JPH05339859A - 分散性アラミドパルプ - Google Patents
分散性アラミドパルプInfo
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Abstract
製造方法を提供する。 【構成】 アラミドパルプを乱流空気摩砕機の力を用い
て開繊し、次いで開繊したパルプを輸送に対して望まし
い程度まで締め固めることから成る、締め固めた、再分
散できる、アラミドパルプ繊維製品を製造するための方
法を開示する。
Description
ルプの製造方法及び分散できるアラミドパルプ自体に関
する。
国特許第3,610,542号は、種々の材料の粉砕及び
分解において有用であるといわれる乱流空気粉砕機を開
示している。天然繊維材料が特に開示されている。
は、重合体溶液を撹拌した非溶剤液体中に分散させて重
合体の沈殿粒子を与え、次いで粒子を洗浄し、乾燥し且
つ粉砕することによつて非水液体の濃厚化において有用
な材料とすることにより製造したチキソトロピー増大剤
を開示している。
項、1980年1月、74〜75頁は、芳香族ポリアミ
ドの繊維を切断し、しゃっ解又は摩損することによつて
製造したパルプを開示している。種々の用途が開示され
ており、その用途の多くは液体中の均一な分散を必要と
する。
開繊し且つ1立方センチメートル当り0.08〜0.5グ
ラム(g/cc)(立方フイート当り5〜30ポンド)
の密度に締め固めた、アラミド繊維の締め固めパルプを
提供する。このパルプ繊維は約0.8〜8mm(1/32〜5/1
6インチ)の長さ、及び1グラム当り約5〜10平方メ
ートル(m2/g)(1ポンド当り2.4〜4.8平方フ
イート)の比表面積を有する。
維の製造方法は、アラミドのステープルフアイバを切断
し;切断した繊維をリフアイニングしてパルプを与え;
リフアイニングした繊維を乱流空気摩砕機の力を開いて
開繊し;且つ開繊した繊維を0.08〜0.5g/cc
の密度に締め固めることによつて捉供することができ
る。本発明の締め固めたアラミド繊維は、従来の乱流空
気摩砕機を用いて開繊したものではない締め固めたアラ
ミドパルプ繊維と比較して、液体中における劇的に向上
した分散性を示す。
化製品の分野で種々の用途が見出される。アラミド繊維
は、高い弾性率と高温の影響に対する高い抵抗性と共
に、きわめて大きい強度を有していることは公知であ
る。必要とする用途においてアラミド繊維をきわめて望
ましいものとする耐久性という性質は、同時に、このよ
うな繊維の製造と加工を困難ならしめる。
テープルをリフアイニングし、しゃっ解し又は摩損させ
るように設計した特別な装置を用いてのみ製造すること
ができる。パルプを製造したのちに、それを一般に最終
使用場所へと輸送しなければならない。パルプはきわめ
て低密度のものであるから、輸送のために締め固めてあ
り、しかもその後の使用のために容易に分散させること
ができるパルプを望ましいものとする明白な理由が存在
する。
従来の方法及び処理によつて製造した締め固めたパルプ
よりも均一に、液体中に容易に分散させることができる
パルプを与えるような具合に、アラミド繊維のパルプを
処理する方法を提供する。本発明の締め固めたパルプ製
品は従来の類似のパルプ製品と比較して顕著な改良を示
す。
る。本発明の直接の製品は、このようなパルプ繊維の締
め固め物である。“アラミド”とはアミド(−CO−N
H−)結合の少なくとも85%が直接に二つの芳香族環
に結合しているポリアミドを意味する。適当なアラミド
繊維は、“人造繊維−科学と技術”、第2巻、“繊維形
成芳香族ポリアミド”と題する章、297頁、W.ブラ
ツクら、インターサイエンス パブリツシヤーズ、19
68中に記されている。アラミド繊維は米国特許第4,
172,938号;3,869,429号;3,819,5
87号;3,673,143号;3,354,127号;
及び3,094,511号中にも開示されている。
き、たとえば、重量で10%程度に至るまでの他の重合
体材料をアラミドとブレンドすることができること、又
はアラミドのジアミンの代りに10%程度の他のジアミ
ンを又はアラミドの二酸塩化物の代りに10%程度の他
の二酸塩化物を使用することができることが見出されて
いる。
ープルフアイバは約3〜13mm(1/8〜約1/2インチ)の
長さである。約3mm未満の長さを有する繊維は適切にリ
フアイニングすることはできず、それ故、望ましい性質
を有するパルプを与えることはできない。上限に関して
は、約13mmよりも長いステープルフアイバは加工の間
にからみ合いを生じ、その後の使用のために適切に分離
又は開繊することができないということが見出されてい
る。本発明に対して好適なステープルフアイバの長さは
約5〜約13mmであるが、その理由は、この範囲内にお
いて、個々の繊維をもつとも完全に開繊することができ
るパルプを与えることが見出されているからである。
名付ける線形密度として特徴付ける。本発明において使
用するために望ましいステープルフアイバのデニールは
約0.8〜2.5又は恐らく僅かにそれよりも大である。
アギヤツプ紡糸法を用いて紡糸した繊維から成る。他の
手段によつて製造した繊維もまた、それらがリフアイニ
ングの力のもとで切断しないために十分なほど強靭であ
る限りは、使用することができる。たとえば、アラミド
は米国特許第3,819,587号中に開示するようにし
て湿式紡糸することができる。このような繊維は高度の
配向と結晶化をもつて有利に紡糸され、紡糸したままで
使用することがきる。米国特許第3,673,143号に
記すようにして、等方性ドープから湿式紡糸し且つ場合
によつては配向及び結晶化を発現させるために延伸した
繊維もまた有用である。エアギヤツプ(ドライジエツ
ト)紡糸は米国特許第3,767,756号中に記されて
いる。米国特許第3,094,511号中に記すような、
配向と結晶化を発現させるための後続する延伸を伴なう
乾式紡糸は、本発明の供給繊維の製造のための別の有用
な方法である。
を本発明に従うその後の加工に対して望ましい長さに切
断する。ステープルと呼ばれる、切断した繊維は、約
0.2m2/gの比表面積と、塊状として、約0.2〜0.
3g/ccの密度を有している。次いでステープルフアイ
バで縦横の両方向で粉砕することによつてステープルか
らパルプを製造する。アラミドパルプは紙工場において
用いるパルプリフアイニング方法を用いて、たとえばデ
イスクリフアイニングによつて、製造することが好まし
い。パルプ繊維は、リフアイニングの程度及びパルプに
依存して、0.8〜8mm(1/32〜5/16インチ)の長さを
有する。繊維に付着して、繊維の主(幹)部分に対する
約12ミクロンの直径とは異なって0.1ミクロンの小
さい直径を有する繊細なフイブリルが存在する。
き且つ盛り上ったうねをもつジヤケツト固定子で囲まれ
た本質的に平らな表面を持つ厚い刄を包含する多数の放
射的に配置した摩砕ステーシヨンを有する乱流空気摩砕
機への暴露によつてパルプを開繊する。ここでうねと刄
の平らな表面の間の間隙は約0.1〜4.0mmである。西
ドイツのジヤツケリングGmbH & Co.KGによ
つて市販されているような、III型ウルトラ−ローター
ミルが本発明の実施において使用するために適してい
る。この摩砕機は、すべての摩砕区域に対して共通の裂
溝をもつ壁を有する、取巻いている単一の円筒状固定子
中のロヘタに取り付けた多数の摩砕区域(すなわち、
刄)を含有する。摩砕機はローターの底の区域に達する
重力供給口を有している。その上に、円筒状の表面の底
の回りに等間隔で三つの通気孔がある。取巻いている固
定子の上端には出口が位置している。同様な摩砕機の詳
細な説明は1988年5月31日公告の米国特許第4,
747,550号中に存在する。
砕機自体の刄と壁による打撃よりも乱流空気の力によつ
てより多く開繊されるものと思われる。米国特許第3,
610,542号を参照すべきである。
新規なものとする要素は、個々のパルプ繊維が引き付け
合って、相互に押し付け合うときにそれらの再結合が生
じることがもはや起らないような具合に、乱流空気摩砕
機によつてパルプ繊維を開繊するという事実に存する。
この効果についての理由は完全には明らかでないけれど
も、乱流空気摩砕機によつて開繊したパルプ繊維は、こ
のような手段によつて開繊したものではないパルプ繊維
よりも遥かに容易に分散させることができる。開繊の間
にパルプ繊維が顕著にはフイブリル化しないこともまた
重要である。本発明の開繊したパルプの比表面積は比開
繊パルプ出発材料の比表面積と実質的に同じである。比
較として、アラミドステープルの比表面積は約0.2m2
/gであり、そのアラミドステープルをリフアイニング
することによつて調製したミクロフアブリル状パルプの
比表面積は一般に5m2/gよりも大きく、しばしば、
10m2/g程度であり;且つ本発明によつて開繊した
状態の同一のパルプもまた一般に5m2/gよりも大き
く、しばしば10m2/g程度の大きさであることに注
目すべきである。
理して特別な効果を達成することができる。たとえば、
最初の繊維の製造のために用いる重合体材料は、たとえ
ば、着色剤、紫外線吸収剤、界面活性剤、潤滑剤などの
ような添加剤を包含することができる。紡糸の時点にお
ける重合体材料中のこれらの添加物材料は、本発明のパ
ルプ中に包含される。その上、当初の繊維、ステープル
フアイバ又はパルプは、開繊の前又は後に、被覆又は、
たとえばコロナ放電又は炎暴露のような処理によつて、
表面を処理することができる。いうまでもなく、パルプ
中の繊維と繊維との間の関係又は開繊後のパルプの分散
性に悪影響を与えるおそれのある処理は避けるように注
意をはらわなければならない。
テープルフアイバのリフアイニングによつてパルプを製
造し、次いで、パルプを使用すべきときに、それを分散
させるべき液体と一緒にし、それを混合して分散を生じ
させた。この手順には種々の問題が付随した。第一に、
分散が望ましいほどには完全又は均一でなく、第二に
は、分散性に付随する問題を実質的に増大させることな
しにパルプを締め固め且つ低下した、ち密化した容量で
輸送することができなかつた。低下した分散性の結果と
して、パルプ繊維を液体分散媒体によつて湿潤させるこ
とが一層困難且つ緩速となつた。パルプを使用前に“開
繊”すべきであるという考えもあつたが、その際に用い
た開繊プロセス(急速に回転する混合刄又は同効物を用
いる)は開繊を完全なものとはせず且つ輸送に対して必
要な締め固めプロセス中で不完全な開繊すら保存されな
かつた。
な且つ全く均一な分散物を与えるが、その分散物はパル
プを0.5g/cc(30ポンド/立方フイート)を超え
る密度まで締め固めた場合にすら取得することができ
る。本発明の開繊の有利な効果は0.08g/cc(5ポ
ンド/立方フイート)程度にのみ締め固めパルプにおい
ても見出すことができる。それに対して、パルプの輸送
においては、製品の分散性に影響を及ぼすことなしにで
きる限り著るしく締め固めることができるようなパルプ
が望ましい。たとえば、本発明のパルプは0.5g/cc
(30ポンド/立方フイート)程度にまで締め固めるこ
とができ、それでもなお本発明によつて特徴付けられる
すぐれた分散性を示すということが予想される。
は用いずに、重合体マトリツクス中に分散させることに
よつて使用する。パルプは製品を強化するために働ら
き、その強化はパルプが完全に分散して製品の全体にわ
たつて均一に存在している場合に最適化する。本発明の
パルプは、液体系に対するチキソトロピー剤又は濃厚化
剤として使用することができる。本発明のパルプは完全
且つ均一な分散によつて向上した品質を有する製品及び
系を与える。
するが、そのような評価のための試験方法を以下に記
す。
パルフムの締め固め物の密度は重要である。密度は既知
容量のパルプ塊の重量測定によつて決定する。
である。繊維の完全な分散体はネツプを有していず、ま
たネツプの数は分散の程度が低下するにつれて増大す
る。ネツプは種々の大きさとなる可能性がある。本発明
の繊維に対する分散性の程度はネツプ試験によつて測定
される。
繊してあるか、又は本発明のパルプとの比較として分散
性について試験すべきパルプである。試験すべきパルプ
繊維を試験前に締め固める。
中に入れることによつて、制御した方式で行なわれる。
円筒体は内径が1インチ(2.54cm)よりも僅かに大で
あり、深さは8 7/8インチ(22.5cm)である。直径
が正確に1インチ(2.54cm)で重さが2.45ポンド
(1112g)のピストンを円筒の内側にはめる。約
1.5gのパルプを円筒中に注入したのち、ピストンを
全体で20回繰返して落下させる。20回目の落下後
に、且つピストンをパルプ上にのせたままで、押し固め
た体積を読みとることができ(円筒の上端からのびてい
るピストンの部分から)、かさ密度を計算することがで
きる。締め固めた材料を円筒から取り出して分散性試験
を行なうために用いる。
リセリンを50mlのビーカー中に入れ、0.25gの試
験すべき締め固めた繊維を加える。パルプ繊維を、手に
よつて、直径5mmのガラス棒により、1分間当り約12
0行程の円形運動を用いて2分間グリセリン中に混合す
る。撹拌の進行中にビーカーの側面から繊維をぬぐう。
心上に注下し、第二の透明な板を適当な圧力で第一の板
上に置くことによつて分散物の直径約15cm(6イン
チ)の円形への広がりを生じさせる。第二の板は中心に
四つの1インチ(2.54cm)平方の区画で印を付けた透
明な格子を有している。各区画中のネツプを数え、下記
のようにして、大きさに関する係数で格付けする: 3.2〜5.1mmのネツプに対して:3(大) 1.6〜3.2mmのネツプに対して:2(中) 1.6mm未満のネツプに対して:1(小) 分散物の第二の半分について全手順を繰返して、その系
に対する二回目の読みを得る。材料が約5.1mmよりも
大きなネツプを示すときは、その材料は受け入れ難いほ
ど分散が困難であつて、それが試験に失格するものと結
論する。
に従つて、重みを付けたネツトの計数を合計して、2で
割ることによつて計算する:
示である。本発明のパルプは一般に100未満、通常は
50未満のネツプスコアを示す。
5デニールで長さ約1.25cmのアラミドステープルフ
アイバをリフアイニングすることによつて製造したアラ
ミドパルプを、本発明に従つて開繊し、締め固め、次い
で分散性について試験した。未開繊の3種のパルプは
E.I.デユポン ドイツ連邦共和国 ニーモアズ ア
ンド カンパニーによつて商品名“ケブラー”下に市販
されており、未開繊の1種のパルプはアクゾN.V.に
よつて“ツワロン”の商品名下に市販されている。これ
らのパルプの性状は下表のとおりである:
社から市販されている繊維長さ分析器、FS−100型
を用いて測定したときの二次モーメント平均である。
摩砕機及び従来の方法からの比較処理を含む、撹拌処理
を施したのち、分散性について試験した。従来の方法か
らの撹拌処理は、たとえばウオーリンブレンダーとして
公知のもののような実験室ブレンダーへの暴露及びアイ
リッヒミキサーとして公知のミキサーなかでの摩砕を包
含した。アイリッヒミキサーは、個々の粒子の高速衝突
を与える壁かき棒をもつ閉じた反対方向に回転する容器
中の高速刃を備えた強力ミキサーである。アイリッヒミ
キサーは米国、ニユーヨーク州ニユーヨーク、アイリッ
ヒマシーン社から市販されている。比較として、何らの
撹拌力をも利用せずに、受け入れたままの各パルプをも
試験した。
乱流空気摩砕機の力を加えた。一つの摩砕機は米国特許
第3,610,542号中に記され、且つ東京、マツザ
カ社から市販されているターボミルとして公知である。
他の摩砕機は西ドイツのジャッカリング社から市販され
ているウルトラローターIII型であった。
拌、すなわち、開繊装置を用いて処理した: i) 開繊処理を施さない“受け入れたまま”のパルプ
の試験に対しては、パルプを手によって毛ば立てて絞め
固めセル中に入れた。
バルブを1lのウオーリンブレンダーのジャー中に入れ
て、1分間のサイクルにわたって全速で撹拌した。
約200gのパルプを容器中に入れ、切断刃を2分のサ
イクルで2回3225rpmで回転させると共に容器を
71rpmで反対方向に回転させた。
/秒の先端速度と約3mmの間隙をもって4000rp
mで操作するミル中にパルプを供給した。ミル上の全排
出口を閉じて、パルプの開繊処理を1回の通過で完了し
た。
m/秒の先端速度と約3mmの間隙をもって2150r
pmで操作するミル中にパルプを供給した。ミル上の全
排出口を閉じて、パルプの開繊処理を1回の通過で完了
した。
したようにして絞め固めた。かくして得たパルプの密度
は試料によって僅かに異なったが、0.10〜0.13
g/cc(6.5〜8.3ポンド/立法フイート)の範
囲内にあった。絞め固めたアラミドパルプの試料を前記
の試験方法に従って分散性について試験した。結果を第
2表に示す。
わたる多くのネップが存在した。それ故、それらの試料
は失格した。
よって開繊したパルプに対するネップスコアは50未満
であったが、乱流空気摩砕機によって処理しないパルプ
に対するネップスコアは150を超えた。ウルトラロー
ターによつて処理した材料Bに対するネップスコアは5
0を超えたが、本発明によつて処理しなかったパルプに
対するネップスコアよりは遥かに小さかった。材料Bに
対する僅かに高いネップスコアは、その材料の僅かに大
きな繊維の長さのためである。
に、アラミド繊維を著るしく高密度に絞め固めたパルプ
を分散性について試験するという特別な試験を行なっ
た。先に“A”として示した材料の、受け入れたまま、
ブレンダー開繊物、及びウルトラローター処理物の形態
にある試料を、ビストンに対して約1000ポンドの力
を加えるインストロン試験機を用いてシリンダー中にピ
ストンを押し込むことによって実際の絞め固めを行なう
以外は、前記と同一の材料量を同一のビストン及びシリ
ンダー装置を用いて絞め固めた。
おける分散力が増大した。分散性試験を行なうために、
2gの絞め固めた各パルプ試料を198gのグリセリン
に加えて、ウオーリンブレンダー中で2回の30秒のサ
イクルで混合した。その結果を第3表中に示す。
摩砕機の力にさらしてパルプを開繊し;且つ b) 開繊したパルプを1立法センチメートル当り0.
08グラムよりも高い密度に絞め固める工程から成る絞
め固めた再分散できるアラミドパルプの製造方法。
cm3の密度に絞め固める上記第1項記載の方法。
有する上記第1項記載の方法。
面積を有する上記第3項記載の方法。
大きな間隔を置き且つ盛り上がったうねをもつジャケッ
ト固定子で囲まれた本質的に平らな表面を持つ刃を包含
する放射的に配置した多数の摩砕ステーションを有し、
うねと刃の平らな表面の間の間隙は1.0〜4.0mm
である、上記第1項記載の方法。
ドのステープルファイバを切断し; b) ステープルファイバをリファイニングすることに
よってパルプ繊維を与え; c) パルプ繊維を乱流空気摩砕機の力にさらしてパル
プ繊維を開繊し、且つ d) 開繊した繊維を1立法センチメートル当り0.0
8グラムよりも高い密度に絞め固める工程から成る絞め
固めた再分散できるアラミドパルプの製造方法。
cm3の密度に絞め固める上記第6項記載の方法。
有する上記第6項記載の方法。
面積を有する上記第8項記載の方法。
大きな間隙を置き且つ盛り上がったうねをもつジャケッ
ト固定子で囲まれた本質的に平らな表面を持つ刃を包含
する放射的に配置した多数の摩砕ステーションを有し、
うねと平らな表面の間の間隔は0.1〜4.0mmであ
る上記第6項記載の方法。
ム当り5〜10平方メートルの比表面積及び0.8〜
2.5のデニールを有する開繊したアラミド繊維の、1
立法センチメートル当り0.08〜0.5グラムの密度
を示す、絞め固めた再分散できるアラミド繊維パルプ。
示す上記第11項記載の絞め固めた再分散できるアラミ
ド繊維パルプ。
す上記第11項記載の絞め固めた再分散できるアラミド
繊維パルプ。
Claims (3)
- 【請求項1】a) アラミドパルプ繊維を乱流空気摩砕
機の力にさらしてパルプを開繊し;且つ b) 開繊したパルプを1立法センチメートル当り0.
08グラムよりも高い密度に締め固める工程から成る締
め固めた再分散できるアラミドパルプの製造方法。 - 【請求項2】a) アラミドの連続繊維からアラミドの
ステープルフアイバを切断し; b) ステープルフアイバをリフアイニングすることに
よつてパルプ繊維を与え; c) パルプ繊維を乱流空気摩砕機の力にさらしてパル
プ繊維を開繊し、且つ d) 開繊した繊維を1立方センチメートル当り0.0
8グラムよりも高い密度に締め固める工程から成る締め
固めた再分散できるアラミドパルプの製造方法。 - 【請求項3】0.8〜8ミリメートルの長さ、グラム当
り5〜10平方メートルの比表面積及び0.8〜2.5の
デニールを有する開繊したアラミド繊維の、1立方セン
チメートル当り0.08〜0.5グラムの密度を示す、締
め固めた再分散できるアラミド繊維パルプ。
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