Спосіб виготовлення поліамідного паперу

1. Способ изготовления полиамидной бумаги, включающий ее формирование из пульпы, содер жащей полиамидные короткие волокна и полиа мидные фибриды, сушку и каландрирование, от личающийся тем, что формируют бумагу, содер жащую 45-97 весовых % поли(р-фенилентерефталамид)ных коротких волокон и 3-30 весовых % поли(т-фениленизофталамид)ных фибридов, которую после каландрирования нагревают без приложе н ия да вле ни я п ри те мпе р а тур е не м е нее 248,9°С в течение времени от 12 до 100 секунд 2 Способ по п. 1, отличающийся тем, что формируют бумагу, которая дополнительно содержит не более 35 весовых % кварцевого волокна. 3. Способ по пп. 1, 2, отличающийся тем, что формируют бумагу, содержащую 70-97 весовых % поли(р-фенилен терефталамид)ных коротких волокон. 4 Способ по пп. 1, 2, отличающийся тем, что бумагу нагревают при температуре не менее 265,6°С в течение 20-30 секунд. Изобретение относится к химической промышленности, а именно к технологии изготовления бумаги, содержащей арамидные хлопья и фибриды (волокнисто -пленочные связ ующие) с или без специальных ингредиентов таких, как кварцевое во локно. Такая бумага использ уе тся при изготовлении подложек для электронных монтажных печатных плат. Указанное назначение предъявляет ряд требований к подложкам, таких, как хорошие механические свойства в сочетании с высокой пористостью для облегчения их пропитки полимерными смолами. Бумаги этого типа обычно получают мокрым способом с использованием бумагоделательной машины. Полученные мокрым способом листы дренируются (обезвоживаются), затем их сушат и каландрируют. Такая бумага имеет ограниченную прочность и пористость. Регулирование пористости арамидных бумаг композиционными изменениями известно из патента США А-5 026 456, а патент Японии А 52 105 975 описывает способ получения листов, обладающих высокой термостойкостью. Прототипом заявляемого технического решения является способ, реализованный при изготовлении арамидной бумаги, описанной в патенте США № 5 026 456, МКИ: D 21 Н 13 /26, оп убл. 25.06.91. Под "арамидом" имеется в виду полиамид, в котором, по крайней мере, 85% амидных(-СОМН-) связей непосредственно присоединены к двум ароматическим кольцам. Способ включает следующие операции: - пригото вление п ульпы, содержа щей по лиамидные короткие волокна и полиамидные фиб риды; - формирование бумаги; - сушку, - каландрирование Задача настоящего изобретения состоит в повышении прочностных характеристик бумаги, а именно в повышении прочности на разрыв, при одновременном увеличении ее пористости. Это позволит улучшить механические свойства подложек, изготавливаемых из полиамидной бумаги и улучшить пропитку полимерными смолами Указанная задача и технический эффект достигаются благодаря тому, что в способе изготовления полиамидной бумаги, включающем ее формирование из пульпы, содержащей полиамидные короткие волокна и полиамидные фибриды, сушку и каландрирование, согласно изобретению, формируют бумагу, содержащую 45-97 весовых % поли(р-фенилентерефталамид)ных коротких волокон и 3-30 весовых % поли(т-фениленизофталамид)ных фибридов, которую после каландрирования нагревают без приложения давления при тем (32)13 05.1992 СМ О 00 eg 27481 пературе не менее 248,9°с в течение времени от 12 до 100 секунд. Кроме того, формируют бумагу, которая дополнительно содержит не более 35 весовых % кварцевого волокна. Для решения указанной задачи формируют бумагу, содержащую 70-97 весовых % поли(р-фенилентерефталамид)ных коротких волокон. Бумагу нагревают при температуре не менее 265,6°С в течение 20-30 секунд. Предлагаемый способ позволяет повысить прочностные характеристики бумаги при одновременном увеличении ее пористости. В мокром способе формирования бумаг, обрабатываемых в соответствии с настоящим изобретением, получают водную п ульпу, содержащую короткие волокна, до 0,5 дюйма (12,7 мм) длиной из поли(р-фенилентерефталамида) (РРД-Т) и фибриды поли(т-фениленизофталамида) (МРД-1) и, по выбору, других коротких волокон. С помощью бумагоделательной машины из пульпы формируют лист. Более конкретно, получается водная пульпа, которая содержит 0,005-0,02% по массе твердой составляющей, которая состоит из 45-97% по массе коротких (менее 0,5 дюйма (12,7 мм) длиной) волокон из РРД-Т, 3-30% по массе фибридов из МРД-1 и 0-35% по массе коротких (менее 0,5 дюйма (12,7 мм) длиной) кварцевых волокон. Важно, чтобы фибриды не превышали 30% по массе Использование больших количеств фибридов из МРД-1 в листе дает повышенное влагопоглощение и бо льшую уса дк у, оба нежела те льные свойства в случае применения в печатных платах. Лист формуется из пульпы с помощью бумагоделательной машины. После сушки лист имеет базовую массу примерно 0,8-4,0 унции/ярд2 (0,0250,125 г/см ) Высушенный лист затем каландруется до термообработки в соответствии с настоящим изобретением. Термообработка листа при температурах выше 500°F (260,0°С) перед каландированием может кристаллизовать фибриды, предотвращая поэтому адекватное уплотнение листа и регулирование однородности толщины листа при работе каландра. Каландрование является высокоскоростной операцией, предназначенной для снижения толщины листа и улучшения гладкости поверхности. Для этой цели каландр обычно работает при температурах ниже 500°F (260°C) с небольшим временем пребывания листа. Каландры, которые могут работать при значительно более высоких температурах, являются более дорогостоящими и обычно не являются общедоступными. Способ настоящего изобретения делает использование таких высокотемпературных каландров ненужным и еще обеспечивает некоторое улучшение по сравнению с их использованием Термообработка по способу в соответствии с настоящим изобретением удобно сопровождается пропусканием листа через печь с заданной линейной скоростью Лист протягивается через печь при натяжении, достаточном для того, чтобы избежать морщин В процессе нагревания в печи к листу не прикладывается давление. Температура нагревания и время нахождения в печи обратно пропорциональны более низким температурам, обыч но требующим большего времени пребывания в печи, и более высоким температурам, позволяющим использовать меньшее время нахождения в печи для достижения максимальной разрывной прочности. При температуре 480°F (248,9°С) время нахождения в печи должно быть не менее 12 секунд для получения заметного улучшения. Температура не менее 510°F (265,6°С) при времени нахождения в печи 20-30 секунд являются предпочтительными условиями, потому что они позволяют реализовать большинство преимуществ изобретения. Никакого преимущества не достигается при дальнейшем значительном увеличении времени нахождения в печи и/или при использовании значительно более высоких температур. Такие условия, например, время нахождения в печи более 100 секунд, отрицательно влияют на стоимость способа и увеличивают возможность полимерной деструкции. Предпочтительные листы в соответствии с изобретением состоят, в основном, из 70-97 мас.% РРД-Т-хлопьев и 3-30 масс.% МРД-1-фибридов. Готовые листы имеют превосходную равномерность толщины по их ширине. Ме то дики испы таний для определения свойств бумаги являются следующими: - толщина - ASTM, метод Д-374, - разрывн ая пр очн ость - ASTM, метод Д1682-75, - про чн ость на р аздир п о Элмен дор фу ASTM, метод Д-689, - пористость по Герли Хи ллд - ТАРР 1, ме тод Т 460 т-49 . Пример 1. Исходное бумажное сырье, использованное в данном примере, состояло из поли(р-фенилентерефталамид)ных коротких волокон (92% по массе) и поли(гп-фениленизофталамидных)фибридов (8% по массе). Бумаги были каландрованы между нагретым (500°F) (276,7°С) с твердой поверхностью валком и упругоде формируемым валком при давлении 357 кг/см с линейной скоростью 25 ярдов (22,86 м) в минуту. Каландрованные листы, за исключением контрольных, были термообработаны, без приложения давления, в течение различных периодов времени при различных температурах при прохождении через печь. Время пребывания листов в печи определяется скоростью прохождения листов через печь. Температура определяется инфракрасным термометром на продукте непосредственно до выхода из печи. Условия термообработки и измерения, выполненные на контрольных и термообработанных образцах, представлены в таблице 1, ниже. Из вышеприведенного видно, что способ термообработки изобретения обеспечивает увеличенную разрывную прочность, удлинение, работу разрушения и прочность на раздир по Элмендорфу при сниженной плотности и увеличенной пористости. Пример 2. Бумага (листы), использованная в этом примере, была получена как описано выше, из поли(р-фенилентерефталамид)ного короткого волокна, поли(т-фениленизофталамид)ны х фибри дов и, в одном случае, кварцевых волокон. Пропорции ингредиентов и условия каландрованных представлены в таблице 2 . Ка ландр типа А бы л подо бен каландру, использованному в примере 1, тогда как у каландра В оба валка являются валками с твердой поверхностью. Каландрованные бумаги, за исключением контрольных, термообрабатывались прохождением через печь или при загрузке вручн ую в печь с температурой и временем пребывания, варьирующимся, как показано в таблице 2. Термообработанные бумаги и контрольные были испытаны с определением базовой массы, толщины, разрывной прочности, удлинения, ударной вязкости (работы разрушения) прочности на раздир по Элмендерфу и пористости Полученные значения представлены в таблице 2. Представленные в таблице 2 данные ясно показывают, что термообработка значительно увеличивает механические свойства (разрывная прочность, удлинение, работа разрушения, раздир) бумаги, а также увеличи вает ее толщин у (снижая ее плотность) и увеличивае т ее пористость (меньшее число означает большее количество пор), что облегчает ее пропитку Улучшение разрывной прочности при термообработке наблюдается также для каландрованных листо в, содержащи х кварцевое волокно. Например, каландрованные листы из 48% по массе короткого поли(р-фенилентерефталамид)ного волокна, 20% по массе поли(т-фениленизофталамид)ных фибридов и 32% по массе кварцевого волокна, показали улучшение с 0,5 до 0,96 кг/см разрывной прочности в машинном направлении после термообработки при 315°С в течение 30 секунд. Таблица 1 Контроль А В С D Е 293,3 293,3 265,6 265,6 248,9 3,66 45 10,67 13,7 2,44 60 4,88 30 4,88 30 Базовая масса, г/см 2 Толщина, мкм 0,053 73,66 0,051 81,03 0,051 75,99 0,049 82,04 0,051 74,68 0,05 75,44 Плотность, г/см3 0,78 0,68 0,73 0,66 0,74 0,72 1,358 1,072 3,02 2,449 1,948 1,716 2,519 2,235 2,467 2,091 2,073 1,734 0,85 0,69 1,28 1,25 1,16 1,11 1,28 1,24 1,20 1,21 1,16 1,08 84 42 231 168 147 126 189 147 189 147 147 126 87 76 88 78 68 20 110 100 25 91 88 19 100 90 23 118 96 27 Термообработка -температура, °С -скорость, м/мин - время пребывания, сек. Разрывная прочность, кг/см мд хд Удлинение, % МД хд Работа разрушения, джоуль/м 2 мд хд Прочность на раздир по Элмендорфу, г МД хд Пористость по Герли Хилл, сек. мд— машинное направление, хд - поперечное направление к машинному. Таблица 2 Образец 1 Образец 2 Образец 3 88 12 75 25 97 3 -ти п - температура, °С В 145 А 260 А 260 - давление, кг/см - линейная скорость, м/мин 2708 18,3 357 22,85 357 22,85 Состав бумаги - % коротких волокон - % фибрид Каландрование 27481 Продолжение табл. 2 Контроль Образец 1А Контроль Образец 2А Контроль Образец ЗА 330,6 310 340 Термообработка - температура, СС 397,85 - скорость, м/мин 0,762 4,08 2,21 - время, сек. 96 18 33 0,054 54,86 0,055 61,21 0,028 48,26 0,027 65,28 0,13 199,4 1,07 0,97 0,63 0,45 0,70 0,13 226,0 0,62 2,02 1,6 3,73 2,88 1,04 0,7 2,22 1,75 17 0,86 3,75 0,8 0,7 1,3 1,4 1,2 1,0 1,3 1,8 1,1 1,1 1,5 1,9 мд 84 273 хд 63 231 59 60 81 72 94 92 121 109 188 155 206 126 91,5 28,5 1,6 0,2 2,3 1,7 Базовая масса, г/см Толщина, мкм Плотность, г/см3 Разрывная прочность, кг/см мд хд 2,7 Удлинение,% мд ЯД Работа разрушения, джоуль/м 2 Прочность на раздир по Элмендорфу, г мд Пористость по Герли Хилл, сек. Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товарис тво «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 ( 0 3 1 2 2 ) 3- 7 2 - 8 9 ( 0 3 1 2 2 ) 2 - 5 7- 0 3