KR100391974B1 - Aromatic polyamide pulp, method of manufacturing the same and refiner disk therefor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 방향족 폴리아미드 펄프를 제조함에 있어서, 예비-펄프의 펄프화 공정에 사용할 때 펄프의 길이 및 부심력을 향상시킬 수 있는 리파이너 디스크에 관한 것이다. 또한 본 발명은 상기 리파이너 디스크를 사용하여 길이 및 부심력 (Floatation) 이 향상된 방향족 폴리아미드 펄프를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to refiner discs capable of improving the length and subcentering force of the pulp when used in the pre-pulp pulping process in producing aromatic polyamide pulp. The present invention also relates to a process for producing aromatic polyamide pulp with improved length and floatation using the refiner disk.
방향족 폴리아미드 펄프는 브레이크 라이닝 및 보강재 등으로 널리 사용된다. 이와 같은 방향족 폴리아미드 펄프는 여러 가지의 제조방법에 의해 제조된다.Aromatic polyamide pulp is widely used as brake linings and reinforcements. Such aromatic polyamide pulp is produced by various production methods.
방향족 폴리아미드 펄프를 제조하기 위한 종래 기술로서는 미국특허 3, 767, 756 및 미국특허 5, 028, 372 가 있다.Prior arts for preparing aromatic polyamide pulp include US Pat. Nos. 3,767, 756 and 5,028,372.
미국특허 3, 767, 756 은 반응용매내에서 방향족 디아민과 방향족 디에시드클로라이드를 반응시켜서 중합체를 제조하고, 이를 용융 방사하여 분자쇄가 배향된 실을 제조한 다음 제조된 실을 기계적으로 절단 또는 분쇄하여 방향족 폴리아미드 펄프를 제조하였다. 이와 같은 방법은 방사후 펄프화 하므로서 공정이 복잡하고 비용이 많이 드는 단점이 있었다.U.S. Patent No. 3,767,756 describes a polymer by reacting an aromatic diamine and an aromatic dieside chloride in a reaction solvent, melt spinning the same to prepare a thread having an oriented molecular chain, and then mechanically cutting or pulverizing the yarn. To prepare an aromatic polyamide pulp. Such a method has a disadvantage in that the process is complicated and expensive because of pulping after spinning.
또한 미국특허 5, 028, 372 에서는 반응용매내에서 방향족 디아민과 방향족 디에시드클로라이드를 반응시켜서 중합체를 제조하고, 중합체를 절단, 숙성, 밀링 분쇄 및 리파이닝 분쇄시킨 후 벨트 필터에서 펄프를 중합용매와 분리하여 방향족 폴리아미드 펄프를 제조하였다.In addition, US Pat. No. 5, 028, 372 describes the preparation of polymers by reacting aromatic diamines and aromatic dieside chlorides in a reaction solvent, and cutting, aging, milling and refining the polymer to separate the pulp from the belt solvent in a belt filter. To prepare an aromatic polyamide pulp.
이와 같은 방법은 미국 특허 3, 767, 756 에서의 방사공정이 생략되어 공정이 간소화되고 비용이 절감되는 효과는 있지만 방사공정 생략으로 인해서 펄프의 배향성 및 강도가 저하된다. 또한 중합체가 숙성공정 후 추출 공정없이 바로 밀링공정에 의해서 분쇄되므로 중합체의 분자쇄간의 수소결합이 절단되어 좋은 물성의 펄프를 제조할 수 없다. 아울러 리파이닝 (Refining) 공정이 급격하게 적용되어서 피브릴이 잘 발달되고 길이가 긴 좋은 물성의 펄프를 제조할 수 없었다.This method simplifies the process by reducing the spinning process in US Pat. No. 3, 767, 756 and reduces the cost, but omitting the spinning process lowers the orientation and strength of the pulp. In addition, since the polymer is pulverized by the milling process immediately after the extraction process without the extraction process, hydrogen bonds between the molecular chains of the polymer are cut, and thus pulp of good physical properties cannot be produced. In addition, the refining process was so rapidly applied that pulp of good fibril development and long length could not be produced.
본 발명은 중합, 절단, 숙성, 밀링 및 리파이닝 공정으로 방향족 폴리아미드 펄프를 제조함에 있어서, 종래의 문제점을 해결하여 펄프의 길이 및 부심력을 향상시키는 리파이너 디스크를 사용한다.The present invention uses refiner discs to improve the length and subconcentricity of the pulp by solving conventional problems in producing aromatic polyamide pulp by polymerization, cutting, ripening, milling and refining processes.
본 발명의 리파이너 디스크를 보다 구체적으로 설명한다.The refiner disk of the present invention will be described in more detail.
본 발명의 리파이너 디스크는 산의 폭 (d) 이 3∼7.5 mm 이고, 골의 깊이(h) 가 3∼7.5 mm 이고, 산과 산의 간격 (w) 이 0.5∼5.8 mm 이고, 산의 곡율 (R) 이 0.2∼0.4 이다. 이때 산의 곡율 R 은 산의 곡면길이 (r) 을 산의 폭 (w) 으로 나눈 값이다.The refiner disk of the present invention has a peak width (d) of 3 to 7.5 mm, a valley depth (h) of 3 to 7.5 mm, a peak (w) of a peak of 0.5 to 5.8 mm, and a peak curvature ( R) is 0.2-0.4. At this time, the curvature R of the mountain is a value obtained by dividing the curved surface length of the mountain by the width of the mountain (w).
종래 리파이너 디스크는 산에 곡율이 없는 즉 각진 모양의 산을 갖고 있다. 각진 산을 갖는 리파이너 디스크는 리파이닝 공정중 펄프를 절단하여 길이가 긴 펄프를 제조할 수 없다.Conventional refiner discs have an acid angle, i.e., no curvature in the acid. Refiner discs with angled acids cannot cut pulp during the refining process to produce long pulp.
본 발명의 리파이너 디스크는 펄프의 절단을 감소시키고, 펄프 상호간을 비벼주는 역할이 향상되어 길이가 길고 부심력이 향상된 펄프를 제조할 수 있다.The refiner disk of the present invention reduces the cutting of the pulp, and improves the role of rubbing each other between the pulp, it is possible to produce a pulp with a long length and improved buoyancy.
본 발명에서는 앞에서 설명한 바와 같이 곡율을 갖는 리파이너 디스크 2개를 디스크간의 간격이 4/1000∼6/1000 인치가 되도록 배열시켜서 제조된 더블 디스크 라이너를 사용한다.In the present invention, a double disc liner manufactured by arranging two refiner discs having a curvature so as to have a spacing of 4/1000 to 6/1000 inches as described above is used.
산의 곡율 (R)이 0.4 이상이 되면 펄프와 디스크간의 마찰력이 감소되어 리파이닝 효과가 저하되고, 0.2 이하일 경우에는 펄프의 절단이 증가되어 길이가 긴 펄프를 얻을 수 없다.When the acid curvature R is 0.4 or more, the frictional force between the pulp and the disk decreases, and the refining effect is lowered. When the acid curvature R is 0.2 or less, the pulp is increased and a long pulp cannot be obtained.
디스크의 간격이 4/1000 인치 이하가 되면 펄프의 길이가 짧아지고 6/1000인치 이상인 경우 굵은 펄프가 생산되는 문제가 있다.If the disk spacing is less than 4/1000 inches, the length of the pulp is short, and if the thickness is more than 6/1000 inches thick pulp is produced.
이상에서 설명한 본 발명의 리파이너 디스크를 사용하여 방향족 폴리아미드를 제조하는 공정을 보다 구체적으로 설명한다.The process for producing an aromatic polyamide using the refiner disk of the present invention described above will be described in more detail.
루이스산 및/또는 무기염이 첨가된 이미드계 용매 또는 우레아계 용매를 중합용매로 사용하여 방향족 디아민과 방향족 디에시드 화합물을 연속중합기 내에서연속 중합시키고, 중합물을 연속 배향기로 토출시켜서 배향하고, 배향된 폴리머를 절단기에서 가로 3 cm, 세로 2 cm 및 두께 1 cm 의 크기로 절단한다. 절단된 중합체를 80℃ 의 물 속에서 8시간 이상 숙성시켜서 용매를 추출시킨 후, 디스크 간격이 1 mm 정도인 더블 디스크로 1차 그라인딩(밀링) 시켜서 농도가 4% 이하인 예비-펄프의 슬러리를 제조한다.Using an imide solvent or urea solvent to which Lewis acid and / or an inorganic salt was added as a polymerization solvent, the aromatic diamine and the aromatic dieside compound were continuously polymerized in a continuous polymerizer, and the polymer was discharged by a continuous aligner to orient the polymer. The oriented polymer is cut in a cutter to a size of 3 cm wide, 2 cm long and 1 cm thick. After slicing the cut polymer in water at 80 ° C. for at least 8 hours to extract a solvent, the slurry was pre-pulled with a concentration of 4% or less by primary grinding (milling) with a double disk having a disk spacing of about 1 mm. do.
제조된 예비-펄프의 슬러리를 본 발명의 더블 디스크 리파이너로 펄프화 시킨다. 이때 디스크의 회전속도는 1200 rpm 이 적합하다.The slurry of the prepared pre-pulp is pulped with the double disk refiner of the present invention. At this time, the rotation speed of the disk is 1200 rpm is suitable.
리파이닝(펄프화) 공정을 2회 이상 순환, 반복한다.The refining (pulping) process is repeated and repeated two or more times.
본 발명의 공정으로 제조된 방향족 폴리아미드 펄프는 50% 이상이 8.6 mm 이상의 길이를 갖는다. 아울러 고유점도가 3.0 이상이고 결정화도는 40% 이상이며, 부심력이 500 ml 이상이다.At least 50% of the aromatic polyamide pulp produced by the process of the present invention has a length of at least 8.6 mm. In addition, the intrinsic viscosity is 3.0 or more, the crystallinity is 40% or more, and the buoyancy force is 500 ml or more.
여기서, 부심력은 건조된 펄프 1g 을 1,000 ㎖ 의 물에 10,000 회전시키면서 해리시킨 후 1,000 ㎖ 메스 실린더에 투입하고 2분 후에 펄프가 차지하는 부피를 측정한 값이다.Here, the sub-center force is a value obtained by dissolving 1 g of dried pulp in 1,000 ml of water at 10,000 revolutions, then putting it in a 1,000 ml volume cylinder and measuring the volume of pulp after 2 minutes.
실시예 1Example 1
1000 Kg 의 N-메틸-2-피롤리돈 이 80℃ 가 되면 80 Kg 의 CaCl2를 첨가하여 완전히 용해시킨다. 이러한 중합용매에 48.67 Kg 의 P-페닐렌 디아민을 넣고 용해하여 프리믹스용매를 제조한다. 이것을 프리믹스라고도 한다. 이 프리믹스를 정량펌프를 사용하여 1128.67 g/min 의 속도로 5℃ 로 조정하여 믹서로 투입한다. 이와동시에 용융상태의 테레프탈로일 클로라이드를 27.41 g/min 의 속도로 믹서에 함께 투입하여 혼합한다. 이렇게 하여 첫 번째 폴리머를 제조한다. 제조된 첫 번째 폴리머를 5℃ 로 냉각시켜서 1156.8 g/min 의 속도로 연속중합기에 투입하였다. 이때 63.95 g/min 의 속도로 용융 테레프탈로일 클로라이드를 동시에 투입하였다. 연속중합기에서의 체류시간을 5 초, 자켓의 온도를 35℃ 로 유지하면서 연속배향기에 토출시켰다. 이 토출된 중합체를 프리폴리머라고도한다.When 1000 Kg of N-methyl-2-pyrrolidone reaches 80 ° C., 80 Kg of CaCl 2 is added to dissolve completely. 48.67 Kg of P-phenylene diamine was added to this polymerization solvent to dissolve to prepare a premixed solvent. This is also called premix. The premix is fed to the mixer at a rate of 1128.67 g / min at 5 ° C using a metering pump. At the same time, molten terephthaloyl chloride is added to the mixer at a rate of 27.41 g / min and mixed. This produces the first polymer. The first polymer prepared was cooled to 5 ° C. and fed to a continuous polymerizer at a rate of 1156.8 g / min. At this time, molten terephthaloyl chloride was simultaneously added at a rate of 63.95 g / min. The residence time in the continuous polymerizer was discharged to the continuous disperser while maintaining the jacket temperature at 35 ° C for 5 seconds. This discharged polymer is also called a prepolymer.
토출된 프리폴리머를 연속배향기에서 배향시키면서 I.V 가 3.5∼4.5 사이인 배향된 폴리머를 얻을 수 있었다.An oriented polymer having an I.V of between 3.5 and 4.5 can be obtained while orienting the discharged prepolymer in a continuous orientation device.
배향된 폴리머를 가로 3 cm, 세로 2 cm 및 두께 1 cm 의 크기로 절단하고, 이것을 80℃ 물속에서 8시간 방치시켜 용매를 추출시킨 후 디스크의 간격이 1 mm 인 더블 디스크 밀로 1차 그라인딩 하여 농도 2%의 예비-펄프 슬러리를 제조한다.제조된 슬러리는 저장조에서 에지데이터에 의해 교반되고, 정량펌프에 의해 더블디스크의 리파이너로 이송된다.The oriented polymer is cut into 3 cm width, 2 cm length and 1 cm thickness, left for 8 hours in water at 80 ° C to extract the solvent, and then first ground with a double disk mill with a disc spacing of 1 mm to give a concentration. A 2% pre-pulp slurry is prepared. The prepared slurry is agitated by edge data in a reservoir and transferred to a refiner of a double disc by a metering pump.
리파이너 디스크 산의 폭 (d), 산의 간격 (w) 및 산의 높이 (h) 는 각각 4.2 mm 이다. 또한 리파이너 디스크간의 간격은 4/1000 인치이고 디스크 산의 곡율 (R) 은 0.2 이다. 리파이너의 회전속도는 1,200 rpm 이다.The width (d) of the refiner disc mount, the gap (w) and the height (h) of the mount are 4.2 mm, respectively. In addition, the spacing between refiner discs is 4/1000 inches and the curvature R of the disc mount is 0.2. The rotation speed of the refiner is 1,200 rpm.
이와 같은 더블 리파이너 디스크로 공급된 예비-펄프를 2회 리파이닝 시켜서, 방향족 폴리아미드 펄프를 제조한다. 제조된 펄프의 길이 및 부심력을 측정한 결과는 표1 과 같다.The pre-pulp fed to this double refiner disk is refined twice to produce an aromatic polyamide pulp. The results of measuring the length and the buoyancy force of the prepared pulp are shown in Table 1.
실시예 2Example 2
리파이너 디스크간의 간격을 5/1000 인치, 디스크 산의 곡율을 0.3 으로 조정한 것 외에는 실시예 1과 동일하다.It is the same as that of Example 1 except having adjusted the space | interval between refiner discs 5/1000 inch, and the curvature of a disc peak to 0.3.
실시예 3Example 3
리파이너 디스크간의 간격을 6/1000 인치, 디스크 산의 곡율을 0.4 로 조성할 것 외에는 실시예 1과 동일하다.The same procedure as in Example 1 was made except that the spacing between the refiner disks was 6/1000 inches and the curvature of the disk mounts was 0.4.
비교실시예 1Comparative Example 1
리파이너 디스크간의 간격을 2/1000 인치, 디스크 산의 곡율을 0.1 로 조성한 것 외에는 실시예 1과 동일하다.It is the same as that of Example 1 except having set the spacing between refiner disks to 2/1000 inch, and the curvature of a disk mount to 0.1.
비교실시예 2Comparative Example 2
리파이너 디스크간의 간격을 7/1000 인치, 디스크 산의 곡율을 0.5 로 조성한 것 외에는 실시예 1과 동일하다.It is the same as that of Example 1 except having set the spacing between refiner disks to 7/1000 inch, and the curvature of a disk mount to 0.5.
< 표 1 ><Table 1>
제 1도는 리파이너 디스크의 부분 단면도1 is a partial cross-sectional view of a refiner disk
제 2도는 리파이너 디스크 산의 부분 측면도2 is a partial side view of the refiner disc mount
( d 는 산의 폭, r 은 산의 곡면길이, w 는 산의 간격 및 h 는 산의 높이이다. )(d is the width of the mountain, r is the length of the mountain, w is the distance between the mountains, and h is the height of the mountains.)
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