KR100560899B1 - 합성섬유 페이퍼 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 합성섬유 페이퍼에 관한 것이다. 합성 섬유 페이퍼는 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유, 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유 및 마이카 분말을 포함한다. 이러한 합성섬유 페이퍼는 고온 저항성, 고강도, 저변형성, 내화성, 내염성, 화학물질에 대한 내부식성 및 우수한 절연성을 가지므로, 메카노-일렉트로닉스, 항공, 우주, 국가 방위를 위한 군 프로젝트, 민간 하이테크 분야, 고전압 장치, 고온 환경에서의 절연재 등으로 광범위하게 사용될 수 있으며, 또한 구조재료로서 특별한 용도에 따른 복합재료로 사용될 수 있다. 본 발명은 또한 이러한 합성섬유 페이퍼의 제조방법을 제공한다.
Description
본 발명은 합성섬유 페이퍼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방향족 폴리아미드 합성섬유를 주된 원료로 하여 제조된 섬유 페이퍼에 관한 것이다.
또한 본 발명은 상기 합성섬유 페이퍼의 제조방법에 관한 것이다.
또한 본 발명은 상기 합성섬유 페이퍼의 제조방법에 관한 것이다.
방향족 폴리아미드 합성섬유 페이퍼는 독특한 페이퍼 제조기술을 통하여 방향족 폴리아미드 합성섬유로 제조된 페이퍼 같은 재료이다. 이러한 재료는 고온 저항성, 고강도, 저변형성, 내화성, 내염성, 화학물질에 대한 내부식성 및 우수한 절연성 때문에, 메카노-일렉트로닉스 제품, 항공, 우주 등의 하이테크 분야에서 광범위하게 사용되어 왔다. 현재, "노멕스 브랜드 페이퍼(Nomex Brand paper}라는 상품명으로 시장에서 판매되고 있는 방향족 폴리아미드 섬유 페이퍼는 폴리(메타-페닐렌 메타프탈 아미드) 섬유를 사용한다. 그러나, 이러한 합성 섬유 페이퍼의 제조방법은 아직 만족할 만하게 공개되어 있지 않다.
종래부터 다양한 종류의 합성섬유가 제공되었다. 합성섬유를 제조하기 위한 주된 성분, 즉 구조 섬유와 접착 섬유의 변화에 따라 합성섬유의 제조 공정을 달리 하므로써 다양한 성질과 용도를 갖는 합성섬유를 제조할 수 있다.
중국 특허공보 CN 1128305호는 폴리프로필렌이 구조 성분(섬유의 핵심 재료)으로 사용되고, 폴리에틸렌이 복합 섬유의 접착 성분(섬유의 표면층)으로 사용된 열융해 자기접착 복합 섬유를 개시하고 있다. 복합 섬유의 주된 성분인 핵심 재료는 그 외층이 접착 섬유로 감싸져서 핫-멜트에 의해 표면이 수지로 감싸진다. 이러한 복합 섬유는 소프트한 촉감 때문에 위생 납킨이나 기저귀용으로 광범위하게 사용될 수 있다.
중국 공개특허공보 CN 1195040A호는 폴리프로필렌이 구조 섬유(I)로 사용되고, 다른 저융점 수지가 접착 성분(II)으로 사용된 또 다른 복합 섬유를 개시하고 있다. CN 1128305호와 CN 1195040A호에 개시된 복합 섬유의 주된 차이점은 CN 1195040A호 복합 섬유의 단면이 균일하지 않고, 성분 II가 성분 I의 외층을 완전히 감싸는 것이 아니라 성분 I의 불균일한 단면의 특정 부분만을 감싸므로써 고강도의 부드러운 촉감을 갖는 부직포가 얻어진다는 것이다. 이 외에, 얻어진 복합 섬유는 밀착성과 커버성 등의 성질이 매우 우수하다.
중국 공개특허공보 CN 1034769A호에는 많은 씨실로 여러 겹 감싸 고착시킨 다음 필름 제료로 결합시킨 부직포가 개시되어 있다. 좀 더 상세하게는, 렙과 씨실이 직물을 제조하는 공정에 사용되었다는 사실 때문에 부직포라고 부른다. 전술한 문헌으로부터 구조 성분(소위, 구조 섬유)과 접착 성분(또는 점착성분이라 함)이 열압 처리공정에 의하여 복합 섬유를 형성하는 실질적인 성분이라는 것을 알 수 있다. 구조 성분과 접착 성분을 다르게 사용하므로써 다양한 성질과 용도를 갖는 합성 섬유를 제조할 수 있다.
부직포는 종래 기술에 나타난 바와 같이, 예를 들어 건식 공정을 통하여 생산되는 것이 보통이다. 중국 공개특허공보 CN 1116862A호 및 CN 1195040A호는 단일 종류 또는 이종의 섬유로 이루어진 얇은 층을 먼저 형성하고, 이어서 기계적, 화학적 또는 열적 방법을 통하여 섬유를 결합시키고 고화시키는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 제지공정은 일반적으로 습식 공정에서 수행된다. 즉, 페이퍼는 비팅 및 제지화 등의 공정을 통하여 제조된다. 중국 공개특허공보 CN 1225404A호는 대표적인 식물 섬유와 부직포를 결합시키므로써 강도를 향상시킨 식물 섬유와 부직포의 복합 페이퍼를 제조하는 방법이 개시하고 있다. 이러한 제조방법은 습식 조건에서의 제지화 공정과 건식 조건에서의 혼합 공정의 결합으로 특정지어 진다. 이러한 제조방법에 의해 제조된 페이퍼는 일반적인 페이퍼와 같이 필기 및 프린팅 기능을 가질 뿐만 아니라, 부직포와 같이 고강도이며 물에 대한 저항성이 우수하다.
종래부터 다양한 종류의 합성섬유가 제공되었다. 합성섬유를 제조하기 위한 주된 성분, 즉 구조 섬유와 접착 섬유의 변화에 따라 합성섬유의 제조 공정을 달리 하므로써 다양한 성질과 용도를 갖는 합성섬유를 제조할 수 있다.
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중국 공개특허공보 CN 1034769A호에는 많은 씨실로 여러 겹 감싸 고착시킨 다음 필름 제료로 결합시킨 부직포가 개시되어 있다. 좀 더 상세하게는, 렙과 씨실이 직물을 제조하는 공정에 사용되었다는 사실 때문에 부직포라고 부른다. 전술한 문헌으로부터 구조 성분(소위, 구조 섬유)과 접착 성분(또는 점착성분이라 함)이 열압 처리공정에 의하여 복합 섬유를 형성하는 실질적인 성분이라는 것을 알 수 있다. 구조 성분과 접착 성분을 다르게 사용하므로써 다양한 성질과 용도를 갖는 합성 섬유를 제조할 수 있다.
부직포는 종래 기술에 나타난 바와 같이, 예를 들어 건식 공정을 통하여 생산되는 것이 보통이다. 중국 공개특허공보 CN 1116862A호 및 CN 1195040A호는 단일 종류 또는 이종의 섬유로 이루어진 얇은 층을 먼저 형성하고, 이어서 기계적, 화학적 또는 열적 방법을 통하여 섬유를 결합시키고 고화시키는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 제지공정은 일반적으로 습식 공정에서 수행된다. 즉, 페이퍼는 비팅 및 제지화 등의 공정을 통하여 제조된다. 중국 공개특허공보 CN 1225404A호는 대표적인 식물 섬유와 부직포를 결합시키므로써 강도를 향상시킨 식물 섬유와 부직포의 복합 페이퍼를 제조하는 방법이 개시하고 있다. 이러한 제조방법은 습식 조건에서의 제지화 공정과 건식 조건에서의 혼합 공정의 결합으로 특정지어 진다. 이러한 제조방법에 의해 제조된 페이퍼는 일반적인 페이퍼와 같이 필기 및 프린팅 기능을 가질 뿐만 아니라, 부직포와 같이 고강도이며 물에 대한 저항성이 우수하다.
본 발명의 목적은 구조 섬유로서 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유(방향족 폴리아미드 섬유)를 사용하고, 접착 섬유로서 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유(폴리에스테를 섬유 또는 테릴렌)를 사용하여 제조된 페이퍼 재료를 제공하는데 있다. 본 발명의 합성 섬유 페이퍼는 고온 저항성, 고강도, 저변형성, 내화성, 내염성, 화학물질에 대한 내부식성 및 우수한 절연성 등과 같은 우수한 성질 을 가지므로 항공 및 우주 산업, 국가 방위 및 군수 산업, 민간 하이테크 분야에 있어서 고질의 절연재로서 광범위하게 사용될 수 있다. 이러한 합성섬유 페이퍼는 특히, 벌집 모양의 기재에서 구조 물질로 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유를 원료 물질로 하여 제조된 합성섬유 페이퍼의 제조방법을 제공하는데 있다. 본 발명의 제조방법은 건식 조건에서의 부직포 제조 공정과 습식 조건에서의 제지화 공정을 성공적으로 결합시킨다. 또한, 본 발명의 제조방법은 고압 핫-롤링 공정을 사용하므로써 매우 특별하고 특징있는 기술로 완성되었다.
본 발명의 다른 목적은 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유를 원료 물질로 하여 제조된 합성섬유 페이퍼의 제조방법을 제공하는데 있다. 본 발명의 제조방법은 건식 조건에서의 부직포 제조 공정과 습식 조건에서의 제지화 공정을 성공적으로 결합시킨다. 또한, 본 발명의 제조방법은 고압 핫-롤링 공정을 사용하므로써 매우 특별하고 특징있는 기술로 완성되었다.
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본 발명의 합성 섬유 페이퍼는 다음의 재료(중량부)들을 포함한다;
폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유 50 - 80
폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유 20 - 50
마이카 분말 0 - 50
바람직하게는, 상기 합성 섬유 페이퍼는 다음의 재료(중량부)들을 포함한다;
폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유 70 - 80
폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유 20 - 30
충진제가 함유되지 않은 합성 섬유 페이퍼는 상기 함량에 따른 비율로 제조될 수 있다.
좀 더 바람직하게는, 전술한 합성 섬유 페이퍼는 다음의 재료(중량부)들을 포함한다;
폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유 60 - 70
폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유 30 - 40
마이카 분말 0 - 10
저함량의 충진제가 함유된 합성 섬유 페이퍼는 상기 함량에 따른 비율로 제조될 수 있다.
본 발명에 있어서, 마이카 분말의 입경은 5 - 20㎛인 것이 바람직하다.
또한, 전술한 합성 섬유 페이퍼는 다음의 재료(중량부)들을 포함하는 것이 더욱 바람직하다;
폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유 50 - 60
폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유 40 - 50
마이카 분말 10 - 50
고함량의 충진제가 함유된 합성 섬유 페이퍼는 상기 함량에 따른 비율로 제조될 수 있다.
상기 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유의 입경은 1.5 - 2.0D, 길이는 4 - 6m/m이고, 상기 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유의 입경은 1.5 - 2.0D, 길이는 4 - 6m/m이다.
이러한 합성섬유 페이퍼의 제조공정은 혼합 및 펄프화 단계. 제지성형화(papermaking shaping) 단계, 탈수 단계, 예열 건조 단계, 예압 단계, 핫-롤링(hot-rolling) 단계, 트리밍(trimming) 단계를 포함한다. 이 때, 표면가공 처리되지 않은 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유와 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유는 혼합 및 펄프화 단계 이전에 비율대로 느슨하게 분산시킨 다음, 표면가공 처리된 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유와 혼합하여 혼합 및 펄프화한다.
상기 표면가공 처리되지 않은 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유와 표면가공 처리된 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유의 비율은 중량비로 1:1 - 0.2인 것이 바람직하고, 1:0.34인 것이 더욱 바람직하다.
상기 공정에서, 혼합 및 펄프화 단계 이전에, 마이카 분말을 공정 첨가제와 투입하여 균일하게 혼합한다.
이러한 공정 첨가제로는 무기 겔 및/또는 폴리에틸렌 글리콜 옥사이드가 있다.
본 발명의 공정에 있어서, 예열 온도는 240 내지 250℃이고, 예압 압력은 1 내지 2Mpa이고, 고압 핫 롤링의 온도는 255 내지 265℃이고, 선형 압력(linear pressure)은 500 내지 3000N/cm이다.
폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유(방향족 폴리아미드 섬유 1414)는 다음과 같은 일반식 구조를 갖는 구조 섬유이다.
이러한 섬유는 원료 물질로서 테레프탈릴 클로라이드와 파라-페틸렌 디아민을 NMP-CaCl2 용매하, 저온에서 중축합하여 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 수지를 제조한 다음, 액정 방사하는 단계를 포함하는 공정에 의해 생산될 수 있다. 방사된 섬유는 필요한 길이로 절단되거나 또는 직접 단섬유로 침전된다. 이렇게 조조된 섬유는 현저한 고강도(최대 인장강도 200 CN/betx, 강성률 0.29, 절단 신장률 3%), 고탄성율(67KN/㎟까지), 고온 저항성(500℃에서 분해), 내화성, 내염성, 화학물질에 대한 내부식성 및 우수한 절연성을 갖는다. 따라서, 폴리(파라-페닐렌 테레 프탈 아미드)을 구조 섬유의 주된 성분으로 하여 제조된 합성섬유 페이퍼 또한 전술한 우수한 성질을 갖는다.
합성섬유는 결착력(binding force)이 충분하지 않기 때문에, 식물 재료로 이루어진 섬유보다 제지성형화하기 어렵다. 합성섬유의 결착은 주로 융해된 섬유의 접착력에 의존한다. 그러나, 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유는 명확한 융점을 갖고 있지 않으므로, 제지성형화하는 동안 저융점을 갖는 소정의 섬유를 가교 섬유로서 참가해야 한다. 합성섬유 페이퍼 원료가 가교 섬유의 융점 근처에서 감겨질 때, 융해된 유연한 가교섬유는 융해되지 않은 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유를 결착시켜 망상 재료를 형성하므로서 페이퍼가 완성된다. 본 발명에 있어서, 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유(폴리에스테르 섬유)가 가교 섬유로서 사용된다. 그 구조식은 다음과 같다;
상기 섬유의 연화점은 238 - 240℃이고, 융점은 255 - 260℃이다. 상기 섬유는 합성섬유 페이퍼의 사용온도인 220℃보다도 높은 연화온도를 가지며, 고강도와 우수한 전기 절연성을 갖는다. 가교 섬유로서 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유를 적절히 첨가하면 합성섬유 페이퍼의 물리적, 기계적 지수와 전기 절연성을 크게 저하시키지는 않는다. 충진제가 사용될 경우, 본 발명에 사용되는 가교 섬유의 함량은 40 내지 50중량부까지 증가시킬 수 있으나, 30중량부까지 증가시키는 것이 가장 바람직하다.
합성섬유 페이퍼가 고전압의 한경 및 빈번하거나 연속적으로 코로나 방전이 사용되는 장소에 사용되는 경우, 제지화 단계에서 마이카 분말을 첨가하여 혼합할 필요가 있다. 마이카 분말을 충진하므로써 코로나 방전에 대한 제품의 저항력이 강화된다. 충진 비율은 용도에 따라 0 내지 50중량부까지 변화시킬 수 있다. 충진율이 50중량부(고충진)에 이르면, 제품은 고강도, 고온 저항성 등의 고유한 성질 외에 마이카의 특성도 갖는다.
본 발명의 합성섬유 페이퍼 제조방법에 있어서, 물에서의 섬유 분산성을 향상시키기 위하여 혼합 및 펄프화하는 단계에서 고점성도를 갖는 물질을 소량 펄프에 첨가한다. 펄프 슬러리는 소정의 점성도를 갖게 되고, 펄프에서의 섬유 유동성이 저하되며, 섬유의 얽힘과 뭉침이 완화되어 펄프 내의 섬유 분산성이 향상되므로써, 결국 합성섬유 페이퍼의 균일성을 향상시키려는 목적을 달성할 수 있다.
제지성형화를 위해 사용되어 페이퍼 원료(paper blank)에 잔류하는 소정의 증점제는 섬유를 약간 점착성 있게 만들므로써, 완성 전에 페이퍼 원료가 최초 강도를 유지하도록 하게 하여 페이퍼 원료가 기초 직물에서 운반하는 과정에서 파괴되지 않도록 한다. 또한, 제지공정이 부드럽게 수행될 수 있도록 한다.
본 발명에서 사용되는 증점제는 무기 겔 SM 및 폴리에틸렌 글리콜 옥사이드 PO로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 이들은 각각 단독으로, 또는 혼합하여 사용될 수 있디. 증점제의 첨가량은 약 0.3 - 0.8%인데, 증점제의 점도, 타입, 페이퍼 게이지 및 제지 기계의 타입에 따라 적절히 조절할 수 있다. 일반적으로, 두꺼운 페이퍼에 대한 사용량은 얇은 페이퍼보다 더 많다. 충진 페이퍼에 대한 사용 량은 충진하지 않은 페이퍼에 대한 사용량보다 많다.
제지공정시 페이퍼 원료의 균일성을 향상시키기 위하여, 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유를 표면가공하는 것이 필요하다. 이 표면가공은 섬유의 표면 성질을 변화시키고 섬유의 물에 대한 친화성을 향상시키므로서, 물에서의 섬유의 분산성이 오랫동안 유지되도록 한다. 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유를 표면가공 처리하는 공정은 다양하다. 여기에서는 기계적 공정 또는 기계-화학적 혼합공정이 사용된다. 이것은 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유를 비터로 비팅한 다음, 찢고 절단하여 섬유의 길이를 줄이고 그 표면을 거칠게 만드는 공정을 의미한다. 비팅 단계에서 소정의 공정 첨가제가 또한 첨가될 수 있는데, 이러한 공정 첨가제를 혼합한 후 비팅하는 것을 소위 기계-화학적 혼합공정이라 한다. 실제 생산공정에 있어서, 두가지 다른 길이를 갖는 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유를 혼합하여 적용하는 것도 가능하며(특히, 침전법에 의해 직접 생산된 초단섬유에 적합함), 동일한 결과가 달성된다.
합성섬유 페이퍼는 우수한 인장강도, 신장율, 밀도와 높은 찢김강도(rearing strength) 및 초기 찢김강도를 가져야 하고, 동시에 제지공정에서 균일성이 우수해야 하므로, 찢김 강도를 만족시킬 수 있는 정도의 섬유길이와 인장강도를 만족시킬 수 있는 정도의 섬유길이를 가져야 한다. 따라서, 본 발명에서는 페이퍼 원료의 골격으로서 표면가공 처리된 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유(단섬유)와 소정량의 표면가공 처리되지 않은 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유(장섬유)를 혼합하여 단섬유와 장섬유를 뒤섞으므로써, 페이퍼 원료와 섬유의 혼합 밀도의 균일성을 향상시킨다.
표 1은 두가지 타입의 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유의 혼합 비율에 따른 페이퍼 원료의 물리적, 기계적 성질을 나타내고 있다.
| 표면가공 처리되지 않은 섬유: 표면가공 처리된 섬유 | 페이퍼 원료의 밀도 g㎤ | 찢김 강도 지수 CN·m2/g | 초기 찢김강도 지수 N·m2/g | 인장강도 지수 N·m/g |
| 1:1 | 0.19 | 2.48 | 0.44 | 27.7 |
| 1:0.34 | 0.20 | 3.75 | 0.61 | 20.7 |
| 1:0.2 | 0.21 | 5.21 | 0.73 | 9.24 |
표 1로부터, 찢김 강도 및 초기 찢김 강도는 표면가공 처리된 섬유의 비율이 증가함에 따라 증가하고, 인장강도는 표면가공 처리되지 않은 섬유의 양이 증가함에 따라 감소한다. 두가지 타입의 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유 비율은 1:0.34로 조절하는 것이 모든 관련된 성질들을 만족시킨다는 점에서 바람직하다. 용도에 따라 페이퍼의 특별한 찢김 강도 및 인장 강도가 필요할 때에는 표 1에 나타난 데이터를 참조하여 두가지 타입의 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유의 비율을 조절하므로써 만족할 만한 제품을 생산할 수 있다.
섬유사이의 약한 결착력 때문에, 합성섬유 페이퍼가 건조된 후에는 페이퍼의 섬유는 느슨해지므로 그 기계적 강도는 약하다. 따라서, 가압하에서 핫-롤링 세팅 처리하여 저융점의 가교 섬유(짧게 잘라진 폴리에스테르 섬유)를 유연하게 되도록 융해시키면, 표면가공 처리되지 않은 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유로 이루어진 섬유 네트와 결합되므로써 요구되는 성질을 갖는 합성섬유 페이퍼가 완성된다.
페이퍼 원료가 강한 인장력에 견뎌서 고압에서 핫-롤링할 때 파괴되지 않는 충분한 기계적 강도를 갖도록 하기 위하여, 페이퍼 원료를 고압에서 핫-롤링하기 전에 예열 롤러에 통과시켜 가교 섬유의 연화점까지 예열하고 예압한다.
표 2는 핫-롤링 온도 및 압력을 나타낸다.
| 예열 압력 | 고압 핫-롤링 | ||
| 예열 온도(℃) | 예압 압력(MPa) | 핫-롤링 온도(℃) | 핫-롤링의 선형 압력 (N/cm) |
| 240 ~ 250 | 1 ~ 2 | 255 ~ 265 | 500 ~ 3000 |
핫-롤링 압력이 높을수록, 합성섬유 페이퍼의 밀도는 커진다. 폴러의 압력(선형 압력)의 변화시키므로써, 밀도가 다른 다양한 타입의 제품을 얻을 수 있다.
충진제가 채워질 때, 충진제에 충분한 접착력을 부여하기 위하여 좀 더 많은 가교 섬유가 융해되어야 하며, 동시에 핫-롤링 온도는 265℃정도로 적절히 조절해야 한다.
상기 공정은 소량의 공정 첨가제와 함께 충진제(마이카 분말)를 혼합하고 고속으로 교반하여 펄프를 형성한 다음. 이 결과물을 섬유 페이퍼의 펄프에 혼합하는 방법으로 용이하게 수행될 수 있다.
가교 섬유가 과도하게 융해되어 합성 섬유 페이퍼의 기계적 성질에 영향을 주는 것을 방지하기 위하여, 예열 및 핫-롤링 온도는 선택된 온도에서 ±1℃의 온도로 정확하게 조절되어야 한다.
페이퍼 원료의 열전도 계수가 낮기 때문에, 페이퍼 원료의 열전도는 천천히 일어나며, 합성섬유 페이퍼가 두꺼울수록 예열 시간은 길어진다.
본 발명의 합성섬유 페이퍼는 새로운 종류의 고성능 합성 재료이다. 이것은 주된 성분이 방향족 폴리아미드 합성 섬유로 제조된 종이같은 재료이며, 특유의 제지 기술로 제조된다. 이러한 재료는 고온 저항성(190 - 310℃에서 사용하기에 적당한), 고강도, 저변형성, 내화성, 내염성, 화학물질에 대한 내부식성 및 우수한 전기 절연성을 갖는다. 저밀도, 중간 밀도, 고밀도의 합성섬유 페이퍼는 요구되는 용도에 따라 섬유의 특성, 두 섬유의 비율, 핫-롤링 압력을 변하시키므로써 얻을 수 있다.
충진되지 않거나, 저충진 또는 고충진의 제품은 첨가되는 충진제의 양을 변화시키므로써 얻을 수 있다. 또한, 이러한 제품은 두께(0.05 내지 10mm)(만일 1.0mm보다 크다면 섬유 페이퍼보드라고 불린다)와 폭을 달리하여 제조될 수 있다. 본 발명은 다른 기술 분야의 요구에 맞추어 다른 타입과 치수를 갖는 제품의 시리즈를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제조공정을 나타낸 흐름도이다.
실시예 1
실시예 1의 합성섬유 페이퍼는 본 발명의 제조공정에 따라 다음의 비율로 제조되었다.
폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 70kg
폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유 30kg
전술한 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유는 입경이 1.5D이고 길이가 6m/m인 표면가공 처리되지 않은 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 52kg과 표면가공 처리된 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 18kg을 함유하고 있다. 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유는 입경이 1.5D이고 길이가 6m/m이다.
전술한 본 발명의 제조공정은 다음과 같다;
도 1을 참조하면, 표면가공 처리되지 않은 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유를 분산 및 분리하고, 표면가공 처리된 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유와 혼합하여 펄프를 제조하고, 제지성형화 단계, 탈수 단계, 건조 단계, 245℃, 2Mpa의 조건에서 예열 및 예압 단계, 260℃, 600N/cm의 선형압력하에서 핫-롤링 단계를 거쳐 밀도가 0.3 - 0.5g/㎤인 충진제가 없는 저밀도 합성섬유 페이퍼를 제조하였다. 이어서, 트리밍(trimming)한 후 권취하여 제품을 생산하였다. 탈수단계에서 발생한 폐수는 필요에 따라 소정 처리되어 재사용될 수 있다.
실시예 2
핫-롤링 단계에서의 압력을 1200N/cm의 고압으로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여, 밀도가 0.5 - 0.99g/㎤인 충진제가 없는 중간 밀도의 합성섬유 페이퍼를 제조하였다.
실시예 3
핫-롤링 단계에서의 선형 압력을 3000N/cm의 고압으로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여, 밀도가 0.9 - 1.2g/㎤인 충진제가 없는 고밀도의 합성섬유 페이퍼를 제조하였다.
실시예 4
합성섬유 페이퍼의 성분을 다음과 같이 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 실시하였다;
폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 65kg
폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유 30kg
마이카 분말(5 - 10㎛의 입상) 1kg
전술한 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유는 입경이 1.5D이고 길이가 6m/m인 표면가공 처리되지 않은 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 45kg과 표면가공 처리된 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 20kg을 함유하고 있다. 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유는 입경이 1.5D이고 길이가 4m/m이다.
실시예 4의 제조방법은 혼합 및 펄프화 단계 이전에 마이카 분말, 물 그리고 소량의 공정 첨가제(폴리에틸렌 글리콜 옥사이드)를 균일하게 혼합한 후, 이들을 전술한 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유와 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유로 이루어진 조성물에 첨가하여 혼합하여 펄프를 제조하고 난 다음, 예열 온도 250℃, 예압 압력 1.5Mpa, 핫-롤링 단계에서의 온도 265℃, 선형압력 1500N/cm으로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 1과 실질적으로 동일한 방법으로 실시하였다.
실시예 5
실시예 5의 합성섬유 페이퍼의 성분은 다음과 같다;
폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 50kg
폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유 50kg
마이카 분말(5 - 10㎛의 입상) 50kg
전술한 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유는 입경이 1.5D이고 길이가 6m/m인 표면가공 처리되지 않은 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 40kg과 표면가공 처리된 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 10kg을 함유하고 있다. 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유는 입경이 2.0D이고 길이가 6m/m이다.
실시예 5의 제조방법은 실시예 4와 동일하다.
실시예 6
실시예 6의 합성섬유 페이퍼의 성분은 다음과 같다;
폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 60kg
폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유 40kg
마이카 분말(10 - 15㎛의 입상) 10kg
전술한 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유는 입경이 2D이고 길이가 6m/m인 표면가공 처리되지 않은 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 45kg과 표면가공 처리된 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 15kg을 함유하고 있다. 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유는 입경이 2D이고 길이가 6m/m이다.
실시예 6의 제조방법은 핫-롤링 단계에서의 선형 압력을 265℃에서 2000N/cm의 고압으로 변화시킨 것을 제외하고는 실시예 4와 실질적으로 동일하다.
실시예 7
실시예 7의 합성섬유 페이퍼의 성분은 다음과 같다;
폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 60kg
폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유 40kg
마이카 분말(10 - 20㎛의 입상) 10kg
전술한 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유는 입경이 1.5D이고 길이가 6m/m인 표면가공 처리되지 않은 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 40kg과 표면가공 처리된 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 20kg을 함유하고 있다. 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유는 입경이 1.5D이고 길이가 4m/m이다.
실시예 7의 제조방법은 실시예 6과 실질적으로 동일하다.
실시예 8
실시예 8의 합성섬유 페이퍼의 성분은 다음과 같다;
폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 50kg
폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유 50kg
마이카 분말(10 - 20㎛의 입상) 50kg
전술한 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유는 입경이 1.5D이고 길이가 6m/m인 표면가공 처리되지 않은 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 30kg과 표면가공 처리된 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 20kg을 함유하고 있다. 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유는 입경이 1.5D이고 길이가 5m/m이다.
실시예 8의 제조방법은 실시예 6과 실질적으로 동일하다.
실시예 9
실시예 9의 합성섬유 페이퍼의 성분은 다음과 같다;
폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유 50kg
폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유 50kg
전술한 폴리(파라-페틸렌 테레프탈 아미드) 섬유는 입경이 1.5D이고 길이가 6m/m이다. 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유는 입경이 1.5D이고 길이가 4m/m이다. 실시예 9의 제조방법은 혼합 단계 이전에 비팅공정을 실행한 것을 제외하고는 실시예 3과 실질적으로 동일하다.
본 발명의 특정한 실시예들이 상세한 설명에 기술되어 있으나, 이들은 여러 가지 다른 형태로 변형, 치환, 재배열될 수 있다는 것을 당업자들은 이해할 수 있을 것이며, 본 발명을 범위를 해석하는데 참조된다.
본 발명의 합성섬유 페이퍼는 메카노-일렉트로닉스, 항공, 우주, 국가 방위를 위한 군 프로젝트, 민간 하이테크 분야, 고전압 장치, 고온 환경에서의 절연재 등으로 광범위하게 사용될 수 있으며, 이 외에도, 구조재료로서 특별한 용도에 따른 복합재료로 사용될 수 있다.
Claims (11)
- 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유 50 내지 80중량부;폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유 20 내지 50중량부; 및마이카 분말 0 내지 50중량부;를 함유하는 것을 특징으로 하는 합성섬유 페이퍼.
- 제1항에 있어서, 상기 합성섬유 페이퍼는폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유 70 내지 80중량부; 및폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유 20 내지 30중량부;를 함유하는 것을 특징으로 하는 합성섬유 페이퍼.
- 제1항에 있어서, 상기 합성섬유 페이퍼는폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유 60 내지 70중량부;폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유 30 내지 40중량부; 및마이카 분말 0 내지 10중량부;를 함유하는 것을 특징으로 하는 합성섬유 페이퍼.
- 제1항에 있어서, 상기 합성섬유 페이퍼는폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유 50 내지 60중량부;폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유 40 내지 50중량부; 및마이카 분말 10 내지 50중량부;를 함유하는 것을 특징으로 하는 합성섬유 페이퍼.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유의 입경이 1.5 내지 2.0D이고 길이가 4 내지 6m/m이며, 상기 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유의 입경이 1.5 내지 2.0D이고 길이가 4 내지 6m/m인 것을 특징으로 하는 합성섬유 페이퍼.
- 혼합 및 펄프화 단계, 제지성형화 단계, 탈수 단계, 고압 핫-롤링 단계, 트리밍(trimming) 단계를 포함하는 합성섬유 페이퍼의 제조방법으로서,상기 혼합 및 펄프화 단계는 표면가공 처리되지 않은 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유와 폴리에틸렌 글리콜 테레프탈레이트 섬유를 먼저 소정의 비율대로 느슨하게 분산시킨 다음, 여기에 표면가공 처리된 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유를 투입하여 혼합 및 펄프화하는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제5항중 어느 한 항의 합성섬유 페이퍼 제조방법.
- 제6항에 있어서, 상기 표면가공 처리되지 않은 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유와 표면가공 처리된 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유의 중량비는 1:1 - 0.2인 것을 특징으로 하는 합성섬유 페이퍼 제조방법.
- 제7항에 있어서, 상기 표면가공 처리되지 않은 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유와 표면가공 처리된 폴리(파라-페닐렌 테레프탈 아미드) 섬유의 중량비는 1:0.34인 것을 특징으로 하는 합성섬유 페이퍼 제조방법.
- 제6항에 있어서, 상기 혼합 및 펄프화 단계 이전에 마이카 분말과 공정 첨가제를 투입하여 균일하게 혼합하는 것을 특징으로 하는 합성섬유 페이퍼 제조방법.
- 제9항에 있어서, 상기 공정 첨가제는 무기 겔, 폴리에틸렌 글리콜 옥사이드 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 합성섬유 페이퍼 제조방법.
- 제6항에 있어서, 상기 예열 온도는 240 - 250℃이고, 상기 예압 압력은 1 - 2Mpa이고, 상기 고압 핫-롤링 온도는 255 - 265℃이고, 상기 선형 압력은 500 - 3000N/cm인 것을 특징으로 하는 합성섬유 페이퍼 제조방법.
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