KR100219098B1 - 활성탄 함유 피브리드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 흡착제로서 유용한 봉입된 활성탄을 함유하는 고분자 피브리드를 제공한다.

Description

[발명의 명칭]
활성탄 함유 피브리드
[발명의 배경]
합성 고분자 피브리드(fibrid)의 습식 퇴적(wet-laid) 부직 시트와 짧은 길이의 스테이플 섬유는 미합중국 특허 제2,999,788호에 공지되어 있다. 이 특허 문헌에 교시된 바와 같이, 피브리드는 고분자의 용액을 전단(shear) 침전시킴으로써, 바람직하게는 고분자 용매를 추출하여, 고분자가 용액으로부터 빠져 나오게 하는 수성 매질 중에서 제조한다. 일반적으로, 피브리드는 목재 펄프를 사용하는 것과 유사한 제지 기술에 의해 종이로 쉽게 전환된다.
활성탄은 매우 높은 미세다공성 표면적(500m2/g)을 갖기 때문에 공기, 물 및 용매로부터 불순물을 제거하는데 유용한 것으로 잘 알려져 있다. 대규모 산업 시스템에서는 성긴 탄소층(carbon bed)이 통상적으로 기상 및 액상 스트림으로부터 불순물을 제거하는데 사용된다. 소규모 작업에서는 탄소가 기계적으로 연행(entrain)되거나, 또는 접착제에 의해 부착된 섬유계(예, 펠트, 종이)가 종종 사용된다.
기계적으로 연행된 탄소 입자를 사용하는 섬유계는 언제나 지저분하다. 즉, 섬유 매트릭스는 진동되거나, 진탕시키거나, 또는 작업하거나하는 경우 작은 입자들을 발생시킨다. 발생된 입자들은 지저분하고, 전도성이기 때문에 전기 장치를 방해할 수 있다.
입자 발생 문제를 제거하기 위하여, 저다공성 섬유 시트를 섬유계의 표면에 결합시키거나, 또는 섬유계를 수지로 함침시킬 수 있다. 이러한 방법들은 유동성을 유지시키기에 필요한 압력 강하를 증가시키고, 특히 섬유계가 격렬하게 작업에 사용된다면 입자 발생 문제를 완전히 해결할 수는 없다.
고로프트(high-loft) 부직물의 섬유에 접착제를 사용하여 탄소 입자를 고정함으로써 입자를 발생시키지 않는 고다공성 구조물은 얻을 수 있다. 그러나, 접착제는 탄소의 활성을 감소시킨다. 또한, 이 방법은 탄소 입자들이 구조물의 중심부로 침투할 수 있는, 높은 열린 다공성 섬유 매트릭스에게만 적합하다.
본 발명은 상기한 문제점들을 다루고 있다.
제1도는 표면적(m2/g)에 대해 CCl4의 흡착 활성도(％)를 도시한 도면이다.
[발명의 요약]
본 발명은 봉입된(embeded) 활성탄을 함유하는 고분자 피브리드를 포함하는 흡착제를 제공한다. 또한, 본 발명은 스테이플 단섬유를 포함하거나 또는 포함하지 않는 고분자 피브리드의 종이, 또는 이러한 피브리드 및 섬유 플러프(fluff)의 매트를 포함하는 습식 퇴적 복합 시트 구조물 및 이러한 피브리드를 합성 섬유로 하이드로레이싱(hydrolacing)함으로써 형성시킨 복합 시트 구조물을 포함한다. 본 발명의 피브리드는 활성탄을 바람직하게는 약 40 내지 80중량％, 더욱 바람직하게는 65중량％ 이상 함유하고, 표면적은 200m2/g이상이다. 또한, 본 발명은 피브리드의 사용 방법들을 포함한다.
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 높은 표면적과 흡착 활성도를 갖는 활성탄 함유(activated carbon-loaded) 피브리드를 제공한다. 피브리드는 섬유 물품에 특히 습식 퇴적 기술 또는 스테이플 섬유를 사용한 하이드로레이싱에 의해 단단히 결합될 수 있다. 고분자 피브리드 구조물의 일부를 구성하는 탄소가 고분자에 의해 완전히 캡슐화된다고 하더라도, 피브리드의 미세다공성 표면적은 실질적으로 비함유 피브리드보다 더 크다. 이 놀라운 결과는 피브리드 중의 미세 공극에 기인한다고 생각된다. 이 작은 공극들은 유체가 고분자를 통과가능하게 하고, 유체 중의 불순물이 탄소 입자 상에 흡착되게 한다. 본 발명의 피브리드는 전기 전도성이 아니다.
순수 활성탄과 관련하여, 본 발명의 피브리드는 높은 CCl4흡착 활성도를 나타낸다. 일반적으로, 흡착 활성도의 수준은 미세다공성 표면적의 수주니과 유사하다. 이들의 높은 활성도 때문에, 본 발명의 활성탄 함유 피브리드는 특히 공기로부터 휘발성 유기 화합물(VOC)을, 물로부터 용해된 불순물을 제거하는데 유용하다. 피브리드를 함유하는 특정 부직 시트 구조물은 입자 여과 및 불순물 흡착을 병용하는데 유용하다.
활성탄 함유 피브리드 활성도의 정도는 함유시키기 전의 탄소 분말의 표면적 및 활성도 및 피브리드 중의 탄소 분말의 양에 의존한다. 바람직한 탄소 분말은 60 메쉬 스크린을 통과하고, 가장 바람직한 분말은 325 메쉬 스크린을 통과하고, 미세다공성 표면적이 500m2/g보다 크고, 바람직하게는 1000m2/g보다 큰 것이다. 본 발명의 탄소 함유 피브리드는 놀랍게도 높은 표면적(200 m2/g)을 갖고, 후술하는 흡착 시험에 의해 사염화탄소 증기를 4중량％ 이상 흡착하여 보유한다. 200m2/g보다 큰 표면적은 실질적으로 당업계에 알려진 100％ 고분자 피브리드의 표면적보다 큰 것이다. 흡착 활성도는 등량의 활성탄이 접착제에 의해 섬유 매트릭스에 결합된 시판되는 공기 필터보다 뛰어나다.
다양한 합성 유기 고분자로부터의 피브리드의 제조는 잘 알려져 있다. 많은 특허 문헌에는 이러한 제조법이 기재되어 있고, 또한 충전제의 혼입도 기재되어 있다(Morgan의 미합중국 특허 제2,999,788호 참조). 본 발명의 피브리드에 적합한 다양한 고분자 중에는 폴리아크릴로니트릴 및 이들의 공중합체, 폴리스티렌, 셀룰로오스 에스테르(예, 셀룰로오스 아세테이트), 아라미드[예, 폴리(m-페닐렌 이소프탈아미드)(MPD-I) 및 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드(PPD-T)]등이 있다. 본 발명에서는 제조 공정 중 고분자 피브리드에 활성탄을 혼입한다. 더욱 구체적으로, 소정량의 활성탄을 피브리드 형태로 전환될 고분자의 용액과 혼합한다. 이어서, 혼합물을 격렬하게 교반시키면서 고분자 용매와는 혼화성이지만, 고분자는 불용성인 액체, 바람직하게는 물 또는 다른 수성 용액에 도입한다. 이어서, 형성된 피브리드를 후속 사용을 위해 수집한다. 활성탄함유 피브리드는 활성탄 과랍과 동일한 일반방식으로 컬럼에서와 같이 사용될 수 있다. 이러한 형태에서 활성탄은 사용시 붕괴되는 것으로부터 보호되고, 놀랍게는 공극이 피브리드의 한 성분임에도 불구하고 실질적으로 보유된다는 사실에 의해 높은 활성도를 갖는 것으로 밝혀졌다. 당업계의 숙련자들은 활성탄의 공극이 고분자에 의해 보호될 것이라는 것을 알 것이다.
활성탄은 피브리드 내에 소량으로 존재할 때조차 유용할 것이지만, 최소의 재료로 최대의 효과를 얻기 위하여 총 피브리드 중량(즉, 고분자 + 탄소)을 기준으로 활성탄을 40 내지 85중량％, 바람직하게는 65중량％ 이상 포함하는 것이 더 바람직하다.
활성탄을 고수준으로 사용하는 이유 중에는 소정량의 활성탄에 대한 중량 감소 및 감소된 압력 강하의 잇점이 있기 때문이다.
본 발명은 또한 공기로부터 기상 불순물을, 물 및 다른 액체로부터 용해된 불순물을 분리하기에 적합한 탄소 함유 피브리드를 포함하는, 입자를 발생시키지 않는 섬유 시트 구조물을 제공한다. 또한, 스테이플 단섬유를 포함하거나 또는 포함하지 않는 탄소 함유 피브리드의 종이, 및 이러한 피브리드 및 스테이플 단섬유를 포함하거나 또는 포함하지 않는 섬유 플러프의 습식 퇴적 매트를 포함하는 습식 퇴적 복합 시튼 구조물을 제공한다. 또한, 탄소 함유 피브리드를 함성 섬유로 하이드로레이싱함으로써 형성시킨 복합 시트 구조물을 제공한다. 이러한 섬유 시트 구조물은 통상의 형성법에 의해 제조할 수 있다. 높은 수준의 탄소는 접착제 필요없이 넓은 범위의 밀도 및 통기로를 갖는 구조물 내로 혼입될 수 있다. 섬유 구조물의 활성의 수준은 이들의 피브리드 함량 및 탄소 함유 피브리드의 활성도에 의존한다. 시트 구조물 내의 활성탄의 백분률이 20％ 이상이 되도록 충분한 피브리드를 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 시트 구조물은 4중량％ 이상의 CCl4를 흡착하고, 50m2/g 이상의 표면적을 갖는다.
습식 퇴적 종이는 상기한 탄소 함유 피브리드로부터 또는 탄소 함유 피브리드와 단섬유[플록(floc)]의 혼합물로부터 통상의 제지 방법에 의해 전적으로 제조할 수 있다. 플록은 사용하는 경우 1/4 내지 3/4인치의 절단 길이를 갖는 것이 바람직하다. 플록의 고분자 조성은 중요하지 않으며, 허용가능한 플록 조성물로는 아라미드, 나일론, 폴리에스테르, 폴리아크릴로니트릴 등이 있다.
본 발명의 100％의 탄소 함유 피브리드로 제조한 종이는 높은 흡착 활성도(4％ CCl4) 및 높은 표면적(200 m2/g)을 갖는다. 낮은 인장 강도를 갖는 것들은 하이드로레이싱 공정 중 쉽게 분해되는 반면 고강도의 것들은 공기 및 물 정화에 더욱 적합하기 때문에, 낮은 인장 강도를 갖는 것들이 하이드로레이싱된 직물의 제조에 특히 유용하다.
통기성 종이는 플록과 탄소 함유 피브리드의 혼합물을 습식 퇴적시킴으로써 제조한다. 적합한 혼합물은 플록을 10％ 내지 50％, 및 그 이상으로 함유한다. 투과도는 종이 중의 플록의 백분율을 변화시키고, 종이의 기본 중량을 변화시킴으로써 조정할 수 있다. 따라서, 이러한 변수들을 현명하게 선택함으로써 통기도가 0.3 내지 30 m3/분/m2인 종이를 제조할 수 있다. 낮은 통기도(즉, 3㎥/분/㎡)를 갖는 종이는 주로 작은 입자(예, 1 미크론)의 여과 뿐만 아니라 휘발성 유기 화합물(VOC)의 흡착에도 적합하다. 이들은 또한 색, 향 및 맛을 개선시키기 위하여 액체 매질을 여과하는데도 유용하다.
높은 통기도(즉, 7.5 m3/분/m2)를 갖는 종이는 단위 면적당 낮은 압력 강하 및 높은 유체 유동이 바람직할 경우 유용하다. 일반적으로, 이러한 종이는 낮은 투과도의 것들보다 덜 효율적인 필터이고, 비교적 큰 입자를 여과하는 데 보다 적합하다.
공기 여과, 냄새 흡착 및 액체 여과에 적합한 저밀도 습식 퇴적 매트는 통상의 제지 방법을 사용하여 피브리드 및 아라미드 섬유의 섬유 플러프로부터 제조할 수 있다.
적합한 아라미드 섬유의 섬유 플러프 및 열가소성 섬유와의 혼합물이 미합중국 특허 제4,957,794호에 기재되어 있다. 유용한 고분자 플러프는 폴리(m-페닐렌 이소프탈아미드), 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드), 및 이들의 혼합물을 포함한다. 다른 시트 구조물에서, 매트의 활성도 수준은 사용된 탄소 함유 피브리드의 양 및 그들의 활성도에 의존한다. 매트의 투과도 및 인장 강도는 매트 기본 중량, 용적 밀도(bulk density), 및 사용된 피브리드의 백분률에 의존한다. 이러한 파라미터들을 변화시킴으로써, 당업계의 숙련자들은 통기도가 1.5 내지 30 m3/분/m2인 응집성 매트를 제조할 수 있다. 낮은 투과도는 매트를 고압 롤 사이로 통과시켜 고밀화함으로써 얻을 수 있다.
임의로, 매트의 인장강도를 증가시키기 위하여, 섬유 플록을 섬유 플러프 및 탄소 함유 피브리드의 혼합물에 첨가할 수 있다. 고온 여과를 위한 매트가 요구되는 경우, 아라미드 플록이 특히 유용하다. 열가소성 플록은 열성형되어 다양한 기하 형태를 가질 수 있는 활성 매트의 제조에 특히 유용하다. 섬유 플록의 유효량은 촉 복합재 중량의 2％ 내지 50％(바람직하게는, 10％ 내지 30％)의 범위이다.
상기한 매트 구조물은 입자 여과 및 유기 증기 흡착 모두를 위한 충전재 매체로서 유용하다. 이들은 특히 공기 덕트 필터, 요리 레인지 필터, 공기 정화기 필터, 및 증기, 냄새 등의 흡착을 위한 구두 깔개로서 유용하다.
매우 고강도의 흡착 직물은 고압의 물 스트림을 사용하여 탄소 함유 피브리드를 카디드(carded) 웹과 함께 얽히게 함으로써 제조해 왔다. 생성된 부직 구조물은 양호한 드레이프(drape)를 가지며, 공기 및 물 정화를 위한 백(bag)과 같은 각종 편리한 형태로 재봉할 수 있다. 이들은 피브리드를 카디드 스테이플 섬유웹으로 결속(tying)함으로써 제조할 수 있다. 예를 들면, 탄소 함유 피브리드의 종이 시트를 두개의 카디드 웹 사이에 적층시키고, 고압의 물 제트를 가한다(하이드로레이싱). 피브리드의 종이는 물 제트에 의해 파쇄 분리하여 카디드 웹의 인터록(interlock) 섬유와 서로 엉키게 되는 성긴 피브리드를 생성한다. 피브리드와 플록을 모두 함유한 종이가 사용될 수 있지만, 더 높은 활성도 및 물 제트에 의해 개개의 피브리드 또는 작은 응집괴(clump)로 파쇄될 수 있는 상대적 용이성 때문에 100％ 피브리드로 이루어진 종이가 바람직하다. 임의로, 탄소 함유 및 탄소 비함유 피브리드의 혼합물로 이루어진 종이가 사용될 수 있다. 하이드로레이싱은 미합중국 특허 제3,493,462호, 동 제3,508,308호, 동 제3,560,326호 및 동 제3,620,903호에 기재된 기술로 수행할 수 있다.
적합한 카디드 웹은 폴리에스테르, 나일론, 레이온, 아라미드, 폴리아크릴로니트릴 등의 고분자 섬유로부터 통상의 텍스타일 카딩(carding) 방법을 사용함으로써 제조할 수 있다. 적합한 섬유 데니어(denier)는 0.5 dpf 내지 8 dpf, 바람직하게는 1 dpf 내지 3 dpf의 범위이다. 바람직한 스테이플 절단 길이는 1/4 인치 내지 3 인치, 가장 바람직하게는 3/4 인치 내지 2인치의 범위이다. 필요시, 혼합된 고분자 조성 및 데니어의 스테이플 섬유를 함유하는 웹이 적합하다. 기본 중량이 1 내지 10 oz/yd2인 제품이 유용하다.
[시험 및 측정]
CCl4흡착 활성도는 하기와 같이 측정한다. 건조 피브리드 또는 물품의 샘플의 중량을 측정하고, 160℃에서 2시간 동안 진공 오븐에 넣은 후, 실온의 대기 중으로 1시간 동안 개방시켜 방치한다. 샘플의 중량을 측정한 후, 실온에서 사염화탄소 증기로 포화된 공기 분위기에 2시간 동안 노출시킨다. 노출시킨 피브리드를 실온의 대기에 개방시켜 2시간 동안 방치시킨 후, 다시 중량을 측정한다. 보유된 CCl4의 흡수량은 CCl4에 노출시키고 2시간 동안 방치시킨 후의 피브리드의 중량에서 노출시키기 전의 피브리드의 중량을 빼서 측정한다. 이어서, 흡수된 CCl4를 비노출 중량의 백분률로서 나타낸다.
표면적은 하기와 같이 측정한다. 섬유 재료의 표면적은 Baunner, Emmet 및 Teller(BET)의 방법으로 Micromeritics Instruments Corp. (미합중국 조지아주 노크로스 소재) 제 Surface Area Pore Volume Analyzer 모델 2100을 사용하여 질소 흡착으로부터 측정한다. 섬유 재료는 시험하는 동안 시료를 0.1torr 미만의 진공하에 약 80℃에서 약 16시간동안 노출시켜 조절하였다.
통기도는 하기와 같이 측정한다. 섬유 물품의 통기도는 주변 조건하에서 Frazier Precision Instrument Co. (미합중국 매리랜드주 개터스버그 소재)제 Fabric Permeability Machine을 사용하여 측정한다. 시험을 수행할 때, 공기 유동 측정은 샘플의 여러 다른 영역에서 물 약 0.5인치의 압력차를 사용하여 수행하고, 측정치들을 평균한다.
하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
[실시예 1]
본 실시예는 매우 높은 표면적 및 CCl4흡착 활성도를 갖는 탄소-아라미드 피브리드의 제조를 설명한다.
디메틸아세트아미드 100g을 MPD-I 14g, 디메틸아세트아미드 76g 및 염화칼슘 10g을 포함하는 용액 100g과 혼합하였다. 활성탄[Calgon Carbon Corp.(팬실베니아주 피츠버그 소재)제품, PCB-G 형] 40g을 교반시키면서 균일한 혼합물이 얻어질 때까지 첨가하였다. 이어서, 혼합물을 와링(Waring) 블렌더 중의 격렬하게 교반시킨 물 약 1파인트에 서서히 부었다.
생성된 고상 피브리드를 부흐너(Buchner) 깔때기에 모으고, 물을 연속적으로 사용하여 완전히 세척하였다. 소량의 균일한 흑색 잔류물을 약 120℃의 진공 오븐에서 건조시켰다. 건조된 피브리드의 표면적(BET 법)은 598m2/g이었다. 활성탄의 일부는 994m2/g의 표면적을 갖는다는 것을 발견하였다. 따라서, 아라미드 고분자에 캡슐화되니 활성탄은 엑세서블하고, 표면적의 약 90％를 보유하였다.
캡슐화된 활성탄의 피브리드를 활성탄 대 MPD-I의 비가 (1) 4 : 1, (2) 5 : 1, (3) 6 : 1, (4) 1 : 1 및 (5) 3 : 1이라는 것을 제외하고는 상기와 유사하게 제조하였다. 피브리드의 표면적은 다음과 같다.
[실시예 2]
본 실시에는 캡슐화된 탄소를 함유하지 않는 피브리드와 비교하여 높은 표면적과 높은 CCl4흡착 활성도를 나타내는 탄소-아라미드 피브리드의 제조를 설명한다.
디메틸아세트아미드 72％, MPD-I 6％, 염화칼슘 4％ 및 활성탄 18％를 함유하는 혼합물을 미합중국 특허 제3,018,091호에 기재된 바와 같은 고전단 피브리데이터(fibridator) 중에서 물과 혼합하여 연속으로 침전시켰다. 생성된 피브리드를 물로 디메틸아세트아미드가 없도록 세척하고, 균일한 흑색 생성물을 드럼 필터 상에 수집하였다. 흑색 피브리드의 일부를 약 120℃의 진공 오븐에서 건조시켰다.
건조된 피브리드 일부(3.00g)를 3％의 염화칼슘을 함유하는 디메틸아세트아미드 100ml와 혼합하여 피브리드의 MPD-I 부분을 용해시켜 제거하였다. 잔류물인 현탁된 활성탄을 필터 깔때기에 모으고, 디메틸아세트아미드를 여러번 사용하여 잔류 MPD-I가 없도록 세척하였다. 탄소 잔류물을 약 120℃의 진공 오븐에서 건조시켰다.
건조된 활성탄의 중량은 약 2.10g이거나, 본래 피브리드의 70％이었다.
건조된 피브리드의 다른 부분의 표면적은 1104 m2/g 또는 순수 활성탄의 샘플과 비교하여 603m2/g이었다. 따라서, 순수 탄소 표면적의 약 78％가 보유되고, 캡슐화된 탄소에 엑세서블하다. 활성탄을 함유하지 않는 것을 제외하고는 상기와 유사하게 제조된 피브리드는 표면적이 단지 32.1m2/g이었다.
건조된 피브리드의 또다른 부분은 사염화탄소 흡착 활성도의 18.3％를 나타내었다. 100％ PCB-G 활성탄의 일부를 유사하게 처리하여, 사염화탄소 활성도가 32.0％라는 것을 발견하였다. 100％ MPD-I 피브리드의 일부를 유사하게 처리하여, CCl4활성도가 0％라는 것을 발견하였다. 따라서, 캡슐화된 활성탄은 엑세서블하고, 순수 활성탄의 활성도를 약 82％ 보유하였다.
[실시예 3]
본 실시예는 MPD-I 이외의 고분자, 구체적으로, 셀룰로오스 아세테이트(CA) 폴리스티렌(PS), 및 폴리아크릴로니트릴(ANP)의 적합성을 설명한다.
하기 나타낸 바와 같은 각종 고분자의 용액에 현탁시킨 활성탄을 포함하는 혼합물을 실시예 1과 동일하게 피브리드화하였다. 건조시킨 후의 피브리드는 균일하였고, 탄소는 고분자 매트릭스에 완전히 캡슐화되었다.
따라서, 캡슐화된 활성탄을 함유하는 피브리드의 흡착 활성도는 100％ 고분자로 이루어진 피브리드보다 매우 높고 활성탄이 고분자 매트릭스중에 캡슐화되어 있을지라도 활성탄은 순수 상태의 활성도의 약 85％ 내지 95％를 보유한다.
[실시예 4]
본 실시예는 활성탄 피브리드로부터 흡착지를 제조하는 것을 설명한다.
실시예 2와 동일하게 제조된 피브리드를 컨시스턴시가 0.71％인 고상물로 Jones Sharkle 펄프 제조기에서 물과 혼합하였다. 이 혼합물을 12 Sandy Hill 건조기 캔을 갖는 건조기 부분이 장착된 Fourdrinier 종이 머신의 헤드박스로 분출시켰다. 혼합물을 헤드박스에서 0.044％ 고상물로 희석시킨 후, 7.5m/분의 속도로 종래 방법을 사용하여 종이로 연속하여 형성시켰다. 건조 종이(A)는 기본 중량이 152.6g/m2이고, CCl4흡착 활성도가 15％이었다. 표면적은 506m2/g이었다.
다른 종이(B)는 최종 희석을 0.05％ 고상물로 하였고, 고상물이 피브리드 80％와 1/4 인치 MPD-I 플록 20％를 포함한다는 것을 제외하고는 상기 종이와 유사하게 제조하였다. 생성된 종이는 111.9g/m2이고, CCl4흡착 활성도가 16.8％이었다.
[실시예 5]
본 실시예는 활성탄 피브리드로부터 하이드로레이싱된 흡착성 부직포의 제조를 예시한다.
실시예 4(A)와 유사하게 제조한 약 237.3g/m2의 종이를 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유(38.1mm 절단 길이, 1.5 데니어) 40.7g/m2과 20.3g/m2의 카디드 웹 사이에 놓았다. 적층형 구조물을 하이드로레이싱하여 드레이프성의, 재봉가능한 직물 257.6g/m2을 얻었다. 직물 두께는 1.8mm이다. 통기도는 7.6m3/분/m2이고, CCl4흡착 활성도는 10.3％이다. 폴리에스테르 섬유를 폴리(m-페닐렌)이소프탈아미드 섬유로 교체한 경우 유사한 결과를 예상할 수 있다.
[실시예 6]
본 실시예 는 활성 피브리드를 제조하는데 유용한 제2형 활성탄, Darco를 설명한다.
디메틸아세트아미드 371g을 MPD-I 28g, 디메틸아세트아미드 152g, 및 염화칼슘 20g을 포함하는 용액 200g과 혼합하였다. 활성탄 분말(Darco Aldrich Chemical Co. 제품) 80g을 교반시키면서 균일한 혼합물이 얻어질 때까지 첨가하였다.
이어서, 혼합물을 와링 블렌더 중의 격렬하게 교반시킨 물 약 1파인트에 서서히 부었다.
고상물을 부흐너 깔때기에 모으고, 물을 연속적으로 사용하여 세척하여 미량의 디메틸아세트아미드를 제거하였다. 습윤 피브리드는 균일하며 중량이 500g이었다. 진공 오븐에서 피브리드의 소량을 건조함으로써 고상물 수준은 24％가 되었다.
건조된 피브리드는 표면적이 245m2/g이고, CCl4흡착 활성도는 4％이었다.
[실시예 7]
본 실시예는 활성탄 피브리드로부터 종이의 제조를 설명한다.
실시예 2와 동일하게 제조한 피브리드를 물과 혼합하고, 확장된 와이어 테이블이 장착된 Rotoformer 머신의 헤드박스로 분출시켰다. 헤드박스에서, 피브리드의 스트림을 물과 6mm 절단 길이를 갖는 염화비닐/아세트산비닐 공중합체로 이루어진 섬유[Wacker Chemicals(코넥티커트주 뉴 캐난 소재) 제품, 종이 등급 Wacker MP 섬유]의 혼합물을 포함하는 제2스트림, 및 물과 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미드)(미합중국 특허 제4,957,794호에 기재됨)로 이루어진 플러프의 혼합물을 포함하는 제3스트림과 합쳤다. 각 스트림의 유동률 및 고상물 함량은 합친 혼합물이 피브리드 67％, 플러프 20％ 및 섬유 13％를 함유하도록 조정하였다. 합친 스트림을 종래 방법을 사용하여 7.7m/분(25 ft/분)에서 습식 퇴적 매트로 형성하였다. 습식 매트를 173.9℃(345℉)의 유동건조기 상에서 건조시켰다. 매트는 CCl4흡착 활성도가 17.5％이고, 통기도가 20.5m3/분/m2이었다. 매트는 기본 중량이 213.6g/m2이고, 두께가 2.37mm이었다.
[실시예 8]
본 실시예는 시트 구조물에 대한 표면적과 CCl4흡착성 사이의 직접적 관계를 설명한다.
각종 종이를 6mm(1/4인치) MPD-I 플록 대 피브리드의 비가 0, 1/3 및 1.0인 것을 제외하고는 실시예 4와 유사한 방법으로 제조하였다. 각 종이에 대한 표면적 및 CCl4흡착 활성도를 측정하고, 하기에 표로 나타내었다.
CCl흡착 활성도 대 표면적의 도면이 제1도에 도시되어 있다.
각 항목 A 내지 E에 대한 CCl흡착 활성도 및 표면적 측정치를 제1도에 도시하였다. 곡선을 사용하여 본 발명의 피브리드를 함유하는 종이에 대해 한 값을 알 경우 다른 값에 대한 논리적인 근사값을 얻는 것이 가능하다.

Claims (7)

  1. 아라미드 피브리드, 표면적이 500m2/g 이상인 활성탄 입자 및 섬유플록 약 2 중량％ 내지 50 중량％를 주성분으로 하며, 활성탄 입자는 용매와 용해된 아라미드 고분자를 함유하는 혼합물 중에 혼합물에서 탄소 대 고분자의 중량비가 1 : 1 내지 6 : 1이 되도록 탄소 입자를 분산시키고, 용매를 추출하여 사염화탄소 증기의 흡착도 및 보유도에 의해 측정한 대조물의 흡착 성능과 비교하여 탄소 1g당 활성탄 입자의 흡착 성능의 85 내지 95％를 활성탄 입자가 보유하도록 활성탄 입자를 캡슐화하는 피브리드 구조물로서 고분자를 침전하게 하는 액체 내로 격렬한 교반하에 혼합물을 도입하는 공정 단계에 의해 피브리드 안에 캡슐화되는 것인, 입자를 발생시키지 않는 시트 구조물.
  2. 제1항에 있어서, 피브리드가 활성탄 입자를 65 중량％ 이상으로 포함하는 것인 시트 구조물.
  3. 제1항에 있어서, 시트의 표면적이 50m2/g 이상인 것인 시트 구조물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 섬유 플록이 고분자 섬유이고, 상기 시트 구조물이 50m2/g 이상의 표면적을 갖는 것인 시트 구조물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 섬유 폴록이 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유이고, 상기 시트 구조물이 50m2/g 이상의 표면적을 갖는 것인 시트 구조물.
  6. 제1항에 있어서, 고분자 플러프를 더 포함하며, 상기 시트 구조물이 50m2/g 이상의 표면적을 갖는 것인 시트 구조물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 고분자 플러프가 폴리(m-페닐렌 이소프탈아미드)이고, 상기 시트 구조물이 50m2/g 이상의 표면적을 갖는 것인 시트 구조물.
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