KR101336792B1 - A device of preparing polyacrylonitrile-based precursors for carbon fibers - Google Patents

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KR101336792B1 KR1020120082579A KR20120082579A KR101336792B1 KR 101336792 B1 KR101336792 B1 KR 101336792B1 KR 1020120082579 A KR1020120082579 A KR 1020120082579A KR 20120082579 A KR20120082579 A KR 20120082579A KR 101336792 B1 KR101336792 B1 KR 101336792B1
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Abstract

The present invention relates to manufacturing apparatus for polyacrylonitrile-based precursors for carbon fibers. The present invention comprises: apolymerization means for producing a dope undiluted solution by polymerizing iconic acid (ITA), acrylonitrile (AN), and methyl acrylate (MA) to improve the productivity through the maximization of contact area of materials when AN, MA and ITA are polymerized; a radiation means for injecting polyacrylonitrile-based thread for carbon fibers; a polymerizing container (4) having an AN supplier (2) and a discharging unit (3) for supplying or discharging AN; an MA/ITA spraying unit for spraying ITA and MA to an AN solution spread to the inside of the polymerizing container (4); a vibration unit (5) for receiving power to an area where MA, AN, ITA are polymerized inside the polymerizing container and for generating vibration energy; a pumping unit for pressing and pumping the dope undiluted solution discharged from the discharging unit; and a pipe (11) for spraying the solution pressed by the pumping unit.

Description

탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치{A DEVICE OF PREPARING POLYACRYLONITRILE-BASED PRECURSORS FOR CARBON FIBERS}A device for producing polyacrylonitrile precursor fiber for carbon fiber {A DEVICE OF PREPARING POLYACRYLONITRILE-BASED PRECURSORS FOR CARBON FIBERS}

본 발명은 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치에 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 제조장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus for producing polyacrylonitrile-based precursor fibers for carbon fibers, and more particularly, to acrylonitrile (AN), methyl acrylate (MA) and itaconic acid (ITA: itaconic). acid) polymerized polyacrylonitrile precursor for carbon fiber which can increase the productivity by significantly reducing the reaction time by maximizing the contact surface area of the components, thereby efficiently reacting. The present invention relates to a fiber manufacturing apparatus.

일반적으로, 아크릴로니트릴(acrylonitrile)계 중합체로부터 제조되는 탄소섬유, 소위 PAN(Polyacrylonitrile)계 탄소섬유는 강도가 매우 우수하여, 탄소섬유의 원료로서 많이 사용되고 있다.
In general, carbon fibers produced from acrylonitrile polymers, and so-called PAN (Polyacrylonitrile) carbon fibers are excellent in strength and are widely used as raw materials for carbon fibers.

최근에는 전체 탄소섬유의 90%이상이 PAN계 탄소섬유이다.Recently, more than 90% of all carbon fibers are PAN-based carbon fibers.

또한, PAN계 탄소섬유는 2차전지용 탄소 전극 재료 및 탄소 필름 등에도 적용가능성이 있기 때문에, 이에 대한 연구개발도 활발하게 진행되고 있다.In addition, since PAN-based carbon fibers have applicability to carbon electrode materials for secondary batteries, carbon films, and the like, research and development on these have been actively conducted.

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.When producing carbon fibers from the acrylonitrile-based polymer, the acrylic fiber obtained by spinning the acrylonitrile-based polymer, that is, the precursor for carbon fiber is flameproofed at 200 to 400 ° C. in an oxidizing atmosphere. Is called flame resistant fiber.

그리고, 상기와 같이 얻어진 내염화섬유를 불활성가스 분위기에서 800~2000℃로 탄화처리하여 탄소섬유를 제조한다.
In addition, the flame resistant fiber obtained as described above is carbonized at 800 to 2000 ° C. in an inert gas atmosphere to produce carbon fiber.

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.
In the method for producing the dope stock solution (polymer solution) for producing the precursor of the carbon fiber as described above, the production of the dope stock solution largely influences the polymer concentration, viscosity, molecular weight, molecular structure, etc., which are the characteristics of the dope stock solution. It can be divided into those originating in the step and those originating after the preparation.

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.
As a result of the preparation step of the dope stock solution, fluctuations in the basic conditions such as raw materials, additives, the injection amount of the solvent, the injection time, the dissolution tank temperature, the pressure, the stirring speed, the reaction time, and the like can be given.

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.
In addition, after the preparation of the dope solution, the storage time (retention time) of the polymer solution, the change in the thermal history and the change in the concentration of the polymer due to the post-polymerization of the remaining residual monomers, the change in the molecular weight distribution, the deterioration of the polymer, etc. Can be.

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.
The properties of the precursor for carbon fiber as described above basically depends on the composition of the acrylonitrile-based polymer, the main component of the acrylonitrile-based polymer is an acrylonitrile unit, the content of the acrylonitrile unit is a total acryl It is 90 weight% or more with respect to a nitrile-type polymer, Preferably it is 94 weight% or more.

상기 아크릴로니트릴 단위의 함량이 너무 적으면, 소성 공정으로 얻어지는 탄소섬유의 강도가 저하되는 등, 탄소섬유의 기계적 특성이 저하될 수 있다.If the content of the acrylonitrile unit is too small, the mechanical properties of the carbon fiber may be lowered, such as the strength of the carbon fiber obtained by the firing process is lowered.

이와 같은 아크릴로니트릴은 촉매의 존재하에 프로필렌(Propylene)과 암모니아(Ammonia) 및 공기를 반응시키는 암모산화(Ammoxidation)반응을 통해 제조된다.
Such acrylonitrile is prepared through ammoxidation reaction in which propylene (Propylene), ammonia (Ammonia) and air in the presence of a catalyst.

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.In addition, the acrylonitrile-based polymer is, if necessary, at least one copolymerization component (other auxiliary components other than acrylonitrile), the densification promoting component and the stretching promoting component in the spinning step, and the flame resistance in the flameproofing step. It is preferable that it consists of an accelerating component and an oxygen permeation accelerating component.

상기에서 전체 아크릴로니트릴계 중합체에 대하여, 아크릴로니트릴의 함량은 90중량%이상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 94중량%로 이루어지는 것이 가장 바람직하다.
The total amount of acrylonitrile is preferably 90% by weight or more, and most preferably 94% by weight with respect to the total acrylonitrile-based polymer.

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.In addition, as an auxiliary component to be applied to the krylonitrile-based polymer, it is preferable to consist of methyl acrylate (MA) and itaconic acid (ITA: itaconic acid), and as an initiator (azobisisobuty) Most preferably, it consists of ronitrile (AIBN: azobis-isobutyronitrile).

이때, 중압온도는 60~65℃로 다이메틸설폭사이드(DMSO: dimethyl sulfoxide)를 용제로 하여 6시간 동안 중압조에서 혼합하여 중합하게 된다.
At this time, the medium pressure temperature is 60 ~ 65 ℃ to dimethyl sulfoxide (DMSO: dimethyl sulfoxide) as a solvent for 6 hours to be mixed in a medium pressure polymerization polymerization.

상기와 같이 도프원액이 제조되면, 제조된 도프원액을 방사된 후 수세, 열수연신, 오일코팅, 건조, 스팀연신, 건조, 권취 등과 같은 별도의 공정을 통하여 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유를 완성하게 된다.
When the dope is prepared as described above, after spinning the prepared dope solution, polyacrylonitrile precursor fiber for carbon fiber through a separate process such as water washing, hot water stretching, oil coating, drying, steam stretching, drying, winding, etc. Will complete.

상기에서 도프원액은 방사되는 공정은, 응고액이 수용된 응고조의 내부로 방사하여 사출하는 습식방사와, 공기중으로 방사하여 사출하는 건식방사가 있다.
In the above process, the dope stock solution is spun, and there are wet spinning that is injected by spinning into the coagulation bath in which the coagulation solution is accommodated, and dry spinning that is injected by spinning into the air.

상기에서 습식방사는 도프원액이 방사되는 방사구가 응고액의 내부에 위치되어 방사되는 방법과 상기 방사구가 응고조와 사이 간격(대략 10mm)을 가지면서 응고조로 방사하여 사출하는 방법이 있다.
In the wet spinning, there is a method in which a spinneret in which a dope is discharged is radiated by being positioned inside the coagulating solution, and a spinneret is ejected by spinning into a coagulation tank having an interval between the coagulation bath (approximately 10 mm).

이때, 상기한 방사구는 다수의 홀(HOLE)을 구비하고 있어, 상기 홀을 통해 도프액이 방사됨에 따라 상기 홀의 직경에 따른 직경으로 전구체가 제조된다.
At this time, the spinneret is provided with a plurality of holes (HOLE), the precursor is prepared in a diameter according to the diameter of the hole as the dope liquid is radiated through the hole.

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.However, when preparing a dope stock solution by polymerizing acrylonitrile (AN), methyl acrylate (MA) and itaconic acid (ITA) in the preparation of the conventional polyacrylonitrile-based precursor fibers for carbon fibers, The polymerization time was consumed a lot, there was a problem that the productivity is lowered.

또한, 제조된 도프원액을 방사함과 동시에 응고하여 전구체 섬유를 얻는 방사공정과 중합공정의 연계성이 떨어져 생산효율을 증대하지 못하는 문제점이 있었다.
In addition, there is a problem in that the spinning efficiency and the coagulation process of obtaining the precursor fibers by spinning and coagulating the prepared dope stock solution do not increase the production efficiency.

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 있고, 특히 중합공정과 방사공정을 단일의 장치에 적용하여 일괄적으로 수행함으로써, 생산효율을 현저히 증대할 수 있도록 된 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치를 제공하는 것에 있다.
The present invention has been proposed to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to polymerize acrylonitrile (AN) and methyl acrylate (MA) and itaconic acid (ITA). By maximizing the contact surface area, the reaction is made efficient, and the productivity can be increased by significantly reducing the reaction time. In particular, the polymerization efficiency and the spinning process can be applied to a single device to collectively increase the production efficiency. The present invention provides an apparatus for producing polyacrylonitrile-based precursor fibers for carbon fibers.

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 중합수단과 상기 중합수단에 의해 제조된 도프원액을 응고액이 수용된 응고조로 방사하여 폴리아크릴로니트릴계 탄소섬유용 원사를 사출하는 방사수단을 포함하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치에 있어서;The apparatus for producing polyacrylonitrile precursor fiber for carbon fiber of the present invention for achieving the object of the present invention as described above is polymerized acrylonitrile (AN), methyl acrylate (MA) and itaconic acid (ITA) To a polyacryl for carbon fiber comprising a polymerization means for producing a dope stock solution and a spinning means for spinning the dope stock solution prepared by the polymerization means into a coagulation bath containing a coagulating solution to inject a yarn for polyacrylonitrile-based carbon fiber. In the manufacturing apparatus of a nitrile precursor fiber;

상기한 중합수단은 아크릴로니트릴을 면상으로 펼쳐 공급하는 AN공급구 및 배출하는 배출구를 가지는 중합조와, 상기 중합조의 내부에서 면상으로 펼쳐져 이동되는 아크릴로니트릴 용액에 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 분무하여 중합시키는 MA/ITA분무부재와, 상기 중합조의 내부에서 상기 아크릴로니트릴과 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드가 중합되는 공간으로 전원을 공급받아 진동에너지를 발생하여 공급하는 진동부재를 포함하여 이루어지며; 상기한 방사수단은 상기 중합수단의 배출구를 통해 배출되는 도프원액을 가압하여 펌핑하는 펌핑부와 상기 펌핑부를 통해 가압되어 도프원액을 다수개로 분기하여 토출하는 분기부로 이루어진 관상의 방사관을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.The polymerization means is sprayed with methyl acrylate and itaconic acid in the polymerization tank having an AN supply port for expanding and supplying acrylonitrile into the plane and the discharge port for discharging, and the acrylonitrile solution spreading and moving in the plane inside the polymerization tank. And an oscillating member for generating and supplying vibration energy by supplying power to a space where the acrylonitrile, methyl acrylate and itaconic acid are polymerized in the polymerization tank. ; The spinning means comprises a pumping part for pressurizing and pumping the dope raw liquid discharged through the outlet of the polymerization means and a tubular radiating tube composed of a branching portion which is pressurized through the pumping part to branch and discharge a plurality of dope raw liquids. It is characterized by.

상기한 중합조에는 아크릴로니트릴은 94중량%, 상기 메틸아크릴에이트은 4.7중량%, 상기 아이타코닉에시드는 1.3중량%가 공급되어 중합되는 것을 특징으로 한다.The polymerization tank is 94% by weight of acrylonitrile, 4.7% by weight of the methyl acrylate, 1.3% by weight of the itaconic acid is characterized in that the polymerization.

상기한 진동부재는 전원을 공급받아 초음파를 발생하는 초음파발생자로 이루어진 것을 특징으로 한다.The vibration member is characterized in that it consists of an ultrasonic generator for generating ultrasonic waves by receiving power.

상기한 중합조에는 솔벤트(Solvent)가 공급되는 솔벤트공급관이 구비된 것을 특징으로 한다.The polymerization tank is characterized in that the solvent supply pipe to which the solvent (Solvent) is supplied.

상기한 중합조는 내부에 직육면체 형상의 공간부를 가지며 상기 AN공급구가 배출구보다 상부에 위치하여 중합액이 자연낙하하여 배출구로 배출되도록 된 것을 특징으로 한다.The polymerization tank has a rectangular parallelepiped space therein, characterized in that the AN supply port is located above the discharge port so that the polymerization liquid naturally falls and is discharged to the discharge port.

상기한 중합조는 상기 AN공급구가 상단에 위치하고 배출구는 하단에 위치하는 직육면체형상의 통으로 이루어지며, 상기 중합조에서 면적이 타 면보다 큰 면에는 상기 MA/ITA분무부재가 위치하여 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 공급하도록 된 것을 특징으로 한다.The polymerization tank is composed of a rectangular parallelepiped cylinder in which the AN supply port is located at the top and the discharge port is located at the bottom, and in the polymerization tank, the MA / ITA spray member is located at a surface larger than the other surface. Characterized in that the supply of the koic acid.

상기한 중합조는 상기 AN공급구가 상단에 위치하고 배출구는 하단에 위치하는 직육면체형상의 통으로 이루어지며, 상기 중합조에서 면적이 타 면보다 작은 면을 구성하는 면에는 상기 진동부재가 구비되어 내부로 진동에너지를 공급하도록 된 것을 특징으로 한다.The polymerization tank is composed of a rectangular parallelepiped cylinder in which the AN supply port is located at the top and the discharge port is located at the bottom, and the vibration member is provided on a surface constituting a surface smaller than the other surface in the polymerization tank, so that vibration energy is introduced into the interior of the polymerization tank. Characterized in that the supply.

상기 MA/ITA분무부재는 상기 중합조에서 서로 대향되는 위치의 면들에 각각 마련되어 이동로를 이동하는 아크릴로니트릴의 양측방에서 상기 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 공급하도록 된 것을 특징으로 한다.The MA / ITA spray member is characterized in that it is provided on both sides of the position facing each other in the polymerization tank to supply the methyl acrylate and itaconic acid from both sides of the acrylonitrile to move the movement.

상기한 중합조의 내부에는 아크릴로니트릴이 고르게 면상으로 펼쳐져 이동하도록 면접촉시키는 가이드판이 마련된 것을 특징으로 한다.The inside of the polymerization tank is characterized in that the guide plate for surface contact so that acrylonitrile is evenly spread in the plane movement.

상기한 가이드판은 그물망 형태로 이루어진 것을 특징으로 한다.The guide plate is characterized in that made of a mesh.

상기한 가이드판은 탄소섬유가 그물망형태로 직조되어 이루어진 것을 특징으로 한다.The guide plate is characterized in that the carbon fiber is made of a woven mesh.

상기한 중합조에는 하부에 위치된 아크릴로니트릴 중합액을 상부로 펌핑하여 재낙하시키도록 된 펌프수단이 더 포함되는 것을 특징으로 한다.The polymerization tank is characterized in that it further comprises a pump means for re-dropping by pumping the acrylonitrile polymerization liquid located in the upper portion.

상기한 방사관의 펌핑부에는 가압펌프가 구비된 것을 특징으로 한다.The pumping part of the radiation tube is characterized in that the pressure pump is provided.

상기한 방사관의 분기부에는 다수의 통공이 상하로 관통되게 형성된 판상의 분기체가 구비된 것을 특징으로 한다.The branch of the radiating tube is characterized in that the plate-like branch formed with a plurality of through-holes penetrating up and down.

상기한 분기부에는 다수의 분기체가 적층되게 위치되며 상기 분기체들은 하부에 위치될수록 상기 통공의 직경이 더 작게 형성된 것을 특징으로 한다.A plurality of branch bodies are positioned to be stacked in the branch portion, and the branch portions are formed to have a smaller diameter of the through hole as the branch portions are positioned below.

상기한 분기체들에 형성된 통공은 그 직경이 각각 1mm, 0.5mm, 5㎛로 이루어진 것을 특징으로 한다.The through holes formed in the branch bodies are characterized in that the diameter consists of 1mm, 0.5mm, 5㎛ respectively.

상기한 방사관에는 전원을 공급받아 발열하여 방사관의 내부로 열을 공급하도록 된 가열부재가 더 구비된 것을 특징으로 한다.The radiation tube is characterized in that the heating member is further provided with power to generate heat to supply heat to the inside of the radiation tube.

상기한 방사관은 상기 응고조과 8~12 mm의 간격을 가지며 위치되어 방사하도록 된 것을 특징으로 한다.
The radiation tube is characterized in that it is positioned and radiated with a spacing of 8 to 12 mm with the coagulation bath.

상기와 같이 이루어진 본 발명의 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치는 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 있고, 특히 중합공정과 방사공정을 단일의 장치에 적용하여 일괄적으로 수행함으로써, 생산효율을 현저히 증대할 수 있는 효과를 가진다.
The apparatus for producing a polyacrylonitrile-based precursor fiber for carbon fiber of the present invention made as described above, when the acrylonitrile (AN), methyl acrylate (MA) and itaconic acid (ITA) is polymerized, the contact of the components By maximizing the surface area and making the reaction efficient, productivity can be increased by significantly reducing the reaction time, and in particular, the polymerization efficiency and the spinning process can be performed in a single apparatus to collectively increase the production efficiency. Has the effect.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치에서 중합수단에 적용되는 중합반응을 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.
도 5 내지 도 6은 본 발명에 따른 또 다른 실시예에 의한 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치를 보인 개략 예시도.
도 7은 본 발명에 따른 다른 실시예에 의한 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치를 보인 개략 예시도.
도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 실시예에 의한 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치의 방사수단에 적용되는 분기체들의 다양한 예시들을 보인 평면예시도.1 is an exemplary view conceptually showing a polymerization reaction applied to a polymerization means in the apparatus for producing polyacrylonitrile-based precursor fiber for carbon fiber according to an embodiment of the present invention.
2 and 3 is a schematic illustration showing an apparatus for producing a polyacrylonitrile-based precursor fiber for carbon fiber according to an embodiment according to the present invention.
Figure 4 is a schematic illustration showing a manufacturing apparatus of polyacrylonitrile precursor fiber for carbon fiber according to another embodiment according to the present invention.
5 to 6 is a schematic illustration showing an apparatus for producing a polyacrylonitrile-based precursor fiber for carbon fiber according to another embodiment according to the present invention.
Figure 7 is a schematic illustration showing an apparatus for producing a polyacrylonitrile-based precursor fiber for carbon fiber according to another embodiment according to the present invention.
8 to 10 is a planar view showing various examples of the branch applied to the spinning means of the apparatus for producing a polyacrylonitrile-based precursor fiber for carbon fiber according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여본 발명에 따른 바람직한 실시예에 따른 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the manufacturing apparatus of the polyacrylonitrile precursor fiber for carbon fibers according to a preferred embodiment of the present invention.

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.
The embodiments of the present invention may be modified into various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described in detail below. This embodiment is provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shapes and the like of the elements in the drawings can be exaggeratedly expressed to emphasize a clearer description. It should be noted that in the drawings, the same members are denoted by the same reference numerals. Detailed descriptions of well-known functions and constructions which may be unnecessarily obscured by the gist of the present invention are omitted.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치에 적용되는 중합반응을 개념적으로 도시한 도면으로, 본 실시예에 의한 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치는 아크릴로니트릴(AN)과 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)를 중합하여 도프원액을 제조하고, 제조된 도프원액을 응고액의 내부로 방사하여 전구체 섬유를 사출하도록 된 제조장치에 관한 것이다.
1 is a view conceptually illustrating a polymerization reaction applied to an apparatus for preparing a polyacrylonitrile-based precursor fiber for carbon fiber according to an embodiment of the present invention. The polyacrylonitrile for carbon fiber according to this embodiment The apparatus for producing a precursor precursor fiber polymerizes acrylonitrile (AN), methyl acrylate (MA) and itaconic acid (ITA) to prepare a dope stock solution, and spins the prepared dope stock solution into the coagulating solution to form a precursor fiber. It relates to a manufacturing apparatus to be injected.

상기와 같은 본 실시예에 의한 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치는 도 2 및 도 3에서 도시된 바와 같이, 아크릴로니트릴(AN)과 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)를 중합하여 도프원액을 제조하는 중합수단과 상기 중합수단에 의해 제조된 도프원액을 응고액이 수용된 응고조(1)로 방사하여 폴리아크릴로니트릴계 탄소섬유용 원사를 사출하는 방사수단을 포함하여 이루어진다.The apparatus for producing a polyacrylonitrile-based precursor fiber for carbon fiber according to the present embodiment as described above is acrylonitrile (AN), methyl acrylate (MA) and itaconic acid as shown in Figure 2 and 3 Spinning means for polymerizing ITA to produce a dope stock solution, and spinning means for spinning the dope stock solution produced by the polymerization means into a coagulation bath 1 containing a coagulant solution to inject a yarn for polyacrylonitrile-based carbon fiber. It is made, including.

즉, 도프원액의 중합과 방사가 하나의 장치에서 일괄적으로 이루어지도록 되어 있어, 시설물의 공간적 효율이 높고 저렴하게 제공할 수 있어 생산효율 및 생산성을 현저히 증대하게 된다.
That is, the polymerization and spinning of the dope stock solution are performed in one unit, so that the spatial efficiency of the facility can be provided at a high and low cost, thereby significantly increasing production efficiency and productivity.

이와 같이 이루어진 본 실시예에 의한 제조장치에서, 상기한 중합수단은 아크릴로니트릴을 면상으로 펼쳐 공급하는 AN공급구(2) 및 배출하는 배출구(3)0를 가지는 중합조(4)와, 상기 중합조(4)의 내부에서 면상으로 펼쳐져 이동되는 아크릴로니트릴 용액에 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 분무하여 중합시키는 MA/ITA분무부재와, 상기 중합조(4)의 내부에서 상기 아크릴로니트릴과 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드가 중합되는 공간으로 전원을 공급받아 진동에너지를 발생하여 공급하는 진동부재(5)를 포함하여 이루어진다.In the manufacturing apparatus according to the present embodiment made as described above, the polymerization means includes a polymerization tank (4) having an AN supply port (2) for discharging acrylonitrile into a plane and an outlet (3) 0 for discharging, and the A MA / ITA spray member which sprays and polymerizes methyl acrylate and itaconic acid to an acrylonitrile solution which is spread out in a plane in the polymerization tank 4, and the acrylonitrile inside the polymerization tank 4; And a vibrating member 5 which is supplied with power to a space where the methyl acrylate and the itaconic acid are polymerized to generate and supply vibration energy.

즉, 상기 중합조(4)의 내부로 아크릴로니트릴을 면상으로 펼쳐 공급하고, 상기 면상으로 펼쳐져 공급되는 아크릴로니트릴 용액에 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 분무하여 중합시키며, 상기 아크릴로니트릴과 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드가 중합되는 공간으로 진동에너지를 공급하여 중합액이 연성을 유지하게 된다.
That is, acrylonitrile is unfolded and supplied into the inside of the polymerization tank 4, and methylacrylate and itaconic acid are sprayed and polymerized into the acrylonitrile solution which is unfolded and fed into the surface. Vibration energy is supplied to the space where the methyl acrylate and the itaconic acid are polymerized to maintain the ductility.

상기와 같이, 상기 중합조(4)의 내부를 면상으로 펼쳐져 이동되는 아크릴로니트릴의 표면에 상기 MA/ITA분무부재를 통해 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 분무하여 중합반응을 일으켜 중합이 이루어진다.As described above, the polymerization is carried out by spraying methyl acrylate and itaconic acid on the surface of the acrylonitrile, which is spread out on the inside of the polymerization tank 4 through the MA / ITA spray member, to cause a polymerization reaction.

이에 따라, 상기 아크릴로니트릴가 면형태로 펼쳐짐에 따라 용량에 따라 표면적이 넓어지게 되어, 분사되는 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드와의 접촉면적이 효율적으로 증대되어 중합반응이 신속하고 원활하게 이루어진다.Accordingly, as the acrylonitrile is unfolded in the form of a cotton, the surface area becomes wider according to the capacity, and the contact area between the injected methyl acrylate and the itaconic acid is efficiently increased, thereby making the polymerization reaction quick and smooth.

따라서, 아크릴로니트릴의 표면이 넓게 펼쳐진 면 형상을 가지어 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드와의 접촉면적을 최대화함에 따라, 별도의 교반동작이 없어도 중합반응이 효율적으로 이루어져 생산성이 증대된다.
Therefore, the surface of the acrylonitrile has a wide unfolded surface shape to maximize the contact area between methyl acrylate and itaconic acid, so that the polymerization is efficiently performed without a separate stirring operation, thereby increasing productivity.

그리고, 상기와 같은 본 실시예에 의한 제조장치에서 상기한 중합조(4)에는 아크릴로니트릴은 94중량%, 상기 메틸아크릴에이트은 4.7중량%, 상기 아이타코닉에시드는 1.3중량%가 공급되어 중합된다.
In the manufacturing apparatus according to the present embodiment as described above, 94% by weight of acrylonitrile, 4.7% by weight of methyl acrylate, and 1.3% by weight of the itaconic acid are supplied to the polymerization tank 4 and polymerized. .

또한, 상기에서 MA/ITA분무부재는 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드가 공급되는 공급관(6)과 상기 공급관(6)에 구비되어 상기 중합조(4)의 내부로 분무하는 분사노즐(7)로 이루어지는 것이 바람직하다.
In addition, the MA / ITA spray member is provided in the supply pipe (6) and the supply pipe (6) to which methyl acrylate and itaconic acid is supplied to the injection nozzle (7) to spray into the interior of the polymerization tank (4) It is preferable to make.

그리고, 상기 진동부재(5)를 통해 상기 중합조(4)의 내부로 진동에너지를 인가하도록 되어 있어, 상기 중합조(4)의 내부에서 중합반응을 하는 각각의 조성물에 진동에너지를 인가하게 된다.Then, the vibration energy is applied to the interior of the polymerization tank 4 through the vibration member 5, thereby applying vibration energy to each composition that undergoes polymerization in the polymerization tank 4. .

따라서. 상기 각각의 조성물들은 진동에너지를 인가받아 활성상태를 가지어 중합반응이 촉진됨에 따라, 중합효율이 극대화된다.
therefore. Each of the compositions have an active state by applying vibration energy, thereby promoting polymerization, thereby maximizing polymerization efficiency.

상기에서 진동부재(5)는 전원을 공급받아 초음파를 발생하는 초음파발생자로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 초음파진동자는 종래 공지된 기술이 적용된 것으로 이루지는 것이 가장 바람직하다.
The vibrating member 5 is preferably made of an ultrasonic generator for generating ultrasonic waves by receiving power, and the ultrasonic vibrator is most preferably made by applying a conventionally known technique.

또한, 상기한 중합조(4)에는 도 4에서 도시된 바와 같이, 솔벤트(Solvent)가 공급되는 솔벤트공급관(8)이 구비되어 상기 중합조(4)의 내부로 솔벤트(Solvent)가 공급되어 중합액이 연성을 유지하게 된다.In addition, as illustrated in FIG. 4, the polymerization tank 4 is provided with a solvent supply pipe 8 through which a solvent is supplied, and a solvent is supplied into the polymerization tank 4 to polymerize the solvent. The liquid will remain ductile.

즉, 중합액이 연성을 유지하여 방사공정으로 공급되도록 하게 된다.
That is, the polymerization liquid is to be supplied to the spinning process to maintain the ductility.

그리고, 본 실시예에 따른 제조장치에서 상기한 중합조(4)는 내부에 직육면체 형상의 공간부를 가지며 상기 AN공급구(2)가 배출구(3)보다 상부에 위치하여 중합액이 자연 낙하하여 배출구(3)로 배출되도록 구성되며, 이에 따라, 별도의 에너지를 사용하지 않아도 아크릴로니트릴이 배출구(4) 측으로 이송된다.
In the manufacturing apparatus according to the present embodiment, the polymerization tank 4 has a rectangular parallelepiped space therein and the AN supply port 2 is located above the discharge port 3 so that the polymerization liquid naturally falls. It is configured to be discharged to (3), whereby acrylonitrile is transferred to the outlet 4 side without using additional energy.

또한, 본 실시예에 따른 제조장치는 상기한 중합조(4)에서 면적이 타 면보다 큰 면에는 상기 MA/ITA분무부재가 위치하여 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 공급하도록 구성되며, 상기 중합조(4)에서 면적이 타 면보다 작은 면을 구성하는 면에는 상기 진동부재(5)가 구비되어 내부로 진동에너지를 공급하도록 구성된다.In addition, the manufacturing apparatus according to the present embodiment is configured to supply the methyl acrylate and itaconic acid by the MA / ITA spray member is located on the surface of the polymerization tank 4 is larger than the other surface, the polymerization tank In (4), the surface constituting the surface smaller than the other surface is provided with the vibration member 5 is configured to supply the vibration energy to the inside.

즉, 상기 중합조(4)의 내부에서 이동중인 아크릴로니트릴의 넓은 면적 쪽으로는 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드가 분무 접촉되어 중합반응을 일으키며, 좁은 면적 측에서는 진동에너지가 인가되어 아크릴로니크릴의 전 면적을 관통하면서 통과하는 중에 진동에너지를 아크릴로니트릴이 흡수하여 활성화상태를 이루게 된다.That is, methylacrylate and itaconic acid are spray-contacted to a large area of acrylonitrile moving inside the polymerization tank 4 to cause a polymerization reaction, and vibration energy is applied to a narrow area to transfer acrylonitrile. Acrylonitrile is absorbed by the acrylonitrile as it passes through the area and is activated.

따라서, 각각의 조성물이 중합반응을 최적화하는 상태에서 중합이 이루어지기 때문에 중합효율이 극대화되어 생산성이 증대된다.
Therefore, since the polymerization is performed in a state in which each composition optimizes the polymerization reaction, the polymerization efficiency is maximized and the productivity is increased.

상기에서 MA/ITA분무부재는 상기 중합조(4)에서 서로 대향되는 위치의 면들에 각각 마련되어 중합조(4)의 내부를 이동하는 아크릴로니트릴의 양측방에서 상기 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 공급하도록 되어 있어, 상기 아클리로니트릴의 양측면에서 각각 중합반응이 이루어지도록 되어 중합이 더 효율적으로 이루어진다.
In the above, the MA / ITA spray member is provided on the surfaces of the polymerization tank 4 opposite to each other to form the methyl acrylate and itaconic acid on both sides of the acrylonitrile moving inside the polymerization tank 4. In order to supply, the polymerization reaction is carried out at both sides of the acrylonitrile so that the polymerization is more efficient.

또한, 본 실시예에 의한 제조장치는 도 7에서 도시된 바와 같이, 상기한 중합조(4)에서 하부에 위치된 아크릴로니트릴 중합액을 상부로 펌핑하여 재낙하시키도록 된 펌프수단(9)이 구비된다.In addition, in the manufacturing apparatus according to the present embodiment, as shown in FIG. 7, the pump means (9), which is to drop the acrylonitrile polymerization liquid located at the bottom in the polymerization tank (4) to the top to drop again. Is provided.

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.It is preferable that the pump means 9 is made of a pump to which a conventionally known technique is applied. When the polymerized acrylonitrile polymerized liquid is positioned at the lower part while falling from the upper part to the lower part, the pump means 9 passes through the pump means 9. It is repolymerized while being moved to the upper part and falling again.

따라서, 아크릴로니트릴와 메틸아크릴에이트및 아이타코닉에시드의 중합이 반복적으로 이루어져 중합효율을 증대한다.
Therefore, the polymerization of acrylonitrile, methyl acrylate and itaconic acid is repeated to increase the polymerization efficiency.

그리고, 본 실시예에 의한 제조장치는 도 5 및 도 7에서 도시된 바와 같이, 상기한 중합조(4)에는 상기 AN공급구(2)를 통해 투입된 아크릴로니트릴이 고르게 면상으로 펼쳐져 이동하도록 면접촉하는 가이드판(10)이 마련된다.In the manufacturing apparatus according to the present embodiment, as shown in FIGS. 5 and 7, the acrylonitrile introduced through the AN supply port 2 is uniformly spread on the surface of the polymerization tank 4 and moves to the surface. A guide plate 10 for contacting is provided.

즉, 상기 가이드판(10)에 의해 아크릴로니트릴이 고른 두께로 면상으로 펼쳐지면서 이동된다.That is, the acrylonitrile is unfolded in a plane with an even thickness by the guide plate 10 and is moved.

상기에서 가이드판(10)은 그물망 형태로 이루어지는 것이 바람직하며, 특히 탄소섬유를 재질로 하여 그물망형태로 직조되어 이루어지는 것이 바람직하다.
In the above, the guide plate 10 is preferably made in the form of a mesh, and in particular, it is preferable that the guide plate 10 is made of a mesh in the form of a mesh.

상기와 같이 이루어진 본 실시예에 의한 제조장치에서 상기한 방사수단은, 상기 중합수단의 배출구(3)를 통해 배출되는 도프원액을 가압하여 펌핑하는 펌핑부와 상기 펌핑부를 통해 가압되어 도프원액을 다수개로 분기하여 토출하는 분기부로 이루어진 관상의 방사관(11)을 포함하여 이루어진다.In the manufacturing apparatus according to the present embodiment made as described above, the spinning means, a pumping unit for pressurizing and pumping the dope raw material discharged through the outlet 3 of the polymerization means and a plurality of dope stock solution is pressed through the pumping unit It comprises a tubular radiating tube (11) consisting of branching parts for branching and discharging into dogs.

즉, 상기 펑핑부를 통해 상기 중합조(4)에서 중합된 도프원액을 가압펑핑하여 분기부에서 외부로 방사하여 전구체 섬유를 사출하게 된다.
That is, the dope stock solution polymerized in the polymerization tank 4 is pressure-punched through the ping unit to spun out from the branch to inject precursor fibers.

상기에서 방사관(11)의 펌핑부에는 종래 공지된 기술이 적용되어 이루어진 가압펌프(12)가 구비되어, 상기 가압펌프(12)의 구동에 따라 상기 중합조(4)에서 분기부로 도프원액을 가압하여 사출하게 된다.
The pumping part of the radiation tube 11 is provided with a pressure pump 12 is applied to the conventionally known technique, the dope stock solution from the polymerization tank (4) to the branching portion in accordance with the driving of the pressure pump 12 It is pressurized and injected.

그리고, 상기한 방사관(11)의 분기부에는 다수의 통공(13)이 상하로 관통되게 형성된 판 상의 분기체(14)가 구비되어, 도프원액을 다수의 줄 형태로 방사하여 사출하게 된다.
In addition, the branched portion of the radiating tube 11 is provided with a plate-shaped branch 14 formed so that the plurality of through holes 13 penetrate up and down, thereby spinning the dope stock solution in the form of a plurality of strings to be injected.

이와 같은, 상기 분기부에는 다수의 분기체(14)가 적층되게 위치되며 상기 분기체(14)들은 하부에 위치될수록 상기 통공(13)의 직경이 더 작게 형성된다.As such, a plurality of branch bodies 14 are positioned to be stacked in the branch parts, and the branch bodies 14 are formed to have a smaller diameter of the through hole 13 as they are located below.

따라서, 방사되어 사출되는 전구체 섬유의 직경이 점차적으로 작아지면서 사출되도록 되어 있다.
Therefore, the diameter of the precursor fiber to be spun and injected is gradually reduced and injected.

상기에서 분기체(14)들에 형성된 통공(13)은 그 직경이 각각 1mm, 0.5mm, 5㎛로 이루어지는 것이 바람직하며, 이에 따라, 사출형성되는 전구체 섬유의 직경은 5㎛로 이루어진다.
The through hole 13 formed in the branch body 14 is preferably made of a diameter of 1mm, 0.5mm, 5㎛, respectively, accordingly, the diameter of the precursor fiber to be injection-molded is made of 5㎛.

상기와 같이 상기 분기체(14)들을 도프원액이 통과하는 중에 그 직경이 점차 작아지도록 되어 있어, 도프원액의 사출이 원활하게 이루어진다.
As described above, the diameter of the branched body 14 is gradually reduced while the dope is passed through the branch body 14, so that the injection of the dope is smoothly performed.

그리고, 상기한 방사관(11)에는 전원을 공급받아 발열하여 방사관(14)의 내부로 열을 공급하도록 된 가열부재(15)가 구비되어 있어, 방사되는 도프원액이 응고된 상태로 배출되지 않고 액상으로 배출된 후 응고액의 내부에서 응고되도록 되어 있어, 제조되는 전구체 섬유의 품질을 향상시킬 수 있다.
In addition, the radiation tube 11 is provided with a heating member 15 for supplying heat to supply heat to the inside of the radiation tube 14, so that the dope is not discharged in a solidified state. Without being discharged to the liquid phase and to be solidified in the interior of the coagulation liquid, it is possible to improve the quality of the precursor fiber produced.

또한, 상기한 방사관(11)은 상기 응고조과 8~12 mm의 간격을 가지며 위치되어 방사하도록 되어 있어, 도프원액과 응고액이 서로 다른 온도상태를 가지어 방사관의 토출구에서 발생되는 도프원액의 응고에 의한 과도한 스트레스(stress) 피할 수 있어, 제조되는 전구체 섬유의 품질을 안정적으로 보장할 수 있다.
In addition, the radiating tube 11 is located at a spacing of 8 to 12 mm with the coagulation bath so as to radiate, the dope stock solution and the coagulating solution having a different temperature state, the dope stock solution generated at the discharge port of the radiating tube Excessive stress (stress) due to the solidification of the can be avoided, it is possible to ensure a stable quality of the precursor fiber to be produced.

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
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and equivalent arrangements may be made therein without departing from the scope of the present invention as defined by the appended claims and their equivalents. . Therefore, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims. It is also to be understood that the invention is to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims

1 : 응고조 2 : AN공급구
3 : 배출구 4 : 중합조
5 : 진동수단 6 : 공급관
7 : 분사노즐 8 : 솔벤트공급관
9 : 펌프수단 10 : 가이드판
11 : 방사관 12 : 가압펌프
13 : 통공 14 : 분기체
15 : 가열부재1: coagulation tank 2: AN supply port
3: outlet 4: polymerization tank
5: vibrating means 6: supply pipe
7: injection nozzle 8: solvent supply pipe
9: pump means 10: guide plate
11: radiation tube 12: pressure pump
13: through-hole 14: branch body
15: heating member

Claims (18)

아크릴로니트릴(AN)과 메틸아크릴에이트(MA)와 아이타코닉에시드(ITA)를 중합하여 도프원액을 제조하는 중합수단과 상기 중합수단에 의해 제조된 도프원액을 응고액이 수용된 응고조로 방사하여 폴리아크릴로니트릴계 탄소섬유용 원사를 사출하는 방사수단을 포함하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치에 있어서;
상기한 중합수단은 아크릴로니트릴을 면상으로 펼쳐 공급하는 AN공급구 및 배출하는 배출구를 가지는 중합조와, 상기 중합조의 내부에서 면상으로 펼쳐져 이동되는 아크릴로니트릴 용액에 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 분무하여 중합시키는 MA/ITA분무부재와, 상기 중합조의 내부에서 상기 아크릴로니트릴과 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드가 중합되는 공간으로 전원을 공급받아 진동에너지를 발생하여 공급하는 진동부재를 포함하여 이루어지며;
상기한 방사수단은 상기 중합수단의 배출구를 통해 배출되는 도프원액을 가압하여 펌핑하는 펌핑부와 상기 펌핑부를 통해 가압되어 도프원액을 다수개로 분기하는 토출하는 분기부로 이루어진 관상의 방사관을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
Polymerization means for polymerizing acrylonitrile (AN), methyl acrylate (MA) and itaconic acid (ITA) to produce a dope stock solution and spinning the dope stock solution prepared by the polymerization means into a coagulation bath containing a coagulation solution An apparatus for producing a polyacrylonitrile-based precursor fiber for carbon fiber comprising a spinning means for injecting an acrylonitrile-based carbon fiber yarn;
The polymerization means is sprayed with methyl acrylate and itaconic acid in the polymerization tank having an AN supply port for expanding and supplying acrylonitrile into the plane and the discharge port for discharging, and the acrylonitrile solution spreading and moving in the plane inside the polymerization tank. And an oscillating member for generating and supplying vibration energy by supplying power to a space where the acrylonitrile, methyl acrylate and itaconic acid are polymerized in the polymerization tank. ;
The spinning means includes a pumping part for pressurizing and pumping the dope raw material discharged through the outlet of the polymerization means and a tubular radiating tube composed of a branching part pressurized through the pumping part for discharging the dope raw material into a plurality. Apparatus for producing polyacrylonitrile precursor fiber for carbon fiber, characterized in that.
제 1항에 있어서;
상기한 중합조에는 아크릴로니트릴은 94중량%, 상기 메틸아크릴에이트은 4.7중량%, 상기 아이타코닉에시드는 1.3중량%가 공급되어 중합되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
The method of claim 1, further comprising:
The polymerization tank is 94% by weight of acrylonitrile, 4.7% by weight of the methyl acrylate, 1.3% by weight of the itaconic acid is supplied to produce a polyacrylonitrile precursor fiber for carbon fibers, characterized in that the polymerization Device.
제 1항에 있어서;
상기한 진동부재는 전원을 공급받아 초음파를 발생하는 초음파발생자로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
The method of claim 1, further comprising:
The vibrating member is a device for producing polyacrylonitrile precursor fiber for carbon fiber, characterized in that consisting of an ultrasonic generator for generating ultrasonic waves by receiving power.
제 1항에 있어서;
상기한 중합조에는 솔벤트(Solvent)가 공급되는 솔벤트공급관이 구비된 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
The method of claim 1, further comprising:
The polymerization tank is a polyacrylonitrile-based precursor fiber manufacturing apparatus for carbon fibers, characterized in that the solvent supply pipe is provided with a solvent (Solvent) is supplied.
제 1항에 있어서;
상기한 중합조는 내부에 직육면체 형상의 공간부를 가지며 상기 AN공급구가 배출구보다 상부에 위치하여 중합액이 자연낙하하여 배출구로 배출되도록 된 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
The method of claim 1, further comprising:
The polymerization tank has a rectangular parallelepiped space therein, wherein the AN supply port is located above the discharge port to produce polyacrylonitrile precursor fiber for carbon fibers, characterized in that the polymerization liquid is naturally dropped and discharged to the discharge port. Device.
제 1항에 있어서;
상기한 중합조는 상기 AN공급구가 상단에 위치하고 배출구는 하단에 위치하는 직육면체형상의 통으로 이루어지며, 상기 중합조에서 면적이 타 면보다 큰 면에는 상기 MA/ITA분무부재가 위치하여 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 공급하도록 된 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
The method of claim 1, further comprising:
The polymerization tank is composed of a rectangular parallelepiped cylinder in which the AN supply port is located at the top and the discharge port is located at the bottom, and in the polymerization tank, the MA / ITA spray member is located at a surface larger than the other surface. Apparatus for producing polyacrylonitrile-based precursor fibers for carbon fibers, characterized in that to supply the conic acid.
제 1항에 있어서;
상기한 중합조는 상기 AN공급구가 상단에 위치하고 배출구는 하단에 위치하는 직육면체형상의 통으로 이루어지며, 상기 중합조에서 면적이 타 면보다 작은 면을 구성하는 면에는 상기 진동부재가 구비되어 내부로 진동에너지를 공급하도록 된 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
The method of claim 1, further comprising:
The polymerization tank is composed of a rectangular parallelepiped cylinder in which the AN supply port is located at the top and the discharge port is located at the bottom, and the vibration member is provided on a surface constituting a surface smaller than the other surface in the polymerization tank, so that vibration energy is introduced into the interior of the polymerization tank. Apparatus for producing polyacrylonitrile-based precursor fiber for carbon fiber, characterized in that to supply.
제 1항에 있어서;
상기 MA/ITA분무부재는 상기 중합조에서 서로 대향되는 위치의 면들에 각각 마련되어 이동로를 이동하는 아크릴로니트릴의 양측방에서 상기 메틸아크릴에이트와 아이타코닉에시드를 공급하도록 된 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
The method of claim 1, further comprising:
The MA / ITA spray member is provided on each side of the position facing each other in the polymerization tank carbon fiber, characterized in that to supply the methyl acrylate and itaconic acid from both sides of the acrylonitrile moving the movement path Apparatus for producing polyacrylonitrile precursor fiber for use.
제 1항에 있어서;
상기한 중합조의 내부에는 아크릴로니트릴이 고르게 면상으로 펼쳐져 이동하도록 면접촉시키는 가이드판이 마련된 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
The method of claim 1, further comprising:
The inside of the polymerization tank is a manufacturing apparatus of polyacrylonitrile precursor fiber for carbon fiber, characterized in that the guide plate for surface contact so that acrylonitrile is evenly spread in the plane movement.
제 9항에 있어서;
상기한 가이드판은 그물망 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
10. The method of claim 9,
The guide plate is a device for producing a polyacrylonitrile-based precursor fiber for carbon fiber, characterized in that made of a mesh form.
제 10항에 있어서;
상기한 가이드판은 탄소섬유가 그물망형태로 직조되어 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
11. The method of claim 10,
The guide plate is a manufacturing apparatus of polyacrylonitrile precursor fiber for carbon fibers, characterized in that the carbon fiber is made of a woven mesh.
제 1항에 있어서;
상기한 방사관의 펌핑부에는 가압펌프가 구비된 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
The method of claim 1, further comprising:
The pumping part of the radiating tube is a device for producing a polyacrylonitrile precursor fiber for carbon fibers, characterized in that the pressurized pump is provided.
제 1항에 있어서;
상기한 방사관의 분기부에는 다수의 통공이 상하로 관통되게 형성된 판상의 분기체가 구비된 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
The method of claim 1, further comprising:
The branch of the radiating tube is a device for producing a polyacrylonitrile-based precursor fiber for carbon fibers, characterized in that the plate-like branch formed with a plurality of through-holes penetrating up and down.
제 13항에 있어서;
상기한 분기부에는 다수의 분기체가 적층되게 위치되며 상기 분기체들은 하부에 위치될수록 상기 통공의 직경이 더 작게 형성된 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
14. The method of claim 13,
The branched portion is a plurality of branching is placed in a stack and the branching body is located in the lower portion of the diameter of the through hole is formed smaller polyacrylonitrile precursor fiber manufacturing apparatus, characterized in that formed.
제 14항에 있어서;
상기한 분기체들에 형성된 통공은 그 직경이 각각 1mm, 0.5mm, 5㎛로 이루어진 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
15. The method of claim 14, wherein:
The through-holes formed in the above-mentioned branches have a diameter of 1mm, 0.5mm, 5㎛ manufacturing apparatus for polyacrylonitrile precursor fiber for carbon fibers, characterized in that consisting of.
제 1항에 있어서;
상기한 방사관에는 전원을 공급받아 발열하여 방사관의 내부로 열을 공급하도록 된 가열부재가 더 구비된 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
The method of claim 1, further comprising:
The radiating tube is a device for producing polyacrylonitrile precursor fiber for carbon fibers, characterized in that the heating member is further provided with heat to supply heat to the inside of the radiating tube is supplied with power.
제 1항에 있어서;
상기한 방사관은 상기 응고조과 8~12 mm의 간격을 가지며 위치되어 방사하도록 된 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.
The method of claim 1, further comprising:
The radiation tube is a device for producing a polyacrylonitrile-based precursor fiber for carbon fibers, characterized in that the coagulation bath is located at a spacing of 8 to 12 mm and spinning.
제 1항에 있어서;
상기한 중합조에는 하부에 위치된 아크릴로니트릴 중합액을 상부로 펌핑하여 재낙하시키도록 된 펌프수단이 더 포함되는 것을 특징으로 하는 탄소섬유용 폴리아크릴로니트릴계 전구체 섬유의 제조장치.The method of claim 1, further comprising:
The polymerization tank is a device for producing polyacrylonitrile precursor fiber for carbon fiber, characterized in that further comprising a pump means for pumping the acrylonitrile polymer solution located in the lower portion to drop again.
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