JP2020534446A - アラミド繊維の遠赤外線放射紙及びその製造方法 - Google Patents

アラミド繊維の遠赤外線放射紙及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明はアラミド繊維遠赤外線放射紙の製造方法を提供する。本発明において、前記パラ配向アラミド細断繊維とパラアラミドパルプ繊維は紙ベースの機能材料として、高い比強度、高い比剛性という優れた特性を持っていると同時に、パラ配向アラミド細断繊維、パラアラミドパルプ繊維は孔隙や、ポアを有する紙状物を形成することができるため、前記カーボンナノチューブは前記紙上物の構造における孔隙や、ポアに埋め込み、それにより良好な成形品質および複合特性を有する。実施例の結果は、本発明によって提供されるアラミド繊維遠赤外線放射紙の遠赤外線放射波長は４〜２０μｍであり、主周波数帯域は１０μｍ程度であり、遠赤外線変換効率は９９％と高く、テンサイルストレングスは０．１２〜７００μｍであり、テンサイルストレングスは０．１８ＫＮ／ｍｍ２であり、折り曲げること又は折りたたむことができることを示している。

Description

本発明は遠赤外線放射材料技術分野に関し、具体的に、アラミド繊維の遠赤外線放射紙及その製造方法に関する。
遠赤外線は赤外線の波長の範囲内にある光波で、その波長は３〜１００μｍの範囲で、人に気づかれない場合が多いのであるが、遠赤外線は生命体に対して重要な役割を果たしている。人体が遠赤外線を吸収した後、体温が上昇し、毛細血管が拡張し、血液循環が活発になり、人体の新陳代謝と機体の稼働が高くなる。遠赤外線は優れた性能を有するため、生命科学及びバイオ医療分野での応用が広がっている。現在、遠赤外線を放射できる装置は少数であるが、遠赤外線の放射用材料の本性に制限されるため、これらの装置から放射される遠赤外線にはノイズウェーブが多く、遠赤外線の放射率が低いのである。
カーボンナノチューブは遠赤外線放射源としての新しい材料であり、優れた物理化学性能を有しながら、遠赤外線を放射できる比率は９０％以上と高く、理想的な遠赤外線を放射する材料である。従来、カーボンナノチューブは遠赤外線の放射における応用に関して、通常はカーボンナノチューブを製品フィルム（例えば、プラスチックフィルム）にコーティングし、形成されたカーボンナノチューブ層と製品フィルムとは簡単な複合積層体であり、二つの材料複合部に大きなエネルギー損失が生じ、材料自体の特性を完全に発揮することができない。以上のことにより、このような方法で得られた複合材料の遠赤外線放射率は比較的低く，さらなる応用を厳しく制限した。
本発明の目的は、アラミド繊維の遠赤外線放射紙及びその製造方法を提供することにあり、本発明に提供される方法により、製造されたアラミド繊維の遠赤外線放射紙は優れた遠赤外線放射性能と機械的性質を有する。
本発明は、上記の目的を実現するために、以下の技術案を提供する。
本発明は、（１）パラ配向アラミド細断繊維を、リリーブ剤（ｒｅｌｉｅｖｉｎｇ ａｇｅｎｔ）及び水と混合した後に、デファイディング処理を行って、得られた繊維を洗浄した後に、低温のプラズマで表面処理を行って、得られた繊維を分散剤及び水と混合した後に、順に超音波処理、叩解処理を行い、パラ配向アラミド細断繊維のスラリーを得て、
パラアラミドパルプ繊維を分散剤及び水と混合した後に、順に超音波処理と叩解処理を行って、パラアラミドパルプ繊維のスラリーを得て、
パラ配向アラミド細断繊維のスラリーとパラアラミドパルプ繊維のスラリーとを混合して、剪断処理を行って、アラミド繊維のスラリーを得る工程と、
（２）カーボンナノチューブを、分散剤と、エタノールと混合して順に超音波処理と剪断処理を行い，カーボンナノチューブ分散液を得る工程と、
（３）上記程（１）のアラミド繊維のスラリーを、上記工程（２）のカーボンナノチューブ分散液及び紙力増強剤と混合して、せん断処理を行って、得られた混合スラリーを基材の片面に塗布し、硬化させた後に、基材を剥離し、得られた硬化膜をホットプレス成形し、アラミド繊維遠赤外線放射紙を得る工程とを含む、アラミド繊維遠赤外線放射紙的製造方法を提供し、
前記工程（１）と前記工程（２）は、時間の順に限定されない。
前記工程（１）の中のパラ配向アラミド細断繊維とパラアラミドパルプ繊維と、前記工程（２）中のカーボンナノチューブとの質量比率は（０．５〜１．５）：（０．５〜１．５）：（０．５〜８）であることが好ましい。
前記工程（１）の中のパラ配向アラミド細断繊維の長さは３〜５ｍｍであることが好ましい。
前記工程（１）の中のパラアラミドパルプ繊維の長さは１．２〜１．８ｍｍであることが好ましい。
前記工程（１）における表面処理の圧力は７５〜８５Ｐａであり、電力は７５〜８５Ｗであり、時間は２．５〜３．５分であることが好ましい。
前記工程（１）の中のリリーブ剤には、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド又はポリビニルアルコールが含まれていることが好ましい。
前記工程（１）の中の分散剤には、ポリエチレンオキシドが含まれていることが好ましい。
前記工程（２）の中の分散剤には、ドデシル硫酸ナトリウム、ポリビニルピロリドン、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウが含まれていることが好ましい。
前記工程（２）の中のカーボンナノチューブはウィスカー状の多層カーボンナノチューブであることが好ましい。
前記カーボンナノチューブの長さは２〜５μｍであり、直径は３０〜１５０ｎｍであることが好ましい。
前記工程（３）の中の紙力増強剤には、アニオン性ポリアクリルアミド又はカルボキシメチルセルロースが含まれていることが好ましい。
前記工程（３）中の混合スラリーが基材の片面に塗布される量は０．２〜２ｍＬ／ｃｍ２であることが好ましい。
前記工程（３）で硬化温度した温度は６０〜８０℃であり、時間は２２〜２６ｈであることが好ましい。
前記工程（３）におけるホットプレス成形の温度は２５０〜３５０℃であり、線圧は１２０〜１５０ＫＮ／ｍであることが好ましい。
本発明は、パラ配向アラミド細断繊維、パラアラミドパルプ繊維、及びカーボンナノチューブの原材料から、上記の技術案のいずれかに記載の製造方法によって製造されたアラミド繊維の遠赤外線放射紙を提供し、上記パラ配向アラミド細断繊維と、パラアラミドパルプ繊維によって、孔隙や、ポアを有する紙状物が形成され、上記カーボンナノチューブは上記紙状物に構成された孔隙や、ポアに埋め込まれている。
上記アラミド繊維の遠赤外線放射紙の厚さは０．２５〜０．３５ｍｍであることが好ましい。
本発明は、パラ配向アラミド細断繊維をリリーブ剤（ｒｅｌｉｅｖｉｎｇ ａｇｅｎｔ）及び水と混合した後に、デファイディング処理を行って、得られた繊維を洗浄した後に、低温のプラズマで表面処理を行って、得られた繊維を分散剤及び水と混合した後に、順に超音波処理、叩解処理を行い、パラ配向アラミド細断繊維のスラリーを得て、パラアラミドパルプ繊維を分散剤と水と混合した後に、順に超音波処理と叩解処理を行って、パラアラミドパルプ繊維のスラリーを得て、パラ配向アラミド細断繊維のスラリーとパラアラミドパルプ繊維のスラリーとを混合して、剪断処理を行って、アラミド繊維のスラリーが得る工程と、カーボンナノチューブと、分散剤と、エタノールと混合して順に超音波処理と剪断処理を行い，カーボンナノチューブ分散液が得る工程と、前記アラミド繊維のスラリーを、前記カーボンナノチューブ分散液及び紙力増強剤と混合して、せん断処理を行って、得られた混合スラリーを基材の片面に塗布し、硬化させた後に、基材を剥離し、得られた硬化膜をホットプレス成形し、アラミド繊維遠赤外線放射紙が得る工程とを含むアラミド繊維遠赤外線放射紙的製造方法を提供する。本発明において、紙ベースの機能材料としての前記パラ配向アラミド細断繊維とパラアラミドパルプ繊維は、高い比強度、高い比剛性という優れた特性を持っていると同時に、パラ配向アラミド細断繊維、パラアラミドパルプ繊維は孔隙や、ポアを有する紙状物を形成することができる。上記カーボンナノチューブは上記紙状物の構成に存在する孔隙や、ポアに埋め込まれている。そのため、パラアラミドの遠赤外線放射紙はより良い成形品質と複合性能を有するため、高速鉄道、飛行機、汽車などの加熱クッションに用いることができる。実施例の結果では、本発明が提供するアラミド繊維の遠赤外線放射紙から放射される遠赤外線の波長は４〜２０μｍであり、主周波数帯域は１０μｍ程度であり、かつ、遠赤外線変換効率は９９％に高くなることを示している。また、そのテンサイルストレングスは０．１２〜０．１８ＫＮ／ｍｍ２であり、曲げられ又は折りたたみが可能である。本発明は提供するアラミド繊維の遠赤外線放射紙が、優れた遠赤外線放射性能と機械的性質を有していることを明らかに示している。
また、本発明が提供する製造方法は取り扱いが簡単であり、生産への規模化が容易である。
本発明は、（１）パラ配向アラミド細断繊維を、リリーブ剤（ｒｅｌｉｅｖｉｎｇ ａｇｅｎｔ）及び水と混合した後に、デファイディング処理を行って、得られた繊維を洗浄した後に、低温のプラズマで表面処理を行って、得られた繊維を分散剤及び水と混合した後に、順に超音波処理、叩解処理を行い、パラ配向アラミド細断繊維のスラリーが得られた、
パラアラミドパルプ繊維を、分散剤及び水とを混合した後に、順に超音波処理と叩解処理を行って、パラアラミドパルプ繊維のスラリーを得た、
パラ配向アラミド細断繊維のスラリーを、パラアラミドパルプ繊維のスラリーと混合して、剪断処理を行って、アラミド繊維のスラリーを得る工程と、
（２）カーボンナノチューブを、分散剤及びエタノールと混合して順に超音波処理と剪断処理を行い，カーボンナノチューブ分散液を得る工程と、
（３）前記工程（１）のアラミド繊維のスラリーを、前記工程（２）のカーボンナノチューブ分散液及び紙力増強剤と混合して、せん断処理を行って、得られた混合スラリーを基材の片面に塗布し、固化硬化させた後に、基材を剥離して、得られた固化硬化膜をホットプレス成形して、アラミド繊維遠赤外線放射紙を得る工程とを含む、アラミド繊維遠赤外線放射紙的製造方法を提供し、
前記工程（１）と前記工程（２）は、時間順に限定されない。
本発明では、パラ配向アラミド細断繊維を、リリーブ剤（ｒｅｌｉｅｖｉｎｇ ａｇｅｎｔ）及び水と混合した後に、デファイディング処理を行って、得られた繊維を洗浄した後に、低温のプラズマで表面処理を行って、得られた繊維を分散剤及び水と混合した後に、順に超音波処理、叩解処理を行い、パラ配向アラミド細断繊維のスラリーを得る。本発明では、パラ配向アラミド細断繊維の長さは３〜５ｍｍが好ましい。本発明は、前記パラ配向アラミド細断繊維供給源として、特に限定されないが、当業者に知られている市販品を使用すれば良い。
本発明では、上記リリーブ剤として、特に限定されなく、当業者に知られているリリーブ剤を使用すればよい。本発明において，上記リリーブ剤として、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（ＳＤＢＳ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）又はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を含むことが好ましく、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムがより好ましい。本発明において、前記リリーブ剤とパラ配向アラミド細断繊維と水との質量比は、（０．００９〜０．０１１）：１：（５０〜１５０）が好ましく、０．０１：１：１００がより好ましい。本発明において、上記デファイディング処理として、特に限定されなく、当業者に知られているデファイディング処理の技術案を使用すればよい。
本発明において、前記洗浄は水洗いが好ましい。本発明は、前記洗浄の具体的な操作方法については特に限定されなく、当業者に知られている洗浄の技術案を使用すればよい。本発明は、洗浄によって、前記パラ配向アラミド細断繊維の表面の不純物を除去する。
本発明において、表面処理の圧力は７５〜８５Ｐａが好ましい、８０Ｐａがより好ましい、出力は７５〜８５Ｗが好ましい、８０Ｗがより好ましい、時間は、２．５〜３．５分が好ましい、３分がより好ましい。本発明は、上記パラ配向アラミド細断繊維の表面上の微細な不純物をさらに除去するために表面処理に低温プラズマを利用する。
本発明では、分散剤として、特に限定されなく、具体的に、例えば、ポリエチレンオキシドなどの当業者に知られている分散剤を使用すればよい。本発明において、上記分散剤と、パラ配向アラミド細断繊維と、水との質量比は、（０．００９〜０．０１１）：１：（５０〜１５０）が好ましく、０．０１：１：１００がより好ましい。本発明において、超音波処理の時間は２０〜３０分が好ましく、本発明の超音波処理の電力は特に限定されないが、当業者に知られている電力を使用すればよい。本発明は、叩解処理として、特に限定されないが、当業者に知られている叩解処理の技術案を使用すればよい。本発明において、叩解処理時間は５〜１０分が好ましく、叩解処理の間に、叩解度は、４０〜５０°ＳＲが好ましく、４５°ＳＲがより好ましい。本発明は、前記分散剤の作用で、超音波処理によって、パラ配向アラミド細断繊維を水に均一に分散させ、更に、叩解処理によって、パラ配向アラミド細断繊維のスラリーを得た。
本発明はパラアラミドパルプ繊維と、分散剤及び水を混合した後、順に超音波処理と、叩解処理を行い、パラアラミドパルプ繊維のスラリーを得た。本発明において、上記パラアラミドパルプ繊維の長さは、１．２〜１．８ｍｍが好ましい。本発明のパラアラミドパルプ繊維の供給源は特に限定されず、当業者に知られている市販品を使用すればよい。本発明においては、分散剤として、特に限定されないが、当業者に知られている分散剤、具体的には、ポリエチレンオキシドを用いることができる。本発明において、上記分散剤と、パラアラミドパルプ繊維と、水との質量比は、（０．００９〜０．０１１）：１：（５０〜１５０）が好ましく、０．０１：１：１００がより好ましい。本発明において、超音波処理の時間は２０〜３０分が好ましく、本発明において、超音波処理の電力は特に限定されないが、当業者に知られている電力を使用すればよい。本発明は、叩解処理に特に限定されないが、当業者に知られている叩解処理の技術案を使用すればよく、本発明においては、叩解処理時間は５〜１０分が好ましく、叩解処理の間に、叩解処理度は、４０〜５０°ＳＲが好ましく、４５°ＳＲがより好ましい。本発明においては、パラアラミドパルプ繊維を分散剤の作用で、超音波処理によって、水に均一に分散させて、さらに叩解処理によって、パラアラミドパルプ繊維のスラリーを得る。
本発明は、パラ配向アラミド細断繊維スラリーとパラアラミドパルプ繊維スラリーとを得た後、上記パラ配向アラミド細断繊維スラリーとパラアラミドパルプ繊維スラリーとを混合して、剪断処理を行って、アラミド繊維スラリーを得た。本発明において、上記剪断処理の回転数は、１８００〜２２００ｒ／分が好ましく、２０００ｒ／分がより好ましく、時間は、３０〜６０分が好ましく、４０〜５０分がより好ましい。
本発明では、カーボンナノチューブを分散剤とエタノールと混合した後、順に超音波処理および剪断処理を施して、カーボンナノチューブ分散液を得た。本発明において、上記カーボンナノチューブは、ウィスカー状の多層カーボンナノチューブであることが好ましい。本発明において、カーボンナノチューブの長さは２〜５μｍ、直径は３０〜１５０ｎｍが好ましい。本発明において、カーボンナノチューブは、文献（ＳｕｎＸ Ｇ， Ｑｉｕ Ｚ Ｗ， Ｃｈｅｎ Ｌ， ｅｔ ａｌ． Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｏｆ Ｗｈｉｓｋｅｒ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ［Ｃ］／／Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｆｏｒｕｍ． Ｔｒａｎｓ Ｔｅｃｈ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎｓ Ｌｔｄ．，２０１６，８５２：５１４）に開示された方法により製造されたものが好ましい。この製造方法に従って、高純度および高結晶化度のリニア型カーボンナノチューブが得られた。本発明において、分散剤としては、特に限定されないが、当業者に公知の分散剤を使用すればよい。本発明では上記分散剤には、ドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（ＳＤＢＳ）を含むのが好ましい。本発明において、上記カーボンナノチューブ、分散剤およびエタノールの質量比は、１：（０．０５〜０．１）：（５０〜１５０）が好ましい。本発明において、超音波処理の時間は、１０〜３０分が好ましく、２０分がより好ましく、本発明において、超音波処理の電力は特に限定されなく、当業者に公知の電力を使用すればよい。本発明において、剪断処理の回転数は、１８００〜２２００ｒ／分が好ましく、２０００ｒ／分がより好ましく、時間は１０〜３０分が好ましく、２０分がより好ましい。本発明は、上記分散剤の作用で、超音波処理および剪断処理によってエタノール中にカーボンナノチューブを均一に分散させる。
本発明は、アラミド繊維スラリーおよびカーボンナノチューブ分散液を得た後、アラミド繊維スラリーとカーボンナノチューブ分散液および紙力増強剤を混合した後、剪断して、得られた混合スラリーを基材の片面に塗布・硬化した後、基材を剥離して、得られた硬化膜をホットプレス成形して、アラミド繊維遠赤外線放射紙を得た。本発明において、パラ配向アラミド細断繊維と、パラアラミドパルプ繊維と、カーボンナノチューブとの質量比は、（０．５〜１．５）：（０．５〜１．５）：（０．５〜８）が好ましく、１：１：（１〜４）がより好ましく、１：１：２が最も好ましい。本発明において、上記紙力増強剤は、アニオン性ポリアクリルアミド又はカルボキシメチルセルロースを含むことが好ましい。本発明において、上記紙力増強剤の質量は、パラアラミド短繊維とパラアラミドパルプ繊維との合計質量に対して、０．８〜１．２％が好ましく、１％がより好ましい。本発明において、上記アラミド繊維スラリーと、カーボンナノチューブ分散液と、紙力増強剤との混合は、ステンレス製流動混合機中で行うことが好ましい。本発明において、上記剪断処理の回転数は、１８００〜２２００ｒ／分が好ましく、２０００ｒ／分がより好ましく、時間は３０〜６０分が好ましく、４０〜５０分がよい好ましい。
本発明では、基材として、特に限定されないが、当業者に公知のものを使用すればよい。本発明の実施例においては、具体的に、セルロース基材を用いる。本発明では、基材の大きさとして、特に限定されないが、目的に応じて適宜選択すればよい。本実施例において、上記基材の大きさは具体的に、Ａ４用紙、即ち、２１０ｍｍ×２９７ｍｍとする。本発明において、上記基材は、主にベースとして機能し、圧力および高温に耐えることができ、且つ剥離に適している。
本発明では、上記塗布として、特に限定されないが、当業者に公知の塗布液を使用すればよい。本発明では、基板の片側へ均一に、混合スラリーをスリット押出塗布により塗布することが好ましい。本発明において、上記基材の片面における混合スラリーの塗布量は、０．２〜２ｍＬ／ｃｍ２が好ましく、０．８〜１．３ｍＬ／ｃｍ２がより好ましい。
本発明において、上記硬化温度は６０〜８０℃が好ましく、時間は２２〜２６時間が好ましい。本発明では、上記硬化により、基材の片面に塗布された混合スラリーを初期乾燥して、基材の片面に硬化膜を形成して、上記硬化膜中のパラ配向アラミド細断繊維とパラアラミドパルプ繊維から格子構造を仮形成して、且つ、カーボンナノチューブを格子構造内に充填させる。
本発明において、上記ホットプレス成形の温度は、２５０〜３５０℃が好ましく、線圧は１２０〜１５０ＫＮ／ｍが好ましい。本発明では、ホットプレス成形することにより、カーボンナノチューブをアラミド繊維スラリーからなる多孔質網目構造に、さらに押し込むことができ、カーボンナノチューブのパラ配向アラミド細断繊維とパラアラミドパルプ繊維との複合が実現することができる。
本発明は、パラ配向アラミド細断繊維、パラアラミドパルプ繊維およびカーボンナノチューブを含む原料から、上記の技術案に記載された製造方法によって製造された、アラミド繊維遠赤外線放射紙を提供する。上記パラ配向アラミド細断繊維及びパラアラミドパルプ繊維により、孔隙や、ポアを有する紙状物が形成され、上記カーボンナノチューブは上記紙状物の構成にある孔隙や、ポアに埋め込まれている。本発明において、上記アラミド繊維遠赤外線放射紙の厚さは、０．２５〜０．３５ｍｍが好ましく、０．３ｍｍがより好ましい。
本発明の技術案は、本発明の実施例と共に、以下のように明確かつ完全に説明される。記載された実施例は本発明の実施例の一部にすぎず、全ての実施例ではないことは明らかである。当業者によって創造的な努力なしに本発明の実施形態に基づいて得られる他のすべての実施例は、本発明の範囲内に所属する。
実施例１
パラ配向アラミド細断繊維（長さ３〜５ｍｍ）１ｇをドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．０１ｇおよび水１００ｍＬと混合した後、デファイディング処理を行い、得られた繊維を水で洗浄した後、８０Ｐａの圧力および８０Ｗの出力の条件下で、低温プラズマにより、３分間表面処理し、得られた繊維をポリエチレンオキシド０．０１ｇ及び水１００ｍＬと混合して、２０分間超音波処理して、次に叩解度を４０°ＳＲに制御し、１０分間叩解処理して、パラアラミドパルプ繊維スラリーを得た。
１ｇのパラアラミドパルプ繊維（長さ１．２〜１．８ｍｍ）を０．０１ｇのポリエチレンオキシドおよび１００ｍＬの水と混合し、次いで２０分間超音波処理して、叩解度を４０°ＳＲに制御し、１０分間叩解処理して、アラミドパルプ繊維スラリーを得た。
上記パラ配向アラミド細断繊維スラリーをパラアラミドパルプ繊維スラリーと混合し、２０００ｒ／分の条件で３０分間剪断して、アラミド繊維スラリーを得た。
２ｇのウィスカー状の多層カーボンナノチューブ（長さ２〜５μｍ、直径３０〜１５０ｎｍ）を０．１ｇのドデシル硫酸ナトリウムおよび２００ｇのエタノールと混合し、攪拌して、次いで１０分間超音波処理し、最後に２０００ｒｐｍ／分の条件下で剪断処理を１０分間実施して，カーボンナノチューブ分散液を得た。
ステンレス流体ミキサーを使用して、アラミド繊維スラリーと、カーボンナノチューブ分散液と、アニオン性ポリアクリルアミド（パラ配向アラミド細断繊維およびパラアラミドパルプ繊維の総質量の１％の量で添加される）とを混合した後、２０００ｒ／分の条件で３０分間せん断処理を行い、得られた混合スラリーをスリット押出コーティングによりセルロース基材（２１０ｍｍ×２９７ｍｍの大きさ）の片面に塗布した。その後、６０℃の条件で２４時間真空乾燥して、セルロース基材を剥がして、得られた硬化膜をロールホットプレス機により温度２５０℃、線圧１５０ＫＮ／ｍの条件で、ホットプレス成形して、厚さが０．３ｍｍであるアラミド繊維の遠赤外線繊維を得た。
グレーティングと検出器を用いて、本実施例で作製したアラミド繊維遠赤外線放射紙の遠赤外線放射特性を測定した結果、アラミド繊維遠赤外線放射紙から放射される遠赤外線波長は４〜２０μｍ、主周波数帯域は１０μｍ程度で、遠赤外線の変換効率は９９％と高い。本発明によって提供されるアラミド繊維遠赤外線放射紙は良好な遠赤外線放射特性を有することが示されている。
本実施例で作製したアラミド繊維の遠赤外線放射紙の下に、分銅を掛けて、その強度を測定した結果、上記アラミド繊維の遠赤外線放射紙は、断面面積１平方ミリメートル当たりに、壊れずに、１５ｋｇの重さに耐えることができる。一方、本実施例で製造されたアラミド繊維の遠赤外線放射紙は、任意に曲げることができ、曲げ角度は０〜１８０°である。上記アラミド繊維遠赤外線放射紙を折り曲げた後、明らかな折り目は見られない。なお、強度測定をした結果、折り目がある箇所と折り目ない箇所とのテンサイルストレングスの差が小さく、折り目がある箇所のテンサイルストレングスは約０．１３ＫＮ／ｍｍ２であり、折り目ない箇所のテンサイルストレングスは０．１５ＫＮ／ｍｍ２である。本発明によって、提供されるアラミド繊維遠赤外線放射紙は良好な機械的性質を有することが示される。
実施例２
パラ配向アラミド細断繊維（長さ３〜５ｍｍ）２ｇをドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．０２ｇおよび水２００ｍＬと混合した後、デファイディング処理を行い、得られた繊維を水で洗浄した後、８０Ｐａの圧力および８０Ｗの出力の条件下で、低温プラズマにより３分間表面処理し、そして、得られた繊維をポリエチレンオキシド０．０２ｇと水２００ｍＬと混合して、３０分間超音波処理して、次に叩解度を４５°ＳＲに制御し、５分間叩解して、パラアラミドパルプ繊維スラリーを得た。
２ｇのパラアラミドパルプ繊維（長さ１．２〜１．８ｍｍ）を０．０１ｇのポリエチレンオキシドおよび２００ｍＬの水と混合し、次いで３０分間超音波処理して、叩解度を４５°ＳＲに制御し、５分間叩解処理して、アラミドパルプ繊維スラリーを得た。
上記のパラ配向アラミド細断繊維スラリーとパラアラミドパルプ繊維スラリーを混合した後、２０００ｒ／分の条件で６０分間剪断して、アラミド繊維スラリーを得た。
２ｇのウィスカー状の多層カーボンナノチューブ（長さ２〜５μｍ、直径３０〜１５０ｎｍ）を０．１５ｇのドデシル硫酸ナトリウムおよび１５０ｇのエタノールと混合し、攪拌して、次いで２０分間超音波処理し、最後に２０００ｒｐｍ／分の条件下で剪断処理を２０分間実施して，カーボンナノチューブ分散液を得た。
ステンレス流体ミキサーを使用して、上記のアラミド繊維スラリーと、カーボンナノチューブ分散液と、アニオン性ポリアクリルアミド（パラ配向アラミド細断繊維およびパラアラミドパルプ繊維の総質量の１％の量で添加される）とを混合した後、２０００ｒ／分の条件で６０分間せん断処理を行い、得られた混合スラリーをスリット押出コーティングによりセルロース基材（２１０ｍｍ×２９７ｍｍの大きさ）の片面に塗布した。その後、８０℃の条件で２４時間真空乾燥して、セルロース基材を剥がして、得られた硬化膜をロールホットプレス機により温度３５０℃、線圧１２０ＫＮ／ｍの条件で、ホットプレス成形して、厚さが０．３ｍｍであるアラミド繊維の遠赤外線繊維を得た。
グレーティングと検出器を用いて、本実施例で作製したアラミド繊維遠赤外線放射紙の遠赤外線放射特性を測定した結果、アラミド繊維遠赤外線放射紙から放射される遠赤外線波長は４〜２０μｍ、主周波数帯域は１０μｍ程度で、遠赤外線の変換効率は９９％と高い。本発明によって、提供されるアラミド繊維遠赤外線放射紙は良好な遠赤外線放射特性を有することが示されている。
本実施例で作製したアラミド繊維の遠赤外線放射紙の下に、分銅を掛けて、その強度を測定した結果、アラミド繊維の遠赤外線放射紙は、断面面積１平方ミリメートル当たりに、壊れずに、１７ｋｇの重さに耐えることができる。一方、本実施例で製造されたアラミド繊維の遠赤外線放射紙は、任意に曲げることができ、曲げ角度は０〜１８０°である。アラミド繊維遠赤外線放射紙を折り曲げた後、明らかな折り目は見られない。なお、強度測定をした結果、折り目がある箇所と折り目ない箇所のテンサイルストレングスの差が小さく、折り目がある箇所のテンサイルストレングスは約０．１６ＫＮ／ｍｍ２、折り目ない箇所のテンサイルストレングスは０．１７ＫＮ／ｍｍ２である。
実施例３
パラ配向アラミド細断繊維（長さ３〜５ｍｍ）１ｇをドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム０．０１ｇおよび水１００ｍＬと混合した後、デファイディング処理を行い、得られた繊維を水で洗浄した後、８０Ｐａの圧力および８０Ｗの出力の条件下、低温プラズマにより３分間表面処理し、そして、得られた繊維にポリエチレンオキシド０．０１ｇと水１００ｍＬを混合して、３０分間超音波処理して、次に叩解度を５０°ＳＲに制御し、１０分間叩解処理して、パラアラミドパルプ繊維スラリーを得た。
１ｇのパラアラミドパルプ繊維（長さ１．２〜１．８ｍｍ）を０．０１ｇのドデシル硫酸ナトリウムおよび１００ｍＬの水と混合し、次いで３０分間超音波処理して、叩解度を５０°ＳＲに制御し、１０分間叩解処理して、アラミドパルプ繊維スラリーを得た。
パラ配向アラミド細断繊維スラリーとパラアラミドパルプ繊維スラリーを混合した後、２０００ｒ／分の条件で３０分間剪断して、アラミド繊維スラリーを得た。
４ｇのウィスカー状の多層カーボンナノチューブ（長さ２〜５μｍ、直径３０〜１５０ｎｍ）を０．２ｇのドデシル硫酸ナトリウムおよび４００ｇのエタノールと混合して、攪拌して、次いで３０分間超音波処理し、最後に２０００ｒｐｍ／分の条件下で剪断処理を３０分間実施して，カーボンナノチューブ分散液を得た。
ステンレス流体ミキサーを使用して、上記アラミド繊維スラリーと、上記カーボンナノチューブ分散液と、アニオン性ポリアクリルアミド（パラ配向アラミド細断繊維およびパラアラミドパルプ繊維の総質量の１％の量で添加される）とを混合した後、２０００ｒ／分の条件で３０分間せん断処理を行い、得られた混合スラリーをスリット押出コーティングによりセルロース基材（２１０ｍｍ×２９７ｍｍの大きさ）の片面に塗布した。その後、６０℃の条件で２４時間真空乾燥して、セルロース基材を剥がして、得られた硬化膜をロールホットプレス機により温度３５０℃、線圧１５０ＫＮ／ｍの条件で、ホットプレス成形して、厚さが０．３ｍｍであるアラミド繊維の遠赤外線繊維を得た。
グレーティングと検出器を用いて、本実施例で作製したアラミド繊維遠赤外線放射紙の遠赤外線放射特性を測定した結果、アラミド繊維遠赤外線放射紙から放射される遠赤外線波長は４〜２０μｍ、主周波数帯域は１０μｍ程度で、遠赤外線の変換効率は９９％と高い。本発明によって提供されるアラミド繊維遠赤外線放射紙は良好な遠赤外線放射特性を有することが示されている。
本実施例で作製したアラミド繊維の遠赤外線放射紙の下に、分銅を掛けて、その強度を測定した結果、上記アラミド繊維の遠赤外線放射紙は、断面積１平方ミリメートル当たりに、壊れずに、１３ｋｇの重さに耐えることができる。一方、本実施例で製造されたアラミド繊維の遠赤外線放射紙は、任意に曲げることができ、曲げ角度は０〜１８０°である。アラミド繊維遠赤外線放射紙を折り曲げた後、明らかな折り目は見られない。なお、強度測定をした結果、折り目がある箇所と、折り目ない箇所とのテンサイルストレングスの差が小さい、折り目がある箇所のテンサイルストレングスは約０．１ＫＮ／ｍｍ２、折り目ない箇所のテンサイルストレングスは０．１３ＫＮ／ｍｍ２である。
上記実施例説明は、単に本発明の方法およびその中心発明構想を理解させようとするものである。当業者であれば、本発明の発明構想から逸脱しないことを前提として、本発明に対して様々な改善および変更することができる。これらの実施例に対する様々な改善は当業者に明らかであり、本明細書で定義された一般的な構想は本発明の発明構想または範囲から逸脱することなく他の実施形態において実施されてもよい。したがって、本発明は、本明細書に示された実施例に限定されることを意図するものではなく、むしろ本明細書に開示された構想および新規性と一致している最も広い範囲に限定されることを意図する。

Claims (16)

  1. アラミド繊維の遠赤外線放射紙の製造方法であって、
    パラ配向アラミド細断繊維を、リリーブ剤（ｒｅｌｉｅｖｉｎｇ ａｇｅｎｔ）及び水と混合した後に、デファイディング処理を行って、得られた繊維を洗浄した後に、低温のプラズマで表面処理を行って、得られた繊維を分散剤及び水と混合した後に、順に超音波処理、叩解処理を行い、パラ配向アラミド細断繊維のスラリーを得て、
    パラアラミドパルプ繊維を分散剤及び水と混合した後に、順に超音波処理と叩解処理を行って、パラアラミドパルプ繊維のスラリーを得て、
    パラ配向アラミド細断繊維のスラリーとパラアラミドパルプ繊維のスラリーとを混合して、剪断処理を行って、アラミド繊維のスラリーを得る工程１と、
    カーボンナノチューブを、分散剤と、エタノールと混合して順に超音波処理と剪断処理を行い，カーボンナノチューブ分散液が得を得る工程２と、
    前記工程（１）のアラミド繊維のスラリーを、前記工程（２）のカーボンナノチューブ分散液と、紙力増強剤と混合して、せん断処理を行って、得られた混合スラリーを基材の片面に塗布し、硬化させた後に、基材を剥離し、得られた硬化膜をホットプレス成形し、アラミド繊維遠赤外線放射紙が得られた工程３と、を含み、
    前記工程（１）と前記工程（２）は、時間順に限定されない。
  2. 前記工程（１）の中のパラ配向アラミド細断繊維と、パラアラミドパルプ繊維と、前記工程（２）中のカーボンナノチューブとの質量比率が（０．５〜１．５）：（０．５〜１．５）：（０．５〜８）であること、を特徴とする請求項１記載の製造方法。
  3. 前記工程（１）の中のパラ配向アラミド細断繊維の長さが３〜５ｍｍであること、を特徴とする請求項１又は２記載の製造方法。
  4. 前記工程（１）の中のパラアラミドパルプ繊維の長さが１．２〜１．８ｍｍであること、を特徴とする請求項１又は２記載の製造方法。
  5. 前記工程（１）における表面処理の圧力が７５〜８５Ｐａであり、電力が７５〜８５Ｗであり、時間が２．５〜３．５分であること、を特徴とする請求項１記載の製造方法。
  6. 前記工程（１）の中のリリーブ剤には、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド又はポリビニルアルコールが含まれていること、を特徴とする請求項１記載の製造方法。
  7. 前記工程（１）の中の分散剤には、ポリエチレンオキシドが含まれていること、を特徴とする請求項１記載の製造方法。
  8. 前記工程（２）中の分散剤には、ドデシル硫酸ナトリウム、ポリビニルピロリドン、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウが含まれていること、を特徴とする請求項１記載の製造方法。
  9. 前記工程（２）の中のカーボンナノチューブはウィスカー状の多層カーボンナノチューブであること、を特徴とする請求項１又は２記載の製造方法。
  10. 前記カーボンナノチューブの長さが２〜５μｍであり、直径が３０〜１５０ｎｍであること、を特徴とする請求項９記載の製造方法。
  11. 前記工程（３）の中の紙力増強剤には、アニオン性ポリアクリルアミド又はカルボキシメチルセルロースが含まれていること、を特徴とする請求項１記載の製造方法。
  12. 前記工程（３）中の混合スラリーが基材の片面に塗布された量が０．２〜２ｍＬ／ｃｍ２であること、を特徴とする請求項１記載の製造方法。
  13. 前記工程（３）で硬化温度した温度が６０〜８０℃であり、時間が２２〜２６ｈであること、を特徴とする請求項１記載の製造方法。
  14. 前記工程（３）におけるホットプレス成形の温度が２５０〜３５０℃であり、線圧が１２０〜１５０ＫＮ／ｍであること、を特徴とする請求項１記載の製造方法。
  15. パラ配向アラミド細断繊維、パラアラミドパルプ繊維、及びカーボンナノチューブを含む原材料から製造され、前記パラ配向アラミド細断繊維と、パラアラミドパルプ繊維から孔隙や、ポアを有する紙状物が形成され、前記カーボンナノチューブが前記紙状物の構造である孔隙や、ポアに埋め込まれていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の製造方法により製造されたアラミド繊維の遠赤外線放射紙。
  16. 前記ラミド繊維の遠赤外線放射紙の厚さが０．２５〜０．３５ｍｍであること、を特徴とする請求項１５記載のアラミド繊維の遠赤外線放射紙。
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