[发明专利]芳纶纸及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及耐热性高的电气绝缘材料。更详细而言，涉及薄且强度高的芳纶纸。

背景技术

开发了由可赋予纸改善的强度和/或热稳定性的高性能材料制备的纸。例如，芳纶纸为由芳族聚酰胺制成的合成纸，由于其优异的耐热性、耐燃性、电气绝缘性、韧性和柔性，而被用作电气绝缘材料和飞机蜂窝结构用基材。在这些材料中，含有DuPont(美国)的Nomex(注册商标)纤维而成的纸通过在水中混合聚(间苯二甲酰间苯二胺)短纤维和沉析纤维，接着将混合而得的浆粕抄纸，然后进行压光加工来制备。已知甚至在高温中，该纸仍然在具有高强度和高韧性的同时，具有优异的电气绝缘性。

近年来，由于变压器、电动机等需要绝缘材料的设备的小型化、轻量化，进一步要求耐热性高且薄的绝缘材料。

发明内容

本发明的目的在于，提供耐热性高且薄的电气绝缘片材。

本发明的目的还在于，提供上述电气绝缘片材的制备方法。

本发明人鉴于上述情况，为了开发应对变压器、电动机等的小型化、轻量化的耐热性高且薄的绝缘材料，进行了深入研究，结果达成本发明。

即，在第一实施方式中，本发明提供芳纶纸，其由混合物形成，所述混合物为由芳族聚酰胺形成的沉析纤维(fibrid)和短纤维的混合物，所述芳纶纸具有满足下述不等式(1)和(2)的沉析纤维含量和厚度：

40≤[FB]≤90(1)

[厚度]/([短纤维的纤维直径]×2)≤1.25(2)

式中，[FB]为芳纶纸中的沉析纤维的含量(重量%)。

另外，在第二实施方式中，本发明提供第一实施方式所述的芳纶纸的制备方法，其包括在至少一对发热体间夹持由混合物形成的芳纶纸进行热压加工，所述混合物为由芳族聚酰胺形成的沉析纤维和短纤维的混合物，且使用上述发热体的热压加工后的上述芳纶纸的收缩率为3%以下。

此外，在第三实施方式中，本发明提供第一实施方式所述的芳纶纸的制备方法，其包括：在至少一对发热体间夹持由混合物形成的芳纶纸，在施加1000kg/cm²以上的压力的同时，由上述发热体供给以下式(3)表示的热量Q (J/m²)，所述混合物为由芳族聚酰胺形成的沉析纤维和短纤维的混合物，

Q≥[BW]×c×(Tg-t)(3)

式中，[BW]为树脂片材的基重(basic weight)(g/m²)，c为上述芳纶纸的比热(J/g/K)，Tg为上述芳纶纸的玻璃化转变温度(℃)，t为被发热体夹持前的上述芳纶纸的温度(℃)，上述发热体的表面温度为Tg以下。

下面，详细地对本发明进行说明。

具体实施方式

(芳纶)

在本发明中，芳纶指酰胺键的60%以上与芳环直接键合的线形高分子化合物(芳族聚酰胺)。作为如上所述的芳纶，例如可列举出聚间苯二甲酰间苯二胺及其共聚物、聚对苯二甲酰对苯二胺及其共聚物、共聚对苯二甲酰对苯二胺・3,4’-二苯醚等。这些芳纶例如可以通过使用间苯二甲酰氯和间苯二胺的以往已知的界面聚合法、溶液聚合法等在工业上制备，作为市售品获取，但并不限定于此。在这些芳纶中，聚间苯二甲酰间苯二胺由于具备良好的成型加工性、热粘接性、阻燃性、耐热性等特性的方面而优选使用。

(芳纶沉析纤维)

在本发明中，芳纶沉析纤维为具有抄纸性的膜状的芳纶粒子，也被称为芳纶浆粕(参照日本特公昭35-11851号公报、日本特公昭37-5732号公报等)。

众所周知，芳纶沉析纤维与通常的木材浆粕同样，实施离解、打浆处理而作为抄纸原料使用，为了保持适合抄纸的品质可实施所谓的打浆处理。该打浆处理可通过圆盘精研机、打浆机、其它产生机械切断作用的抄纸原料处理设备来实施。在该操作中，沉析纤维的形态变化可通过日本工业规格P8121中规定的游离度试验方法(排水度)监测。在本发明中，实施打浆处理后的芳纶沉析纤维的游离度优选在10~300cm³ (加拿大标准游离度)的范围内。若为比该范围大的游离度的沉析纤维，则由其成型的耐热性电气绝缘片材的强度有可能降低。另一方面，若想要得到比10cm³小的游离度，则投入的机械动力的利用效率变小，另外每单位时间的处理量多半会变少，此外沉析纤维的微细化过度进行，因此容易导致所谓的粘结剂功能降低。因此，即使想要得到比10cm³小的游离度，也确认不到显著的优点。