KR20220113826A - 재생 아라미드지의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

아라미드지를 재이용한 아라미드지 펄프를 사용하여, 적당한 기계적 특성을 갖고, 또한 외관도 양호한 재생 아라미드지의 제조 방법을 제공한다. 아라미드 단섬유 및 아라미드 피브리드로 형성되는 건조 아라미드지의 종잇조각을 수중에서 이해기(1)에 의해 이해시켜, 아라미드지 펄프를 얻는 이해 공정과, 지 펄프를 초지하는 초지 공정을 포함하며, 이해 공정에 있어서, 이해도가 93％ 이상이 되도록 아라미드지 펄프를 이해시킨다.

Description

재생 아라미드지의 제조 방법

본 발명은 재생 아라미드지의 제조 방법에 관한 것이다.

강도가 개선되고, 또한 열안정성을 갖는 재료로 제조된 종이로서 아라미드지가 있다. 아라미드지는 방향족 폴리아미드를 포함하는 합성지이며, 우수한 내열성, 내연성, 전기 절연성, 강인성 및 가요성을 가져, 전기 절연 재료 및 항공기 하니컴용 베이스로서 사용되어 왔다. 이들 재료 중, 듀퐁(DuPont)(미국)의 노멕스(Nomex)(등록 상표) 섬유를 포함하는 종이는, 폴리(메타페닐렌이소프탈아미드) 플록과 피브리드를 수중에서 혼합하고, 혼합한 슬러리를 초지하여, 캘린더 가공함으로써 제조되고 있다. 이 종이는, 고온 하에 있어서도 높은 강도 및 강인성을 가짐과 함께 우수한 전기 절연성을 갖는다.

이러한 아라미드지의 제조 공정에 있어서 발생하는 단재(端材)나 파손재를 재이용하는 방법이 지금까지 검토되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는, 건조 아라미드지를 6.4 내지 12.7mm의 체를 통과할 수 있는 크기로 분쇄하고, 이 건조 아라미드지를 사용하여 제조된 아라미드지 펄프를 함유하는 아라미드지가 개시되어 있다.

일본 특허 제3012365호 공보

그러나, 특허문헌 1에는, 종이의 원료로서 사용 가능한 아라미드지 펄프의 특성에 대해서는 규정되어 있지 않으며, 재이용하기 위한 미세화 처리가 불충분하면, 아라미드지 펄프 중에 종잇조각의 형상을 남긴 채의 원료가 잔존하게 되어, 이 상태의 원료를 사용하여 종이를 제작하면, 외관이나 두께가 불균일한 종이가 되기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명은 아라미드지를 재이용한 아라미드지 펄프를 사용하여, 충분한 기계적 특성을 갖고, 또한 외관도 양호한 재생 아라미드지의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 이러한 상황을 감안하여, 초지 제조된 아라미드지를 재이용한 아라미드지 펄프를 사용하여, 기계적 특성이 우수하고, 외관이 양호한 아라미드지를 개발하기 위해 예의 검토를 진행시킨 결과, 본 발명에 도달하였다.

본 발명의 일 양태에 따른 재생 아라미드지의 제조 방법은, 아라미드 단섬유 및 아라미드 피브리드로 형성되는 건조 아라미드지의 종잇조각을 수중에서 이해(離解)시켜, 아라미드지 펄프를 얻는 이해 공정과, 지(紙) 펄프를 초지하는 초지 공정을 포함하며, 이해 공정에 있어서, 이해도가 93％ 이상이 되도록 아라미드지 펄프를 이해시키는 것을 특징으로 한다.

상기 재생 아라미드지의 제조 방법에 따르면, 이해 공정에 있어서, 이해도가 93％ 이상이 되도록 아라미드지 펄프를 이해시킴으로써, 아라미드지 펄프 중에 종잇조각의 형상을 남긴 채의 원료가 거의 잔존하지 않게 되어, 기계적 특성이 향상되며, 또한 외관이 양호한 재생 아라미드지를 얻을 수 있다.

본 발명의 일 양태에 있어서, 아라미드지 펄프에 미세화 처리를 행하는 미세화 처리 공정을 더 포함한다.

상기 재생 아라미드지의 제조 방법에 따르면, 아라미드지의 종잇조각의 입도를 작게 할 수 있어, 고품질의 아라미드지를 재생할 수 있다.

본 발명의 일 양태에 있어서, 이해 공정에서는, 수중에서 연직 방향의 교반력을 발생시키도록 구성된 이해기를 사용하여 아라미드지를 이해시킨다.

아라미드지는 물과의 친화성이 낮아, 아라미드지의 종잇조각을 수중에 투하해도, 종잇조각이 수면에 부유해 버려, 충분히 이해가 진행되지 않는다. 특히, 아라미드지의 치수가 큰 경우에는, 수중에 가라앉기 어렵다. 이에 비해, 상기 재생 아라미드지의 제조 방법에 따르면, 연직 방향의 교반력을 발생시키도록 구성된 이해기에 의해 이해 공정을 행하기 때문에, 치수가 큰 아라미드지의 종잇조각이라도, 종잇조각이 수면에 머무르지 않고 수중까지 가라앉아 회류하기 때문에, 아라미드지를 이해시킬 수 있어, 초지용 원료로서의 재이용이 가능하게 된다. 이에 의해, 건조 아라미드지를 미세하게 파쇄하거나 하지 않고, 초지용 원료로서 재이용하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 일 양태에 있어서, 건조 아라미드지를 분쇄 및/또는 절단하여 종잇조각을 얻는 분쇄/절단 공정을 더 포함하고, 분쇄/절단 공정에서는, 건조 아라미드지를, 최대 치수가 12.7mm를 초과하도록 분쇄 및/또는 절단한다.

아라미드지는 물과의 친화성이 낮기 때문에, 최대 치수가 12.7mm를 초과하는 큰 종잇조각은 수면에 부유해 버려, 이해가 진행되지 않는다. 이에 비해, 상기 재생 아라미드지의 제조 방법에 따르면, 연직 방향의 교반력에 의해, 종잇조각이 수중에 가라앉아 회류하기 때문에, 최대 치수가 12.7mm를 초과하는 아라미드지의 종잇조각이라도 이해시킬 수 있다.

본 발명의 일 양태에 있어서, 아라미드지 펄프에, 아라미드 피브리드 및/또는 아라미드 단섬유를 혼합하는 혼합 처리를 행한다.

상기 재생 아라미드지의 제조 방법에 따르면, 보다 기계적 성능이 향상된 재생 아라미드지가 얻어진다.

본 발명에 따르면, 아라미드지의 초지 제조 시에 발생하는 단재나 파손재를 재이용한 아라미드지 펄프를 사용하여, 적당한 기계적 특성을 갖고, 또한 외관도 양호한 재생 아라미드지의 제조 방법이 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 지(紙) 펄프의 제조 방법에서 사용되는 이해기의 구성을 도시하는 사시도이다.

[아라미드]

본 실시 형태에 있어서, 아라미드란, 아미드 결합의 60％ 이상이 방향환에 직접 결합한 선상 고분자 화합물을 의미한다. 이러한 아라미드로서는, 예를 들어 폴리메타페닐렌이소프탈아미드 및 그의 공중합체, 폴리파라페닐렌테레프탈아미드 및 그의 공중합체, 코폴리파라페닐렌ㆍ3,4'-디페닐에테르테레프탈아미드 등을 들 수 있다. 이들 아라미드는, 예를 들어 방향족산 2염화물 및 방향족 디아민의 축합 반응에 의한 용액 중합법, 2단계 계면 중합법 등에 의해 공업적으로 제조되고 있으며, 시판품으로서 입수할 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 이들 아라미드 중에서는, 폴리메타페닐렌이소프탈아미드가 양호한 성형 가공성, 열접착성, 난연성, 내열성 등의 특성을 구비하고 있는 점에서 바람직하게 사용된다.

[아라미드 피브리드]

본 발명에 있어서 아라미드 피브리드란, 아라미드를 포함하는 필름상 미소 입자이며, 아라미드 펄프라고 칭하는 경우도 있다. 제조 방법은, 예를 들어 일본 특허 공고 소35-11851호, 일본 특허 공고 소37-5732호 공보 등에 기재된 방법이 예시된다. 아라미드 피브리드는, 통상의 목재(셀룰로오스) 펄프와 동일하게 초지성을 가지며, 수중 분산한 후, 초지기로 시트상으로 성형할 수 있다. 이 경우, 초지에 적합한 품질을 유지할 목적으로 소위 고해(叩解) 처리를 실시할 수 있다. 이 고해 처리는 디스크 리파이너, 비터, 그 밖의 기계적 절단 작용을 미치는 초지 원료 처리 기기에 의해 실시할 수 있다. 이 조작에 있어서, 피브리드의 형태 변화는 JIS P8121에 규정된 여수도(프리니스)로 모니터할 수 있다. 본 발명에 있어서, 고해 처리를 실시한 후의 아라미드 피브리드의 여수도는 10 내지 300㎤(캐나다 표준 여수도(캐나다 스탠다드 프리니스))의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 여수도가 300㎤보다 큰 아라미드 피브리드에서는, 그것으로 성형되는 시트상 재료의 강도가 저하될 가능성이 있다. 한편, 10㎤보다 작은 여수도의 아라미드 피브리드를 얻으려고 하면, 투입하는 기계 동력의 이용 효율이 작아지고, 또한 단위 시간당 처리량이 적어지는 경우가 많으며, 또한 아라미드 피브리드의 미세화가 지나치게 진행되기 때문에, 소위 결합제 기능의 저하를 초래하기 쉽다.

[아라미드 단섬유]

본 실시 형태에 있어서, 아라미드 단섬유란, 아라미드를 원료로 하는 섬유를 소정의 길이로 절단한 내열성 단섬유이며, 그러한 섬유로서는, 예를 들어 데이진 가부시키가이샤의 「데이진 커넥스(등록 상표)」, 듀퐁사의 「노멕스(등록 상표)」 등의 상품명으로 입수할 수 있는 것을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.

아라미드 단섬유의 길이는, 일반적으로 1mm 이상 25mm 미만, 바람직하게는 2mm 이상 12mm 미만의 범위로부터 선택할 수 있다. 단섬유의 길이가 1mm보다 작으면, 시트 재료의 역학 특성이 저하되고, 한편, 25mm 이상인 것은, 후술하는 습식법에서의 아라미드지의 제조 시에 「얽힘」「결속」 등이 발생하기 쉬워 결함의 원인이 되기 쉽기 때문에 바람직하지 않다.

아라미드 단섬유의 섬유 직경은 0.1 내지 40㎛의 범위로부터 선택할 수 있으며, 바람직하게는 0.5 내지 25㎛, 보다 바람직하게는 1 내지 20㎛이다.

[건조 아라미드지]

본 실시 형태에 있어서, 건조 아라미드지란, 상기 아라미드 피브리드, 아라미드 단섬유, 또는 이들의 혼합물로 주로 구성되는 시트상물이며, 후술하는 「아라미드지」와 나누어 표기한다. 건조 아라미드지는 일반적으로 20㎛ 내지 1000㎛의 범위 내의 두께를 갖고, 또한 건조 아라미드지는 일반적으로 10g/㎡ 내지 1000g/㎡, 바람직하게는 10g/㎡ 내지 500g/㎡의 범위 내의 평량을 갖고 있다.

건조 아라미드지는, 일반적으로 상기 아라미드 피브리드와 아라미드 단섬유를 혼합한 후, 혼합한 아라미드 피브리드와 아라미드 단섬유를 시트화하는 방법에 의해 제조된다. 구체적으로는, 예를 들어 아라미드 피브리드 및 아라미드 단섬유를 건식 블렌드한 후에, 기류를 이용하여 시트를 형성하는 방법, 아라미드 피브리드 및 아라미드 단섬유를 액체 매체 중에서 분산 혼합한 후, 액체 투과성의 지지체, 예를 들어 망 또는 벨트 상에 토출하여 시트화하고, 액체를 제거하여 건조하는 방법 등을 적용할 수 있지만, 이들 중에서도 물을 매체로서 사용하는, 소위 습식 초조법이 바람직하게 선택된다. 여기서, 아라미드 피브리드와 아라미드 단섬유의 혼합 비율은 임의이지만, 아라미드 피브리드/아라미드 단섬유의 비율(질량비)을 1/9 내지 9/1로 하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 2/8 내지 8/2로 하는 것이 좋다.

습식 초조법에서는, 적어도 아라미드 피브리드, 아라미드 단섬유를 함유하는 단일 또는 혼합물의 수성 슬러리를, 초지기에 송액하여 분산한 후, 탈수, 착수 및 건조한 후, 시트로서 권취하는 방법이 알려져 있다. 초지기로서는 장망 초지기, 원망 초지기, 경사형 초지기 및 이것들을 조합한 콤비네이션 초지기 등이 이용된다. 콤비네이션 초지기에서의 제조인 경우, 배합 비율이 다른 슬러리를 시트 성형하여 합일함으로써 복수의 종이층을 포함하는 복합체 시트를 얻을 수 있다. 초조 시에 필요에 따라 분산성 향상제, 소포제, 지력(紙力) 증강제 등의 첨가제가 사용된다.

[캘린더 가공]

상기와 같이 하여 얻어진 건조 아라미드지는, 한 쌍의 롤 사이에서 고온 고압으로 열압 가공함으로써, 밀도, 결정화도, 내열성, 치수 안정성 외에 기계 강도를 향상시키는 것이 알려져 있다. 열압 가공의 조건은, 예를 들어 금속제 롤을 사용하는 경우, 온도 100 내지 350℃, 선압 50 내지 400kg/㎝의 범위 내로 할 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 열압 시에 복수의 아라미드지를 적층할 수도 있다. 또한, 상기 열압 가공을 임의의 순서로 복수회 행할 수도 있다.

[아라미드지 펄프]

본 실시 형태에 있어서 아라미드지 펄프란, 상기 건조 아라미드지를 분쇄 및/또는 절단하여 미세하게 한 것을 나타낸다.

[지 펄프의 제조 방법]

본 실시 형태의 지 펄프의 제조 방법은, 건조 상태의 아라미드지를 수중에 투입하고, 아라미드지를 이해시켜 내열성 지 펄프를 얻는 이해 공정과, 내열성 지 펄프에 습식 미세화 처리를 실시하는 습식 미세화 처리 공정을 행함으로써 제조된다. 또한, 이해 공정 전에 아라미드지를 분쇄 또는 절단하여 종잇조각을 얻는 분쇄/절단 공정을 행해도 되고, 이해 공정 후에 제진 공정을 행하거나, 습식 미세화 처리 공정 후에 방진 공정이나 습식 체 분류 공정을 행하거나 해도 된다.

[이해 공정]

이해 공정은, 상기 아라미드지를 건조한 건조 상태의 아라미드지(이하 「건조 아라미드지」라고 함)를 연직 방향으로 교반력을 갖는 이해기를 사용하여 수중에서 이해시킨다. 연직 방향으로 교반력을 갖는 이해기로서는, 예를 들어 탭의 측면(벽면)에 로터를 배치한 펄퍼, 니더, 인텐사 펄퍼 등이 바람직하게 사용되지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.

도 1은, 본 실시 형태에 따른 지 펄프의 제조 방법에서 사용되는 이해기의 구성을 도시하는 사시도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 이해기(1)는, 소위 인텐사 펄퍼이며, 탭(6)과, 모터(2)와, 로터(4)를 구비한다.

탭(6)은, 비스듬하게 배치된 바닥면(6A)과, 바닥면(6A)의 에지에 상방을 향하여 세워 설치된 측벽(6B)을 구비한다. 탭(6)은, 바닥면(6A)의 하면이 복수의 다리 부재(8)에 접속되어, 지지되어 있다. 복수의 다리 부재(8)의 길이는 다르며, 로터(4)가 마련된 측이 하방에 위치하도록 지지되어 있다.

바닥면(6A)은 타원형이며, 로터(4)를 향하여 하방으로 경사져 있다. 측벽(6B)은, 바닥면(6A)의 에지로부터 연직 상방을 향하여 연장되며, 선단부가 중심을 향하여 끝이 가는 형상으로 되어 있다. 측벽(6B)의 상단 에지로 둘러싸인 부분에는, 원형의 개구가 형성되어 있다.

로터(4)는, 원형의 원판의 상면에 복수의 블레이드가 중심으로부터 반경 방향 외측을 향하여 방사상으로 연장되어 구성되어 있다. 로터(4)는, 탭(6)의 바닥면(6A)의 장축을 따른 한쪽의 단부에 마련되어 있고, 바닥면(6A)의 최하부에 위치하고 있다. 로터(4)는, 탭(6)의 하방에 배치된 모터(2)의 회전축에 접속되어 있다. 모터(2)의 회전축이 회전 구동됨으로써, 로터(4)가 회전한다.

탭(6) 내에는, 측벽(6B)을 따라 상하 방향으로 연장되는 배플(10)이 마련되어 있다. 배플(10)은, 탭(6)의 바닥면(6A)의 장축을 따른 다른 쪽의 단부에 마련되어 있다. 배플(10)은, 수평 단면이 삼각 형상이고, 상방을 향하여 폭 및 깊이가 크게 되어 있다. 배플(10)은, 연직 방향으로 측벽(6B)의 대략 전체 길이에 걸쳐 연장되어 있다.

이해기(1)의 탭(6)에는 물이 충전되어 있다. 로터(4)가 회전하면 로터(4)의 회전축을 중심으로 한 선회류가 연직 방향 전역에 걸쳐 발생한다. 탭(6)의 바닥면(6A)이 로터(4)를 향하여 하방으로 경사져 있기 때문에, 탭(6)의 바닥면(6A) 근방의 선회류는 상승류가 된다. 또한, 선회류는 배플(10)에 충돌하면, 하방을 향하는 하강류가 생긴다. 이에 의해, 탭(6) 내에는, 바닥부에서부터 표면 가까이까지 흐르는 상승류와, 표면 가까이에서부터 바닥부까지 흐르는 하강류가 생겨, 이들 상승류 및 하강류가 종잇조각을 연직 방향으로 교반하는 교반력으로서 작용한다. 또한, 탭(6) 내의 바닥부에 존재하는 종잇조각은 상승류에 의해 상승하고, 수면 가까이에 존재하는 종잇조각은 하강류에 의해 탭(6)의 바닥부까지 들어가, 로터(4)의 블레이드에 의해 절단된다.

일반적으로 건조 아라미드지는 물과의 친화성이 낮아, 단순히 물에 접촉시키는 것만으로는 수중에 가라앉지 않는다. 이 때문에, 예를 들어 목재 펄프를 포함하는 펄프 섬유의 이해에 사용되는, 원통형의 탭의 바닥면 중심에 로터를 갖는 저농도 펄퍼나 고농도 펄퍼에서는, 건조 아라미드지와 물을 혼합하기 어려워 이해가 진행되지 않는다. 이 때문에, 공업적으로 아라미드지 펄프를 제조하는 것이 곤란하다.

본 실시 형태에 있어서, 이해 공정에 있어서, 수중에 투입하는 건조 아라미드지의 긴 변의 사이즈(또는 최대 치수)는 12.7mm를 초과하는 사이즈이며, 바람직하게는 50mm 이상이다. 12.7mm 이하의 미세한 사이즈를 사용하는 경우에 있어서는, 보다 미세해질수록 건조 아라미드지의 비표면적이 증가하고, 그에 의해 전술한 물과의 친화성이 좋아지지만, 분쇄/절단 공정에서 분진이 발생하기 쉬워져, 분쇄/절단 공정에 있어서의 작업 환경상 바람직하지 않은 데다가, 사이즈가 작아질수록 분쇄 효율도 낮아지고, 또한 그 후 분쇄 아라미드지를 이해기에 투입할 때 분진이나 종잇조각이 춤추는 등, 취급이 매우 곤란해지기 때문에 바람직하지 않다.

또한, 수중에 투입하는 건조 아라미드지의 치수 및 형상은 이에 한하지 않으며, 이해 공정에 있어서, 수중에 투입하는 건조 아라미드지가 연속된 시트 형상을 갖고 있어도 된다. 본 실시 형태에 있어서 연속된 시트 형상이란, 긴 변이 1m 이상인 시트를 나타내며, 폭은 이해기의 탭의 사이즈에 따라 다르지만, 10 내지 3000mm, 바람직하게는 50 내지 2000mm이다.

상기 이해 공정에 있어서의 건조 아라미드지의 농도는 1.0 내지 7.0중량％, 바람직하게는 1.5 내지 6.0중량％, 보다 바람직하게는 2.0 내지 5.0중량％이다. 건조 아라미드지의 농도가 1.0중량％ 미만인 경우에는 얻어지는 이해 처리된 아라미드지 펄프(이하, 이해 아라미드지 펄프라고 칭하는 경우가 있음)가 상대적으로 적어져, 에너지나 생산 효율의 점에서 바람직하지 않고, 7.0중량％를 초과하면 이해 시에 슬러리의 점성이 지나치게 높아져, 이해를 진행시키는 것이 곤란하게 된다. 또한 이해 공정에 있어서의 아라미드지 펄프 현탁액의 액온은 10 내지 80℃, 바람직하게는 상온 내지 70℃이다. 일반적으로 액온을 높인 쪽이 이해 처리 효율은 향상되지만, 80℃를 초과하면 그 효과는 포화되기 때문에, 에너지가 소용없게 되어 바람직하지 않다.

또한, 이해 시에, 전술한 초조 시에도 첨가 가능한 분산성 향상제, 소포제, 지력 증강제, 혹은 이해 촉진제 등의 첨가제를 사용해도 된다.

[분쇄/절단 공정]

건조 아라미드지를 이해기에 투입하기 전에, 건조 아라미드지가 탭(6)의 개구에 대하여 큰 경우에는, 건조 아라미드지에 대하여 분쇄/절단 공정을 행한다. 분쇄/절단 공정에서는, 건조 아라미드지를 긴 변(최대 치수)이 12.7mm를 초과하는 사이즈, 보다 바람직하게는 긴 변이 50mm 이상의 사이즈인 종잇조각으로 분쇄 및/또는 절단한다. 또한, 건조 아라미드지의 긴 변(최대 치수)은 1000mm 이하인 것이 바람직하다. 분쇄 방법으로서는, 특별히 지정은 없지만, 건식법으로 분쇄하는 방법이 바람직하다. 구체적으로는, 슈레더, 크러셔, 볼 밀, 제트 밀 등을 사용하여 분쇄하는 방법을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 있어서는, 재단 시의 사이즈의 변동이 적고, 또한 분진이 나오기 어렵다고 하는 점에서, 슈레더가 바람직하게 사용된다.

[습식 미세화 공정]

이와 같이 하여 얻어진 내열성 지 펄프에, 습식 미세화 처리를 실시하는 습식 미세화 공정을 행할 수 있다. 습식 미세화 처리란, 물 매체 중에서 아라미드지에 충격을 주어 입도를 작게 하는 방법이며, 그러한 미세화 처리를 효율적으로 실시하는 설비로서는, 고속 이해기, 리파이너, 비터 등을 예시할 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.

습식 미세화 처리를 실시하는 것이 가능한 내열성 지 펄프의 특성의 지표로서 이해도를 들 수 있으며, 본 실시 형태에 있어서는, 이해도는 30％ 이상, 바람직하게는 35％ 이상이다.

건조 아라미드지의 종잇조각의 사이즈가 큰 경우에는, 이해가 불충분해져, 지 펄프 중에 사이즈가 큰 종잇조각이 잔존할 가능성이 있고, 그 경우에는 습식 미세화 처리를 행할 때 미세화 설비가 막힘을 일으킬 가능성이 있다. 이 때문에, 특히 이해 공정 시에 수중에 투입하는 건조 아라미드지의 사이즈가 50mm 이상인 경우에는, 이해도가 30％ 이상인 것이 바람직하다.

[이해도]

본 실시 형태에 있어서, 이해도란, JIS P8232에 규정되는, 스크린판을 배치한 실험용 스크린 장치를 사용하여, 이해 처리한 내열성 지 펄프의 절건 10g 상당분을 슬릿 간극 150㎛의 판을 구비한 스크린 장치에 통과시켜, 스크린을 통과한 내열성 지 펄프의, 투입한 내열성 지 펄프의 전체 중량에 대한 절건 중량 비율로 표시되며, 하기 식에 의해 계산된다.

[스크린을 통과한 아라미드지 펄프의 절건 중량]/([스크린 상에 남은 아라미드지 펄프의 절건 중량]+[스크린을 통과한 아라미드지 펄프의 절건 중량])×100(％)

본 실시 형태에 있어서, 재생 아라미드지에 사용되는 아라미드지 펄프의 이해도는 93％ 이상이며, 바람직하게는 94％, 보다 바람직하게는 95％ 이상이다. 이해도가 93％ 미만인 경우, 시트상물을 형성하였을 때 시트 표면에 미이해된 종잇조각상물이 현재화되어, 외관 불량은 물론, 얻어진 시트의 두께도 불균일해지기 때문에 바람직하지 않다.

[재생 아라미드지]

본 실시 형태에 있어서, 재생 아라미드지란, 상기 아라미드지 펄프를 함유하는 시트상물을 나타내며, 상기 건조 아라미드지와 마찬가지로, 일반적으로 20㎛ 내지 1000㎛의 범위 내의 두께를 갖고 있다. 또한, 본 실시 형태의 재생 아라미드지는, 일반적으로 10g/㎡ 내지 1000g/㎡, 바람직하게는 10g/㎡ 내지 500g/㎡의 범위 내의 평량을 갖고 있다.

본 실시 형태의 재생 아라미드지의 전체 중량 중에서 차지하는 아라미드지 펄프의 함유량은, 원하는 특성을 달성하는 것이면 특별히 제한은 없지만, 재생 아라미드지의 제조 중에 있어서의 공정 강도를 유지하기 위해서는 1 내지 90중량％가 바람직하고, 보다 충분히 공정 강도를 발현시키기 위해서는 1 내지 80중량％가 바람직하고, 또한 아라미드지의 특징인 전기 절연성을 충분히 발현하기 위해서는 1 내지 70중량％가 특히 바람직하다. 잔부는, 새로운 아라미드 피브리드, 또는 이것과 아라미드 단섬유를 병용하는 것이 좋지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.

[재생 아라미드지의 제조 방법]

본 실시 형태의 재생 아라미드지는, 상기 지 펄프의 제조 방법에 의해 얻어진 지 펄프 단독으로, 혹은 지 펄프와 아라미드 피브리드나 아라미드 단섬유 등을 혼합한 후, 시트화하는 방법에 의해 제조된다.

시트 제조 시에는, 예를 들어 상기 아라미드지 펄프와 아라미드 피브리드나 아라미드 단섬유 등을 건식 블렌드한 후에, 기류를 이용하여 시트를 형성하는 방법, 상기 아라미드지 펄프와 아라미드 피브리드나 아라미드 단섬유 등을 액체 매체 중에서 분산 혼합한 후, 액체 투과성의 지지체, 예를 들어 망 또는 벨트 상에 토출하여 시트화하고, 액체를 제거하여 건조하는 방법 등을 적용할 수 있지만, 이들 중에서도 물을 매체로서 사용하는, 소위 습식 초조법이 바람직하다.

습식 초조법에서는, 적어도 상기 아라미드지 펄프 및/또는 아라미드 피브리드를 함유하는 단일 또는 혼합물의 수성 슬러리를, 초지기에 송액하여 분산한 후, 탈수, 착수 및 건조 조작함으로써, 시트로서 권취하는 방법이다. 초지기로서는 장망 초지기, 원망 초지기, 경사형 초지기 및 이것들을 조합한 콤비네이션 초지기 등이 이용된다. 콤비네이션 초지기에서의 제조의 경우, 배합 비율이 다른 슬러리를 시트 성형하여 합일함으로써 복수의 종이층을 포함하는 복합체 시트를 얻을 수 있다. 초조 시에 필요에 따라 분산성 향상제, 소포제, 지력 증강제 등의 첨가제가 사용된다.

또한, 이 이외에 그 밖의 섬유상 성분(예를 들어 아라미드 섬유, 폴리페닐렌술피드 섬유, 폴리에테르에테르케톤 섬유, 셀룰로오스계 섬유, PVA계 섬유, 폴리에스테르 섬유, 아릴레이트 섬유, 액정 폴리에스테르 섬유, 폴리이미드 섬유 등의 유기 섬유, 유리 섬유, 암면, 아스베스토, 보론 섬유 등의 무기 섬유 유리 섬유)을 첨가할 수 있다. 이 경우, 전체 구성 섬유 중에서 차지하는 아라미드 단섬유의 비율은 80중량％ 이상, 보다 바람직하게는 90중량％ 이상이다.

본 실시 형태의 재생 아라미드지에 있어서, 아라미드 피브리드는, 결합제로서 우수한 특성을 갖고 있기 때문에 미립자 및 다른 첨가 성분을 효율적으로 포착할 수 있다. 그리고, 본 실시 형태의 아라미드지의 제조에 있어서 원료 수율이 양호해짐과 동시에 시트 내에서 층상으로 겹쳐, 관통 구멍을 감소시키는 것이 가능하고, 전기 절연성이 향상된다.

이와 같이 하여 얻어진 재생 아라미드지는, 한 쌍의 평판간 또는 금속제 롤간에서 고온 고압으로 열압 가공함으로써 밀도, 기계 강도를 향상시킬 수 있다. 열압 가공의 조건은, 예를 들어 금속제 롤 사용의 경우, 온도 100 내지 350℃, 선압 50 내지 400kg/㎝를 예시할 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다. 가열 조작을 가하지 않고 상온에서 단순히 프레스만을 행할 수도 있다. 열압 가공 시에 복수의 재생 아라미드지를 적층할 수도 있다. 열압 가공을 임의의 순서로 복수회 행할 수도 있다.

[작용 효과]

본 실시 형태에 따르면, 이하의 작용 효과가 발휘된다.

본 실시 형태에 따르면, 이해 공정에 있어서, 이해도가 93％ 이상이 되도록 아라미드지 펄프를 이해시킴으로써, 아라미드지 펄프 중에 형상을 남긴 종잇조각이 거의 잔존하지 않게 되어, 기계적 특성이 향상되고, 또한 외관이 양호한 재생 아라미드지를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 아라미드지 펄프에 미세화 처리를 행하는 미세화 처리 공정을 포함하기 때문에, 아라미드지의 종잇조각의 입도를 작게 할 수 있어, 고품질의 아라미드지를 재생할 수 있다.

또한, 아라미드지는 물과의 친화성이 낮아, 아라미드지의 종잇조각을 수중에 투하해도, 종잇조각이 수면에 부유해 버려, 충분히 이해가 진행되지 않는다. 특히, 아라미드지의 치수가 큰 경우에는 수중에 가라앉기 어렵다. 이에 비해, 본 실시 형태에 따르면, 연직 방향의 교반력을 발생시키도록 구성된 이해기(1)에 의해 이해 공정을 행하기 때문에, 치수가 큰 아라미드지의 종잇조각이라도, 종잇조각이 수면에 머무르지 않고 수중까지 가라앉아 회류하기 때문에, 아라미드지를 이해시킬 수 있어, 초지용 원료로서의 재이용이 가능하게 된다. 이에 의해, 건조 아라미드지를 미세하게 파쇄하거나 하지 않고, 초지용 원료로서 재이용하는 것이 가능하게 된다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 분쇄/절단 공정에서는, 건조 아라미드지를, 최대 치수가 12.7mm를 초과하도록 분쇄 및/또는 절단한다.

아라미드지는 물과의 친화성이 낮기 때문에, 최대 치수가 12.7mm를 초과하는 큰 종잇조각은 수면에 부유해 버려, 이해가 진행되지 않는다. 이에 비해, 본 실시 형태에 따르면, 연직 방향의 교반력에 의해, 종잇조각이 수중에 가라앉아 회류하기 때문에, 최대 치수가 12.7mm를 초과하는 아라미드지의 종잇조각이라도 이해시킬 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 따르면, 아라미드지 펄프에 아라미드 피브리드 및/또는 아라미드 단섬유를 혼합하는 혼합 처리를 행하기 때문에, 보다 기계적 성능이 향상된 재생 아라미드지가 얻어진다.

실시예

이하, 본 발명에 대하여 실시예를 들어 설명한다. 또한, 이들 실시예는, 본 발명의 내용을 예시하기 위한 것이며, 본 발명의 내용을 전혀 한정하기 위한 것은 아니다.

[측정 방법]

(1) 이해도

JIS P8232에 준하여, 아라미드지 펄프를 포함하는 슬러리의 절건 10g 상당분을, 슬릿 간극 150㎛의 판을 구비한 시험용 플랫 스크린(구마가이 리키 고교 가부시키가이샤제)에 투입하고, 스크린을 통과하는 아라미드지 펄프가 없어질 때까지 충분히 통과시킨 후, 스크린을 통과한 아라미드지 펄프, 및 스크린 상에 남은 아라미드지 펄프의 절건 중량을 측정하여, 하기 식으로 계산하였다.

[스크린을 통과한 아라미드지 펄프의 절건 중량]/([스크린 상에 남은 아라미드지 펄프의 절건 중량]+[스크린을 통과한 아라미드지 펄프의 절건 중량])×100(％)

(2) 길이 가중 평균 섬유 길이

메초 오토메이션사제 파이버 사이즈 애널라이저를 사용하여, 약 10000개의 원료 섬유에 대한 길이 가중 평균 섬유 길이를 측정하였다.

(3) 시트의 평량, 두께, 밀도

시트의 평량 및 두께는 JIS C 2300-2에 준하여 측정하고, 밀도는 (평량/두께)에 의해 산출하였다.

(4) 시트의 두께 불균일

상기 (3)의 두께 측정에서 사용한 방법으로, 연속된 40점의 두께를 측정하여, 그의 표준 편차를 두께 불균일로 하였다.

(5) 인장 강도

ASTM D-828에 준하여, 종방향과 횡방향에 대하여 실시하여, 양자의 평균값을 인장 강도로서 산출하였다.

(6) 시트 외관

한 변이 20㎝인 정사각형의 시트 각 5매의 외관을 눈으로 보고 관찰하여, 미이해된 종잇조각상물이 없고 균일하게 보이는 것을 「○」, 약간 미이해된 종잇조각상물이 잔존해 있는(긴 변 사이즈가 10mm를 초과하는 종잇조각상물이 합계 5개 이하) 것을 「△」, 미이해된 종잇조각상물을 명확히 확인할 수 있는(「△」보다 많음) 것을 「×」로 하였다.

[원료 조성(調成) 1]

일본 특허 공개 소52-15621호 공보에 기재된 스테이터와 로터의 조합으로 구성되는 펄프 입자의 제조 장치(습식 침전기)를 사용하는 방법에 의해, 폴리메타페닐렌이소프탈아미드의 피브리드를 제조하였다. 이것을 이해기, 고해기로 처리하여 길이 가중 평균 섬유 길이를 0.9mm로 조제하였다(아라미드 피브리드의 여수도: 100ml(캐나다 스탠다드 프리니스)). 한편, 듀퐁사제 메타아라미드 섬유(노멕스(등록 상표), 단사 섬도 2데니어)를 길이 6mm로 절단하여, 아라미드 단섬유를 얻었다.

[건조 아라미드지의 제조]

조제한 아라미드 피브리드와 아라미드 단섬유를 각각 수중에서 분산하여 슬러리를 작성하였다. 이들 슬러리를 아라미드 피브리드와 아라미드 단섬유가 1/1의 배합 비율(중량비)이 되도록 혼합한 후, 포드리니어형 초지기에 송액하여, 탈수, 착수 후, 150℃에서 건조하고 권취하여, 건조 아라미드지를 제작하였다.

[원료 조성 2]

상기 건조 아라미드지를 분쇄 또는 절단하여, 표 1 및 표 2에 나타내는 사이즈로 조정하였다. 이 사이즈 조정한 건조 아라미드지 3중량부와 물 97중량부를, 도 1에 도시하는 바와 같은 인텐사 펄퍼(가부시키가이샤 IHI 보이스 페이퍼 테크놀로지제)에 투입하고, 온도 50℃에서 40분간 이해하여, 이해 아라미드지 펄프를 조제하였다.

[실시예 1 내지 3]

상기 이해 아라미드지 펄프를 농도 1.0％로 희석하여, 리파이너(구마가이 리키 고교 가부시키가이샤제, 디스크 리파이너)에 유량 50L/min, 클리어런스 최소로 통과시켜, 아라미드지 펄프를 얻었다. 이 조제한 아라미드지 펄프, 아라미드 피브리드 및 아라미드 단섬유를, 물에 분산시켜 슬러리를 제작하였다. 이들 슬러리를, 표 1에 나타내는 배합 비율(중량비)이 되도록 혼합하여, 태피식 수초기(단면적 625㎠)로 재생 아라미드지를 제작하였다. 다음에, 작성한 재생 아라미드지를 금속제 캘린더 롤에 의해 온도 330℃, 선압 300kg/㎝로 열압 가공하여, 캘린더 가공된 재생 아라미드지를 얻었다. 이와 같이 하여 얻어진 아라미드지 펄프 및 캘린더 가공된 재생 아라미드지의 주요 특성값을 표 1에 나타낸다.

[종래예]

상기 원료 조성 1에서 조제한 아라미드 피브리드와 아라미드 단섬유를 각각 수중에서 분산하여 슬러리를 작성하였다. 이들 슬러리를, 아라미드 피브리드와 아라미드 단섬유가 1/1의 배합 비율(중량비)이 되도록 혼합하여, 태피식 수초기(단면적 625㎠)로 시트상물을 제작하였다. 다음에, 시트상물을 금속제 캘린더 롤에 의해 온도 330℃, 선압 300kg/㎝로 열압 가공하여, 캘린더 가공된 재생 아라미드지를 얻었다. 이와 같이 하여 얻어진, 캘린더 가공된 재생 아라미드지의 주요 특성값을 표 1에 나타낸다.

※ 연속: 재단되어 있지 않은 상태(롤상)로부터 건조 아라미드지를 인출하면서 연속적으로 이해기에 투입하였다

표 1의 결과로부터, 실시예 1 내지 3에서 얻어진, 캘린더 가공된 재생 아라미드지는, 아라미드지 펄프를 높은 비율로 배합하고 있지만, 종래예와 동등한 밀도, 인장 강도를 갖고, 외관도 약간 종잇조각이 확인되었지만 양호하고, 또한 열처리 후의 외관도 변화가 없어, 아라미드지로서 전기 절연지 등의 용도용으로 유용하다.

[실시예 4, 5]

상기 원료 조성 2에서 얻은 이해 아라미드지 펄프를 농도 1.0％로 희석하여, 리파이너(구마가이 리키 고교 가부시키가이샤제, 디스크 리파이너)에 유량 50L/min, 클리어런스 최소로 통과시키고, 그 후 추가로 개구 직경 1.4mm의 습식 체에 통과시켜, 아라미드지 펄프를 얻었다. 이 조제한 아라미드지 펄프, 아라미드 피브리드 및 아라미드 단섬유를, 물에 분산시켜 슬러리를 제작하였다. 이들 슬러리를, 표 2에 나타내는 배합 비율(중량비)이 되도록 혼합하여, 태피식 수초기(단면적 625㎠)로 재생 아라미드지를 제작하였다. 다음에, 이것을 금속제 캘린더 롤에 의해 온도 330℃, 선압 300kg/㎝로 열압 가공하여, 캘린더 가공된 재생 아라미드지를 얻었다. 이와 같이 하여 얻어진 아라미드지 펄프 및 캘린더 가공된 재생 아라미드지의 주요 특성값을 표 2에 나타낸다.

[비교예 1]

상기 원료 조성 2에서 얻은 이해 아라미드지 펄프, 조제한 아라미드 피브리드 및 아라미드 단섬유를, 물에 분산시켜 슬러리를 제작하였다. 이들 슬러리를, 표 2에 나타내는 배합 비율(중량비)이 되도록 혼합하여, 태피식 수초기(단면적 625㎠)로 재생 아라미드지를 제작하였다. 다음에, 이것을 금속제 캘린더 롤에 의해 온도 330℃, 선압 300kg/㎝로 열압 가공하여, 캘린더 가공된 재생 아라미드지를 얻었다. 이와 같이 하여 얻어진 아라미드지 펄프 및 캘린더 가공된 재생 아라미드지의 주요 특성값을 표 2에 나타낸다.

[비교예 2]

상기 원료 조성 2에서 얻은 이해 아라미드지 펄프를 농도 1.0％로 희석하여, 고속 이해기(가부시키가이샤 신하마 펌프 세이사쿠쇼제, VF)에 유량 50L/min으로 통과시켜, 아라미드지 펄프를 얻었다. 이 조제한 아라미드지 펄프, 아라미드 피브리드 및 아라미드 단섬유를, 물에 분산시켜 슬러리를 제작하였다. 이들 슬러리를, 표 2에 나타내는 배합 비율(중량비)이 되도록 혼합하여, 태피식 수초기(단면적 625㎠)로 재생 아라미드지를 제작하였다. 다음에, 이것을 금속제 캘린더 롤에 의해 온도 330℃, 선압 300kg/㎝로 열압 가공하여, 캘린더 가공된 재생 아라미드지를 얻었다. 이와 같이 하여 얻어진 아라미드지 펄프 및 캘린더 가공된 재생 아라미드지의 주요 특성값을 표 2에 나타낸다.

표 2의 결과로부터, 실시예 4, 5에서 얻어진, 캘린더 가공된 재생 아라미드지는, 아라미드지 펄프를 높은 비율로 배합하고 있지만, 종래예와 동등한 밀도, 인장 강도를 갖고, 또한 혼합하는 아라미드지 펄프의 이해도를 높임으로써, 양호한 외관을 나타내었다. 한편, 비교예 1, 2의 캘린더 가공된 아라미드지는, 혼합하는 아라미드지 펄프의 이해도가 낮기 때문에, 밀도, 두께 불균일, 인장 강도가 실시예보다 떨어지고, 또한 시트 외관도 불량하다. 따라서, 아라미드지의 초지 제조 시에 발생하는 단재나 파손재를 재이용한 아라미드지 펄프를 사용하여, 종래의 아라미드지에 필적하는 기계적 특성을 갖고, 외관도 양호한 아라미드지를 얻기 위해서는, 상기 실시예에서 예시한 조건이 유효한 것이 판명되었다.

1: 이해기
2: 모터
4: 로터
6: 탭
6A: 바닥면
6B: 측벽
8: 다리 부재
10: 배플

Claims (5)

1. 아라미드 단섬유 및 아라미드 피브리드로 형성되는 건조 아라미드지의 종잇조각을 수중에서 이해시켜, 아라미드지 펄프를 얻는 이해 공정과,
   상기 지(紙) 펄프를 초지하는 초지 공정을 포함하고,
   상기 이해 공정에 있어서, 이해도가 93％ 이상이 되도록 상기 아라미드지 펄프를 이해시키는 것을 특징으로 하는 재생 아라미드지의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 아라미드지 펄프에 미세화 처리를 행하는 미세화 처리 공정을 더 포함하는, 재생 아라미드지의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이해 공정에서는, 수중에서 연직 방향의 교반력을 발생시키도록 구성된 이해기를 사용하여 상기 아라미드지를 이해시키는, 재생 아라미드지의 제조 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 건조 아라미드지를 분쇄 및/또는 절단하여 종잇조각을 얻는 분쇄/절단 공정을 더 포함하고,
   상기 분쇄/절단 공정에서는, 상기 건조 아라미드지를, 최대 치수가 12.7mm를 초과하도록 분쇄 및/또는 절단하는, 재생 아라미드지의 제조 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 아라미드지 펄프에, 아라미드 피브리드 및/또는 아라미드 단섬유를 혼합하는 혼합 처리를 행하는, 재생 아라미드지의 제조 방법.

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