KR100870378B1 - 메타- 및 파라-아라미드 펄프 및 그 제조방법 - Google Patents

메타- 및 파라-아라미드 펄프 및 그 제조방법 Download PDF

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이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니
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Abstract

본 발명은 시일 및 마찰재와 같은 제품에서 보강재로 사용하기 위한 메타- 및 파라-아라미드 펄프에 관한 것이다. 펄프는 파라-아라미드 섬유질 구조가 메타-아라미드 입자의 적어도 일부에 접촉하여 이의 주위를 부분적으로 감싸며, (a) 무-피브릴 메타-아라미드 입자; (b) 불규칙 형상의 파라-아라미드 섬유질 구조; 및 (c) 물을 포함한다. 본 발명은 추가로 상기 아라미드 펄프 제조 방법에 관한 것이다.
Figure R1020067027087
메타-아라미드 펄프, 파라-아라미드 펄프, 밀봉재, 마찰재, 보강재

Description

메타- 및 파라-아라미드 펄프 및 그 제조방법 {META- AND PARA-ARAMID PULP AND PROCESSES MAKING SAME}
본 발명은 시일 및 마찰재와 같은 제품에서 보강재로 사용하기 위한 메타- 및 파라-아라미드 펄프에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 상기 아라미드 펄프의 제조방법에 관한 것이다.
섬유질 및 비-섬유질 보강재는 마찰 제품, 밀봉 제품 및 기타 플라스틱 또는 고무 제품에서 다년간 사용되어 왔다. 이러한 보강재는 통상적으로 고 내마모성 및 내열성을 나타내어야 한다.
전통적으로 석면 섬유가 보강재로 사용되어 왔지만 건강상 위험으로 인하여 대체물이 제조되거나 제안되었다. 그러나, 다수의 대체물은 다양한 면에서 석면만큼 성능을 발휘하지 못한다.
1980년 2월 공개된 연구 개시물 74-75는 다양한 길이의 피브릴화 케블라(KEVLAR, 등록명) 브랜드 파라-아라미드 섬유로 제조된 펄프의 제조 및 다양한 응용분야에서 보강재로서 상기 펄프의 용도를 개시한다. 상기 공보는 케블라 브랜드 파라-아라미드 섬유로 제조된 펄프가 단독으로, 또는 다른 재료, 예를 들어 노멕스(NOMEX, 등록명) 브랜드 메타-아라미드, 목재 펄프, 면 및 다른 천연 셀룰로오스의 섬유, 레이온, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌, 석면 및 다른 광물질, 유리섬유 및 다른 섬유, 세라믹, 강철 및 다른 금속, 및 탄소와 조합으로 시트 제품에 사용될 수 있음을 개시한다. 상기 공보는 또한 석면 부피의 일부를 대체하기 위해서 마찰재에서 케블라 브랜드 파라-아라미드 섬유 단독으로, 또는 케블라 브랜드 파라-아라미드 단섬유와 조합으로 제조된 펄프의 사용을 개시하며, 석면 부피의 나머지는 충전제 또는 다른 섬유로 대체된다.
미국 특허 제5,811,042호(호이네스(Hoiness))는 열경화성 또는 열가소성 매트릭스 수지, 섬유 보강재, 및 실질적으로 무-피브릴 아라미드 입자로 제조된 복합 마찰재 또는 가스켓 재료를 개시한다. 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드) 및 폴리(m-페닐렌 이소프탈아미드)가 바람직한 섬유 보강재이며, 섬유는 플록 또는 펄프 형태로 존재할 수 있다.
미국 특허 출원 2003/0022961(쿠사카(Kusaka) 등)은 마찰 개질제, 결합제 및 (a) 건조 아라미드 펄프와 (b) 습윤 아라미드 펄프, 목재 펄프 또는 아크릴 펄프의 혼합물로 제조된 섬유질 보강재로 제조된 마찰재를 개시한다. 건조 아라미드 펄프는 "건식 피브릴화 방법"으로 수득된 아라미드 펄프로 정의된다. 건식 피브릴화 방법은 아라미드 섬유를 회전 커터와 스크린 사이에서 건식 밀링하여 펄프를 제조한다. 습윤 아라미드 펄프는 "습식 피브릴화 방법"으로 수득된 아라미드 펄프로 정의된다. 습식 피브릴화 방법은 짧은 아라미드 섬유를 두 개의 회전 디스크 사이에서 수중에서 밀링하여 피브릴화 섬유를 형성하고 이어서 피브릴화 섬유, 즉 펄프를 탈수한다. 쿠사카 등은 추가로 한정된 비율로 피브릴화된 다수 유형의 유기 섬 유를 먼저 혼합하고 이어서 혼합물을 피브릴화하여 펄프를 제조하는 섬유 혼합-피브릴화 방법을 개시한다.
시일 및 마찰재와 같은 제품에서 성능이 우수하고 비용이 저렴한 대체 보강재를 제공할 필요가 있다. 더 저렴한 대체 보강재를 제안하는 다수의 개시물에도 불구하고, 제안된 제품의 다수는 사용시 적절한 성능을 발휘하지 못하거나 시판 제품에 비해 훨씬 비싸거나 다른 부정적인 속성을 갖는다. 따라서, 고 내마모성 및 내열성을 나타내며 다른 시판 보강재의 가격 이하인 보강재가 여전히 필요하다.
<발명의 요약>
본 발명은
(a) (1) 성분 중 총 고형물의 10 내지 90 중량%이며 50 mm 이하의 평균 최대 치수를 갖는 섬유질 메타-아라미드 물질의 조각;
(2) 성분 중 총 고형물의 10 내지 90 중량%이며 10 cm 이하의 평균 길이를 갖는 파라-아라미드 섬유; 및
(3) 총 성분의 95 내지 99 중량%인 물
을 포함하는 펄프 성분을 합하는 단계;
(b) 성분을 실질적으로 균질 슬러리로 혼합하는 단계;
(c) 동시에 (1) 섬유질 메타-아라미드 물질 조각을 파괴하고 메타-아라미드 물질을 무-피브릴, 섬유질 및 비 섬유질, 메타-아라미드 입자로 절단 및 저작(musticating)하고;
(2) 파라-아라미드 섬유를 불규칙 형상의 피브릴화 섬유질 구조로 피브릴화, 절단 및 저작(musticating)하고;
(3) 정련된 슬러리가 실질적으로 균질하도록 모든 고체를 분산시켜서
슬러리를 공-정련하는 단계;
(d) 정련된 슬러리로부터 물 총 60 중량% 이하로 물을 제거하여,
메타-아라미드 입자의 적어도 일부에 접촉하여 이의 주위를 부분적으로 감싸는 파라-아라미드 섬유질 구조를 갖는 메타- 및 파라-아라미드 펄프를 제조하는 단계
를 포함하는 보강재로서 사용하기 위한 메타- 및 파라-아라미드 펄프 제조 방법의 제1 실시양태에 관한 것이다.
본 발명은 추가로
(a) 물 및 (1) 성분 중 총 고형물의 10 내지 90 중량%이며 50 mm 이하의 평균 최대 치수를 갖는 섬유질 메타-아라미드 물질의 조각;
(2) 성분 중 총 고형물의 10 내지 90 중량%이며 10 cm 이하의 평균 길이를 갖는 파라-아라미드 섬유
로 이루어진 군에서 선택된 제1 물질
을 포함하는 성분을 합하는 단계;
(b) 성분을 실질적으로 균질 현탁액으로 혼합하는 단계;
(c) (1) 섬유질 메타-아라미드 물질 조각의 적어도 일부를 파괴하고 메타-아라미드 물질의 적어도 일부를 무-피브릴, 섬유질 및 비 섬유질, 메타-아라미드 입자로 절단 및/또는 저작하거나; 또는
(2) 파라-아라미드 섬유의 적어도 일부를 불규칙 형상의 피브릴화 섬유질 구조로 피브릴화, 절단 및 저작하여
혼합된 현탁액을 정련하는 단계;
(d) 정련된 현탁액, (a) 군 (1 및 2)의 제2 물질, 및 필요할 경우 물을 포함하는 성분을 합하여 총 성분 중 물 농도를 95 내지 99 중량%로 증가시키는 단계;
(e) 필요할 경우 성분을 혼합하여 실질적으로 균질한 현탁액을 형성하는 단계;
(f) 동시에 (1) 섬유질 메타-아라미드 물질 조각의 적어도 일부를 파괴하고/파괴하거나 메타-아라미드 물질의 적어도 일부를 절단 및/또는 저작하여 모든 또는 실질적으로 모든 섬유질 메타-아라미드 물질 조각을 무-피브릴, 섬유질 및 비섬유질, 메타-아라미드 입자로 전환시키고;
(2) 파라-아라미드 섬유의 적어도 일부를 피부릴화하고, 절단 및 저작하여 모든 또는 실질적으로 모든 파라-아라미드 섬유를 불규칙 형상의 피브릴화 섬유질 구조로 전환시키고;
(3) 정련된 슬러리가 실질적으로 균질하도록 모든 고체를 분산시켜서
슬러리를 공-정련하는 단계; 및
(g) 정련된 슬러리로부터 물 총 60 중량% 이하로 물을 제거하여,
메타-아라미드 입자의 적어도 일부에 접촉하여 이의 주위를 부분적으로 감싸는 파라-아라미드 섬유질 구조를 갖는 메타- 및 파라-아라미드 펄프를 제조하는 단계
를 포함하는 보강재로서 사용하기 위한 메타- 및 파라-아라미드 펄프 제조 방법의 제2 실시양태에 관한 것이다.
본 발명은 추가로
(a) 총 고형물의 10 내지 90 중량%인 무-피브릴 메타-아라미드 입자;
(b) 총 고형물의 10 내지 90 중량%이고 스톡(stack) 및 피브릴을 갖는 불규칙 형상의 파라-아라미드 섬유질 구조; 및
(c) 전체 펄프의 4 내지 60 중량%인 물
을 포함하고, 파라-아라미드 섬유질 구조가 메타-아라미드 입자의 적어도 일부에 접촉하여 이의 주위를 부분적으로 감싸는,
보강재로서 사용하기 위한 메타- 및 파라-아라미드 펄프에 관한 것이다.
본 발명은 추가로 마찰 개질제; 임의로 1종 이상의 충전제; 결합제; 및 본 발명의 펄프를 포함하는 섬유질 보강재를 포함하는 마찰재에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 결합제; 임의로 1종 이상의 충전제; 본 발명의 펄프를 포함하는 섬유질 보강재를 포함하는 밀봉재에 관한 것이다.
본 발명은 하기에 기재된 첨부 도면과 이의 상세한 설명으로부터 더 완전하게 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 "습윤" 아라미드 펄프를 제조하는 습식 공정을 수행하는 장치의 블록 다이아그램이다.
도 2는 본 발명에 따라 "건조" 아라미드 펄프를 제조하는 건식 공정을 수행 하는 장치의 블록 다이아그램이다.
도 3은 본 발명의 방법에 성분으로 사용될 메타-아라미드 물질 조각의 현미경 영상이다.
도 4는 본 발명의 방법에 성분으로 사용될 파라-아라미드 섬유의 현미경 영상이다.
도 5는 본 발명의 방법에 임의 성분으로 사용될 파라-아라미드 입자의 현미경 영상이다.
도 6은 본 발명의 방법에 따라 제조된 아라미드 펄프의 현미경 영상이다.
용어 정의
본 발명을 기술하기 전에, 특정 용어를 달리 표시하지 않으면 본 개시 전체에서 동일한 의미를 가질 하기 용어 정의로 정의하는 것이 유용하다.
물체의 "최대 치수"는 물체에서 서로 가장 원거리 지점간 직선 거리를 의미한다.
물체의 "종횡비(aspect ratio)"는 물체의 최대 치수를 최대 치수를 함유한 임의의 면의 최대 폭 (최대 폭은 최대 치수에 수직임)으로 나눈 값을 의미한다.
"패브릭"은 임의의 직물, 편물, 또는 부직포 층 구조를 의미한다. "직물"은 제직, 즉 두개 이상의 얀을 전형적으로 직각으로 인터레이싱(interlacing) 또는 인터위빙(interweaving)하여 제조할 수 있는 임의의 패브릭을 의미한다. 일반적으로 상기 패브릭은 경사라 칭하는 한 세트의 얀을 위사라 칭하는 다른 세트의 얀과 인터레이싱하여 제조된다. 제직 패브릭은 필수적으로 임의의 제직물, 예를 들어 평 직, 크로우풋 직, 바스켓 직, 새틴 직, 능직, 언밸런스 직 등을 가질 수 있다. 평직이 가장 일반적이다. "편물"은 바늘 또는 와이어로 하나 이상의 얀의 일련의 루프를 인터로킹(interlocking)하여 제조된 구조체, 예를 들어 경사 니트 (예를 들어, 트리코트, 밀라니스, 또는 라셀) 및 위사 니트 (예를 들어, 써큘러 또는 플랫)를 의미한다. "부직포"는 제직 또는 편성하지 않고 제조가능한 가요성 시트 물질을 형성하며 (i) 섬유의 적어도 일부의 기계적 인터로킹, (ii) 일부 섬유의 적어도 일부분을 용융, 또는 (iii) 결합제를 사용하여 섬유의 적어도 일부를 결합시켜 고정되는 섬유 네트워크를 의미한다. 부직포는 단방향 패브릭, 펠트, 스펀레이스드 패브릭, 히드로레이스드 패브릭, 스펀본디드 패브릭 등을 포함한다.
"섬유"는 길이에 대해 수직한 단면적을 가로질러 높은 길이 대 폭의 비율을 갖는 비교적 가요성인 물질의 단위를 의미한다. 본원에서, "섬유"라는 용어는 "필라멘트" 또는 "말단(end)"이라는 용어와 상호교환적으로 사용된다. 본원에 기재된 필라멘트의 단면은 임의의 형상일 수 있지만, 전형적으로는 원형 또는 콩 형상이다. 보빈 상에 패키지로 방사된 섬유를 연속 섬유라 칭한다. 섬유는 스테이플 섬유라 불리는 짧은 길이로 절단될 수 있다. 섬유는 플록이라 불리는 더 짧은 길이로 절단될 수 있다. 얀, 다중필라멘트 얀 또는 토우는 다수의 섬유를 포함한다. 얀은 얽히고/얽히거나 꼬일수 있다.
"피브리드"는 비-과립형, 섬유질 또는 필름 유사 입자를 의미한다. 이들은 바람하게는 320℃ 이상의 융점 또는 분해 온도를 갖는다. 피브리드는 웹에 의해 연결된 섬유 유사 영역을 갖는다는 점에서 섬유가 아니라 섬유질이다. 피브리드는 종횡비 5:1 내지 10:1과 0.2 내지 1.0 mm의 평균 길이를 갖는다. 피브리드 웹의 두께는 1 또는 2 마이크로미터 미만이며 전형적으로 1 마이크로미터 이하의 소수이다. 건조되기 전, 피브리드는 습윤 상태로 사용될 수 있고 제품의 다른 성분 주변에 물리적으로 꼬인 결합제로서 침착될 수 있다. 피브리드는 중합체 용액이 단일 단계로 침전되고 전단되는 미국 특허 제3,018,091호에서 개시된 유형의 피브리드화 장치를 사용하는 것을 포함하는 임의의 방법으로 제조될 수 있다.
"피브릴"은 1 마이크로미터 이하의 소수 내지 수 마이크로미터의 작은 직경을 갖고 약 10 내지 100 마이크로미터의 길이를 갖는 작은 섬유를 의미한다. 피브릴은 일반적으로 4 내지 50 마이크로미터의 직경을 갖는 더 큰 섬유의 주 트렁크(trunk) 로부터 연장된다. 피브릴은 후크 또는 패스너로 작용하여 인접 물질을 걸리게 하여 포착한다. 일부 섬유는 피브릴화되지만, 다른 섬유는 피브릴화되지 않거나 또는 효과적으로 피브릴화되지 않고 이 경우 상기 섬유는 피브릴화되지 않는다. 폴리(파라-페닐렌 테레프탈아미드) 섬유는 연마시, 쉽게 피브릴화되어 피브릴을 생성한다. 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미드) 섬유는 피브릴화되지 않는다.
"피브릴화 섬유질 구조"는 스톡 및 이로부터 연장된 피브릴을 갖는 물질의 입자로서, 스톡은 일반적으로 원주형이고 약 10 내지 50 마이크로미터의 직경이고, 피브릴은 스톡에 부착된 1 마이크로미터 이하의 소수 또는 수 마이크로미터의 직경 및 약 10 내지 100 마이크로미터 길이를 갖는, 모발-유사 성분인 것을 의미한다.
"섬유질 시트"는 섬유, 피브릴, 및/또는 피브리드, 및 임의로 다른 성분을 함유한 시트를 의미한다. 섬유질 시트는 종이 또는 패브릭일 수 있다. "종이"는 제지기, 예를 들어 포르드레니어(Fourdrenier) 또는 경사진-와이어 기계상에서 제조할 수 있는 편평한 시트를 의미한다.
"플록"은 스테이플 섬유 보다 더 짧은 길이의 섬유를 의미한다. 플록은 약 0.5 내지 약 15 mm의 길이 및 4 내지 50 마이크로미터의 직경, 바람직하게는 1 내지 12 mm의 길이 및 8 내지 40 마이크로미터의 직경을 갖는다. 약 1 mm 미만인 플록은 그것이 사용될 물질의 강도에 유의하게 영향을 주지 않는다. 약 15 mm를 초과하는 플록 또는 섬유는 대체로 제 기능을 발휘하지 못하는데, 그 이유는 개별 섬유가 얽힐 수 있고 물질 또는 슬러리 전체에 적절하고 균질하게 분산될 수 없기 때문이다. 아라미드 플록은 예를 들어 미국 특허 제3,063,966호, 제3,133,138호, 제3,767,756호, 및 제3,869,430호에 기재된 방법에 의해 제조된 것과 같이 유의한 또는 임의의 피브릴화 없이 아라미드 섬유를 짧은 길이로 절단하여 제조된다.
"길이 가중 평균"은 하기 수학식으로부터 계산된 길이를 의미한다.
길이 가중 평균 = Σ[(각 개별 펄프 길이)2] / Σ [각 개별 펄프 길이]
"스테이플 섬유"는 필라멘트를 15 cm 이하, 바람직하게는 3 내지 15 cm; 및 가장 바람직하게는 3 내지 8 cm의 길이로 절단하여 제조될 수 있다. 스테이플 섬유는 직선형 (즉, 비-권축가공됨)이거나 또는 권축가공되어 임의의 크림프 (또는 반복 벤드) 빈도로 이의 길이를 따라 톱니 형상의 크림프를 갖는다. 섬유는 비코팅 또는 코팅, 또는 예비처리된 (예를 들어, 예비-연신 또는 열-처리된) 형태로 존재할 수 있다.
본 발명은 보강재로 사용하기 위한 메타- 및 파라-아라미드 펄프를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 보강재로 사용하기 위한 본 발명의 방법에 의해 제조될 수 있는 메타- 및 파라-아라미드 펄프에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 본 발명의 펄프를 혼입한 밀봉재 및 마찰재와 같은 제품 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
I. 본 발명의 방법의 제1 실시양태
제1 실시양태에서, 메타- 및 파라-아라미드 펄프의 제조 방법은 하기 단계를 포함한다. 먼저, 펄프 성분을 합하거나, 용기 내로 함께 첨가한다. 두번째로, 합한 펄프 성분을 실질적으로 균질 슬러리로 혼합한다. 세번째로, 슬러리를 동시에 정련하거나 또는 공-정련한다. 네번째로, 정련된 슬러리로부터 물을 제거한다.
합하는 단계
합하는 단계에서, 펄프 성분은 바람직하게는 용기 내로 함께 첨가된다. 펄프 성분은 (1) 섬유질 메타-아라미드 물질의 조각, (2) 파라-아라미드 섬유, (3) 임의로 실질적으로 또는 완전 무-피브릴, 과립형, 파라-아라미드 입자, (4) 임의로 다른 미량 첨가제, 및 (5) 물을 포함한다.
섬유질 메타 - 아라미드 물질의 조각
섬유질 메타-아라미드 물질의 조각은 성분 중 총 고형물의 10 내지 90 중량%, 바람직하게는 성분 중 총 고형물의 25 내지 60 중량%, 및 가장 바람직하게는 성분 중 총 고형물의 25 내지 55 중량%의 농도로 첨가된다.
섬유질 메타-아라미드 물질은 바람직하게는 50 mm 이하, 더 바람직하게는 12 내지 50 mm, 및 가장 바람직하게는 12 내지 25 mm의 평균 최대 치수를 갖는다. 섬유질 메타-아라미드 물질의 조각은 섬유, 피브리드, 패브릭 조각, 섬유질 시트 조각, 펄프, 또는 이의 혼합물일 수 있다. 펄프 성분을 함께 합하기 전, 연속 필라멘트 형태의 임의의 섬유가 더 짧은 섬유, 예를 들어 스테이플 섬유 또는 플록으로 절단될 수 있다. 메타-아라미드 섬유는 실질적으로 또는 완전 무-피브릴이다. 섬유질 메타 아라미드 물질은 1개 이상의 패브릭 및/또는 섬유질 시트의 층의 조각을 포함할 수 있다.
바람직한 실시양태에서, 섬유질 메타-아라미드 물질은 각 층이 메타-아라미드 섬유 및 비-과립형 섬유질 또는 필름-형 메타-아라미드 피브리드를 포함한 종이 성분을 포함하는, 1개 이상의 섬유질 메타-아라미드 종이의 층을 포함한다. 섬유질 메타-아라미드 종이는 이미 사용된 종이 또는 미-사용 최초 종이일 수 있다. 종이는 롤 또는 패키지로부터 취할 수 있거나 제조 공정에서 발생된 비-롤링 종이 또는 스크랩으로부터 취할 수 있다. 섬유질 메타-아라미드 종이 층은 캘린더링된 종이 층 또는 캘린더링되지 않은 종이 층, 또는 이의 조합일 수 있다. 층은 바람직하게는 캘린더링되지 않고, 캘링더링되지 않은 각 층은 바람직하게는 2 내지 40 밀의 두께 및 0.1 내지 0.4 g/cm3의 밀도, 및 더 바람직하게는 5 내지 23 밀의 두께 및 0.2 내지 0.4 g/cm3의 밀도를 갖는다. 캘링더링된 종이는 1개 이상의 층을 함께 캘린더링하여 제조될 수 있고, 조합될 수 있는 층의 실제 최대 개수는 없지만, 전형적으로는 6개 이하의 층이 함께 캘린더링된다. 바람직하게는 1 내지 4개의 캘린더링되지 않은 종이의 층을 함께 캘린더링하여 캘린더링된 종이를 제조한다. 캘링더링된 종이는 1 내지 30 밀의 두께 및 0.7 내지 1.2 g/cm3의 밀도, 및 바람직하게는 1 내지 8 밀의 두께 및 0.8 내지 1.1 g/cm3의 밀도를 갖는다. 한 실시양태에서, 총 종이는 캘린더링된 종이 50 중량% 및 캘린더링되지 않은 종이 50 중량%를 포함한다.
한 실시양태에서, 섬유질 메타-아라미드 종이 중 메타-아라미드 섬유는 종이의 5 내지 97 중량%의 농도, 0.5 내지 10 dtex의 선 밀도, 및 2 내지 25 mm의 길이를 갖는다. 메타-아라미드 섬유는 더 바람직하게는 종이의 30 내지 60 중량%의 농도, 0.5 내지 5 dtex의 선 밀도, 및 2 내지 8 mm의 길이를 갖는다. 상기 동일한 실시양태에서, 섬유질 메타-아라미드 종이 중 비-과립형, 섬유질 또는 필름형 메타-아라미드 피브리드는 종이의 3 내지 95 중량%의 농도, 0.2 내지 1 mm의 평균 최대 치수, 5:1 내지 10:1의 종횡비, 및 1 마이크로미터 이하의 두께를 갖는다. 메타-아라미드 피브리드는 더 바람직하게는 종이의 40 내지 70 중량%의 농도, 및 0.1 내지 0.5 마이크로미터의 두께를 갖는다.
도 3은 본 발명의 방법에 성분으로 사용하기에 적합한 메타-아라미드 플록 및 비-과립형, 섬유질 또는 필름형 메타 아라미드 피브리드를 포함하는 메타-아라미드 물질의 조각의 전자현미경 영상이다.
다른 실시양태에서, 섬유질 메타-아라미드 물질은 비-과립형, 섬유질 또는 필름-형 메타-아라미드 피브리드 이외에 파라-아라미드 플록을 포함할 수 있다. 상기 두 성분, 즉 메타-아라미드 피브리드 및 파라-아라미드 플록은 1개 이상의 테르마운트(THERMOUNT®) 브랜드 아라미드 종이의 층의 조각으로부터 수득될 수 있다.
파라- 아라미드 섬유
파라-아라미드 섬유는 성분 중 총 고형물의 10 내지 90 중량%, 바람직하게는 성분 중 총 고형물의 40 내지 75 중량%, 및 가장 바람직하게는 성분 중 총 고형물의 40 내지 55 중량%의 농도로 첨가된다. 파라-아라미드 섬유는 바람직하게는 10 dtex 이하, 더 바람직하게는 0.5 내지 10 dtex, 및 가장 바람직하게는 0.8 내지 2.5 dtex의 선 밀도를 갖는다. 파라-아라미드 섬유는 또한 이의 종축을 따라 바람직하게는 10 cm 이하, 더 바람직하게는 0.65 내지 2.5 cm, 및 가장 바람직하게는 0.65 내지 1.25 cm의 평균 길이를 갖는다.
도 4는 본 발명의 방법에서 성분으로 사용할 수 있는 파라-아라미드 플록의 현미경 영상이다.
파라- 아라미드 입자
임의로, 한 실시양태에서, 펄프 성분은 실질적으로 또는 완전 무-피브릴, 과립형, 파라-아라미드 입자를 추가로 포함한다. 상기 입자가 첨가되는 경우, 이들은 성분 중 총 고형물의 50 중량% 이하, 바람직하게는 성분 중 총 고형물의 20 내지 50 중량%, 및 가장 바람직하게는 성분 중 총 고형물의 25 내지 35 중량%의 농도로 첨가된다. 상기 입자는 동일 중량의 섬유 또는 피브리드에 비해 비교적 낮은 표면적을 갖는다. 파라-아라미드로 제조되는 경우, 이들은 제조될 펄프의 더 우수한 내마모성 및 분산성에 기여한다. 입자가 실질적으로 무-피브릴이기 때문에, 이들은 또한 혼합물 및 슬러리 중에 다른 성분의 분산을 보조하는 컴파운딩제로 작용한다. 상기 기능을 수행하는 입자는 흔히 가공 제제 또는 조제로 알려져 있다. 실질적으로 또는 완전 무-피브릴, 과립형, 파라-아라미드 입자는 50 내지 2000 마이크로미터, 바람직하게는 50 내지 1500 마이크로미터, 및 가장 바람직하게는 75 내지 1000 마이크로미터의 평균 최대 치수를 갖는다. 그러나, 약 50 마이크로미터 이하의 입자는 마찰 및 밀봉 제품에서 효율성을 상실한다. 약 2000 마이크로미터 이상의 입자는 혼합되는 경우 다른 성분과 물 중에서 적절하게 분산되지 않는다. 도 5는 본 발명의 방법에 성분으로 사용될 수 있는 파라-아라미드 입자의 현미경 영상이다.
한 바람직한 실시양태에서, 총 고형물 성분은 섬유질 메타-아라미드 물질의 조각 28 중량%, 파라-아라미드 섬유 44 중량%, 및 파라-아라미드 입자 28 중량%를 포함할 수 있다.
중합체
본 발명의 아라미드 물질, 아라미드 섬유 및 아라미드 입자를 제조하는데 사용하기에 적합한 중합체는 합성 방향족 폴리아미드이다. 중합체는 섬유로 형상화되기 위해서 섬유-형성 분자량이어야 한다. 중합체는 주로 방향족이고 아미드 (-CONH-) 결합의 85% 이상이 두개의 방향족 고리에 직접 부착되어 있는 폴리아미드 단독중합체, 공중합체, 및 이의 혼합물을 포함할 수 있다. 고리는 비치환 또는 치환될 수 있다. 두개의 고리 또는 라디칼이 분자쇄를 따라 서로에 대해 메타 배향된 경우 중합체는 메타-아라미드이다. 두개의 고리가 분자쇄를 따라 서로에 대해 파라 배향된 경우 중합체는 파라-아라미드이다. 바람직하게 공중합체는 중합체 형성에 사용되는 1급 디아민 대신 다른 디아민 10% 이하 또는 중합체 형성에 사용되는 1급 이산 클로라이드 대신 다른 이산 클로라이드 10% 이하를 갖는다. 첨가제가 아라미드와 함께 사용될 수 있고; 다른 중합체 물질 13 중량% 이하가 아라미드와 블렌딩되거나 또는 결합될 수 있음이 발견되었다. 바람직한 파라-아라미드는 폴리(파라-페닐렌 테레프탈아미드)(PPD-T) 및 이의 공중합체이다. 바람직한 메타-아라미드는 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미드)(MPD-I) 및 이의 공중합체이다.
임의 다른 첨가제
혼합 단계에서 첨가제가 용액 중에 현탁되어 있고 상기에 열거된 필수 고체 성분에 대한 정련 단계의 효과를 유의하게 변화시키지 않는 한 다른 첨가제가 임의로 첨가될 수 있다. 적합한 첨가제는 안료, 염료, 항산화제, 방염성 화합물, 및 다른 가공 및 분산 조제를 포함한다. 펄프 성분은 바람직하게는 석면을 포함하지 않는다. 다시 말하자면, 생성된 펄프는 무-석면형이다.
물
물은 총 성분의 95 내지 99 중량%, 및 바람직하게는 총 성분의 97 내지 99 중량%의 농도로 첨가된다. 게다가, 물은 처음에 첨가될 수 있다. 이어서 합한 성분을 동시에 혼합하면서 물 중 분산을 최적화하는 속도로 다른 성분이 첨가될 수 있다.
혼합 단계
혼합 단계에서, 성분은 실질적으로 균질 슬러리에 혼합된다. "실질적으로 균질"은 무작위 슬러리 샘플이 합하는 단계에서 총 성분 ± 10 중량%, 바람직하게는 ± 5 중량% 및 가장 바람직하게는 ± 2 중량%와 동일한 중량% 농도의 각 출발 성분을 함유하는 것을 의미한다. 예를 들어, 총 혼합물 중 고형물의 농도가 섬유질 메타-아라미드 물질의 조각 50 중량% + 파라-아라미드 섬유 50 중량%이면, 혼합 단계에서 실질적으로 균질 혼합물은 무작위 슬러리 샘플이 (1) 메타-아라미드 물질 50 중량% ± 10 중량%, 바람직하게는 ± 5 중량% 및 가장 바람직하게는 ± 2 중량%의 농도 및 (2) 파라-아라미드 섬유 50 중량% ± 10 중량%, 바람직하게는 ± 5 중량% 및 가장 바람직하게는 ± 2 중량%의 농도를 갖는 것을 의미한다. 혼합은 회전 블레이드가 장치된 임의의 용기에서 수행될 수 있다. 혼합은 성분이 첨가된 후, 또는 성분이 혼합되거나 합쳐지는 동안 진행될 수 있다.
정련 단계
정련 단계에서 펄프 성분은 하기와 같이 동시에 공-정련되거나, 전환되거나 개질된다. 섬유질 메타-아라미드 물질 조각은 파괴되고 무-피브릴, 섬유질 및 비섬유질 메타-아라미드 입자로 절단 및/또는 저작된다. 파라-아라미드 플록은 스톡 및 피브릴을 갖는 불규칙 형상의 섬유질 구조로 피브릴화되고, 절단 및 저작된다. 파라-아라미드 입자가 다른 성분과 함께 첨가되면, 파라-아라미드 입자의 적어도 일부는 더 작고, 더 원형인 실질적으로 무-피브릴 입자로 저작된다. 모든 고체는 정련된 슬러리가 실질적으로 균질하도록 분산된다. "실질적으로 균질한"은 상기에 정의된 바와 같다. 정련 단계는 바람직하게는 하나 이상의 디스크 정련기를 통해 혼합된 슬러리를 통과시키거나 또는 단일 정련기를 통해 슬러리를 재순환시키는 것을 포함한다. "디스크 정련기"라는 용어는 서로에 대해 회전하여 디스크 사이의 전단 작용에 의해 성분을 정련하는 하나 이상의 디스크 쌍을 함유한 정련기를 의미한다. 한 적합한 유형의 디스크 정련기에서, 정련될 슬러리는 서로에 대해 회전가능한 밀접한 간격의 원형 회전자 및 고정자 디스크 사이에 펌핑된다. 각 디스크는 적어도 부분적으로 방사상 연장된 표면 홈을 갖는, 다른 디스크에 대면하는 표면을 갖는다. 사용될 수 있는 바람직한 디스크 정련기는 미국 특허 4,472,241에서 개시된다. 균질 분산 및 적절한 정련이 필요할 경우, 혼합된 슬러리는 디스크 정련기를 1회 이상 또는 연결된 두개 이상의 디스크 정련기를 통과할 수 있다. 혼합된 슬러리가 하나의 정련기에서만 정련될 경우, 생성된 슬러리가 부적절하게 정련되고 불균질 분산되는 경향이 있다. 분산되어 실질적으로 균질 분산액을 형성하기 보다는 전체적으로 또는 실질적으로 한 고체 성분 또는 두 성분, 또는 3성분이 존재할 경우 모두 3성분의 덩어리(conglomerate) 또는 응집체가 형성될 수 있다. 혼합된 슬러리가 정련기를 1회 이상 통과하거나 또는 하나 이상의 정련기를 통과할 경우 상기 덩어리 또는 응집체는 파괴되어 슬러리 중에 분산될 경향이 더 크다.
다중 성분을 함유한 실질적으로 균질한 슬러리가 상기 공정 단계에서 공-정련되므로, 임의의 한 유형의 비-펄프 성분 (예를 들어, 파라-아라미드 섬유)은 모든 다른 유형의 비-펄프 성분 (예를 들어, 아라미드 물질 조각 및 임의로 파라-아라미드 입자)의 존재하에서 펄프 내에 정련되고 다른 성분도 정련된다. 비-펄프 성분의 상기 공-정련은 두가지 펄프를 단지 혼합하여 생성된 펄프 블렌드 보다 우수한 펄프를 형성한다. 두가지 펄프를 첨가한 후 이들을 단지 혼합하면 본 발명에 따라 펄프 내에 비-펄프 성분을 공-정련하여 생성된 펄프의 실질적으로 균질하고, 친밀하게 연결된 섬유질 성분을 형성하지 않는다.
제거 단계
이어서 물은 총 60 중량% 이하, 바람직하게는 총 4 내지 60 중량% , 가장 바람직하게는 총 5 내지 58 중량%로 정련된 슬러리로부터 제거된다. 물은 탈수 장치, 예를 들어 수평 필터 상에 펄프를 수집하여 제거될 수 있고, 필요할 경우 압력을 적용하거나 펄프 필터 케이크를 압착하여 추가 물이 제거될 수 있다. 이어서 탈수된 펄프는 임의로 목적하는 수분 함량으로 건조되고/되거나 포장되거나 또는 롤에 감길 수 있다.
도 1 및 2
상기 방법은 이제 도 1 및 2를 참고로 기술된다. 상세한 설명 전체에서 유사한 도면 부호는 도면의 모든 도에서 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따라 "습윤" 아라미드 펄프를 제조하는 습식 공정의 한 실시양태의 블록 다이아그램을 나타낸다. 펄프 성분 (1)은 용기 (2)에 첨가된다. 용기 (2)에는 세탁기내 믹서와 유사한 내부 믹서가 장치된다. 믹서는 성분을 물 중에 분산시켜서 실질적으로 균질한 슬러리를 생성한다. 혼합된 슬러리는 슬러리를 정련하는 제1 정련기 (3)에 전달된다. 이어서, 임의로, 정련된 슬러리는 제2 정련기 (4) 이어서 임의로 제3 정련기 (5)에 전달된다. 3개의 정련기를 예시하였지만 목적하는 균질화도 및 정련도에 따라 임의의 수의 정련기가 사용될 수 있다. 일련의 정련기 중 마지막 정련기 이후, 정련된 슬러리는 임의로 선택된 메쉬 또는 스크린 크기 이하로 분산된 고체를 갖는 슬러리는 통과시키고 선택된 메쉬 또는 스크린 크기를 초과하는 분산된 고체는 하나 이상의 정련기, 예를 들어 라인 (7) 또는 재순환된 슬러리를 정련하는 전용 정련기 (8) (이로부터 정련된 슬러리는 다시 필터 또는 분류기 (6)를 통과함)로 재순환시키는 필터 또는 분류기 (6)로 전달된다. 적합하게 정련된 슬러리는 펄프가 총 성분의 75 중량% 이하의 물 농도를 갖도록 필터 또는 분류기 (6)로부터 물을 제거하는 수평 물 진공 필터 (9)를 통과한다. 슬러리는 임의의 통상적인 방법 및 장치, 예를 들어 하나 이상의 펌프 (10)에 의해 한 지점에서 다른 지점으로 전달될 수 있다. 이어서 펄프는 펄프가 총 성분의 60 중량% 이하의 물 농도를 가질 때까지 물을 더 제거하는 건조기 (11)로 수송된다. 이어서 정련된 펄프는 곤포기 (12)에서 포장된다.
도 2는 본 발명에 따라 "건조" 아라미드 펄프를 제조하는 건식 공정의 한 실시양태의 블록 다이아그램을 나타낸다. 상기 건식 공정은 수평 물 진공 필터 (9) 이후를 제외하고는 습식 공정과 동일한다. 필터 후, 펄프는 펄프가 총 성분의 20 중량% 이하의 물 농도를 가질 때까지 물을 더 제거하는 프레스 (13)를 통과한다. 이어서 펄프는 플루퍼 (14)를 통과하여 펄프를 부풀린 후 물을 더 제거하기 위해서 회전자 (15)를 통과한다. 이어서, 습식 공정과 마찬가지로, 펄프는 건조기 (11)를 통과하고 곤포기 (12)에서 포장된다.
II . 본 발명의 방법의 제2 실시양태
제2 실시양태에서, 메타- 및 파라-아라미드 펄프의 제조 방법은 하기 차이점을 제외하고는 상기에 기재된 제1 실시양태와 유사하다. 모든 펄프성분을 한번에 함께 합하는 것 대신에, 성분을 단계적으로 첨가할 수 있다. 예를 들어, 모든 성분에 대해 필요한 일부 또는 모든 물을 (i) 섬유질 메타-아라미드 물질의 조각 또는 (ii) 파라-아라미드 폴록 중 하나와 합할 수 있다. 상기 성분을 먼저 실질적으로 균질한 현탁액에 합한다. 이어서 현탁액을 정련한다. 현탁액이 메타-아라미드 물질의 조각을 포함하면, 정련은 섬유질 메타-아라미드 물질 조각의 적어도 일부를 파괴하고, 메타-아라미드 물질의 적어도 일부를 무-피브릴, 섬유질 및 비 섬유질, 메타-아라미드 입자로 절단 및/또는 저작한다. 현탁액이 파라-아라미드 섬유를 포함하면, 정련은 파라-아라미드 섬유의 적어도 일부를 불규칙 형상의 피브릴화 섬유질 구조로 피브릴화, 절단 및 저작하는 것을 포함한다. 이어서 필요할 경우 추가 물이 첨가하여 총 성분의 95 내지 99 중량%으로 수분 함량이 증가된다. 미리 첨가되지 않은 (i) 섬유질 메타-아라미드 물질의 조각 또는 (ii) 파라-아라미드 입자의 다른 성분은 지금 첨가된다. 물이 첨가되면, 상기 다른 성분은 물을 첨가하기 전, 후 또는 추가 물과 함께 첨가될 수 있다. 이어서, 필요할 경우, 모든 성분이 혼합되어 실질적으로 균질한 슬러리를 형성할 수 있다. 이어서 슬러리는 함께, 즉 동시에 공-정련된다. 일부 메타-아라미드 물질이 제1 정련 단계에서 정련되면, 상기 공-정련 단계는 섬유질 메타-아라미드 물질 조각의 적어도 일부를 파괴하고/파괴하거나 메타-아라미드 물질의 적어도 일부를 절단 및/또는 저작하여 모든 또는 실질적으로 모든 섬유질 메타-아라미드 물질 조각을 무-피브릴, 섬유질 및 비-섬유질 메타-아라미드 입자로 전환되도록 한다. 일부 파라-아라미드 섬유가 제1 정련 단계에서 정련되면, 상기 제2 정련 단계는 파라-아라미드 섬유의 적어도 일부를 피브릴화, 절단 및 저작하여 모든 또는 실질적으로 모든 파라-아라미드 섬유가 불규칙 형상의 피브릴화 섬유질 구조로 전환되게 한다. 상기 공-정련 단계는 또한 정련된 슬러리가 실질적으로 균질하도록 모든 고체를 분산시키는 것을 포함한다. 이어서 방법의 제1 실시양태에서와 같이 물이 제거된다. 상기 방법 모두는 동일하거나 또는 실질적으로 동일한 메타- 및 파라-아라미드 펄프를 제조한다.
본 발명의 펄프
본 발명의 방법에 의해 제조된 생성물은 제품에서 보강재로 사용하기 위한 메타- 및 파라-아라미드 펄프이다. 펄프는 (a) 무-피브릴, 섬유질 및 비-섬유질 메타-아라미드 입자, (b) 불규칙 형상의 파라-아라미드 섬유질 구조, (c) 임의로 실질적으로 무-피브릴, 과립형, 파라-아라미드 입자, (d) 임의로 다른 미량 첨가제, 및 (e) 물을 포함한다.
펄프 중 각 고체 구성성분의 농도는 물론 펄프를 제조하는데 사용되는 대응 고체 성분에 대해 앞서 기재된 농도에 상응한다. 무-피브릴, 섬유질 및 비-섬유질, 메타-아라미드 입자 및 불규칙 형상의 파라-아라미드 피브릴화 섬유질 구조는 바람직하게는 1.3 mm 이하의 길이 가중 평균을 갖는다.
무-피브릴, 섬유질 및 비-섬유질 메타-아라미드 입자는 바람직하게는 10,000 마이크로미터 이하, 더 바람직하게는 50 내지 7,500 마이크로미터, 및 가장 바람직하게는 50 내지 5,000 마이크로미터의 평균 최대 치수를 갖는다.
불규칙 형상, 파라-아라미드 피브릴화 섬유질 구조는 스톡 및 피브릴을 갖는다. 피브릴은 중요하고 펄프 및 최종 제품에서 인접 입자에 부착되어 고정하는 후크 또는 패스너 또는 텐타클(tentacle)로 작용하여 최종 제품에 완전성을 제공한다. 파라-아라미드 피브릴화 섬유질 구조는 바람직하게는 5 mm 이하, 더 바람직하게는 0.1 내지 5 mm, 및 가장 바람직하게는 0.1 내지 3 mm의 평균 최대 치수를 갖는다. 파라-아라미드 섬유질 구조는 메타-아라미드 입자의 적어도 일부에 접촉하여 이의 주위를 부분적으로 감싼다.
파라-아라미드 입자가 펄프에 포함되면, 파라-아라미드 섬유질 구조는 또한 더 원형인 실질적으로 무-피브릴, 파라-아라미드 입자의 적어도 일부에 추가로 접촉하여 이의 주위를 부분적으로 감싼다. 상기 파라-아라미드 입자는 또한 바람직하게는 50 마이크로미터 이상, 더 바람직하게는 50 내지 100 마이크로미터, 및 가장 바람직하게는 50 내지 75 마이크로미터의 평균 최대 치수를 갖는다. 파라-아라미드 섬유질 구조가 메타-아라미드 입자 (및 존재할 경우, 파라-아라미드 입자)와 접촉하여 이의 주위를 부분적으로 감싸는 경우 두 성분은 하나 이상의 지점에서 접촉할 수 있지만; 성분 사이의 전체 곡선의 통로를 따라 서로 연속적으로 접촉할 필요는 없다. 예를 들어, 파라-아라미드 섬유질 구조 상에 및 파라-아라미드 섬유질 구조를 따라 피브릴은 메타-아라미드 입자 (및 존재할 경우, 더 원형인 실질적으로 무-피브릴, 파라-아라미드 입자)와 접촉하여 그 주위에 부분적 코쿤을 형성할 수 있고, 여기서 파라-아라미드 섬유질 구조는 메타-아라미드 입자 (및 존재할 경우, 더 원형인 실질적으로 무-피브릴, 파라-아라미드 입자)와 접촉하여 이의 주위를 부분적으로 감싼다. 파라-아라미드 섬유질 구조는 바람직하게는 25% 이상, 더 바람직하게는 50% 이상, 및 가장 바람직하게는 75% 이상의 메타-아라미드 입자 (및 존재할 경우, 더 원형인 실질적으로 무-피브릴, 파라-아라미드 입자)와 접촉하여 이의 주위를 부분적으로 감싼다.
메타- 및 파라-아라미드 펄프는 배수 특성의 척도인 TAPPI 시험 T 227 om-92에 따라 측정된 캐나다 표준 여수도 (CSF) 100 내지 700 ml, 및 바람직하게는 250 내지 450 ml를 갖는다.
펄프의 표면적은 피브릴화 정도의 척도로서 펄프로부터 제조된 제품의 다공성에 영향을 준다. 본 발명의 펄프의 표면적은 바람직하게는 7 내지 11 m2/g이다.
도 6은 본 발명의 방법에 따라 제조된 메타- 및 파라-아라미드 펄프의 현미경 영상이다.
보강재 및 마찰재 및 밀봉재 전체에 실질적으로 균질하게 분산된 아라미드 입자 및 섬유질 구조는 메타- 및 파라-아라미드 중합체의 고온 특성 및 파라-아라미드 중합체의 피브릴화 경향 덕택에 다수의 보강 자리 및 증가된 내마모성을 제공한다고 여겨진다. 공-정련된 경우, 아라미드 물질의 블렌딩은 너무 친밀해서 마찰재 또는 밀봉재에서 항상 메타-아라미드 입자에 가까운 일부 파라-아라미드 섬유질 구조가 존재하여, 서비스 응력 및 연마가 항상 공유된다.
밀봉재
본 발명은 추가로 밀봉재 및 밀봉재의 제조 방법에 관한 것이다. 밀봉재는 장벽으로 사용되어 유체 및/또는 기체의 배출을 방지하고 두 물품이 서로 연결된 곳에서 불순물의 유입을 방지한다. 밀봉재의 예시적인 용도는 가스켓이다. 밀봉재는 결합제; 임의로 1종 이상의 충전제; 및 본 발명의 메타- 및 파라-아라미드 펄프를 포함하는 섬유질 보강재를 포함한다. 적합한 결합제는 니트릴 고무, 부타디엔 고무, 네오프렌, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴-부타디엔 고무, 및 이의 혼합물을 포함한다. 결합제는 모든 다른 출발 물질과 함께 첨가될 수 있다. 결합제는 전형적으로 가스켓 제조 공정 중 건조 성분이 함께 혼합되는 제1 단계에서 첨가된다. 다른 성분은 임의로 비경화 고무 입자 및 고무 용매, 또는 용매 중 고무의 용액을 포함하여 결합제가 충전제 및 펄프의 표면을 피복하게 한다. 적합한 충전제는 황산바륨, 클레이, 탈크 및 이의 혼합물을 포함한다.
밀봉재를 제조하는데 적합한 공정은 예를 들어 비터-첨가 공정 또는 가스켓이 물질의 슬러리로부터 제조되는 습식 공정, 또는 캘린더링이라 칭하는 공정 또는 성분이 엘라스토머 또는 고무 용액 중에서 합쳐지는 건식 공정이다.
마찰재
본 발명의 펄프는 마찰재에서 보강재로 사용될 수 있다. "마찰재"는 이의 마찰 특성, 예를 들어 운동 에너지를 정지 또는 전달하는 마찰 계수, 고온에서의 안정성, 내마모성, 소음 및 진동 감쇠 특성 등을 위해 사용되는 물질을 의미한다. 마찰재의 예시적인 용도는 브레이크 패드, 브레이크 블록, 건조 클러치 페이싱, 클러치 면 세그먼트, 브레이크 패드 배킹/절연 층, 자동차 트랜스미션지, 및 마찰 종이를 포함한다.
상기 새로운 용도의 관점에서, 본 발명은 추가로 마찰재 및 마찰재의 제조 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 마찰재는 마찰 개질제; 임의로 1종 이상의 충전제; 결합제; 및 본 발명의 메타- 및 파라-아라미드 펄프를 포함하는 섬유질 보강재를 포함한다. 적합한 마찰 개질제는 금속 분말, 예를 들어 철, 구리 및 아연; 연마제, 예를 들어 마그네슘 및 알루미늄의 산화물; 윤활제, 예를 들어 합성 및 천연 흑연, 및 몰리브데늄 및 지르코늄의 황화물; 및 유기 마찰 개질제, 예를 들어 합성 고무 및 캐슈 넛 쉘 수지 입자이다. 적합한 결합제는 열경화성 수지, 예를 들어 페놀 수지 (즉, 직선형 (100%) 페놀 수지 및 고무 또는 에폭시로 개질된 다양한 페놀 수지), 멜라민 수지, 에폭시 수지 및 폴리이미드 수지 및 이의 혼합물이다. 적합한 충전제는 중정석, 탄산칼슘, 규회석, 탈크, 다양한 클레이, 및 이의 혼합물을 포함한다.
마찰재를 제조하는 실제 단계는 목적하는 마찰재의 유형에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, 성형된 마찰 부품을 제조하는 방법은 일반적으로 목적하는 성분을 몰드에서 합하는 단계, 부품을 경화하는 단계, 및 목적하는 경우 부품을 형상화, 가열 처리 및 분쇄하는 단계를 포함한다. 자동차 트랜스미션지 및 마찰 종이는 일반적으로 목적하는 성분을 슬러리 중에서 합하고 통상적인 제지 공정을 사용하여 제지기에서 종이를 제조하여 제조될 수 있다.
시험 방법
하기 시험 방법을 하기 실시예에 사용하였다.
캐나다 표준 여수도 (CSF)는 입자의 슬러리 또는 분산액으로부터 물의 배수성에 대해 잘 알려진 척도이다. TAPPI 시험 1221에 의해 여수도를 측정하였다. 상기 시험의 수행으로부터 수득된 데이터는 특정 조건 하에서 수성 슬러리로부터 배수된 물의 밀리미터를 나타내는 캐나다 표준 여수도로 표현된다. 수치가 크면 여수도 및 물의 배수성이 높음을 의미한다. 작은 수치는 분산액이 느리게 배수되는 경향을 나타낸다. 더 많은 수의 피브릴은 형성 종이 매트를 통해 물이 배수되는 속도를 감소시키므로 여수도와 펄프의 피브릴화 정도는 반비례한다.
"파이버엑스퍼트(FiberExpert)" 테이블탑 분석기 (핀란드 헬싱키에 소재한 메트소 오토메이션(Metoso Automation)로부터 입수가능한 "펄프엑스퍼트(PulpExpert)FS"로도 알려짐)를 사용하여 길이 가중 평균을 측정하였다. 상기 분석기는 펄프 슬러리가 분석기를 통과할 때 디지털 CCD 카메라로 펄프의 사진 영상을 촬영하고 이어서 통합 컴퓨터가 상기 영상 중 섬유를 분석하여 이의 길이 가중 평균을 계산한다.
온도: 모든 온도는 섭씨 온도 (℃)로 측정하였다.
데니어는 ASTM D 1577에 따라 측정하였고 섬유 9000 미터에 대한 중량(그램)으로 나타낸 섬유의 선 밀도이다. 데니어는 독일 무니히에 소재한 텍스테크노 (Textechno)의 진동계(vibroscope) 상에서 측정하였다. 데니어의 10/9 배는 덱시텍스 (dtex)와 동일하다.
본 발명은 하기 특정 실시예로 예시된다. 달리 지시되지 않으면 모든 부 및 퍼센트는 중량을 기준으로 한다. 본 발명의 방법에 따라 제조된 실시예는 수치로 나타낸다.
실시예 1
본 발명의 이 실시예에서, 메타-아라미드 종이, 파라-아라미드 섬유 및 파라-아라미드 수지 입자의 공급물로부터 본 발명의 펄프를 제조하였다. 메타-아라미드 종이를 레테크(Retech) RG 52/100 회전식 그라인더 (노쓰 캐롤리나주 아치달레에 사무소를 갖는 베코플랜(Vecoplan), LLC.로부터 입수가능) 내에 공급하여 3/4 인치 (19 mm) 스크린 크기를 통과하는 우표 크기 조각으로 종이를 절단하였다.
루무스(Lummus) 절단기 (조지아주 콜럼버스에 사무소를 갖는 루무스 인더스트리스(Lummus Industries)로부터 입수가능) 상에서 파라-아라미드 얀을 공칭 1/2 인치 (1.27 cm) 절단 길이로 절단하여 초기에 보빈 상에 존재하는 파라-아라미드 섬유의 부분을 제조하였다. 대부분의 섬유가 3/4 인치 (1.91 cm) 보다 짧고 평균 약 1/2 인치 (1.27 cm)의 길이를 갖는 랜덤-길이 섬유를 제조하기 위해서 기요틴 절단기를 사용하여 직각으로 2 내지 3회 절단하여 초기에 보빈 상에 존재하지 않고 다양한 길이인 파라-아라미드 섬유의 다른 부분을 제조하였다.
미국 특허 3,884,881에 일반적으로 개시된 스크류 압출기에서 파라-페닐렌디아민과 테트라프탈로일 클로라이드를 연속적으로 반응시켜 파라-아라미드 수지 입자를 제조하고 용매로 N-메틸 피롤리돈/칼슘 클로라이드를 사용하여 용매로부터 침전되는 가루형 중합체를 생성하였다. 용매를 추출하고 중합체 가루를 세척하고 건조하여 혼합된 입자 크기의 미립자 분말을 수득하였다.
상기에 기재된 바와 같이 제조된 3가지 성분 및 물을 파라-아라미드 섬유 44 중량%, 메타-아라미드 물질 28 중량% (즉, 캘린더링 된 메타-아라미드 종이의 조각 14 중량% + 캘린더링되지 않은 메타-아라미드 종이의 조각 14 중량%), 및 파라-아라미드 입자 28 중량%의 농도로 강하게 교반되는 히드라펄퍼(hydrapulper)라 불리는 혼합 탱크 내에서 합하여 약 2 내지 3 중량%의 총 고형물 농도를 갖는 펌핑가능한 균질한 슬러리를 형성하였다. 미국 특허 4,472,241에 기재된 바와 같이, 슬러리를 일련의 3개의 정련기로 펌핑하였다. 정련기는 동시에:
(1) 섬유질 메타-아라미드 종이 조각을 파괴하고, 메타-아라미드 종이 조각을 메타-아라미드 입자로 절단 및/또는 저작하고;
(2) 파라-아라미드 섬유를 스톡 및 피브릴을 갖는 불규칙 형상의 섬유질 구조로 피브릴화, 절단 및 저작하고;
(3) 파라-아라미드 입자를 더 작고, 더 원형인 실질적으로 무-피브릴 입자로 저작하고;
(4) 정제된 슬러리가 실질적으로 균질하도록 모든 고체를 분산시킨다.
"실질적으로 균질"은 상기에 정의된 바와 같다.
이어서 상기 정련된 슬러리를 수평 필터를 사용하여 탈수하고 습윤 펄프를 위해 목적하는 수분 함량 총 50 중량%로 오븐에서 건조하였다. 이어서 곤포기에 의해 곤포로 습윤 펄프를 포장하였다. 파이버엑스퍼트에 의해 측정될 경우, 펄프 중 모든 성분은 1.3 mm 이하의 길이 가중 평균을 갖는다.
실시예 2
실시예 1의 절차가 수행되지만, 펄프를 수평 필터 상에서 탈수한 후, 추가로 물을 제거하기 위해 기계식 프레스로 펄프를 압축하고 이어서 캘리포니아주 산타 로사에 사무소를 갖는 베펙스 코퍼레이션(Bepex Corporationn)으로부터 입수가능한 플루퍼를 사용하여 펄프를 부풀려서 압축된 습윤 펄프를 더 양호하게 분리하였다. 이어서 부풀린 습윤 펄프를 총 약 8 중량%의 수분으로 오븐에서 건조한 후 예를 들어 미국 특허 5,084,136에 기재된 것과 같은 초회전자에서 추가로 처리하여 건조된 펄프를 더 부풀리고 분산시켰다. 사용된 초회전자는 독일 보이스테르하우저에 사무소를 갖는 알텐부르거 머시넨 재커링 게엠베하(Altenburger Machinen Jackering GmbH)로부터 입수 가능)로부터 입구가능한 초회전자 모델 IIIA이다.
실시예 3
하기 방식으로 본 발명의 펄프를 혼입한 디스크 브레이크 패드를 제조하였다. 캐슈 넛 셀 수지 7 중량%, 무기 충전제 17 중량%, 흑연, 코크스 및 윤활제 21 중량%, 무기 연마제 18 중량%, 및 연질 금속 16 중량%의 혼합물을 포함하는 석면-비함유 베이스 화합물 분말 약 20 킬로그램을 50-리터 리틀포드(Littleford) 믹서 내에서 10 내지 20분 동안 함께 혼합하였다. 믹서는 "별 및 막대" 형상의 블레이드 및 더 느리게 회전하는 플로(plough)를 갖는 두개의 고속 초퍼(chopper)를 갖는다.
이어서 잘-블렌딩된 베이스 화합물 분말 5 킬로그램을 화합물과 펄프를 합한 중량을 기준으로, 3.8 중량%의 양으로 본 발명의 펄프 (파라-아라미드 50 중량% 및 메타-아라미드 50 중량%인 공-정련된 펄프)와 합하였다. 이어서 추가 5 내지 10분 동안 혼합하여 펄프를 베이스 화합물 중에 분산시켰다. 혼합 후, 생성된 브레이크 패드 조성물은 섬유가 잘 분산되고 베이스 화합물 분말로 완전 코팅된 통상의 외양을 가지며 임의의 구성성분의 분리나 펄프의 뭉침 현상(balling up)은 실질적으로 검출할 수 없었다.
이어서 브레이크 패드 조성물을 전방 디스크 브레이크 패드를 위해 단일-공동 강철 몰드 중에 붓고 약 5/8 인치 (16 mm)의 표준 두께로 저온 압축한 후 몰드로부터 제거하여 약 200 그램의 중량을 갖는 예비-형성된 브레이크 패드를 형성하였다. 예비-형성체는 과도한 스프링-백 또는 팽윤이 발생하지 않으며, 손상없이 통상의 취급을 견딜 정도로 충분히 견고하였다. 12개의 복제품을 제조하였다. 이어서 예비-형성체를 두개의 다중-공동 몰드에 넣고, 페놀성 반응 기체가 방출되도록 주기적으로 압력을 해제하면서 시판 프레스에 넣고 약 15분 동안 300℉ (149℃)에서 프레스-경화 (페놀성 결합제 가교 및 반응) 시킨 후 가볍게 압축되는 오븐에서 4시간 동안 340℉ (171℃)에서 경화시켜 페놀성 결합제 가교를 완결시켰다. 이어서 경화된 몰딩 패드를 약 1/2 인치 (13 mm)의 목적하는 두께로 연마하였다. 동일량의 파라-아라미드 펄프 100% 또는 아크릴 펄프 100%를 함유하는 통상적인 브레이크 패드와 육안으로 비교할 경우, 시험 패드를 구별할 수 없었고 백킹 플레이트 구멍으로 화합물의 양호한 흐름성을 가지며 엣지 치핑이 없었다.
이어서 본 발명의 펄프를 혼입한 브레이크 패드의 샘플을 시험하여 이의 마찰 성능을 측정하였다. 시험 패드로부터 전형적으로 두께 약 3/16 인치 (5 mm)의 1 인치 X 1 인치 쿠폰을 자동차 공업 협회(Society of Automotive Engineers) (SAE) J661의 시험 프로토콜을 사용하여 미시간주 디트로이트에 소재한 링크 엔지 니어링(Link Engineering)으로부터 입수가능한 체이스 머신(Chase Machine) 상에서 평가하여 가열된 강철 드럼에 대해 일정한 압력 및 조절된 온도 드래그 시험 동안 고온 및 저온 마찰 계수를 측정하였다. 마모 (두께 감소)에 대해 샘플을 주기적으로 측정하였다. 다른 복제 패드로부터 절단된 2개 이상의 시험 샘플에 대해 이를 반복하였다. 본 발명의 펄프를 혼입한 브레이크 패드의 샘플은 실질적으로 동일량의 파라-아라미드 펄프 100%를 함유한 시판 패드와 실질적으로 동일한 고온 및 저온 마찰 성능을 나타내었다. 본 발명의 펄프를 혼입한 브레이크 패드 샘플의 시험은 추가로 패드-대-패드 균질성을 나타내었고 평균 마찰 등급도 실질적으로 동일량의 파라-아라미드 펄프 100%를 함유한 브레이크 패드와 실질적으로 동일하였다.
이어서 시험 프로토콜 J2681 (IS0-SWG4)을 사용하는 동력계 (미시간주 디트로이트에 소재한 링크 테스팅 래보러토리스 인크.(Link Testing Laboratories, Inc.)의 289.0 mm 롤링 반경을 갖는 단일 피스톤 동력계)를 사용하여 다양한 브레이킹 조건 하에서 마찰 및 마모에 대해 패드를 시험하였다. 이 시험은 각각 5 내지 200 가지의 브레이크 응용에 대해 17가지 시나리오로 구성되고, 적용된 브레이크 압력, 온도, 브레이킹 속도 및 감속 속도의 함수로서 마찰 계수를 측정한다. 상기 시험은 또한 2개의 온도 페이드(fade) 섹션을 가지며, 이 동안 브레이크 패드는 일정한 감속 동안 점점 높은 초기 온도를 받으며 600℃를 초과하는 온도에 도달한다. 이 실시예의 본 발명의 펄프로 제조된 패드의 결과는 매우 적은 페이드를 나타냈고 페이드는 잘 회복되었고 (페이드는 최고온 브레이크 응용에서 마찰의 손실로서 정의됨), 패드 표면 균열이 없었고 비-페이드 섹션에서 허용가능한 마찰 계 수 0.25 내지 0.4를 가지며, 패드 및 회전자에 대해 허용가능한 마모율을 가졌다.
실시예 4
이 실시예 본 발명의 펄프가 밀봉용 비터-부가 가스켓 중에 혼입될 수 있는 방법을 예시한다. 물, 고무, 라텍스, 충전제, 화학 물질, 및 본 발명의 펄프를 목적하는 양으로 합하여 슬러리를 형성한다. 이 실시예에서, 펄프는 캘린더링되지 않은 메타-아라미드 종이의 조각 50 중량% 및 파라-아라미드 섬유 50 중량%로 제조된다. 순환 와이어 시브(sieve) 상에서 (예를 들어 제지기 스크린 또는 와이어), 슬러리의 물을 대부분 배수시키고, 가열 터널에서 건조하고 가열된 캘린더 롤 상에서 가황시켜 약 2.0 mm의 최대 두께를 갖는 물질을 형성하였다.
상기 비터-부가 가스켓 물질은 일반적으로 등가의 압축-섬유 물질 만큼 양호한 밀봉성을 갖지 않고 온화한-압력 고온 응용분야에 가장 적합하다. 비터-부가 가스켓은 보조 엔진 가스켓, 또는 추가 가공 후, 실린더 헤드 가스켓에 응용될 수 있다. 상기 목적을 위해서, 스파이킹된 금속 시트의 양면에 반제품을 적층하고 스파이크에 의해 물리적으로 적소에 고정한다.
실시예 5
이 실시예는 본 발명의 펄프가 캘린더링 공정에 의해 제조된 가스켓 중에 혼입될 수 있는 방법을 예시한다. 물을 제외하고는 실시예 4와 동일한 성분을 함께 철저히 혼합한 후 적절한 용매를 사용하여 제조된 고무 용액과 블렌딩하였다.
혼합 후, 일반적으로 화합물을 롤 캘린더로 배치식으로 수송하였다. 캘린더는 냉각되는 소형 롤 및 가열되는 대형 롤로 구성된다. 화합물을 공급하고 두개의 롤의 회전 운동에 의해서 캘린더 닙에 들어간다. 화합물은 압력에 따라서, 일반적으로 약 0.02 mm 두께의 층으로 고온의 하부 롤 주변에 부착되고 이를 감싸서 구성 화합물 층으로부터 제조된 가스켓 물질을 형성하였다. 이후, 용매를 증발시키고 엘라스토머의 가황을 시작하였다. 용매의 증발 속도는 가열되는 롤의 속도에 의존적이다; 속도가 너무 빠르면, 가스켓 물질에서 기포(blister)가 발생하기 때문에, 화합물의 다음 층을 적용하기 전에 용매가 적절하게 방출될 수 없다. 속도가 너무 느리면 물질이 너무 많이 건조되어 가스켓 물질의 연속적인 층 사이에 적절한 결합을 형성할 수 없어서 박리가 발생할 수 있다.
목적하는 가스켓 물질 두께에 도달하면, 롤을 정지시키고 가스켓 물질을 고온 롤로부터 절단하고/절단하거나 목적하는 크기로 펀칭한다. 추가 압력 또는 가열은 필요하지 않고, 물질은 가스켓으로서 사용할 수 있다. 상기 방식으로 약 7 mm 이하의 두께인 가스켓이 제조될 수 있다. 그러나 상기 방식으로 제조된 대부분의 가스켓은 통상 약 3 mm 이하의 두께로 훨씬 더 얇다.

Claims (29)

  1. (a) (1) 펄프 성분 중 총 고형물의 10 내지 90 중량%이며 50 mm 이하의 평균 최대 치수를 갖는 섬유질 메타-아라미드 물질의 조각;
    (2) 펄프 성분 중 총 고형물의 10 내지 90 중량%이며 10 cm 이하의 평균 길이를 갖는 파라-아라미드 섬유; 및
    (3) 총 펄프 성분의 95 내지 99 중량%인 물
    을 포함하는 펄프 성분을 합하는 단계;
    (b) 펄프 성분을 균질 슬러리로 혼합하는 단계;
    (c) (1) 섬유질 메타-아라미드 물질 조각을 파괴하고 메타-아라미드 물질을 무-피브릴, 섬유질 및 비 섬유질 메타-아라미드 입자로 절단, 저작(musticating), 또는 절단 및 저작하고, 동시에
    (2) 파라-아라미드 섬유를 불규칙 형상의 피브릴화 섬유질 구조로 피브릴화, 절단 및 저작하고, 동시에
    (3) 정련된 슬러리가 균질하도록 모든 고체를 분산시켜서
    슬러리를 공-정련하는 단계;
    (d) 정련된 슬러리로부터 물 총 60 중량% 이하로 물을 제거하여,
    메타-아라미드 입자의 적어도 일부에 접촉하여 이의 주위를 부분적으로 감싸는 파라-아라미드 섬유질 구조를 갖는 메타- 및 파라-아라미드 펄프를 제조하는 단계
    를 포함하는 보강재로서 사용하기 위한 메타- 및 파라-아라미드 펄프 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 섬유질 메타-아라미드 물질의 조각이 섬유, 피브리드, 패브릭 조각, 섬유질 시트 조각, 펄프, 또는 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 섬유질 메타-아라미드 물질이 2 내지 40 밀(mil)의 두께 및 0.1 내지 0.4 g/cm3의 밀도를 갖는 비-캘린더링 종이인 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 섬유질 메타-아라미드 물질이
    (i) 종이의 10 내지 90 중량%이며 2 내지 25 mm의 길이를 갖는 메타-아라미드 섬유; 및
    (ii) 종이의 90 내지 10 중량%이며 0.2 내지 1 mm의 평균 최대 치수, 5:1 내지 10:1의 종횡비, 및 2 마이크로미터 이하의 두께를 갖는 비 과립형, 섬유질 또는 필름-형, 메타-아라미드 피브리드
    를 포함한 종이 성분을 포함하는 섬유질 메타-아라미드 종이의 조각을 포함하는 것인 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    합하는 단계에서, 펄프 성분이 추가로 성분 중 총 고형물의 50 중량% 이하이며 50 내지 2000 마이크로미터의 평균 최대 치수를 갖는 무-피브릴, 과립형, 파라-아라미드 입자를 포함하고,
    정련 단계에서, 파라-아라미드 입자의 적어도 일부를 더 작고, 더 원형인 무-피브릴 입자로 저작하여,
    제조된 메타- 및 파라-아라미드 펄프에서 파라-아라미드 섬유질 구조가 더 원형인 무-피브릴, 파라-아라미드 입자의 적어도 일부에 접촉하여 이의 주위를 부분적으로 감싸는 것인 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 합하는 단계에서, 메타-아라미드 물질이 총 고형물의 25 내지 60 중량%인 것인 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 공-정련 단계에서, 불규칙 형상의 파라-아라미드 섬유질 구조가 총 고형물의 40 내지 75 중량%인 것인 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 제거 단계 후, 물이 전체 펄프의 4 내지 60 중량%이고, 펄프는 100 내지 700 ml의 캐나다 표준 여수도 (CSF)를 갖는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 정련 단계가 혼합된 슬러리를 일련의 디스크 정련기에 통 과시키는 것을 포함하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 펄프에서, 섬유질 및 비-섬유질 메타-아라미드 입자 및 저작된 불규칙 형상의 파라-아라미드 섬유질 구조가 1.3 mm 이하의 길이 가중 평균을 갖는 것인 방법.
  11. (a) 물 및
    (1) 펄프 중 총 고형물의 10 내지 90 중량%이며 50 mm 이하의 평균 최대 치수를 갖는 섬유질 메타-아라미드 물질의 조각 및 (2) 펄프 중 총 고형물의 10 내지 90 중량%이며 10 cm 이하의 평균 길이를 갖는 파라-아라미드 섬유의 군의 제1 물질
    을 포함하는 성분을 합하는 단계;
    (b) 성분을 균질 현탁액으로 혼합하는 단계;
    (c) (1) 섬유질 메타-아라미드 물질 조각의 적어도 일부를 파괴하고 메타-아라미드 물질의 적어도 일부를 무-피브릴 메타-아라미드 입자로 절단, 저작, 또는 절단 및 저작하거나; 또는
    (2) 파라-아라미드 섬유의 적어도 일부를 불규칙 형상의 피브릴화 섬유질 구조로 피브릴화, 절단 및 저작하여
    혼합된 현탁액을 정련하는 단계;
    (d) 정련된 현탁액, (a) 군 (1 및 2)의 제2 물질, 및 물을 포함하는 성분을 합하여 총 성분 중 물 농도를 95 내지 99 중량%로 증가시키는 단계;
    (e) 성분을 혼합하여 균질한 슬러리를 형성하는 단계;
    (f) (1) 섬유질 메타-아라미드 물질의 적어도 일부에 대해 파괴, 절단 및 저작 중 어느 하나 이상을 행하여 섬유질 메타-아라미드 물질 조각을 무-피브릴 메타-아라미드 입자로 전환시키고, 동시에
    (2) 파라-아라미드 섬유의 적어도 일부를 피브릴화, 절단 및 저작하여 파라-아라미드 섬유를 불규칙 형상의 피브릴화 섬유질 구조로 전환시키고, 동시에
    (3) 정련된 슬러리가 균질하도록 모든 고체를 분산시켜서
    슬러리를 공-정련하는 단계; 및
    (g) 정련된 슬러리로부터 물 총 60 중량% 이하로 물을 제거하여,
    메타-아라미드 입자의 적어도 일부에 접촉하여 이의 주위를 부분적으로 감싸는 파라-아라미드 섬유질 구조를 갖는 메타- 및 파라-아라미드 펄프를 제조하는 단계
    를 포함하는 보강재로서 사용하기 위한 메타- 및 파라-아라미드 펄프 제조 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 섬유질 메타-아라미드 물질의 조각이 섬유, 피브리드, 패 브릭 조각, 섬유질 시트 조각, 펄프, 또는 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것인 방법.
  13. 제 11항에 있어서, 섬유질 메타-아라미드 물질이 2 내지 40 밀(mil)의 두께 및 0.1 내지 0.4 g/cm3의 밀도를 갖는 비-캘린더링 종이인 방법
  14. 제 11항에 있어서, 섬유질 메타-아라미드 물질이
    (i) 종이의 5 내지 97 중량%이며 1 내지 10 dtex의 선 밀도 및 2 내지 25 mm의 길이를 갖는 메타-아라미드 섬유; 및
    (ii) 종이의 95 내지 3 중량%이며 0.2 내지 1 mm의 평균 최대 치수, 5:1 내지 10:1의 종횡비, 및 1 마이크로미터 이하의 두께를 갖는 비 과립형, 섬유질 또는 필름-형, 메타-아라미드 피브리드
    를 포함한 종이 성분을 포함하는 섬유질 메타-아라미드 종이의 조각을 포함하는 것인 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    합하는 단계에서, 성분이 추가로 성분 중 총 고형물의 50 중량% 이하이며 50 내지 2000 마이크로미터의 평균 최대 치수를 갖는 무-피브릴, 과립형, 파라-아라미드 입자를 포함하고,
    정련 단계 (c) 또는 (f)에서, 파라-아라미드 입자의 적어도 일부를 더 작고, 더 원형인 무-피브릴 입자로 저작하여,
    제조된 메타- 및 파라-아라미드 펄프에서 파라-아라미드 섬유질 구조가 더 원형인 무-피브릴, 파라-아라미드 입자의 적어도 일부에 접촉하여 이의 주위를 부분적으로 감싸는 것인 방법.
  16. 제 11항에 있어서, 제거 단계 후, 메타-아라미드 입자가 총 고형물의 25 내지 65 중량%인 것인 방법.
  17. 제 11항에 있어서, 제거 단계 후, 불규칙 형상의 파라-아라미드 섬유질 구조가 총 고형물의 40 내지 75 중량%인 것인 방법.
  18. 제 11항에 있어서, 제거 단계 후, 물이 전체 펄프의 4 내지 60 중량%이고, 펄프는 100 내지 700 ml의 캐나다 표준 여수도 (CSF)를 갖는 방법.
  19. 제 11항에 있어서, 정련 단계 (c)는 혼합된 슬러리를 제1 디스크 정련기에 통과시키는 것을 포함하고, 정련 단계 (f)는 혼합된 슬러리를 제2 디스크 정련기에 통과시키는 것을 포함하는 방법.
  20. 제 11항에 있어서, 펄프에서, 메타-아라미드 입자 및 불규칙 형상의 파라-아라미드 섬유질 구조가 1.3 mm 이하의 길이 가중 평균을 갖는 것인 방법.
  21. (a) 총 고형물의 10 내지 90 중량%인 무-피브릴 메타-아라미드 입자;
    (b) 총 고형물의 10 내지 90 중량%이며 스톡(stalk) 및 피브릴을 갖는 불규칙 형상의 파라-아라미드 섬유질 구조; 및
    (c) 전체 펄프의 4 내지 60 중량%인 물
    을 포함하고, 파라-아라미드 섬유질 구조가 메타-아라미드 입자의 적어도 일부에 접촉하여 이의 주위를 부분적으로 감싸는,
    보강재로서 사용하기 위한 메타- 및 파라-아라미드 펄프.
  22. 제 21항에 있어서, 무-피브릴, 과립형, 파라-아라미드 입자가 총 고형물의 50 중량% 이하인 아라미드 펄프.
  23. 제 21항에 있어서, 메타-아라미드 입자가 총 고형물의 25 내지 60 중량%인 아라미드 펄프.
  24. 제 21항에 있어서, 불규칙 형상의 파라-아라미드 섬유질 구조가 총 고형물의 40 내지 75 중량%인 아라미드 펄프.
  25. 제 21항에 있어서, 100 내지 700 ml의 캐나다 표준 여수도 (CSF)를 갖는 아라미드 펄프.
  26. 마찰 개질제;
    결합제; 및
    제 21항의 펄프를 포함하는 섬유질 보강재
    를 포함하는 마찰재.
  27. 제 26항에 있어서,
    마찰 개질제는 금속 분말, 연마제, 윤활제, 유기 마찰 개질제, 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되고;
    결합제는 열경화성 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지 및 폴리이미드 수지 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 마찰재.
  28. 결합제; 및
    제 21항의 펄프를 포함하는 섬유질 보강재
    를 포함하는 밀봉재.
  29. 제 28항에 있어서, 결합제가 니트릴 고무, 부타디엔 고무, 네오프렌, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴-부타디엔 고무, 및 이의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 밀봉재.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200069597A (ko) 2018-12-07 2020-06-17 효성첨단소재 주식회사 아라미드 피브릴, 아라미드 페이퍼 및 이의 제조방법

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7455750B2 (en) * 2004-06-25 2008-11-25 E.I. Du Pont De Nemours And Company Meta- and para-aramid pulp and processes of making same
US7478532B2 (en) * 2005-11-07 2009-01-20 Honeywell International, Inc. Turbocharger containment shield
US7740741B2 (en) 2005-12-21 2010-06-22 E.I. Du Pont De Nemours And Company Para-aramid pulp including meta-aramid fibrids and processes of making same
KR20080083168A (ko) * 2005-12-21 2008-09-16 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 Ｐｉｐｄ 펄프를 포함하는 종이 및 이의 제조 방법
EP1963571B1 (en) * 2005-12-21 2012-09-26 E.I. Du Pont De Nemours And Company Fibrillated polypyridobisimidazole floc
JP2008274089A (ja) * 2007-04-27 2008-11-13 Akebono Brake Ind Co Ltd 有機系摩擦調整材
WO2009053331A1 (en) * 2007-10-23 2009-04-30 Teijin Aramid Gmbh Refined fiber
WO2009064130A2 (en) * 2007-11-14 2009-05-22 Kolon Industries, Inc. Aramid nonwoven fabric and preparation method therefor
JP4680288B2 (ja) 2008-10-10 2011-05-11 トヨタ自動車株式会社 摩擦材及び摩擦材の製造方法
US9437348B2 (en) 2010-12-17 2016-09-06 3M Innovative Properties Company Electrical insulation material
CN102154914B (zh) * 2011-02-24 2013-03-20 钟洲 制备芳纶纸的方法及由该方法获得的芳纶纸
CN102560748B (zh) * 2011-06-08 2013-06-05 王锡璐 工业制造聚对苯二甲酰对苯二胺芳纶ⅱ过程中产生的废料的回收工艺
CN102535241A (zh) * 2011-06-08 2012-07-04 王锡璐 一种高对数粘度、高度微丝化聚对苯二甲酰对苯二胺芳纶ⅱ浆泊及其制备方法
JP6257608B2 (ja) 2012-06-15 2018-01-10 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 電気絶縁材料
JP6217894B2 (ja) * 2013-02-08 2017-10-25 デュポン帝人アドバンスドペーパー株式会社 着色アラミド紙及びその製造方法
US9353462B1 (en) * 2013-03-12 2016-05-31 Dowco Llc Fiber blends
US10597823B2 (en) 2013-05-03 2020-03-24 Teijin Aramid B.V. Crumb made of pulp
EP2871282B1 (en) * 2013-11-12 2016-06-29 Teijin Aramid B.V. Two-step pulp manufacturing process including a water removal step
WO2016190694A2 (ko) * 2015-05-28 2016-12-01 코오롱인더스트리 주식회사 아라미드 페이퍼, 그의 제조방법 및 용도
CN106245411B (zh) * 2016-08-30 2018-02-02 烟台民士达特种纸业股份有限公司 一种间位芳纶纤维纸基材料的生产方法
CN107663807A (zh) * 2017-11-22 2018-02-06 西南大学 一种提升芳纶绝缘纸机械性能和疏水疏油性能的方法
KR102629653B1 (ko) * 2018-05-28 2024-01-29 데이진 아라미드 비.브이. 개선된 성질들을 갖는 아라미드-기반 페이퍼
US11492756B2 (en) * 2018-08-23 2022-11-08 Eastman Chemical Company Paper press process with high hydrolic pressure
WO2020201475A1 (en) 2019-04-05 2020-10-08 Ahlstrom-Munksjö Oyj Flue gas filtration media
CN111249926A (zh) * 2020-02-24 2020-06-09 上海工程技术大学 间位芳纶/聚砜酰胺纳米复合空气过滤膜及其制备方法
US11578461B2 (en) 2020-03-17 2023-02-14 Dupont Safety & Construction, Inc. Papers comprising aerogel powder and aramid polymer fibrils
US20210296685A1 (en) * 2020-03-17 2021-09-23 Dupont Safety & Construction, Inc. Solid-state composite electrolytes comprising aramid polymer fibrils

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0392559A2 (en) 1989-04-13 1990-10-17 E.I. Du Pont De Nemours And Company Oriented, shaped articles of pulpable para-aramid/meta-aramid blends
US5811042A (en) * 1991-08-20 1998-09-22 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for making aramid particles as wear additives
US5833807A (en) 1997-04-17 1998-11-10 E. I. Du Pont De Nemours And Company Aramid dispersions and aramid sheets of increased uniformity

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3063966A (en) 1958-02-05 1962-11-13 Du Pont Process of making wholly aromatic polyamides
US3133138A (en) 1958-12-19 1964-05-12 Du Pont Stretching and heat crystallization of poly(meta-phenylene isophthalamide) fibers
US3018091A (en) 1959-04-10 1962-01-23 Du Pont Precipitation apparatus
US3111453A (en) * 1961-08-31 1963-11-19 Crown Zellerbach Corp Drying of pulp
US3756908A (en) * 1971-02-26 1973-09-04 Du Pont Synthetic paper structures of aromatic polyamides
US3869430A (en) 1971-08-17 1975-03-04 Du Pont High modulus, high tenacity poly(p-phenylene terephthalamide) fiber
US3767756A (en) 1972-06-30 1973-10-23 Du Pont Dry jet wet spinning process
US3884881A (en) 1973-05-18 1975-05-20 Du Pont Preparation of poly(p-phenylene terephthalamide) by mixing solution of p-phenylene diamine with molten terephthaloyl chloride
US4472241A (en) 1983-06-15 1984-09-18 E. I. Du Pont De Nemours And Company Co-refining of aramid fibrids and floc
US4729921A (en) * 1984-10-19 1988-03-08 E. I. Du Pont De Nemours And Company High density para-aramid papers
US4752355A (en) * 1985-02-04 1988-06-21 Provost Richard L Pressboard and process for its preparation
US4698267A (en) * 1985-09-17 1987-10-06 E. I. Du Pont De Nemours And Company High density para-aramid papers
US5084136A (en) 1990-02-28 1992-01-28 E. I. Du Pont De Nemours And Company Dispersible aramid pulp
US5026456A (en) * 1990-06-14 1991-06-25 E. I. Du Pont De Nemours And Company Aramid papers containing aramid paper pulp
US5076887A (en) * 1990-09-25 1991-12-31 E. I. Du Pont De Nemours And Company Pressboard and process for its production
JPH04372686A (ja) * 1991-06-21 1992-12-25 Toyo Tanso Kk 膨張黒鉛シートの製造法
US5240766A (en) * 1992-04-01 1993-08-31 Hollingsworth & Vose Company Gasket material
US5314742A (en) * 1993-03-31 1994-05-24 E. I. Du Pont De Nemours And Company Resin impregnated laminate for wiring board applications
US6447232B1 (en) * 1994-04-28 2002-09-10 Semitool, Inc. Semiconductor wafer processing apparatus having improved wafer input/output handling system
US5520866A (en) * 1994-08-09 1996-05-28 Cytec Technology Corp. Process for the preparation of friction materials containing blends of organic fibrous and particulate components
FR2735830B1 (fr) * 1995-06-21 1997-07-18 Valeo Materiau de frottement destine a equiper un dispositif mettant en oeuvre un frottement a sec, ainsi que le procede de realisation d'un tel materiau de frottement et du dispositif qui en est equipe
JP3401381B2 (ja) * 1996-02-19 2003-04-28 帝人株式会社 芳香族ポリアミド繊維紙及び該芳香族ポリアミド繊維紙からなるプリプレグ並びに積層板
JPH1140664A (ja) * 1997-07-17 1999-02-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置の製造方法
US6302997B1 (en) * 1999-08-30 2001-10-16 North Carolina State University Process for producing a pulp suitable for papermaking from nonwood fibrous materials
US6303221B1 (en) * 2000-12-07 2001-10-16 E. I. Du Pont De Nemours And Company Two-component pulp reinforcement
US20020142689A1 (en) * 2001-01-23 2002-10-03 Levit Mikhail R. Non-woven sheet of aramid floc
US20030022961A1 (en) 2001-03-23 2003-01-30 Satoshi Kusaka Friction material and method of mix-fibrillating fibers
JP4137600B2 (ja) * 2002-11-12 2008-08-20 帝人テクノプロダクツ株式会社 芳香族ポリアミド繊維紙
JP2004217790A (ja) * 2003-01-15 2004-08-05 Dainatsukusu:Kk 湿式摩擦材
US20050230072A1 (en) * 2004-04-16 2005-10-20 Levit Mikhail R Aramid paper blend
US7455750B2 (en) * 2004-06-25 2008-11-25 E.I. Du Pont De Nemours And Company Meta- and para-aramid pulp and processes of making same
US7740741B2 (en) * 2005-12-21 2010-06-22 E.I. Du Pont De Nemours And Company Para-aramid pulp including meta-aramid fibrids and processes of making same
JP5065640B2 (ja) * 2006-09-05 2012-11-07 住友電工ファインポリマー株式会社 画像形成装置用ベルトまたはローラ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0392559A2 (en) 1989-04-13 1990-10-17 E.I. Du Pont De Nemours And Company Oriented, shaped articles of pulpable para-aramid/meta-aramid blends
US5811042A (en) * 1991-08-20 1998-09-22 E. I. Du Pont De Nemours And Company Process for making aramid particles as wear additives
US5833807A (en) 1997-04-17 1998-11-10 E. I. Du Pont De Nemours And Company Aramid dispersions and aramid sheets of increased uniformity

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200069597A (ko) 2018-12-07 2020-06-17 효성첨단소재 주식회사 아라미드 피브릴, 아라미드 페이퍼 및 이의 제조방법

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Publication number Publication date
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