JP2024147916A - Branched aramid fiber, sheet using same, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分枝状アラミド繊維とそれを用いてなるシート、およびその製造方法に関する。 The present invention relates to branched aramid fibers, sheets made using the same, and methods for producing the same.
繊維の比表面積は、繊維形状の微細性を示す重要な指標の一つである。比表面積の大きな繊維は、その微細な構造に由来して繊維同士で交絡する接触点が増大するため、例えば強度に優れた紙やシート状物を得やすいという特徴がある。また、繊維と機能性材料、例えばシリカエアロゲルや活性炭のような機能性材料粒子を複合した際に、機能性材料粒子との接触点が増大するため、比表面積の大きい繊維と機能性材料との複合体は、より多くの機能性材料を把持した複合体を得ることができ、また機能性材料の把持力を強く持たせることができるため、機能性材料の脱落を抑えるといった効果を得やすいという特徴がある。 The specific surface area of a fiber is one of the important indicators of the fineness of the fiber shape. Fibers with a large specific surface area have an increased number of contact points where fibers intertwine due to their fine structure, and therefore have the characteristic that it is easy to obtain paper or sheet-like products with excellent strength, for example. In addition, when fibers are combined with functional materials, such as functional material particles such as silica aerogel or activated carbon, the number of contact points with the functional material particles increases, so a composite of a fiber with a large specific surface area and a functional material can be obtained that holds more functional material, and the functional material can be held with a strong grip, which is characterized by the effect of easily suppressing the functional material from falling off.
一方で、比表面積の大きさには実用上の上限が存在することも知られている。例えば、比表面積が過大である繊維を用いて、機能性粒子との複合体を作製しようとした場合、機能性粒子の大きさに対して繊維形状が過度に微細となってしまい、複合体としての形状を保つことができない場合が考えられる。また、例えば湿式抄紙法を用いてシート状物の複合体を得ようとする場合、過度に緻密な構造物となるために脱水性が悪く、作製に多大な時間を要し、生産性に課題を生じさせることとなる。適度な比表面積を有する繊維が求められており、その範囲は例えば25~100m2/g程度である。 On the other hand, it is also known that there is a practical upper limit to the size of the specific surface area. For example, when a composite with functional particles is produced using fibers with an excessively large specific surface area, the fiber shape becomes excessively fine compared to the size of the functional particles, and the composite shape may not be maintained. In addition, when a sheet-like composite is produced using a wet papermaking method, for example, the structure becomes too dense, resulting in poor dewatering and requiring a long time for production, which causes problems in productivity. Fibers with a moderate specific surface area are required, and the range is, for example, about 25 to 100 m 2 /g.
セルロース繊維等の天然繊維では、比表面積が25~100m2/g程度の繊維が存在することが知られている。しかし、天然繊維は耐熱性や難燃性などの物性面に不足があり、使用できない場面が多かった、それに対し、全芳香族ポリアミド(アラミド)繊維は、耐熱性や難燃性、強度などの物性面に優れた材料であることが知られている。ただし、化学構造に由来する剛直さや結晶性の高さゆえに、天然繊維レベルまで比表面積を向上させることが困難であった。例えば、全芳香族ポリアミド繊維の中で、比表面積の大きな繊維形状としてはパルプ形状があげられる。パルプ形状の全芳香族ポリアミド繊維を得る方法として、例えば、特許文献1で開示されたパラ型全芳香族ポリアミドパルプについての方法が挙げられる。特許文献1では、パラ型全芳香族ポリアミド繊維を、アミド系溶媒および無機塩の含まれる膨潤液にて膨潤させた後に湿式粉砕する方法が開示されている。しかし。この特許文献1で開示された方法により得られたパラ型全芳香族ポリアミド繊維の比表面積は、実施例によると3.64g/m2であり、天然繊維と比べて著しく低いと言える。 It is known that there are natural fibers such as cellulose fibers with a specific surface area of about 25 to 100 m 2 /g. However, natural fibers are insufficient in physical properties such as heat resistance and flame retardancy, and are often unable to be used. In contrast, fully aromatic polyamide (aramid) fibers are known to be excellent in physical properties such as heat resistance, flame retardancy, and strength. However, due to the high rigidity and crystallinity derived from the chemical structure, it has been difficult to improve the specific surface area to the level of natural fibers. For example, among fully aromatic polyamide fibers, a pulp-shaped fiber shape is an example of a fiber shape with a large specific surface area. As a method for obtaining fully aromatic polyamide fibers in a pulp-shaped form, for example, a method for para-type fully aromatic polyamide pulp disclosed in Patent Document 1 can be mentioned. Patent Document 1 discloses a method in which para-type fully aromatic polyamide fibers are swollen with a swelling liquid containing an amide-based solvent and an inorganic salt, and then wet-pulverized. However. According to the examples, the specific surface area of the para-type wholly aromatic polyamide fiber obtained by the method disclosed in Patent Document 1 is 3.64 g/m2, which can be said to be significantly lower than that of natural fibers.
比表面積の大きな全芳香族ポリアミド繊維のその他の形状として、ナノファイバーが挙げられる。特許文献2では、全芳香族ポリアミド繊維を原料とし、当該繊維を親和性の高い溶媒中にて浸漬・膨潤し、さらに強塩基物質を添加することで水素結合部を切断し、その結果生成されるアラミドナノファイバーについて、開示がされている。特許文献2で開示された方法に従えば、繊維形状の微細性の高い全芳香族ポリアミド繊維を得ることができるが、アラミドナノファイバーを得たのちに行う強塩基物質の除去が不十分であった場合に、繊維の微細化がそのまま進行し、結果的に比表面積か過度に増大してしまう恐れがある。 Another form of fully aromatic polyamide fiber with a large specific surface area is nanofibers. Patent Document 2 discloses aramid nanofibers that are produced by using fully aromatic polyamide fibers as a raw material, immersing and swelling the fibers in a solvent with high affinity, and then adding a strong base to break the hydrogen bonds. According to the method disclosed in Patent Document 2, fully aromatic polyamide fibers with a highly fine fiber shape can be obtained, but if the strong base is not sufficiently removed after obtaining the aramid nanofibers, the fibers may continue to be finely sized, resulting in an excessive increase in the specific surface area.
本発明は上記の問題を解決すべくなされたものであり、その目的は、適度な比表面積を有する分枝状のアラミド繊維とそれを用いたシートを得ることにある。 The present invention was made to solve the above problems, and its purpose is to obtain branched aramid fibers with a suitable specific surface area and a sheet using the same.
本発明者等は鋭意検討の結果、全芳香族ポリアミド繊維であって、BET比表面積が25m2/g以上100m2/g以下であり、分枝状の構造を有することを特徴とする分枝状アラミド繊維は、上記課題を解決するものであることを見出した。 As a result of intensive research, the present inventors have found that a branched aramid fiber, which is a wholly aromatic polyamide fiber, has a BET specific surface area of 25 m2 /g or more and 100 m2 /g or less and is characterized by having a branched structure, can solve the above-mentioned problems.
また、前記全芳香族ポリアミド繊維は、全芳香族ポリアミド重合体溶液を水系凝固液に導入する処理を経て得られた含水成型物であり、前記繊維の水分率が5~99%である分枝状アラミド繊維であっても良い。 The fully aromatic polyamide fiber may be a hydrous molded product obtained by a process of introducing a fully aromatic polyamide polymer solution into a water-based coagulation liquid, and may be a branched aramid fiber having a moisture content of 5 to 99%.
さらに、前記分枝状アラミド繊維を10~90%含むシートであってもよい。
前記シートは、前記分枝状アラミド繊維と、最大辺の平均長さが1nm~100μmである機能性材料とを含むシートであり、前記機能性材料を10~90%含むシートであってもよい。
Furthermore, the sheet may contain 10 to 90% of the branched aramid fibers.
The sheet contains the branched aramid fibers and a functional material having an average maximum side length of 1 nm to 100 μm, and may contain 10 to 90% of the functional material.
あるいは、前記シートは、前記分枝状アラミド繊維と、平均繊維径が100nm以下のアラミドナノファイバーとを含むシートであってもよい。
あるいは、前記シートは、前記分枝状アラミド繊維と、平均繊維径が100nm以下のアラミドナノファイバーとを含むシートであり、引張強度が50MPa以上70MPa以下であるシートであってもよい。
あるいは、前記シートは、弾性率が1000MPa以上10000MPa以下であってもよい。
Alternatively, the sheet may be a sheet containing the branched aramid fibers and aramid nanofibers having an average fiber diameter of 100 nm or less.
Alternatively, the sheet may be a sheet containing the branched aramid fibers and aramid nanofibers having an average fiber diameter of 100 nm or less, and having a tensile strength of 50 MPa or more and 70 MPa or less.
Alternatively, the sheet may have an elastic modulus of 1,000 MPa or more and 10,000 MPa or less.
そして、全芳香族ポリアミド繊維であって、BET比表面積が25m2/g以上100m2/g以下であり、分枝状の構造を有することを特徴とする分枝状アラミド繊維の製造方法であって、前記全芳香族ポリアミド繊維が、全芳香族ポリアミド重合体溶液を水系凝固液に導入する処理を経て得られた含水成型物であって、分枝状アラミド繊維が前記含水成型物を叩開することで得られたものである分枝状アラミド繊維の製造方法である。 The method for producing branched aramid fibers is characterized in that the wholly aromatic polyamide fibers have a BET specific surface area of 25 m2 /g or more and 100 m2 /g or less and have a branched structure, the wholly aromatic polyamide fibers being a hydrous molded product obtained through a process of introducing a wholly aromatic polyamide polymer solution into an aqueous coagulation liquid, and the branched aramid fibers are obtained by beating open the hydrous molded product.
上記により、比表面積の高い分枝状のアラミド繊維とそれを用いたシートを得ることができる。 By using the above method, it is possible to obtain branched aramid fibers with a high specific surface area and sheets using the same.
以下、本発明の詳細について説明する。 The details of the present invention are described below.
<分枝状アラミド繊維>
本発明の分枝状アラミド繊維は、BET比表面積が25m2/g以上100m2/g以下(好ましくは30m2/g以上100m2/g以下、より好ましくは30m2/g以上65m2/g以下、さらに好ましくは40m2/g以上60m2/g以下)である。BET比表面積が上記下限より小さいとその他の機能性材料(例えば、アラミドナノファイバーなど)と交絡できる表面積が低くなることで、その他の機能性材料を把持する能力が不足することとなり、好ましくない。
<Branched aramid fiber>
The branched aramid fiber of the present invention has a BET specific surface area of 25 m2 /g or more and 100 m2 /g or less (preferably 30 m2 /g or more and 100 m2 /g or less, more preferably 30 m2 /g or more and 65 m2 /g or less, and further preferably 40 m2 /g or more and 60 m2 /g or less). If the BET specific surface area is smaller than the lower limit, the surface area available for entanglement with other functional materials (e.g., aramid nanofibers, etc.) becomes low, and the ability to hold other functional materials becomes insufficient, which is not preferable.
また、本発明の分枝状アラミド繊維は、全芳香族ポリアミド繊維である。全芳香族ポリアミド繊維としては、パラ型全芳香族ポリアミド(ポリ-p-フェニレンテレフタルアミド、ポリ-p-ベンズアミド、ポリ-p-アミドヒドラジド、ポリ-p-フェニレンテレフタルアミド-3,4-ジフェニルエーテルテレフタルアミドなど)、メタ型全芳香族ポリアミド(ポリ-m-フェニレンイソフタルアミドなど)、パラ型全芳香族ポリアミドとメタ型全芳香族ポリアミドの共重合体が挙げられ、高弾性かつ高強度であることからパラ型全芳香族ポリアミドであることが好ましい。 The branched aramid fiber of the present invention is a wholly aromatic polyamide fiber. Examples of wholly aromatic polyamide fibers include para-type wholly aromatic polyamides (poly-p-phenylene terephthalamide, poly-p-benzamide, poly-p-amide hydrazide, poly-p-phenylene terephthalamide-3,4-diphenyl ether terephthalamide, etc.), meta-type wholly aromatic polyamides (poly-m-phenylene isophthalamide, etc.), and copolymers of para-type wholly aromatic polyamides and meta-type wholly aromatic polyamides. Para-type wholly aromatic polyamides are preferred because of their high elasticity and strength.
本発明の分枝状アラミド繊維は、分枝状の構造を有している繊維である。本発明の分枝状アラミド繊維は、構成成分が多く凝集して成る幹部分と、そこから分枝した枝部分からなる。本発明の分枝状アラミド繊維はさらに、扁平に開繊され流線状に構成成分が並んだ部分を一部に含んだ構造を有していても良い。図1は本発明の繊維の典型例を示したものである。 The branched aramid fiber of the present invention is a fiber having a branched structure. The branched aramid fiber of the present invention is composed of a trunk portion formed by the aggregation of many components, and branch portions branching from the trunk portion. The branched aramid fiber of the present invention may further have a structure including a portion in which the components are arranged in a streamlined manner after being opened flat. Figure 1 shows a typical example of the fiber of the present invention.
<含水成型物>
本発明における含水成型物とは、例えば、WO2004/099476A1、特公昭35-11851号公報、特公昭37-5732号公報などに記載されているような、有機系高分子重合体溶液を、該高分子重合体溶液の凝固液と剪断力とが存在する系において混合するなどの方法より作製される、微小のフィブリルを有する薄葉状、鱗片状の小片、ランダムにフィブリル化した微小短繊維、または粒状の粒子状物を指す。ここで非晶質とは一般に水素結合に基づく結晶構造を形成する前の構造物を指す。さらに非結晶構造中に水分が含まれたものを含水成型物と総称する。一般にポリマーは凝固後、乾燥や延伸することにより結晶化が進行するが、凝固ポリマー中にある程度の水を含むことによりその結晶化が抑制され、それゆえ該含水成型物の結晶化度は含水率とある程度相関しているといえる。一概には言えないが、含水率が高いほど結晶化度は低く、含水率が低いほど結晶化度は高いと推定される。低結晶化度であるほど柔軟であり、かつアラミドナノファイバーなど他の繊維材料との絡み合いによる把持能力(バインダー的な特性)を有するものとなる。
<Water-containing molding>
The hydrous molded product in the present invention refers to a thin leaf-like or scale-like piece having fine fibrils, a randomly fibrillated micro short fiber, or a granular particulate material, which is prepared by a method such as mixing an organic polymer solution with a coagulating solution of the polymer solution in a system in which shear force is present, as described in WO2004/099476A1, JP-B-35-11851, JP-B-37-5732, etc. Here, amorphous generally refers to a structure before the formation of a crystal structure based on hydrogen bonds. Furthermore, a hydrous molded product is a product in which water is contained in an amorphous structure. Generally, after coagulation, a polymer is crystallized by drying or stretching, but the crystallization is suppressed by containing a certain amount of water in the coagulated polymer, and therefore the crystallization degree of the hydrous molded product can be said to be correlated to a certain degree with the water content. Although it cannot be said in general, it is estimated that the higher the water content, the lower the crystallization degree, and the lower the water content, the higher the crystallization degree. The lower the crystallinity, the more flexible the fiber is, and the more gripping ability (binder-like properties) it has by entangling with other fiber materials such as aramid nanofibers.
また、乾燥工程等を経て該含水成型物の水が除去された場合、ポリマーの結晶化が進行することにより、再びポリマー中へ大量の水が存在することが困難となり、その結果、本発明で期待されるような、バインダー的な特性は示せず、高強度が発現しないため好ましくない。 Furthermore, when the water is removed from the hydrous molding through a drying process or the like, the progress of polymer crystallization makes it difficult for a large amount of water to be present in the polymer again, and as a result, the binder-like properties expected in the present invention are not exhibited, and high strength is not achieved, which is undesirable.
さらに該含水成型物中に水分が存在することにより、ポリマーの結晶化が抑制されてポリマー自体があまり剛直にならずに柔軟であり、この状態で抄造等によりシート状物を得た後、乾燥や熱プレスを行った場合、シート状物中の含水成型体から水が除去されてポリマーの結晶化が進行し、且つその過程で平滑に変形するために、その結果として得られたシートに高強度が発現するという効果も考えられる。 Furthermore, the presence of moisture in the hydrous molded product inhibits the crystallization of the polymer, making the polymer itself flexible and not too rigid. When a sheet is obtained in this state by papermaking or the like and then dried or hot pressed, the water is removed from the hydrous molded product in the sheet, promoting the crystallization of the polymer, and the polymer deforms smoothly during this process, which is thought to result in the sheet being highly strong.
以上のことから、該含水成型物の水分率としては、5~99%であることが好ましく、5%未満では結晶化度が高くなり、本発明の高強度は得られない。また99%より大きい場合、水分がほとんどで効率が悪くなり好ましくない。より好ましくは10%以上99%以下、最も好ましくは20%以上99%以下である。 For these reasons, the moisture content of the hydrous molding is preferably 5 to 99%. If it is less than 5%, the degree of crystallization will be high and the high strength of the present invention will not be obtained. If it is more than 99%, it is not preferable because it will be mostly water and will be less efficient. More preferably, it is 10% to 99%, and most preferably 20% to 99%.
また、本発明の該含水成型物は、全芳香族ポリアミド繊維である。全芳香族ポリアミド繊維としては、パラ型全芳香族ポリアミド、メタ型全芳香族ポリアミド、パラ型全芳香族ポリアミドとメタ型全芳香族ポリアミドの共重合体が挙げられ、高弾性かつ高強度であることからパラ型全芳香族ポリアミドであることが好ましい。 The hydrous molded product of the present invention is a wholly aromatic polyamide fiber. Examples of wholly aromatic polyamide fibers include para-type wholly aromatic polyamide, meta-type wholly aromatic polyamide, and copolymers of para-type wholly aromatic polyamide and meta-type wholly aromatic polyamide, and para-type wholly aromatic polyamide is preferred because of its high elasticity and strength.
なお、該含水成型物を得るための全芳香族ポリアミド重合体溶液の原料となる全芳香族ポリアミドは、バージン品でなくとも、例えば使用済み製品のリサイクルにより得られた全芳香族ポリアミドが原料であっても良い。 The wholly aromatic polyamide used as the raw material for the wholly aromatic polyamide polymer solution to obtain the hydrous molded product does not have to be a virgin product, and may be, for example, a wholly aromatic polyamide obtained by recycling used products.
<シート>
本発明において、上述した分枝状アラミド繊維を含むシートを形成することができる。かかるシートは粉落ち性(粉落ち防止性)に優れ、且つ引張強度や破断伸度が良好である。シートの引張強度は30MPa以上70MPa以下が好ましく、より好ましくは40MPa以上70MPa以下、さらに好ましくは45MPa以上70MPa以下、特に好ましくは55MPa以上70MPa以下である。引張強度が上記上限を超えると、剛直さが増し、柔軟性を損なう場合がある。
<Sheet>
In the present invention, a sheet containing the branched aramid fiber described above can be formed. Such a sheet has excellent powder shedding properties (powder shedding prevention properties) and has good tensile strength and breaking elongation. The tensile strength of the sheet is preferably 30 MPa to 70 MPa, more preferably 40 MPa to 70 MPa, even more preferably 45 MPa to 70 MPa, and particularly preferably 55 MPa to 70 MPa. If the tensile strength exceeds the upper limit, the stiffness increases and flexibility may be impaired.
シートの破断伸度は、5%以上25%以下が好ましく、より好ましくは8%以上22%以下、さらに好ましくは10%以上20%以下、特に好ましくは10%以上15%以下である。 The breaking elongation of the sheet is preferably 5% or more and 25% or less, more preferably 8% or more and 22% or less, even more preferably 10% or more and 20% or less, and particularly preferably 10% or more and 15% or less.
シートの引張弾性率は、1000MPa以上10000MPa以下が好ましく、より好ましくは1000MPa以上5000MPa以下、さらに好ましくは1000MPa以上2000MPa以下、特に好ましくは1500MPa以上2000MPa以下である。 The tensile modulus of the sheet is preferably 1000 MPa or more and 10,000 MPa or less, more preferably 1000 MPa or more and 5,000 MPa or less, even more preferably 1000 MPa or more and 2,000 MPa or less, and particularly preferably 1500 MPa or more and 2,000 MPa or less.
本発明におけるシートは、例えば、湿式抄紙法を用いて、分枝状アラミド繊維のみや、分枝状アラミド繊維と機能性材料(例えば、アラミドナノファイバー)を任意の割合で混抄し、作製されたものが挙げられるが、これに限定されない。 The sheet in the present invention may be, for example, a sheet made by using a wet papermaking method using only branched aramid fibers, or a mixture of branched aramid fibers and a functional material (e.g., aramid nanofibers) in any ratio, but is not limited thereto.
また、本発明の機能性材料は、その最大辺の平均長さが1nm以上100μm以下であることが好ましく、より好ましくは1nm以上50μm以下、さらに好ましくは1nm以上10μm以下、特に好ましくは100nm以上10μm以下である。機能性材料は、その形状は球状、棒状、円柱、不定形等のいずれの形態であっても構わない。例えば、アラミドナノファイバーのような縦横比(アスペクト比)が規定されるような棒状の形状であっても、シリカエアロゲルのような球状のものであっても、活性炭のような不定形なものであってもよい。分枝状アラミド繊維同士が、その枝部分同士を交絡することでネットワーク構造がとられるが、そのネットワーク構造の自由度は高く、機能性材料の形状に十分追従しうるため、機能性材料に対し強い把持力(バインダー性)を示す。また、機能性材料は上記した単一の材料を使用してもよく、複数の材料を組み合わせて使用してもよい。 In addition, the functional material of the present invention preferably has an average length of the maximum side of 1 nm to 100 μm, more preferably 1 nm to 50 μm, even more preferably 1 nm to 10 μm, and particularly preferably 100 nm to 10 μm. The functional material may be in any shape, such as a sphere, a rod, a cylinder, or an indefinite shape. For example, it may be in a rod shape with a specified aspect ratio, such as aramid nanofiber, a spherical shape, such as silica aerogel, or an indefinite shape, such as activated carbon. A network structure is formed by entangling the branch portions of the branched aramid fibers, and the network structure has a high degree of freedom and can sufficiently follow the shape of the functional material, so that it shows a strong grip (binding property) on the functional material. In addition, the functional material may be a single material as described above, or a combination of multiple materials.
本発明の分枝状アラミド繊維がさらに、扁平に開繊され流線状に構成成分が並んだ部分を一部に含んだ構造であれば、この構造部分が機能性材料を支える受け皿のような働きをすることができ、把持力はさらに向上し、すなわち粉落ち性が改善される。 If the branched aramid fiber of the present invention further includes a portion in which the components are arranged in a streamlined manner by being opened flat, this structural portion can act as a tray to support the functional material, further improving the gripping force, i.e., improving the powder shedding properties.
すなわち、本発明のシートは、上述した分枝状アラミド繊維と、機能性材料として平均繊維径が100nm以下のアラミドナノファイバーとを含んだシートであってもよく、その場合、かかるシートは粉落ち性に優れ、且つ引張強度や破断伸度が特に良好である。シートの引張強度は50MPa以上70MPa以下が好ましく、より好ましくは55MPa以上70MPa以下、さらに好ましくは60MPa以上70MPa以下である。シートの破断伸度は、5%以上25%以下が好ましく、より好ましくは8%以上22%以下、さらに好ましくは10%以上20%以下、特に好ましくは10%以上15%以下である。 That is, the sheet of the present invention may be a sheet containing the branched aramid fibers described above and aramid nanofibers having an average fiber diameter of 100 nm or less as a functional material, in which case the sheet has excellent powder shedding properties and is particularly good in tensile strength and breaking elongation. The tensile strength of the sheet is preferably 50 MPa to 70 MPa, more preferably 55 MPa to 70 MPa, and even more preferably 60 MPa to 70 MPa. The breaking elongation of the sheet is preferably 5% to 25%, more preferably 8% to 22%, even more preferably 10% to 20%, and especially preferably 10% to 15%.
アラミドナノファイバーを含有したシートは、強度、弾性、熱安定性等に優れていることから、機能性材料として使用することで各種用途への活用ができる。特に本発明のように分枝状アラミド繊維と、機能性材料としてのアラミドナノファイバーを含むシートは、引張強度や弾性率等に優れており、例えば、スピーカーの振動板や、電子材料の分野等への展開が期待される。 Sheets containing aramid nanofibers have excellent strength, elasticity, thermal stability, etc., and can be used as functional materials for a variety of applications. In particular, sheets containing branched aramid fibers and aramid nanofibers as functional materials, as in the present invention, have excellent tensile strength and elastic modulus, etc., and are expected to be used in fields such as speaker diaphragms and electronic materials.
<アラミドナノファイバー>
本発明に使用されるアラミドナノファイバーは、平均繊維径が100nm以下であり、好ましくは50nm以下であり、より好ましくは25nm以下である。平均直径の下限は1nm以上、好ましくは3nm以上であることが好ましい。また、アラミドナノファイバーは500nm以上の直径のものを有さないことが好ましい。平均繊維径が100nmを超えると、ナノファイバーの特徴である高い比表面積が発現しにくくなり、ナノファイバー同士の交絡密度低下によりシートの製膜性や力学物性が低下する可能性がある。
<Aramid nanofiber>
The aramid nanofibers used in the present invention have an average fiber diameter of 100 nm or less, preferably 50 nm or less, and more preferably 25 nm or less. The lower limit of the average diameter is preferably 1 nm or more, and preferably 3 nm or more. In addition, it is preferable that the aramid nanofibers do not have a diameter of 500 nm or more. If the average fiber diameter exceeds 100 nm, it becomes difficult to achieve the high specific surface area that is a characteristic of nanofibers, and the entanglement density between the nanofibers decreases, which may result in a decrease in the film formability and mechanical properties of the sheet.
本発明におけるアラミドナノファイバーは、繊維長/繊維径で表されるアスペクト比が好ましくは10以上1,000以下であり、より好ましくは10以上500以下であり、さらに好ましくは10以上100以下である。アスペクト比が10未満であると、繊維の交絡構造が発現しにくく、それゆえに期待される特性発現が困難になることがある。またアスペクト比が1,000を超えると、シート作製時の調製する分散液や離解液の粘度が非常に高くなり、作製が困難となることがある。 The aramid nanofibers of the present invention preferably have an aspect ratio, expressed as fiber length/fiber diameter, of 10 or more and 1,000 or less, more preferably 10 or more and 500 or less, and even more preferably 10 or more and 100 or less. If the aspect ratio is less than 10, it is difficult for the fibers to form an entangled structure, and therefore it may be difficult to achieve the expected characteristics. If the aspect ratio exceeds 1,000, the viscosity of the dispersion liquid or disintegration liquid prepared during sheet production becomes very high, making production difficult.
また、本発明におけるアラミドナノファイバーは全芳香族ポリアミドからなる繊維であり、全芳香族ポリアミドとしては、パラ型全芳香族ポリアミド、メタ型全芳香族ポリアミド、パラ型全芳香族ポリアミドとメタ型全芳香族ポリアミドの共重合体が挙げられ、高弾性かつ高強度であることからパラ型全芳香族ポリアミドであることが好ましい。 The aramid nanofibers of the present invention are fibers made of wholly aromatic polyamides, and examples of wholly aromatic polyamides include para-type wholly aromatic polyamides, meta-type wholly aromatic polyamides, and copolymers of para-type wholly aromatic polyamides and meta-type wholly aromatic polyamides. Para-type wholly aromatic polyamides are preferred because of their high elasticity and strength.
本発明におけるアラミドナノファイバーは、全芳香族ポリアミド繊維を原料とし、当該繊維を親和性の高い溶媒中にて浸漬・膨潤し、さらに強塩基物質を添加することで水素結合部を切断し、その結果生成される。本発明で好ましく用いることのできる芳香族ポリアミドは、1種または2種以上の2価の芳香族基がアミド結合により連結されたポリマーであって、芳香族基には2個以上の芳香環が存在してもよく、その芳香環は直接結合していても、酸素や硫黄を介して結合していてもよい。また、2価の芳香族基の水素原子は、ハロゲン化物、低級アルキル基、フェニル基で置換されていてもよい。また、アラミドナノファイバー生成時に使用する溶媒としては、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、N-メチル―2-ピロリドンなどが挙げられる。アラミドナノファイバー生成時に使用する強塩基物質としては、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化バリウム、水酸化カルシウムなどが挙げられる。 The aramid nanofibers of the present invention are produced by immersing and swelling the fibers in a solvent with high affinity, and then adding a strong base to break the hydrogen bonds. The aromatic polyamides that can be preferably used in the present invention are polymers in which one or more divalent aromatic groups are linked by amide bonds, and the aromatic groups may have two or more aromatic rings, and the aromatic rings may be directly bonded or may be bonded via oxygen or sulfur. The hydrogen atoms of the divalent aromatic groups may be substituted with halides, lower alkyl groups, or phenyl groups. Examples of solvents used in producing the aramid nanofibers include dimethyl sulfoxide, dimethylacetamide, and N-methyl-2-pyrrolidone. Examples of strong bases used in producing the aramid nanofibers include potassium hydroxide, sodium hydroxide, barium hydroxide, and calcium hydroxide.
本発明におけるアラミドナノファイバーは、具体的に全芳香族ポリアミド(例えば、ポリ-p-フェニレンテレフタルアミド)繊維またはパルプをアルカリ性に調整したジメチルスルホキシド中に浸漬することで製造することができる。 The aramid nanofibers of the present invention can be produced by immersing fully aromatic polyamide (e.g., poly-p-phenylene terephthalamide) fibers or pulp in alkaline dimethyl sulfoxide.
全芳香族ポリアミド(例えば、ポリ-p-フェニレンテレフタルアミド)は紡糸溶液中で液晶構造のドメインを形成し、キャピラリーより吐出した後、紡糸溶媒を水洗することにより得られる。得られた繊維を前記手法により繊維を構成する液晶ドメイン間の弱い結合をアルカリ条件により切断した後、得られた繊維を相溶性の高い溶媒中に遊離させることで、高弾性かつ高強度の切断された繊維を得ることができる。次いで、得られた切断された繊維を分散溶媒である貧溶媒(水、アルコール、アセトンなど)に投入することでアラミドナノファイバーを単離することが可能である。 Fully aromatic polyamides (e.g., poly-p-phenylene terephthalamide) are obtained by forming domains of a liquid crystal structure in a spinning solution, discharging the solution from a capillary, and then washing off the spinning solvent with water. The weak bonds between the liquid crystal domains that make up the resulting fiber are cut under alkaline conditions using the above-mentioned method, and the resulting fiber is then liberated in a highly compatible solvent to obtain cut fibers with high elasticity and strength. The cut fibers are then placed in a poor solvent (water, alcohol, acetone, etc.) that serves as a dispersion solvent, making it possible to isolate aramid nanofibers.
本発明におけるアラミドナノファイバーの原料となる全芳香族ポリアミド繊維としては、パラ型全芳香族ポリアミドを用いた繊維としては、ポリーp-フェニレンテレフタルアミド繊維(市販品では、帝人株式会社製「トワロン」(商標名)、東レ・デュポン株式会社製「ケブラー」(商標名)など)や、コパラフェニレン・3、4’オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維(市販品では、帝人株式会社製「テクノーラ」(商標名)など)が挙げられ、メタ型全芳香族ポリアミドを用いた繊維としては、ポリ-m-フェニレンイソフタルアミド繊維(市販品では、帝人株式会社製「コーネックス」(商標名)、デュポン社製「ノーメックス」(商標名)など)が挙げられるが、これに限定されない。なお、アラミドナノファイバーを得るための原料となる全芳香族ポリアミド繊維は、バージン品でなくとも、例えば使用済み製品のリサイクルにより得られた全芳香族ポリアミド繊維が原料であっても良い。 As for the fully aromatic polyamide fiber used as the raw material for the aramid nanofiber in the present invention, examples of the fiber using para-type fully aromatic polyamide include poly-p-phenylene terephthalamide fiber (commercially available products include "Twaron" (trademark) manufactured by Teijin Limited and "Kevlar" (trademark) manufactured by Toray DuPont Co., Ltd.) and coparaphenylene-3,4'-oxydiphenylene terephthalamide fiber (commercially available products include "Technora" (trademark) manufactured by Teijin Limited), and examples of the fiber using meta-type fully aromatic polyamide include poly-m-phenylene isophthalamide fiber (commercially available products include "Conex" (trademark) manufactured by Teijin Limited and "Nomex" (trademark) manufactured by DuPont), but are not limited thereto. The fully aromatic polyamide fiber used as the raw material for obtaining the aramid nanofiber does not have to be a virgin product, and may be, for example, a fully aromatic polyamide fiber obtained by recycling used products.
本発明により得られた分枝状アラミド繊維及びシートは、産業資材分野、電気電子分野、農業資材分野、光学材料分野、航空機・自動車・船舶分野などをはじめとして多くの用途に極めて有効に使用することができる。例えば、産業資材分野としては樹脂補強材、機能紙、紙の補強材、増粘剤、増ちょう剤、フィルター、塗料、スピーカーの振動板、電気電子分野としては、複合紙構造体による電材分野、リチウム二次電池やキャパシタに向けたセパレータ、電極シート、電極バインダーなどが挙げられるが、これに限定されない。 The branched aramid fibers and sheets obtained by the present invention can be used extremely effectively in many applications, including industrial materials, electrical and electronics, agricultural materials, optical materials, and aircraft, automobile, and marine applications. Examples of industrial materials include resin reinforcement materials, functional paper, paper reinforcement materials, thickeners, thickeners, filters, paints, and speaker diaphragms, while electrical and electronic applications include composite paper structures, separators, electrode sheets, and electrode binders for lithium secondary batteries and capacitors, but are not limited to these.
以下、実施例及び比較例により、本発明を詳細に説明するが、本発明の範囲は、以下の実施例及び比較例に制限されるものではない。なお、実施例中の各特性値は下記の方法で測定した。 The present invention will be described in detail below with reference to examples and comparative examples, but the scope of the present invention is not limited to the following examples and comparative examples. The characteristic values in the examples were measured by the following methods.
<平均繊維径>
走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、品盤:JSM-6330F)を用い、サンプルの構造を観察した。50,000倍の倍率設定で観察した画像から、横1,800nm~2,000nm、縦1,200nm~1,500nmの画像領域を選択し、当該画像領域をさらに縦に4分割、横に4分割して得られる計16箇所のグリッド領域A1-D4を定義し、各グリッド領域内に存在するサンプルを1点選択し、選択したサンプルの繊維径を画像上で計測した平均値を平均繊維径の平均長さとして採用した。(図3、4参照)
<Average fiber diameter>
The structure of the sample was observed using a scanning electron microscope (manufactured by JEOL Ltd., plate: JSM-6330F). From an image observed at a magnification setting of 50,000 times, an image region of 1,800 nm to 2,000 nm in width and 1,200 nm to 1,500 nm in length was selected, and the image region was further divided vertically into 4 and horizontally into 4 to define a total of 16 grid regions A1-D4. One sample present within each grid region was selected, and the average value of the fiber diameters of the selected samples measured on the image was adopted as the average length of the average fiber diameter (see Figures 3 and 4).
<機能性材料の最大辺の平均長さ>
透過型電子顕微鏡(FEI社製、品番:TECNAI 12 BIO TWIN)を用い、サンプルの構造を観察した。観察するサンプル同士が重なり、最大辺長さを測定できないことを防ぐため、サンプルを溶媒で十分希釈し、フィルム上に滴下したのちに乾燥させて観察用薄片を得た。これを100倍の倍率設定で観察した画像から、横1.0mm~1.2mm、縦0.8mm~1.0mmの画像領域を選択し、当該画像領域をさらに縦に4分割、横に4分割して得られる計16箇所のグリッド領域A1-D4を定義し、各グリッド領域内に存在するサンプル(機能性材料)を1点選択し、選択したサンプルの最大辺の長さを画像上で計測した平均値を最大辺の平均長さとして採用した。
<Average length of the longest side of the functional material>
The structure of the sample was observed using a transmission electron microscope (manufactured by FEI, product number: TECNAI 12 BIO TWIN). In order to prevent the samples to be observed from overlapping with each other and being unable to measure the maximum side length, the sample was sufficiently diluted with a solvent, dropped onto a film, and then dried to obtain a thin slice for observation. From the image observed at a magnification setting of 100 times, an image area of 1.0 mm to 1.2 mm wide and 0.8 mm to 1.0 mm long was selected, and the image area was further divided vertically into four and horizontally into four to define a total of 16 grid areas A1-D4, one sample (functional material) present in each grid area was selected, and the average value of the maximum side length of the selected sample measured on the image was adopted as the average length of the maximum side.
<引張試験>
本発明で得られたシートを幅10mmの短冊状に切断した以外は、JIS P 8113(2006)に準拠した試験方法で引張試験を実施した。引張試験機としては、テンシロン万能材料試験機(RTFシリーズ)を使用し、引張強度、引張弾性率、破断伸度を測定した。
<Tensile test>
A tensile test was carried out according to the test method of JIS P 8113 (2006) except that the sheet obtained in the present invention was cut into strips with a width of 10 mm. A Tensilon universal material testing machine (RTF series) was used as the tensile tester, and the tensile strength, tensile modulus, and elongation at break were measured.
<比表面積>
得られた繊維を凍結乾燥し、比表面積測定を行うためのサンプルを得た。流動式比表面積自動測定装置(株式会社島津製作所製、FlowSorbIII)を用い、得られたサンプルの比表面積を測定した。
<Specific surface area>
The resulting fibers were freeze-dried to obtain samples for measuring the specific surface area, which were then measured using an automatic flow-type specific surface area measuring device (Shimadzu Corporation, FlowSorbIII).
<粉落ち性>
湿式抄紙法を用いて、繊維と機能性粒子を任意の割合で混抄し、得たシートをオーブンで乾燥させた。乾燥したシートの長辺部分の二点をクリップで固定し、1分間振動させた。振動前後における重量変化を機能性粒子の脱落量と定義し、粉落ち性の評価とした。
<Powder shedding>
Using a wet papermaking method, fibers and functional particles were mixed in an arbitrary ratio, and the obtained sheet was dried in an oven. Two points on the long side of the dried sheet were fixed with clips and vibrated for one minute. The change in weight before and after vibration was defined as the amount of functional particles that fell off, and was used to evaluate the powder shedding.
[実施例1]
特許4852328号に記載の方法に則って、パラ型全芳香族ポリアミド繊維からなる含水成型物を得た。この含水成型物に水を加えて1重量%となるように調製し、解繊し、含水成型物離解液を得た。この離解液を、石臼式リファイナー(増幸産業株式会社製、ハイパーマスコロイダーMKZA-20JA)で叩解し、繊維(Refined pulp-A-1)を得た。叩開はクリアランスを100μmとし、リファイナー回転数を1,500rpmに設定し、3回叩開処理を施した。この繊維(Refined pulp-A-1)の比表面積を測定した。叩解していない含水成型物である比較例2よりも高い比表面積を有する繊維を得られたことが確認された。また、叩解していないアラミドパルプである比較例3、叩解したアラミドパルプである比較例4よりも高い比表面積を有する繊維であることが確認された。評価した結果を表1に示す。
[Example 1]
According to the method described in Japanese Patent No. 4852328, a hydrous extrusion made of para-type wholly aromatic polyamide fiber was obtained. Water was added to this hydrous extrusion to adjust the concentration to 1% by weight, and the extrusion was defibrated to obtain a hydrous extrusion disintegrated liquid. This disintegrated liquid was beaten with a millstone refiner (Hypermass Colloider MKZA-20JA, manufactured by Masuko Sangyo Co., Ltd.) to obtain a fiber (Refined pulp-A-1). The beating was performed three times with a clearance of 100 μm and a refiner rotation speed of 1,500 rpm. The specific surface area of this fiber (Refined pulp-A-1) was measured. It was confirmed that the fiber had a higher specific surface area than Comparative Example 2, which is a hydrous extrusion that was not beaten. It was also confirmed that the fiber had a higher specific surface area than Comparative Example 3, which is an unbeaten aramid pulp, and Comparative Example 4, which is a beaten aramid pulp. The evaluation results are shown in Table 1.
[実施例2]
実施例1と同様にして、解繊した含水成型物離解液を得た。この離解液を、高圧ホモジナイザー(コスにじゅういち社製、N-2000 110)で叩解し、繊維(Refined pulp-A-2)を得た。叩開はクリアランスを70μm、圧力を150MPaに設定し、3回叩開処理を施した。この繊維(Refined pulp-A-2)の比表面積を評価した。叩解していない含水成型物である比較例2よりも高い比表面積を有する繊維を得られたことが確認された。また、叩解していないアラミドパルプである比較例3よりも高い比表面積を有する繊維であることが確認された。評価した結果を表1に示す。
[Example 2]
A disintegrated liquid of defibrated hydrous extrusion was obtained in the same manner as in Example 1. This disintegrated liquid was beaten with a high-pressure homogenizer (N-2000 110, manufactured by COS 21) to obtain a fiber (Refined pulp-A-2). The beating treatment was performed three times with a clearance of 70 μm and a pressure of 150 MPa. The specific surface area of this fiber (Refined pulp-A-2) was evaluated. It was confirmed that a fiber having a higher specific surface area than that of Comparative Example 2, which is an unbeaten hydrous extrusion, was obtained. It was also confirmed that the fiber had a higher specific surface area than that of Comparative Example 3, which is an unbeaten aramid pulp. The evaluation results are shown in Table 1.
[実施例3]
帝人アラミド社製のトワロン(登録商標)パルプに水を加えて1重量%となるように調製し、解繊し、トワロンパルプ離解液を得た。この離解液を、石臼式リファイナー(増幸産業株式会社製、ハイパーマスコロイダーMKZA-20JA)で叩解し、繊維(Refined pulp-B)を得た。叩開はクリアランスを100μmとし、リファイナー回転数を1,500rpmに設定し、3回叩開処理を施した。この得られた繊維(Refined pulp-B)の比表面積を評価した結果を表1に示す。
[Example 3]
Water was added to Twaron (registered trademark) pulp manufactured by Teijin Aramid Co., Ltd. to prepare a 1% by weight concentration, and the pulp was defibrated to obtain a Twaron pulp disintegration liquid. This disintegration liquid was beaten in a millstone refiner (Hypermass Colloider MKZA-20JA manufactured by Masuko Sangyo Co., Ltd.) to obtain fibers (Refined pulp-B). The beating process was performed three times with a clearance of 100 μm and a refiner rotation speed of 1,500 rpm. The specific surface area of the obtained fibers (Refined pulp-B) was evaluated, and the results are shown in Table 1.
[比較例1]
特開2022-17796号に記載の方法の通りにて、アラミドナノファイバーを単離した。このアラミドナノファイバーの平均繊維径は42nm、最大辺の平均長さは、3.0μmであった。このアラミドナノファイバーに水を加えて1重量%となるように調製し、分散し、アラミドナノファイバー離解液を得た。この離解液を、石臼式リファイナー(増幸産業株式会社製、ハイパーマスコロイダーMKZA-20JA)で叩解し、得られた繊維(ANF)の比表面積を評価した結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
Aramid nanofibers were isolated according to the method described in JP 2022-17796 A. The average fiber diameter of the aramid nanofibers was 42 nm, and the average length of the maximum side was 3.0 μm. Water was added to the aramid nanofibers to prepare a concentration of 1% by weight, and the mixture was dispersed to obtain an aramid nanofiber disintegrated liquid. The disintegrated liquid was beaten with a millstone refiner (Hypermasscolloider MKZA-20JA, manufactured by Masuko Sangyo Co., Ltd.), and the specific surface area of the obtained fiber (ANF) was evaluated. The results are shown in Table 1.
[比較例2]
特許4852328号に記載の方法に則って得られた、パラ型全芳香族ポリアミド繊維からなる含水成型物(pulp-A)の比表面積を評価した結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
The specific surface area of the hydrous molded product (pulp-A) made of para-type wholly aromatic polyamide fibers obtained according to the method described in Japanese Patent No. 4,852,328 was evaluated. The results are shown in Table 1.
[比較例3]
既存のアラミド繊維パルプの一例として、帝人アラミド社製のトワロン(登録商標)パルプ(Pulp-B)の比表面積を評価した結果を表1に示す。
[Comparative Example 3]
As an example of existing aramid fiber pulp, the specific surface area of Twaron (registered trademark) pulp (Pulp-B) manufactured by Teijin Aramid Ltd. was evaluated. The results are shown in Table 1.
[実施例4]
熊谷理機工業株式会社製の角型シートマシンを用いた湿式抄紙法により、実施例1で得た繊維(Refined pulp-A-1)を75重量%、機能性材料(粒子)として活性炭粒子を25重量%となるように混抄し、シートを作製した。なお、活性炭粒子の最大辺の平均長さは、7.5μmであった。得られたシートはオーブンで乾燥させたのちに、粉落ち性を評価した。活性炭粒子の脱落は確認されなかった。評価した結果を表2に示す。
[Example 4]
A sheet was produced by mixing 75% by weight of the fiber (Refined pulp-A-1) obtained in Example 1 and 25% by weight of activated carbon particles as functional material (particles) by a wet papermaking method using a square sheet machine manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd. The average length of the maximum side of the activated carbon particles was 7.5 μm. The obtained sheet was dried in an oven and then evaluated for dusting. No falling off of the activated carbon particles was confirmed. The evaluation results are shown in Table 2.
[実施例5]
熊谷理機工業株式会社製の角型シートマシンを用いた湿式抄紙法により、実施例3で得た繊維(Refined pulp-B)を75重量%、機能性材料(粒子)として活性炭粒子を25重量%となるように混抄し、シートを作製した。なお、活性炭粒子の最大辺の平均長さは、7.3μmであった。得られたシートはオーブンで乾燥させたのちに、粉落ち性を評価した。活性炭粒子の脱落は確認されなかった。評価した結果を表2に示す。
[Example 5]
A sheet was produced by mixing 75% by weight of the fiber (Refined pulp-B) obtained in Example 3 and 25% by weight of activated carbon particles as a functional material (particles) by a wet papermaking method using a square sheet machine manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd. The average length of the maximum side of the activated carbon particles was 7.3 μm. The obtained sheet was dried in an oven and then evaluated for dusting. No falling off of the activated carbon particles was confirmed. The evaluation results are shown in Table 2.
[比較例4]
熊谷理機工業株式会社製の角型シートマシンを用いた湿式抄紙法により、比較例2の繊維(pulp-A)を75重量%、機能性材料(粒子)のモデルとして活性炭粒子を25重量%となるように混抄し、シートを作製した。なお、活性炭粒子の最大辺の平均長さは、7.6μmであった。得られたシートはオーブンで乾燥させたのちに、粉落ち性を評価した。活性炭粒子の脱落が確認された。
[Comparative Example 4]
A sheet was produced by a wet papermaking method using a square sheet machine manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd., by mixing 75% by weight of the fiber (pulp-A) of Comparative Example 2 and 25% by weight of activated carbon particles as a model of a functional material (particles). The average length of the maximum side of the activated carbon particles was 7.6 μm. The obtained sheet was dried in an oven and then evaluated for dusting. Falling off of activated carbon particles was confirmed.
[比較例5]
熊谷理機工業株式会社製の角型シートマシンを用いた湿式抄紙法により、比較例3の繊維(pulp-B)を75重量%、機能性材料(粒子)のモデルとして活性炭粒子を25重量%となるように混抄し、シートを作製した。なお、活性炭粒子の最大辺の平均長さは、7.4μmであった。得られたシートはオーブンで乾燥させたのちに、粉落ち性を評価した。活性炭粒子の脱落が確認された。
[Comparative Example 5]
A sheet was produced by a wet papermaking method using a square sheet machine manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd., by mixing 75% by weight of the fiber (pulp-B) of Comparative Example 3 and 25% by weight of activated carbon particles as a model of a functional material (particles). The average length of the maximum side of the activated carbon particles was 7.4 μm. The obtained sheet was dried in an oven, and then the dusting property was evaluated. Falling off of the activated carbon particles was confirmed.
[実施例6]
熊谷理機工業株式会社製の角型シートマシン(250mm角、No.2555)を用いた湿式抄紙法により、実施例1で得た繊維(Refined pulp-A-1)を25重量%、比較例1で得たアラミドナノファイバー(ANF)を75重量%となるように混抄し、シートを作製した。得られたシートはオーブンで乾燥させたのちに、引張試験にて評価した。比較例7に示したアラミドナノファイバー(ANF)を100重量%含むシートよりも高い引張強度を示し、実施例1で得られた繊維はアラミドナノファイバーを含有したシートの引張強度を向上させうる支持体となることが確認された。評価した結果を表3に示す。
[Example 6]
A sheet was produced by mixing 25% by weight of the fiber (Refined pulp-A-1) obtained in Example 1 and 75% by weight of the aramid nanofiber (ANF) obtained in Comparative Example 1 by a wet papermaking method using a square sheet machine (250 mm square, No. 2555) manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd. The obtained sheet was dried in an oven and then evaluated by a tensile test. It showed a higher tensile strength than the sheet containing 100% by weight of aramid nanofiber (ANF) shown in Comparative Example 7, and it was confirmed that the fiber obtained in Example 1 can be a support that can improve the tensile strength of a sheet containing aramid nanofiber. The evaluation results are shown in Table 3.
[実施例7]
熊谷理機工業株式会社製の角型シートマシン(250mm角、No.2555)を用いた湿式抄紙法により、実施例1で得た繊維(Refined pulp-A-1)を75重量%、比較例1で得たアラミドナノファイバー(ANF)を25重量%となるように混抄し、シートを作製した。得られたシートはオーブンで乾燥させたのちに、引張試験にて評価した。比較例7に示したアラミドナノファイバー(ANF)を100重量%含むシートよりも引張強度はやや低い値を示したが、破断強度について大きい向上が確認された。実施例1で得られた繊維はアラミドナノファイバーを含有したシートの破断伸度を向上させうる支持体となることが確認された。評価した結果を表3に示す。
[Example 7]
A sheet was produced by mixing 75% by weight of the fiber (Refined pulp-A-1) obtained in Example 1 and 25% by weight of the aramid nanofiber (ANF) obtained in Comparative Example 1 by a wet papermaking method using a square sheet machine (250 mm square, No. 2555) manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd. The obtained sheet was dried in an oven and then evaluated by a tensile test. Although the tensile strength was slightly lower than that of the sheet containing 100% by weight of aramid nanofiber (ANF) shown in Comparative Example 7, a large improvement in the breaking strength was confirmed. It was confirmed that the fiber obtained in Example 1 can be a support that can improve the breaking elongation of a sheet containing aramid nanofiber. The evaluation results are shown in Table 3.
[実施例8]
熊谷理機工業株式会社製の角型シートマシン(250mm角、No.2555)を用いた湿式抄紙法により、実施例3で得た繊維(Refined pulp-B)を75重量%、比較例1で得たアラミドナノファイバー(ANF)を25重量%となるように混抄し、シートを作製した。得られたシートはオーブンで乾燥させたのちに、引張試験にて評価した。比較例7に示したアラミドナノファイバー(ANF)を100重量%含むシートよりも高い引張強度を示し、実施例3で得られた繊維はアラミドナノファイバーを含有したシートの引張強度を向上させる支持体であることが確認された。評価した結果を表3に示す。
[Example 8]
A sheet was produced by mixing 75% by weight of the fiber (Refined pulp-B) obtained in Example 3 and 25% by weight of the aramid nanofiber (ANF) obtained in Comparative Example 1 by a wet papermaking method using a square sheet machine (250 mm square, No. 2555) manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd. The obtained sheet was dried in an oven and then evaluated by a tensile test. It showed a higher tensile strength than the sheet containing 100% by weight of aramid nanofiber (ANF) shown in Comparative Example 7, and it was confirmed that the fiber obtained in Example 3 is a support that improves the tensile strength of the sheet containing aramid nanofiber. The evaluation results are shown in Table 3.
[実施例9]
熊谷理機工業株式会社製の角型シートマシン(250mm角、No.2555)を用いた湿式抄紙法により、実施例1で得た繊維(Refined pulp-A-1)を100重量%となるように抄造し、シートを作製した。得られたシートはオーブンで乾燥させたのちに、引張試験にて評価した。評価した結果を表3に示す。
[Example 9]
The fiber (Refined pulp-A-1) obtained in Example 1 was made into a sheet by a wet papermaking method using a square sheet machine (250 mm square, No. 2555) manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd., so that the fiber was 100% by weight. The obtained sheet was dried in an oven and then evaluated by a tensile test. The evaluation results are shown in Table 3.
[比較例6]
熊谷理機工業株式会社製の角型シートマシン(250mm角、No.2555)を用いた湿式抄紙法により、実施例3で得た繊維(Refined pulp-B)を100重量%となるように抄造し、シートを作製した。得られたシートはオーブンで乾燥させたのちに、引張試験にて評価した。評価した結果を表3に示す。
[Comparative Example 6]
The fiber (Refined pulp-B) obtained in Example 3 was made into a sheet by a wet papermaking method using a square sheet machine (250 mm square, No. 2555) manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd., so that the fiber was 100% by weight. The obtained sheet was dried in an oven and then evaluated by a tensile test. The evaluation results are shown in Table 3.
[比較例7]
熊谷理機工業株式会社製の角型シートマシン(250mm角、No.2555)を用いた湿式抄紙法により、比較例1で得た繊維(ANF)を100重量%となるように抄造し、シートを作製した。得られたシートはオーブンで乾燥させたのちに、引張試験にて評価した。評価した結果を表3に示す。
[Comparative Example 7]
The fiber (ANF) obtained in Comparative Example 1 was made into a sheet by a wet papermaking method using a square sheet machine (250 mm square, No. 2555) manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd., so that the fiber was 100% by weight. The obtained sheet was dried in an oven and then evaluated by a tensile test. The evaluation results are shown in Table 3.
[比較例8]
熊谷理機工業株式会社製の角型シートマシン(250mm角、No.2555)を用いた湿式抄紙法により、比較例2で得た繊維(pulp-A)を100重量%となるように抄造し、シートを作製した。得られたシートはオーブンで乾燥させたのちに、引張試験にて評価した。比較例7で示したシートよりも低い引張強度を示した。評価した結果を表3に示す。
[Comparative Example 8]
The fiber (pulp-A) obtained in Comparative Example 2 was made into a sheet by a wet papermaking method using a square sheet machine (250 mm square, No. 2555) manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd., so that the fiber (pulp-A) obtained in Comparative Example 2 was 100% by weight. The obtained sheet was dried in an oven and then evaluated by a tensile test. The sheet showed a lower tensile strength than the sheet shown in Comparative Example 7. The evaluation results are shown in Table 3.
[比較例9]
熊谷理機工業株式会社製の角型シートマシン(250mm角、No.2555)を用いた湿式抄紙法により、比較例2で得た繊維(pulp-A)を75重量%、比較例1で得たアラミドナノファイバー(ANF)を25重量%となるように混抄し、シートを作製した。得られたシートはオーブンで乾燥させたのちに、引張試験にて評価した。比較例7に示したアラミドナノファイバー(ANF)を100重量%含むシートよりも低い引張強度を示し、比較例2で得られた繊維はアラミドナノファイバーを含有したシートの引張強度を低下させる支持体であることが確認された。評価した結果を表3に示す。
[Comparative Example 9]
A sheet was produced by mixing 75% by weight of the fiber (pulp-A) obtained in Comparative Example 2 and 25% by weight of the aramid nanofiber (ANF) obtained in Comparative Example 1 by a wet papermaking method using a square sheet machine (250 mm square, No. 2555) manufactured by Kumagai Riki Kogyo Co., Ltd. The obtained sheet was dried in an oven and then evaluated by a tensile test. It showed a lower tensile strength than the sheet containing 100% by weight of aramid nanofiber (ANF) shown in Comparative Example 7, and it was confirmed that the fiber obtained in Comparative Example 2 was a support that reduced the tensile strength of the sheet containing aramid nanofiber. The evaluation results are shown in Table 3.
1 繊維
11 繊維中の幹部分
12 繊維中の枝部分
13 繊維中の扁平に開繊され流線状に構成成分が並んだ部分
1 Fiber 11 Trunk portion of fiber 12 Branch portion of fiber 13 Part of fiber in which components are flattened and arranged in a streamlined manner
Claims (8)
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