料であるスルフォン化前のレーヨン繊維(a)の引張強度(X)に対するスルフォン化後のレーヨン繊維の引張強度(Y)の低下率(Z)(下記式(8)により求められる値)は、50%以下、好ましくは40%以下、特に好ましくは30%以下であり、レーヨン繊維を原料に用いて従来のスルフォン化方法でスルフォン化を行う場合に比べ、該低下率(Z)が小さい。なお、該従来のスルフォン化方法で得られるスルフォン化レーヨン繊維の多くは、非常に脆い繊維であるため、ケミカルフィルタ用シートに加工することができず、該低下率(Z)は50%以下となることはない。
Z(%)=(X−Y)×100/X (8)
また、該スルフォン化後のレーヨン繊維のイオン交換容量は、1m当量/g以上である。すなわち、本発明のスルフォン化レーヨン繊維の製造方法では、引張強度の低下率を低く抑えつつ、高いイオン交換容量を有するスルフォン化レーヨン繊維を製造することができる。
As described above, since the heating reaction step is performed under the specific conditions described above, a large amount of sulfamic acid groups can be introduced to the surface of the rayon fiber while keeping the decomposition of the rayon fiber low. According to the method for producing a sulfonated rayon fiber of the invention, a sulfonated rayon fiber having a high ion exchange capacity and a high fiber strength can be obtained. Specifically, in the method for producing a sulfonated rayon fiber of the present invention, the tensile strength (Y) of the rayon fiber after sulfonated is reduced with respect to the tensile strength (X) of the rayon fiber (a) before sulfonated as a raw material. The rate (Z) (value obtained by the following formula (8)) is 50% or less, preferably 40% or less, particularly preferably 30% or less. Sulfone is obtained by a conventional sulfonation method using rayon fiber as a raw material. The rate of decrease (Z) is small as compared to the case where the conversion is performed. In addition, since many of the sulfonated rayon fibers obtained by the conventional sulfonation method are very brittle fibers, they cannot be processed into a chemical filter sheet, and the reduction rate (Z) is 50% or less. Never become.
Z (%) = (X−Y) × 100 / X (8)
Moreover, the ion exchange capacity of the rayon fiber after sulfonation is 1 meq / g or more. That is, in the manufacturing method of the sulfonated rayon fiber of this invention, the sulfonated rayon fiber which has high ion exchange capacity can be manufactured, suppressing the fall rate of tensile strength low.

本発明のスルフォン化レーヨン繊維の製造方法により得られるスルフォン化レーヨン繊維は、前記本発明のスルフォン化レーヨン繊維と同様の物性を有しており、従って、本発明のスルフォン化レーヨン繊維の製造方法は、本発明のスルフォン化レーヨン繊維の製造に好適に用いられる。また、本発明のスルフォン化レーヨン繊維の製造方法によれば、繊維内部に補強繊維を入れることや、強度の高い樹脂とのポリマーアロイ化すること等の手法を行わなくとも、強度が高いスルフォン化レーヨン繊維を得ることができるので、安価にイオン交換容量の多いレーヨン繊維を製造することができる。   The sulfonated rayon fiber obtained by the method for producing the sulfonated rayon fiber of the present invention has the same physical properties as the sulfonated rayon fiber of the present invention. Therefore, the method for producing the sulfonated rayon fiber of the present invention is as follows. It is suitably used for the production of the sulfonated rayon fiber of the present invention. Further, according to the method for producing a sulfonated rayon fiber of the present invention, a sulfonated rayon fiber having a high strength can be obtained without performing a technique such as inserting a reinforcing fiber inside the fiber or polymer alloying with a high-strength resin. Since rayon fibers can be obtained, rayon fibers having a large ion exchange capacity can be produced at low cost.

本発明のスルフォン化ケミカルフィルタ用シートは、本発明のスルフォン化レーヨン繊維を用いて製造される織布又は不織布である。該織布又は該不織布を製造する方法としては、特に制限されず、常法により行うことができる。また、該スルフォン化レーヨン繊維を、単独で用いて該織布又は該不織布にすることができるが、必要に応じて、低密度ポリエチレン樹脂繊維、高密度ポリエチレン樹脂繊維、有機バインダーを、該織布又は該不織布にする際に混合し、該織布又は該不織布にすることもできる。すなわち、本発明のスルフォン化ケミカルフィルタ用シートは、ケミカルフィルタ用シートを構成するレーヨン繊維に、スルフォン基が導入されているケミカルフィルタ用シートである。   The sheet | seat for sulfonated chemical filters of this invention is a woven fabric or a nonwoven fabric manufactured using the sulfonated rayon fiber of this invention. The method for producing the woven fabric or the nonwoven fabric is not particularly limited, and can be performed by a conventional method. In addition, the sulfonated rayon fiber can be used alone to make the woven fabric or the non-woven fabric. If necessary, the low-density polyethylene resin fiber, the high-density polyethylene resin fiber, and the organic binder may be added to the woven fabric. Alternatively, the woven fabric or the nonwoven fabric can be mixed by mixing the nonwoven fabric. That is, the sulfonated chemical filter sheet of the present invention is a chemical filter sheet in which sulfone groups are introduced into the rayon fibers constituting the chemical filter sheet.

該スルフォン化ケミカルフィルタ用シートの単位面積当りのイオン交換容量は、0.01〜16当量/m、好ましくは0.04〜4.8当量/mであり、該スルフォン化ケミカルフィルタ用シートの厚みは、通常0.01〜5mmであり、該スルフォン化ケミカルフィルタ用シートの単位面積当りの重量は、通常10〜1000g/mである。 The ion exchange capacity per unit area of the sulfonated chemical filter sheet is 0.01 to 16 equivalent / m 2 , preferably 0.04 to 4.8 equivalent / m 2 , and the sulfonated chemical filter sheet is used. Is usually 0.01 to 5 mm, and the weight per unit area of the sulfonated chemical filter sheet is usually 10 to 1000 g / m 2 .

該スルフォン化ケミカルフィルタ用シートは、イオン交換容量が多い本発明のスルフォン化レーヨン繊維を用いて製造されているので、単位面積当たりのイオン交換容量が高く、また、繊維内部にスルフォン基を殆ど有しない本発明のスルフォン化レーヨン繊維を用いて製造されているので、成形加工性に優れる。   Since the sulfonated chemical filter sheet is produced using the sulfonated rayon fiber of the present invention having a large ion exchange capacity, the ion exchange capacity per unit area is high, and the sulfonated chemical filter has almost no sulfonate groups inside the fiber. Since it is manufactured using the sulfonated rayon fiber of the present invention, it is excellent in moldability.

該スルフォン化ケミカルフィルタ用シートは、後述するエアフィルタの製造に使用される場合、あるいは、フィルタを包む材料として用いられる場合等がある。   The sulfonated chemical filter sheet may be used in the production of an air filter described later, or may be used as a material for wrapping the filter.

本発明のケミカルフィルタは、本発明のスルフォン化ケミカルフィルタ用シートを成形して得られる。   The chemical filter of the present invention is obtained by molding the sulfonated chemical filter sheet of the present invention.

該ケミカルフィルタとしては、例えば、コルゲート状ハニカム構造を有するケミカルフィルタ、プリーツ構造のケミカルフィルタ等が挙げられる。該コルゲート状ハニカム構造を有するケミカルフィルタは、該スルフォン化ケミカルフィルタ用シートをコルゲート加工し、次いで、コルゲート状の該スルフォン化ケミカルフィルタ用シートと平坦状の該スルフォン化ケミカルフィルタ用シートとを交互に積層して得られ、また、該プリーツ構造のケミカルフィルタは、該スルフォン化ケミカルフィルタ用シートをプリーツ加工し、プリーツ状の該スルフォン化ケミカルフィルタ用シートと平坦状の該スルフォン化ケミカルフィルタ用シートとを交互に重ね得られる。   Examples of the chemical filter include a chemical filter having a corrugated honeycomb structure, a pleated structure chemical filter, and the like. The chemical filter having the corrugated honeycomb structure is obtained by corrugating the sulfonated chemical filter sheet, and then alternately corrugating the sulfonated chemical filter sheet and the flat sulfonated chemical filter sheet. The pleated chemical filter is obtained by laminating the sulfonated chemical filter sheet, the pleated sulfonated chemical filter sheet, and the flat sulfonated chemical filter sheet. Can be stacked alternately.

該ケミカルフィルタは、単位面積当りのイオン交換容量が多い、本発明のスルフォン化ケミカルフィルタ用シートを、成形加工して得られるケミカルフィルタなので、塩基性ガス状汚染物質の除去性能が高い。   Since the chemical filter is a chemical filter obtained by molding the sheet for a sulfonated chemical filter of the present invention having a large ion exchange capacity per unit area, the performance of removing basic gaseous pollutants is high.

本発明の第一の形態のケミカルフィルタの製造方法(以下、本発明の第一の形態の製造方法とも記載する。)は、加熱反応工程と、酸処理工程(A)と、ケミカルフィルタ用シート製造工程(A)と、成形工程(A)とを有する。   The manufacturing method of the chemical filter of the first aspect of the present invention (hereinafter also referred to as the manufacturing method of the first aspect of the present invention) includes a heating reaction step, an acid treatment step (A), and a chemical filter sheet. It has a manufacturing process (A) and a molding process (A).

本発明の第一の形態の製造方法に係る加熱反応工程及び酸処理工程(A)は、前記本発明のスルフォン化レーヨン繊維の製造方法に係る加熱反応工程及び酸処理工程(A)と同様である。   The heating reaction step and the acid treatment step (A) according to the production method of the first aspect of the present invention are the same as the heating reaction step and the acid treatment step (A) according to the method for producing the sulfonated rayon fiber of the present invention. is there.

本発明の第一の形態の製造方法に係るケミカルフィルタ用シート製造工程(A)は、該加熱反応工程及び該酸処理工程(A)を行い得られる該スルフォン化レーヨン繊維を成形し、該スルフォン化レーヨン繊維の織布又は不織布、すなわち、スルフォン化ケミカルフィルタ用シートを製造する工程である。該織布又は該不織布を製造する方法としては、特に制限されず、常法により行うことができる。また、該スルフォン化レーヨン繊維を、単独で用いて該織布又は該不織布にすることができるが、必要に応じて、低密度ポリエチレン樹脂繊維、高密度ポリエチレン樹脂繊維、有機バインダーを、該織布又は該不織布にする際に混合し、該織布又は該不織布にすることもできる。   In the chemical filter sheet manufacturing step (A) according to the manufacturing method of the first aspect of the present invention, the sulfonated rayon fiber obtained by performing the heating reaction step and the acid treatment step (A) is molded, and the sulfone This is a process for producing a woven or non-woven fabric of rayon fibers, that is, a sheet for a sulfonated chemical filter. The method for producing the woven fabric or the nonwoven fabric is not particularly limited, and can be performed by a conventional method. In addition, the sulfonated rayon fiber can be used alone to make the woven fabric or the non-woven fabric. If necessary, the low-density polyethylene resin fiber, the high-density polyethylene resin fiber, and the organic binder may be added to the woven fabric. Alternatively, the woven fabric or the nonwoven fabric can be mixed by mixing the nonwoven fabric.

該エアフィルタ用シート製造工程(A)により得られる該スルフォン化エアフィルタ用シートは、前記本発明のスルフォン化エアフィルタ用シートと同様である。   The sulfonated air filter sheet obtained by the air filter sheet manufacturing step (A) is the same as the sulfonated air filter sheet of the present invention.

本発明の第一の形態の製造方法に係る成形工程(A)は、該エアフィルタ用シート製造工程(A)により得られる、該スルフォン化エアフィルタ用シートを成形し、ケミカルフィルタを製造する工程である。   The forming step (A) according to the manufacturing method of the first aspect of the present invention is a step of forming a chemical filter by forming the sulfonated air filter sheet obtained by the air filter sheet manufacturing step (A). It is.

該成形工程(A)では、該スルフォン化エアフィルタ用シートを、例えば、コルゲート状ハニカム構造を有するケミカルフィルタ、プリーツ構造のケミカルフィルタ等に成形加工する。   In the forming step (A), the sulfonated air filter sheet is formed into, for example, a chemical filter having a corrugated honeycomb structure, a pleated structure chemical filter, or the like.

本発明の第二の形態のケミカルフィルタの製造方法(以下、本発明の第二の形態の製造方法とも記載する。)は、加熱反応工程と、ケミカルフィルタ用シート製造工程(B)と、成形工程(B)と、酸処理工程(B)とを有する。   The manufacturing method of the chemical filter of the second aspect of the present invention (hereinafter also referred to as the manufacturing method of the second aspect of the present invention) includes a heating reaction step, a chemical filter sheet manufacturing step (B), and molding. It has a process (B) and an acid treatment process (B).

本発明の第二の形態の製造方法に係る加熱反応工程は、前記本発明のスルフォン化レーヨン繊維の製造方法に係る加熱反応工程と同様である。   The heating reaction step according to the production method of the second aspect of the present invention is the same as the heating reaction step according to the method for producing the sulfonated rayon fiber of the present invention.

本発明の第二の形態の製造方法に係るケミカルフィルタ用シート製造工程(B)は、該加熱反応工程で得られるスルファミン酸基導入レーヨン繊維を成形し、スルファミン酸基導入ケミカルフィルタ用シートを製造する工程である。   In the chemical filter sheet manufacturing step (B) according to the manufacturing method of the second aspect of the present invention, the sulfamic acid group-introduced rayon fiber obtained in the heating reaction step is molded to manufacture a sulfamic acid group-introduced chemical filter sheet. It is a process to do.

該ケミカルフィルタ用シート製造工程(B)は、成形される繊維が、該ケミカルフィルタ用シート製造工程(A)では、該スルフォン化レーヨン繊維であるのに対し、該ケミカルフィルタ用シート製造工程(B)では、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維であること、得られるものが、該ケミカルフィルタ用シート製造工程(A)では、該スルフォン化ケミカルフィルタ用シートであるのに対し、該ケミカルフィルタ用シート製造工程(B)では、該スルファミン酸基導入ケミカルフィルタ用シートであること以外は、該ケミカルフィルタ用シート製造工程(A)と同様である。   In the chemical filter sheet manufacturing step (B), the formed fiber is the sulfonated rayon fiber in the chemical filter sheet manufacturing step (A), whereas the chemical filter sheet manufacturing step (B) In the chemical filter sheet manufacturing step (A), the resulting sulfamic acid group-introduced rayon fiber is the sulfonated chemical filter sheet. The step (B) is the same as the chemical filter sheet manufacturing step (A) except that the sulfamic acid group-introduced chemical filter sheet is used.

該スルファミン酸基導入ケミカルフィルタ用シートは、ケミカルフィルタ用シートを構成するレーヨン繊維に、スルファミン酸基が導入されているケミカルフィルタ用シートである。   The sulfamic acid group-introduced chemical filter sheet is a chemical filter sheet in which sulfamic acid groups are introduced into rayon fibers constituting the chemical filter sheet.

本発明の第二の形態の製造方法に係る成形工程(B)は、該ケミカルフィルタ用シート製造工程(B)により得られる、該スルファミン酸基導入ケミカルフィルタ用シートを成形し、ケミカルフィルタ前駆物を得る工程である。   In the molding step (B) according to the production method of the second aspect of the present invention, the chemical filter precursor is obtained by molding the sulfamic acid group-introduced chemical filter sheet obtained by the chemical filter sheet production step (B). It is the process of obtaining.

該成形工程(B)は、成形されるケミカルフィルタ用シートが、該成形工程(A)では、該スルフォン化ケミカルフィルタ用シートであるのに対し、該成形工程(B)では、該スルファミン酸基導入ケミカルフィルタ用シートであること、得られるものが、該成形工程(A)では、該ケミカルフィルタであるのに対し、該成形工程(B)では、該ケミカルフィルタ前駆物であること以外は、該成形工程(A)と同様である。すなわち、該成形工程(B)では、該スルファミン酸基導入ケミカルフィルタ用シートを、ケミカルフィルタの構造に成形する。   In the molding step (B), the chemical filter sheet to be molded is the sulfonated chemical filter sheet in the molding step (A), whereas in the molding step (B), the sulfamic acid group is formed. Except for being a chemical filter sheet in the molding step (A), the obtained chemical filter sheet is the chemical filter in the molding step (A), whereas the chemical filter precursor is obtained in the molding step (B). The same as in the forming step (A). That is, in the forming step (B), the sulfamic acid group-introduced chemical filter sheet is formed into a chemical filter structure.

該ケミカルフィルタ前駆物は、該ケミカルフィルタ前駆物を構成するレーヨン繊維に、スルファミン酸基が導入されている。   In the chemical filter precursor, sulfamic acid groups are introduced into the rayon fibers constituting the chemical filter precursor.

本発明の第二の形態の製造方法に係る酸処理工程(B)は、該成形工程(B)で得られる該ケミカルフィルタ前駆物と無機酸を反応させ、ケミカルフィルタを得る工程である。   The acid treatment step (B) according to the production method of the second aspect of the present invention is a step of obtaining a chemical filter by reacting the chemical filter precursor obtained in the molding step (B) with an inorganic acid.

該酸処理工程(B)は、酸と反応させるものが、該酸処理工程(A)では、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維であるのに対し、該酸処理工程(B)では、該ケミカルフィルタ前駆物であること、得られるものが、該酸処理工程(A)では、該スルフォン化レーヨン繊維であるのに対し、該酸処理工程(B)では、該ケミカルフィルタであること以外は、該酸処理工程(A)と同様である。   In the acid treatment step (B), what is reacted with the acid is the rayon fiber having sulfamic acid groups introduced in the acid treatment step (A), whereas in the acid treatment step (B), the chemical filter is used. In the acid treatment step (A), what is obtained is the sulfonated rayon fiber, whereas in the acid treatment step (B), the chemical filter is used except that it is the chemical filter. The same as in the acid treatment step (A).

該酸処理工程(B)を行うことにより、該ケミカルフィルタ前駆物中の、スルファミン酸基(−O−SO ・NH )を、−OSOH基(−O−SO ・H)に変換する。 By performing the acid treatment step (B), sulfamic acid groups (—O—SO 3 · NH 4 + ) in the chemical filter precursor are converted to —OSO 3 H groups (—O—SO 3 —. H + ).

このように、本発明の第一の形態の製造方法又は本発明の第二の形態の製造方法によれば、レーヨン繊維で構成され、且つケミカルフィルタを構成するレーヨン繊維に、スルフォン基が導入されているケミカルフィルタを製造することができる。   Thus, according to the manufacturing method of the first aspect of the present invention or the manufacturing method of the second aspect of the present invention, a sulfone group is introduced into the rayon fibers that are formed of rayon fibers and that constitute the chemical filter. The chemical filter can be manufactured.

次に、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。   EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated more concretely, this is only an illustration and does not restrict | limit this invention.

(実施例1)
(スルフォン化レーヨン繊維の作製)
1.7dtexのレーヨン繊維(引張強度:2.3CN/dtex)5gをイオン交換水2Lにいれ、攪拌器を用いて攪拌して、繊維を開繊した。その後、アスピレ−ターを用いて濾過を行った。この操作を2回繰り返し、更に、水洗し、80℃で乾燥して、開繊繊維を得た。該開繊繊維を、スルファミン酸濃度が5%のスルファミン酸水溶液200gに混合し、攪拌しながら、1時間、25℃に保持した。1時間保持後、開繊繊維:スルファミン酸水溶液の重量比率が、1:4になるようにアスピレ−ターを用いて吸引してスルファミン酸水溶液を除去し、スルファミン酸水溶液含有繊維を得た。該スルファミン酸水溶液含有繊維を、恒温器に入れて、80℃で、4時間加熱反応させた。この時、加熱温度と加熱時間の積は、前記式(1)の範囲内である。加熱反応により得られた繊維を、濾紙上に移し、吸引しながらスルファミン酸水溶液を除去した。次いで、濾紙上の繊維を2Lのイオン交換水に入れて攪拌した後、濾紙上に移し、吸引しながら水分の除去するという水洗操作を、2回行なった。次いで、水洗操作後の繊維を、5%の硫酸水溶液に加え、25℃で30分間、酸処理を行った。酸処理後の繊維を、濾紙上に移し、吸引しながら硫酸水溶液を除去した。次いで、濾紙上の繊維を2Lのイオン交換水に入れて攪拌した後、濾紙上に移し、吸引しながら水分の除去するという水洗操作を、濾液のpHが4以上になるまで繰り返すことにより行った。得られた繊維を、110℃で乾燥して、スルフォン化レーヨン繊維を得た。
Example 1
(Production of sulfonated rayon fiber)
5 g of 1.7 dtex rayon fiber (tensile strength: 2.3 CN / dtex) was placed in 2 L of ion-exchanged water and stirred using a stirrer to open the fiber. Then, it filtered using the aspirator. This operation was repeated twice, and further washed with water and dried at 80 ° C. to obtain a spread fiber. The spread fiber was mixed with 200 g of a sulfamic acid aqueous solution having a sulfamic acid concentration of 5%, and kept at 25 ° C. for 1 hour with stirring. After holding for 1 hour, the sulfamic acid aqueous solution was removed by suction using an aspirator so that the weight ratio of the spread fiber to the sulfamic acid aqueous solution was 1: 4 to obtain a sulfamic acid aqueous solution-containing fiber. The sulfamic acid aqueous solution-containing fiber was put in a thermostat and heated and reacted at 80 ° C. for 4 hours. At this time, the product of the heating temperature and the heating time is within the range of the formula (1). The fiber obtained by the heating reaction was transferred onto a filter paper, and the aqueous sulfamic acid solution was removed while sucking. Next, the fiber on the filter paper was stirred in 2 L of ion-exchanged water, then transferred to the filter paper, and the water washing operation of removing moisture while sucking was performed twice. Subsequently, the fiber after the water washing operation was added to a 5% sulfuric acid aqueous solution, and acid treatment was performed at 25 ° C. for 30 minutes. The acid-treated fiber was transferred onto a filter paper and the sulfuric acid aqueous solution was removed while sucking. Next, the fiber on the filter paper was stirred in 2 L of ion-exchanged water, then transferred to the filter paper, and the water washing operation of removing moisture while sucking was repeated until the pH of the filtrate reached 4 or higher. . The obtained fiber was dried at 110 ° C. to obtain a sulfonated rayon fiber.

(スルフォン化レーヨン繊維の物性測定)
1.引張強度の測定
JIS L 1013に準拠して行ったところ、該スルフォン化レーヨン繊維の引張強度は、1.6CN/dtexであった。この時、スルフォン化前後での引張強度の低下率は、30%((2.3−1.6)×100/2.3)であった。
2.イオン交換容量の測定
次に、得られたスルフォン化レーヨン繊維を採取し、乾燥重量を測定したところ3.044gであった。次に、採取した繊維を、0.1N水酸化ナトリウム水溶液(比重1.004)1100mlに加え、攪拌しながら2時間中和反応を行った。中和反応後の水溶液を濾過し、得られた濾液50.00mlを、0.1Nの塩酸水溶液(比重1.005)で中和適定した。該中和滴定に要した塩酸水溶液量は11.79mlであり、該スルフォン化レーヨン繊維のイオン交換容量を計算したところ、2.51m当量/gであった。
(Measurement of physical properties of sulfonated rayon fiber)
1. Measurement of tensile strength When conducted according to JIS L 1013, the tensile strength of the sulfonated rayon fiber was 1.6 CN / dtex. At this time, the rate of decrease in tensile strength before and after sulfonation was 30% ((2.3-1.6) × 100 / 2.3).
2. Measurement of ion exchange capacity Next, the obtained sulfonated rayon fiber was collected and its dry weight was measured to be 3.044 g. Next, the collected fiber was added to 1100 ml of a 0.1N sodium hydroxide aqueous solution (specific gravity 1.004), and a neutralization reaction was performed for 2 hours with stirring. The aqueous solution after the neutralization reaction was filtered, and 50.00 ml of the obtained filtrate was neutralized with a 0.1N aqueous hydrochloric acid solution (specific gravity 1.005). The amount of aqueous hydrochloric acid required for the neutralization titration was 11.79 ml, and the ion exchange capacity of the sulfonated rayon fiber was calculated to be 2.51 meq / g.

(ケミカルフィルタの製造)
上記と同様の方法で、スルフォン化レーヨン繊維を製造し、これを用いて不織布を製造した。先ず、該スルフォン化レーヨン繊維9g及び低密度ポリエチレン繊維(平均繊維径:1.5dtex)1gを、イオン交換水10Lに加え、攪拌器で10分間攪拌した。次に、直径150mmの濾過器にろ紙を敷き、該濾過器に、混合液を流し込みながら、静かに濾過し、シート状の濾過物を得た。この濾過物を100℃の乾燥機で乾燥し、その後に130℃で熱プレスし、厚さ0.2mmのシート状成形体を得た。得られたシート状物の坪量(単位面積当たりの重量)は、平均で約130g/mであった。
(Manufacture of chemical filters)
A sulfonated rayon fiber was produced in the same manner as described above, and a nonwoven fabric was produced using this. First, 9 g of the sulfonated rayon fiber and 1 g of low density polyethylene fiber (average fiber diameter: 1.5 dtex) were added to 10 L of ion-exchanged water and stirred for 10 minutes with a stirrer. Next, filter paper was laid on a filter having a diameter of 150 mm, and gently filtered while pouring the mixed liquid into the filter to obtain a sheet-like filtrate. This filtrate was dried with a dryer at 100 ° C. and then hot-pressed at 130 ° C. to obtain a sheet-like molded body having a thickness of 0.2 mm. The basis weight (weight per unit area) of the obtained sheet-like material was about 130 g / m 2 on average.

(ケミカルフィルタの性能評価試験)
得られたシート状物を用い、以下の試験条件で、アンモニア除去率の測定を行った。試験開始直後のアンモニアの除去率は98.4%、6時間経過後の除去率は91.2%であった。
・通気ガスの組成:アンモニアを240μg/m含む空気
・通気ガスの温度及び湿度:23℃、50%RH
・除去対象ガス:アンモニア
・通気風速:0.5m/s
・ケミカルフィルタの設置方向:被処理空気の通気方向に対して、直交する方向
(Chemical filter performance evaluation test)
Using the obtained sheet-like material, the ammonia removal rate was measured under the following test conditions. The ammonia removal rate immediately after the start of the test was 98.4%, and the removal rate after 6 hours was 91.2%.
・ Composition of aeration gas: air containing 240 μg / m 3 of ammonia ・ Temperature and humidity of aeration gas: 23 ° C., 50% RH
-Gas to be removed: Ammonia-Ventilation air speed: 0.5 m / s
・ Chemical filter installation direction: Direction perpendicular to the direction of air flow

(比較例1)
実施例1で用いた1.7dtexのレーヨン繊維5gを、5%硫酸水溶液200gに加え、80℃で、1時間攪拌を行なったところ、繊維は茶色く劣化し、水洗操作を行うと、該繊維は細かく断裂した。次いで、該溶液を水に投入したところ、塊状の樹脂が得られるのみで、繊維状のものは得られなかった。
(Comparative Example 1)
When 5 g of 1.7 dtex rayon fiber used in Example 1 was added to 200 g of 5% sulfuric acid aqueous solution and stirred at 80 ° C. for 1 hour, the fiber deteriorated brown, and when washed with water, the fiber was Ripped finely. Next, when the solution was poured into water, only a blocky resin was obtained, and a fibrous product was not obtained.

(比較例2)
(スルフォン化レーヨン繊維の製造)
スルファミン酸水溶液含有繊維を、恒温器に入れて、加熱反応させる際に、80℃で、1時間加熱反応させる代わりに、80℃で、48時間加熱反応させる以外は、実施例1と同様の方法で行ったところ、黒色の粉末状のものが得られるのみで、繊維状のものは得られなかった。この時、加熱温度と加熱時間の積は、前記式(1)の範囲外である。
(Comparative Example 2)
(Manufacture of sulfonated rayon fiber)
When the sulfamic acid aqueous solution-containing fiber is put into a thermostat and subjected to a heating reaction, the same method as in Example 1 except that the heating reaction is performed at 80 ° C. for 48 hours instead of the heating reaction at 80 ° C. for 1 hour. As a result, only a black powder was obtained, but a fibrous one was not obtained. At this time, the product of the heating temperature and the heating time is out of the range of the formula (1).

Figure 2006274464
Figure 2006274464

Claims (7)

イオン交換容量が1m当量/g以上であることを特徴とするスルフォン化レーヨン繊維。   A sulfonated rayon fiber having an ion exchange capacity of 1 meq / g or more. レーヨン繊維(a)に、スルファミン酸濃度が1〜40重量%であるスルファミン酸水溶液(b)が、1〜20の重量比((b)/(a))で含有されているスルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維を、加熱温度が70〜150℃であり、且つ加熱温度と加熱時間の積(t×h)が、下記式(1):
−2.6m+200≦t×h≦−80m+3000 (1)
(式(1)中、mはスルファミン酸水溶液の濃度(重量%)を示し、tは加熱温度(℃)を示し、hは加熱時間(時間)を示す。)
の範囲となる条件下で加熱し、スルファミン酸基導入レーヨン繊維を得る、加熱反応工程と、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維と無機酸を反応させ、スルフォン化レーヨン繊維を得る、酸処理工程(A)とを有することを特徴とするスルフォン化レーヨン繊維の製造方法。
A sulfamic acid aqueous solution containing a sulfamic acid aqueous solution (b) having a sulfamic acid concentration of 1 to 40% by weight in a rayon fiber (a) at a weight ratio ((b) / (a)) of 1 to 20 The rayon fiber has a heating temperature of 70 to 150 ° C., and the product (t × h) of the heating temperature and the heating time is represented by the following formula (1):
−2.6 m + 200 ≦ t × h ≦ −80 m + 3000 (1)
(In formula (1), m represents the concentration (wt%) of the aqueous sulfamic acid solution, t represents the heating temperature (° C.), and h represents the heating time (hour).)
To obtain a sulfamic acid group-introduced rayon fiber, a heating reaction step, and reacting the sulfamic acid group-introduced rayon fiber with an inorganic acid to obtain a sulfonated rayon fiber (A And a method for producing a sulfonated rayon fiber.
前記加熱反応工程の前段に、前記レーヨン繊維を、前記スルファミン酸水溶液に混合し、次いで、該レーヨン繊維及び該スルファミン酸水溶液の混合物を、5分以上、5〜60℃に保持するスルファミン酸吸着工程を有すること特徴とする請求項2記載のスルフォン化レーヨン繊維の製造方法。   Before the heating reaction step, the rayon fiber is mixed with the aqueous sulfamic acid solution, and then the mixture of the rayon fiber and the aqueous sulfamic acid solution is maintained at 5 to 60 ° C. for 5 minutes or more. The method for producing a sulfonated rayon fiber according to claim 2, comprising: 前記請求項1記載のスルフォン化レーヨン繊維を用いて製造されることを特徴とするスルフォン化ケミカルフィルタ用シート。   A sulfonated chemical filter sheet produced using the sulfonated rayon fiber according to claim 1. 前記請求項4記載のスルフォン化ケミカルフィルタ用シートを成形して得られることを特徴とするケミカルフィルタ。   A chemical filter obtained by molding the sulfonated chemical filter sheet according to claim 4. レーヨン繊維(a)に、スルファミン酸濃度が1〜40重量%であるスルファミン酸水溶液(b)が、1〜20の重量比((b)/(a))で含有されているスルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維を、加熱温度が70〜150℃であり、且つ加熱温度と加熱時間の積(t×h)が、下記式(1):
−2.6m+200≦t×h≦−80m+3000 (1)
(式(1)中、mはスルファミン酸水溶液の濃度(重量%)を示し、tは加熱温度(℃)を示し、hは加熱時間(時間)を示す。)
の範囲となる条件下で加熱し、スルファミン酸基導入レーヨン繊維を得る、加熱反応工程と、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維と無機酸を反応させ、スルフォン化レーヨン繊維を得る、酸処理工程(A)と、該スルフォン化レーヨン繊維を成形し、スルフォン化ケミカルフィルタ用シートを得る、ケミカルフィルタ用シート製造工程(A)と、該スルフォン化ケミカルフィルタ用シートを成形し、ケミカルフィルタを得る、成形工程(A)とを有することを特徴とするケミカルフィルタの製造方法。
A sulfamic acid aqueous solution containing a sulfamic acid aqueous solution (b) having a sulfamic acid concentration of 1 to 40% by weight in a rayon fiber (a) at a weight ratio ((b) / (a)) of 1 to 20 The rayon fiber has a heating temperature of 70 to 150 ° C., and the product (t × h) of the heating temperature and the heating time is represented by the following formula (1):
−2.6 m + 200 ≦ t × h ≦ −80 m + 3000 (1)
(In formula (1), m represents the concentration (wt%) of the aqueous sulfamic acid solution, t represents the heating temperature (° C.), and h represents the heating time (hour).)
To obtain a sulfamic acid group-introduced rayon fiber, a heating reaction step, and reacting the sulfamic acid group-introduced rayon fiber with an inorganic acid to obtain a sulfonated rayon fiber (A ), And forming the sulfonated rayon fiber to obtain a sulfonated chemical filter sheet, a chemical filter sheet manufacturing step (A), and forming the sulfonated chemical filter sheet to obtain a chemical filter. (A) and the manufacturing method of the chemical filter characterized by the above-mentioned.
レーヨン繊維(a)に、スルファミン酸濃度が1〜40重量%であるスルファミン酸水溶液(b)が、1〜20の重量比((b)/(a))で含有されているスルファミン酸水溶液含有レーヨン繊維を、加熱温度が70〜150℃であり、且つ加熱温度と加熱時間の積(t×h)が、下記式(1):
−2.6m+200≦t×h≦−80m+3000 (1)
(式(1)中、mはスルファミン酸水溶液の濃度(重量%)を示し、tは加熱温度(℃)を示し、hは加熱時間(時間)を示す。)
の範囲となる条件下で加熱し、スルファミン酸基導入レーヨン繊維を得る、加熱反応工程と、該スルファミン酸基導入レーヨン繊維を成形して、スルファミン酸基導入ケミカルフィルタ用シートを得る、ケミカルフィルタ用シート製造工程(B)と、該スルファミン酸基導入ケミカルフィルタ用シートを成形し、ケミカルフィルタ前駆物を得る、成形工程(B)と、該ケミカルフィルタ前駆物と無機酸を反応させ、ケミカルフィルタを得る、酸処理工程(B)とを有することを特徴とするケミカルフィルタの製造方法。
A sulfamic acid aqueous solution containing a sulfamic acid aqueous solution (b) having a sulfamic acid concentration of 1 to 40% by weight in a rayon fiber (a) at a weight ratio ((b) / (a)) of 1 to 20 The rayon fiber has a heating temperature of 70 to 150 ° C., and the product (t × h) of the heating temperature and the heating time is represented by the following formula (1):
−2.6 m + 200 ≦ t × h ≦ −80 m + 3000 (1)
(In formula (1), m represents the concentration (wt%) of the aqueous sulfamic acid solution, t represents the heating temperature (° C.), and h represents the heating time (hour).)
Heat reaction step of obtaining sulfamic acid group-introduced rayon fiber by heating under the conditions in the above range, and molding the sulfamic acid group-introduced rayon fiber to obtain a sulfamic acid group-introduced chemical filter sheet for chemical filter A sheet manufacturing process (B), a sheet for a chemical filter having a sulfamic acid group-introduced chemical filter, and a chemical filter precursor are obtained. A molding process (B), the chemical filter precursor and an inorganic acid are reacted, and a chemical filter is obtained. A method for producing a chemical filter, comprising: an acid treatment step (B).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009226380A (en) * 2008-03-25 2009-10-08 Nichias Corp Chemical filter and method for producing the same
JP2010063959A (en) * 2008-09-09 2010-03-25 Nichias Corp Chemical filter and method of manufacturing the same

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