WO2016190694A4 - 아라미드 페이퍼, 그의 제조방법 및 용도 - Google Patents

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WO2016190694A4
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이범훈
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    • D21H13/00—Pulp or paper, comprising synthetic cellulose or non-cellulose fibres or web-forming material
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    • D21H13/20—Organic non-cellulose fibres from macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D21H13/26—Polyamides; Polyimides
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21G—CALENDERS; ACCESSORIES FOR PAPER-MAKING MACHINES
    • D21G1/00—Calenders; Smoothing apparatus
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H27/00—Special paper not otherwise provided for, e.g. made by multi-step processes
    • D21H27/30—Multi-ply
    • H—ELECTRICITY
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
    • H01B3/48—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances fibrous materials
    • H01B3/52—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances fibrous materials wood; paper; press board

Definitions

  • the present invention relates to an aramid paper, a production method thereof and a use thereof.
  • the present invention relates to an aramid paper for honeycomb, which is produced by mixing aramid flock with aramid pulp at a certain ratio of aramid pulp having a fiber length of not less than a predetermined length and a fibril development of not less than a certain level, and a method of producing the same.
  • the present invention relates to a method for producing aramid pulp, which comprises a step of mixing aramid pulp with a certain ratio of aramid pulp having a fiber length of not more than a predetermined length, a development of fibrils of not less than a certain rate,
  • the present invention relates to a wholly aromatic aramid paper for electric insulation and a method of manufacturing the same.
  • the present invention also relates to a laminated aramid paper laminated by calendering an aramid paper excellent in adhesion to aramid paper having excellent intelligence, and having a uniform thermal expansion coefficient, electrical conductivity and thermal conductivity, and a method for producing the laminated aramid paper. More specifically, a second mixture containing an aramid flour excellent in adhesion and an aramid pulp containing at least 20% by weight fine powder is coated on a base paper having excellent intelligibility and made of a first mixture containing aramid flour and aramid pulp, And a method for producing the laminated aramid paper.
  • Typical applications of industrial paper include honeycomb, electric insulating paper, separator, filter and the like.
  • As the physical properties of such industrial paper electrical insulation, mechanical properties, lightness, uniformity and porosity
  • Honeycomb which is typically an industrial paper using aramid fibers, is manufactured using aramid paper containing a binder or resin coating on para-aramid fibers, pulp and other fibrous materials, and is used in the manufacture of such aramid paper
  • aramid paper containing a binder or resin coating on para-aramid fibers, pulp and other fibrous materials
  • US6551456B describes that a polyester fiber is used as a binder of aramid pulp to prepare a porous paper, and that such paper can improve the impregnation property of the thermosetting structural resin.
  • KR2009-0091811A discloses a technique for producing aramid paper using thermoplastic fibers having a melting temperature exceeding a curing temperature of a matrix resin and a glass transition temperature of more than 100 ° C as a binder.
  • a typical example of a technique for producing a honeycomb paper through resin coating is disclosed in Korea Patent Publication No. KR2010-0094543A, a technique of producing a paper for honeycomb using meta-aramid fibrids with a coating agent such as phenol, polyimide or epoxy .
  • the aramid paper for honeycomb according to the conventional manufacturing technique has a constitution for a binder made of thermoplastic fiber or resin which is essentially stronger than aramid pulp or fibrid, in addition to aramid pulp or fibrid, the mechanical properties of the paper are degraded or the porosity is reduced There is a difficulty in lighter weight, and there is no concrete technique for eliminating defective transfer of paper, unevenness in strength, and cohesion between flocs.
  • electric insulating paper used for cellular phones, high-voltage cables, and the like is required to have an additional predetermined heat resistance according to each application, and has an excellent electrical insulating property and an insulating sheet having heat resistance, which is an aromatic polyamide (aramid) Background Art [0002]
  • aramid aromatic polyamide
  • Korean Patent Publication No. 02014-0040096A discloses that 40 to 100% by weight of para-aramid film type fibrids prepared through a specific jet spin process other than aramid pulp and inorganic filler
  • Korean Unexamined Patent Publication No. KR2014-0038935A discloses a technique for producing an electric insulating paper using aramid fibrids or pulp with aramid microfilaments and non-resin type binders.
  • the electric insulating paper according to the conventional manufacturing technique has a constitution for a binder such as thermoplastic fiber or inorganic filler which is essentially lower than aramid pulp or fibrid and is stronger than aramid.
  • a binder such as thermoplastic fiber or inorganic filler which is essentially lower than aramid pulp or fibrid and is stronger than aramid.
  • the aramid paper according to the conventional manufacturing technique has a constitution in addition to the aramid pulp or the fibrid for the binder such as thermoplastic fiber or inorganic filler which is essentially lower in strength than the aramid, so that the difference in thermal expansion coefficient, electrical conductivity, It is difficult to apply it to materials and parts requiring precision, and it also has a disadvantage in that it is difficult to apply to a material or a part requiring precision, and it also uses a aramid short fiber to solve the defective conveyance of paper, unevenness of strength and cohesion between flocs, But does not provide a specific technique for producing paper that can be applied to the field.
  • the present invention has been made to overcome the above problems, and it is an object of the present invention to provide a honeycomb improved in physical properties through improvement of physical properties of aramid paper and a method of manufacturing the honeycomb.
  • Another aspect of the present invention is to provide an aramid paper for honeycomb in which aramid flakes and aramid pulp are mixed at a certain ratio.
  • Another aspect of the present invention is to provide a method for producing an aramid paper for honeycomb which comprises blending aramid flakes with aramid pulp at a certain ratio of aramid pulp having a fiber length of not less than a predetermined length and a fibril development of not less than a certain level.
  • Another aspect of the present invention is to provide an aramid paper for honeycomb which solves the problem of conveyance failure of paper, unevenness of strength, and cohesion between flocs, and a method for producing the same.
  • Another aspect of the present invention is to provide a wholly aromatic aramid paper for electrical insulation having uniform electrical insulation characteristics through improvement of the paper of an aramid paper base, and a method of manufacturing the same.
  • Another aspect of the present invention is to provide a wholly aromatic aramid paper for electrical insulation, which is a blend of a certain length of aramid flock, a certain length of fibril, a certain degree of fibril development and a certain percentage of finely divided powder, .
  • Another aspect of the present invention is to provide a wholly aromatic aramid paper for electrical insulating paper which solves problems of conveyance failure of paper, unevenness of strength, and cohesion between flocs, and a method for producing the same.
  • Another aspect of the present invention is to provide a laminated aramid paper having uniform thermal expansion coefficient, electrical conductivity and thermal conductivity by laminating an aramid paper excellent in adhesion to aramid paper with calendering and a manufacturing method thereof.
  • Another aspect of the present invention is to provide a laminated aramid paper excellent in consistency of aramid pulp and aramid pulp, which is obtained by calendering an aramid pulp containing fine powder of a certain proportion or more on a paper having superior intelligence and a method for producing the laminated aramid paper.
  • Another aspect of the present invention is to provide an aramid paper having different characteristics of different physical properties by using only aramid short fibers which do not use a binder such as a polymer or a resin, through thermal lamination using calendering, A laminated aramid paper having uniform thermal conductivity and a method for producing the laminated aramid paper.
  • the aramid paper according to the present invention comprises aramid flock and a first mixture comprising aramid pulp and aramid pulp having a length of 0.5 to 0.8 mm and a fineness of 150 to 250 ml; And calendering by applying a second mixture comprising aramid flakes and aramid pulp containing at least 20% by weight of fine powder to at least one of the top or bottom of the paper.
  • the first mixture may contain 20 to 40% by weight of aramid flock and 60 to 80% by weight of aramid pulp.
  • the aramid pulp containing 20% by weight or more of fine particles may be prepared by mixing 10 to 20% by weight of a flock having a length of 3 mm or more and less than 6 mm and 80 to 90% by weight of a flock of 6 mm or more and 8 mm or less with a refiner It can be manufactured by confusing it with a beating machine.
  • the method for producing an aramid paper according to the present invention comprises the steps of: forming a base paper with a first mixture of aramid flakes and aramid pulp having a length of 0.5 to 0.8 mm and a fineness of 150 to 250 ml; Applying a second mixture of aramid pulp and aramid pulp containing at least 20% by weight of fine powder onto the bubble paper; And a calendering step of combining the bubble and the applied second mixture.
  • the foam may be prepared by blending a first mixture comprising 20 to 40% by weight of an aramid flour and 60 to 80% by weight of an aramid pulp.
  • the aramid pulp containing 20% by weight or more of fine particles may be prepared by mixing 10 to 20% by weight of a flock having a length of 3 mm or more and less than 6 mm and 80 to 90% by weight of a flock of 6 mm or more and 8 mm or less with a refiner It can be manufactured by confusing it with a beating machine.
  • honeycomb raw paper Since the physical properties of honeycomb are due to the physical properties of the raw paper, the strength of the honeycomb must be strong.
  • honeycomb raw paper using conventional aramid short fibers has a constitution for a binder made of thermoplastic fibers or resin which is essentially lower in strength than aramid pulp, flake, or fibrid than aramid, the mechanical properties of the paper are deteriorated or the porosity
  • weight reduction due to the decrease in the weight of the paper, and it does not provide a concrete technique for eliminating unevenness of strength and unevenness of cohesion between flocs.
  • aramid paper in which strength of paper is improved without using additional binder by using para aramid pulp, especially pulp having a long fiber length and fibril developed with aramid flock, / RTI >
  • the physical properties of the electrical insulating paper should be excellent for uniform electrical insulation than the strength of the paper.
  • conventional electric insulating paper using aramid short fibers has a constitution for a binder such as thermoplastic fiber or inorganic filler which is essentially stronger than aramid pulp or fibrid and is stronger than aramid pulp or fibrid.
  • thermoplastic fiber or inorganic filler which is essentially stronger than aramid pulp or fibrid and is stronger than aramid pulp or fibrid.
  • aramid pulp having a certain length of fiber length, a certain degree of fibril development and a certain amount of fine particle content is used at a certain ratio in addition to para-aramid flock for the uniform electrical insulation of electric insulating paper,
  • a wholly aromatic aramid paper for electrical insulation which is capable of imparting uniform electrical insulation of a paper sheet without having to use it, and a method of manufacturing the same.
  • Conventional artificial paper using aramid short fibers has a constitution for a binder composed of thermoplastic fibers or resin which is essentially stronger than aramid pulp, flake, or fibrid, in addition to aramid pulp. Therefore, the mechanical property of the paper is deteriorated or the porosity There is a disadvantage of weight reduction as well as a specific technology for eliminating unevenness of strength and unevenness of cohesion between flocs. Also, when aramid paper having excellent strength is produced by using pulp having a long fiber length, comparatively porosity is increased and the coarseness is decreased.
  • the present invention uses aramid paper having excellent intellect strength as a bubble paper to apply a pulp having a short fiber length and a large amount of fine powder, and then filling a plurality of pores with calendering through calendering, An aramid paper and a method for producing the aramid paper are provided.
  • the present invention it is possible not only to improve the mechanical properties of the aramid paper raw material for honeycomb, but also to improve the structure by improving the structure of the honeycomb according to the improvement of the porosity, as well as to improve the easiness of conveying of paper, uniformity of strength and cohesion between flocs.
  • the wholly aromatic aramid paper for electric insulation according to the present invention has superior paper synthesis and improves uniformity of electrical insulation characteristics, mechanical properties and improvement of the structure of the paper as well as lightness, easiness of transferring paper and uniformity of strength And the problem of flocculation between the flocs can be solved.
  • the laminated aramid paper according to the present invention is composed of only aramid short fibers without the presence of a binder such as a polymer or a synthetic resin, it can be applied to a material or a part requiring a precision difference in physical properties such as thermal expansion coefficient, electrical conductivity and thermal conductivity In addition, it can be applied to honeycomb, electric insulating paper, PCB substrate and the like in the production of aramid paper by the method of the present invention. In the case of defective conveyance of paper, unevenness of strength, There is also an advantage that can be solved.
  • the aramid paper for honeycomb according to the present invention may comprise a mixture of aramid flock and aramid pulp.
  • the mixture may contain 20 to 40% by weight of the aramid flock and 60 to 80% by weight of the aramid pulp.
  • the length of the aramid flake is 4 mm to 8 mm
  • the length of the aramid pulp is 0.5 mm to 0.8 mm
  • the aramid pulp has a fineness of 150 to 250 ml.
  • a method for manufacturing an aramid paper for honeycomb according to the present invention comprises: preparing an aramid flock; Preparing an aramid pulp; Mixing the aramid flour and the aramid pulp at a ratio of 20:80 to 40:60 to prepare a feedstock; And a raw paper forming step of forming the paper stock as raw paper.
  • the length of the aramid flake is 4 mm to 8 mm
  • the length of the aramid pulp is 0.5 mm to 0.8 mm
  • the aramid pulp has a fineness of 150 to 250 ml.
  • the wholly aromatic aramid paper for electric insulation according to the present invention may comprise a mixture of aramid flock and aramid pulp having a fine particle content of 20 wt% or more.
  • the blend may comprise 20 to 40% by weight of aramid flock and 60 to 80% by weight of aramid pulp.
  • the length of the aramid flake is 4 mm to 8 mm
  • the length of the aramid pulp is 0.5 mm to 0.8 mm
  • the aramid pulp has a fineness of 150 to 250 ml.
  • a method for manufacturing a wholly aromatic aramid paper for an electric insulation paper comprises: preparing an aramid flock; Preparing an aramid pulp having a fine particle content of 20 wt% or more; Mixing the aramid flour and the aramid pulp at a ratio of 20:80 to 40:60 to prepare a feedstock; And a raw paper forming step of forming the paper stock as raw paper.
  • the length of the aramid flake is 4 mm to 8 mm
  • the length of the aramid pulp is 0.5 mm to 0.8 mm
  • the aramid pulp has a fineness of 150 to 250 ml.
  • the aramid paper according to the present invention comprises aramid flock and a first mixture comprising aramid pulp and aramid pulp having a length of 0.5 to 0.8 mm and a fineness of 150 to 250 ml; And calendering by applying a second mixture comprising aramid flakes and aramid pulp containing at least 20% by weight of fine powder to at least one of the top or bottom of the paper.
  • the first mixture may contain 20 to 40% by weight of aramid flock and 60 to 80% by weight of aramid pulp.
  • the aramid pulp containing 20% by weight or more of fine particles may be prepared by mixing 10 to 20% by weight of a flock having a length of 3 mm or more and less than 6 mm and 80 to 90% by weight of a flock of 6 mm or more and 8 mm or less with a refiner It can be manufactured by confusing it with a beating machine.
  • the method for producing an aramid paper according to the present invention comprises the steps of: forming a base paper with a first mixture of aramid flakes and aramid pulp having a length of 0.5 to 0.8 mm and a fineness of 150 to 250 ml;
  • the foam may be prepared by blending a first mixture comprising 20 to 40% by weight of an aramid flour and 60 to 80% by weight of an aramid pulp.
  • the aramid pulp containing 20% by weight or more of fine particles may be prepared by mixing 10 to 20% by weight of a flock having a length of 3 mm or more and less than 6 mm and 80 to 90% by weight of a flock of 6 mm or more and 8 mm or less with a refiner It can be manufactured by confusing it with a beating machine.
  • the present invention relates to an aramid paper having improved strength of paper without using an additional binder by using para aramid pulp, especially pulp having a long fiber length and developed fibril with aramid flock, will be.
  • the present invention also relates to a method for producing aramid pulp having a fiber length of not more than a certain length, a fibril development of a certain degree,
  • the present invention relates to a wholly aromatic aramid paper for an electric insulating paper and a method of manufacturing the same, wherein uniform electrical insulation of the paper is provided without using additional binders.
  • the present invention also relates to a method for improving the strength and cohesion of a laminated aramid paper by using aramid pulp, especially aramid pulp, with long fiber length and fibril developed pulp, together with aramid flock, Aramid pulp having a fiber length of not more than a certain length, a fibril development of a certain degree or more and a fineness content of a certain ratio or more is used in a certain proportion together with a para-aramid flock in order to improve the cohesion on the prepared paper, Laminated aramid paper and paper excellent in joint strength without using additional binders by bonding, and a method for producing the same.
  • Fiber means a unit of relatively flexible material having a high length to width ratio across a cross-sectional area perpendicular to the length, and is used interchangeably with the term " filament ".
  • the cross-section of the filaments described herein can be of any shape, but is typically circular or bean-shaped.
  • a fiber spun in a package on a bobbin is called a continuous fiber. Fibers can be cut into short lengths called staple fibers. Fibers can be cut to shorter lengths called flocks.
  • the yarns, multifilament yarns or tows comprise a plurality of fibers. Yarn can be entangled / entangled or twisted.
  • Staple fibers means filaments of 15 cm or less, preferably 3 to 15 cm; And most preferably 3 to 8 cm in length.
  • the staple fiber is straight (i.e., non-crimped) or crimped to have a serrated crimp along its length at any crimp (or repeat bend) frequency.
  • the fibers may be in an uncoated or coated, or pretreated (e.g., pre-stretched or heat-treated) form.
  • Aramid means a wholly aromatic polyamide, and is defined as a linearly-synthesized polymer characterized in that at least 60 mole% of the bonds connecting benzene rings are amide groups.
  • the aramid is classified into para-aramid, meta-aramid and copolymers thereof at the substitution position of the amide group in the benzene ring.
  • the para-aramid may be exemplified by polyparaphenylene terephthalamide and its copolymer, poly (paraphenylene) -copoly (3,4 diphenyl ether) terephthalamide and the like, and the meta-aramid may be poly (metaphenylene isophthalate) Amides and copolymers thereof.
  • para-aramid may be more preferably selected.
  • aramid pulp refers to a fibrillated microfiber made of aramid.
  • the aramid pulp can be formed into a sheet form in a paper machine after being dispersed in water in order to have superfine properties like ordinary wood pulp. In order to improve the mechanical properties, To induce the fibrillation of individual short fibers in a dispersed state.
  • the wound aramid filament is cut using a rotary cutter to produce aramid staple fibers having a predetermined length.
  • washing is carried out to remove foreign substances in the aramid staple fibers, that is, fine powders or emulsions, and it is preferable to carry out the washing at a temperature of room temperature or higher in order to easily remove the foreign materials.
  • the washed aramid staple fiber is dispersed in water to carry out a dissociation process for producing a homogeneous slurry. It is preferable that the dissociation process is performed at a temperature of room temperature or higher to further remove the remaining tanning agent and improve the dispersibility of the aramid staple fibers. Through the dissociation process, each of the aramid staple fibers is separated into a plurality of monofilaments.
  • the concentration of the aramid staple fibers in the slurry is preferably 1.0 to 2.0% by weight.
  • the slurry uniformly dispersed in water is subjected to a beating process through the dissociation process.
  • the aramid staple fibers are separated and cut as well as fibrillated using a refiner to produce fibrillated aramid staple fibers having an average length of the aramid staple fibers of 0.5 to 5 mm.
  • the dissociation process and the beating process may be repeated.
  • the slurry containing the fibrillated aramid staple fibers through the beating process is made into a sheet, followed by a squeezing process to remove water from the grass first, and the firstly moisture-removed grass is dried Whereby the water is removed in the second order. The dried grass is then crushed to produce the final aramid pulp.
  • the beating process is one of the important processes for determining the freeness of the aramid pulp (Canadian Standard Freeness).
  • the degree of fibrillation of aramid pulp varies greatly depending on the degree of fibrillation of the aramid staple fibers through the beating process. That is, when the degree of fibrillation is good, the degree of freeness of the pulp becomes low, which means that the dispersibility of the aramid pulp is excellent. On the other hand, if the degree of fibrillation is poor, the degree of freeness of the pulp becomes high, which means that the dispersibility of the aramid pulp is poor. It is also important that the aramid pulp has uniform physical properties. If the fibrillation is uneven, the deviation of the degree of freeness becomes large. As the deviation of Yeosu becomes larger, the final product to which it is applied also increases the defective rate because the difference of physical properties between products increases.
  • Fibrids non-granular, fibrous, or film-like particles. They have a melting point or decomposition temperature of at least 320 in the wind. Fibrids are fibers rather than fibers in that they have a fiber-like region connected by a web. The fibrids have an aspect ratio of 5: 1 to 10: 1 and an average length of 0.2 to 1.0 mm. The thickness of the fibrid web is less than 1 or 2 micrometers and is typically a prime number of less than 1 micrometer. Prior to drying, the fibrids may be used in a wet state and deposited as physically twisted binders around other components of the article. The fibrids may be prepared by any method, including using a fibridation apparatus of the type disclosed in U.S. Patent No. 3,018,091 in which the polymer solution is precipitated and sheared in a single step.
  • Fibrils means small fibers having a small diameter of from a few microns to a few microns of less than one micrometer and a length of about 10 to 100 micrometers.
  • the fibrils typically extend from the main trunk of a larger fiber having a diameter of 4 to 50 micrometers.
  • the fibrils act as hooks or fasteners to trap adjacent materials.
  • Some fibers are fibrillated, while other fibers are not fibrillated or effectively fibrillated, in which case the fibers are not fibrillated.
  • Poly (meta-phenylene terephthalamide) fibers are readily fibrillated to produce fibrils during polishing. The poly (meta-phenylene isophthalamide) fiber is not fibrillated.
  • “Aramid flock” is a staple fiber made by cutting a continuous filament with a short length of unfibrilized aramid.
  • the length of the aramid flock is usually 1 to 50 mm, and if the length is less than 1 mm, And when the length is 50 mm or more, it is known that it is not preferable because the possibility of occurrence of tangling is large when the sheet is formed, which tends to cause bonding.
  • the aramid flock can be produced by cutting aramid fibers to short lengths without significant or optional fibrillization, such as those produced by the methods described in, for example, U.S. Patent Nos. 3,063,966, 3,133,138, 3,767,756, and 3,869,430 .
  • the paper when the flock having a diameter of 3 mm or less is used, the paper is not easily conveyed and strength irregularity occurs.
  • the diameter is 9 mm or more, flocculation occurs between the flocks and the length of the aramid flock is 4 mm to 8 mm Is preferable for the production of air purifiers made of aramid paper for honeycomb, aramid paper for electric insulation, and a first mixture containing aramid flour and aramid pulp.
  • the first mixture comprising aramid paper for honeycomb, aramid paper for electric insulation, and a first mixture containing aramid flock and aramid pulp
  • 60 to 80% by weight of aramid pulp and 20 to 40% by weight of aramid flock are mixed It is more preferable to use it.
  • a second mixture containing aramid flour and aramid pulp containing not less than 20% by weight of fine particles is prepared on the paper of the present invention
  • the flour of 3 mm or less is used, In case of 9 mm or more, cohesion occurs between the flocs, and the length of the aramid flock is preferably 4 mm to 8 mm, which is preferable for the production of the second mixture.
  • TAPPI T233 cm-95 the classification according to the length of the fiber length of the pulp is as follows. TAPPI T233 cm-95 is used to measure the weight average fiber length of a pulp. The length of the fiber is 1 mm and the weight average length of the fiber The average length (L) is defined as ⁇ (wl) / ⁇ w.
  • the classification according to the length of the fiber can be made using Clark type or Bauer-McNett type classifier, Classification according to the length is carried out in the order of separating the long fibers using a coarsest screen and sequentially separating the short fibers using a dense screen.
  • the opening of a commonly used Tyler screen is as shown in Table 1 below, and the screen opening combination for classification according to the length of a generally used fiber is as follows.
  • the aramid pulp having a fine particle content of a certain value or more according to the present invention is prepared by mixing a mixed aramid flock obtained by mixing aramid flocs having different lengths in a certain ratio with a refiner equipped with a refiner.
  • the fine particle content was measured by the method.
  • an aramid paper, a laminated aramid paper for a honeycomb, an electric insulating paper, a laminated aramid paper and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to examples.
  • the polymer thus prepared was then dissolved in 99% concentrated sulfuric acid to prepare an optically anisotropic radiation dopant having a polymer content of 18% by weight.
  • the prepared spinning dope was spinned using a spinneret and then solidified in a coagulation bath through an air layer to produce a filament.
  • the filament was washed with water and dried, and then wound by a winder to obtain a poly (para-phenylene terephthalamide) filament.
  • the poly (para-phenylene terephthalamide) filament was cut using a rotary cutter and cut into a length (3, 6, 9 mm) and used as an aramid flock.
  • Production Example 3 Production of aramid pulp having a fine particle content of 20% or more
  • Example 1-1 Preparation of aramid paper for honeycomb
  • Aramid paper for honeycomb was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that aramid flocks of 3 mm and 9 mm length were used.
  • a aramid paper for honeycomb was prepared in the same manner as in Example 1-1 except that 5 kg of aramid flake and aramid pulp were used, respectively.
  • Example 1-2 Preparation of aramid paper for electric insulation paper
  • An aramid paper for electric insulation was prepared in the same manner as in Example 1-2, except that aramid flocks 3 mm and 9 mm in length were used.
  • An aramid paper for electric insulation was prepared in the same manner as in Example 1-2, except that 5 kg of aramid flake and aramid pulp were used, respectively.
  • Laminated aramid paper was prepared by calendering in the same manner except that aramid flocks of Examples 1-3 and 3 mm and 9 mm length were used.
  • Laminated aramid paper was prepared by calendering in the same manner as Example 1-3, except that 5 kg of aramid flake and aramid pulp were used, respectively.
  • the specific surface area (g) was measured using the nitrogen adsorption method by the BET measurement method.
  • the weight average length was measured using a "FiberExpert” table top analyzer (also known as “PulpExpert FS” available from Metoso Automation, Helsinki, Finland).
  • the analyzer took photographic images of the pulp with a digital CCD camera as the pulp slurry passed through the analyzer and the integrated computer then analyzed the fibers in the image and calculated the weighted average length thereof.
  • the degree of fibrillation was measured using a "FiberExpert” table top analyzer (also known as “PulpExpert FS” available from Metoso Automation, Helsinki, Finland) Respectively.
  • the Canadian Standard Freeness is a well-known measure of water drainage from slurry or dispersion of particles. The degree of freeness was measured by TAPPI Test 227. The data obtained from the performance of the test is expressed in Canadian Standard Freeness, which represents the millimeter of water drained from the aqueous slurry under certain conditions. The higher the number, the higher the drainage of water and water. Small values indicate a tendency for the dispersion to drain slowly. The greater the number of fibrils, the lower the rate at which water is drained through the forming paper matte, so the freeness of the fleece is inversely proportional to the freeness of the pulp.
  • the production of the aramid pulp having a fine particle content of a certain value or more according to the present invention is performed by mixing refractory mixed aramid flock having 10 to 20% by weight of the flock of 3 mm or more and less than 6 mm and 80 to 90%
  • the aramid pulp produced by this method was manufactured by Tyler screens 28 (0.595 mm), 48 (0.297 mm), and 48 mm (0.297 mm) as defined in TAPPI (Technical Association of Pulp and Paper Industry)
  • the pulp having a short length separated by successively using 100 (0.149 mm), 150 (0.105 mm) or 200 (0.074 mm) was measured and the content of fine particles was 20% by weight or more.
  • aramid paper for honeycomb prepared by using 70 wt% of aramid pulp and 30 wt% of 6 mm long aramid pulp having a long fiber length and a large amount of fibril formation through the refining process was excellent in strength of the base paper .
  • the length of the aramid flock is 4 mm to 8 mm Was preferable for the production of aramid paper for honeycomb.
  • the content of the aramid pulp is 50% or less in the production of the aramid paper for honeycomb, the strength is lowered. Therefore, the content of the aramid pulp is preferably 60 to 80% by weight, and the content of the aramid flock is 20 to 40% It is more preferable to use them.
  • the length of the aramid flock is 4 mm to 8 mm Is preferable for the production of aramid paper for electrical insulation.
  • the content of the aramid pulp is 50% or less in the production of the aramid paper for electric insulating paper, the strength is lowered. Therefore, the content of the aramid pulp is preferably 60 to 80% by weight, and the content of the aramid pulp is 20 to 40% It is more preferable to use them in combination.
  • a fiber length of 6 mm was used and the fiber length was controlled by refining process.
  • a fiber length of 6 mm was used and the length of the fiber was controlled by controlling the refining process.
  • the strength and CSF were superior to the paper using the pulp containing the respective paper and fine particles.
  • laminated aramid paper prepared by using 70 wt% of aramid pulp and 30 wt% of 6 mm length aramid pulp having a long fiber length and a large amount of fibril formation through refining process was excellent in physical properties.
  • the aramid paper according to the present invention can be applied to materials or parts requiring a small difference in physical properties such as thermal expansion coefficient, electrical conductivity and thermal conductivity, and more specifically, it has excellent adhesion with intelligence, Substrates and the like.
  • thermal expansion coefficient such as thermal expansion coefficient, electrical conductivity and thermal conductivity

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Abstract

본원 발명은 아라미드 플럭과 함께 섬유장이 일정길이 이상, 피브릴의 발달이 일정 이상인 아라미드 펄프를 일정비율 혼합하여 제조되는 허니콤용 아라미드 페이퍼, 미세분의 함량이 일정비율 이상인 아라미드 펄프를 일정비율 혼합하여 제조되는 지합성이 우수하여 균일한 전기 절연성을 가지는 전기 절연지용 전방향족 아라미드 페이퍼 및 지력이 우수한 아라미드 페이퍼에 지합이 우수한 아라미드 페이퍼를 캘린더링으로 적층하여 열팽창계수, 전기전도성, 열전도성이 균일한 적층 아라미드 페이퍼 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본원 발명에 따른 아라미드 페이퍼는 열팽창계수, 전기전도성, 열전도성의 물성의 차이가 적어야 하는 정밀을 요하는 소재나 부품에 적용이 가능하고 보다 구체적으로는 지력과 지합이 우수하여 하니콤, 전기 절연지, PCB 기판 등에 적용가능 할 뿐만 아니라, 이러한 방법으로 아라미드 페이퍼를 제조함에 있어서 원지의 이송 불량, 강력의 불균일 및 플럭 간의 응집을 해소 또한 가능한 장점이 있다.

Description

아라미드 페이퍼, 그의 제조방법 및 용도
본원 발명은 아라미드 페이퍼, 그의 제조방법 및 용도에 대한 것이다.
보다 구체적으로 본원 발명은 아라미드 플럭과 함께 섬유장이 일정길이 이상, 피브릴의 발달이 일정 이상인 아라미드 펄프를 일정비율 혼합하여 제조되는 허니콤용 아라미드 페이퍼 및 그의 제조방법에 대한 것이다.
또한, 본원 발명은 아라미드 플럭과 함께 섬유장이 일정길이 이하, 피브릴의 발달이 일정 이상이며 미세분의 함량이 일정비율 이상인 아라미드 펄프를 일정비율 혼합하여 제조되는 지합성이 우수하여 균일한 전기 절연성을 가지는 전기 절연지용 전방향족 아라미드 페이퍼 및 그의 제조방법에 대한 것이다.
또한, 본원 발명은 지력이 우수한 아라미드 페이퍼에 지합이 우수한 아라미드 페이퍼를 캘린더링으로 적층하여 열팽창계수, 전기전도성, 열전도성이 균일한 적층 아라미드 페이퍼 및 그 제조방법에 관한 것으로. 보다 구체적으로는 아라미드 플럭과 아라미드 펄프를 포함하는 제1혼합물로 이루어지는 지력이 우수한 기포지 위에 지합이 우수한 아라미드 플럭과 20 중량% 이상의 미세분을 포함하는 아라미드 펄프를 포함하는 제2혼합물을 도포하여 캘린더링으로 결합한 적층 아라미드 페이퍼 및 그 제조방법에 대한 것이다.
본 출원은 2015년 5월 28일에 출원된 한국특허출원 제10-2015-0074612호, 제10-2015-0074613호 및 제10-2015-0074614호에 기초한 우선권을 주장하며, 해당 출원의 명세서에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다.
산업용 종이의 대표적인 용도로는 허니콤(honeycomb), 전기 절연지, 세퍼레이터, 필터 등이 있고, 이러한 산업용 종이의 물성으로는 각각의 용도에 따른 전기절연성, 기계적 물성 및 경량성, 균일성 및 다공성 등이 있으나, 모든 용도에 있어서 이러한 각각의 용도에 따른 필수적인 물성에 앞서 공통적으로는 우수한 지력과 지합을 가져야 한다.
대표적으로 아라미드를 이용한 산업용 종이인 아라미드 섬유를 이용한 허니콤은 파라-아라미드 섬유, 펄프 및 다른 섬유질 재료에 결합재 또는 수지코팅을 포함하는 아라미드 페이퍼를 이용하여 제조되고 있고, 이러한 아라미드 페이퍼의 제조에 사용되는 결합재의 대표적인 예로 US6551456B호에서는 폴리에스테르 섬유를 아라미드 펄프의 결합재로 사용하여 다공성 종이를 제조하고 이러한 종이는 열경화성 구조용 수지의 함침성이 개선될 수 있다고 기재하고 있다. 또한, 한국 공개특허 KR2009-0091811A호에서는 매트릭스 수지의 경화 온도 초과의 용융온도와 100 oC 초과 유리전이 온도를 가지는 열가소성 섬유를 결합재로 사용하여 아라미드 페이퍼를 제조하는 기술에 대하여 기재되어 있다. 한편, 수지코팅을 통한 허니콤용 종이의 제조기술에 대한 대표적인 예로는 한국 공개특허 KR2010-0094543A에 메타-아라미드 피브리드를 페놀계, 폴리이미드, 에폭시 등의 코팅제를 이용하여 허니콤용 종이를 제조하는 기술이 기재되어 있다.
그러나 이러한 종래의 제조기술에 따른 허니콤용 아라미드 페이퍼는 아라미드 펄프 또는 피브리드 이외에도 필수적으로 아라미드 보다 강력이 낮은 열가소성 섬유 또는 수지로 이루어지는 결합재에 대한 구성을 가지고 있으므로, 원지의 기계적 물성이 저하 또는 다공성 감소에 따른 경량화의 어려움이 존재할 뿐만 아니라 원지의 이송 불량, 강력의 불균일 및 플럭 간의 응집을 해소하기 위한 구체적인 기술은 제공하지 못하고 있다.
또한, 휴대 전화 및 고압 케이블 등에 사용되는 전기 절연지는 각각의 용도에 따라 추가적인 소정의 내열성이 요구되고 있어 양호한 전기 절연성을 가지며, 내열성을 갖는 절연성 시트로서 엔지니어링 플라스틱의 일종인 방향족 폴리아미드(아라미드)의 펄프 또는 섬유로 구성된 시트의 제조 및 그 응용에 대하여 최근 많은 연구 및 개발이 진행되고 있으나, 아라미드 펄프 또는 섬유만으로 이루어진 시트는 일반적으로 유연성 및 강력이 부족하여 아라미드 섬유와 다른 섬유를 결합재로 혼용하여 사용함으로써 이러한 강력 및 유연성을 보완하려는 연구 및 개발이 진행되어 왔고, 이와 관련한 종래 기술로 일본 특허 JP2535418B에서 개시하고 있는 아라미드 절연지는 아라미드와 폴리에스테르 섬유를 혼합함으로써 굽힘 강성을 낮추어 유연성은 확보하였으나 전기절연성과 내열성이 다시 저하되는 단점을 가지고, 일본 특허 JP5591046B에서는 폴리카보네이트 섬유를 아라미드와 혼합하여 내열성의 단점을 다소 보완하였으나 전기절연성에 있어서는 아라미드만을 이용한 절연지에 비하여는 균일한 전기 절연성을 확보하지는 못하였다.
최근에는 이러한 단점을 보완하기 위하여, 한국 공개특허 KR2014-0040096A에서는 아라미드 펄프와 다른 특정의 제트 스핀 공정을 통하여 제조한 40 내지 100중량%의 파라 아라미드 필름형 피브리드와 결합재로 무기 충전제 등을 혼합 사용하여 전기 절연지를 제조하는 기술이 개시되어 있고, 한국 공개특허 KR2014-0038935A에서는 아라미드 마이크로 필라멘트와 비-수지형 결합재로 아라미드 피브리드 또는 펄프를 사용하여 전기 절연지를 제조하는 기술에 대하여 개시하고 있다.
그러나 이러한 종래의 제조기술에 따른 전기 절연지는 아라미드 펄프 또는 피브리드 이외에도 필수적으로 아라미드 보다 강력이 낮은 열가소성 섬유 또는 무기 충전제 등의 결합재에 대한 구성을 가지고 있고, 특히 전기 절연지에 있어서 원지의 강력향상보다 중요한 물성인 균일한 전기 절연성을 위한 지합성을 개선하여 원지의 이송 불량, 강력의 불균일 및 플럭 간의 응집을 해소하기 위한 구체적인 기술은 제공하지 못하고 있다.
한편, 단일층의 아라미드 단섬유만으로는 용도에 따른 물성을 만족시키기 어려우므로 아라미드 페이퍼 및 중합체를 이용한 적층물을 제조하기 위한 기술이 개발되고 있고, 이와 관련된 대표적인 기술은 한국 공개특허 KR2005-0071531A에 기재된 바와 같이 캘린더링을 통하여 아라미드 페이퍼를 형성하고 그 위에 폴리에스테르계 중합체 또는 공중합체를 적용하는 기술이 개시되어 있다.
그러나 이러한 종래의 제조기술에 따른 아라미드 페이퍼는 아라미드 펄프 또는 피브리드 이외에도 필수적으로 아라미드 보다 강력이 낮은 열가소성 섬유 또는 무기 충전제 등의 결합재에 대한 구성을 가지고 있어, 열팽창계수, 전기전도성, 열전도성의 물성의 차이가 발생할 수 있으므로 정밀을 요하는 소재나 부품에 적용이 곤란한 단점을 가지고 있을 뿐만 아니라 아라미드 단섬유만을 이용하여 원지의 이송 불량, 강력의 불균일 및 플럭 간의 응집을 해소하고 지력과 지합이 우수하여 다양한 산업용 분야에 적용할 수 있는 종이를 제조할 수 있는 구체적인 기술은 제공하지 못하고 있다.
본원 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본원 발명의 목적은 아라미드 페이퍼의 원지 물성 개선을 통한 물성이 향상된 허니콤과 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본원 발명의 다른 측면은 아라미드 플럭과 아라미드 펄프가 일정비율 혼합된 허니콤용 아라미드 페이퍼를 제공하는 것이다.
본원 발명의 또 다른 측면은 아라미드 플럭과 함께 섬유장이 일정길이 이상, 피브릴의 발달이 일정 이상인 아라미드 펄프를 일정비율 혼합하는 허니콤용 아라미드 페이퍼의 제조방법을 제공하는 것이다.
본원 발명의 또 다른 측면은 원지의 이송 불량, 강력의 불균일 및 플럭 간의 응집의 문제를 해결한 허니콤용 아라미드 페이퍼 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본원 발명의 또 다른 측면은 아라미드 페이퍼 원지의 지합성 개선을 통한 균일한 전기 절연 특성을 가지는 전기 절연지용 전방향족 아라미드 페이퍼 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본원 발명의 또 다른 측면은 아라미드 플럭과 함께 섬유장이 일정길이 이하, 피브릴의 발달이 일정 이상 및 미세분 함량이 일정비율 이상인 아라미드 펄프를 일정비율 혼합하는 전기 절연지용 전방향족 아라미드 페이퍼 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본원 발명의 또 다른 측면은 원지의 이송 불량, 강력의 불균일 및 플럭 간의 응집의 문제를 해결한 전기 절연지용 전방향족 아라미드 페이퍼 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본원 발명의 또 다른 측면은 지력이 우수한 아라미드 페이퍼에 지합이 우수한 아라미드 페이퍼를 캘린더링으로 적층하여 열팽창계수, 전기전도성, 열전도성이 균일한 적층 아라미드 페이퍼 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본원 발명의 또 다른 측면은 아라미드 플럭과 아라미드 펄프로 이루어지는 지력이 우수한 기포지 위에 일정비율 이상의 미세분을 포함하는 아라미드 펄프를 캘린더링으로 결합한 지합이 우수한 적층 아라미드 페이퍼 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본원 발명의 또 다른 측면은 별도의 중합체 또는 수지 등의 결합재를 사용하지 않는 아라미드 단섬유만을 사용하여 물성이 다른 이종의 특성을 가지는 아라미드 페이퍼를 캘린더링을 이용한 적층방법을 통하여 열팽창계수, 전기전도성, 열전도성이 균일한 적층 아라미드 페이퍼 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본원 발명에 따른 아라미드 페이퍼는 아라미드 플럭과 길이가 0.5 내지 0.8 mm이고 여수도가 150 내지 250 ml인 아라미드 펄프를 포함하는 제1혼합물로 이루어지는 기포지; 및 상기 기포지의 상부, 또는 하부 중 하나 이상에 아라미드 플럭과 20중량% 이상의 미세분을 포함하는 아라미드 펄프를 포함하는 제2혼합물을 도포하여 캘린더링으로 결합될 수 있다.
또한, 상기 제1혼합물은 아라미드 플럭 20 내지 40 중량%, 아라미드 펄프 60 내지 80 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 20 중량% 이상의 미세분을 포함하는 아라미드 펄프는 길이 3 mm 이상 6 mm 미만 플럭 10 내지 20 중량%와 6mm 이상 8 mm 이하의 플럭 80 내지 90 중량%의 혼합 아라미드 플럭을 리파이너가 장착된 고해기로 고해시켜 제조될 수 있다.
본원 발명에 따른 아라미드 페이퍼의 제조방법은 아라미드 플럭과 길이가 0.5 내지 0.8 mm이고 여수도가 150 내지 250 ml인 아라미드 펄프의 제1혼합물로 기포지를 제조하는 기포지 제조단계; 상기 기포지 위에 아라미드 플럭과 20 중량% 이상의 미세분을 포함하는 아라미드 펄프의 제2혼합물을 도포하는 제2혼합물 도포단계; 및 상기 기포지와 도포된 제2혼합물을 결합하는 캘린더링 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기포지는 아라미드 플럭 20 내지 40 중량%, 아라미드 펄프 60 내지 80 중량%를 혼합한 제1혼합물을 초지하여 제조될 수 있다.
또한, 상기 20 중량% 이상의 미세분을 포함하는 아라미드 펄프는 길이 3 mm 이상 6 mm 미만 플럭 10 내지 20 중량%와 6mm 이상 8 mm 이하의 플럭 80 내지 90 중량%의 혼합 아라미드 플럭을 리파이너가 장착된 고해기로 고해시켜 제조될 수 있다.
허니콤의 물성은 원지의 물성에 기인하므로 허니콤용 원지는 강력이 우수한 특성을 가져야 한다. 그러나 종래의 아라미드 단섬유를 이용한 허니콤용 원지는 아라미드 펄프, 플럭, 또는 피브리드 이외에도 필수적으로 아라미드 보다 강력이 낮은 열가소성 섬유 또는 수지로 이루어지는 결합재에 대한 구성을 가지고 있으므로, 원지의 기계적 물성이 저하 또는 다공성 감소에 따른 경량화의 단점이 존재할 뿐만 아니라 원지의 이송 및 강력의 불균일 및 플럭 간의 응집을 해소하기 위한 구체적인 기술은 제공하지 못하고 있다.
따라서, 본원 발명에서는 허니콤의 물성을 향상시키기 위하여 파라 아라미드 펄프 특히 섬유장이 길고 피브릴이 발달된 펄프를 아라미드 플럭과 함께 사용함으로서 추가적인 결합재를 사용하지 않고도 원지의 강력이 향상된 아라미드 페이퍼와 그의 제조방법이 제공된다.
전기 절연지의 물성은 원지의 강력보다 균일한 전기 절연성을 위하여 지합이 우수해야 한다. 그러나 종래의 아라미드 단섬유를 이용한 전기 절연지는 아라미드 펄프 또는 피브리드 이외에도 필수적으로 아라미드 보다 강력이 낮은 열가소성 섬유 또는 무기 충전제 등의 결합재에 대한 구성을 가지고 있고, 특히 전기 절연지에 있어서 원지의 강력향상보다 중요한 물성인 균일한 전기 절연성을 위한 지합성을 개선하여 원지의 이송 불량, 강력의 불균일 및 플럭 간의 응집을 해소하기 위한 구체적인 기술은 제공하지 못하고 있다.
따라서, 본원 발명에서는 전기 절연지의 균일한 전기 절연성을 위하여 파라 아라미드 플럭과 함께 섬유장이 일정길이 이하, 피브릴 발달이 일정 이상 및 미세분 함량이 일정비율 이상인 아라미드 펄프를 일정비율 사용함으로서 추가적인 결합재를 사용하지 않고도 원지의 균일한 전기 절연성을 부여할 수 있는 지합성이 개선된 전기 절연지용 전방향족 아라미드 페이퍼 및 그의 제조방법이 제공된다.
종래의 아라미드 단섬유를 이용한 산업용 원지는 아라미드 펄프, 플럭, 또는 피브리드 이외에도 필수적으로 아라미드 보다 강력이 낮은 열가소성 섬유 또는 수지로 이루어지는 결합재에 대한 구성을 가지고 있으므로, 원지의 기계적 물성이 저하 또는 다공성 감소에 따른 경량화의 단점이 존재할 뿐만 아니라 원지의 이송 및 강력의 불균일 및 플럭 간의 응집을 해소하기 위한 구체적인 기술은 제공하지 못하고 있다. 또한 섬유장이 긴 펄프를 사용하여 지력이 우수한 아라미드 페이퍼를 제작할 경우 비교적 공극이 많게 되어 지합이 떨어지게 된다.
따라서 본원 발명에서는 이 단점을 보완하기 위하여 지력이 우수한 아라미드 페이퍼를 기포지로 활용하여 섬유장이 짧고 미세분의 함량이 많은 펄프를 도포한 후 캘린더링을 통하여 다수의 공극을 미세분이 채워줌으로써 결합재를 사용하지 않고도 한쪽 면은 우수한 지합을 가지게 되어 다양한 용도로 적용할 수 있는 아라미드 페이퍼 및 그 제조방법이 제공된다.
본원 발명에 따르면 허니콤용 아라미드 페이퍼 원지의 기계적 물성 향상, 다공성 향상에 따른 허니콤의 구조개선을 통한 경량화뿐만 아니라 원지 이송의 용이성 향상, 강력의 균일성 향상 및 플럭 간의 응집문제를 해소 할 수 있다.
본원 발명에 따른 전기 절연지용 전방향족 아라미드 페이퍼는 우수한 지합성을 가지며 이를 바탕으로 전기 절연특성의 균일성과 기계적 물성 향상 및 원지의 구조개선을 통한 경량화뿐만 아니라 원지 이송의 용이성 향상, 강력의 균일성 향상 및 플럭 간의 응집문제를 해소 할 수 있다.
본원 발명에 따른 적층 아라미드 페이퍼는 별도의 중합체, 합성수지 등의 결합재가 존재하지 않고 아라미드 단섬유만으로 구성되므로 열팽창계수, 전기전도성, 열전도성의 물성의 차이가 적어야 하는 정밀을 요하는 소재나 부품에 적용에 적용이 가능하고 보다 구체적으로는 지력과 지합이 우수하여 하니콤, 전기 절연지, PCB 기판 등에 적용가능 할 뿐만 아니라, 이러한 방법으로 아라미드 페이퍼를 제조함에 있어서 원지의 이송 불량, 강력의 불균일 및 플럭 간의 응집을 해소 또한 가능한 장점이 있다.
본원 발명에 따른 허니콤용 아라미드 페이퍼는 아라미드 플럭과 아라미드 펄프의 혼합물을 포함할 수 있다.
또한, 상기 혼합물은 아라미드 플럭 20 내지 40 중량%, 아라미드 펄프 60 내지 80 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 아라미드 플럭의 길이는 4 mm 내지 8 mm 이고, 상기 아라미드 펄프의 길이는 0.5 mm 내지 0.8 mm 이며, 상기 아라미드 펄프는 여수도가 150 내지 250 ml일 수 있다.
본원 발명에 따른 허니콤용 아라미드 페이퍼의 제조방법은 아라미드 플럭을 준비하는 단계; 아라미드 펄프를 준비하는 단계; 상기 아라미드 플럭과 아라미드 펄프를 20:80 내지 40:60의 비율로 혼합하여 지료를 제조하는 지료제조단계; 상기 지료를 원지로 형성하는 원지형성단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 아라미드 플럭의 길이는 4 mm 내지 8 mm 이고, 상기 아라미드 펄프의 길이는 0.5 mm 내지 0.8 mm 이며, 상기 아라미드 펄프는 여수도가 150 내지 250 ml일 수 있다.
본원 발명에 따른 전기 절연지용 전방향족 아라미드 페이퍼는 아라미드 플럭;과 미세분 함량이 20 중량% 이상인 아라미드 펄프의 혼합물을 포함할 수 있다.
상기 혼합물은 아라미드 플럭 20 내지 40 중량%, 아라미드 펄프 60 내지 80 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 아라미드 플럭의 길이는 4 mm 내지 8 mm 이고, 상기 아라미드 펄프의 길이는 0.5 mm 내지 0.8 mm 이며, 상기 아라미드 펄프는 여수도가 150 내지 250 ml일 수 있다.
본원 발명에 따른 전기 절연지용 전방향족 아라미드 페이퍼의 제조방법은 아라미드 플럭을 준비하는 단계; 미세분 함량이 20 중량% 이상인 아라미드 펄프를 준비하는 단계; 상기 아라미드 플럭과 아라미드 펄프를 20:80 내지 40:60의 비율로 혼합하여 지료를 제조하는 지료제조단계; 상기 지료를 원지로 형성하는 원지형성단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 아라미드 플럭의 길이는 4 mm 내지 8 mm 이고, 상기 아라미드 펄프의 길이는 0.5 mm 내지 0.8 mm 이며, 상기 아라미드 펄프는 여수도가 150 내지 250 ml일 수 있다.
본원 발명에 따른 아라미드 페이퍼는 아라미드 플럭과 길이가 0.5 내지 0.8 mm이고 여수도가 150 내지 250 ml인 아라미드 펄프를 포함하는 제1혼합물로 이루어지는 기포지; 및 상기 기포지의 상부, 또는 하부 중 하나 이상에 아라미드 플럭과 20중량% 이상의 미세분을 포함하는 아라미드 펄프를 포함하는 제2혼합물을 도포하여 캘린더링으로 결합될 수 있다.
또한, 상기 제1혼합물은 아라미드 플럭 20 내지 40 중량%, 아라미드 펄프 60 내지 80 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 상기 20 중량% 이상의 미세분을 포함하는 아라미드 펄프는 길이 3 mm 이상 6 mm 미만 플럭 10 내지 20 중량%와 6mm 이상 8 mm 이하의 플럭 80 내지 90 중량%의 혼합 아라미드 플럭을 리파이너가 장착된 고해기로 고해시켜 제조될 수 있다.
본원 발명에 따른 아라미드 페이퍼의 제조방법은 아라미드 플럭과 길이가 0.5 내지 0.8 mm이고 여수도가 150 내지 250 ml인 아라미드 펄프의 제1혼합물로 기포지를 제조하는 기포지 제조단계;
상기 기포지 위에 아라미드 플럭과 20 중량% 이상의 미세분을 포함하는 아라미드 펄프의 제2혼합물을 도포하는 제2혼합물 도포단계; 및 상기 기포지와 도포된 제2혼합물을 결합하는 캘린더링 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기포지는 아라미드 플럭 20 내지 40 중량%, 아라미드 펄프 60 내지 80 중량%를 혼합한 제1혼합물을 초지하여 제조될 수 있다.
또한, 상기 20 중량% 이상의 미세분을 포함하는 아라미드 펄프는 길이 3 mm 이상 6 mm 미만 플럭 10 내지 20 중량%와 6mm 이상 8 mm 이하의 플럭 80 내지 90 중량%의 혼합 아라미드 플럭을 리파이너가 장착된 고해기로 고해시켜 제조될 수 있다.
본원 발명은 허니콤의 물성을 향상시키기 위하여 파라 아라미드 펄프 특히 섬유장이 길고 피브릴이 발달된 펄프를 아라미드 플럭과 함께 사용함으로서 추가적인 결합재를 사용하지 않고도 원지의 강력이 향상된 아라미드 페이퍼와 그의 제조방법에 대한 것이다.
또한, 본원 발명은 전기 절연지의 지합성 향상을 통한 전기 절연특성의 균일성을 향상시키기 위하여 파라 아라미드 플럭과 함께 섬유장이 일정길이 이하, 피브릴 발달이 일정 이상 및 미세분 함량이 일정비율 이상인 아라미드 펄프를 일정비율 사용함으로서 추가적인 결합재를 사용하지 않고도 원지의 균일한 전기 절연성을 부여한 전기 절연지용 전방향족 아라미드 페이퍼 및 그의 제조방법에 대한 것이다.
또한, 본원 발명은 적층 아라미드 페이퍼의 지력과 지합을 향상시키기 위하여 파라 아라미드 펄프 특히 섬유장이 길고 피브릴이 발달된 펄프를 아라미드 플럭과 함께 사용함으로써 추가적인 결합재를 사용하지 않고도 원지의 강력이 향상된 아라미드 기포지를 제조하고, 제조된 기포지 위에 지합을 향상시키기 위하여 파라 아라미드 플럭과 함께 섬유장이 일정길이 이하, 피브릴 발달이 일정 이상 및 미세분 함량이 일정비율 이상인 아라미드 펄프를 일정비율 사용하여 도포 후 캘린더링으로 결합함으로서 추가적인 결합재를 사용하지 않고도 지력과 지합이 우수한 적층 아라미드 페이퍼 및 종이 및 그의 제조방법에 대한 것이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 용어의 정의는 다음과 같지만 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본원 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
"섬유"는 길이에 대해 수직한 단면적을 가로질러 높은 길이 대 폭의 비율을 갖는 비교적 가요성인 물질의 단위를 의미하고, "필라멘트"라는 용어와 상호교환적으로 사용된다. 본원에 기재된 필라멘트의 단면은 임의의 형상일 수 있지만, 전형적으로는 원형 또는 콩 형상이다. 보빈 상에 패키지로 방사된 섬유를 연속 섬유라 칭한다. 섬유는 스테이플 섬유라 불리는 짧은 길이로 절단될 수 있다. 섬유는 플럭이라 불리는 더 짧은 길이로 절단될 수 있다. 얀, 다중필라멘트 얀 또는 토우는 다수의 섬유를 포함한다. 얀은 얽히고/얽히거나 꼬일 수 있다.
"스테이플 섬유"는 필라멘트를 15 cm 이하, 바람직하게는 3 내지 15 cm; 및 가장 바람직하게는 3 내지 8 cm의 길이로 절단하여 제조될 수 있다. 스테이플 섬유는 직선형 (즉, 비-권축가공됨)이거나 또는 권축가공되어 임의의 크림프 (또는 반복벤드) 빈도로 이의 길이를 따라 톱니 형상의 크림프를 갖는다. 섬유는 비코팅 또는 코팅, 또는 예비처리된 (예를 들어, 예비-연신 또는 열-처리된) 형태로 존재할 수 있다.
"아라미드"란 전 방향족 폴리아미드를 의미하는 것으로 화학구조적으로는 벤젠고리를 연결하는 결합의 60몰% 이상이 아미드기인 것을 특징으로 하는 선형 합성 고분자라고 정의한다. 아라미드는 벤젠고리에의 아미드 기의 치환위치에 있어서 파라아라미드, 메타아라미드 및 이들의 공중합체로 분류된다. 파라아라미드는 폴리파라페닐렌 테레프탈아미드 및 그 공중합체, 폴리(파라페닐렌)-코폴리(3,4디페닐에테르)테레프탈아미드 등을 예시로 들 수 있고, 메타아라미드는 폴리메타페닐렌 이소프탈아미드 및 그 공중합체를 예시로 들 수 있다. 본원 발명에서는 파라아라미드가 보다 바람직하게 선택될 수 있다.
"아라미드 펄프"란 아라미드로 이루어진 피브릴화된 미소 섬유로 아라미드 펄프는 통상의 목재 펄프와 같은 초지성을 가지기 위하여 수중 분산 후 초지기에서 시트형으로 형성할 수 있고 이 경우 기계적 특성을 향상시키기 위해서 고해기 등의 설비를 이용하여 분산된 상태에서 개개의 단섬유의 피브릴화를 유도한다.
보다 구체적으로 아라미드 펄프의 제조 및 피브릴화 방법은 먼저, 권취된 아라미드 필라멘트를 로터리 커터를 이용하여 절단하여 일정한 길이의 아라미드 단섬유를 제조한다. 다음으로, 아라미드 단섬유 내에 있는 이물질 즉 미분이나 유제 등을 제거하기 위해 수세를 실시하는데, 용이하게 상기 이물질을 제거하기 위해 상온 이상의 온도에서 실시하는 것이 바람직하다.
이어서, 수세된 아라미드 단섬유를 물에 분산시켜 균질한 슬러리를 만드는 해리 공정을 수행한다. 상기 해리 공정은 잔류하는 유제 등을 추가적으로 제거하고 아라미드 단섬유들의 분산성을 향상시키고자 상온 이상의 온도에서 수행하는 것이 바람직하다. 상기 해리 공정을 통해 아라미드 단섬유 각각은 복수 개의 모노 필라멘트들로 분리된다. 상기 슬러리의 아라미드 단섬유의 농도는 1.0 내지 2.0 중량%가 바람직하다.
이어서, 상기 해리 공정을 통해 물에 균일하게 분산된 슬러리를 고해 공정을 실시한다. 고해공정에서는 리파이너를 이용하여 상기 아라미드 단섬유를 분리시키고 절단할 뿐만 아니라 피브릴화 하여, 아라미드 단섬유의 평균 길이가 0.5 내지 5 mm인 피브릴화된 아라미드 단섬유를 제조한다.
선택적으로, 아라미드 단섬유의 피브릴화가 원활하게 진행되지 않는 경우, 해리 공정과 고해 공정을 반복하여 수행할 수도 있다.
고해 공정을 통해 피브릴화된 아라미드 단섬유를 포함하게 된 슬러리는 초지(sheet)로 만들어지고, 이어서 상기 초지로부터 수분을 1차로 제거하기 위한 스퀴징 공정이 수행되고 1차로 수분 제거된 초지는 건조됨으로써 2차로 수분이 제거된다. 이어서, 건조된 초지를 파쇄하여 최종 아라미드 펄프를 제조한다.
한편, 고해 공정은 아라미드 펄프의 여수도(캐나다 표준 여수도: Canadian Standard Freeness)를 결정하는 중요한 공정 중 하나이다. 왜냐하면, 고해 공정을 통한 아라미드 단섬유의 피브릴화 정도에 따라 아라미드 펄프의 여수도에 큰 차이를 나타내기 때문이다. 즉, 피브릴화 정도가 우수하면 펄프의 여수도가 낮아지게 되는데, 이는 아라미드 펄프의 분산성이 우수함을 의미한다. 반면, 피브릴화 정도가 나쁘면 펄프의 여수도가 높게 되는데, 이는 아라미드 펄프의 분산성이 열악함을 의미한다. 또한, 아라미드 펄프는 균일한 물성을 가지는 것이 중요하다. 만일, 피브릴화가 불균일하면 여수도의 편차도 커지게 된다. 여수도의 편차가 커지게 되면, 이를 적용한 최종 제품도 제품별로 물성의 차이가 커져 불량률이 증가하게 된다.
"피브리드"는 비-과립형, 섬유질 또는 필름 유사 입자를 의미한다. 이들은 바람하게는 320 이상의 융점 또는 분해 온도를 갖는다. 피브리드는 웹에 의해 연결된 섬유 유사 영역을 갖는다는 점에서 섬유가 아니라 섬유질이다. 피브리드는 종횡비 5:1 내지 10:1과 0.2 내지 1.0 mm의 평균 길이를 갖는다. 피브리드 웹의 두께는 1 또는 2 마이크로미터 미만이며 전형적으로 1 마이크로미터 이하의 소수이다. 건조되기 전, 피브리드는 습윤 상태로 사용될 수 있고 제품의 다른 성분 주변에 물리적으로 꼬인 결합재로서 침착될 수 있다. 피브리드는 중합체 용액이 단일 단계로 침전되고 전단되는 미국 특허 제3,018,091호에서 개시된 유형의 피브리드화 장치를 사용하는 것을 포함하는 임의의 방법으로 제조될 수 있다.
"피브릴"은 1 마이크로미터 이하의 소수 내지 수 마이크로미터의 작은 직경을 갖고 약 10 내지 100 마이크로미터의 길이를 갖는 작은 섬유를 의미한다. 피브릴은 일반적으로 4 내지 50 마이크로미터의 직경을 갖는 더 큰 섬유의 주 트렁크(trunk) 로부터 연장된다. 피브릴은 후크 또는 패스너로 작용하여 인접 물질을 걸리게 하여 포착한다. 일부 섬유는 피브릴화되지만, 다른 섬유는 피브릴화되지 않거나 또는 효과적으로 피브릴화되지 않고 이 경우 상기 섬유는 피브릴화되지 않는다. 폴리(메타-페닐렌 테레프탈아미드) 섬유는 연마시, 쉽게 피브릴화되어 피브릴을 생성한다. 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미드) 섬유는 피브릴화되지 않는다.
"아라미드 플럭"은 아라미드로 이루어진 피브릴화 되지 않은 짧은 길이로 연속필라멘트를 절단하여 제조되는 단섬유로 아라미드 플럭의 길이는 통상적으로 1 내지 50 mm 정도로 길이가 1 mm 보다 작으면 시트의 보강효과가 감소하고, 길이가 50 mm 이상이면 시트를 형성할 때 엉킴의 발생 가능성이 커서 결합의 원인이 되기 쉽기 때문에 바람직하지 않다고 알려져 있다. 아라미드 플럭은 예를 들어 미국 특허 제3,063,966호, 제3,133,138호, 제3,767,756호, 및 제3,869,430호에 기재된 방법에 의해 제조된 것과 같이 유의한 또는 임의의 피브릴화 없이 아라미드 섬유를 짧은 길이로 절단하여 제조된다.
그러나 본원 발명에서는 3 mm 이하의 플럭을 사용하는 경우에는 원지 이송이 어려울 뿐만 아니라 강력의 불균일이 발생하였고, 9 mm 이상의 경우에는 플럭간 응집이 발생하여, 아라미드 플럭의 길이가 4 mm 내지 8 mm인 경우가 허니콤용 아라미드 페이퍼, 전기 절연지용 아라미드 페이퍼 및 아라미드 플럭과 아라미드 펄프를 포함하는 제1혼합물로 이루어지는 기포지의 제조에 바람직하다.
또한, 허니콤용 아라미드 페이퍼, 전기 절연지용 아라미드 페이퍼 및 아라미드 플럭과 아라미드 펄프를 포함하는 제1혼합물로 이루어지는 기포지의 제조에 있어서 아라미드 펄프 60 내지 80 중량%와 아라미드 플럭 20 내지 40 중량%로 혼합하여 사용하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 본원 발명의 기포지 위에 아라미드 플럭과 20 중량% 이상의 미세분을 포함하는 아라미드 펄프를 포함하는 제2혼합물을 제조함에 있어서, 3 mm 이하의 플럭을 사용하는 경우에는 원지 이송이 어려울 뿐만 아니라 강력의 불균일이 발생하였고, 9 mm 이상의 경우에는 플럭간 응집이 발생하여, 아라미드 플럭의 길이가 4 mm 내지 8 mm인 경우가 제2혼합물의 제조에 바람직하다.
“미세분”은 TAPPI(Technical Association of Pulp and Paper Industry) T 233 cm-95에서 정의한 바와 같이 Tyler screens 28(0.595 mm), 48(0.297 mm), 100(0.149 mm), 150(0.105 mm) 또는 200(0.074mm)을 순차적으로 이용하여 분리한 짧은 길이의 펄프를 의미한 것이다. 보다 구체적인 TAPPI T233 cm-95에 따른 펄프의 섬유장의 길이에 따른 분류는 다음과 같다. TAPPI T233 cm-95는 펄프의 중량평균 섬유장(the weight average fiber length of a pulp)을 측정하기 위한 것으로 섬유의 길이가 l mm 이고, 중량의 w mg인 경우에 섬유의 중량평균 길이(the weighted average length: L)는 Σ(wl)/Σw로 정의되고, 이러한 섬유의 길이에 따른 분류는 Clark type 또는 Bauer-McNett type 분류기(classifier) 중 어느 것을 사용하여도 동일한 결과를 얻을 수 있으며, 섬유의 길이에 따른 분류는 길이가 긴 섬유를 성긴 스크린(coarsest screen)을 이용하여 분리한 후 순차적으로 차츰 조밀한 스크린을 이용하여 짧은 섬유를 분리하는 순서로 진행된다. 통상적으로 사용하는 Tyler 스크린의 오프닝(opening)은 하기의 표 1과 같고, 일반적으로 사용하는 섬유의 길이에 따른 분류를 위한 스크린의 오프닝 조합은 다음과 같다.
1) 장섬유 펄프(long-fibered pulps): Tyler screen 10(1.68 mm), 14(1.19 mm), 28(0.595 mm) 및 48(0.297 mm)
2) 중간섬유 펄프(medium-fibered pulps): Tyler screen 14(1.19 mm), 28(0.595 mm), 48(0.297 mm) 및 100(0.149 mm)
3) 짧은섬유 펄프(short-fibered pulps): Tyler screen 28(0.595 mm), 48(0.297 mm), 100(0.149 mm) 150(0.105 mm) 또는 200(0.074 mm)
Tyler series Opening, mm U.S. standard
10 1.68 12
12 1.41 14
14 1.19 16
20 0.841 20
28 0.595 30
35 0.420 40
48 0.297 50
65 0.210 70
100 0.149 100
150 0.105 140
200 0.074 200
본원 발명에 따른 미세분 함량이 일정 수치 이상인 아라미드 펄프는 서로 다른 길이를 가지는 아라미드 플럭을 일정 비율로 혼합한 혼합 아라미드 플럭을 리파이너가 장착된 고해기로 고해시켜 제조되었고, 이러한 방법으로 제조된 아라미드 펄프의 미세분 함량의 측정은 방법으로 측정하였다.
이하에서는 본원 발명의 허니콤용, 전기 절연지용 아라미드 페이퍼, 적층 아라미드 페이퍼 및 그의 제조방법에 대하여 실시예를 참조하여 구체적으로 설명한다.
제조예 1: 아라미드 플럭의 제조
1,000kg의 N-메틸-2-피롤리돈을 80 oC로 유지시키고 여기에 염화칼슘 80 kg과 48.67 kg의 파라-페밀렌디아민을 녹여서 방향족 디아민 용액을 제조 하였다. 상기 방향족 디아민 용액을 중합용 반응기 내로 투입함과 동시에 파라-페닐렌디아민과 같은 몰량의 용융 테레프탈로일 클로라이드를 중합용 반응기 내로 투입한 후 이들을 교반하여 고유점도가 6.8인 폴리(파라-페닐렌 테레프탈아미드) 중합체를 제조하였다.
다음으로 제조된 중합체를 99% 농황산에 용해시켜 중합체 함량이 18 중량%인 광학적 비등방성 방사도프를 제조하였다. 제조된 방사도프를 방사구금을 이용하여 방사한 후 공기층을 거쳐 응고조 내에서 응고시킴으로써 필라멘트를 제조하였다. 상기 필라멘트를 수세 및 건조한 후 와인더로 권취함으로써 폴리(파라-페닐렌테레프탈아미드) 필라멘트가 얻어졌다. 상기 폴리(파라-페닐렌테레프탈아미드) 필라멘트를 로터리 커터를 이용하여 절단하여 일정 길이(3, 6, 9 mm)로 절단하여 아라미드 플럭으로 사용하였다.
제조예 2: 아라미드 펄프의 제조
상기 제조예 1에서 제조한 6mm 길이의 아라미드 플럭 20 kg을 1,000 L의 물에 분산시켜 균질한 슬러리를 제조하였다. 이렇게 제조된 슬러리를 리파이너가 장착된 고해기에 투입한 후 일정시간 고해시킨 후 샘플링을 통하여 아라미드 펄프의 비표면적(Specific Surface Area: SSA), 캐나다 표준 여수도(Canadian Standard Freeness: CSF) 및 섬유장(Fiber Length: FL)등 아라미드 펄프의 기본 물성들을 조절할 수 있도록 고해공정의 계속여부를 판단하며 고해공정을 진행하였다. 고해공정을 마친 슬러리를 필터를 이용하여 탈수하고 건조하여 보관하였다. 건조된 초지를 분쇄기를 이용하여 작은 조각들로 파쇄 하여 최종 아라미드 펄프를 제조하였다.
제조예 3: 미세분의 함량이 20% 이상인 아라미드 펄프의 제조
상기 제조예 1에서 제조한 서로 다른 길이의 아라미드 플럭 중 3 mm 길이의 플럭의 함량을 10 내지 20 중량%, 6 mm 길이 이상의 플럭을 80 내지 90 중량%의 비율로 혼합된 아라미드 플럭 20 kg을 1,000 L의 물에 분산시켜 균질한 슬러리를 제조하였다. 이렇게 제조된 슬러리를 리파이너가 장착된 고해기에 투입한 후 일정시간 고해시킨 후 샘플링을 통하여 아라미드 펄프의 비표면적(Specific Surface Area: SSA), 캐나다 표준 여수도(Canadian Standard Freeness: CSF) 및 섬유장(Fiber Length: FL)등 아라미드 펄프의 기본 물성들을 조절할 수 있도록 고해공정의 계속여부를 판단하며 고해공정을 진행하였다. 고해공정을 마친 슬러리를 필터를 이용하여 탈수하고 건조하여 보관하였다. 건조된 초지를 분쇄기를 이용하여 작은 조각들로 파쇄 하여 최종 아라미드 펄프를 제조하였는데 이러한 아라미드 펄프는 TAPPI(Technical Association of Pulp and Paper Industry) T 233 cm-95의 방법에 따라 측정하였을 때 미세분의 함량이 20% 이상이었다.
실시예 1-1: 허니콤용 아라미드 페이퍼의 제조
상기 제조예 1에서 제조된 6 mm 길이의 아라미드 플럭 3 kg과 상기 제조예 2에서 제조된 아라미드 펄프 7 kg을 1,000 L의 물에 분산시켜 균질한 슬러리를 제조하였다. 이렇게 제조된 슬러리를 초지 형태로 만든 후 스퀴징 롤에서 수분을 제거하고, 수분 제거된 초지를 105 oC 온도에서 양키 드라이를 사용하여 5m/min 속도로 건조하였다. 이후 250 oC 온도의 hot roller를 사용하여 3m/min 속도로 평량 50g/m2의 허니콤용 아라미드 페이퍼를 제조하였다.
비교예 1-1
상기 실시예 1-1과 3 mm와 9 mm 길이의 아라미드 플럭을 사용하는 것을 제외하고 동일한 방법으로 허니콤용 아라미드 페이퍼를 제조하였다.
비교예 2-1
상기 실시예 1-1과 아라미드 플럭과 아라미드 펄프를 각각 5kg을 사용하는 것을 제외하고 동일한 방법으로 허니콤용 아라미드 페이퍼를 제조하였다.
실시예 1-2: 전기 절연지용 아라미드 페이퍼의 제조
상기 제조예 1에서 제조된 6 mm 길이의 아라미드 플럭 3 kg과 상기 제조예 3에서 제조된 미세분의 함량이 20% 이상인 아라미드 펄프 7 kg을 1,000 L의 물에 분산시켜 균질한 슬러리를 제조하였다. 이렇게 제조된 슬러리를 초지 형태로 만든 후 스퀴징 롤에서 수분을 제거하고, 수분 제거된 초지를 105 oC 온도에서 양키 드라이를 사용하여 5m/min 속도로 건조하였다. 이후 250 oC 온도의 hot roller를 사용하여 3m/min 속도로 평량 250g/m2의 전기 절연지용 아라미드 페이퍼를 제조하였다.
비교예 1-2
상기 제조예 1에서 제조된 6 mm 길이의 아라미드 플럭 3 kg과 상기 제조예 2에서 제조된 별도의 미세분 함량을 증가시키는 공정을 거치지 않은 아라미드 펄프 7 kg을 1,000 L의 물에 분산시켜 균질한 슬러리를 제조하였다. 이렇게 제조된 슬러리를 초지 형태로 만든 후 스퀴징 롤에서 수분을 제거하고, 수분 제거된 초지를 105 oC 온도에서 양키 드라이를 사용하여 5m/min 속도로 건조하였다. 이후 250 oC 온도의 hot roller를 사용하여 3m/min 속도로 평량 250g/m2의 전기 절연지용 아라미드 페이퍼를 제조하였다.
비교예 2-2
상기 실시예 1-2와 3 mm와 9 mm 길이의 아라미드 플럭을 사용하는 것을 제외하고 동일한 방법으로 전기 절연지용 아라미드 페이퍼를 제조하였다.
비교예 3-2
상기 실시예 1-2와 아라미드 플럭과 아라미드 펄프를 각각 5kg을 사용하는 것을 제외하고 동일한 방법으로 전기 절연지용 아라미드 페이퍼를 제조하였다.
실시예 1-3: 적층 아라미드 페이퍼의 제조
상기 제조예 1에서 제조된 6 mm 길이의 아라미드 플럭 3 kg과 상기 제조예 2에서 제조된 아라미드 펄프 7 kg을 1,000 L의 물에 분산시켜 균질한 슬러리를 제조하였다. 이렇게 제조된 슬러리를 초지 형태로 만든 후 스퀴징 롤에서 수분을 제거하여 평량 50g/m2의 기포지를 제조하였다.
제조된 기포지 위에 상기 제조예 1에서 제조된 6 mm 길이의 아라미드 플럭 3 kg과 상기 제조예 3에서 제조된 미세분의 함량이 20% 이상인 아라미드 펄프 7 kg을 1,000 L의 물에 분산시켜 균질한 슬러리를 제조하였다. 제조된 슬러리를 지포지 위에 도포한 후 이렇게 제조된 슬러리를 초지 형태로 만든 후 스퀴징 롤에서 수분을 제거하고, 수분 제거된 초지를 105 oC 온도에서 양키 드라이를 사용하여 5 m/min 속도로 건조하였다. 이후 250 oC 온도의 hot roller를 사용하여 3 m/min 속도로 합지 평량 100 g/m2의 아라미드 페이퍼를 제조하였다.
비교예 1-3
상기 제조예 1에서 제조된 6 mm 길이의 아라미드 플럭 3 kg과 상기 제조예 2에서 제조된 아라미드 펄프(별도의 미세분 함량을 증가시키는 공정을 거치지 않음) 7 kg을 1,000 L의 물에 분산시켜 균질한 슬러리를 제조하였다. 이렇게 제조된 슬러리를 초지 형태로 만든 후 스퀴징 롤에서 수분을 제거하고, 수분 제거된 초지를 105 oC 온도에서 양키 드라이를 사용하여 5 m/min 속도로 건조하였다. 이후 250 oC 온도의 hot roller를 사용하여 3 m/min 속도로 평량 100 g/m2의 아라미드 페이퍼를 제조하였다.
비교예 2-3
상기 제조예 1에서 제조된 6 mm 길이의 아라미드 플럭 3 kg과 상기 제조예 3에서 제조된 미세분의 함량이 20% 이상인 아라미드 펄프 7 kg을 1,000 L의 물에 분산시켜 균질한 슬러리를 제조하였다. 이렇게 제조된 슬러리를 초지 형태로 만든 후 스퀴징 롤에서 수분을 제거하고, 수분 제거된 초지를 105 oC 온도에서 양키 드라이를 사용하여 5 m/min 속도로 건조하였다. 이후 250 oC 온도의 hot roller를 사용하여 3 m/min 속도로 평량 100 g/m2의 아라미드 페이퍼를 제조하였다.
비교예 3-3
상기 실시예 1-3과 3 mm와 9 mm 길이의 아라미드 플럭을 사용하는 것을 제외하고 동일한 방법으로 캘린더링하여 적층 아라미드 페이퍼를 제조하였다.
비교예 4-3
상기 실시예 1-3과 아라미드 플럭과 아라미드 펄프를 각각 5kg을 사용하는 것을 제외하고 동일한 방법으로 캘린더링하여 적층 아라미드 페이퍼를 제조하였다.
물성평가
1) 비표면적(Specific Surface Area: SSA) 측정
BET 측정법에 의한 질소 흡착법을 사용하여 비표면적(/g)을 측정하였다.
2) 섬유장(Fiber Length: FL) 측정
"파이버엑스퍼트(FiberExpert)" 테이블탑 분석기 (핀란드 헬싱키에 소재한 메트소 오토메이션(Metoso Automation)로부터 입수 가능한 "펄프엑스퍼트(PulpExpert)FS"로도 알려짐)를 사용하여 중량 평균 길이를 측정하였다. 상기 분석기는 펄프 슬러리가 분석기를 통과할 때 디지털 CCD 카메라로 펄프의 사진 영상을 촬영하고 이어서 통합 컴퓨터가 상기 영상 중 섬유를 분석하여 이의 중량 평균 길이를 계산하였다.
3) 피브릴화도(Degree of Fibrilization; DF) 측정
"파이버엑스퍼트(FiberExpert)" 테이블탑 분석기 (핀란드 헬싱키에 소재한 메트소 오토메이션(Metoso Automation)로부터 입수 가능한 "펄프엑스퍼트(PulpExpert)FS"로도 알려짐)를 사용하여 피브릴화도(Degree of Fibrillation; DF)를 측정하였다.
4) 캐나다 표준 여수도(Canadian Standard Freeness: CSF) 측정
캐나다 표준 여수도(CSF)는 입자의 슬러리 또는 분산액으로부터 물의 배수 성에 대해 잘 알려진 척도이다. TAPPI 시험 227에 의해 여수도를 측정하였다. 상기 시험의 수행으로부터 수득된 데이터는 특정 조건 하에서 수성 슬러리로부터 배수된 물의 밀리미터를 나타내는 캐나다 표준 여수도로 표현된다. 수치가 크면 여수도 및 물의 배수성이 높음을 의미한다. 작은 수치는 분산액이 느리게 배수되는 경향을 나타낸다. 더 많은 수의 피브릴은 형성 종이 매트를 통해 물이 배수되는 속도를 감소시키므로 여수도와 펄프의 피브릴화 정도는 반비례한다.
5) 미세분 함량의 측정(TAPPI T 233 cm-95)
본원 발명에 따른 미세분의 함량이 일정 수치 이상인 아라미드 펄프의 제조는 3 mm 이상 6 mm 미만 플럭 10 내지 20 중량%와 6mm 이상 8 mm 이하의 플럭 80 내지 90 중량%의 혼합 아라미드 플럭을 리파이너가 장착된 고해기로 고해시켜 제조되었고, 이러한 방법으로 제조된 아라미드 펄프는 상기 TAPPI(Technical Association of Pulp and Paper Industry) T 233 cm-95에서 정의한 바와 같이 Tyler screens 28(0.595 mm), 48(0.297 mm), 100(0.149 mm), 150(0.105 mm) 또는 200(0.074mm)을 순차적으로 이용하여 분리한 짧은 길이의 펄프를 분리하여 측정하였을 때 미세분의 함량이 20 중량% 이상이었다.
상기 실시예 1-1과 비교예 1-1 내지 2-1의 방법에 의하여 제조된 허니콤용 아라미드 페이퍼의 물성을 측정하여 하기 표 2에 기재하였다.
평량(g/m2) 두께(mm) 밀도(g/cm3) 강력(N/mm2)
MD CD
실시예 1-1 54 0.54 1.24 12.6 16.5
비교예 1-1 51 0.61 1.14 5.4 10.4
비교예 2-1 52 0.58 1.18 4.9 8.2
표 2에 기재한 바와 같이 리파이닝 공정을 통하여 섬유장이 길고 피브릴 형성이 많은 아라미드 펄프 70 중량%와 6 mm 길이의 아라미드 플럭을 30 중량% 사용하여 제조된 허니콤용 아라미드 페이퍼가 원지의 강력이 우수하였다.
한편, 본원 발명에서 3 mm 이하의 플럭을 사용하는 경우에는 원지 이송이 어려울 뿐만 아니라 강력의 불균일이 발생하였고, 9 mm 이상의 경우에는 플럭간 응집이 발생하므로, 아라미드 플럭의 길이가 4 mm 내지 8 mm인 경우가 허니콤용 아라미드 페이퍼의 제조에 바람직함을 알 수 있었다.
또한, 허니콤용 아라미드 페이퍼의 제조에 있어서 아라미드 펄프의 함량이 50% 이하인 경우에는 강력의 저하가 발생하므로, 아라미드 펄프의 함량은 60 내지 80 중량%가 바람직하고 아라미드 플럭은 20 내지 40 중량%로 혼합하여 사용하는 것이 보다 바람직함을 알 수 있었다.
상기 실시예 1-2와 비교예 1-2 내지 3-2의 방법에 의하여 제조된 전기 절연지용 아라미드 페이퍼 물성을 측정하여 하기 표 3에 기재하였다.
평량(g/m2) 두께(mm) 밀도(g/cm3) 강력(N/mm2) 유전 강도(kV/min)
MD CD
실시예 1-2 253 0.238 1.15 15.6 16.5 6.4
비교예 1-2 251 0.252 1.02 6.9 11.6 5.6
비교예 2-2 248 0.258 0.98 4.2 10.4 5.3
비교예 3-2 254 0.232 1.2 3.9 8.5 5.9
표 3에 기재한 바와 같이 리파이닝 공정을 통하여 섬유장이 일정길이 이하이고, 피브릴 형성이 많으며 미세분 함량이 20% 이상인 아라미드 펄프 70 중량%와 6 mm 길이의 아라미드 플럭을 30 중량% 사용하여 제조된 전기 절연지용 아라미드 페이퍼가 유전강도가 우수하였다.
한편, 본원 발명에서 3 mm 이하의 플럭을 사용하는 경우에는 원지 이송이 어려울 뿐만 아니라 강력의 불균일이 발생하였고, 9 mm 이상의 경우에는 플럭간 응집이 발생하므로, 아라미드 플럭의 길이가 4 mm 내지 8 mm인 경우가 전기 절연지용 아라미드 페이퍼의 제조에 바람직함을 알 수 있었다.
또한, 전기 절연지용 아라미드 페이퍼의 제조에 있어서 아라미드 펄프의 함량이 50% 이하인 경우에는 강력의 저하가 발생하므로, 아라미드 펄프의 함량은 60 내지 80 중량%가 바람직하고 아라미드 플럭은 20 내지 40 중량%로 혼합하여 사용하는 것이 보다 바람직함을 알 수 있었다.
상기 실시예 1-3과 비교예 1-3 내지 4-3의 방법에 의하여 제조된 아라미드 페이퍼 물성을 측정하여 하기 표 4에 기재하였다.
평량(g/m2) 두께(mm) 밀도(g/cm3) 강력(N/mm2) 유전 강도(kV/min)
MD CD
실시예 1-3 112 1.04 1.25 25.1 29.5 8.4
비교예 1-3 104 1.01 1.14 11.2 20.4 7.6
비교예 2-3 101 1.08 1.04 12.4 24.3 6.3
비교예 3-3 108 1.07 1.16 18.4 24.5 6.9
비교예 4-3 110 1.05 1.08 21.5 26.6 7.8
표 4에 기재한 바와 같이 6 mm 플럭 사용하고 리파이닝 공정 조절을 통한 섬유장이 길고, 피브릴 높은 펄프 사용한 종이를 기포지로 사용하여 6 mm 플럭 사용하고 리파이닝 공정 조절을 통한 섬유장이 짧고, 피브릴 높으며 미세분 함량이 20%이상인 펄프를 도포하여 캘린더링으로 결합시킨 실시예 1의 경우 강력과 CSF가 각각의 기포지와 미세분을 함유한 펄프를 이용한 종이에 비하여 우수하였다.
또한, 리파이닝 공정을 통하여 섬유장이 길고 피브릴 형성이 많은 아라미드 펄프 70 중량%와 6 mm 길이의 아라미드 플럭을 30 중량% 사용하여 제조된 적층 아라미드 페이퍼가 물성이 우수하였다.
본원 발명에 따른 아라미드 페이퍼는 열팽창계수, 전기전도성, 열전도성의 물성의 차이가 적어야 하는 정밀을 요하는 소재나 부품에 적용이 가능하고 보다 구체적으로는 지력과 지합이 우수하여 하니콤, 전기 절연지, PCB 기판 등에 적용가능 할 뿐만 아니라, 이러한 방법으로 아라미드 페이퍼를 제조함에 있어서 원지의 이송 불량, 강력의 불균일 및 플럭 간의 응집을 해소 또한 가능한 장점이 있다.

Claims (6)

  1. 아라미드 플럭과 길이가 0.5 내지 0.8 mm이고 여수도가 150 내지 250 ml인 아라미드 펄프를 포함하는 제1혼합물로 이루어지는 기포지; 및
    상기 기포지의 상부, 또는 하부 중 하나 이상에 아라미드 플럭과 20중량% 이상의 미세분을 포함하는 아라미드 펄프를 포함하는 제2혼합물을 도포하여 캘린더링으로 결합한 것을 특징으로 하는 아라미드 페이퍼.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1혼합물은 아라미드 플럭 20 내지 40 중량%, 아라미드 펄프 60 내지 80 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 아라미드 페이퍼.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 20 중량% 이상의 미세분을 포함하는 아라미드 펄프는 길이 3 mm 이상 6 mm 미만 플럭 10 내지 20 중량%와 6mm 이상 8 mm 이하의 플럭 80 내지 90 중량%의 혼합 아라미드 플럭을 리파이너가 장착된 고해기로 고해시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 아라미드 페이퍼.
  4. 아라미드 플럭과 길이가 0.5 내지 0.8 mm이고 여수도가 150 내지 250 ml인 아라미드 펄프의 제1혼합물로 기포지를 제조하는 기포지 제조단계;
    상기 기포지 위에 아라미드 플럭과 20 중량% 이상의 미세분을 포함하는 아라미드 펄프의 제2혼합물을 도포하는 제2혼합물 도포단계; 및
    상기 기포지와 도포된 제2혼합물을 결합하는 캘린더링 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 아라미드 페이퍼의 제조방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 기포지는 아라미드 플럭 20 내지 40 중량%, 아라미드 펄프 60 내지 80 중량%를 혼합한 제1혼합물을 초지하여 제조되는 것을 특징으로 하는 아라미드 페이퍼의 제조방법.
  6. 청구항 4 에 있어서,
    상기 20 중량% 이상의 미세분을 포함하는 아라미드 펄프는 길이 3 mm 이상 6 mm 미만 플럭 10 내지 20 중량%와 6mm 이상 8 mm 이하의 플럭 80 내지 90 중량%의 혼합 아라미드 플럭을 리파이너가 장착된 고해기로 고해시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 아라미드 페이퍼의 제조방법.
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