KR101303888B1 - 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법 및 장치 - Google Patents

탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 아크릴로니트릴(AN: acylonitrile)과 메틸아크릴에이트(MA: methyl acrylate)와 아이타코닉 에시드(ITA:itaconic acid)를 중합하여 도프원액을 제조할 때, 상기 성분들의 접촉 표면적을 최대로 하여 반응을 효율적으로 함으로서, 반응시간을 현저히 줄임에 따라 생산성을 증대할 수 있도록 아크릴로니트릴(AN)과 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)를 중합하여 도프원액을 제조하는 과정을 포함하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법에 있어서; 상기 아크릴로니트릴을 내측면과 외측면을 가지며 양단이 서로 연결된 관 상의 형태로 펼쳐져 공급하고, 상기 관상으로 펼쳐져 공급되는 아크릴로니트릴 용액에 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 분무하여 중합시키며, 상기 아크릴로니트릴과 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드가 중합되는 공간으로 진동에너지를 공급하여 중합액이 연성을 유지하도록 된 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법 및 장치{METHOD OF PREPARING POLYACRYLONITRILE-BASED PRECURSORS FOR CARBON FIBERS AND THE DEVICE}
본 발명은 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 아크릴로니트릴(AN: acylonitrile)과 메틸아크릴에이트(MA: methyl acrylate)와 아이타코닉 에시드(ITA:itaconic acid)를 중합하여 도프원액을 제조할 때, 상기 성분들의 접촉 표면적을 최대로 하여 반응을 효율적으로 함으로서, 반응시간을 현저히 줄임에 따라 생산성을 증대할 수 있도록 된 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 아크릴로니트릴(acrylonitrile)계 중합체로부터 제조되는 탄소섬유, 소위 PAN(Polyacrylonitrile)계 탄소섬유는 강도가 매우 우수하여, 탄소섬유의 원료로서 많이 사용되고 있다.
최근에는 전체 탄소섬유의 90%이상이 PAN계 탄소섬유이다.
또한, PAN계 탄소섬유는 2차전지용 탄소 전극 재료 및 탄소 필름 등에도 적용가능성이 있기 때문에, 이에 대한 연구개발도 활발하게 진행되고 있다.
이러한, 아크릴로니트릴계 중합체로부터 탄소섬유를 제조하는 경우에는 아크릴로니트릴계 중합체를 방사하여 얻어진 아크릴 섬유, 즉 탄소섬유용 전구체를 산화 분위기에서 200~400℃로 내염화 처리하는데, 이렇게 제조된 섬유를 내염화섬유라고 한다.
그리고, 상기와 같이 얻어진 내염화섬유를 불활성가스 분위기에서 800~2000℃로 탄화처리하여 탄소섬유를 제조한다.
상기한 바와 같은 탄소섬유의 전구체를 제조하기 위한 도프원액(중합체 용액)을 제조하는 방법에 있어서는, 도프원액의 특성인 중합체 농도, 점도, 분자량, 분자구조 등에 영향을 주는 인자를 크게 도프원액의 제조 단계에서 기인하는 것과 제조 후에 기인하는 것으로 나눌 수 있다.
상기에서 도프원액의 제조 단계에서 기인하는 것으로는 원료, 첨가물, 용매의 주입량, 주입시간, 용해조 온도, 압력, 교반속도, 반응 시간 등의 기본 조건의 변동 등을 들 수 있다.
또한, 도프원액의 제조 후에 기인하는 것으로는 중합체 용액의 저장 시간(체류시간), 열 이력의 변동 및 수반 잔존 단량체의 후중합에 의한 중합체의 농도 변화, 분자량 분포의 변동, 중합체의 변질 등을 들 수 있다.
상기와 같은 탄소섬유용 전구체의 특성은 기본적으로 아크릴로니트릴계 중합체의 조성에 따라 달라지며, 이러한 아크릴로니트릴계 중합체의 주성분은 아크릴로니트릴 단위로서, 상기 아크릴로니트릴 단위의 함량은 전체 아크릴로니트릴계 중합체에 대하여, 90중량% 이상, 바람직하게는 94중량% 이상이다.
상기 아크릴로니트릴 단위의 함량이 너무 적으면, 소성 공정으로 얻어지는 탄소섬유의 강도가 저하되는 등, 탄소섬유의 기계적 특성이 저하될 수 있다.
이와 같은 아크릴로니트릴은 촉매의 존재하에 프로필렌(Propylene)과 암모니아(Ammonia) 및 공기를 반응시키는 암모산화(Ammoxidation)반응을 통해 제조된다.
그리고, 상기 아크릴로니트릴계 중합체는, 필요에 따라, 하나 이상의 공중합 성분(아크릴로니트릴 이외의 다른 보조성분)으로, 방사 공정에서의 치밀화 촉진성분 및 연신 촉진성분과, 내염화 공정에서의 내염화 촉진성분과, 산소 투과 촉진성분으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기에서 전체 아크릴로니트릴계 중합체에 대하여, 아크릴로니트릴의 함량은 90중량%이상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 94중량%로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기 크릴로니트릴계 중합체에 적용하는 보조성분으로는, 메틸아크릴에이트(MA: methyl acrylate)와 아이타코닉 에시드(ITA:itaconic acid)로 이루어지는 것이 바람직하며, 개시제(initiator)로는 아조비스이소부티로니트릴(AIBN: azobis-isobutyronitrile)으로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.
이때, 중압온도는 60~65℃로 다이메틸설폭사이드(DMSO: dimethyl sulfoxide)를 용제로 하여 6시간 동안 중압조에서 혼합하여 중합하게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조시 아크릴로니트릴(AN)과 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉 에시드(ITA)를 중합하여 도프원액을 제조할 때, 중합시간이 많이 소모되어 생산성이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 아크릴로니트릴(AN)과 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉 에시드(ITA)를 중합할 때, 상기 성분들의 접촉 표면적을 최대로 하여 반응을 효율적으로 함으로서, 반응시간을 현저히 줄임에 따라 생산성을 증대할 수 있도록 된 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법은, 아크릴로니트릴(AN)과 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)를 중합하여 도프원액을 제조하는 과정을 포함하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법에 있어서;
상기 아크릴로니트릴을 내측면과 외측면을 가지며 양단이 서로 연결된 관상의 형태로 펼쳐져 공급하고, 상기 관상으로 펼쳐져 공급되는 아크릴로니트릴 용액에 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 분무하여 중합시키며, 상기 아크릴로니트릴과 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드가 중합되는 공간으로 진동에너지를 공급하여 중합액이 연성을 유지하도록 된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기한 아크릴로니트릴은 94중량%, 상기 메틸아크릴에이트은 4.7중량%, 상기 아이타코닉에시드는 1.3중량%가 공급되어 중합되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 진동에너지는 초음파로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기한 아크릴로니트릴과 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드가 중합되는 공간으로 솔벤트(Solvent)가 공급되어 중합액이 연성을 유지하도록 된 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치는, 아크릴로니트릴(AN)과 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)를 중합하여 도프원액을 제조하는 중합조를 포함하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치에 있어서;
상기한 중합조는 상기 아크릴로니트릴이 공급되는 AN공급구와 배출되는 배출구와 상기 AN공급구를 통해 투입된 아크릴로니트릴이 내측면과 외측면을 가지며 양단이 각각 서로 연결된 관상의 형태로 펼쳐져 배출구로 이동하도록 상기 아크릴로니트릴용액이 관상으로 펼쳐지도록 테두리면을 가지는 유도판이 구비되고, 상기 중합조에는 상기 아크릴로니트릴 용액으로 상기 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 분무하여 공급하는 MA/ITA분무수단이 구비되며, 상기 중합조에는 중합조의 내부로 전원을 공급받아 진동에너지를 투사하도록 된 진동수단이 구비된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기한 중합조에는 솔벤트(Solvent)가 공급되는 솔벤트공급관이 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 중합조에서 상기 AN공급구가 배출구보다 상부에 위치하여 중합액이 자연낙하하여 배출구로 배출되도록 된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기한 진동수단은 전원을 공급받아 초음파를 발생하는 초음파발생자로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 MA/ITA분무수단은 상기 중합조의 내부에서 자 유낙하하는 아크릴로니트릴의 내부 및 외부에서 아클리로니트릴 측방향으로 상기 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 공급하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기한 중합조에는 하부에 위치된 아크릴로니트릴 중합액을 상부로 펌핑하여 재낙하시키도록 된 펌프수단이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 중합조에는 상기 AN공급구를 통해 투입된 아크릴로니트릴이 고르게 관상으로 펼쳐져 이동하도록 면 접촉하는 관상의 가이드판이 마련된 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어진 본 발명의 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법 및 장치는 아크릴로니트릴(AN)과 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉 에시드(ITA)를 중합할 때, 상기 성분들의 접촉 표면적을 최대로 하여 반응을 효율적으로 함으로서, 반응시간을 현저히 줄임에 따라 생산성을 증대할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법을 개념적으로 도시한 예시도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치를 보인 개략 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치를 보인 개략 예시도.
도5 내지 도 6은 본 발명에 따른 또 다른 실시예에 의한 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치를 보인 개략 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따른 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법 및 장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법을 개념적으로 도시한 도면으로, 본 실시예에 의한 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법은 아크릴로니트릴(AN)과 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)를 중합하는 것으로, 도프원액을 제조하는 과정에 대한 것이다.
그리고, 상기와 같은 본 실시예에 의한 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법은, 상기 아크릴로니트릴(AN)을 내측면과 외측면을 가지며 양단이 서로 연결된 관상의 형태로 펼쳐져 공급하고, 상기 관상으로 펼쳐져 공급되는 아크릴로니트릴(AN) 용액에 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)를 분무하여 중합시키며, 상기 아크릴로니트릴(AN)과 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)가 중합되는 공간으로 진동에너지를 공급하여 중합액이 연성을 유지하게 된다.
즉, 상기 아크릴로니트릴(AN)가 관 상의 형태로 펼쳐짐에 따라 표면적이 현저히 넓어지게 되어, 분사되는 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)와의 접촉면적이 효율적으로 증대되어 중합반응이 신속하고 원활하게 이루어진다.
따라서, 별도의 교반수단들이 불필요하여 점유면적이 줄어들어 공간적 사용 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 실시예에 의한 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법에서, 상기한 아크릴로니트릴(AN)은 94중량%, 상기 메틸아크릴에이트(MA)은 4.7중량%, 상기 아이타코닉에시드(ITA)는 1.3중량%가 공급되어 중합된다.
상기에서 개시제(initiator)로는 아조비스이소부티로니트릴(AIBN: azobis-isobutyronitrile)으로 이루어지는 것이 가장 바람직하며, 중압온도는 60~65℃로 하여 중합된다.
상기에서 진동에너지는 초음파로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기와 같이 이루어진 본 실시예에 의한 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법에 따르면, 아크릴로니트릴(AN)이 중합조에서 관 상으로 넓게 펼쳐지면서 이동되는 중에 메틸아크릴에이트(MA)과 아이타코닉에시드(ITA)가 분무형태로 혼합되어 중합이 이루어지기 때문에, 각각의 조성물들의 접촉면적을 최대화함에 따라 중합반응이 원활하게 이루어져, 별도의 교반이 이루어지지 않더라도 중합반응의 효율이 극대화된다.
따라서, 중합반응이 기존보다 빠르게 이루어지기 때문에 생산성이 증대된다.
그리고, 상기한 아크릴로니트릴(AN)과 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)가 중합되는 공간으로 솔벤트(Solvent)가 공급되어 중합액이 연성을 유지하게 되는 것이 바람직하다,
즉, 중합액이 연성을 유지하여 방사공정으로 공급되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 중합반응시에 진동에너지를 부가하여 각각의 조성물들이 진동에너지를 흡수하여 활성상태를 가짐에 따라 중합반응이 촉진되고 경화되는 것을 방지하여 연성을 유지하게 된다.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치를 보인 도면으로, 본 실시예에 의한 제조장치는, 아크릴로니트릴(AN)과 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)를 중합하는 중합조(1)를 가지어 도프원액을 제조한다.
상기에서 도프원액이 방사된 후 수세, 열수연신, 오일코팅, 건조, 스팀연신, 건조, 권취 등과 같은 별도의 공정을 통과하여 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유가 제조된다.
즉, 본 발명은 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유가 제조하는 다수의 공정에서 아크릴로니트릴(AN)과 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)를 중합하는 중합고정에 적용되는 제조장치에 관한 것이다.
이와 같은 본 실시예에 의한 제조장치에서, 상기한 중합조(1)는 도 2 및 도 3에서 도시된 바와 같이 상기 아크릴로니트릴(AN)이 공급되는 AN공급구(2)와 배출되는 배출구(3)와 상기 AN공급구(2)를 통해 투입된 아크릴로니트릴(AN)이 내측면과 외측면을 가지며 양단이 각각 서로 연결된 관상의 형태로 펼쳐져 배출구(3)로 이동하도록 상기 아크릴로니트릴(AN) 용액이 관상으로 펼쳐지도록 하는 유도부재가 구비되고, 상기 중합조(1)에는 상기 아크릴ㄹ로니트릴(AN) 용액으로 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)를 분무하여 공급하는 MA/ITA분무수단이 구비되며, 상기 중합조(1)에는 상기 중합조(1)로 전원을 공급받아 진동에너지를 투사하도록 된 진동수단(5)이 구비된다.
즉, 상기 AN공급구(2)와 유도부재를 통해 관 상으로 펼쳐져 이동되는 아크릴로니트릴(AN)의 표면에 상기 MA/ITA분무수단을 통해 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)를 분무하여 중합반응을 일으켜 중합이 이루어진다.
이와 같이, 아크릴로니트릴(AN)의 표면이 넓게 펼쳐진 관 상의 형태를 가지어 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)와의 접촉면적을 최대화함에 따라, 별도의 교반동작이 없어도 중합반응이 효율적으로 이루어져 생산성이 증대된다.
상기에서 유도부재는 양단이 각각 서로 연결된 관상의 형태로 상기 아크릴로니트릴(AN)이 펼쳐지면서 상기 배출구(3)로 이동하도록 중앙이 상부로 돌출되며 외곽에 테두리면을 가지는 유도판(4)으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기에서 MA/ITA분무수단은 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)가 공급되는 공급관(6)과 상기 공급관(6)에 구비되어 상기 중합조(1)의 내부로 분무하는 분사노즐(7)로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 진동수단(5)을 통해 상기 중합조(1)의 내부로 진동에너지를 인가하도록 되어 있어, 상기 중합조(1)의 내부로 투입되어 중합반응을 하는 각각의 조성물에 진동에너지를 인가하게 된다.
따라서. 상기 각각의 조성물들은 진동에너지를 인가받아 활성상태를 가지어 중합반응이 촉진됨에 따라, 중합효율이 극대화된다.
상기에서 진동수단(5)은 전원을 공급받아 초음파를 발생하는 초음파발생자로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 초음파진동자는 종래 공지된 기술이 적용된 것으로 이루지는 것이 가장 바람직하다.
또한, 상기한 중합조(1)에는 도 4에서 도시된 바와 같이, 솔벤트(Solvent)가 공급되는 솔벤트공급관(8)이 구비되어 상기 중합조(1)의 내부로 솔벤트(Solvent)가 공급되어 중합액이 연성을 유지하게 된다.
즉, 중합액이 연성을 유지하여 방사공정으로 공급되도록 하게 된다.
그리고, 본 실시예에 따른 제조장치에서 상기한 중합조(1)는 상기 AN공급구(2)가 배출구(3)보다 상부에 위치하여 중합액이 자연낙하하여 배출구(3)로 배출되도록 구성될 수 있으며, 이에 따라, AN공급구(2)를 통해 공급되는 아크릴로니트릴(AN)이 배출구(3)측으로 자유 낙하하면서 이동하게 된다.
따라서, 별도의 에너지를 사용하지 않아도 아크릴로니트릴(AN)이 배출구(3)측으로 이송된다.
그리고, 본 실시예에 따른 제조장치에서 상기한 중합조(1)는 관 상으로 자유 낙하하는 아크릴로니트릴(AN) 용액의 외측에 상기 MA/ITA분무수단이 위치하여 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)를 공급하도록 구성되며, 상기 중합조(1)에는 상기 진동수단(5)이 구비되어 내부로 진동에너지를 공급하도록 구성된다.
즉, 상기 중합조(1)의 내부에서 이동중인 아크릴로니트릴(AN) 용액으로 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)가 분무 접촉되어 중합반응을 일으킴과 아울러, 진동에너지가 인가되어 아크릴로니크릴(AN) 용액의 전 면적을 관통하면서 통과하는 중에 진동에너지를 아크릴로니트릴(AN) 용액 및 메틸아크릴에이트(MA) 용액과 아이타코닉에시드(ITA) 용액이 흡수하여 활성화상태를 이루게 된다.
따라서, 각각의 조성물이 중합반응을 최적화하는 상태에서 중합이 이루어지기 때문에 중합효율이 극대화되어 생산성이 증대된다.
상기에서 MA/ITA분무수단은 상기 중합조(1)에서 서로 대향되는 위치의 면들에 각각 마련되어 이동로(4)를 이동하는 아크릴로니트릴의 양측방에서 상기 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 공급하도록 되어, 상기 아클리로니트릴의 양측면에서 각각 중합반응이 이루어지도록 되어 중합이 더 효율적으로 이루어진다.
또한, 본 실시예에 의한 제조장치는 상기한 중합조(1)에서 하부에 위치된 아크릴로니트릴 중합액을 상부로 펌핑하여 재낙하시키도록 된 펌프수단(9)이 구비된다.
상기에서 펌프수단(9)은 종래의 공지된 기술이 적용된 펌프로 이루어지는 것이 바람직하며, 상부에서 하부로 낙하하는 중에 중합된 아크릴로니트릴 중합액이 하부에 위치되면, 상기 펌프수단(9)을 통해 상부로 재이동하여 재낙하하면서 재중합된다.
따라서, 아크릴로니트릴(AN)와 메틸아크릴에이트(MA) 및 아이타코닉에시드(ITA)의 중합이 반복적으로 이루어져 중합효율을 증대한다.
그리고, 본 실시예에 의한 제조장치는 도 5 및 도 6에서 도시된 바와 같이, 상기한 중합조(1)에는 상기 AN공급구(2)를 통해 투입된 아크릴로니트릴(AN) 용액이 고르게 관상으로 펼쳐져 이동하도록 면 접촉하는 관상의 가이드판(10)이 마련된다.
즉, 상기 가이드판(10)에 의해 아크릴로니트릴(AN) 용액이 고른 두께로 관 상으로 펼쳐지면서 이동된다.
상기에서 가이드판(10)은 그물망 형태로 이루어지는 것이 바람직하며, 특히 탄소섬유를 재질로 하여 그물망형태로 직조되어 이루어지는 것이 바람직하다.
이상에서 설명된 본 발명의 일 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다
1 : 중합조 2 : AN공급구
3 : 배출구 4 : 유도판
5 : 진동수단 6 : 공급관
7 : 분사노즐 8 : 솔벤트공급관
9 : 펌프수단 10 : 가이드판

Claims (12)

  1. 아크릴로니트릴(AN)과 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)를 중합하여 도프원액을 제조하는 과정을 포함하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법에 있어서;
    상기 아크릴로니트릴을 내측면과 외측면을 가지며 양단이 서로 연결된 관 상의 형태로 펼쳐져 공급하고,
    상기 관상으로 펼쳐져 공급되는 아크릴로니트릴 용액에 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 분무하여 중합시키며,
    상기 아크릴로니트릴과 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드가 중합되는 공간으로 진동에너지를 공급하여 중합액이 연성을 유지하도록 된 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서;
    상기한 아크릴로니트릴은 94중량%, 상기 메틸아크릴에이트은 4.7중량%, 상기 아이타코닉에시드는 1.3중량%가 공급되어 중합되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서;
    상기한 진동에너지는 초음파로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서;
    상기한 아크릴로니트릴과 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드가 중합되는 공간으로 솔벤트(Solvent)가 공급되어 중합액이 연성을 유지하도록 된 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조방법.
  5. 아크릴로니트릴(AN)과 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)를 중합하여 도프원액을 제조하는 중합조를 포함하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치에 있어서;
    상기한 중합조는 상기 아크릴로니트릴이 공급되는 AN공급구와 배출되는 배출구와 상기 AN공급구를 통해 투입된 아크릴로니트릴이 내측면과 외측면을 가지며 양단이 각각 서로 연결된 관상의 형태로 펼쳐지도록 하는 유도부재가 구비되고,
    상기 중합조에는 상기 아크릴로니트릴 용액으로 상기 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 분무하여 공급하는 MA/ITA분무수단이 구비되며,
    상기 중합조에는 중합조의 내부로 전원을 공급받아 진동에너지를 투사하도록 된 진동수단이 구비된 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
  6. 제 5항에 있어서;
    상기한 중합조에는 솔벤트(Solvent)가 공급되는 솔벤트공급관이 구비된 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
  7. 제 5항에 있어서;
    상기한 중합조에서 상기 AN공급구가 배출구보다 상부에 위치하여 중합액이 자연낙하하여 배출구로 배출되도록 된 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
  8. 제 5항에 있어서;
    상기한 진동수단은 전원을 공급받아 초음파를 발생하는 초음파발생자로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
  9. 제 5항에 있어서;
    상기 MA/ITA분무수단은 상기 중합조의 내부에서 자 유낙하하는 아크릴로니트릴의 내부 및 외부에서 아클리로니트릴 측방향으로 상기 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 공급하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
  10. 제 5항에 있어서;
    상기한 중합조에는 하부에 위치된 아크릴로니트릴 중합액을 상부로 펌핑하여 재낙하시키도록 된 펌프수단이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
  11. 제 5항에 있어서;
    상기한 중합조에는 상기 AN공급구를 통해 투입된 아크릴로니트릴 용액이 고르게 관상으로 펼쳐져 이동하도록 면 접촉하는 관상의 가이드판이 마련된 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
  12. 제 5항에 있어서;
    상기한 유도부재는 양단이 각각 서로 연결된 관상의 형태로 상기 아크릴로니트릴(AN)이 펼쳐지면서 상기 배출구(3)로 이동하도록 중앙이 상부로 돌출되며 외곽에 테두리면을 가지는 유도판(4)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
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