KR20010006475A - 아라미드 섬유 분산액 및 아라미드 시트 - Google Patents

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메리 이. 보울러
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Abstract

pH가 10을 초과하는 물을 사용하여 균일도가 향상된 아라미드 수성 분산액 및 아라미드 시트를 제조하는 방법을 개시한다.

Description

아라미드 섬유 분산액 및 아라미드 시트 {Dispersions of Aramid Fibres and Aramid Sheets}
＜종래 기술의 설명＞
칼리스키 (Kaliski)의 출원에 대해 1993년 8월 31일자로 허여된 미국 특허 제5,240,561호에는 제지 공정 자체에서 합성되는 미크로겔 시멘트를 사용하여 산 또는 알칼리 지료 (furnishes) 중의 천연 또는 합성 펄프로부터 종이가 제조될 수 있음이 교시되어 있다.
패티슨 (Patisson)의 출원에 대해 1975년 4월 29일자로 허여된 미국 특허 제3,880,710호에는 5.5 이상이며 일반적으로 7.3 내지 8.0의 pH에서 제조되는 소위 알칼리 종이에 사용하기 위한 습윤 강화 수지가 교시되어 있다.
가르두노 (Garduno)의 출원에 대해 1986년 4월 16일자로 공개된 유럽 특허 출원 제178,033호에는 실시예 7,8에서 알칼리 토금속 산화물 및 수산화물 및 적어도 7인 최고의 pH를 사용하여 셀룰로오스 종이를 제조하는 것이 교수되어 있다.
1985년 2월 23일자로 공개된 구소련 저작 증명서 (Certificate of Authorship)에는 pH 7 내지 9.5에서 폴리아크릴아미드 및 양이온 물질을 사용하는 종이 제조 방법이 개시되어 있다.
＜발명의 요약＞
본 발명은 a) 아라미드 섬유가 전체 분산액의 0.001 내지 5 중량%의 농도로 존재하고 이 아라미드 섬유가 균이라게 분산되도록 물의 pH가 10을 초과하는, 아라미드 섬유와 물을 포함하는 섬유 분산액을 교반력 하에서 형성하는 단계, 및 b) 다공성 지지체를 통하여 분산액으로부터 물을 제거하여 아라미드 섬유로 습식 시트를 형성하는 단계를 포함하는(comprising), 아라미드 섬유로부터 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한 pH가 10을 초과하는 아라미드 섬유의 수성 분산액 및 이러한 분산액을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 시트 및 시트 제조 방법, 특히 아라미드 섬유로 시트를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명자들은, 시트 제조에 사용되는 섬유 분산액의 pH 제어가 본 발명의 시트 생산물의 특성을 개선시키는 것을 밝혀내었다.
두께의 균일도 및 불투명도의 균일도가 향상된 아라미드 시트의 제조는 당업계 종사자들에게 오랜 목표였다. 아라미드 시트 제조에 사용되는 일반적으로 플록 (floc) 및 펄프로 공지된 아라미드 섬유는 종래의 시트 제조 조건 하에서는 응집되는 경향이 있어서, 불투명도 및 두께에 있어서 균일하지 않은 블로치 (blotchy) 시트가 얻어진다.
수성 분산액 중의 아라미드 섬유는 클럼프 (clump)를 형성하는 뚜렷한 경향을 가진다. 그러나 본 발명자들은 아라미드 섬유가 pH가 10을 초과하는 균일하고 비교적 완전한 수성 분산액을 형성하는 것을 밝혀내었다. 본 발명의 방법은 균일한 시트는 균일한 섬유 분산액으로부터 제조된다는 사실과 아라미드 섬유에 대한 향상된 균일도를 갖는 섬유 분산액은 10을 초과하는 pH에서 제조될 수 있다는 발견에 기초를 둔 것이다.
본 발명 방법에서 사용되는 아라미드 섬유와 관련하여, "플록"은 길이 0.5 내지 15 mm 및 직경 4 내지 50 μm, 바람직하게는 길이 1 내지 12 mm 및 직경 8 내지 40 μm를 가지는 아라미드 재료의 작은 섬유들을 의미한다. 본 발명자들은 약 15 mm 이상의 플록은 더 엉키기 쉽고 분산액 중에서 줄어들지 않는 올 (string)을 형성하는것을 밝혀내었다. 0.5 mm 미만의 플록은 더 효과가 없으며 생산하기가 어렵다. 플록은 일반적으로 미국 특허 제3,063,966호, 동 제3,133,138호, 동 제3,767,756호, 및 동 제3,869,430호에 기재된 방법에 의해 제조된 것과 같이, 아라미드 섬유의 필라멘트를 절단함으로써 제조된다.
"펄프"는 섬유 직경이 일반적으로 4 내지 50 μm이고, 피브릴 직경이 단지 μm 미만이거나 수 μm이며, 피브릴의 길이가 10 내지 100인, 그로부터 신장된 피브릴을 가지는 아라미드 재료의 작은 섬유들을 의미한다.
시트의 제조에서, 펄프 상의 피브릴은 시트에서 인접한 입자들을 고정하는 후크 (hook) 또는 패스너 (fastener)로 작용하기 때문에 중요하고 시트 구조에 통합성을 제공한다. 아라미드 펄프는 정제한 플록으로부터 제조되거나 미국 특허 제5,202,184호 및 동 제5,532,059호에 교시된 것과 같은 성분들로부터 직접 제조될 수 있다.
시트는 또한 피브리드 (fibrids)가 섬유 및 다른 시트 성분들을 함께 고정하는 결합제로서 작용하는, 아라미드 섬유와 피브리드의 배합물을 사용하여 제조될 수도 있다. 피브리드는 열가소성 재료 및 아라미드로부터 제조될 수 있다. 피브리드가 사용되는 경우, 아라미드 피브리드가 본 발명의 실시에 바람직하다. 피브리드는 섬유가 아니다. "아라미드 피브리드"라는 용어는 320℃ 이상의 융점 또는 분해점을 가지는 방향족 폴리아미드의 과립상이 아닌 필름상 입자를 의미한다. 피브리드는 길이 대 너비의 종횡 비가 5:1 내지 10:1로 0.1 내지 1 mm의 평균 길이를 가진다. 두께의 칫수는 미크론 미만의 차원이다. 피브리드는 일반적으로 건조되지 않은 형태로 사용되며 시트의 아라미드 섬유 성분 둘레에 물리적으로 얽힌 결합제로서 침착된다. 본 발명의 시트에서 피브리드는, 중합체 용액이 단일 단계에서 침전되어 전단 변형되는 미국 특허 제3,018,091호에서 개시된 것과 같은 형태의 피브리드 제조 장치를 사용하여 제조될 수 있다.
펄프 입자의 길이가 통상 출발 플록 길이의 직접적인 영향을 받는다고 할지라도, 펄프는 일반적으로 약 0.15 내지 10 mm의 길이를 가진다. 표면적은 피브릴화 정도의 척도이며 시트의 다공성 및 섬유간 결합을 위해 사용 가능한 유효 면적에 영향을 주기 때문에 본 발명에서 사용되는 펄프의 중요한 특성이다. 본 발명에서 사용되는 펄프의 표면적은 0.5 내지 20 m2/g이며, 플록의 표면적은 0.08 내지 0.6 m2/g이다. 플록은 펄프의 피브릴화를 필요로하기 때문에 플록으로부터 제조되는 시트는 또한 시트 성분 가운데 피브리드와 같은 결합제를 대개 가진다.
"아라미드"는 2개의 방향족 고리에 직접적으로 연결된 적어도 85%의 아미드 (-CO-NH-) 결합을 가지는 폴리아미드를 의미한다. 아라미드와 함께 첨가제가 사용될 수 있으며, 본 발명자들은 10 중량% 이하의 다른 중합 재료가 아라미드와 블렌드 될 수 있거나 또는 아라미드의 디아민이 다른 디아민으로 10 중량% 치환되거나 또는 아라미드의 염화 이산이 다른 염화 이산으로 10 중량% 치환된 공중합체가 사용될 수 있음을 밝혀내었다.
본 발명의 섬유에 있어서 파라 아라미드가 주요 중합체이며 폴리(p-페닐렌 테레프탈아미드) (PPD-T)가 바람직한 파라 아라미드이다. PPD-T는 p-페닐렌디아민과 염화테레프탈로일의 동 몰 중합으로부터 생성되는 단일중합체, 및 또한 소량의 다른 디아민과 p-페닐렌디아민 및 소량의 다른 염화 이산과 염화 테레프탈로일의 혼입으로부터 생성되는 공중합체를 의미한다. 코폴리(p-페닐렌/3,4'-디페닐 에테르 테레프탈아미드)는 또한 본 발명에서 사용되기에 바람직한 파라 아라미드이다.
또한, 메타 아라미드도 본 발명의 섬유에 사용하기에 중요하며 폴리(m-페닐렌 이소프탈아미드) (MPD-I)가 바람직한 메타 아라미드이다. MPD-I는 m-페닐렌디아민 및 염화 이소프탈로일의 동 몰 중합으로부터 생성되는 단일 중합체 및 또한, 소량의 다른 디아민과 m-페닐렌 디아민 및 소량의 다른 염화 이산과 염화 이소프탈로일과의 혼입으로부터 생성되는 공중합체를 의미한다.
섬유성 시트 및 이러한 시트를 제조하는데 사용되는 섬유 분산액은 대개 섬유 이외의 다른 성분을 포함한다. 다른 성분으로는 착색제, 충전제, 결합제, 마찰 조절제 등과 같은 첨가제를 들 수 있다. 아라미드 섬유는 시트 제조기에 사용되는 통상적인 조건 하에서 균일하게 분산시키기 어려운 것으로 알려져 왔다. 그러나, 본 발명자들은 아라미드 섬유가 성분 중의 하나로서 포함되는 경우, 분산액을 습식 시트 (wet-laid sheet)로 형성시키기 일정 시간 전에 아라미드 섬유 분산액의 pH가 교반력 하에서 10을 초과하도록 조절되면, 향상된 균일도 및 불투명도를 갖는 시트가 생성되는 것을 밝혀내었다. 본 발명자들은 아라미드 섬유는 10을 초과하는 pH에서 실질적으로 완전히 분산되며, 일단 분산되면, 활석 또는 규조토 또는 카본 불랙과 같은 분산액 중의 다른 성분들이 분산액의 유지 또는 안정화를 지원하는 것을 밝혀내었다. 본 발명의 분산액 및 시트는 아라미드 섬유 및 다른 성분을 포함하는 시트의 전체 중량을 기준으로 하여 0 내지 90 중량%의 아라미드 섬유 이외의 첨가제 또는 성분들을 포함할 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따른 시트 제조 분산액은 분산액의 아라미드 섬유의 존재 하에서 pH가, 후에 분산액으로부터 물을 제거하기에 앞서 10 미만으로 감소되더라도, 10을 초과하도록 조절되어야 한다.
결합재는 본 발명의 수행에 사용되는 경우, 건조 시트 생산물에서 섬유들을 함께 고정시키는 것을 지원하는 임의의 재료가 될 수 있다. 바람직한 결합재로는 전기의 아라미드 및 열가소성 피브리드 및 고무 및 라텍스 형태의 엘라스토머 등을 들수 있다. 아라미드 피브리드는 아라미드 플록과 함께 사용하기에 바람직한 결합제이고 라텍스 결합제는 아라미드 펄프와 함께 사용되기에 바람직한 결합제이다. 피브리드 결합제는 일반적으로 제조되는 시트의 중량을 기준으로 하여 5 내지 95 중량%의 농도로 사용되고 라텍스 결합제는 일반적으로 0.25 내지 95 중량%의 농도로 사용된다.
라텍스가 결합재로서 사용되는 경우, 황화 알루미늄, 알루미늄 클로로히드레이트, 염화 칼슘, 무기산 등과 같은 응집제를, 라텍스 결합제를 응집시키는 양으로 분산액에 첨가한다. 황화 알루미늄이 바람직하다.
본 발명의 핵심은 아라미드 섬유 분산액의 pH가 10을 초과하도록 조절하여 아라미드 섬유를 균일하게 분산시키는 데 있다. 완전히 이해되지는 않는 이유로, 10 이하의 pH에서 수분산액 중의 아라미드 섬유는 응집되는 경향이 있고, 10을 초과하는 pH에서는 서로 반발하는 경향이 있어 보다 완전하고 보다 균일하게 분산되는 경향이 있다.
실제적인 문제로서, 10.5 내지 12의 pH가 본 발명의 실시를 위해 바람직하다. 12를 초과하는 pH의 분산액은 위험하고 다루기가 어렵다. 본 분산액의 pH는 임의의 통상적인 염기 또는 알칼리 물질을 사용하여 조절될 수 있다. 가장 일반적으로 사용되는 물질은 수산화 나트륨 또는 수산화 암모늄이다.
본 발명 방법의 일부분으로서, 수 중 아라미드 섬유를 포함하는 (comprising) 수성 섬유 분산액이 형성된다. 이러한 분산액의 pH는 10을 초과하도록 조절되고 이러한 분산액으로부터의 물은 다공성 지지체 또는 스크린에 분산액을 쏟아 붓는 것과 같은 방법으로 제거되어 습식 시트가 형성된다. 습식 시트를 건조하고, 이 건조된 시트는 시트 전체 중량을 기준으로 하여 일반적으로 5 내지 95 중량%의 아라미드 섬유로 구성된다. 아라미드 섬유는 적어도 1종 이상의 아라미드 펄프 및 아라미드 플록을 포함한다. 분산액은 일반적으로 분산액 전체 중량을 기준으로 하여 0.001 내지 5 중량%의 아라미드 섬유이다. 분산액 중의 섬유의 농도는 편리하게, 그리고 최적 분산액 및 분산액 품질을 제공하도록 선택된다.
본 발명자들은 본 발명 방법으로 제조된 시트가 인쇄 회로 기판, 클러치 페이싱 판 (clutch facing plate)과 같은 마찰 물품, 열 및 전기 절연체, 구조물 골심, 및 벌집형 재료 등을 위한 지지체로서 사용되는 것을 발견하였다. 시트는 가압되거나 열 및 압력으로 캘린더링되어 밀도 및 기계적 성질이 향상될 수 있다.
＜실시예 1＞
0.64 cm 길이의 폴리 (m-페닐렌 디아민 테레프탈레이트) (MPD-I) 플록 (듀폰 (E. I. du Pont de Nemours and Company; 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재) 에서 상품명 노멕스 (NOMEX; 등록 상표)로 시판함)의 pH가 7.44인 0.3 중량%의 수분산액이 응집하여 길이 약 2.2 cm 및 최고 단면적 0.64 cm의 "필로우" 를 형성하는 것을 관찰하였다. 수산화 나트륨을 교반력 하에서 분산액에 첨가하였다. 초기에 pH를 약 9.30까지 증가시켰고, 플록이 부분적으로 분산되었다. pH를 약 10.64까지 증가시켰을 때, 응집된 필로우가 개별 플록 섬유로 균일하게 분산되었으며, 섬유는 재응집이 검출됨 없이 영구적으로 분산되어 유지되었다.
＜실시예 2＞
5 그램의 파라-아라미드 펄프를 750 gms의 증류수에 400 RPM에서 30분간 노형교반기로 분산시켰다. 펄프는 듀폰 (E. I. du Pont de Nemours and Company; 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)에서 제조하여 상품명 케블라 (KEVLAR; 등록 상표) RTM으로 시판하는 폴리 (p-페닐렌 테레프탈아미드)로 길이 0.8 mm 및 표면적 7.5 m2/g 이었다. 분산액의 초기 pH는 8.55로 측정되었다. 직경 약 5 내지 10 mm의 섬유 클럼프로 분산은 비균일하게 나타났다. 교반하면서 수산화 나트륨을 첨가하여 pH를 9.04로 조절하였다. 분산액의 변화가 관찰되지 않았다. 추가의 수산화 나트륨을 첨가하여 pH를 9.28로 조절하였다. 분산이 약간 호전되었으나, 개별 펄프 입자의 분리가 거의 없었다. pH를 10.08로 조절하였을 때, 개별 펄프 입자가 표면에 나타나면서 분산이 훨씬 더 균일하게 관찰되었다. 그다음 pH를 10.43으로 증가시켰으며, 다수의 개별 펄프 섬유 및 크기 3 mm 미만의 플록에 의해 분산이 균일해졌다.
＜실시예 3＞
대조 표준으로서 상기 실시예 2에서 사용된 동일한 아라미드 펄프 2 그램을, 1000 ml 비이커 중의 800 ml 증류수에 비이커 바닥으로부터 6 cm 떨어져 위치한 노형교반기로 400 RPM에서 5 분간 교반한 다음 550 RPM에서 60 분간 교반하여 분산시켰다. pH는 7.75로 측정되었다. 이 분산액으로부터 진공 상태에서 부크너 (Buchner) 깔때기로 여과하여 직경 170 mm의 시트를 형성하였다. 시트를 건조하고 라이트 테이블 (light table) 상에 놓고 관찰하였다. 다수의 섬유 클럼프로 비균일함을 밝혀내었다.
추가의 동일한 펄프 2 그램을 1000 ml 비이커 중의 800 ml 증류수에 비이커 바닥으로부터 6 cm 떨어져 위치한 노형교반기로 550 RPM에서 30 분간 교반하여 분산시켰다. pH는 7.73으로 측정되었다. 분산액의 pH를 수산화 나트륨으로 10.96으로 조절하였다. 분산액을 550 RPM에서 30 분 간 더 교반하였다. 이 분산액으로부터 진공 상태에서 부크너 깔때기로 여과하여 직경 170 mm의 시트를 형성하였다. 시트를 건조하고 라이트 테이블 상에 놓고 관찰하였다. pH 7.75에서 제조된 시트보다 더욱 균일하며 섬유 클럼프가 더 적은 것을 밝혀내었다.
＜실시예 4＞
상기 실시예들에서 사용한 동일한 펄프 45 중량%, 53 중량%의 규조토 충전제 (이글-피쳐 미네랄즈 (Eagle-Picher Minerals) 에서 상품명 셀라톰 (Celatom; 등록 상표) MW12으로 시판함), 2 중량%의 니트릴 라텍스 결합제 (BF 굳리치 캄파니 (BF Goodrich Company)에서 상품명 하이카 (Hycar; 등록 상표) 1562로 시판함) (모두 건조물 기준)와 약 1500 gms의 수중 펄프 4.42 gms (건조물 기준)를 마비스 엔지니어링 리미티드 (Mavis Engineering Ltd; 영국 런던 소재)에서 시판하는 브리티시 펄프 평가 장비 (British Pulp Evaluation Apparatus)로 공지된 분해기 내에서 5 분간 혼합하고 규조토 5.20 gms를 첨가하여 5 분간 더 혼합하였다. 생성된 분산액의 pH는 7.30으로 측정되었다. 분산액을 40.7 중량% 고체인 라텍스 0.48 gm을 첨가하여 500 RPM에서 노형교반기로 혼합하였다. pH는 7.35로 측정되었다. 혼합기를 가동하면서, 6 중량% 수성 황화 알루미늄 6.34 gms를 분산액에 첨가하고 1 분간 혼합하였다. 분산액의 pH는 3.90으로 측정되었다. 분산액을 8000 gms의 물을 포함하는 약 210 mm × 210 mm의 핸드시트 (handsheet) 주형에 쏟아부었다. 슬러리를 수동 교반하였고 pH는 4.70으로 측정되었다. 물을 짜내어서 습식 시트를 형성하였다. 시트를 2 장의 압지 사이에 놓고 밀대로 수동으로 밀고, 핸드시트 건조기 내에서 190℃에서 건조시켰다. 시트를 라이트 테이블 상에서 관찰한 결과 30 내지 40 mm의 섬유 클럼프의 넓은 암역이 있어 비균일하였다.
상기와 동일한 조성의 다른 시트를 제조하되 수산화 나트륨 용액을 하기와 같이 사용하여 pH를 보다 높은 수준으로 조절하였다. 초기 펄프 분산액의 pH를 11.0으로 조절하였다. 규조토 첨가 후의 pH는 11.06으로 조절하였고 라텍스 첨가 후의 pH는 11.04로 조절하였다. 혼합기를 가동하면서, 6 중량% 황화 알루미늄 용액 7.15 gms를 분산액에 첨가하고 1 분간 혼합하였다. 분산액의 pH는 4.3으로 측정되었다. 수산화 나트륨을 첨가하여 분산액의 pH를 10.80으로 증가시켰다.
분산액을 고 pH의 물 8000 gms를 포함하는 약 210 mm × 210 mm의 핸드시트 주형에 쏟아부었다. 슬러리를 수동 교반하였고 pH는 11.07로 측정되었다. 물을 짜내어서 습식 시트를 형성하였다. 시트를 2 장의 압지 사이에 놓고 밀대로 수동으로 밀고, 핸드시트 건조기 내에서 190℃에서 건조시켰다. 시트를 라이트 테이블 상에서 관찰한 결과 대부분의 클럼프가 10mm 미만의 크기로 더 낮은 pH에서 제조된 시트보다 더 균일하였다.
＜실시예 5＞
동일한 펄프 20 중량%, 75 중량%의 규조토, 4 중량%의 면 솜털 (linter), 및 1 중량%의 니트릴 라텍스 결합제로 하기와 같이 종이 시트를 제조하였다. 분해기 내의 1.46 gms의 펄프 및 0.39 gms의 면 솜털을 약 1500gms의 물에 첨가하고 5 분 간 혼합하였다. 규조토를 분산액에 첨가하고 5 분간 더 혼합하였다. 분산액의 pH는 7.18로 측정되었다. 노형 교반기로 500RPM에서 분산액의 교반을 계속하였다. 0.10 gm의 라텍스를 분산액에 첨가하고 1 분간 더 혼합하였다. pH는 7.20으로 측정되었다. 혼합기를 가동하면서, 6 중량% 황화 알루미늄 용액 1.04 gms를 분산액에 첨가하고 1 분간 혼합하였다. 분산액의 pH는 5.54로 측정되었다. 수산화 나트륨을 첨가하여 pH를 7.21로 조절하였고, 슬러리를 500 RPM에서 30 분간 교반하였다.
분산액을 8000 gms의 물을 포함하는 약 210 mm × 210 mm의 핸드시트 주형에 쏟아부었다. 슬러리를 수동 교반하였고 pH는 6.92로 측정되었다. 물을 짜내어서 습식 시트를 형성하였다. 시트를 2 장의 압지 사이에 놓고 밀대로 수동으로 밀고, 핸드시트 건조기 내에서 190℃에서 건조시켰다. 시트를 라이트 테이블 상에서 관찰한 결과 상부 면에 다량의 규조토를 포함하는 명역이 있어 비균일하였다. 또한, 시트는 라이트 테이블 상에서 관찰하였을 때 암점으로 나타나는 153 개의 "냅스 (neps)", 즉 섬유 클럼프 영역을 가졌다.
상기와 유사한 조건 하에서 다른 시트를 제조하되 황화 알루미늄의 첨가 후 수산화 나트륨으로 pH를 10.95로 조절하고 분산액을 30 분간 교반하였다. 분산액을 8000 gms의 물을 포함하는 약 210 mm × 210 mm의 핸드시트 주형에 쏟아 붓고, 수동 교반하였다. pH는 10.84로 측정되었다. 물을 짜내어서 시트를 형성하였고, 상기와 같이 건조하였다. 시트를 라이트 테이블 상에서 관찰한 결과 이전 시트에 비해 더욱 균일하였으며 단지 67개의 "냅스"를 가졌다.
규조토가 시트 전체를 통해 훨씬 더 분산된 것으로 나타났다. 그러므로 실시예는 pH가 10을 초과하는 섬유 분산액을 사용함으로써 성취되는 향상된 종이 균일도를 다시 보여준다.
상기와 유사한 조건 하에서 다른 종이를 제조하되 황화 알루미늄의 첨가에 앞서 pH를 10을 초과하도록 증가시켰으며, 이후에는 별달리 조절하지 않았다. 종이를 하기와 같이 제조하였다. 펄프 및 면 솜털을 약 1500 gms의 물에 첨가하였다. 수산화 나트륨을 펄프 및 면 솜털 분산액에 첨가하여 pH 11.03을 수득하였다. 분산액을 분해기 내에서 5 분간 혼합하였다. 규조토를 분산액에 첨가하고 5 분간 더 혼합하였다. pH는 10.96으로 측정되었다. 라텍스를 분산액에 첨가하고 1 분간 혼합하였다. pH는 10.93으로 측정되었다. 혼합기를 가동하면서, 6 중량% 황화 알루미늄 용액 5.60 gms를 분산액에 첨가하고 1 분간 혼합하였다. 분산액의 pH는 5.74로 측정되었다. 수산화 나트륨을 첨가하여 pH를 6.86으로 조절하였고, 분산액을 8000 gms의 물을 포함하는 약 210 mm × 210 mm의 핸드시트 주형에 쏟아부었다. 분산액을 수동 교반하였고 pH는 6.97로 측정되었다. 물을 짜내어서 밀대로 수동으로 밀고, 핸드시트 건조기 내에서 190℃에서 건조시켰다. 시트를 라이트 테이블 상에서 관찰한 결과 시트 전체를 통해 규조토가 균일하게 분산되어 균일하였다. 시트는 단지 39개의 "냅스", 즉 섬유 클럼프 영역을 가졌다.
＜실시예 6＞
대조 방법:
62,160 리터의 물을 포함하는 탱크에 65.3 kgms의 길이 0.64 cms의 파라 아라미드 플록 및 0.487 중량%의 메타 아라미드 피브리드를 포함하는 5,900 리터의 분산액을 첨가하였다. 파라 아라미드 플록은 듀폰 (E. I. du Pont de Nemours and Company; 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)에서 상품명 케블라 (KEVLAR; 등록 상표) 29로 시판하는 폴리 (파라-페닐렌 테레프탈아미드) 섬유 생산물이었다. 메타 아라미드 피브리드는 미국 특허 제3,756,908호에 기재된 바와 같이 폴리(메타-페닐렌 테레프탈아미드)로부터 제조하였고, 300 ml의 쇼퍼 리에퍼 자유도 (Shopper Riefer freeness)를 나타내었다. 피브리드를 종이를 위한 결합제로서 사용하였다. 생성된 분산액의 pH는 7.2이었다. 분산액을 약 15 분간 혼합하였고, 공급탱크로 펌핑하였고, 이로부터 100 amps의 모터 하중으로 가동되는 41 cm의 블랙 클라슨 트윈 히드라 디스크 (Black Clawson Twin Hydra disc) 정유기를 통하여 인클라인드 와이어 (Inclined Wire) 형태의 제지기로 분 당 1135 리터의 속도로 공급하였다. 제지기의 헤드박스로의 전체 유량은 분당 5000리터이었다. 이 종이를 통상의 제지 실행에 따라 건조하고 감았다.
본 발명의 고 pH 공정:
62,610 리터의 물을 포함하는 탱크에 65.3 kgms의 길이 0.64 cm의 파라 아라미드 플록 및 0.544 중량%의 메타 아라미드 피브리드를 포함하는 5,260 리터의 분산액을 첨가하였다. 0.544 중량%의 메타 아라미드 결합제 피브리드를 첨가하였다. 수산화 나트륨을 첨가하여 분산액의 pH를 11.4로 조절하였다. 분산액을 약 15 분간 혼합하였고 공급탱크로 펌핑하였고 이로부터 100 amps의 모터 하중으로 가동되는 41 cm의 블랙 클라슨 트윈 히드라 디스크 (Black Clawson Twin Hydra disc) 정유기를 통하여 인클라인드 와이어 (Inclined Wire) 형태의 제지기로 분 당 1135 리터의 속도로 공급하였다. 제지기의 헤드박스로의 전체 유량은 분당 5000리터 이었다. 제지기에 공급하는 다른 모든 물의 pH를 11.4로 조절하였다. 이 종이를 통상의 제지 공정에 따라 건조하고 감았다.
본 발명 방법으로부터 생성되는 종이는 대조 방법으로 제조한 종이보다 외관상 더욱 균일하였다.

Claims (11)

  1. a) 아라미드 섬유가 전체 분산액의 0.001 내지 5 중량%의 농도로 존재하고, 이 아라미드 섬유가 균일하게 분산되도록 물의 pH가 10을 초과하는, 아라미드 섬유와 물을 포함하는 섬유 분산액을 교반력 하에서 형성하는 단계, 및
    b) 다공성 지지체를 통하여 상기 분산액으로부터 물을 제거하여 아라미드 섬유로부터 습식 시트를 형성하는 단계
    를 포함하는, 아라미드 섬유로부터 시트를 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 아라미드 섬유가 아라미드 플록을 포함하는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 아라미드 섬유가 아라미드 펄프를 포함하는 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 분산액이 결합제를 포함하는 것인 방법.
  5. 제4항에 있어서, 결합제가 아라미드 피브리드인 방법.
  6. 제4항에 있어서, 결합제가 라텍스인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 단계 a)의 분산액이 아라미드 섬유 이외의 성분을 성분 및 아라미드 섬유의 전체 중량을 기준으로 하여 90 중량% 이하로 포함하며, pH가 단계 b) 전에 감소되는 방법.
  8. 제1항에 따른 방법으로 제조한 시트.
  9. 교반력 하에서 물에 아라미드 섬유를 첨가하는 단계, 지속적인 교반력 하에서 물의 pH가 10을 초과하도록 조절하는 단계
    를 포함하는, 아라미드 섬유의 수성 분산액을 제조하는 방법.
  10. 지속되는 교반력 하에서 물의 pH가 10을 초과하도록 조절하는 단계, 및 지속적인 교반력 하에서 물에 아라미드 섬유를 첨가하는 단계
    를 포함하는, 아라미드 섬유의 수성 분산액을 제조하는 방법.
  11. 길이가 0.5 내지 15 mm이고 직경이 4 내지 50 μm인 아라미드 플록, 길이가 0.15 내지 10 mm이고 표면적이 0.5 내지 20 m2/g 인 아라미드 펄프, 및 이러한 아라미드 플록과 아라미드 펄프와의 배합물로 이루어진 군으로부터 아라미드 섬유가 선택되고, 물의 pH가 10을 초과하며, 아라미드 섬유의 수성 농도가 전체 분산액의 0.001 내지 5 중량%인 아라미드 섬유의 수성 분산액.
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