JP2000220091A - 合成繊維紙とその製造方法 - Google Patents
合成繊維紙とその製造方法Info
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Abstract
性、耐化学的浸食性と高絶縁性を有し、メカトロニクス
製品、航空機産業、航空宇宙学、国家防御の軍事プロジ
ェクト、民間利用のハイテク分野、高圧装置及び高温環
境で用いられる絶縁材などの分野において幅広く適用す
ることができ、且つ構造材料として特別使用される複合
材料中において利用可能な合成繊維紙及びこの合成繊維
紙の製造方法を提供することにある。 【解決手段】 芳香族ポリアミド系の合成繊維紙である
ポリ(フェニレンテレフタールアミド)繊維、ポリエチ
レングリコールテレフタレート繊維及び粉末状マイカか
ら成る合成繊維紙及びこの合成繊維紙の製造方法とす
る。
Description
香族ポリアミド系合成繊維を主原料として作られる繊維
紙に係り、また、この合成繊維紙の製造方法にも係る。
な製紙技術によって芳香族ポリアミド系合成繊維を主原
料として作られる紙のような素材である。高温耐性、高
強度、低変形性、難燃性、耐燃性、耐化学的浸食性と高
絶縁性ゆえに、この芳香族ポリアミド系の合成繊維紙は
メカトロニクス製品、航空機産業、航空宇宙学などのハ
イテク分野において幅広く使用されている。現在、この
芳香族ポリアミド系の合成繊維紙は市場で「ノメックス
・ブランド・ペーパー」という商品名で販売されてお
り、これはポリ系繊維(m−フェニレンメタフタールア
ミド)を使用している。しかし、前記合成繊維紙を製造
するための満足できる方法は未だに開示されていない。
して、本発明の目的はポリ(p−フェニレンテレフター
ルアミド)を原料として作られる合成繊維紙を提供する
ことである。この繊維紙は高温耐性、高強度、低変形
性、難燃性、耐燃性、耐化学的浸食性と優れた絶縁性を
有している。本発明の他の目的は、ポリ(p−フェニレ
ンテレフタールアミド)を原料として作られる合成繊維
紙の製造方法を提供することである。
量部のポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊
維、20〜50重量部のポリエチレングリコールテレフ
タレート繊維、0〜50重量部の粉末状雲母からなる合
成繊維紙を提供する。好ましくは、上記合成繊維紙は7
0〜80重量部のポリ(p−フェニレンテレフタールア
ミド)繊維、20〜30重量部のポリエチレングリコー
ルテレフタレート繊維から成る。上記の内容に従って調
合して加脂されていない合成繊維紙を製造することがで
きる。更に好ましくは、上記合成繊維紙は60〜70重
量部のポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊
維、30〜40重量部のポリエチレングリコールテレフ
タレート繊維、0〜10重量部の粉末状雲母から成る。
上記の内容に従って調合して低加脂合成繊維紙を製造す
ることができる。本発明において、5〜20μmの粉末
状雲母が好ましく使用される。更に好ましくは、上記合
成繊維紙は50〜60重量部のポリ(p−フェニレンテ
レフタールアミド)繊維、40〜50重量部のポリエチ
レングリコールテレフタレート繊維、10〜50重量部
の粉末状雲母から成る。上記の内容に従って調合して高
加脂合成繊維紙を製造することができる。上記ポリ(p
−フェニレンテレフタールアミド)繊維が1.5〜2.
0Dの太さで、4〜6mmの長さである。前記ポリエチ
レングリコールテレフタレート繊維が1.5〜2.0D
の太さで、4〜6mmの長さである。合成繊維紙の製造
方法は、合成及びパルプ化、製紙成形、脱水、高圧熱間
圧延、トリミングからなり、合成及びパルプ化する前
に、未処理のポリ(p−フェニレンテレフタールアミ
ド)繊維とポリエチレングリコールテレフタレート繊維
を部分的に緩和し、そして解離して、それからこれを合
成しパルプ化するために処理ポリ(p−フェニレンテレ
フタールアミド)繊維と混合する。未処理のポリ(p−
フェニレンテレフタールアミド)繊維と処理ポリ(p−
フェニレンテレフタールアミド)繊維の重量比は好まし
くは1:1〜0.2であり、更に好ましい重量比は1:
0.34である。また、前記方法において粉末状雲母を
均質化した混合物とするために、粉末状雲母を合成及び
パルプ化以前に反応促進剤に混合しなければならない。
前記反応促進剤は無機物のゲル及び/又はポリエチレン
グリコールオキサイドである。本発明において、予備加
熱の温度は240〜250℃、前記予備加圧の圧力は1
〜2Mpa、前記高圧熱間圧延の温度は255〜265
℃であり、そして線圧力は500〜3000N/cmで
ある。
ルアミド)繊維(芳香族ポリアミド系繊維1414)は
次式1(化1)の一般的な化学式を有する構造繊維であ
る。
ド)繊維(芳香族ポリアミド繊維1414)は以下の段
階から成る方法によって製造できる。原料としてのテレ
フタリル塩化物とp−フェニレンジアミンは溶液として
のNMP−CaCl2 内で低温でポリ(p−フェニレン
テレフタールアミド)繊維に重縮合され、それから液晶
紡績を行って必要な長さに切断するか或いは直接短い繊
維にする。この繊維は優れた高強度(最高の引張り強さ
は200CN/betx、シアリング0.29、断裂時の伸
び3%)、高弾性率(67KN/mm2 まで)、耐高温性
(分解点500℃)、難燃性、耐燃性、化学的浸食耐
性、そして高絶縁性を有しているので、ポリ(p−フェ
ニレンテレフタールアミド)を主成分として作られた合
成繊維紙もまた上記の優れた特性を有している。
維は植物繊維のような製紙成形ができない。合成繊維の
結合は主として融解した繊維の固着によるものである。
しかし、ポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)は
判明な融点を有していないので、製紙成形中に橋かけ繊
維として低温の融点を有する繊維を添加する必要があ
る。合成繊維の紙生地が橋かけ繊維の融点近くで巻かれ
た時、柔らかくて融解した橋かけ繊維は融解していない
ポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)を固着して
網のような材質を形成して完結する。本発明において、
ポリエチレングリコールテレフタレート繊維(ポリエス
テル系繊維)は橋かけ繊維として使用されている。その
構造式は次式2(化2)の通りである。
り、融点は255〜260℃である。この繊維は合成繊
維紙の使用温度である220℃より高い軟化温度と高強
度及び優れた電気絶縁性を有している。ポリエチレング
リコールテレフタレート繊維が橋かけ繊維として正確に
添加されたら、物理機械的指数と合成繊維紙の電気絶縁
性をあまり低下させない。加脂が使用された時、本発明
で使用された橋かけ繊維の質量は好ましくは40〜50
重量部増加し、更に、好ましくは30重量部増加する。
が使用される場所で合成繊維紙が使用される時、製紙中
に粉末状雲母を添加混合する必要があり、この粉末状雲
母の加脂は生成物のコロナ放電に対する耐性を強化す
る。加脂レベルの割合はその使用によって決まり、0〜
50重量部と様々である。加脂レベルが50重量部(高
加脂)に達すると、生成物は本来の高強度や高温耐性な
どの特性に加えて雲母の特性も有する。
中で繊維の分散を増加させるために、混合とパルプ化と
同時に少量の高粘性材料が添加されるべきであり、これ
によりパルプ懸濁液が粘性を持つようになり、パルプ中
の繊維の耐運動性を高め、繊維の双晶形成と凝集を遅延
させるので、パルプ中の繊維の分散と浮遊を改善し、合
成繊維紙の均質性を高めるという目的を最終的に達成す
る。製紙成形のための紙生地中の少量の残留増粘剤は繊
維を固着させるため、完成前に紙生地が元の強度を維持
させ、基礎生地から引っ張ってばらばらになる移動工程
中に断裂しないので、製紙工程を円滑に行うことができ
る。
とポリエチレングリコールオキサイドPOから成るグル
ープから選択することができる。これらは別々に、或い
は組み合わせて使用することができ、その量は約0.3
〜0.8%である。これは増粘剤の粘性、種類、紙の寸
法、そして製紙機の種類次第で調整が可能である。一般
的に厚紙の使用量は薄紙よりも大分多く、加脂してある
紙の使用量は加脂していない紙よりも多い。
ためには、ポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)
繊維の表面処理が必要不可欠である。この表面処理は繊
維表面の性質を変化させ、繊維の水に対する親和性を強
めるので、水中での繊維の分散と浮遊がより長く持続す
る。ポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊維の
処理方法はたくさんあるが、ここでは機械的方法或いは
機械化学的方法を使用する。つまり、ポリ(p−フェニ
レンテレフタールアミド)繊維をビーターで打ち延ば
し、そして剪断及び破断して繊維の長さを短くし、その
表面を粗くする。打ち延ばしている間、少量の反応促進
剤もまた添加することが可能であり、添加後は混合され
て打ち延ばされる。この方法が機械化学的方法と呼ばれ
るものである。実際の製造においては、二種類の長さの
ポリ(p−ポリエチレンテレフタールアミド)繊維を適
用することも可能であり(降沈により直接生成される超
短繊維が特に適切である)、同様の効果結果が得られ
る。
密度及び破断強さと初期破断を備えていて、且つ同時に
製紙工程において最善の均質性を有していなければなら
ないので、本発明では要求される繊維の長さの破断強さ
と引張り強さの矛盾を解決するために特定量のポリ(p
−フェニレンテレフタールアミド)繊維(長繊維)が紙
生地の骨組として合成された一部の処理ポリ(p−ポリ
エチレンテレフタールアミド)繊維(短繊維)が未処理
のポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊維の骨
組に部分的に合成及び加脂されて、短繊維と共に長繊維
を織り合わせて均質化することにより紙生地の製紙均質
性と繊維の織り合わせ密度を高めている。
の使用レベルが増加するに従って増加し、引張り強さは
未処理ポリの使用レベルが減少するに従って減少してい
ることに注目できる。二種類のポリ(p−フェニレンテ
レフタールアミド)繊維の割合は好ましくは1:0.3
4に調整することにより関連する特性の全てが十分に維
持される。異なる利用法により破断強さと引張り強さが
特に要求される時は、表1の表示に基づいて二種類のポ
リ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊維の割合を
調整することにより満足のいく生成物を生成することが
可能である。
は、繊維間の固着力が弱いため弛んでいて、その機械的
特性は弱いため、低温の融点を有する橋架け繊維(ポリ
エステルを短く切断した破片)を柔らかくし、溶かすた
めに、熱間圧延装置で処理されなければならなず、且
つ、圧力下で未処理ポリ(p−フェニレンテレフタール
アミド)繊維から成る繊維網と結束させて完成させるこ
とにより合成繊維紙が要求される特性を有するようにな
る。
機械的強度を有して且つ高圧で熱間圧延する時に断裂さ
れないようにするために、紙生地は高圧における熱間圧
延以前に予熱圧延機を通して橋架け繊維の軟化点まで予
備加熱し、低い予備加圧の圧力を使って紙生地が十分な
機械的強度を有するようにするべきである。
紙の密度は高くなる。圧延機(線圧力)の圧力を変化さ
せることにより異なる密度を有する様々な種類の生成物
の獲得が可能である。加脂が充填された時、加脂が十分
に固着するようにするために、熱間圧延温度を厳密に2
65℃とすると同時により多くの橋架け繊維を溶解させ
なければならない。
の攪拌と同時に加脂(粉末雲母)を少量の反応促進剤と
一緒に混合することにより円滑に行うことができ、それ
からこの混合物を繊維紙のパルプに合成する。橋架け繊
維が過融解されること及び合成繊維紙の機械的特性が影
響されることを防ぐためには、予備加熱温度と熱間圧延
は選択された温度に厳密に制御されるべきであり、温度
の誤差は±1℃である。紙生地の熱伝導率は低いのでそ
の熱伝導は遅く、合成繊維紙が厚ければ厚いほど予備加
熱時間が長くなる。
る。 (実施例1)以下の比率に従って、実施例1の合成繊維
紙を本発明に係る製造方法によって製造した。 ポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊維・・・
70kg ポリエチレングリコールテレフタレート繊維・・・30
kg 前記のポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊維
は、1.5Dの太さと6mmの長さを有する52kgの
未処理のポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊
維と18kgの処理ポリ(p−フェニレンテレフタール
アミド)繊維からなる。ポリエチレングリコールテレフ
タレート繊維は、太さ1.5D,長さ6mmである。前
記の製造方法は以下の通りである。図1を参照しつつ説
明する。未処理のポリ(p−フェニレンテレフタールア
ミド)繊維を緩和及び解離して、それからパルプ化する
ために処理ポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)
繊維と合成し、製紙成形、脱水、乾燥、245℃で2M
paの予備加熱及び予備加圧、線圧力が600N/c
m,260℃の熱間圧延の各工程を経て、密度が0.3
〜0.5g/cm3 の低密度の加脂されていない合成繊
維紙が得られた。それから、トリミング、巻き取りを行
い生成物を得た。脱水工程で取り除かれた水は後の必要
とされる処理で再利用される。
高圧熱間圧延の圧力が1200N/cmである以外は、
実施例1の方法に従った。最終的には、加脂されていな
い密度が0.5〜0.99g/cm3 の中密度の合成繊
維紙が得られた。
高圧熱間圧延の圧力が3000N/cmである以外は、
実施例1の方法に従った。最終的には、加脂されていな
い密度が0.9〜1.2g/cm3 の高密度の合成繊維
紙が得られた。
4の合成繊維紙を実質的に実施例1の方法と同様の製造
方法によって製造した。 ポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊維・・・
65kg ポリエチレングリコールテレフタレート繊維・・・30
kg 粉末状雲母(粒状で5〜10μm)・・・1kg 前記のポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊維
は、1.5Dの太さと6mmの長さを有する45kgの
未処理のポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊
維と20kgの処理ポリ(p−フェニレンテレフタール
アミド)繊維からなる。1.5Dの太さ、4mmの長さ
のポリエチレングリコールテレフタレート繊維が用いら
れた。実施例4の製造方法は、以下の点を除いて実施例
1の製造方法と実質的に同一であった。合成とパルプ化
の前に、粉末状雲母,水,少量の反応促進剤であるポリ
エチレングリコールオキサイドが混合され均一化され、
そしてこれらは前述の構成からなるポリ(p−フェニレ
ンテレフタールアミド)繊維とポリエチレングリコール
テレフタレート繊維に加えられ、化合物を形成しパルプ
化された点、予備加熱温度は250℃で、予備加圧は
1.5Mpaであった点、高圧熱間圧延の温度は265
℃で、線圧力は1500N/cmであった点。
5の合成繊維紙を合成して製造した。 ポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊維・・・
50kg ポリエチレングリコールテレフタレート繊維・・・50
kg 粉末状雲母(粒状で5〜10μm)・・・50kg 前記のポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊維
は、1.5Dの太さと6mmの長さを有する40kgの
未処理のポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊
維と10kgの処理ポリ(p−フェニレンテレフタール
アミド)繊維からなる。2.0Dの太さで、6mmの長
さのポリエチレングリコールテレフタレート繊維が用い
られた。実施例5における製造方法は、実施例4の製造
方法と同一である。
6の合成繊維紙を合成して製造した。 ポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊維・・・
60kg ポリエチレングリコールテレフタレート繊維・・・40
kg 粉末状雲母(粒状で10〜15μm)・・・10kg 前記のポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊維
は、2Dの太さと6mmの長さを有する45kgの未処
理のポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊維と
15kgの処理ポリ(p−フェニレンテレフタールアミ
ド)繊維からなる。2Dの太さで、6mmの長さのポリ
エチレングリコールテレフタレート繊維が用いられた。
実施例6における製造方法は、高圧熱間圧延が265℃
で2000N/cmの圧力であった以外は実施例4の製
造方法と同一である。
7の合成繊維紙を合成して製造した。 ポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊維・・・
60kg ポリエチレングリコールテレフタレート繊維・・・40
kg 粉末状雲母(粒状で10〜20μm)・・・10kg 前記のポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊維
は、1.5Dの太さと6mmの長さを有する40kgの
未処理のポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊
維と20kgの処理ポリ(p−フェニレンテレフタール
アミド)繊維からなる。1.5Dの太さで、4mmの長
さのポリエチレングリコールテレフタレート繊維が用い
られた。実施例7における製造方法は、実質的に実施例
6の製造方法と同一である。
8の合成繊維紙を合成して製造した。 ポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊維・・・
50kg ポリエチレングリコールテレフタレート繊維・・・50
kg 粉末状雲母(10〜15μm)・・・50kg 前記のポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊維
は、1.5Dの太さと6mmの長さを有する30kgの
未処理のポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊
維と20kgの処理ポリ(p−フェニレンテレフタール
アミド)繊維からなる。1.5Dの太さで、5mmの長
さのポリエチレングリコールテレフタレート繊維が用い
られた。実施例8における製造方法は、実質的に実施例
6の製造方法と同一である。
9の合成繊維紙を合成して製造した。 ポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊維・・・
50kg ポリエチレングリコールテレフタレート繊維・・・50
kg 前記のポリ(p−フェニレンテレフタールアミド)繊維
は、1.5Dの太さと6mmの長さを有する。ポリエチ
レングリコールテレフタレート繊維は1.5Dの太さ
で、4mmの長さであった。実施例9における製造方法
は、打ち延ばしの工程が合成の前に行われた以外は実質
的に実施例3の製造方法と同一であった。
るが、この分野の専門家にとっては、この発明は、この
発明の本質的な要点からはずれることなく多数の変形、
一部置換、再整理できることは理解できることである。
この発明の範囲として明細書を参照するものとする。
しい種類の合成素材である。これは芳香族ポリアミドを
主成分とした合成繊維から成る紙のような素材であり、
特別な製紙技術により製造される。この合成繊維紙は高
温耐性(190〜310℃で適切に使用され、220℃
以下では長時間使用できる)、高強度、低変形性、難燃
性、耐燃性、耐化学的浸食性と高電気絶縁性を有してい
る。異なる使用によって要求される低密度、中密度及び
高密度の合成繊維紙は、繊維の性質、二種類の繊維の比
率及び熱間圧延圧力を変化させることによって製造でき
る。加脂、低加脂及び高加脂の生成物は添加する加脂の
割合を変えることで生成できる。また、この生成物は異
なる厚さゲージ(0.05〜10mm)(1.0mm以
上のものなら繊維厚紙と呼ばれる)と幅ゲージを有する
ものに作ることができる。本発明は異なる技術分野にお
いての必要性を満たす異なる種類と異なるゲージの生成
物の一連を提供することができる。本発明における合成
繊維紙はメカトロニクス、航空機産業、航空宇宙学、国
家防御の軍事プロジェクト、民間利用のハイテク分野、
高圧装置及び高温環境で用いられる絶縁材などの分野に
おいて幅広く適用することができ、且つ構造材料として
特別使用される複合材料中において利用可能である。
フローチャート図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 50〜80重量部のポリ(p−フェニレ
ンテレフタールアミド)繊維、20〜50重量部のポリ
エチレングリコールテレフタレート繊維、0〜50重量
部の粉末状雲母からなることを特徴とする合成繊維紙。 - 【請求項2】 70〜80重量部のポリ(p−フェニレ
ンテレフタールアミド)繊維、20〜30重量部のポリ
エチレングリコールテレフタレート繊維からなることを
特徴とする請求項1に記載の合成繊維紙。 - 【請求項3】 60〜70重量部のポリ(p−フェニレ
ンテレフタールアミド)繊維、30〜40重量部のポリ
エチレングリコールテレフタレート繊維、0〜10重量
部の粉末状雲母からなることを特徴とする請求項1に記
載の合成繊維紙。 - 【請求項4】 50〜60重量部のポリ(p−フェニレ
ンテレフタールアミド)繊維、40〜50重量部のポリ
エチレングリコールテレフタレート繊維、10〜50重
量部の粉末状雲母からなることを特徴とする請求項1に
記載の合成繊維紙。 - 【請求項5】 前記ポリ(p−フェニレンテレフタール
アミド)繊維が1.5〜2.0Dの太さで、4〜6mm
の長さであり、且つ前記ポリエチレングリコールテレフ
タレート繊維が1.5〜2.0Dの太さで、4〜6mm
の長さであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれ
かに記載の合成繊維紙。 - 【請求項6】 請求項1乃至5のいずれかに記載の合成
繊維紙の製造方法であって、合成及びパルプ化、製紙成
形、脱水、高圧熱間圧延、トリミングからなり、合成及
びパルプ化する前に、未処理のポリ(p−フェニレンテ
レフタールアミド)繊維とポリエチレングリコールテレ
フタレート繊維を部分的に緩和し、そして解離して、そ
れからこれを合成しパルプ化するために処理ポリ(p−
フェニレンテレフタールアミド)繊維と混合することを
特徴とする合成繊維紙の製造方法。 - 【請求項7】 未処理のポリ(p−フェニレンテレフタ
ールアミド)繊維と処理ポリ(p−フェニレンテレフタ
ールアミド)繊維の重量比を1:1〜0.2とすること
を特徴とする請求項6に記載の合成繊維紙の製造方法。 - 【請求項8】 未処理のポリ(p−フェニレンテレフタ
ールアミド)繊維と処理ポリ(p−フェニレンテレフタ
ールアミド)繊維の重量比を1:0.34とすることを
特徴とする請求項7に記載の合成繊維紙の製造方法。 - 【請求項9】 合成及びパルプ化する前に、粉末状雲母
が均質化した混合物とするための反応促進剤に混合され
ることを特徴とする請求項6に記載の合成繊維紙の製造
方法。 - 【請求項10】 前記反応促進剤が無機物のゲル及び/
又はポリエチレングリコールオキサイドであることを特
徴とする請求項9に記載の合成繊維紙の製造方法。 - 【請求項11】 前記予備加熱の温度が240〜250
℃、前記予備加圧の圧力が1〜2Mpa、前記高圧熱間
圧延の温度が255〜265℃、線圧力が500〜30
00N/cmであることを特徴とする請求項6〜10の
いずれかに記載の合成繊維紙の製造方法。
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