專利名稱：纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕及其制造方法
背景技術：
1.發(fā)明領域本發(fā)明涉及作為增強材料用于密封和摩擦材料之類產品的纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕。本發(fā)明還涉及制造該漿粕的方法。
2.相關技術描述纖維和非纖維增強材料多年來已被用于摩擦產品、密封產品和其它塑料或橡膠產品。此類增強材料一般必須具有高耐磨和耐熱性。
石棉纖維歷來已被用作增強材料，但由于其對健康有害，故已被替代或建議替代。但是，這些代用品中有許多在這方面或那方面性能不如石棉。
1980年2月出版的研究公開(Research Discloure)74-75公開了由各種不同長度的原纖化KEVLAR牌對位芳族聚酰胺纖維制造漿粕的方法，以及這類漿粕作為增強材料在各種應用中的用途。該出版物公開道，由KEVLAR牌對位芳族聚酰胺纖維制成的漿粕可單獨用于片材產品，也可以與其它材料，如NOMEX牌間位芳族聚酰胺、木漿、棉和其它天然纖維素、人造絲、聚酯、聚烯烴、尼龍、聚四氟乙烯、石棉和其它礦物、玻璃纖維及其它陶瓷、鋼和其它金屬以及碳等的纖維組合在一起用于片材產品。該出版物還公開了單獨用KEVLAR牌對位芳族聚酰胺纖維，或與KEVLAR對位芳族聚酰胺纖維短纖維一起制成的漿粕在摩擦材料中的應用，以替代一部分石棉體積，同時石棉體積的其余部分則由填料或其它纖維替代。
美國專利5,811,042(授予Hoiness)公開了一種復合摩擦或墊片材料，由熱固性或熱塑性基體樹脂、纖維增強材料和基本不含原纖的芳族聚酰胺顆粒制成。聚(對苯二甲酰對苯二胺)和聚(間對苯二甲酰間苯二胺)是優(yōu)選的纖維增強材料，該纖維可呈纖維屑(floc)或漿粕形式。
美國專利申請?zhí)?003/0022961(授予Kusaka等人)公開了由以下材料制成的摩擦材料摩擦改性劑、粘結劑以及由(a)干芳族聚酰胺漿粕和(b)濕芳族聚酰胺漿粕、木漿或丙烯酸漿粕的混合物制成的纖維增強劑。干芳族聚酰胺漿粕定義為用“干原纖化法”獲得的芳族聚酰胺漿粕。干原纖化法是將芳族聚酰胺纖維置于旋轉刀片與篩網之間干磨成漿粕的工藝。濕芳族聚酰胺漿粕定義為用“濕原纖化法”獲得的芳族聚酰胺漿粕。濕原纖化法是將在水中的短芳族聚酰胺纖維置于2個轉盤之間研磨成原纖化纖維，然后使原纖化纖維，即，漿粕，脫水的工藝。Kusaka等人還公開了一種混合-原纖化纖維的方法如下首先將多類可原纖化的有機纖維按規(guī)定的比例混合，然后原纖化該混合物以形成漿粕。
目前，正需要提供既能在密封和摩擦之類應用中性能優(yōu)良同時成本又低的替代增強材料。盡管已有大量公開文獻提出了較低成本的替代增強材料，但在所建議的產品中有許多在使用中性能不良，成本又明顯高于目前市售產品，或者具有其它缺點。因此，目前仍需要既具有高耐磨和耐熱性且成本又與其它市售增強材料不相上下或更便宜的增強材料。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及制造作為增強材料使用的纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕的方法的第一實施方案，包括(a)組合諸漿粕組分，包括(1)纖維素纖維，它在空氣中以20℃/min的速率加熱到700℃保留其重量的至少10％，該纖維占諸組分中總固體的10～90wt％，并具有不超過10cm的平均長度；(2)對位芳族聚酰胺纖維，占諸組分中總固體的10～90wt％并具有不超過10cm的平均長度；以及(3)水，占全部組分的95～99wt％；(b)將諸組分混合成基本均勻的淤漿；(c)共精磨該混合淤漿，通過同時進行(1)原纖化、切斷和塑煉纖維素纖維和對位芳族聚酰胺纖維，使它們變成具有莖梗和原纖的不規(guī)則形狀的原纖化纖維結構；以及(2)分散所有的固體，使精磨淤漿基本均勻；以及(d)從精磨的淤漿中脫水到總含水量不超過60wt％，由此形成纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕，其中纖維素微纖和/或莖梗與對位芳族聚酰胺原纖和/或莖梗明顯纏結。
本發(fā)明還涉及制造作為增強材料使用的纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕的方法的第二實施方案，包括(a)組合諸組分，包括水和由下列組分組成的第一纖維(1)纖維素纖維，它在空氣中以20℃/min速率加熱到700℃時保留其重量的至少10％，該纖維占漿粕中總固體的10～90wt％；和(2)對位芳族聚酰胺纖維，占漿粕中總固體的10～90wt％；(b)將組合的組分混合成基本均勻懸浮體；(c)在圓盤精磨機中精磨該懸浮體，由此將纖維切成不超過10cm的平均長度，并使至少部分纖維原纖化和塑煉成不規(guī)則形狀的原纖化纖維結構；(d)組合諸組分，包括精磨懸浮體、(a)(1和2)組的第二纖維，以及如需要，水，以將水含量增加到占全部組分的95～99wt％；(e)如需要，混合諸組分，以形成基本均勻的懸浮體；(f)共精磨該混合的懸浮體，通過同時進行(1)原纖化、切斷和塑煉懸浮體中的固體，使全部或基本上全部纖維素和對位芳族聚酰胺纖維轉變?yōu)榫哂星o梗和原纖的不規(guī)則形狀的原纖化纖維結構；以及(2)分散所有的固體，使精磨淤漿基本均勻；以及(h)從精磨的淤漿中脫水到總含水量不超過60wt％，由此形成纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕，其中纖維素原纖和/或莖梗與對位芳族聚酰胺原纖和/或莖梗明顯纏結。
本發(fā)明還涉及用作增強材料的纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕，包含(a)不規(guī)則形狀的纖維素纖維結構，在空氣中以20℃/min速率加熱到700℃時保留其重量的至少10％，以及纖維素結構占總固體的10～90wt％；(b)不規(guī)則形狀的對位芳族聚酰胺纖維結構，占總固體的10～90wt％；以及(c)水，占整個漿粕的4～60wt％，其中該纖維素和對位芳族聚酰胺纖維結構具有不超過5mm的平均最大尺寸，不超過1.3mm的長度加權平均值以及莖梗和/或原纖，其中纖維素原纖和/或莖梗與對位芳族聚酰胺原纖和/或莖梗明顯纏結。
本發(fā)明還涉及摩擦材料，它包含摩擦改性劑；任選地至少一種填料；粘結劑；和包含本發(fā)明漿粕的纖維增強材料。
另外，本發(fā)明涉及密封材料，它包含粘結劑；任選地至少一種填料；和包含本發(fā)明漿粕的纖維增強材料。
附圖簡述關于本發(fā)明，可從下文的詳述并結合下述附圖獲得更充分的理解。


圖1是實施制造本發(fā)明“濕”漿粕的濕法所用的設備方框圖。
圖2是實施制造本發(fā)明“干”漿粕的干法所用的設備方框圖。
圖3是用作本發(fā)明方法中任選組分的對位芳族聚酰胺顆粒的顯微照片圖像。
圖4是按照本發(fā)明方法制造的漿粕的顯微照片圖像。
術語匯編在描述本發(fā)明之前，將某些術語定義在下面的詞匯表中是有用的，它們在通篇本公開中都具有相同含義，除非另行指出。
“纖維”是指較柔軟的、其長度與垂直于其長度的橫斷面的寬度之比高的物質單元。這里，術語“纖維”與術語“長絲”或“根”可互換使用。這里所述的長絲橫斷面可以是任意形狀，但典型形狀是圓形或豆形。紡制在卷裝筒管上的纖維被稱作連續(xù)纖維。纖維可切斷成短長度，被稱作短纖維。纖維還可切斷為更短的長度，被稱作纖維屑。紗線或復絲紗或絲束包含多根纖維。紗線可以被捻合和/或加捻。
“原纖”是指直徑小到幾分之一微米至數微米，而長度約10～100μm的小纖維。原纖一般從直徑為4～50μm的較大纖維的主干延伸出來。原纖起鉤子或扣件的作用，以纏住或抓住相鄰材料。有些纖維能原纖化，另一些則不能或者不能有效地原纖化，因而為本定義的目的，此種纖維就是不能原纖化的。聚(對苯二甲酰對苯二胺)纖維在受磨時容易原纖化，產生原纖。本發(fā)明的纖維素纖維也能原纖化。
“原纖化的纖維結構”是指具有莖梗和從它上面延伸出的原纖的材料顆粒，其中莖梗一般呈圓柱狀，直徑約10～50μm，而原纖則是頭發(fā)狀部分，直徑只有幾分之一微米或數微米，附著在莖梗上并具有約10～100μm的長度。
“纖維屑(floc)”是指長度比短纖維更短的纖維，。纖維屑的長度介于約0.5～約15mm之間，以及直徑在4～50μm之間，優(yōu)選長1～12mm，和直徑在8～40μm。小于約1mm的纖維屑對使用它的材料的強度沒有明顯的貢獻。長度在約15mm以上的纖維屑或纖維通常不能很好地起作用，因為一根根纖維可能變成相互糾纏，因而無法充分和均勻地分布在整個材料或淤漿中。芳族聚酰胺纖維屑是通過將芳族聚酰胺纖維切斷成短長度而制成的，無明顯的或根本沒有原纖化，例如，像采用美國專利3,063,966、3,133,138、3,767,756和3,869,430中所述方法制備的那些。
“長度加權平均值”是指按照下式計算的長度長度加權平均值＝∑[(各單根漿粕長度)2]/∑[各單根漿粕長度]物體的最大尺寸“是指物體上2個最遠點彼此之間的直線距離。
“短纖維”可通過將長絲切斷到不超過15cm，優(yōu)選3～15cm，最優(yōu)選3～8cm長度而制成。短纖維可以是直的(即，非卷曲的)或以任何卷曲(或反復彎曲)頻率卷曲成沿其長度呈鋸齒狀卷曲。纖維能以未涂布或涂布或以其它預處理(例如，預拉伸或熱處理)的形式存在。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及制造用作增強材料的纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕的方法。本發(fā)明還涉及能用本發(fā)明的方法制造的用作增強材料的纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕。本發(fā)明還涉及摻進了本發(fā)明漿粕的密封材料和摩擦材料之類的產品及它們的制造方法。
I.本發(fā)明方法的第一實施方案在第一實施方案中，制造纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕的方法包括以下步驟。第一，將漿粕組分組合、加在或接觸在一起。第二，混合組合的漿粕組分，以形成基本均勻的淤漿。第三，對淤漿同時進行精磨或共精磨。第四，從精磨淤漿中脫水。
組合步驟在組合步驟中，優(yōu)選將諸漿粕組分一起加在容器內。漿粕組分包括(1)纖維素纖維，(2)對位芳族聚酰胺纖維，(3)任選地基本或完全不含原纖的粒狀對位芳族聚酰胺顆粒，(4)任選地其它少量添加劑，以及(5)水。
纖維素纖維纖維素纖維的加入量要達到在諸組分總固體中的濃度為10～90重量％，優(yōu)選在諸組分總固體中的濃度為25～60重量％，最優(yōu)選在諸組分總固體中的濃度為25～55重量％。
適用于本發(fā)明的纖維素纖維是成灰纖維素纖維。所謂“成灰”是指當纖維素纖維在空氣中以20℃/min的速率加熱到700℃時保留其重量的至少10％。優(yōu)選這種纖維素纖維已在纖維中加入了10％無機化合物。這類纖維及其制造方法已一般地公開在U.S.專利3,565,749和英國專利GB1,064,271中。
適用于本發(fā)明的優(yōu)選成灰纖維素纖維是在纖維素支持結構內含有聚硅酸或酸的鹽的形式的二氧化硅的纖維，其中聚硅酸含硅酸鋁部位。該纖維的制造方法如下對纖維中含均勻分布量二氧化硅堿溶液的粘膠液進行紡絲，然后，用鋁溶液處理該纖維。優(yōu)選二氧化硅堿溶液是二氧化硅和氫氧化鈉的水溶液，優(yōu)選制備如下在濃度為10～25重量％的氫氧化鈉水溶液中溶解0.5～25重量％基本可溶的二氧化硅。在酸紡絲浴內對含二氧化硅堿溶液的粘膠液進行紡絲，在這里，粘膠液被再生為纖維素纖維，而二氧化硅堿溶液被沉淀下來并以聚硅酸，即二氧化硅的含水形式，均勻分布在纖維素內。聚硅酸的沉淀方式使其規(guī)則分布在纖維素內的初級顆粒形成較大的聚集體，其可測直徑達nm量級。纖維一旦形成，優(yōu)選進行牽伸和洗滌，然后用濃度為0.1～10重量％的鋁水溶液，如鋁酸鈉，在0～100℃，優(yōu)選20～60℃進行處理。在用鋁溶液改性時，纖維素支持結構內聚硅酸聚集體的表面轉化為硅酸鋁。鋁酸鈉中的鋁酸鹽陰離子與聚硅酸表面的硅烷醇基團發(fā)生反應，形成硅酸鋁部位，而纖維表面接受電荷，該電荷被鈉陽離子中和?？梢杂娩X的其它鹽進行改性，在這種情況下，使用由它們制成的水溶液，鋁處于合適的反應性形式，其使用方式與纖維紡絲后的鋁溶液的相同。這些優(yōu)選的纖維及其制造方法，已一般地公開在U.S.專利5,417,752和國際專利申請WO9217629中。進一步，代表性纖維優(yōu)選含約31±3％無機材料，如Sateri Oy Company of Finland以商品名VISIL銷售的纖維。本發(fā)明的成灰纖維，在加進本發(fā)明的漿粕時，比未加無機組分的纖維素纖維有更好的耐熱性。
優(yōu)選纖維素纖維的平均長度不超過10cm，更優(yōu)選0.5～5cm，最優(yōu)選0.6～2cm。在將漿粕諸組分組合在一起之前，任何連續(xù)長絲形式的纖維素纖維都能切割成較短的纖維，如短纖維或纖維屑。
對位芳族聚酰胺纖維對位芳族聚酰胺纖維的加入量要達到在諸組分總固體中的濃度為10～90wt％，優(yōu)選在諸組分總固體中的濃度為40～75wt％，最優(yōu)選在諸組分總固體中的濃度為40～55wt％。對位芳族聚酰胺纖維的線密度優(yōu)選不大于10分特，更優(yōu)選0.5～10分特，最優(yōu)選0.8～2.5分特。還優(yōu)選對位芳族聚酰胺纖維沿其縱軸的平均長度不大于10cm，更優(yōu)選平均長度為0.65～2.5cm，最優(yōu)選平均長度為0.65～1.25cm。
對位芳族聚酰胺顆粒任選地，在一種實施方案中，漿粕組分還包括基本或完全不含原纖的粒狀對位芳族聚酰胺顆粒。如果加入這些顆粒，則它們應加到在諸組分總固體中的濃度不超過50wt％，優(yōu)選在諸組分總固體中的濃度為20～50wt％，最優(yōu)選在諸組分總固體中的濃度為25～35wt％。鑒于由對位芳族聚酰胺纖維制成，它們對所產生漿粕的優(yōu)異耐磨和分散性做出貢獻。由于顆?；静缓w，因此這些顆粒也起到混煉劑的作用，促使其它成分分散在混合物和淤漿中。起此種作用的顆粒通常被稱之為加工助劑或助劑。基本或完全不合原纖的粒狀對位芳族聚酰胺顆粒的平均最大尺寸為50～2000μm(0.05～2mm)，優(yōu)選50～1500μm，最優(yōu)選75～1000μm。但是，小于約50μm的顆粒將喪失在摩擦和密封應用中的有效性。約2000μm以上的顆粒在混合時不能與其它成分充分地保持分散在水中。圖3是能用作本發(fā)明方法中組分的對位芳族聚酰胺顆粒的顯微照片圖像。
芳族聚酰胺聚合物適合用于制造本發(fā)明芳族聚酰胺纖維和芳族聚酰胺顆粒的聚合物是合成芳族聚酰胺。該聚合物必須具有成纖分子量才能成形為纖維。該聚合物可包括以芳族為主的聚酰胺均聚物、共聚物及它們的混合物，其中至少85％酰胺(-CONH-)鍵直接連接在2個芳環(huán)上。這些環(huán)可以是未取代或取代的。當2個環(huán)沿分子鏈彼此對位取向時，該聚合物是對位芳族聚酰胺。優(yōu)選共聚物含有不超過10％的其它二胺替代成形該聚合物時所用的主要二胺，或不超過10％的其它二酰氯替代成形該聚合物時所用的主要二酰氯。添加劑可與芳族聚酰胺一起使用；而且已發(fā)現，高達13wt％的其它聚合物材料可與芳族聚酰胺進行共混或結合。優(yōu)選的對位芳族聚酰胺是聚(對苯二甲酰對苯二胺)(PPD-T)及其共聚物。
任選的其它添加劑其它添加劑可任選地加入，只要它們在混合步驟中保持懸浮在溶液中且不明顯改變精磨步驟對上面所列的必要固體組分的效果。合適的添加劑包括顏料、染料、抗氧化劑、阻燃化合物，以及其它加工和分散助劑。優(yōu)選漿粕組分不包括石棉。換句話說，制成的漿粕不含石棉。
水水的加入量要達到它在全部組分中的濃度為95～99wt％，優(yōu)選占全部組分的97～99wt％。另外，水可先加入。然后其它組分的加入速率應保持在同時混合組合的諸組分時分散最佳。
混合步驟在混合步驟中，諸組分被混合成基本均勻的淤漿。所謂“基本均勻”是指該淤漿的隨機樣品中各起始組分的重量百分濃度與組合步驟中其在全部組分中的相應濃度相同，誤差范圍為±10wt％，優(yōu)選±5wt％，最優(yōu)選±2wt％。例如，如果在整個混合物中固體的濃度是50wt％纖維素纖維和50wt％對位芳族聚酰胺纖維，則在混合步驟中基本均勻的混合物意味著，該淤漿的每一個隨機樣品都含有(1)50wt％±10wt％的纖維素纖維濃度，優(yōu)選±5wt％，最優(yōu)選±2wt％，和(2)50wt％±10wt％的芳族聚酰胺纖維濃度，優(yōu)選±5wt％，最優(yōu)選±2wt％?；旌峡稍谌魏伟D槳葉或某種其它攪拌器的容器內完成?；旌峡稍谥T組分加入以后，諸組分加入或組合期間進行。
精磨步驟在精磨步驟中，諸漿粕組分同時進行共精磨、轉化或改性如下。纖維素纖維和對位芳族聚酰胺纖維被原纖化、切斷和塑煉成具有莖梗和原纖的不規(guī)則形狀的纖維結構。如果對位芳族聚酰胺顆粒與其它組分一起加入，則至少部分對位芳族聚酰胺顆粒被塑煉成較小、較圓、基本不含原纖的顆粒。所有的固體都被分散，使精磨的淤漿基本均勻?！盎揪鶆颉比缜岸x。該精磨步驟優(yōu)選包含讓混合淤漿通過1個或多個圓盤精磨機，或使淤漿通過單一精磨機循環(huán)。術語“圓盤精磨機”是指含有1對或多對彼此相對旋轉從而靠圓盤之間的剪切作用精磨諸組分的精磨機。在一種適用類型的圓盤精磨機中，把要精磨的淤漿泵進彼此間距很小且能相對旋轉的圓形轉子與定子圓盤之間。每個圓盤都有面朝另一圓盤的表面，其上帶有至少部分地沿徑向延伸的表面溝槽?？墒褂玫膬?yōu)選圓盤精磨機公開在美國專利4,472,241中。如果必須達到均勻分散和足夠的精磨，則可讓混合的淤漿通過圓盤精磨機一次以上或通過由至少2臺圓盤精磨機組成的系列。當混合淤漿僅在1臺精磨機內精磨時，制成的淤漿趨于精磨得不充分和分散得不均勻。會形成完全或基本上由1種固體成分，或另一種，或同時2種，或如有3種，則全部3種組成的成蔟或成團聚集體，而不是分散成基本均勻的分散體。此種成蔟或成團聚集體，在混合淤漿通過精磨機一次以上或通過1臺以上的精磨機時，發(fā)生破碎并分散在淤漿中的傾向較大。
由于含多種組分的基本均勻淤漿在本方法的該步驟中經受共精磨，故任一類非漿粕組分(例如，對位芳族聚酰胺纖維)是在所有其它類非漿粕組分(例如，芳族聚酰胺材料碎片和任選地對位芳族聚酰胺顆粒)的存在下被精磨進漿粕的，同時那些其它組分也受到精磨。由此種非漿粕組分的共精磨所制成的漿粕優(yōu)于僅將2種漿粕混合在一起所產生的漿粕共混物。加入2種漿粕，然后僅僅將它們混合在一起，不能制成按照本發(fā)明由非漿粕組分共精磨進漿粕所產生的漿粕那樣基本均勻、緊密連接的纖維組分。
脫水步驟然后，將精磨淤漿脫水到總含水量不超過60wt％，優(yōu)選總含水量為4～60wt％，最優(yōu)選總含水量為5～58wt％。脫水可進行如下將漿粕收集在脫水裝置如臥式過濾器中，如果需要，還可通過加壓或壓榨漿粕濾餅來進一步脫水。脫水漿粕然后可任選地干燥到所要求的含濕量，和/或可包裝或卷繞成卷。
圖1和2現在將參考圖1和2來說明本發(fā)明。本詳細描述自始至終，在所有附圖中類似的字母代表類似的單元。
參考圖1，該圖給出按照本發(fā)明制造“濕”漿粕的濕法實施方案的方框圖。漿粕成分1被加進容器2。容器2配備有內部混合器，類似于洗衣機中的混合器。該混合器將諸組分分散到水中，形成基本均勻的淤漿?；旌系挠贊{被轉移到精磨該淤漿的第一精磨機3中。然后，任選地，該精磨淤漿可轉移到第二精磨機4中，以及任選地然后到第三精磨機5中。雖然畫出的是3臺精磨機，但可以使用任意數目的精磨機，取決于所要求的均勻性和精磨程度。在該精磨機系列的最后一臺精磨機之后，精磨淤漿任選地被轉移到過濾器或選料篩6中，使小于所選網目或網眼尺寸的分散固體通過，而使大于所選網目或網眼尺寸的分散固體循環(huán)回一個或多個精磨機中，例如，通過管線7，或到專門精磨此種循環(huán)淤漿的精磨機8，然后由此將精磨淤漿送至過濾器或選料篩6中。讓經過恰當精磨的淤漿從過濾器或選料篩6通到臥式真空濾水機9中，在此脫水，使?jié){粕中所含的水濃度不超過全部組分的75wt％。淤漿從一點到另一點的轉移可用任何傳統(tǒng)方法和設備，例如，借助1或多臺泵10來實施。然后，漿粕被輸送到烘箱11，以脫除更多的水分，直至漿粕的含水量不超過全部組分的60wt％。然后，精磨淤漿在打包機12中包裝。
參考圖2，該圖給出按照本發(fā)明制造“干”漿粕的干法實施方案的方框圖。該干法，除了臥式真空脫水機9以后的部分之外，與濕法相同。經那臺過濾機9以后，漿粕經過壓榨機13，脫去較多的水，直到漿粕中的水濃度不超過全部組分的20wt％。然后，漿粕經過松解機14，使?jié){粕蓬松化，然后經轉子15，以脫去更多水分。然后，像濕法一樣，讓漿粕通過烘箱11并在打包機12中打包。
II.本發(fā)明方法的第二實施方案在第二實施方案中，制造纖維素纖維和對位芳族聚酰胺漿粕的方法與上述方法的第一實施方案除了下面的不同之處以外全部相同。
在所有組分組合之前，不論纖維素纖維或對位芳族聚酰胺纖維，或纖維素纖維和對位芳族聚酰胺纖維二者，都可能需要切短。其方法可以如下組合水與纖維素纖維或對位芳族聚酰胺纖維。然后，把水與纖維混合成第一懸浮體，然后用第一圓盤精磨機進行加工，使纖維變短。圓盤精磨機把纖維切短到平均長度不超過10cm。該精磨機還部分地原纖化和塑煉纖維。另一種纖維，也就是此前未加入的那種纖維，也可照此方式切短，制成第二加工懸浮體。然后，把平均長度不超過10cm的該另一種纖維(或第二懸浮體，若在水中加工)與第一懸浮體進行組合。
在其它組分加入之前或以后或期間，如需要，可加入更多的水，以把水濃度增加到全部組分的95～99wt％。全部組分組合以后，如需要，可將它們混合，以得到基本均勻的淤漿。
然后，把淤漿中的諸組分在一起，即同時，進行共精磨。該精磨步驟包括原纖化、切斷和塑煉淤漿中的固體，使全部或基本全部纖維素和對位芳族聚酰胺纖維轉化為不規(guī)則形狀的原纖化纖維結構。該精磨步驟也包括分散所有的固體，使精磨淤漿基本均勻。然后，如同本方法第一實施方案中那樣進行脫水。這兩種方法都產生相同或基本相同的纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕。
本發(fā)明的漿粕用本發(fā)明的方法生產的產物是適用于作產品中增強材料的纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕。該漿粕包含(a)不規(guī)則形狀的纖維素纖維結構，(b)不規(guī)則形狀的對位芳族聚酰胺纖維結構，(c)任選地，基本不含原纖的粒狀對位芳族聚酰胺顆粒，(d)任選地，其它少量添加劑，以及(e)水。
各單獨組分在漿粕中的濃度當然對應于制造該漿粕所用的相應組分的前述濃度。
不規(guī)則形狀的纖維素和對位芳族聚酰胺原纖化纖維結構含有莖梗和原纖。該纖維素原纖和/或莖梗與對位芳族聚酰胺原纖和/或莖梗明顯纏結。該原纖很重要，起到鉤子或扣件或毛爪的作用，使相鄰顆粒粘結并維系在漿粕和最終產品中，從而提供最終產品的整體性。
纖維素和對位芳族聚酰胺原纖化纖維結構的平均最大尺寸優(yōu)選不超過5mm，更優(yōu)選0.1～5mm，最優(yōu)選0.1～3mm。該纖維素和對位芳族聚酰胺原纖化纖維結構的長度加權平均值不超過1.3mm，更優(yōu)選0.7～1.3mm，最優(yōu)選0.75～1.2mm。
如果在漿粕中包括對位芳族聚酰胺顆粒，則纖維素和對位芳族聚酰胺纖維的纖維結構另外還接觸并部分地包纏在至少一部分這些較圓、基本不含原纖的對位芳族聚酰胺顆粒周圍。這些對位芳族聚酰胺顆粒的尺寸還優(yōu)選至少50μm，更優(yōu)選50～100μm，最優(yōu)選50～75μm的尺寸。在和沿纖維素和對位芳族聚酰胺纖維結構表面的原纖能接觸該較圓、基本不含原纖的對位芳族聚酰胺顆粒并在顆粒周圍形成繭狀物。
該纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕基本不含同種材料的成蔟或成團聚集體。再者，該漿粕的加拿大標準游離度(CSF)，作為其濾水特性的量度，按照TAPPI試驗T 227om-92測定，介于100～700ml之間，優(yōu)選250～450ml。
漿粕的表面積是原纖化程度的量度且影響由該漿粕制成產品的孔隙率。優(yōu)選本發(fā)明漿粕的表面積是7～11m2/g。
圖4是按照本發(fā)明方法制造的纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕的顯微照片的圖像。
據信，基本均勻分布在整個增強材料以及摩擦和密封材料中的這些芳族聚酰胺顆粒和纖維結構，靠對位芳族聚酰胺聚合物的高溫特性以及纖維素和對位芳族聚酰胺纖維的原纖化傾向，提供大量增強部位并提高耐磨性。當共精磨時，纖維素和對位芳族聚酰胺材料的共混非常充分，以致在摩擦或密封材料中總有一些對位芳族聚酰胺纖維結構緊挨纖維素結構，因而總能分擔使用中的應力和磨耗。
密封材料本發(fā)明還涉及密封材料和制造該密封材料的方法。密封材料被用于或作為阻擋層來防止流體和/或氣體的泄漏和在2個物品連接在一起的情況下，用來防止污染物的進入。密封材料的典型應用是墊片。密封材料包含粘結劑；任選地至少一種填料；以及包含本發(fā)明纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕的纖維增強材料。合適的粘結劑包括腈橡膠、丁二烯橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠以及它們的混合物。粘結劑可與所有其它起始材料一起加入。粘結劑一般是在墊片生產過程中將諸干組分混合在一起的第一步驟中加入的。其它組分任選地包括未硫化橡膠顆粒和橡膠溶劑，或橡膠在溶劑中的溶液，以使粘結劑涂布填料和漿粕的表面。合適的填料包括硫酸鋇、粘土、滑石粉以及它們的混合物。
制造密封材料的合適方法是，例如，由材料的淤漿制造墊片的打漿機-加入法或濕法，或者用所謂的壓延法或干法，此時，將諸組分組合到彈性體或橡膠溶液中。
摩擦材料本發(fā)明的漿粕可作為增強材料用于摩擦材料。所謂“摩擦材料”是指利用其摩擦特性如停止或轉移運動能量的摩擦系數、高溫穩(wěn)定性、耐磨性、對噪音和震動的阻尼性能等的材料。摩擦材料的典型應用包括制動墊、剎車塊、干離合器面層、離合器面層段、制動墊背襯/絕緣層、自動變速器紙和摩擦紙。
鑒于這些新應用，本發(fā)明還涉及摩擦材料和制造摩擦材料的方法。具體地說，摩擦材料包含摩擦改性劑；任選地至少一種填料；粘結劑；和包含本發(fā)明纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕的纖維增強材料。合適的摩擦改性劑是金屬粉末，如鐵、銅和鋅；磨料，如氧化鎂和氧化鋁；潤滑劑，如合成和天然石墨，以及鉬和鋯的硫化物；以及有機摩擦改性劑，如合成橡膠和腰果殼樹脂顆粒。合適的粘結劑是熱固性樹脂，如酚醛樹脂(即，純(100％)酚醛樹脂和各種各樣用橡膠或環(huán)氧改性的酚醛樹脂)、蜜胺樹脂、環(huán)氧樹脂和聚酰亞胺樹脂以及它們的混合物。合適的填料包括重晶石、碳酸鈣、硅灰石、滑石粉、各種粘土以及它們的混合物。
制造摩擦材料的實際步驟能隨所要求摩擦材料的類型而異。例如，制造模塑摩擦零件的方法一般涉及將所需的組分組合在模具內，固化該零件，以及如需要，成形、熱處理和磨削該零件。自動變速器紙和摩擦紙一般可通過將所需的組分組合在淤漿中并用傳統(tǒng)造紙方法在造紙機上造紙。
試驗方法下列試驗方法將用于以下實施例中。
加拿大標準游離度(CSF)是從淤漿或顆粒的分散體中脫水容易程度的熟知量度。游離度按照TAPPI試驗T227確定。從該試驗中得到的數據被表示為加拿大游離度值，它代表在規(guī)定條件下從含水淤漿中排出的水的毫升數。數值大表明游離度高和排水傾向大。數值低表明分散體有排水慢的傾向。游離度與漿粕的原纖化程度成反比，因為較大原纖數目將降低通過成形紙墊排水的速度。
長度加權平均值用“FiberExpert”臺式分析儀(現在亦稱之為“PulpExpertFS”，由Metso Automation of Helsinki，Finland供應)測定。該分析儀用數字CCD相機攝取當漿粕淤漿流過分析儀時漿粕的照片圖像，然后，混合計算機分析這些圖像中的纖維并計算它們的長度加權平均值。
溫度所有溫度都以攝氏度℃測量。
旦數按照ASTM D 1577測定，是用9000米纖維重量的克數表示的纖維線密度。旦數在Textechno of Munich，Germany制造的Vibroscope上測定。旦數×(10/9)等于分特數。
熱重分析本發(fā)明中所用的纖維素纖維，在以特定加熱速率加熱到高溫時保留其纖維重量的一部分。纖維重量用TA Instrument(WatersCorporation的一個局)of Newark，Delaware的ThermogravimetricAnalyzer(TGA)2950型測量。TGA給出樣品失重隨升溫的變化。用TA通用分析程序可測得任意記錄溫度下的失重百分數。程序曲線組成如下在50℃平衡樣品；把樣品裝進500μl陶瓷杯(PN 952018.910)樣品池并以20℃/min的速率把空氣溫度從50℃線性升溫至1000℃，溫度用直接放在樣品杯蓋子上方的熱電偶測定；用空氣作為氣體，以10ml/min速率供入。
試驗步驟如下。用TA Systems 2900控制器上的TGA視屏編輯TGA程序。輸入樣品名稱和所選20℃/min的線性升溫程序。用儀器的去皮重功能對空樣品杯去皮重。把纖維樣品切斷到約1/16英寸(0.16cm)長并把樣品松松地裝進樣品杯。樣品重量應在10～50mg范圍內。TGA有天平，因此不必預先確定精確重量。樣品不應掉在杯外。把裝好的樣品杯掛在天平線上，確保熱電偶靠近杯的上緣但不接觸它。把爐子抬到罩過樣品杯，起動TGA。一旦程序結束，TGA將自動降下爐子，取出樣品杯并進入冷卻模式。然后用TA Systems 2900通用分析程序分析并產生整個溫度范圍內的失重百分數掃描。
實施例現在將通過以下具體實施例來說明本發(fā)明。所有份數和百分數一律指重量，除非另行指出。按照本發(fā)明的方法制備的實施例用數字表示。
實施例1在本發(fā)明的該實施例中，本發(fā)明的漿粕由對位芳族聚酰胺纖維和纖維素短纖維原料制成。切斷長度為2英寸、單絲線密度為3dpf(單絲旦數)(3.3分特/根絲)的VISIL牌短纖維，獲自Sateri Oy of Finland。切斷長度為1/4英寸的市售KEVLAR牌纖維屑狀對位芳族聚酰胺纖維，Style 1F178，獲自杜邦公司，總部在Wilmington，Delaware，USA。
把纖維素短纖維、對位芳族聚酰胺和水同時喂進高速攪拌槽，然后同時泵過Sprout-Waldron12”單圓盤精磨機，精磨約5min。用3密耳板隙設定值，把纖維素短纖維和水一起直接喂入Sprout-Waldron12”單圓盤精磨機并預漿化成13mm范圍內的可接受加工長度。
然后，按50wt％對位芳族聚酰胺纖維和50wt％纖維素短纖維的固體濃度，將預漿化的纖維素纖維、切斷的對位芳族聚酰胺纖維和水組合進高速攪拌的混合槽，并混合成均勻的可泵汲淤漿，其中全部組分的固體濃度為約2～3wt％。然后，讓該淤漿通過Sprout-Waldron12”單圓盤精磨機進行循環(huán)并共精磨。
該精磨機同時有下列功能(1)把對位芳族聚酰胺纖維和纖維素短纖維原纖化、切斷并塑煉成具有莖梗和原纖的不規(guī)則形狀的纖維結構。
(2)分散所有的固體，使精磨淤漿達到如前定義的基本均勻。
然后，用濾袋過濾該精磨的淤漿，并通過壓榨脫水，然后存放在大ZIPLOC型貯存袋中。所得漿粕的平均最大尺寸不超過5mm，長度加權平均值不超過1.3mm，如用FiberExpert所測。
實施例2本實施例說明由對位芳族聚酰胺纖維和纖維素纖維原料制造共精磨漿粕的另一種方法。切斷長度2英寸、單絲線密度3dpf(3.3分特/根絲)，的纖維素纖維獲自Sateri Oy，用剪斷機以直角切斷2～3次，以產生大多數纖維短于3/4英寸(1.91cm)和平均長度約1/2英寸(1.27cm)的隨機-長度纖維。
對位芳族聚酰胺纖維制備如下在Lummus切斷機(獲自LummusIndustries，總部在Columbus，Georgia)上，把獲自杜邦公司的市售KEVLAR牌筒子復紗切到標稱長度為1/2英寸(1.27cm)。起初不在筒子上且具有多種長長度的其它KEVLAR牌對位芳族聚酰胺纖維，要用剪斷機以直角切斷2～3次，以產生大多數纖維短于3/4英寸(1.91cm)和平均長度約1/2英寸(1.27cm)的隨機-長度纖維。
然后，按50wt％對位芳族聚酰胺纖維和50wt％纖維素短纖維的固體濃度，把如上所述制備的2種組分和水組合到稱作水力碎漿機的高速攪拌混合槽中并混合成基本均勻的可泵汲淤漿，其中全部組分中的總固體濃度為約2～3wt％。然后，如美國專利4,472,241所述，把淤漿泵壓過3臺精磨機組成的系列。精磨機同時具有下列功能(1)把纖維素纖維和對位芳族聚酰胺纖維原纖化、切斷并塑煉成具有莖梗和原纖的不規(guī)則形狀的纖維結構。
(2)分散所有的固體，使精磨淤漿達到基本均勻，“基本均勻”如前定義。
對于濕漿粕，然后用臥式脫水機使精磨淤漿脫水，并在烘箱內干燥到所要求的50wt％總水含量。然后，用打包機將濕漿粕包裝成包。當用FiberExpert測定時，該漿粕結構的長度加權平均值不超過1.3mm。
實施例3本實施例說明本發(fā)明漿粕的另一些加工步驟和另一種實施方案。重復實施例2的程序。但是，漿粕在臥式脫水機上脫水后，要在機械壓榨機中壓榨該漿粕，以進一步脫水；然后用松解機(獲自BepexCorporation，總部在Santa Rosa，California)蓬松化該漿粕，以更好地分離壓實的濕漿粕。然后，在烘箱內把松解的濕漿干燥到總含水量為約8wt％，然后按美國專利5,085,136中所公開的那樣，在超速旋轉器(IIIA 型，獲自 Altenburger Machinen Jackering GmbH，Voisterhauser，Germany)內進一步加工，以進一步松解和分散干燥的漿粕。然后，把干燥漿粕打包成包。當用FiberExpert測定時，該漿粕結構的長度加權平均值不超過1.3mm。
實施例4本實施例說明本發(fā)明漿粕的另一種實施方案。重復實施例2的程序，但把三分之一重量的對位芳族聚酰胺纖維換成對位芳族聚酰胺顆粒。對位芳族聚酰胺樹脂顆粒制備如下使對苯二胺與對苯二甲酰氯在螺桿擠出機內連續(xù)反應，如美國專利3,884,881中一般公開的那樣，但用N-甲基吡咯烷酮/氯化鈣作為溶劑，以生成粒狀聚合物并從溶劑中沉淀出來。萃取出溶劑，洗滌和烘干聚合物顆粒，形成各種混合粒度的粒狀粉末。然后，按照與實施例2中處理對位芳族聚酰胺纖維基本相同的方式處理該對位芳族聚酰胺樹脂顆粒。但是，精磨機不僅精磨纖維，還把對位芳族聚酰胺顆粒切斷和/或塑煉成較圓的、基本不含原纖的顆粒。脫水后，把一部分總含水量為50wt％的所得漿粕打包成包。把所得漿粕的其余部分進一步壓榨至總含水量為約8wt％，然后，如實施例3那樣松解、分散和包裝。當用FiberExpert測定時，漿粕纖維結構的長度加權平均值不超過1.3mm。
實施例5按如下方式制備摻混了本發(fā)明漿粕的圓盤形制動墊。把約20kg包含7wt％腰果殼樹脂、17wt％無機填料、21wt％石墨、焦炭和潤滑劑、18wt％無機磨料以及16wt％軟金屬的含非-石棉基礎復合粉末，放在50L Little ford混合機中一起混合10～20min。該混合機有2個高速切碎器，它們帶有“星-棒”構型的刀片和一根轉動較慢的犁。
然后，把5kg已充分混煉的基礎復合粉末與本發(fā)明的漿粕(由50wt％對位芳族聚酰胺和50wt％纖維素纖維構成的共精磨漿粕)進行組合，其中漿粕用量占復合粉末與漿粕總重量的3.8wt％。然后，通過再混合5～10min使?jié){粕分散在基礎復合粉末中。一旦混好，所得的制動墊組合物便具有正常視覺外觀，纖維良好分散在基礎復合粉末中并被其完全包覆，基本無漿粕的可見成球或任何組分的分離現象。
然后把該制動墊組合物倒進適用于前盤制動墊的單腔鋼質模具內并冷壓至約5/8英寸(16mm)標準厚度，然后從模內取出，形成重約200g的預成形制動墊。該預型坯沒有過分的回彈或溶脹，并且其牢固性足以承受正常處理而不損壞。制造12個復制預型坯。然后將這些預型坯放進2個多腔模具內，把模具放進市售壓機，在300(149℃)壓制-固化(粘結劑酚醛交聯-反應)約15min，并周期性地釋放壓力以便酚醛反應氣體逸出，然后在340(17l℃)略加約束的烘箱內固化4h，以完成酚醛粘結劑的交聯。然后把已固化模塑墊磨削到所要求的約半英寸(13mm)厚度。當與含有等量全對位芳族聚酰胺漿粕或纖維素漿粕的市售制動墊目測比較時，看不出該試驗墊有何差別，而且它具有配混料進入背襯板孔內的良好流動性以及無邊緣碎落現象。
然后對摻混了本發(fā)明漿粕的制動墊樣品進行試驗以確定其摩擦性能。
在Link Engineering，Detroig，MI制造的Chase Machine上，用汽車工程師協(xié)會(SAE)試驗程序J661，評估取自試驗墊的試樣，一般為1英寸×1英寸，厚約3/16英寸(5mm)，以確定在恒壓和控制溫度下對加熱鋼鼓的拖曳試驗期間的熱和冷摩擦系數。周期性地測定樣品的磨耗(厚度損失)。用從其它復制品墊上切下的另外2個試樣重復該試驗。摻混了本發(fā)明漿粕的制動墊樣品表現出與含基本等量全對位芳族聚酰胺漿粕的市售墊基本相同的熱和冷摩擦特性。該試驗還表明，墊與墊之間的均勻性和平均摩擦等級也基本相同。
然后，用測力計(Link Testing Laboratories Inc.，in Detroit，MI的單活塞測力計，滾動半徑為289.0mm)，按試驗程序J2681(ISO-SWG4)測量試墊在各種不同制動條件下的摩擦和磨耗。該試驗由各為5～200次制動的17工況組成，還測定摩擦系數隨所施的制動壓力、溫度、制動速度和減速速率而變化的情況。該試驗還有2個高溫衰退段，在此期間，制動墊在恒定減速期間承受不斷增高的高初始溫度，并達到600℃以上的溫度。根據試驗結束時(608次制動)墊的厚度和重量的減少來確定磨耗。由本實施例的配混料制成的墊的結果表現出非常少的衰退，且即便衰退，也能很好地恢復(此處衰退被定義為在最高溫度施加制動時摩擦的損失)，在非衰退段具有介于0.25～0.4之間的可接受摩擦系數，不出現墊表面龜裂，以及墊和轉子都有可接受的磨耗速率。
實施例6本實施例說明如何能將本發(fā)明的漿粕摻混到“打漿機-加入”的密封用墊片中。把水、橡膠、膠乳、填料、化學品和本發(fā)明漿粕按照要求用量組合成淤漿。在循環(huán)金屬絲篩網(例如，造紙機網或金屬絲網)上，淤漿被基本濾去水含量，在加熱隧道中被烘干，并在加熱壓延機上被硫化成最大厚度約2.0mm的材料。在水壓機或雙輥壓延機中壓制該材料，增加其密度并改善其密封性。
此種打漿機-加入的墊片材料的密封性一般不如相應的壓縮-纖維材料，但最適合于中等壓力高溫應用。該打漿機-加入的墊片可用來制造輔助引擎墊片，或者在進一步加工之后，用于汽缸蓋墊片。為此，要將該半成品層壓到釘齒式金屬片的兩面并靠釘齒物理定位。
實施例7本實施例說明如何能將本發(fā)明的漿粕摻混到由壓延法制造的墊片中去。把如實施例6的組分，但不包括水，在一起徹底干混，然后與用適當溶劑制備的橡膠溶液進行共混。
混合后，一般用間歇法把配混料輸送到輥筒壓延機。壓延機由冷卻的小輥和加熱的大輥組成。配混料被喂入并靠2個輥筒的旋轉運動被牽引到壓延機輥隙中。配混料將粘附并圍繞熱的下輥自身纏繞數層，一般達到約0.02mm厚，視壓力而定，從而形成由配混料諸層累積構成的墊片材料。在此運行期間，溶劑蒸發(fā)，同時彈性體開始硫化。
一旦達到所要求的墊片材料厚度，就停下輥筒，從熱輥上切下墊片材料并把它切割和/或沖裁到所要求的尺寸。無需進一步壓制或加熱，該材料就可用作墊片。按此方式，可制造最厚約7mm的墊片。但是，按此種方式制造的大多數墊片要薄得多，通常在約3mm或更薄的厚度。
權利要求
1.一種制造用作增強材料的纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕的方法，包括(a)組合諸漿粕組分，包括(1)纖維素纖維，它在空氣中以20℃/min速率加熱到700℃時保留其重量的至少10％，該纖維占諸組分中總固體的10～90wt％，并具有不超過10cm的平均長度；(2)對位芳族聚酰胺纖維，占諸組分中總固體的10～90wt％并具有不超過10cm的平均長度；以及(3)水，占全部組分的95～99wt％；(b)將諸組分混合成基本均勻的淤漿；(c)共精磨該淤漿，通過同時進行(1)原纖化、切斷和塑煉纖維素纖維和對位芳族聚酰胺纖維，使它們變成具有莖梗和原纖的不規(guī)則形狀的原纖化纖維結構；以及(2)分散所有的固體，以使精磨的淤漿基本均勻；以及(d)從精磨淤漿中脫水到總含水量不超過60wt％，由此形成纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕，其中纖維素原纖和/或莖梗與對位芳族聚酰胺原纖和/或莖梗明顯纏結。
2.權利要求1的方法，其中纖維素纖維的線密度不大于10分特；和對位芳族聚酰胺纖維的線密度不大于2.5分特。
3.權利要求1的方法，其中漿粕基本不含同種材料的聚集體。
4.權利要求1的方法，其中纖維素纖維含聚硅酸或該酸的鹽的形式的二氧化硅。
5.權利要求4的方法，其中纖維素纖維還含硅酸鋁部位。
6.權利要求1的方法，其中諸組分還包括基本上或完全不含原纖的粒狀對位芳族聚酰胺顆粒，其量不超過諸組分中總固體的50wt％，并且具有50～2000μm的平均最大尺寸，而且在精磨步驟中，將至少一部分對位芳族聚酰胺顆粒塑煉成為較小、較圓、基本不含原纖的顆粒，由此在形成的纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕中，纖維素和對位芳族聚酰胺纖維結構接觸且部分地包纏在至少一部分較圓的、基本不含原纖的對位芳族聚酰胺顆粒周圍。
7.權利要求1的方法，其中在組合步驟中，纖維素纖維占總固體的25～60wt％。
8.權利要求1的方法，其中在組合步驟中，對位芳族聚酰胺纖維占總固體的40～75wt％。
9.權利要求1的方法，其中在脫水步驟以后，水占整個漿粕的4～60wt％，以及漿粕的加拿大標準游離度(CSF)介于100～700ml之間。
10.權利要求1的方法，其中精磨步驟包含使混合淤漿通過一系列圓盤精磨機。
11.一種制造用作增強材料的纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕的方法，包含(a)組合諸組分，包括水和由下列組分組成的第一纖維(1)纖維素纖維，它在空氣中以20℃/min的速率加熱到700℃時保留其重量的至少10％，該纖維占漿粕中總固體的10～90wt％；和(2)對位芳族聚酰胺纖維，占漿粕中總固體的10～90wt％；(b)將組合的諸組分混合成基本均勻的懸浮體；(c)在圓盤精磨機內精磨該懸浮體，由此將纖維切成不超過10cm的平均長度，并使至少部分纖維原纖化和塑煉成不規(guī)則形狀的原纖化纖維結構；(d)組合諸組分，包括該精磨的懸浮體、平均長度不超過10cm的(a)(1和2)組的第二纖維，以及如需要，水，以將水濃度增加到全部組分的95～99wt％；(e)如需要，混合諸組分，以形成基本均勻的淤漿；(f)共精磨該混合的淤漿，通過同時進行(1)原纖化、切斷和塑煉混合淤漿中的固體，使全部或基本上全部纖維素和對位芳族聚酰胺纖維轉變成具有莖梗和原纖的不規(guī)則形狀的原纖化纖維素纖維結構；以及(2)分散所有的固體，使精磨的淤漿基本均勻；以及(h)從精磨淤漿中脫水到總含水量不超過60wt％，由此形成纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕，其中纖維素原纖和/或莖梗與對位芳族聚酰胺原纖和/或莖梗明顯纏結。
12.權利要求11的方法，其中諸組分還包含基本上或完全不含原纖的粒狀對位芳族聚酰胺顆粒，其量不超過諸組分中總固體的50wt％并具有50～2000μm的平均最大長度；以及在第一或第二精磨步驟中，將至少一部分對位芳族聚酰胺顆粒塑煉成較小、較圓、基本不含原纖的顆粒，由此在形成的纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕中，纖維素和對位芳族聚酰胺纖維結構接觸且部分地包纏在至少一部分較圓的、基本不含原纖的對位芳族聚酰胺顆粒周圍。
13.權利要求11的方法，其中在脫水步驟之后，不規(guī)則形狀的纖維素纖維結構占總固體的25～60wt％。
14.權利要求11的方法，其中在脫水步驟之后，不規(guī)則形狀的對位芳族聚酰胺纖維結構占總固體的40～75wt％。
15.權利要求11的方法，其中在脫水步驟之后，水占整個漿粕的4～60wt％，以及漿粕的加拿大標準游離度(CSF)介于100～700ml之間。
16.用作增強材料的纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕，包含(a)不規(guī)則形狀的纖維素纖維結構，它在空氣中以20℃/min的速率加熱到700℃時保留其重量的至少10％，該纖維素纖維結構占總固體的10～90wt％；(b)不規(guī)則形狀的對位芳族聚酰胺纖維結構，占總固體的10～90wt％；以及(c)水，占整個漿粕的4～60wt％，其中纖維素和對位芳族聚酰胺纖維結構具有不超過5mm的平均最大尺寸，不超過1.3mm的長度加權平均值以及莖梗和/或原纖，其中纖維素原纖和/或莖梗與對位芳族聚酰胺原纖和/或莖梗明顯纏結。
17.權利要求16的芳族聚酰胺漿粕，還包含基本上或完全不含原纖的粒狀對位芳族聚酰胺顆粒，其量不超過總固體的50wt％。
18.權利要求16的漿粕，其中不規(guī)則形狀的纖維素纖維結構占總固體的25～60wt％。
19.權利要求16的漿粕，其中不規(guī)則形狀的對位芳族聚酰胺纖維結構占總固體的40～75wt％。
20.權利要求16的漿粕，其中纖維素纖維結構含聚硅酸或該酸的鹽的形式的二氧化硅。
21.權利要求20的漿粕，其中纖維素纖維結構還含硅酸鋁部位。
22.權利要求16的漿粕，其中水占整個漿粕的4～60wt％，以及漿粕的加拿大標準游離度(CSF)介于100～700ml之間。
23.一種摩擦材料，包含一種摩擦改性劑；一種粘結劑；和一種包含權利要求16的漿粕的纖維增強材料。
24.權利要求23的摩擦材料，其中摩擦改性劑選自下列一組金屬粉末、磨料、潤滑劑、有機摩擦改性劑及它們的混合物；以及粘結劑選自下列一組熱固性樹脂、蜜胺樹脂、環(huán)氧樹脂和聚酰亞胺樹脂及它們的混合物。
25.一種密封材料，包含一種粘結劑；和一種包含權利要求16的漿粕的纖維增強材料。
26.權利要求25的密封材料，其中粘結劑選自下列一組腈橡膠、丁二烯橡膠、氯丁橡膠、丁苯橡膠、丁腈橡膠及它們的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及作為增強材料用于產品如密封和摩擦材料中的纖維素和對位芳族聚酰胺漿粕。該漿粕包含(a)不規(guī)則形狀的纖維素纖維結構，(b)不規(guī)則形狀的對位芳族聚酰胺纖維結構，和(c)水，其中纖維素原纖和/或莖梗與對位芳族聚酰胺原纖和/或莖梗明顯纏結。本發(fā)明還涉及制造此種纖維素和芳族聚酰胺漿粕的方法。
文檔編號D21H13/02GK1973087SQ200580020865
公開日2007年5月30日 申請日期2005年6月16日 優(yōu)先權日2004年6月25日
發(fā)明者J·A·康利, E·A·梅里曼 申請人:納幕爾杜邦公司