KR101408792B1 - 아라미드 펄프의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아라미드 펄프의 제조방법에 관한 것으로서, 아라미드 중합체를 황산에 용해시켜 제조한 방사도프를 필름 제조용 다이(20)를 통해 필름상 형태로 토출한 후 토출된 토출물을 응고, 수세, 중화 및 건조하여 아라미드 필름을 제조하는 공정과; 상기 아라미드 필름을 분쇄하는 공정;을 포함한다.

본 발명은 방사구금 대신에 필름제조용 다이를 사용하기 때문에 방사도프내 이물에 의한 절사 현상이 없어 생산성이 향상되고, 방사도프의 여과공정도 간소화할 수 있다.

아라미드, 펄프, 다이, 응고, 생산성

Description

아라미드 펄프의 제조방법{Method of manufacturing aramid pulp}

본 발명은 아라미드 펄프의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 생산성이 높고, 방사도프내 이물제거 공정이 간소화되고, 제조된 아라미드 펄프가 높은 비표면적을 갖는 아라미드 펄프의 제조방법에 관한 것이다.

아라미드 펄프는 내열성 및 마찰특성이 우수하여 가스켓이나 자동차 브레이크 라이닝 소재로 널리 사용되고 있다.

종래 아라미드 펄프의 제조방법은 도 3에 도시된 바와 같이 아라미드 중합체를 황산에 용해시켜 제조한 방사도프를 필라멘트 제조용 방사구금(4)을 통해 공기중으로 토출한 후 토출된 필라멘트를 응고욕조(5)내로 통과시켜 응고한 후 수세 및 중화 로울러(6,7,8)를 차례로 통과시키면서 수세, 중화 및 건조하는 방법으로 아라미드 필라멘트를 제조한 다음, 제조된 아라미드 필라멘트를 분쇄하여 아라미드 펄프를 제조하였다.

도 3은 종래 아라미드 필라멘트를 제조하는 공정 개략도이다.

보다 구체적으로는 아라미드(전방향족 폴리아미드) 필라멘트는 미국특허 제 3,869,492 호 및 미국특허 제3,869,430 호 등에 게재되어 있는 바와 같이 방향족 디아민과 방향족 디에시드클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈을 포함하는 중합용매 중에서 중합시켜 전방향족 폴리아미드 중합체를 제조하는 공정과, 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사원액을 제조하는 공정과, 상기 방사원액을 방사 구금으로부터 방사하여 방사된 방사물을 비응고성 유체층을 통해 응고액 욕조내로 통과시켜 필라멘트를 형성하는 공정과, 상기 필라멘트를 수세, 건조 및 열처리하는 공정 들을 거쳐 제조된다.

상기 종래의 아라미드 펄프의 제조방법은 방사도프를 필라멘트 제조용 방사구금(4)을 통해 방사하여 아라미드 필라멘트를 제조할 때 방사도프내 이물에 의해 방사중인 아라미드 필라멘트의 절사율이 높아져 생산성이 크게 저하되고, 상기 절사율 저하를 방지하기 위해서는 방사도프내 이물을 보다 철저하게 제거해야 하는 번거러움이 있었고, 또한 제조된 아라미드 펄프의 비표면적이 낮아 가스켓 등의 소재로 사용시 메트릭스 성분과의 접착력이 저하되는 문제등이 있었다.

본 발명은 생산성이 높고, 방사도프내 이물 제거 공정을 철저하게 관리하지 않아도 생산성 저하가 없고, 제조된 아라미드 펄프가 높은 비표면적을 갖도록 하는 아라미드 펄프의 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명에 따른 아라미드 펄프의 제조방법은 아라미드 중합체를 황산에 용해시켜 제조한 방사도프를 필름 제조용 다이(20)를 통해 필름상 형태로 토출한 후 토출된 토출물을 응고, 수세, 중화 및 건조하여 아라미드 필름을 제조하는 공정과; 상기 아라미드 필름을 분쇄하는 공정;을 포함한다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명은 먼저 도 1에 도시된 바와 같이 아라미드 중합체를 황산에 용해시켜 제조한 방사도프를 필름 제조용 다이(20)를 통해 필름상 형태로 토출한 후 토출된 토출물을 응고, 수세, 중화 및 건조하여 아라미드 필름을 제조한다.

도 1은 본 발명중 아라미드 필름을 제조하는 공정 개략도이다.

상기 필름 제조용 다이(20)는 도 2에 도시된 바와 같이 다이(20)의 길이방향으로 필름시트 토출구(21)가 형성된 구조를 갖는다.

도 2는 도 1중 필름 제조용 다이(20)의 저면도 이다.

본 발명에서는 상기 토출물을 응고하기 전에 상기 토출물을 공기층 내로 통과시키며, 공기층 내를 통과하는 토출물에 응고액 분사장치(30)로 응고액을 박판상으로 분사하여 상기 토출물을 응고시키는 것이 보다 바람직하다.

상기 응고액은 물, 염수 또는 황산수용액 등이다.

다음으로, 본 발명에서는 상기와 같이 제조된 아라미드 필름을 통상의 분쇄기로 분쇄하여 아라미드 필름을 제조한다.

본 발명에서는 도 2에 도시된 바와 같은 구조의 필름 제조용 다이(20)을 통해 방사도프를 토출하기 때문에 종래 필라멘트 제조용 방사구금(4)를 사용해 방사도프를 방사하는 방법과 비교시 방사도프내 이물에 의한 토출중인 필름 절사율이 현저하게 감소하여 생산성이 향상된다.

또한, 본 발명은 상기와 같이 방사도프내 이물로 인한 필름의 절사율이 낮기 때문에 방사도프내 이물을 제거하는 공정이 보다 간소화된다.

아울러, 본 발명의 방법과 같이 아라미드 필름을 분쇄하여 제조한 아라미드 펄프는 종래 아라미드 필라멘트를 분쇄하여 제조한 아라미드 펄프보다 비표면적이 높아져 가스켓 등의 소재로 사용시 매트릭스 수지 성분과의 접착력이 크게 향상된다.

본 발명에서는 아라미드 펄프의 비표면적을 마이크로메리틱스(Micromeritics : Flowsorb Ⅱ 2300)를 이용하여 측정하였다. 이것은 불균일성 표면을 가진 재료들의 중량대비 표면의 면적을 측정하는데 적용된다. 먼저 시료를 넣을 U자 유리관을 질소를 강하게 통과시켜 수분을 제거하여 유리관의 무게를 정확히 측정한 후, 유리관에 시료를 채워 놓은 다음 다시 무게를 측정하여 시료 무게를 구한다. 계속해서 일정시간 동안 시료가 충진된 U자 유리관의 한쪽 입구로 질소 가스를 주입하고 다른 입구로 질소 가스를 배출하므로서 질소 가스를 시료에 흡착시키고, 시료에 흡착된 질소 가스량을 시료의 표면적을 계산한다.

비표면적(㎡/g) = 표면적(㎡)/시료무게(g)

이하, 실시예 및 비교 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.

그러나, 본 발명은 하기 실시예에 의하여 그의 보호범위가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

1,000kg의 N-메틸-2-피롤리돈을 80℃로 유지시키고 여기에 염화칼슘 80kg과 48.67kg의 파라-페닐렌디아민을 녹여서 방향족 디아민 용액(B)을 제조 하였다.

상기의 방향족 디아민 용액(B)을 중합용 반응기(20) 내로 투입함과 동시에 파라-페닐렌디아민과 동몰량의 용융 테레프탈로일 클로라이드(A)를 중합용 반응기(20) 내로 동시에 투입한 후 이들을 교반하여 고유점도가 6.8인 폴리(파라-페닐렌테레프탈아미드) 중합체를 제조하였다.

다음으로, 제조된 상기의 중합체를 99% 농황산에 용해시켜 중합체 함량이 18중량%인 광학적 비등방성 방사도프을 제조하였다.

다음으로, 상기와 같이 제조된 방사도프를 도 1에 도시된 바와 같이 필름 제조용 다이(20)를 통해 토출한 후, 토출된 토출물을 7mm의 공기층을 통과시킨 후 여기에 응고액 분사장치(30)로 응고액을 박판상으로 분사시킨 다음, 수세, 중화 및 건조하여 폴리(파라-페닐렌테레프탈아미드) 필름을 제조하였다.

다음으로는 상기와 같이 제조된 폴리(파라-페닐렌테레프탈아미드) 필름을 분쇄기로 분쇄하여 폴리(파라-페닐렌테레프탈아미드) 펄프를 제조하였다.

제조된 폴리(파라-페닐렌테레프탈아미드) 펄프의 비표면적을 앞에서 설명한 측정방법으로 측정한 결과 20㎡/g 이였다.

비교실시예 1

1,000kg의 N-메틸-2-피롤리돈을 80℃로 유지시키고 여기에 염화칼슘 80kg과 48.67kg의 파라-페닐렌디아민을 녹여서 방향족 디아민 용액(B)을 제조 하였다.

상기의 방향족 디아민 용액(B)을 중합용 반응기(20) 내로 투입함과 동시에 파라-페닐렌디아민과 동몰량의 용융 테레프탈로일 클로라이드(A)를 중합용 반응기(20) 내로 동시에 투입한 후 이들을 교반하여 고유점도가 6.8인 폴리(파라-페닐렌테레프탈아미드) 중합체를 제조하였다.

다음으로, 제조된 상기의 중합체를 99% 농황산에 용해시켜 중합체 함량이 18중량%인 광학적 비등방성 방사도프를 제조하였다.

다음으로, 상기와 같이 제조된 방사원액을 도 3에 도시된 바와 같이 필라멘트 제조용 방사 구금(4)을 통해 방사한 후, 방사된 방사물을 7mm의 공기층을 통과시킨 후 응고액인 물이 담겨져 있는 응고액 욕조(5) 내로 통과시킨 다음, 수세, 중화 및 건조하여 폴리(파라-페닐렌테레프탈아미드) 필라멘트를 제조하였다.

다음으로는, 상기와 같이 제조된 폴리(파라-페닐렌테레프탈아미드) 필라멘트를 분쇄기로 분쇄하여 폴리(파라-페닐렌테레프탈아미드) 펄프를 제조하였다.

제조된 폴리(파라-페닐렌테레프탈아미드) 펄프의 비표면적을 앞에서 설명한 측정방법으로 측정한 결과 13㎡/g 이였다.

도 1은 본 발명에 따른 아라미드 펄프의 제조방법 중 아라미드 필름을 제조하는 공정 개략도.

도 2는 도 1 중 필름 제조용 다이(20)의 저면도.

도 3은 종래 아라미드 필라멘트를 제조하는 공정 개략도

* 도면 중 주요부분에 대한 부호설명

3, 10 : 폴리머 중합관 20 : 필름 제조용 다이

30 : 응고액 분사 장치 40 : 분사되는 응고액

50 : 아라미드 필름 권취 로울러

21 : 필름 제조용 다이의 필름시트 토출구

4 : 필라멘트 제조용 방사구금 5 : 응고욕조

6,7,8 : 수세 및 중화 로울러

9 : 필라멘트 권취로울러

Claims (4)

1. 아라미드 중합체를 황산에 용해시켜 제조한 방사도프를 필름 제조용 다이(20)를 통해 필름상 형태로 토출한 후 토출된 토출물을 공기층 내로 통과시키면서 응고액 분사장치(30)로 응고액을 박판상으로 분사하여 상기 토출물을 응고시킨 다음, 수세, 중화 및 건조하여 아라미드 필름을 제조하는 공정과; 상기 아라미드 필름을 분쇄하는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 아라미드 펄프의 제조방법.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서, 응고액은 물, 염수 및 황산 수용액 중에서 선택된 1종인 것을 특징으로 하는 아라미드 펄프의 제조방법.

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