MX2007014659A - Papel de aramida electroconductor. - Google Patents

Abstract

Esta invencion se relaciona con los papeles de aramida, y con un proceso para elaborar estos papeles, los papeles comprende de 5 a 65 partes en peso de la fibra de aramida, 30-90 parte en peso de particulas fibrosas microscopicas de aramida, y 1-20 partes en peso del relleno conductor, con base en el peso total de la fibra de aramida, particulas fibrosas microscopicas, y relleno, los papeles tienen una ansiedad aparente no mayor de 0.43 g/cm3 un indice de tension no mayor de Nm/g.

Description

PAPEL DE ARAMIDA ELECTROCONDUCTOR CAMPO DE LA INVENCION Esta invención se relaciona con papel de aramida electroconductor adecuado para la interferencia de descarga electrostática y/o protección contra la interferencia electromagnética .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN El papel de aramida con Mezcla de Carbón Conductor NOMEX® Tipo 843 consiste de fibras cortas y partículas fibrosas microscópicas de la marca NOMEX® mezcladas con fibras conductoras de carbón. Este papel ha estado disponible tanto en versiones calandrado en caliente y sin calandrar. La versión sin calandrar de este papel tiene un peso base de aproximadamente 40 g/m2, una densidad de aproximadamente 0.29 g/cm3, y una resistencia a la tensión de aproximadamente 16 N/cm, la cual corresponde al Índice de tensión de 40*m/g, y puede saturarse fácilmente con resinas de polímero. Sin embargo, se ha encontrado que este papel no tienen una adecuada resistencia a la tensión para el enrollado automatizado en cinta de los conductores, provocando el rompimiento y desgarre de las cintas de aramida cuando se enrolla ya que usa la más baja de las tensiones normalmente utilizadas por los dispositivos de enrollado automático. La versión Ref. :187400 calandrada en caliente de este papel tiene una resistencia a la tensión mejorada de aproximadamente 35 N/cm (un Índice de tensión de aproximadamente 90 N*m/g) y es lo suficientemente fuerte para en enrollado automático de cinta; sin embargo, este papel calandrado es menos saturable y menos moldeable, porque después de calandrar el papel resultante es más denso (aproximadamente 0.64 g/cm3). La saturación del papel es importante para el papel usado como aislante eléctrico porque en diferentes aplicaciones el aislamiento se enrolla alrededor de una parte, y la parte enrollada después se impregna con una resina de polimero para eliminar sustancialmente cualquier espacio de aire en el enrollado y para reducir la no uniformidad del campo eléctrico y la posterior falla prematura del aislamiento. Después que se enrolla el papel alrededor de una parte u otro enrollado, el papel debe ser lo suficientemente poroso para permitir el paso de la resina polimérica a través del papel para impregnar completamente tanto el papel como cualquier otro enrollado que pueda estar presente . También se desea que el papel conductor tenga un cierto nivel de resistividad superficial para evitar la acumulación de carga y proveer una óptima protección eléctrica en la aplicación particular. Asi, una resistividad superficial preferible de las cintas conductoras para las capas externas del aislamiento principal de la pared de las bobinas en estatores de motores de alto voltaje está en el intervalo de aproximadamente 15.50 a 62 ohms/cm2 (100 a 400 ohms/in2). También es muy importante tener un proceso de fabricación que permita un buen control de la resistividad superficial del papel final. La resistividad superficial del papel NOMEX® tipo 843 ligero calandrado en caliente (aproximadamente 108.5 ohms/cm2 (700 ohms/in2) en la dirección de la máquina y de aproximadamente 279 ohms/cm2 (1800 ohms/in2)) en la dirección transversal) es de aproximadamente siete veces el del papel sin calandrar (14.7 ohms/cm2 (95 ohms/in2) en la dirección de la máquina y de aproximadamente 38.7 ohms/cm2 (250 ohms/in2) en la dirección transversal) . La patente U.S. No. 2,999,788 de Morgan; 3,756,908 de Gross; y 4,481,060 de Hayes revela papeles a base de partículas fibrosas microscópicas a partir de polimeros sintéticos incluyendo papeles de partículas fibrosas microscópicas (aramida) y sus combinaciones con diferentes fibras . La Patente U.S. No. 5,233,094 de Kirayoglu et al., revela un proceso para elaborar papel resistente que comprende de 45-97% en peso de fibra de p-aramida, 3-30% en peso de partículas fibrosas microscópicas de m-aramida y 0-30% en peso de fibra de cuarzo. El papel se produce al formar, calandrado y tratamiento térmico de alta temperatura al menos de 266°C (510°F) .

La Patente U.S. no. 5,12,012 de Henderson et al., revela papel de aramida de alta resistencia a partir de fibras cortas y partículas fibrosas microscópicas, y fibras de carbón está entre los posibles tipos de fibras cortas. Las propiedades mecánicas necesarias se logran después de la compresión en caliente del papel en la prensa a una temperatura de 279°C. La patente U.S. No. 5,316,839 de Kato et al., revelan papel de aramida de capas múltiples con fibras conductoras de la estructura. El papel se prepara al formar por compresión en caliente o calandrado en caliente en por arriba de la temperatura de transición vitrea del polimetafenilen isoftalamida (275°C) . Previamente, los papeles de aramida con rellenos conductores requirieron calandrado en caliente o compresión en caliente para hacer el papel más resistente y por medio de esto es adecuado para el enrollado automatizado de la cinta. Al mismo tiempo, el calandrado o la compresión en caliente cambia significativamente las propiedades eléctricas, asi como también reduce su volumen libre y la capacidad que estar saturado e impregnado por una resina. Por lo tanto lo que es necesario es un papel de aramida conductor que tenga las propiedades eléctricas deseadas, sea saturable por las resinas, y también lo suficientemente fuerte para ser procesada en máquinas de enrollado de cinta automatizado.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCION La invención se relacioOna con papel de aramida que comprende de 5 a 65 partes en peso de fibra de aramida, 30-39 partes en peso de partículas fibrosas microscópicas de aramida y 1-20 partes en peso del relleno conductor, con base en el peso total de la fibra de aramida, partículas fibrosas microscópicas, el papel tiene una densidad aparente no mayor de 0.43 g/cm3 y un Índice de tensión no menor de 60 Nm/g. La invención también se dirige a procesos para elaborar papel de aramida que comprende los pasos de formar una dispersión acuosa de 5 a 65 partes en peso de la fibra de aramida, 30-90 partes en peso de las partículas fibrosas microscópicas de aramida, y 1-20 partes en peso del relleno conductor, con base en el peso total de la fibra de aramida, partículas fibrosas microscópicas, y relleno; mezclando la dispersión para formar una lechada; drenar el liquido acuosa de la lechada para producir una composición de papel húmedo; secar la composición de papel húmedo; y tratar térmicamente el papel en o por arriba de la temperatura de transición vitrea del polimero en las partículas fibrosas poliméricas de aramida sin consolidación del papel.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con papel de aramida que comprende 5 a 65 partes en peso de la fibra de aramida, 30-90 partes en peso de las partículas fibrosas microscópicas de aramida, y 1-20 partes en peso del relleno conductor, con base en el peso total de la fibra de aramida, partículas fibrosas microscópicas, y relleno, el papel tiene una densidad aparente no mayor de 0.43 g/cm3 y un Índice de tensión no mayor de 60 Nm/g. Sorprendentemente, los inventores han encontrado que un papel resistente no cambia significativamente en el volumen libre de papel o la resistividad superficial puede hacerse por tratamiento térmico del papel formado a una temperatura de aproximadamente por arriba de la temperatura de transición vitrea del polimero de aramida de las partículas fibrosas microscópicas pero sin aplicar presión sustancial a la hoja en el estado caliente para consolidar o comprimir el papel. Los papeles de esta invención incluyen fibras y partículas fibrosas microscópicas hechas de polimeros de aramida. Los polimeros de aramida son poliamidas en donde al menos 85% de los enlaces aramida (-CO-NH-) se unen directamente a dos anillos aromáticos. Los aditivos pueden usarse con la aramida y se ha encontrado que hasta tanto como 10 por ciento, en peso, de otro material polimérico puede mezclarse con la aramida. Los copolimeros pueden usarse que tienen tanto como 10 por ciento de otras diaminas sustituidas por la diamina de la aramida o tanto como 10 por ciento de otros cloruro diácidos sustituidos para el cloruro diácido de la aramida. Los métodos para elaborar los polimeros de aramida y las fibras se revelan en las Patentes de los Estados Unidos de América Nos. 3,063,966; 3,133,138; 3,287,324; 3,767,756 y 3,869,430. En algunas modalidades preferidas de esta invención los polimeros de aramida son aramidas meta- y para-orientados, con poli (meta-fenilen isoftalamida) y poli (para-fenilen tereftalamida) prefiriéndose los polimeros de aramida. Los papeles de esta invención comprenden fibras de aramida. En diferentes modalidades de la invención, la fibra de aramida puede estar en forma de fibra corta o pulpa. Por "fibra corta" significa fibras que tienen una longitud de aproximadamente 2 a 25 milímetros, preferentemente de 3 a 7 milímetros; las fibras preferentemente tienen un diámetro de aproximadamente 3 a 20 micrómetros, preferentemente de 5 a 14 micrómetros. Si la longitud de las fibras cortas es menor de aproximadamente 2 milímetros es difícil hacer papeles resistentes y si la longitud es mayor de aproximadamente 25 milímetros, es difícil formar un tejido uniforme por un método de hilado en húmedo. Si el diámetro de fibra corta es menor de aproximadamente 3 micrómetros, puede ser difícil producirla con adecuada uniformidad y reproducción, y sí es mayor de aproximadamente 25 micrómetros, es difícil de formar un papel uniforme que tenga un peso base de bajo a medio. Las fibras cortas se hacen por lo general al cortar filamentos de hilado continuo o estopas en piezas de longitud especifica usando equipo convencional de corte de fibras.

El término "pulpa", como se usa en la presente, significa partículas de material de aramida que tienen un vastago y partículas fibrosas microscópicas que se extienden generalmente desde este, en donde el vastago es generalmente en forma de columna y aproximadamente de 10 a 50 micrómetros en diámetro y las partículas fibrosas microscópicas son finas, los miembros parecidos a cabellos generalmente unidos al vastago que miden solo una fracción de un micrómetro o de unos cuantos micrómetros de diámetro y aproximadamente de 10 a 100 micrómetros de largo. Un posible proceso ilustrativo para elaborar pulpa de aramida generalmente se revela en la Patente de los Estados Unidos No. 5,084,136. Los papeles de este invención comprenden de 5 a 65 partes en peso de fibra de aramida, y en algunas modalidades se prefieren de 30 a 50 partes en peso. Se cree que menos de 5 partes en peso origina un papel demasiado brillante y no tiene suficientes propiedades al desgarre, mientras que los papeles que tienen más de 65 partes en peso de fibras de aramida originan una reducción correspondiente en la cantidad de partículas fibrosas microscópicas disponible en la composición para ayudar a unir la composición junta, lo que origina una inaceptable reducción en la resistencia a la tensión del papel. En algunas modalidades de esta invención, los tipos preferidos de la fibra útil en esta invención son fibras cortas de poli (metafenilen isoftalamida), pulpa de poli (para-fenilen tereftalamida) , y fibra corta de poli (para-fenilen tereftalamida) , con fibra corta de poli (meta-fenilen isoftalamida), que es la fibra más preferida. Los papeles de esta invención también comprenden partículas fibrosas microscópicas de aramida. El término "partículas fibrosas microscópicas" como se usa en la presente, significa un producto de polimero finamente divididote partículas pequeñas, en película esencialmente de dos dimensiones que tienen una longitud y un ancho en el orden de 100 a 1000 micrómetros y un grosor del orden de solo 0.1 a 1 micrómetro. Las partículas fibrosas microscópicas se hacen haciendo pasar una corriente de la solución de polímero dentro de un baño de coagulación del liquido que es miscible con el solvente de la solución. La corriente de la solución de polímero se sujeta a fuerzas de corte extenuantes y turbulencia mientras se coagula el polímero. Las partículas fibrosas microscópicas de aramida puden prepararse usando un dispositivos para formar partículas fibrosas microscópicas donde se precipita una solución de polímero y se tunde en un solo paso como se describe en la Patente de los Estados Unidos de América No 3,756,908 ó 3,018,091. Los papeles de esta invención comprende de 30 a 90 parte en peso de partículas fibrosas microscópicas de aramida. Se cree que estos papeles que tienen menos de 30 partes en peso de partículas fibrosas microscópicas no tienen una adecuada resistencia a la tensión para la mayoría de las aplicaciones preferidas, mientras que los papeles que tienen más de 90 partes en peso no solo típicamente son más brillantes y no tienen suficientes propiedades de desgarre para la mayoría de los pasos de procesamiento, pero también este papel con alto contenido de partículas fibrosas microscópicas tiene una muy limitada impregnación de resina aun con baja densidad. En algunas modalidades, los papeles de esta invención preferentemente tienen un contenido de partículas fibrosas microscópicas de aramida de aproximadamente 65 a 60 partes en peso. En algunas modalidades de esta invención, las partículas fibrosas microscópicas de aramida preferidas de esta invención se hacen de polimero de meta-aramida, siendo la más preferida de la meta-aramida la poli (meta-fenilen isoftalamida). La fibra de aramida y las partículas fibrosas microscópicas útiles en el papel de esta invención pueden ser de color natural del filamento de hilado o pueden colorearse con tintes o pigmentos. La fibra también puede tratarse con materiales que alteran sus caracteristicas superficiales siempre que este tratamiento no afecte adversamente la capacidad de los aglutinantes para contactar y sujetar las superficies fibrosas. Los papeles de esta invención además incluyen un relleno conductor. Por "relleno conductor" significa cualquier forma fibrosa o partícula (tal como un polvo o una hojuela) que tenga una conductividad sobre un amplio intervalo, tal como una conductividad tipica para conductores de más de 102 siemens/metro, a una conductividad tipica para semiconductores desde aproximadamente 10~8 a 102 siemens/metro) . La estructura del relleno conductor puede elegirse con base en los requisitos de la aplicación particular y el relleno conductor puede ser relativamente homogéneo, donde sustancialmente todo el volumen del material puede conducir electricidad (tal como fibras metálicas, fibras de carbono, negro de carbón, etc.) o los materiales pueden ser heterogéneos donde la parte conductora y dieléctrica co-existen en el volumen del material (tal como fibras o partículas recubiertas con metal, o fibras o partículas rellenas con ingredientes conductores) . Los papeles de esta invención comprenden de 1 a 20 partes en peso del relleno conductor. Se cree que menos de 1 parte en peso origina un papel que no proporciona una cantidad adecuada de conducción para muchas aplicaciones, mientras tenga más de 20 partes en peso por lo general origina una reducción notable de las propiedades mecánicas del papel. En algunas modalidades preferidas el relleno conductor es fibra de carbono, y en otras modalidades preferidas el relleno conductor es negro de carbón. El relleno conductor más preferido en muchas versiones del papel inventivo es fibra de carbono. El papel de esta invención tiene una densidad aparente no mayor de 0.43 g/cm3 y un Índice de tensión no mayor de 60 Nm/g. Estos papeles pueden usarse en cualquier aplicación de protección o descarga de interferencia y puede enrollarse en cinta con facilidad e impregnarse con una resina. La densidad aparente describe la relación de peso a volumen del papel y se determina de acuerdo con el método ASTM D202. El Índice de tensión describe la relación de la resistencia a la tensión al peso base (gramaje) y se determina de acuerdo con el método ASTM D828. En algunas modalidades de esta invención, los papeles de esta invención tienen un peso base final de aproximadamente 30 a 60 g/m2 y tienen un grosor final de aproximadamente 0.08 a 0.16 mm. Los papeles de esta invención generalmente se impregnan con resinas ya sea previo o después que se instala en/sobre el dispositivo eléctrico o conductor. Estas resinas incluyen resinas epoxidicas, resinas de poliesterimidas, y otros sistemas de resinas. Se ha encontrado que es critico que los papeles de esta invención tengan una densidad aparente de no mayor de 0.43 g/cm3paar que se formen y permitan la rápida impregnación con resinas típicas. Una mayor densidad proporciona una estructura que está demasiado consolidada para que se forme o para permitir la rápida impregnación. Además, se piensa que la densidad aparente del papel puede ser tan baja como 0.15 g/cm3 o menor, dependiendo de la aplicación, la resina usada, y la cantidad de resina usada. Para prevenir las descargas eléctricas en maquinaria eléctrica, cintas hechas de este papel de la invención generalmente se aplican sobre las bobinas conductoras usando maquinaria automatizada de enrollado de la cinta, y se ha encontrado que un Índice de tensión de no mayor de 60 Nm/g es necesario para evitar el rompimiento o desgarre excesivo de los papeles en estas máquinas. Los ingredientes adicionales, tal como los rellenos para el ajuste de la resistencia corona del papel y otras propiedades, o pigmentos o antioxidante, etc., en polvo, hojuelas, o forma fibrosa pueden adicionarse a la composición de papel de esta invención, estos no afectan incrementando la densidad aparente ni reducen el Índice de tensión a niveles inaceptables . Esta invención también se relaciona con un proceso para elaborar papel de aramida, que comprende los pasos de: a) formar una dispersión acuosa de 5 a 65 partes en peso de fibra de aramida, 30-90 partes en peso de partículas fibrosas microscópicas de aramida, y 1-20 partes en peso del relleno conductor, con base en el peso total de la fibra de aramida, partículas fibrosas microscópicas, y relleno. b) mezclar la dispersión para formar una lechada, c) drenar el agua de la lechada para producir una composición de papel húmedo, d) secar la composición de papel húmedo, y e) tratar térmicamente el papel en o por arriba de la temperatura de transición vitrea del polimero en las partículas fibrosas microscópicas de aramida sin consolidación del papel. El primer paso de esta invención involucra formar una dispersión de fibra de aramida, partículas fibrosas microscópicas de aramida y relleno conductor en un líquido acuoso como es el agua. La dispersión puede hacerse ya sea al dispersar las fibras y después adicionar las partículas fibrosas microscópicas y otros materiales o al dispersar las partículas fibrosas microscópicas y después adicionar las fibras y otros materiales. La dispersión también puede hacerse al combinar una primera dispersión de las fibras con un segundo dispersante de las partículas fibrosas microscópicas y otros materiales. Cualquier número de posibilidades de combinar las fibras, partículas fibrosas microscópicas y otros materiales es posible, sin embargo, en una modalidad preferida la concentración de las fibras en la dispersión final es de aproximadamente 0.01 a 1.0 por ciento en peso con base en el peso total del peso total de la dispersión. En otras modalidades preferidas, la concentración de las partículas fibrosas microscópicas en la dispersión es hasta aproximadamente 95 por ciento en peso con base en el peso total de los sólidos. El liquido acuoso de la dispersión es generalmente agua, pero puede incluir otros diferentes materiales tal como materiales que ajustan los pH, auxiliares de la formación, surfactantes, antiespumantes, y los similares. El segundo paso en el proceso para hacer papel de esta invención se mezcla la dispersión para formar una lechada. La dispersión puede mezclarse en un paso o recipiente totalmente por separado o la dispersión puede mezclarse esencialmente de forma simultánea mientras se forma, y la mezcla puede realizarse en el mismo recipiente que forma la dispersión. El mezclado puede realizarse por cualquier medio conocido, tal como agitación de la dispersión, es decir, un dispositivo de agitación, o al refinar la dispersión en un refinador, o en algunas modalidades el mezclado puede realizarse al bombear la dispersión con una velocidad para proporcionar la adecuada turbulencia para mezclar los materiales. El tercer paso en el proceso para elaborar el papel de esta invención involucra drenar el liquido acuoso de la segunda lechada para producir una composición de papel. En algunas modalidades, el liquido acuoso se drena desde la dispersión al conducir la dispersión en un tamiz u otro soporte perforado, reteniendo los sólidos dispersos y después haciendo pasar el liquido para producir una composición de papel húmedo. Por ejemplo, los papeles de esta invención pueden formarse en un equipo que pueda escalarse desde los tamices de laboratorio a la maquinaria de formación de papel de tamaño comercial, tal como una maquinas Fourdrinier o de formación de mesa plana. El siguiente paso en el proceso para elaborar el papel de esta invención involucra secar la composición de papel húmedo. En diferentes modalidades del proceso de esta invención la composición de papel húmedo, una vez formada sobre el soporte o tamiz, se deshidrata más por vacio u otras fuerzas de presión y se seca más al evaporar el liquido remanente usando un secador, horno o dispositivo similar conocido en la técnica para secar tejidos y papeles. El paso final en el proceso para elaborar el papel de esta invención involucra el tratamiento térmico del papel en o por arriba de la temperatura de transición vitrea del polimero en las partículas fibrosas microscópicas sin consolidar el papel. La temperatura de transición vitrea del poli (m-fenilen isoftalamida) es de aproximadamente 275°C. El tratamiento térmico puede realizarse en linea con la formación o como un paso de procesamiento separado. Sorprendentemente, los inventores han encontrado que un papel resistente sin cambios significativos en el volumen libre de papel o la resistividad superficial puede hacerse por tratamiento térmico del papel formado a una temperatura de aproximadamente o por arriba de la temperatura de transición vitrea del polimero de aramida de las partículas fibrosas microscópicas pero sin aplicar presión sustancial a la hoja en el estado caliente para consolidar o comprimir el papel. Por lo tanto, este proceso no involucra ninguno de los pasos de calandrado preliminares de compresión o de compresión para consolidar la estructura de la hoja como es en tipicos procesos de la técnica previa. Si se desea, el papel puede estirarse de nuevo mientras se trata térmicamente para ayudar a reducir el arrugado. El tratamiento térmico puede realizarse por medio de cualquier método conocido de calentamiento incluyendo, pero no limitándose al calentamiento por contacto con el papel que toca la superficie caliente de rodillos metálicos u otras superficies calientes, por medio de calentamiento convencional tal como calentamiento por rayos infrarrojos o aire caliente en un horno. El papel de esta invención es útil como un, material conductor con un nivel diseñado de propiedades eléctricas para la interferencia de descarga electrostática y/o protección contra la interferencia electromagnética. Por ejemplo, puede usarse como una cinta conductora para la descarga electrostática en las ranuras de los estatores de máquinas rotatorias de alto voltaje.

Métodos de Prueba Grosor y Peso Base (Gramaje) se determinó para papeles de esta invención de acuerdo con el método ASTM D 374 y ASTM D 646 correspondientemente. En mediciones del grosor, su usó el método E de compresión sobre el espécimen de aproximadamente 172 kPa.

Densidad (Densidad aparente) se determinó en los papeles de acuerdo con el método de prueba ASTM D202. índice de Tensión se determinó en base a la prueba de tensión en una máquina de prueba del tipo Instron usando especímenes de prueba de 2.54 cm de ancho y un largo del calibre de 12.7 cm de acuerdo con el método ASTM D 828.

Resistividad superficial se midió de acuerdo con el método ASTM D 257 sobe tiras con ancho de aproximadamente 2.54 cm del papel.

Ejemplos Propiedades físicas de todas las muestras de papel en los ejemplos se muestran en la Tabla.

Ejemplo 1 Se hizo una dispersión acuosa de partículas fibrosas microscópicas de poli (meta-fenilen isoftalamida) (MPD-I) con una consistencia de 0.5% (0.5 por ciento en peso de materiales sólidos en agua) . Se adicionó fibra de carbón a esta dispersión. Después de aproximadamente 10 minutos de agitación continua, se agregaron agua adicional y fibra corta de meta-aramida con agitación adicional de aproximadamente 10 minutos para mezclar completamente los materiales y para producir una lechada que tiene una consistencia final de 0.35%. La lechada final estuvo comprendida de los siguientes sólidos en peso: 39% de fibra corta de MPD-I, 50% de partículas fibrosas microscópicas de MPD-I y 11% de fibra de carbono. Las partículas fibrosas microscópicas de MPD-I se hicieron usando el método general como se revela y describe en la Patente U.S. No. 3,756,908. La fibra corta de MPD-I tuvo una densidad lineal de 2.0 denier (0.22 tex) de 0.64 cm, y un módulo inicial de aproximadamente 800 cN/tex (vendido por DuPont bajo la marca registrada NOMEX®. La fibra de carbono fue la fibra FORTAFIL del tipo 150 (longitud de 0.32 cm) , disponible por FORTAFIL Inc. La lechada se bombeó a una bandeja de suministro y se alimentó desde esta a una máquina Fourdrinier para hacer papel que tiene un peso base de aproximadamente 30.9 g/m2. El papel después se trató térmicamente por contacto superficial sobre los rollos metálicos calientes que tienen una temperatura superficial de aproximadamente 320°C y un tiempo de residencia de contacto de aproximadamente 7 segundos. SE hizo una cinta de 2 cm de ancho con este papel que se enrolló exitosamente sin romper o desgarrase sobre una bobina usando un proceso de enrollado automatizado.

Ejemplo 2 Se preparó una lechada como en el Ejemplo 1, sin embargo, la lechada final estuvo comprendida de los siguientes sólidos en peso: 40% de fibra corta de MPD-I, 50% de partículas fibrosas microscópicas de MPD-I y 10% de fibra de carbono. Un papel con un peso base de 50.2 g/m2 se formó sobre una máquina Fourdrinier y se trató térmicamente de forma adicional como en el Ejemplo 1. Una cinta de 2 cm de ancho de este papel se enrolló exitosamente sin rompimiento o desgarre sobre una bobina usando un proceso de enrollado automatizado.

Ejemplo 3 Se preparó una lechada como en el Ejemplo 1, sin embargo la lechada final estuvo comprendida de los siguientes sólidos en peso: 44% de fibra corta de MPD-I, 50% de partículas fibrosas microscópicas de MPD-I y 6% de fibra de carbono. Un papel con un peso base de 53.9 g/m2 se formó sobre una máquina Fourdrinier y se trató térmicamente de forma adicional como en el Ejemplo 1. Una cinta de 2 cm de ancho de este papel se enrolló exitosamente sin rompimiento o desgarre sobre una bobina usando un proceso de enrollado automatizado.

Ejemplo 4 Se preparó una lechada como en el Ejemplo 1, sin embargo la lechada final estuvo comprendida de los siguientes sólidos en peso: 60% de fibra corta de MPD-I, 40% de partículas fibrosas microscópicas de MPD-I y 10% de fibra de carbono. Un papel con un peso base de 45.8 g/m2 se formó sobre una máquina de cable inclinada Deltaformer y se trató térmicamente de forma adicional como en el Ejemplo 1. Una cinta de 2 cm de ancho de este papel se enrolló exitosamente sin rompimiento o desgarre sobre una bobina usando un proceso de enrollado automatizado.

Ejemplo 5 172 g de una lechada acuosa, nunca seca, de partículas fibrosas de meta-aramida (0.58% de consistencia y refinación 330 ml de Shopper-riegler) , 0.34 g de negro de carbón y 0.66 g de fibra corta de met-aramida se colocó junto en un mezclador de laboratorio (dispositivo de evaluación de pulpo British) con aproximadamente 1600 g de agua y se agitó durante 1 minuto. La lechada final estuvo comprendida de los siguientes sólidos en peso: 33% de fibra corta de MPD-I, 50% de partículas fibrosas microscópicas de MPD-I y 17% de negro de carbón . La fibra corta MPD-I y las partículas fibrosas microscópicas MPD-I fueron las mismas como se describe en el Ejemplo 1. El negro de carbón fue Ketjenblack®EC300J producido por Akzo Nobel Co . La dispersión se vació, con 8 litros de agua, dentro de un molde de hoja de ensayo y se formó una hoja en húmedo. La lámina se colocó entre las dos piezas de papel secante, se hizo pasar por un rodillo couche con un cilindro de púas y se secó en un secador de hoja de laboratorio a 190°C. Después de secar la hoja se trató térmicamente en una posición de nuevo estirado (fijado por las grapas metálicas a una placa metálica) en un horno a 300°C durante 20 minutos.

Ejemplo Comparativo A Se preparó como en el Ejemplo 5, pero con tratamiento térmico adicional después del secado. Como resultado, el Índice de tensión del papel disminuyó significativamente más debajo de lo necesario para la operación de enrollado automatizado.

Ejemplo Comparativo B Se preparó como en el Ejemplo 5, pero en lugar de tratamiento térmico adicional después del secado, la hoja se hizo pasar a través de una linea de contacto entre rodillos de una calandria metal-metal con un diámetro del rodillo de aproximadamente 20 cm con una temperatura de aproximadamente 300°C y una presión lineal de aproximadamente 3000 N/cm.

Ejemplos Comparativos C-F Se formaron papeles como se describe en los Ejemplos 1-4 correspondientemente, pero no se realizó el tratamiento térmico adicional. Durante el enrollado automatizado de cintas de 2 cm de ancho de estos papeles, se presentó el rompimiento .

Ejemplo Comparativo G El papel del Ejemplo 1 se hizo pasar a través de una linea de contacto entre rodillos de una calandria de metal-metal con un diámetro de rodillo de aproximadamente 20 cm con una temperatura de aproximadamente 300°C y una presión lineal de aproximadamente 1200 N/cm.

Ejemplo Comparativo H El papel del Ejemplo 2 se hizo el calandrado en una calandria de linea de contacto suave entre rodillos a una temperatura ambiente y presión lineal de aproximadamente 870 N/cm, y se trató térmicamente a las mismas condiciones como se describe en el Ejemplo 1. Como puede verse de la Tabla 1, el Índice de tensión del papel inventivo (Ejemplos 1-5) intervalos desde 61 a 87 N/cm, el cual es cercano al Índice de tensión para el papel calandrado de la misma composición (ejemplos B, G & H) la cual tiene intervalo desde 68-85; sin embargo, los valores de densidad aparente para los papeles inventivos (ejemplo 1-5) tiene intervalo entre 0.28 a 0.41 g/cm3 son casi los mismos como para el papel precursor formado representado por los Ejemplos A & C-F, con intervalo entre 0.27 a 0.40 g/cm3. La resistividad superficial de los papeles inventivos también es muy cercana a la resistividad superficial de los precursores formados (comparado con los Ejemplos 1 y C, 2 y D, 3 y E, 4 y F, 5 y A) . La gran diferencia en la resistividad para los papeles formados y los tratados térmicamente contra los papeles formados es el par de Ejemplos 3 y E (el cambio en aproximadamente 2.4 veces), pero es aun mucho menor que después del calandrado (descrito enseguida) . Los ejemplos G y H ilustran que la resistividad superficial de los papeles calandrados con fibra de carbono es mucho mayor que la resistividad de los precursores formados representados por los Ejemplos C y D o formados y el papel tratado térmicamente representado por los Ejemplos 1 y 2. Los Ejemplos A y B ilustran que la resistividad superficial del papel calandrado con el negro de carbón (Ejemplo B) es 10 veces menor que la resistividad del precursor formador correspondiente (Ejemplo A). Esta reacción, que es diferente de la de los papeles hechos con fibras de carbono, se cree que es debido al brillo de la fibra de carbono y existe aplastamiento significativo y reducción de la longitud de estas fibras cuando se comprimen en la linea de contacto entre rodillos, originando un incremento correspondiente en la resistividad superficial. Este efecto puede ser menos pronunciado para papeles más resistentes, pero para papeles ligero prácticamente importante (60 g/m2 y menores) éste es un factor muy negativo. También, la formación del papel más uniforme puede reducir la escala del efecto; sin embargo las cuestiones económicas de la fabricación del papel siempre limitan esta oportunidad. En el caso de estos rellenos en polvo conductores como un negro de carbón se cree que existe reducción significativa en la resistividad del papel después del calandrado debido a la mayor concentración de volumen de los elementos conductores de la estructura (es decir, las partículas) sin ningún cambio en su tamaño individual. El principal problema con el calandrado de los papeles con ambos tipos de rellenos conductores (fibra de carbono y negro de carbón), como se muestra en los ejemplos, es el cambio dramático en la resistividad superficial después del calandrado.

Tabla 1 Propiedades de los papeles 15 Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (6)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Papel de aramida, caracterizado porque comprende de 5 a 65 partes en peso de fibra de aramida, 30-90 partes en peso de partículas fibrosas microscópicas de aramida, y 1-20 partes en peso del relleno conductor, con base en el peso total de la fibra de aramida, partículas fibrosas microscópica, y relleno, el papel que tiene una densidad aparente no mayor de 0.43 g/cm3 y un Índice de tensión que no es mayor de 60 Nm/g.
2. 2. Papel de aramida de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el relleno es fibra de carbono.
3. 3. Papel de aramida de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la fibra de aramida es fibra de poli (meta-fenilen isoftalamida).
4. 4. Papel de aramida de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la fibra de aramida es fibra de poli (meta-fenilen isoftalamida).
5. 5. Proceso para elaborar papel de aramida, caracterizado porque comprende los pasos de: a) formar una dispersión acuosa de 5 a 65 partes en peso de fibra de aramida, 30-90 partes en peso de partículas fibrosas microscópicas de aramida, y 1-20 partes en peso del relleno conductor, con base en el peso total de la fibra de aramida, partículas fibrosas microscópicas, y relleno. b) mezclar la dispersión para formar una lechada, c) drenar el agua de la lechada para producir una composición de papel húmedo, d) secar la composición de papel húmedo, y e) tratar térmicamente el papel en o por arriba de la temperatura de transición vitrea del polimero en las partículas fibrosas microscópicas de aramida sin consolidación del papel.
6. 6. Proceso de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque se drena el agua de la segunda lechada por medio de un tamiz o banda transportadora.