BR112020024126A2

BR112020024126A2 - papel à base de aramida, usos, e, núcleo alveolado

Info

Publication number: BR112020024126A2
Application number: BR112020024126-1A
Authority: BR
Inventors: Antonius J. J. Hendriks; Yen Vu; Ernst Michaël Winkler; Jan-Cees Tiecken
Original assignee: Teijin Aramid B.V.
Priority date: 2018-05-28
Filing date: 2019-05-27
Publication date: 2021-02-17
Also published as: CN112204186B; KR20210014123A; US20210140108A1; CN112204186A; EP3802937A1; JP2021525318A; JP7391880B2; WO2019228972A1; KR102629653B1; US11686048B2

Abstract

A invenção pertence a um papel à base de aramida compreendendo pelo menos 90% em peso de um material de aramida, o material de aramida compreendendo pelo menos um de corte curto de aramida e fibrida de aramida, o papel compreendendo no máximo 40% em peso de polpa de aramida, calculado na quantidade total de material de aramida, em que o papel compreende 0,1 a 10% em peso de poliamidoamina-epicloridrina (PAE). Foi verificado que a incorporação de 0,1 a 10% em peso de poliamidoamina-epicloridrina (PAE) em um papel à base de aramida compreendendo pelo menos 90% em peso do material de aramida calculado no peso do papel, não incluindo o PAE, o material de aramida compreendendo pelo menos um corte curto de aramida e fibrida de aramida, o papel compreendendo no máximo 40% em peso de polpa de aramida, levando a uma melhora surpreendente na resistência z e resistência a rasgamento do papel. Vantagens adicionais da presente invenção e modalidades específicas da mesma ficarão mais aparentes a partir do relatório descritivo adicional.

Description

1 / 17 PAPEL À BASE DE ARAMIDA, USOS, E, NÚCLEO ALVEOLADO

[0001] A presente invenção é direcionada a papeis à base de aramida com propriedades melhoradas.

[0002] Papéis de aramida são conhecidos por suas propriedades atraentes. O uso de materiais de aramida com alta resistência à tração torna possível a obtenção de papéis com uma alta resistência a tração e propriedades atraentes adicionais. Consequentemente, papéis de aramida são usadas em diversas aplicações.

[0003] Por exemplo, WO2014079761 descreve um papel para uso em aplicações de isolamento elétrico, em particular em condutores isolados, que compreende compreendendo 40 a 80% em peso de fibridas de aramida, 10 a 50% em peso de polpa de aramida e 10 a 50% em peso de corte curto de aramida.

[0004] WO2015032678 descreve um papel adequado para uso como separador em uma célula eletroquímica, que compreende pelo menos 60% em peso de fibrila de aramida e pelo menos 1% em peso de fibra de aramida, o papel tendo uma gramagem de 5 a 100 g/m2, e a fibrila de aramida tendo um Canadian Standard Freeness (CSF) na fase úmida de menos de 300 ml e uma área superficial específica (SSA) após a secagem de menos de 3 m2/g.

[0005] WO2012093047 descreve um papel com uma gramagem de 10 a 100 g/m2 compreendendo pelo menos 20% em peso de microfilamentos de aramida e pelo menos 20% em peso de um ligante não resinoso, os microfilamentos tendo um comprimento médio de filamento na faixa de 2 a 25 mm e título inferior a 1,3 dtex, o aglutinante não resinoso compreendendo pelo menos um de fibrida ou polpa de aramida. O papel é reivindicado para uso em um separador, por exemplo, em células de combustível, baterias ou capacitores, para placas de circuito impresso, para alvéolos, para embalagem, para isolamento elétrico ou em aplicações de filtro.

[0006] Embora os papéis de aramida sejam atraentes para muitas

2 / 17 aplicações, descobriu-se que há necessidade de melhorar suas propriedades.

[0007] No processamento do papel, o enrolamento e o desenrolamento são etapas importantes que ocorrem não apenas no processo de fabricação do papel, mas também no processo de calandragem e corte do papel e durante a fabricação do produto final. Durante as etapas de enrolamento e desenrolamento de alta velocidade, existe o risco de o papel rasgar, especialmente em papéis relativamente finos. Isso não só leva à destruição do papel; também interrompe o processamento do papel, que deve ser interrompido e reiniciado. Portanto, uma maior resistência ao rasgamento resultará em um processamento aprimorado do papel.

[0008] Em algumas aplicações e etapas de processamento, a resistência do papel na direção z, ou seja, perpendicular à superfície do papel, é importante. Por exemplo, quando papéis de aramida são convertidos em produtos tridimensionais, como núcleos para estruturas de sanduíche, por exemplo, alvéolos, núcleos dobrados, núcleos canelados (também conhecidos como cartões canelados) e outros, o papel é colocado sob tensão também na direção z. Se a resistência z do papel for insuficiente, ele pode delaminar. Consequentemente, especialmente em aplicações onde papéis de aramida são convertidos em produtos tridimensionais, por exemplo, como núcleos para estruturas em sanduíche, tais como alvéolos, núcleos dobrados ou núcleos canelados, é desejável prover um papel com resistência z melhorada.

[0009] A presente invenção provê um papel à base de aramida com resistência z e resistência ao rasgamento melhoradas. A presente invenção pertence a um papel à base de aramida compreendendo pelo menos 90% em peso de um material de aramida, o material de aramida compreendendo pelo menos um de corte curto de aramida e fibrida de aramida, o papel compreendendo no máximo 40% em peso de polpa de aramida, calculado na quantidade total de material de aramida, em que o papel compreende 0,1 a 10% em peso de poliamidoamina-epicloridrina (PAE).

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[0010] Foi verificado que a incorporação de 0,1 a 10% em peso de poliamidoamina-epicloridrina (PAE) em um papel à base de aramida compreendendo pelo menos 90% em peso do material de aramida calculado no peso do papel, não incluindo o PAE, o material de aramida compreendendo pelo menos um corte curto de aramida e fibrida de aramida, o papel compreendendo no máximo 40% em peso de polpa de aramida, levando a uma melhora surpreendente na resistência z e resistência a rasgamento do papel. Vantagens adicionais da presente invenção e modalidades específicas da mesma ficarão mais aparentes a partir do relatório descritivo adicional.

[0011] Note-se que, como o técnico no assunto saberá, não há relação direta entre a resistência z, a resistência ao rasgamento e a resistência à tração de um papel. Isso será elucidado abaixo. Primeiro, a direção das forças aplicadas para medir esses parâmetros são diferentes umas das outras. Para resistência à tração, a força de medição é aplicada paralelamente à direção x ou y do papel (dependendo se a resistência à tração é medida no papel na direção da máquina ou na direção transversal à máquina). Em contraste, para a resistência z, a força de medição é aplicada perpendicularmente ao plano do papel (direção z). Para a resistência ao rasgamento, a força de medição é aplicada em um ângulo específico ao plano do papel na direção x ou y. Em segundo lugar, como em um papel as fibras são orientadas principalmente no plano do papel e não na direção z, a orientação da fibra no papel influencia a resistência z, a resistência ao rasgamento e a resistência à tração do papel de diferentes maneiras.

[0012] Observa-se que o PAE foi descrito na técnica para melhorar o índice de tração a úmido de papéis à base de celulose. É feita referência, por exemplo, a WO2014087232 e US20150211182. As propriedades químicas da celulose e da aramida são muito diferentes. A celulose é um material hidrofílico reativo com um número substancial de grupos hidroxila e grupos de ácido carboxílico na superfície. Em comparação, a aramida é um material

4 / 17 hidrofóbico relativamente inerte sem grupos hidroxila e com apenas uma quantidade muito limitada de grupos de ácido carboxílico. Portanto, o uso de um composto em papéis de celulose não tem valor preditivo para o uso de um aditivo em papéis à base de aramida. Além disso, como indicado acima, não há relação direta entre a resistência à tração de um papel e sua resistência z e resistência ao rasgamento.

[0013] É também notado que o documento WO2005/103376 descreve um papel de mistura de aramida compreendendo 50 a 95% em peso de polpa de para-aramida e 5 a 50% em peso de flocos com um módulo inicial de menos de 3000 cN/dtex. O ponto crucial da invenção descrita neste documento é que a seleção de um floco com um módulo inicial inferior a 3000 cN/dtex torna possível fazer um papel que pode ser produzido de forma estável em uma máquina de fazer papel do tipo Fourdrinier e que pode ter uma rigidez comparável ao do papel de m-aramida. É indicado que o papel pode opcionalmente compreender menos de 20% em peso de um material aglutinante de polímero para atingir uma resistência maior. A definição do material polimérico é ampla, variando de polímeros solúveis em água ou dispersíveis adicionados diretamente à dispersão de fabricação de papel ou fibras de aglutinante termoplástico do material de resina misturado com as fibras de aramida para ser ativado como um aglutinante por calor aplicado durante a secagem ou após compressão adicional e/ou tratamento térmico. É indicado que os materiais preferidos para o polímero aglutinante solúvel em água ou dispersível são resinas termoendurecíveis solúveis em água ou dispersíveis em água, como resinas de poliamida, resinas epóxi, resinas fenólicas, poliureias, poliuretanos, resinas de melamina formaldeído, poliésteres e resinas alquídicas, geralmente, com preferência por resinas de poliamida solúveis em água típicas para a indústria de fabricação de papel. É indicado que também podem ser utilizadas soluções aquosas e dispersões de polímeros não curados (poli(álcool vinílico), poli(acetato de vinila), etc.). Os

5 / 17 flocos de aglutinante termoplástico podem ser feitos de polímeros como poli(álcool vinílico), polipropileno, poliéster e semelhantes.

[0014] Esta referência, portanto, descreve, entre numerosas outras possibilidades, o uso de resinas de poliamida solúveis em água como aglutinante, mas a descrição é no contexto de um papel que compreende pelo menos 50% em peso de polpa para-aramida. Além disso, como indicado acima, não há relação direta entre a resistência à tração de um papel e sua resistência z e resistência ao rasgamento.

[0015] A invenção será discutida em mais detalhes abaixo.

[0016] O papel da presente invenção é um papel à base de aramida. Dentro do contexto do presente relatório descritivo, um papel à base de aramida é um papel que contém pelo menos 90% em peso de material de aramida, calculado sobre componentes de papel seco não incluindo o PAE. Pode ser preferido que o papel contenha pelo menos 95% em peso de material de aramida, em particular pelo menos 98% em peso de material de aramida. O material de aramida se refere à polpa, corte curto (também indicado como floco), fibridas e fibrilas.

[0017] No contexto do presente relatório descritivo, aramida refere-se a uma poliamida aromática que é um polímero de condensação de diamina aromática e halogeneto de ácido dicarboxílico aromático. As aramidas podem existir na forma meta e para, ambas as quais podem ser utilizadas na presente invenção. A utilização de aramida em que pelo menos 85% das ligações entre as porções aromáticas são ligações para-aramida é considerada preferida. Como membros típicos deste grupo são mencionados poli(parafenileno tereftalamida), poli(4,4'-benzanilida tereftalamida), poli(parafenileno-4,4'- ácido bifenilenodicarboxílico de amida) e poli(parafenileno-2,6-ácido naftalenodicarboxílico de amida ou copoli(para-fenileno/3,4'-dioxidifenileno tereftalamida). A utilização de aramida, em que pelo menos 90%, mais particularmente pelo menos 95%, das ligações entre as porções aromáticas

6 / 17 são ligações para-aramida, é considerada preferida. A utilização de poli(parafenileno tereftalamida), também indicada como PPTA, é particularmente preferida. Isto se aplica a todos os componentes de aramida presentes no papel de acordo com a invenção, a menos que especificado de outra forma.

[0018] O papel de acordo com a invenção compreende 0,1 a 10% em peso de poliamidoamina-epicloridrina (PAE). Os polímeros de poliamidoamina-epicloridrina (PAE) são conhecidos na técnica e não requerem elucidação adicional. Eles são geralmente obtidos por polimerização de um ácido dicarboxílico com uma polialquileno poliamina para formar uma estrutura dorsal de poliamidoamina compreendendo grupos amina secundários. Os grupos de aminas secundárias reagem com epicloridrina, para formar aminas terciárias e sais de amônio quaternário, resultando na formação de anéis azetidínio. O anel azetidínio é considerado o componente ativo do PAE porque pode abrir e formar ligações cruzadas. As resinas PAE estão disponíveis comercialmente em, dentre outros, Solenis sob o nome comercial Kymene. A resina PAE geralmente tem um peso molecular médio de pelo menos 10.000 g/mol, por exemplo, na faixa de 50.000 a

2.000.000 g/mol.

[0019] A quantidade de resina PAE no papel geralmente está entre 0,1 e 10% em peso, calculada com base no peso seco do papel.

[0020] Se a quantidade de resina PAE for inferior a 0,1% em peso, o efeito vantajoso na resistência ao rasgamento e na resistência z não será obtido. Pode ser preferido que a quantidade de PAE seja de pelo menos 0,5% em peso, em algumas modalidades, pelo menos 1% em peso. Se a quantidade de resina PAE estiver acima de 10% em peso, nenhuma melhoria adicional na resistência ao rasgamento e resistência z é obtida, enquanto outras propriedades do papel podem ser prejudicadas. Pode ser preferido que a quantidade de resina PAE presente no papel seja no máximo 8% em peso, em

7 / 17 particular no máximo 5% em peso, em algumas modalidades no máximo 4,5% em peso, no máximo 4,0% em peso, ou no máximo 3% em peso. Uma quantidade de no máximo 2% em peso também pode ser preferida.

[0021] Como será discutido abaixo, a resina PAE pode ser adicionada ao papel durante o processo de fabricação do papel ou após o papel ter sido fabricado. A resina PAE será geralmente aplicada em meio aquoso. Para chegar ao valor desejado de PAE no artigo final, será necessário levar em consideração que nem todo PAE agregado ao sistema pode acabar no papel. Portanto, a quantidade de PAE adicionada ao papel durante a fabricação pode ser de 100 a 400% da quantidade de PAE no papel final, dependendo do grau de retenção.

[0022] O papel à base de aramida da presente invenção compreende um material de aramida, o material de aramida compreendendo pelo menos um de corte curto de aramida e fibrida de aramida. No contexto do presente relatório descritivo, e como é convencional na área, aramida refere-se a uma poliamida aromática que é um polímero de condensação de diamina aromática e halogeneto de ácido dicarboxílico aromático. As aramidas podem existir na forma meta e para, ambas as quais podem ser utilizadas na presente invenção.

[0023] Pode ser preferido que a aramida no papel de acordo com a invenção consista em pelo menos 10% em peso de para-aramida, para assegurar estabilidade dimensional adequada. Isso pode ser realizado, por exemplo, usando o corte curto de meta-aramida em combinação com fibrida de para-aramida, corte curto de para-aramida em combinação com fibrida de meta-aramida, uma mistura de corte curto de meta- e para-aramida em combinação com fibrida de meta-aramida ou fibrida de para-aramida, ou em qualquer outra combinação.

[0024] Em uma modalidade, a aramida no papel de acordo com a invenção consiste em pelo menos 20% em peso de para-aramida, em algumas modalidades, pelo menos 40% em peso, em algumas modalidades, pelo

8 / 17 menos 60% em peso ou pelo menos 80% em peso.

[0025] O corte curto de aramida, também conhecido como floco de aramida, é conhecido na técnica. É geralmente obtido cortando as fibras de aramida no comprimento desejado, em geral um comprimento na faixa de 0,5 a 25 mm. Em uma modalidade preferida, o comprimento médio é de pelo menos 2 mm, em particular de pelo menos 3 mm. Em algumas modalidades, pode ser de pelo menos 4 mm. O comprimento médio dos microfilamentos é de preferência no máximo 15 mm, em uma modalidade no máximo 10 mm.

[0026] O corte curto geralmente tem um título na faixa de 0,05 a 5 dtex. Cortes curtos com títulos abaixo de 0,05 dtex foram considerados difíceis de processar. O corte curto com um título acima de 5 dtex pode resultar em papel com propriedades menos atraentes. Pode ser preferido que o corte curto tenha um título de pelo menos 0,3 dtex, em particular pelo menos 0,4 dtex, em algumas modalidades pelo menos 0,5 dtex e/ou no máximo 3 dtex, em particular no máximo 2 dtex.

[0027] O corte curto pode ser corte curto para-aramida, corte curto meta-aramida ou uma mistura de corte curto meta e para-aramida. O uso do corte curto para-aramida é considerado preferido.

[0028] É preferido para o papel de acordo com a invenção compreender pelo menos 5% em peso de corte curto de aramida, em particular corte curto de para-amida, em particular pelo menos 10% em peso, calculado no peso seco do papel, não incluindo o PAE.

[0029] No contexto da presente relatório descritivo, o termo fibrida de aramida refere-se a partículas semelhantes a filme não granulares e não rígidas. As partículas de fibridas semelhantes a filme têm duas de suas três dimensões na ordem de mícrons e uma dimensão menor que 1 mícron. Em uma modalidade, as fibridas usadas na presente invenção têm um comprimento médio na faixa de 0,2 a 2 mm e largura média na faixa de 10 a 500 mícrons e uma espessura média na faixa de 0,001 a 1 mícrons.

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[0030] Em uma modalidade, a fibrida de aramida compreende menos de 40%, de preferência menos de 30%, de finos, em que finos são definidos como partículas com um comprimento médio ponderado em relação ao comprimento (LL) de menos de 250 mícrons.

[0031] As fibridas de meta-aramida podem, por exemplo, ser obtidas por precipitação por cisalhamento de soluções de polímero em líquidos de coagulação, como é bem conhecido da Patente Estadunidense No. 2.999.788. Fibridas de poliamidas totalmente aromáticas (aramidas) também são conhecidas pela PatenteEstadunidense No. 3.756.908, que descreve um processo para preparar fibridas de poli(meta-fenileno isoftalamida) (MPD-I). As fibridas de para-aramida podem, por exemplo, ser obtidas por processos de alto cisalhamento, como, por exemplo, descrito em WO2005/059247, fibridas essas que são também chamadas de fibridas fiadas a jato.

[0032] Se as fibridas de aramida forem utilizadas na presente invenção, elas podem ser fibridas de para-aramida, fibridas de meta-aramida ou uma combinação das mesmas. É preferível que a fibrida de aramida seja fibrida de para-aramida. Os papéis mais adequados foram feitos de fibrida de para-aramida com um valor de Schopper-Riegler (SR) entre 50 e 90, de preferência entre 75 e 85. Estas fibridas têm preferivelmente uma área superficial específica (SSA) inferior a 10 m2/g, mais preferivelmente entre 0,5 e 10 m2/g, mais preferivelmente entre 1 e 4 m2/g.

[0033] Em uma modalidade, as fibridas são usadas com um LL0,25 de pelo menos 0,3 mm, em particular de pelo menos 0,5 mm, mais particularmente de pelo menos 0,7 mm. Em uma modalidade, o LL0.25 tem no máximo 2 mm, mais particularmente no máximo 1,5 mm, ainda mais particularmente no máximo 1,2 mm. LL0.25 representa o comprimento médio ponderado em relação ao comprimento das partículas de fibridas em que as partículas com um comprimento inferior a 0,25 mm não são levadas em consideração.

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[0034] Se desejado, o papel da presente invenção compreende fibrila de aramida, em particular fibrila de para-aramida. A fibrila de aramida pode, por exemplo, ser obtida por fiação direta a partir da solução, por exemplo, conforme descrito em WO2004/099476. Em uma modalidade, a fibrila de aramida tem uma irregularidade estrutural expressa como a diferença no CSF (Canadian Standard Freeness) de fibrila nunca seca e fibrila seca de pelo menos 100, de preferência de pelo menos 150. Em uma modalidade, as fibrilas são usadas tendo na fase úmida um valor de Canadian Standard Freeness (CSF) menor que 300 ml, de preferência menor que 150 ml, e após a secagem de uma área superficial específica (SSA) menor que 7 m2/g, de preferência menor que 1,5 m2/g, e de preferência um comprimento de peso ponderado para partículas com um comprimento > 250 mícrons (WL 0,25) de menos de 1,2 mm, mais preferivelmente menos de 1,0 mm. Fibrilas adequadas e seu método de preparação são descritos, por exemplo, em WO2005/059211.

[0035] O papel da presente invenção compreende no máximo 40% em peso de polpa de aramida, em particular de polpa de para-aramida, calculada sobre a quantidade total de material de aramida. Esta limitação no teor de polpa garante que o papel contenha quantidades adequadas de corte curto e/ou fibrila e/ou fibrila conforme definido acima. Pode ser preferido que o papel da presente invenção contenha no máximo 35% em peso de polpa de aramida. Em algumas modalidades, a quantidade de polpa pode ser limitada adicionalmente, por exemplo, a ser no máximo 30% em peso, ou no máximo 20% em peso, ou no máximo 10% em peso. Os papéis que não contêm polpa de aramida também são considerados na presente invenção.

[0036] No presente relatório descritivo, a expressão "polpa de aramida" refere-se a material de aramida compreendendo hastes com um diâmetro da ordem de 5-50 mícrons e um comprimento de 0,5-6 mm com fibrilas se estendendo da haste. As fibrilas são extensões finas, semelhantes a

11 / 17 fibras, com um diâmetro que geralmente está na faixa submicrométrica. A polpa de aramida é conhecida na técnica. Pode ser derivada de fibras de aramida que são cortadas em um comprimento de, por exemplo, 0,5 a 6 mm e, em seguida, submetidas a uma etapa de fibrilação, em que as fibras são separadas para formar as fibrilas, estejam ou não ligadas a uma haste mais espessa. A polpa deste tipo pode ser distinguida por um comprimento de, por exemplo, 0,5 a 6 mm e um Schopper-Riegler de 15 a 85. Em algumas modalidades, a polpa pode ter uma área superficial de 4 a 20 m2/g.

[0037] Em uma modalidade, o papel de acordo com a invenção tem uma gramagem de 5 a 1000 g/m2, mais particularmente na faixa de 10 a 300 g/m2.

[0038] Em uma modalidade, o papel tem uma gramagem relativamente baixa, uma vez que para papéis com baixa gramagem, uma melhora na resistência a rasgamento pode ser particularmente relevante. Consequentemente, em uma modalidade, o papel tem uma gramagem de 5 a 100 g/m2, em particular 5 a 60 g/m2, mais particularmente 5 a 40 g/m2. Isso pode ser de particular relevância para papéis a serem usados como separadores em baterias.

[0039] Em outra modalidade, onde o papel é para ser usado na fabricação de produtos tridimensionais para aplicações de núcleo, por exemplo, alvéolos, núcleos dobrados, núcleos canelados e outros, pode ser preferido que os papéis tenham uma gramagem na faixa de 10 a 120 g/m2, em particular 20 a 100 g/m2.

[0040] Em uma modalidade, o papel de acordo com a invenção tem uma espessura na faixa de 10 mícrons a 1 mm, em particular 15 a 500 mícrons, mais particularmente na gama de 30 a 300 mícrons.

[0041] O papel de acordo com a invenção pode ter uma densidade na faixa de 0,2 a 1,2 g/cm3.

[0042] Na modalidade da presente invenção, o papel de aramida

12 / 17 compreende de 10 a 60% em peso de fibrida de aramida, em particular 20 a 40% em peso de fibrida de aramida, em particular fibrida de para-aramida, em combinação com 40 a 90% em peso de corte curto de aramida, em particular 60 a 80% em peso de corte curto de aramida, em particular corte curto de para-aramida, e menos de 30% em peso de polpa de aramida, em particular menos de 20% em peso de polpa de aramida, mais particularmente menos de 10% em peso de polpa de aramida.

[0043] Em uma modalidade da presente invenção, o papel de aramida compreende de 10 a 60% em peso de fibrida de aramida, em particular 20 a 40% em peso de fibrida de aramida, em particular fibrida de para-aramida, em combinação com 30 a 90% em peso de corte curto de aramida, em particular 60 a 80% em peso de corte curto de meta-aramida, e menos de 30% em peso de polpa de aramida, em particular menos de 20% em peso de polpa de aramida, mais particularmente menos de 10% em peso de polpa de aramida.

[0044] Em uma outra modalidade da presente invenção, o papel de aramida compreende de 30 a 70% em peso de fibrida de aramida, em particular 40 a 60% em peso de fibrida de aramida, em particular fibrida de para-aramida, em combinação com 20 a 60% em peso de corte curto de aramida, em particular 20 a 40% em peso de corte curto de aramida, em particular corte curto de para-aramida. Se desejado, o papel pode conter até 40% em peso de polpa de aramida, em particular até 30% em peso de polpa de aramida, por exemplo, 10 a 25% de polpa de aramida.

[0045] Em uma outra modalidade da presente invenção, o papel de aramida compreende de 10 a 60% em peso de fibrila de aramida, em particular 20 a 50% em peso de fibrila de aramida, em particular fibrila de para-aramida, em combinação com 10 a 50% em peso de corte curto de aramida, em particular 15 a 40% em peso de corte curto de aramida, em particular corte curto de para-aramida. Se desejado, o papel pode conter até 40% em peso de polpa de aramida, por exemplo, 10 a 40% de polpa de

13 / 17 aramida.

[0046] O papel da presente invenção pode ser fabricado por métodos conhecidos na técnica. Em uma modalidade, uma suspensão, geralmente uma suspensão aquosa, é preparada compreendendo os vários materiais de aramida conforme descrito acima e quaisquer outros componentes de papel. A suspensão é aplicada sobre uma tela porosa, de modo a estender uma teia de material entrelaçado aleatoriamente na tela. A água é removida da teia, por exemplo, pressionando e/ou aplicando vácuo, seguido de secagem para fazer papel. Se desejado, o papel seco é submetido a uma etapa de calandragem. As etapas de calandragem são conhecidas na técnica. Geralmente envolvem a passagem do papel por um conjunto de rolos, opcionalmente em temperaturas elevadas. O PAE pode ser adicionado à suspensão ou a uma suspensão de um ou mais materiais de partida. Também é possível colocar o artigo final em contato com uma solução PAE. É preferível incluir o PAE em um estágio relativamente inicial do processo de fabricação de papel, de modo a garantir interação suficiente do PAE com a aramida. Será claro para o técnico no assunto como isso pode ser feito.

[0047] Os papéis da presente invenção podem ser usados em todas as aplicações em que o uso de papéis à base de aramida foi considerado atraente. Exemplos incluem isolamento elétrico, em separadores para baterias ou supercapacitores, em produtos tridimensionais, por exemplo, núcleos de sanduíche, como alveolares, núcleos dobrados e núcleos corrugados, uso em filtração, uso em aplicações eletrônicas, como placas de circuito impresso e suportes para células solares, etc.

[0048] Verificou-se que, devido à sua resistência z melhorada, os papéis desta invenção são particularmente adequados para uso em estruturas tridimensionais, tais como núcleos para estruturas em sanduíche, por exemplo, alvéolos, núcleos dobrados, núcleos canelados e outros. As estruturas em sanduíche são conhecidas na técnica. Elas compreendem uma

14 / 17 estrutura de baixa densidade, por exemplo, uma estrutura à base de papel, tal como um núcleo alveolado, núcleo dobrado ou núcleo canelado, ensanduichado entre duas folhas de superfície, também indicadas como faces, folhas de face ou películas.

[0049] Portanto, em uma modalidade, a invenção refere-se a um núcleo tridimensional para uma estrutura em sanduíche, compreendendo o papel aqui descrito.

[0050] Em uma modalidade, a invenção se refere a um núcleo alveolado que compreende uma pluralidade de paredes interconectadas com superfícies que definem uma pluralidade de células alveolares, em que as paredes das células são formadas a partir do papel, conforme descrito neste documento. Os núcleos alveolados são conhecidos na técnica e não requerem mais elucidação aqui.

[0051] Em outra modalidade, a invenção refere-se a uma estrutura de núcleo canelado que compreende uma folha canelada do papel aqui descrito. Núcleos canelados são conhecidos na técnica e não requerem mais elucidação aqui.

[0052] Em uma outra modalidade, a invenção refere-se a uma estrutura de núcleo dobrado que compreende uma pluralidade de configurações de tesselação dobradas, as referidas configurações de tesselação dobradas compreendendo um papel como descrito neste documento. Estas estruturas de núcleo dobrado são conhecidas na técnica e não requerem mais elucidação aqui.

[0053] Como explicado acima, verificou-se que o uso de resina PAE melhora a resistência z do papel à base de aramida. Portanto, em uma modalidade, a invenção refere-se ao uso de 0,1-10% em peso de poliamidoamina-epicloridrina (PAE) para melhorar a resistência z de um papel à base de aramida, conforme descrito neste documento.

[0054] Será claro para o especialista que várias modalidades

15 / 17 preferidas aqui descritas podem ser combinadas, a menos que sejam mutuamente exclusivas.

[0055] A invenção é ilustrada pelos seguintes exemplos, sem estar limitada a eles ou por eles. Exemplo 1: melhora da resistência Z e resistência a rasgamento de amostras de papel de para-aramida.

[0056] Para mostrar o efeito da presente invenção, papéis comparativos foram fabricados em um formador de amostras de papel Rapid Koethe (RK) de acordo com o método da ISO 5269-2. Um papel de acordo com a invenção foi preparado adicionando resina PAE (Kymene 625, ex- Solenis) à suspensão antes de provê-la ao formador de amostras de papel. A resina PAE foi adicionada em uma quantidade de 4,1% em peso, calculada com base no peso seco do papel.

[0057] Um papel comparativo foi preparado por um processo em que nenhum PAE foi adicionado. A secagem foi feita usando o secador RK sob vácuo a 95°C.

[0058] Os papéis continham 70% em peso de corte curto para-aramida com uma densidade linear de 1,1 dtex e comprimento de 6 mm (Twaron® T2000, 6 mm, ex Teijin Aramid, NL) e 30% em peso de fibridas de para- aramida nunca secas (Twaron® D8016, ex Teijin Aramid, NL). Os papéis tinham gramatura de 30 g/m2.

[0059] A resistência Z foi medida de acordo com Tappi T541. A resistência ao rasgamento foi medida pelo método de medição de rasgamento Elmendorf de acordo com Tappi 414. A gramagem foi determinada de acordo com ASTM D646.

[0060] Os resultados são apresentados na Tabela 1 abaixo. Tabela 1 Resistência Z Resistência a Índice de rasgamento (Fmax) rasgamento (mNm2/g) (kPa) (mN) Papel de acordo com a invenção (4,1% 165 723 24 em peso de PAE adicionado) Papel comparativo 77 423 14 (sem PAE)

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[0061] Conforme pode ser percebido pelos resultados na Tabela 1, a adição de 4,1% em peso de PAE resultou em uma resistência z, resistência a rasgamento e índice de rasgamento substancialmente melhorados. Exemplo 2: o efeito da quantidade de PAE

[0062] Para mostrar a influência da quantidade de PAE, papéis com diferentes quantidades de PAE foram fabricados da seguinte forma:

[0063] Fibridas de para-aramida nunca secas (Twaron® D8016, ex Teijin Aramid, NL) foram dispersas em um despolpador com uma consistência de 1,5% por 15 minutos. Resina PAE (Kymene GHP20, ex- Solenis) foi dosada à dispersão de fibrida nas quantidades mencionadas na Tabela 2, e o sistema foi misturado com um agitador regular durante 5 minutos. A dispersão de fibridas contendo a resina PAE foi adicionada a um tanque e posteriormente diluída. Após alguns minutos de agitação contínua, foi adicionado o corte curto para-aramida com uma densidade linear de 1,7 dtex e um comprimento de 6 mm (Twaron® T1000, 6 mm, ex Teijin Aramid, NL) resultando em uma consistência final de 0,1%. Os materiais sólidos eram 30% em peso de fibridas de p-aramida e 70% em peso de corte curto de p- aramida.

[0064] A dispersão resultante foi alimentada a uma máquina de teias inclinada para fazer papel com uma gramagem de 30 g/m2.

[0065] A Tabela 2 abaixo provê a quantidade de PAE dosada aos papéis (com base em sólidos secos) e a resistência z e índice de rasgamento. Tabela 2 PAE adicionado Resistência Z (Fmax) Índice de rasgamento (% em peso)* (kPa) (mNm2/g) Comparativo 0 85 14 Invenção 1 1,5 196 20 Invenção 2 2,5 261 25 Invenção 3 4,0 250 24 *: quantidade adicionada de PAE, com base no peso de papel seco

[0066] Conforme pode ser percebido a partir da Tabela 2, quantidades crescentes de PAE resultam em uma resistência z e índice de rasgamento aumentados.

17 / 17 Exemplo 3: melhora da resistência Z e resistência a rasgamento de amostras de papel compreendendo meta-aramida e para-aramida.

[0067] Para mostrar o efeito da presente invenção em papéis combinados de para- e meta-aramida, papéis comparativos foram fabricados em um formador de folhas de papel Rapid Koethe (RK) de acordo com o método da ISO 5269-2.

[0068] Os papéis continham 70% em peso de corte curto de meta- aramida com uma densidade linear de 1,7 dtex e comprimento de 6 mm (TeijinConex®, 6 mm, ex Teijin Aramid, TL) e 30% em peso de fibridas de para-aramida nunca secas ( Twaron® D8016, ex Teijin Aramid, NL). Os papéis tinham gramatura de 40 g/m2.

[0069] Um papel de acordo com a invenção foi preparado adicionando resina PAE (Kymene GHP20, ex-Solenis) à suspensão antes de provê-la ao formador de amostras de papel. A resina PAE foi adicionada em uma quantidade de 2% em peso, calculada com base no peso seco do papel. Um papel comparativo foi preparado por um processo em que nenhum PAE foi adicionado. A secagem foi feita usando o secador RK sob vácuo a 95°C.

[0070] A resistência Z foi medida de acordo com Tappi T541. A resistência ao rasgamento foi medida pelo método de medição de rasgamento Elmendorf de acordo com Tappi 414. A gramagem foi determinada de acordo com ASTM D646.

[0071] Os resultados são apresentados na Tabela 3 abaixo. Tabela 3 Resistência Z (Fmax) Resistência a Índice de rasgamento (kPa) rasgamento (mNm2/g) (mN) Papel de acordo com a invenção (2% em 127 1099 27 peso de PAE adicionado) Papel comparativo 87 680 16 (sem PAE)

[0072] Conforme pode ser percebido pelos resultados na Tabela 3, a adição de 2% em peso de PAE resultou em uma resistência z, resistência a rasgamento e índice de rasgamento substancialmente melhorados.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Papel à base de aramida, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos 90% em peso de um material de aramida calculado nos componentes de papel seco, não incluindo o PAE, o material de aramida compreendendo pelo menos um de corte curto de aramida e fibrida de aramida, o papel compreendendo no máximo 40% em peso de polpa de aramida, calculado na quantidade total de material de aramida, em que o papel compreende 0,1 a 10% em peso de poliamidoamina-epicloridrina (PAE).

2. Papel de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos 95% em peso de material de aramida, ou até mesmo pelo menos 98% de material de aramida.

3. Papel de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a quantidade de PAE é pelo menos 0,5% em peso, em algumas modalidades pelo menos 1% em peso, e/ou no máximo 8% em peso, em particular no máximo 5% em peso, em algumas modalidades no máximo 4,5% em peso, no máximo 4,0% em peso, no máximo 3% em peso, no máximo 2% em peso.

4. Papel de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o papel compreende pelo menos 5% em peso de corte curto de aramida, em particular corte curto de para-amida, em particular pelo menos 10% em peso, calculado no peso seco do papel, não incluindo o PAE.

5. Papel de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende no máximo 35% em peso de polpa de aramida, em particular no máximo 30% em peso, ou no máximo 20% em peso, ou no máximo 10% em peso.

6. Papel de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que tem uma gramagem de 5 a 1000 g/m2, mais particularmente na faixa de 10 a 300 g/m2.

7. Papel de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que tem uma gramagem de 5 a 100 g/m2, em particular 5 a 60 g/m2, mais particularmente 5 a 40 g/m2.

8. Papel de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que tem uma gramagem na faixa de 10 a 120 gm/m2, em particular de 20 a 100 g/m2.

9. Papel de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende 10 a 60% em peso de fibrida de aramida, em particular 20 a 40% em peso de fibrida de aramida, em particular fibrida de para-aramida, em combinação com 40 a 90% em peso de corte curto de aramida, em particular 60 a 80% em peso de corte curto de aramida, em particular corte curto de para-aramida, e menos de 30% em peso de polpa de aramida, em particular menos de 20% em peso de polpa de aramida, mais particularmente menos de 10% em peso de polpa de aramida.

10. Papel de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende 30 a 70% em peso de fibrida de aramida, em particular 40 a 60% em peso de fibrida de aramida, em particular fibrida de para-aramida, em combinação com 20 a 60% em peso de corte curto de aramida, em particular 20 a 40% em peso de corte curto de aramida, em particular corte curto de para-aramida, e opcionalmente até 40% em peso de polpa de aramida, em particular até 30% em peso de polpa de aramida, por exemplo, 10 a 25% em peso de polpa de aramida.

11. Papel de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende 10 a 60% em peso de fibrila de aramida, em particular 20 a 50% em peso de fibrila de aramida, em particular fibrila de para-aramida, em combinação com 10 a 50% em peso de corte curto de aramida, em particular 15 a 40% em peso de corte curto de aramida, em particular corte curto de para-aramida, e opcionalmente até 40% em peso de polpa de aramida, por exemplo, 10 a 40% em peso de polpa de aramida.

12. Papel de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende 10 a 60% em peso de fibrida de aramida, em particular 20 a 40% em peso de fibrida de aramida, em particular fibrida de para-aramida, em combinação com 30 a 90% em peso de corte curto de aramida, em particular 60 a 80% em peso de corte curto de meta-aramida, e menos de 30% em peso de polpa de aramida, em particular menos de 20% em peso de polpa de aramida, mais particularmente menos de 10% em peso de polpa de aramida.

13. Uso do papel como definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de ser em isolamento elétrico, em separadores para baterias ou supercapacitores, em produtos tridimensionais, por exemplo, núcleos de sanduíche, como alveolares, núcleos dobrados e núcleos canelados, em filtração ou em aplicações eletrônicas, como placas de circuito impresso e suportes para células solares.

14. Núcleo alveolado, caracterizado pelo fato de que compreende uma pluralidade de paredes interconectadas tendo superfícies que definem uma pluralidade de células alveolares, em que as paredes celulares são formadas do papel como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11.

15. Uso de 0,1 a 10% em peso de poliamidoamina- epicloridrina (PAE) para melhorar a resistência z de um papel à base de aramida, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos 90% em peso de um material de aramida calculado nos componentes de papel seco, não incluindo o PAE, o material de aramida compreendendo pelo menos um de corte curto de aramida e fibrida de aramida, o papel compreendendo no máximo 40% em peso de polpa de aramida, calculado na quantidade total de material de aramida.