KR100918686B1 - 단섬유형 내염섬유로부터의 탄소섬유 방적사 직물의제조방법 - Google Patents

단섬유형 내염섬유로부터의 탄소섬유 방적사 직물의제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단섬유형 내염섬유를 소모방적 및 제직공정을 이용하여 내염화 방적사와 내염화 방적사 직물을 제조하고, 이를 탄화하여 탄소섬유 방적사 및 직물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 탄소섬유 방적사 직물 제조방법은, 단섬유형 내염섬유를 소모방적공정과 제직공정으로 내염섬유 방적사 직물로 제조하는 단계와 상기 제조된 내염섬유 방적사 직물을 탄화로에서 탄화하는 단계를 포함하여 이루어진다.
내염섬유, 단섬유, 방적사, 복합재

Description

단섬유형 내염섬유로부터의 탄소섬유 방적사 직물의 제조방법{THE METHOD FOR MANUFACTURING THE SPUN-TYPE CARBON FIBER FABRICS FROM SPUN-TYPE STABILIZED POLYACRYLONITIRLE FIBERS}
본 발명은 단섬유형 내염섬유를 소모방적 및 제직공정을 이용하여 내염화 방적사와 내염화 방적사 직물을 제조하고, 이를 탄화하여 탄소섬유 방적사 및 직물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 고온용 고분자 복합재료를 제조하기 위해 사용되는 내열성(refractory) 섬유는 탄소 섬유 및 세라믹계 섬유가 있다.
탄소 섬유로는 전구체(precursor)의 종류에 따라 레이온(rayon)계, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile, PAN)계, 그리고 핏치(pitch)계 탄소 섬유가 있다. 내염(耐炎) 섬유의 전구체는 열처리에 의한 내염 상태 이전의 섬유를 의미하며, 이러한 탄소 섬유의 대표적인 전구체로는 PAN이 있다.
세라믹계 섬유로는 탄화물계(carbide) 섬유, 질화물계(nitride) 섬유 또는 산화물계(oxide) 섬유 등이 있으며, 그 예로는 실리콘 나이트라이드(silicon nitride; Si3N4), 보론 카바이드(boron carbide; BN), 알루미나(alumina; Al2O3) 등이 있다.
상기 PAN 전구체는 분자식이 CH2=CHCN인 아크릴로니트릴을 라디칼(Radical) 중합시켜 얻는 고분자 물질로서, 주된 용도는 아크릴계 합성섬유에 이용된다. PAN 전구체는 연화점(軟化點)이 300℃ 이상이고, 기본 구조에 손상을 주지 않고 분자쇄가 섬유 축 방향으로 잘 배향되도록 하면서도 빠른 열분해가 가능하기 때문에 고온 열처리를 하면 인장강도와 탄성률, 열전도 계수가 우수한 탄소섬유를 제조할 수 있다.
일반적으로 PAN계 탄소섬유는 레이온계 탄소섬유에 비하여 4～5배 큰 인장강도와 탄성률을 가지며, 열전도 계수가 3～5배 이상 큰 값을 가진다. 따라서 고강도/고탄성을 요구하는 탄소섬유 복합재료의 강화재로 많이 이용되고 있다. 그러나 열전도 계수뿐만 아니라 열팽창 계수의 이방성이 매우 크고, 복합재료의 강화재로 사용할 경우 낮은 횡 방향 인장강도와 층간 전단강도 특성 때문에 내열 복합재료의 강화재로 사용하기 어렵다.
한편, 고체추진기관 등에 사용되는 내열 복합재료로서 가장 중요한 요구조건은 우수한 단열성 및 층간 전단강도이다. 이를 조건을 만족하기 위해서는 강화재 섬유가 낮은 열전도도를 가져야 하며, 계면특성이 우수해야 한다. PAN계 탄소섬유 강화재를 사용할 경우 열전도도를 낮출 수 있는 방법은 상용 탄소섬유의 탄화온도(1250～1500℃)보다 낮은 온도(900～1200℃)에서 탄화하는 방법이 있으며, 또한 탄소섬유 방적사 직물을 강화재로 활용하는 방법이 있다.
탄소섬유 방적사 직물을 강화재로 활용하는 방법은 단섬유의 불연속성과 방적사 주변의 잔털섬유(protruded fiber)에 의한 복합재료의 층간 보강효과를 이용하여 복합재료의 열전도도를 낮추고 층간 전단강도를 높이는 방법이다.
그러나 탄소섬유는 탄성률이 크고 신율이 작아 방적사를 만들기에는 부적합하다. 탄소섬유 방적사를 제조하기 위해서는 탄소섬유의 중간매체인 내염섬유(oxidized PAN, Oxi-PAN) 단계에서 방적성을 부여해야 된다. 내염섬유는 PAN 섬유를 1-2℃/min 정도의 승온 속도로 180-300℃ 정도의 저온, 산화 분위기에서 인장력을 가한 상태로 열처리하여 얻는 섬유이며, 이 열처리 과정을 프리커서(precursor)의 내염화 또는 안정화라고 부른다. 안정화 단계는 최종 산물인 탄소 섬유의 구조와 기계적 성질에 영향을 주는 가장 중요한 단계로 알려져 있다. PAN 섬유의 분자쇄에서는 열처리하는 동안 고리화(cyclization), 탈수소화(dehydrogenation) 및 산화(oxidation) 등의 반응이 일어나 사다리 구조를 가지게 된다. PAN은 이러한 열처리 과정을 거치면서 그 색상이 노란색에서 갈색으로 변하게 되며, 최종적으로 검은색을 띠게 된다.
내염섬유는 주로 탄소 섬유의 프리커서로 사용되고 있으며, 900℃의 화염에 5분 동안 견딜 수 있을 정도로 열안정성이 뛰어나며 연소시 유독성 기체의 배출이 적어 소방복 등의 특수 목적용 의복재에 사용되기도 하고, 브레이크 시스템에서 난연재로, 글랜드(gland) 패킹으로 사용되는 경우도 있다.
상기한 내염섬유에 방적성을 부여하는 방법으로 소모방적을 사용한다. 소모 방적은 비교적 가늘고 긴 고급 섬유를 사용하여, 이것을 빗질해서 잡물이나 짧은 섬유를 제거하고, 섬유를 평행으로 간추려서 표면이 매끈한 소모사(worsted yarn, 梳毛絲)를 방적하는 것을 말한다. 단섬유형 내염섬유에 방적성을 부여하기 위해서는 크림프성, 절단, 개섬 및 카딩, 더블링, 연신공정, 권취공정 작업 등이 이루어져야 한다.
그러나 모든 섬유에 방적성을 부여할 수 있는 것은 아니며 섬유의 성질에 따라 방적성이 결정된다. 특히 내염섬유는 열처리 과정 중 강력이 크게 저하되어 있으므로 카딩공정에서의 절단현상이 면, 모, 인조단섬유 등에 비해 많이 발생한다. 따라서 다른 인조 단섬유들에 비해 방적성이 좋지 않다고 알려져 있다.
탄소섬유는 취성이 커서 탄소섬유 방적사로 가공하는 것이 불가능하다. 이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 탄소섬유의 제조 중간체인 고연성 단섬유형 내염섬유를 이용하여 섬유들이 집속력을 가지도록 소모방적 공정을 함으로써 불연속 특성을 가진 내염섬유 방적사를 제조하고, 레피어 직기를 이용하여 그 직물을 제직하며, 이를 탄화시켜 탄소섬유 방적사 및 그 직물을 제조할 수 있는 방법을 제공한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 탄소섬유 방적사 직물 제조방법은, 단섬유형 내염섬유를 소모방적공정과 제직공정으로 내염섬유 방적사 직물로 제조하는 단계와 상기 제조된 내염섬유 방적사 직물을 탄화로에서 탄화하는 단계를 포함하여 이루어진다.
상기 소모방적공정은 정전기를 방지하기 위해 내염섬유가 임의배열된 단섬유 뭉치를 숙성하는 준비단계와, 상기 단섬유를 실린더 카더를 이용하여 카딩하는 단계와, 카딩한 상기 단섬유를 연신하여 균질의 연신 슬라이버를 얻는 단계와, 상기 연신 슬라이버를 가연하는 단계 및 상기 가연된 슬라이버를 보빈에 권취하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 탄화로에서 탄화하는 단계는 900~1300℃의 온도에서 1~10시간 동안 배치식 탄화로에서 탄화되는 것을 특징으로 하며, 불활성 기체 분위기에서 수 행된다.
또한, 상기 단섬유형 내염섬유는 탄화율이 55~65부피%, 상기 단섬유형 내염섬유의 단섬유 길이는 30mm ~110mm인 것이 바람직하다.
본 발명은 상기한 제조방법 이외에도, 상기한 방법으로 제조된 탄소섬유 방적사 직물과 페놀수지를 포함하여 구성된 탄소섬유 방적사 직물/페놀수지 복합재료를 포함한다.
본 발명은 3~10cm의 고연성 단섬유형 내염섬유를 집속력을 가지도록 소모방적 공정을 함으로써 불연속 특성을 가진 내염섬유 방적사를 제조하고, 레피어 직기를 이용하여 그 직물을 제직하는 방법을 제공한다. 또한, 상기 고연성 내염섬유는 3~11cm의 길이와 10~20택스(tex)의 섬도를 가지는 단섬유인 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 구성을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 내염 단섬유를 방적사로 전환하는 소모방적 공정의 일례를 도시한 개략 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 소모방적 공정으로부터 제작된 내염섬유 방적사의 모사도이다.
본 발명에 따른 단섬유형 내염섬유를 소모방적 및 제직공정을 이용하여 내염화 방적사와 내염화 방적사 직물을 제조하는 방법은 소모방적 공정 및 제직공정 기술을 이용하여 단섬유형 내염섬유를 내염섬유의 방적사와 내염섬유 방적사 직물로 전환하게 하는 것이다.
즉, 본 발명에 소모방적 공정의 원리는 도 1에 도시된 바와 같이, 3~11cm의 내염섬유가 임의로 배열된 표(bale)형태의 단섬유 뭉치를 소모방적공정 전에 정전 기를 방지하기 위하여 적당한 수분 함유율을 유지하도록 1~2일동안 숙성하는 준비공정(1)을 거친다.
이와 같은 준비공정을 거친 후에 실린더 카더(2)를 이용하여 섬유의 배향도를 높이고, 다단계의 연신공정(3)을 통하여 내염섬유의 균제도를 높인다.
이와 같은 공정으로 얻은 균질의 연신 슬라이버를 가연공정(4) 단계에서 약 300~1000 TPM (turns per meter)의 꼬임을 주고 권취공정(5)에서 적당한 보빈에 감아주면 내염섬유 방적사가 제조되는 것이다.
보빈에 감긴 방적사의 꼬임이 풀리는 것을 방지하기 위하여 후처리공정(6)을 거친다. 이를 저속의 레피어 직기를 이용하여 평직, 능직 또는 8매 주자직으로 직조하면 내염섬유 방적사 직물이 제조된다.
도 3은 본 발명에 따른 내염섬유 방적사 직물을 탄소섬유로 전환하기 위한 탄화공정 싸이클의 일례를 보여준다. 내염섬유 방적사 직물을 배치식 탄화로에서 900~1300℃로 1~10시간 동안 탄화공정(6)을 수행하면 탄소섬유 방적사 직물이 제조된다. 이때 고순도 질소를 불활성 분위기 가스로 사용하며, 충분히 냉각한 후 탄화로에서 꺼낸다.
도 4는 본 발명에 따른 배치식 탄화로 내에 내염섬유 방적사직물을 거치하는 방법을 도시한 개념도이다. 배치식 탄화로 내에서 길이방향으로 긴 내염섬유 방적사직물을 거치하는 것은 방법에 따라 보빈 내부와 외부의 수축률이 달라 구김이 생기거나 물성이 달라질 수 있기 때문에 적당한 양을 느슨하게 보빈에 감고, 파이프 형태의 보빈을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 탄소섬유는 취성이 커서 탄소섬유 방적사로 가공하는 것이 불가능한데, 탄소섬유의 전단계인 내염섬유를 이용하여 불연속 특성을 가진 내염섬유 방적사 및 직물을 제조방법을 제공한다. 또한 이를 탄화시켜 탄소섬유 방적사 및 직물을 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 탄소섬유 방적사 직물은 복합재료의 강화재로 사용시, 기존의 연속사형 탄소섬유직물보다 내열성, 단열성 및 계면접착성이 향상된다.
이하, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명의 작용을 상세하게 설명한다.
탄소섬유 방적사 직물을 제조하기 위해서는 파손 변형율이 PAN계의 탄소섬유보다 수십 배 높은 내염섬유를 출발물질로 사용하며, 세섬사를 제조하기 위하여 소모방적 공정을 이용하고, 섬유직물 형태로는 8매 주자직 직물을 사용하는 것이 바람직하다.
단섬유형 내염섬유는 탄화율이 부피%로 60% 내외인 것이 바람직하다. 55% 미만의 탄화율을 가지는 섬유조직은 최종 제조되는 복합재료의 기계적 물성이 저하되고, 65%를 초과하는 탄화율을 가지는 내염섬유를 이용하면 연신율이 크게 저하되어 본 발명에 따른 소모방적공정 수행시 탄소섬유의 높은 취성으로 방적사로의 전환이 어렵기 때문이다. 또한, 상기 단섬유형 내염섬유의 섬도는 10~20 tex정도, 밀도는 1.6~1.7g/cc정도인 것이 이용할 수 있는 데, 섬도의 경우 소모방적공정시 섬유의 절단이 일어나지 않으면서 방적사화가 가능해야 하기 때문에 상기 값을 갖는 것이 바람직하다. 이때 섬유의 선밀도는 탄소섬유의 직경 및 탄소직물의 두께와도 밀접한 관계가 있으므로 용도에 따라 달라질 수 있으나 상기 범위가 소모방적용으로 바람직하다. 또한 밀도의 경우 지나치게 낮으면 소모방적 공정이 어려우며 밀도가 지나치게 큰 경우 취성이 커지기 때문에 방적공정시 부서지는 문제가 있기 때문에 상기 값을 갖는 것이 바람직하다.
또한 단섬유의 길이는 100mm내외의 것을 사용하는데, 그 이유는 30mm이하의 단섬유는 소모방적공정에서 방적사로의 집속력이 약하여 방적사의 절단강도가 현저히 떨어지고, 110mm이상의 것은 소모방적공정에서 카더 사용시 섬유의 배향도가 떨어져 실의 균질도가 저하되기 때문이다.
또한, 탄소섬유 방적사직물의 형태로서 8매 주자직을 이용하는 이유는 타조직에 비해 크림프가 적어 탄소/페놀릭 복합재료의 섬유분율을 높일 수 있어 기계적 강도가 우수하기 때문이다.
한편, 내염섬유 방적사 또는 방적사 직물을 탄소섬유 방적사 또는 방적사직물로 전환하기 위한 탄화공정은 배치식 진공 탄화로에서 900~1300℃에서 1~10시간 탄화시키는 것이 바람직하다.
상용 탄소섬유의 탄화온도(1250～1500℃)보다 낮은 온도에서 탄화하는 이유는 고분자 내열 복합재료로 사용하기 위해서는 탄소섬유의 열전도도를 낮추어야 하는데, 최대 열처리온도를 낮추면 열전도도가 떨어지기 때문이다. 이때 고순도 질소를 불활성 분위기 가스로 사용하며, 충분히 냉각한 후 탄화로에서 꺼낸다.
1. 실시예
본 발명의 실시예에서는 내염섬유를 출발물질로 하여 소모방적 공정을 이용하여 8매 주자직 방적사 직물을 제조하였는 바, 먼저, 단섬유 뭉치를 수분함유율을 유지하도록 숙성하고 카더를 이용하여 섬유의 배향도를 높이고 연신공정을 통하여 균제도를 높였다. 그 다음, 균질 연신 슬라이버를 가연공정을 통해 꼬임을 주고 권취하여 방적사를 제조하였다. 상기 방적사는 후처리 공정을 거쳐 8매 주자직으로 직조하였다.
상기한 단섬유형 내염섬유는 탄화공정을 거치는데, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 내염섬유 방적사 또는 방적사 직물을 탄화시키는 탄화공정의 온도 조건을 나타낸 그래프이다. 본 실시예에서는 도면과 같이 시간당 약 50℃로 20℃의 실온으로부터 승온시키며 약 1100℃에서 1시간 가량 동안 수행하였다. 탄화공정이 수행된 방적사 또는 방적사 직물은 이후 자연냉각시킨 후 탄화로에서 꺼내었다.
상기한 내염섬유는 상기 공정을 통해 탄화율 약 60%, 단섬유 길이 100mm, 섬도 10~20택스, 밀도 1.6~1.7g/cc 값을 가지도록 제조되었다.
2. 비교실시예
비교 실시예에서는 탄소섬유 방적사 직물을 내열재용 탄소-페놀릭 복합재료의 강화재 섬유로 적용하였을 때의 물성에 대하여 설명한다.
내열재용 탄소-페놀릭 복합재료의 강화재 섬유는 일반적으로 두 가지 형태를 취하여 이용할 수 있다. 즉, 하나는 폴리아크릴로니트릴(PAN)계의 탄소섬유를 연속사직물로 이용하는 것이고, 다른 하나는 PAN계 탄소섬유의 전단계 섬유인 단섬유형 내염섬유를 방적사 직물로 전환하고 탄화공정을 거친 탄소섬유 방적사 직물을 이용 하는 것이다.
본 발명의 비교실시예에서 사용된 기지물질은 레졸(resol)타입의 페놀수지(SC-1008)이다. 용매로 사용된 메탄올과 페놀수지를 혼합기(Mixer)를 이용하여 약 1시간 동안 충분히 섞은 다음, 102～107℃의 타워온도와 0.4～1.2m/min의 타워속도 조건에서 프리프레그를 제조한다.
탄소섬유 방적사 직물/페놀수지 복합재료는 프리프레그를 절단하여 적당한 두께로 적층한 다음 고압 오토클레이브(autoclave)로 약 200℃ 내외에서 2시간 동안 약 70kg/cm2의 압력의 조건으로 제조하였다.
3. 실시예와 비교 실시예의 효과 비교
상기와 같은 소모방적 공정, 제직공정과 탄화공정을 거쳐서 최종 직물밀도가 350g/m2내외인 탄소섬유 방적사직물이 도 5에 도시되어 있다.
상기한 탄소섬유 방적사 직물을 페놀 수지와 함께 제조한 복합재료, 즉 탄소섬유 방적사 직물/페놀수지 복합재료는 단열성, 계면 접착성, 내열성이 뛰어난 바, 이를 자세히 설명하면, 종래의 탄소/페놀 복합재료로는 층간전단강도가 20MPa인데, 본 발명에 따른 복합재료로는 층간 접착강도가 30MPa로 약 50% 향상되었다. 100℃기준 단열지수[insulation index]는 종래의 복합재료의 경우 2.5초/mm, 발명에 따른 복합재료의 단열지수는 3.8초/mm로 개선되었다. 또한 토치 시험에 의한 삭마율은 종래의 복합재료의 경우 0.103mm/s, 발명에 따른 복합재료는 0.089mm/s로 개선되었다. 또한, 종래의 탄소/페놀 복합재료의 열전도도는 1.88W/mK인데, 본 발명에 따른 복합재료로는 면내 열전도도가 1.75W/mK로 개선되었다.
탄소섬유 방적사 직물/페놀수지 복합재료의 층간 전단강도는 탄소섬유 연속사 직물/페놀 복합재료에 비하여 약 50% 이상 우수하며, 면내 열전도도는 약 10 %정도 낮은 값을 보였다. 또한 토치시험을 이용한 탄소섬유 방적사 직물/페놀 복합재료의 내열특성은 연속사 직물/페놀 복합재료에 비하여 약 13% 우수한 특성을 보였다.
도 1은 본 발명에 이용되는 소모방적 공정의 일례를 도시한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 소모방적 공정으로부터 제작된 내염섬유 방적사의 모사도.
도 3은 본 발명에 따른 내염섬유 방적사 직물을 탄소섬유로 전환하기 위한 탄화공정을 나타낸 그래프.
도 4는 본 발명에 따른 배치식 탄화로 내에 내염섬유 방적사직물을 거치하는 방법을 도시한 개념도.
도 5는 본 발명에 따른 단섬유형 내염섬유로부터 제조된 탄소섬유 방적사직물의 형상 사진.

Claims (8)

  1. 단섬유형 내염섬유를 소모방적공정과 제직공정으로 내염섬유 방적사 직물로 제조하는 단계와,
    상기 제조된 내염섬유 방적사 직물을 탄화로에서 탄화하는 단계
    를 포함하여 이루어진 탄소섬유 방적사 직물 제조방법에 있어서,
    상기 탄화하는 단계는 실온으로부터 시간당 50℃의 비율로 승온시킨 후 1100℃에서 1시간 동안 탄화하는 것이 특징인 탄소섬유 방적사 직물의 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
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  8. 제1항의 방법으로 제조된 탄소섬유 방적사 직물과 페놀수지를 포함하여 구성된 탄소섬유 방적사 직물/페놀수지 복합재료.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102587066A (zh) * 2012-03-05 2012-07-18 青岛远辉复合材料有限公司 粘胶基石墨化碳纤维毡生产工艺
KR20190099926A (ko) * 2018-02-20 2019-08-28 한밭대학교 산학협력단 소방 보호복 및 이의 제조방법
KR20220083239A (ko) 2020-12-11 2022-06-20 주식회사 티에프제이 크림프성 및 내염성이 개선된 옥시판 안정화섬유, 이를 함유하는 내염성 방적사, 이의 제조 방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06144929A (ja) * 1992-08-04 1994-05-24 Shimizu Corp 炭素系複合材料
JP2003336145A (ja) 2002-03-13 2003-11-28 Mitsubishi Chemicals Corp 導電性炭素質繊維織布及びこれを用いた固体高分子型燃料電池
KR100756053B1 (ko) 2005-12-27 2007-09-07 강석환 면상 발열체용 탄소섬유의 제조법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06144929A (ja) * 1992-08-04 1994-05-24 Shimizu Corp 炭素系複合材料
JP2003336145A (ja) 2002-03-13 2003-11-28 Mitsubishi Chemicals Corp 導電性炭素質繊維織布及びこれを用いた固体高分子型燃料電池
KR100756053B1 (ko) 2005-12-27 2007-09-07 강석환 면상 발열체용 탄소섬유의 제조법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102587066A (zh) * 2012-03-05 2012-07-18 青岛远辉复合材料有限公司 粘胶基石墨化碳纤维毡生产工艺
CN102587066B (zh) * 2012-03-05 2016-08-03 青岛远辉复合材料有限公司 粘胶基石墨化碳纤维毡生产工艺
KR20190099926A (ko) * 2018-02-20 2019-08-28 한밭대학교 산학협력단 소방 보호복 및 이의 제조방법
KR102031563B1 (ko) 2018-02-20 2019-10-14 한밭대학교 산학협력단 소방 보호복 및 이의 제조방법
KR20220083239A (ko) 2020-12-11 2022-06-20 주식회사 티에프제이 크림프성 및 내염성이 개선된 옥시판 안정화섬유, 이를 함유하는 내염성 방적사, 이의 제조 방법

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