KR101586820B1 - Method of manufacturing silicon carbide fiber having uniform property by using high-speed and continuous process - Google Patents

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Abstract

A method for manufacturing a silicon carbide fiber according to the present invention comprises: a winding step of winding a polycarbosilane (PCS) fiber, which is produced by the melt spinning of PCS, around a winding member; a stabilization step of rendering the winding member, which is wound with the PCS fiber, infusible in an atmosphere of iodine, air, or ozone gas; a low temperature preliminary heat treatment step of performing low temperature heat treatment on the winding member, which has completed the stabilization step, at a temperature of 200-300°C to prevent the shrinkage of the fiber and increase the strength of the fiber; a medium temperature heat treatment step of performing high-speed heat treatment on the fiber by primarily increasing the temperature from 200 or 300°C to 800-1000°C while maintaining tension of the fiber after unwinding the fiber from the winding member, which has completed the low temperature preliminary heat treatment, to separate and collect the fiber; a high temperature heat treatment step of continuously performing the high-speed heat treatment on the fiber, which has completed the medium temperature heat treatment step, by secondarily increasing the temperature from 800-1000°C to 1200-1400°C; and a step of continuously sizing the surface of a silicon carbide fiber, which is obtained by the high temperature heat treatment, with epoxy or polyvinyl alcohol resin. The method of the present invention can make uniform the quality and properties of the manufactured silicon carbide fiber and improve productivity by performing heat treatment while continuously maintaining tension after the stabilization step.

Description

균일한 물성을 갖는 실리콘카바이드 섬유의 고속 및 연속 공정에 의한 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING SILICON CARBIDE FIBER HAVING UNIFORM PROPERTY BY USING HIGH-SPEED AND CONTINUOUS PROCESS}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method of producing a silicon carbide fiber having uniform physical properties by a high-speed and continuous process,

본 기술은 세라믹 섬유 분야의 기술로서, 구체적으로는 제조되는 실리콘카바이드 섬유의 손상을 방지하고, 균일한 물성을 유도할 수 있으며 고속 및 연속 공정이 가능한 실리콘카바이드(Silicon Carbide, SiC) 섬유의 제조에 관한 기술이다. This technology is a technology in the field of ceramic fibers. Specifically, it is a technique for preventing the damage of silicon carbide fibers to be produced, inducing uniform physical properties, and for producing silicon carbide (SiC) fibers capable of high- .

실리콘카바이드 섬유는 높은 강도 및 탄성을 가지며, 1000℃ 이상의 고온 과 산화성 분위기 환경에 견디는 섬유로서, 복합재료 강화 섬유로 기대되는 원천 소재이다. 실리콘카바이드 섬유의 제조 방법으로 가장 널리 사용되고 있는 공정은 1975년에 S. Yajima 교수가 폴리카보실란(Polycarbosilane, PCS) 고분자를 합성하여 이를 출발물질로 제조하는 공정이다. 이 고분자는 -Si-C-의 구조를 주축으로 갖고 있는 유기계 실리콘 고분자이다. PCS를 원료로 하여 이후에 방사, 경화에 의한 불융화 그리고 열분해 단계를 거쳐서 최종 고온 하 산소분위기에서 기계적강도를 상실하지 않고 장시간 사용 가능한 실리콘카바이드(SiC) 섬유가 수득될 수 있다. PCS는 소중합체인 올리고머(Oligomer)로 구성되어, 방사를 하여 얻은 섬유는 형상은 원형을 갖추고 있으나 올리고머 간의 결합이 약하여 방사된 섬유는 섬유의 강도가 거의 없기 때문에 약간의 하중을 가해도 절단이 일어나며, 또한 쉽게 파우더 형상으로 부서지는 특징을 갖고 있다. 따라서 방사한 직후 얻어진 섬유인, 소위 그린화이버(green fiber)는 불융화 과정을 거치지 않고 바로 고온으로 열처리를 수행하면 용융이 일어나 섬유의 형상을 유지하지 못한다. 따라서 PCS 섬유를 고온 열분해 혹은 고온 열처리 하기 이전에 불융화 과정을 거치게 하는 것은 매우 중요한 공정으로서, 상기 불융화과정에 의하여 PCS 섬유의 표면에 가교결합(crosslinking)이 일어나므로, PCS 섬유의 불융화 특성을 형성할 수 있다. 이러한 PCS 섬유의 불융화 특성은 PCS 섬유가 고온열처리시 까지 용융되지 않게 하며, 나아가 고수율의 세라믹을 얻을 수 있도록 하는 데 있어 매우 중요한 특성이다. 따라서 SiC 섬유의 물성은 불융화 공정의 조건에 의하여 크게 좌우되는 경향이 있다. Silicon carbide fibers have high strength and elasticity, and are resistant to high temperatures and oxidizing atmospheres above 1000 ° C. They are a source material expected as composite reinforcing fibers. The most widely used process for the production of silicon carbide fibers is the synthesis of Polycarbosilane (PCS) polymer by S. Yajima in 1975, which is the starting material. This polymer is an organic silicon polymer having a structure of -Si-C- as a main axis. Silicon carbide (SiC) fibers which can be used for a long period of time without losing the mechanical strength in the oxygen atmosphere under the final high temperature can be obtained by using PCS as a raw material and then through the steps of radiation, curing, and pyrolysis. PCS is composed of an oligomer (oligomer) which is oligomer. Although the fiber obtained by spinning has a circular shape, since the bond between the oligomers is weak, the fiber is hard to be cut, even when a slight load is applied , And also easily breaks into a powder form. Therefore, the so-called green fiber, which is obtained immediately after the spinning, does not maintain the shape of the fiber due to melting when heat treatment is performed at a high temperature immediately without passing through an infusibilization process. Therefore, it is a very important process to allow the PCS fiber to undergo an immiscible process before high-temperature pyrolysis or high-temperature heat treatment. Since crosslinking occurs on the surface of the PCS fiber by the above-mentioned immobilization process, Can be formed. The incompatibility of the PCS fibers is a very important characteristic in preventing the PCS fibers from being melted until the high temperature heat treatment and further obtaining the high yield ceramics. Therefore, the physical properties of the SiC fiber tend to depend largely on the conditions of the incompatibility process.

불융화 공정 또는 불융화 공정이 완료된 후 고온까지 열처리를 통하여 SiC 섬유가 제조될 수 있다. 예를 들면, 권취통에 섬유가 감겨 있는 상태에서 800~900℃의 고온까지 권취통 자체를 가열된 후, 이후 그 이상의 온도로 가열되는 열처리 단계를 거치게 됨으로써 SiC 섬유가 제조될 수 있다. 상기와 같이 권취통에 섬유가 감겨져 있는 상태에서 열처리가 이루어질 경우, 불융화된 섬유가 SiC 섬유로 변하면서 수축이 발생하게 되고, 그리고 권취통의 재질이 금속일 경우 열팽창 등이 일어나 결국 섬유가 수축하게 됨으로써, 섬유의 절단 및 손상이 이루어질 수 있다. 또한, 고온까지 권취통 상태에서 열처리가 될 경우, 고속 및 연속 공정이 이루어지기 어려운 문제가 있다. After the incompatibility process or the incompatibility process is completed, the SiC fiber can be manufactured through heat treatment to a high temperature. For example, the SiC fiber can be produced by heating the winding drum itself to a high temperature of 800 to 900 DEG C while the fiber is wound around the winding drum, and then subjected to a heat treatment step in which the fiber is heated to a higher temperature. When the heat treatment is performed in the state that the fibers are wrapped around the winding drum as described above, the infiltrated fibers turn into SiC fibers and shrinkage occurs. When the material of the winding drum is made of metal, thermal expansion occurs, Thereby cutting and damaging the fibers. Further, when the heat treatment is performed in a state of being wound up to a high temperature, there is a problem that high-speed and continuous processes are difficult to be performed.

본 발명의 목적은 전술한 바와 같은 문제점의 해결을 위하여 고려된 발명으로서, 손상이 최소화되고 균일한 물성 및 우수한 물성을 갖는 실리콘카바이드를 연속 및 고속 공정으로 생산할 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide a manufacturing method capable of producing silicon carbide with continuous and high-speed processes with minimized damage, uniform physical properties and excellent physical properties as the invention considered for solving the above-mentioned problems.

본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘카바이드 섬유의 제조방법은 폴리카보실란(PCS)의 용융방사에 의하여 생성된 폴리카보실란 섬유를 권취 부재에 권취하는 권취단계, 상기 폴리카보실란 섬유가 권취된 권취부재를 요오드 분위기 하, 공기 분위기 하 또는 오존가스 분위기 하에서 권취된 상태의 상기 폴리카보실란 섬유를 불융화하는 안정화 단계, 상기 불융화 단계를 거친 귄취부재를 200 내지 300℃의 온도의 불활성 분위기 하에서 열처리하여 섬유의 강도를 크게 증가시기는 저온 예비열처리 단계, 상기 저온 예비열처리를 완료한 권취부재로부터 섬유를 풀어서 분리 및 집속시킨 후 장력을 유지시키며 200℃ 또는 300℃의 온도부터 800 내지 1000℃까지 제1 승온시켜 고속으로 열처리하는 중온 열처리 단계, 및 상기 중온 열처리 단계를 거친 섬유를 800 내지 1000℃의 온도로부터 1200 내지 1400℃의 온도까지 제2 승온시켜 고속으로 열처리하는 고온 열처리 단계를 포함한다. A method of producing a silicon carbide fiber according to an embodiment of the present invention includes a winding step of winding a polycarbosilane fiber produced by melt spinning of a polycarbosilane (PCS) on a winding member, a winding step of winding the polycarbosilane fiber A stabilizing step of immersing the member in an atmosphere of air or an atmosphere of ozone under an atmosphere of iodine in an atmosphere of an ozone gas, and a step of heat-treating the unwoven member, which has undergone the immobilization step, under an inert atmosphere at a temperature of 200 to 300 ° C A temperature lowering preliminary heat treatment step of increasing the strength of the fiber, a step of loosening the fiber from the winding member that has undergone the low temperature preheating treatment, separating and focusing the fiber, maintaining the tension, 1 and a high-speed heat treatment, and the fibers subjected to the intermediate-temperature heat treatment step are heated to 800 To a second elevated temperature from a temperature of 1000 ℃ to a temperature of 1200 to 1400 ℃ and a high temperature heat treatment step of heat-treating at a high speed.

상기 제1 승온 및 제2 승온은 100~300℃/min의 속도로 이루어질 수 있으며, 상기 중온 열처리 단계 및 고온 열처리 단계는 외부 공기의 유입이 차단된 불활성 분위기 상태에서 이루어질 수 있다. The first elevated temperature and the second elevated temperature may be at a rate of 100 to 300 ° C / min. The mid-temperature annealing step and the high-temperature annealing step may be performed in an inert atmosphere state in which the inflow of outside air is blocked.

상기 불융화 단계는 상온부터 내지 100 내지 200℃의 온도에서 2~3단계의 열싸이클을 주어 이루어질 수 있다. The incompatibility may be carried out at a temperature of from about room temperature to about 100 to 200 DEG C in two to three steps of a thermal cycle.

상기 저온 예비열처리 단계는 열처리로에서 200℃부터 300℃의 온도 까지 순차승온 되면서 가열되는 2 내지 4단계의 서브 가열 단계를 포함하며, 각 단계마다 1 내지 3시간 유지하여 열처리하고, 상기 순차승온은 0.2~5℃/min의 속도로 승온되어 열처리될 수 있다.The low-temperature preliminary heat treatment step includes two to four sub-heating steps in which the temperature is successively increased from 200 ° C. to 300 ° C. in a heat treatment furnace, and the heat treatment is performed for each of the steps for 1 to 3 hours, It can be heated at a rate of 0.2 to 5 占 폚 / min and heat-treated.

상기 권취부재는 내부에 동공(洞空)이 형성되어 있고 표면에 복수의 개구 패턴이 형성되 있을 수 있다. The winding member may have a cavity formed therein and a plurality of opening patterns may be formed on the surface thereof.

상기 중온 열처리 단계 및 고온 열처리 단계는 연속 공정으로 이루질 수 있다. The mid-temperature heat treatment step and the high-temperature heat treatment step may be a continuous process.

고온열처리 단계가 끝난 실리콘카바이드 섬유는 연속적으로 고분자 수지를 사용하여 섬유 표면을 사이징하는 처리가 이루어질 수 있다.
After the high-temperature heat treatment step, the silicon carbide fiber can be subjected to a treatment for continuously sizing the fiber surface using the polymer resin.

본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘카바이드 섬유의 제조방법에 의하면, 권취부재에 섬유가 감겨져 있는 상태에서 섬유의 수축 변화가 일어나지 않고 섬유의 강도만을 크게 증가시키는 예비 열처리 단계까지만 수행함으로써 장력부여가 가능한 강도를 갖되 권취부재에 감긴 채 고온의 열처리가 이루어지므로 섬유의 손상을 방지하고 균일한 물성을 갖는 SiC 섬유의 제조가 가능하다. According to the method for producing a silicon carbide fiber according to an embodiment of the present invention, the shrinkage change of the fiber does not occur in the state that the fiber is wound around the winding member, and only the preliminary heat treatment step, It is possible to manufacture SiC fibers having uniform physical properties while preventing the fibers from being damaged because heat treatment is performed at a high temperature while being wound around the winding member.

또한, 중온 이상의 열처리 공정에서 섬유들의 장력을 유지하여 일직선으로 이동하면서 열처리가 이루어짐으로써 고속의 열처리가 가능할 수 있고 연속적인 열처리가 가능하게 되어 궁극적으로 SiC 섬유의 균일한 물성과 품질 향상 그리고 생산성을 극대화할 수 있다. In addition, by maintaining the tensile strength of the fibers in a heat treatment process at or above the middle temperature, the heat treatment can be performed while moving in a straight line, thereby enabling high-speed heat treatment and continuous heat treatment, ultimately improving uniform physical properties and quality of SiC fibers and maximizing productivity can do.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 제조방법에 의하면 생산비용 절감 및 대량생산이 가능할 수 있고, 공정의 결과물인 SiC 섬유의 물성을 더욱 향상시킬 수 있다. Further, according to the manufacturing method according to one embodiment of the present invention, it is possible to reduce the production cost and mass production, and further improve the physical properties of the resultant SiC fiber.

나아가 본 발명의 기술사상은 핏치계 탄소섬유 등 다른 유사 공정의 무기 섬유 분야도 널리 사용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. Further, the technical idea of the present invention is expected to be widely used in inorganic fibers of other similar processes such as pitch carbon fibers.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘카바이드의 제조 방법을 개념적으로 도시한 순서도이다. 1 is a flow chart conceptually showing a method of manufacturing silicon carbide according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실리콘카바이드 제조 기술을 자세하게 설명하도록 한다. 그러나 하기 설명들은 본 발명에 대한 예시적인 기재일 뿐, 하기 설명에 의하여 본 발명의 기술사상이 국한되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상은 후술할 청구범위에 의하여 정해진다.
Hereinafter, a silicon carbide manufacturing technique according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following description is only an exemplary description of the present invention, and the technical idea of the present invention is not limited by the following description, and the technical idea of the present invention is defined by the claims that follow.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실리콘카바이드의 제조 방법을 개념적으로 도시한 순서도이다. 1 is a flow chart conceptually showing a method of manufacturing silicon carbide according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 실리콘카바이드 섬유의 제조방법(100)은 폴리카보실란(PCS) 섬유 전구체 준비단계(S110)로부터 시작된다. PCS 섬유 전구체는 분말 형태로 준비되어 용융쳄버에서 용융되어 방사 단계를 준비한다. 본 발명의 일 실시예에 사용되는 PCS 섬유 전구체, 즉 PCS는 4000 이하의 중량평균 분자량 및 1500 이하의 수평균분자량을 갖는 것을 사용한다. Referring to Figure 1, a method 100 of making silicon carbide fibers begins with a polycarbosilane (PCS) fiber precursor preparation step (S110). The PCS fiber precursor is prepared in powder form and melted in a melting chamber to prepare the spinning step. The PCS fiber precursor used in one embodiment of the present invention, that is, PCS, has a weight average molecular weight of 4000 or less and a number average molecular weight of 1,500 or less.

상기 PCS는 용융챔버 내에서 약 300℃ 이하 온도 및 고순도 질소 분위기 등의 가스 분위기 하에서 용융되며, 방사 전에 충분히 교반하여 기포를 제거함으로써 방사의 균일성 확보 및 섬유의 절사 방지를 한다.The PCS is melted in a melting chamber in a gas atmosphere at a temperature of about 300 DEG C or less and a high purity nitrogen atmosphere, and sufficiently stirred to remove air bubbles before radiation to ensure uniformity of spinning and to prevent cutting of fibers.

전술한 바에 의하여 기포가 제거되고 용융된 PCS는 방사단계 및 권취단계(S120)를 거치게 된다. 구체적으로 상기 용융 PCS는 220~300℃에서 400~700m/min의 속도로 방사되고 형성된 연속 PCS 섬유는 섬유 집속을 위한 가이드를 통과하여 권취부재에 감아 직경 14~20μm, 150 ~ 300가닥의 연속 PCS 섬유를 수득할 수 있다. 상기 방사 시에는 PCS 섬유가 절사되지 않고 수 백가닥의 섬유를 집속하기 위하여 가이드를 통과하도록 하며, 가이드와 섬유 간의 마찰을 줄이기 위하여 별도의 집속제 등을 분사할 수 있다. 방사 장치는 방사구 노즐 수가 대략 150~300개, 직경이 0.2 ~ 0.3mm인 방사노즐 장치가 사용될 수 있다. 한편, 상기 방사 시 압력은 방사섬유의 방사속도와 섬유의 직경을 고려하여 폴리카보실란의 점도 거동에 따라서 달리함이 바람직하다. The bubbles are removed and the melted PCS is subjected to a spinning step and a winding step (S120) as described above. Specifically, the molten PCS is irradiated at a speed of 400 to 700 m / min at a temperature of 220 to 300 ° C. The formed continuous PCS fibers are passed through a guide for fiber focusing and wound on a winding member to form continuous PCS fibers having a diameter of 14 to 20 μm, Fibers can be obtained. During the spinning, the PCS fibers are passed through a guide for collecting several hundreds of fibers without being cut, and a separate focusing agent may be injected to reduce friction between the guide and the fibers. The spinning device may be a spinning nozzle device having about 150 to 300 nozzles and a diameter of 0.2 to 0.3 mm. The pressure during spinning is preferably varied according to the viscosity behavior of the polycarbosilane in consideration of the spinning speed of the spinning fiber and the diameter of the fiber.

방사시에 PCS 섬유를 감는 권취부재는 스테인리스강 등의 고온용 금속재로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 권취부로서는 내부에 동공(洞空)이 형성되어 있고 표면에는 복수의 개구패턴이 형성되어 있는 것을 사용한다. 상기 권취부재는 예를 들어 내부가 비어있고 표면에 미세한 원형 개구들이 형성되어 있는 원통형 부재일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 대략 상기 원형 개구는 직경 1~3mm가 되도록 설계된다. 상기 권취부재는 방사된 PCS 섬유가 권취된 후에도 후속하는 불융화 공정 및 예비 열처리 공정들을 PCS 섬유가 권취된 상태로 그대로 수행하게 된다. 상기한 바와 같이 개구 패턴을 갖는 권취부재는 불융화 단계 및 예비 열처리 단계에서 할라이드 가스나 질소 및 아르곤 가스가 원활하게 통과하도록 할 수 있도록 한다. 한편, 권취부재에 감기는 PCS 섬유의 길이는 대략 500~2000m 정도가 되도록 한다.The winding member for winding the PCS fiber at the time of spinning may be made of a high-temperature metal material such as stainless steel. In addition, as the winding section, a cavity in which a cavity is formed and a plurality of opening patterns are formed on the surface is used. The winding member may be, for example, a cylindrical member whose interior is empty and fine circular openings are formed on the surface. According to one embodiment of the invention, approximately the circular opening is designed to have a diameter of 1 to 3 mm. The winding member performs the subsequent infusing process and the preliminary heat treatment process in a state in which the PCS fiber is wound even after the spun off PCS fiber is wound. As described above, the winding member having the opening pattern allows the halide gas, the nitrogen gas, and the argon gas to smoothly pass through in the incompatibility step and the preliminary heat treatment step. On the other hand, the length of the PCS fiber wound around the winding member is about 500 to 2000 m.

전술한 바와 같은 방사 및 권취 단계(S120)가 완료되면 상기 PCS 섬유가 권취된 권취부재는 그 상태 그대로 불융화 단계(S130)를 거치게 된다. 상기 불융화 단계는 요오드 분위기 하, 공기 등의 산화 분위기 하, 또는 오존가스 분위기 하에에서 이루어진다. 오존가스 분위기 하에서 불융화 단계가 진행될 때에는 자외선 또는 전자선 조사가 병행될 수 있다. When the spinning and winding step S120 as described above is completed, the winding member on which the PCS fiber is wound is subjected to the unfusion step S130 as it is. The infusibilization step is performed under an oxidizing atmosphere such as air or an ozone gas atmosphere under an iodine atmosphere. When the immobilization step proceeds in an ozone gas atmosphere, irradiation with ultraviolet rays or electron beams may be performed in parallel.

상기 권취 상태의 PCS 섬유는 불융화 단계에서 열처리가 되는데, 상기 요오드 분위기 하에서의 불융화 단계는 100 내지 200℃ 온도 구간에서 여러 단계의 열싸이클을 주어 각 단계에서 2 내지 3시간 동안 이루어질 수 있다. 한편, 요오드 분위기 하가 아닌 일반적인 공기 분위기 하에서 이루어지는 열처리는 상온 내지 200℃의 온도 구간에서 순차적으로 승온된 후 1 내지 5시간 동안 유지되는 열처리 단계를 포함한다. The PCS fiber in the wound state is subjected to a heat treatment in the step of insolubilizing. The step of insolubilization under the iodine atmosphere may be carried out at each step for 2 to 3 hours at several stages of heat cycles at a temperature range of 100 to 200 ° C. Meanwhile, the heat treatment performed under a general air atmosphere, not under an iodine atmosphere, includes a heat treatment step in which the temperature is successively raised in a temperature range of room temperature to 200 ° C, and is maintained for 1 to 5 hours.

요오드 분위기 하에서 불융화 단계를 수행하는 경우, PCS 섬유는 저분자량으로 구성되어 있어 낮은 온도에서 용융이 일어나므로 섬유 표면에서 분자간 가교결함으로 섬유 형상을 유지하도록 하기 위하여 본 발명에서는 PCS 섬유가 감겨진 권취부재를 진공오븐 등의 열처리로에 넣고 여기에 요오드 분말을 넣은 후 진공 또는 불활성분위기에서 0.2~5℃/min 의 속도로 100~200℃까지 여러 단계로 온도를 서서히 올려 요오드 가스가 섬유와 반응하도록 2~6시간 유지시킨후 상온으로 냉각한다. 예를들어, 상기 불융화 단계는 상온부터 내지 100 내지 200℃의 온도에서 2~3단계의 열싸이클을 주어 이루어질 수 있고, 각 사이클마다 1 내지 3시간 동안 열처리가 이루어질 수 있다. In case of carrying out the immobilization step under the iodine atmosphere, since the PCS fiber is composed of low molecular weight and melting occurs at a low temperature, in order to maintain the fiber shape due to intermolecular crosslinking defect at the fiber surface, in the present invention, The member is placed in a heat treatment furnace such as a vacuum oven, and the iodine powder is added thereto. Thereafter, the temperature is gradually raised from 100 to 200 ° C at a rate of 0.2 to 5 ° C / min in a vacuum or an inert atmosphere at various stages so that the iodine gas reacts with the fibers Keep for 2 to 6 hours and cool to room temperature. For example, the incompatibility may be carried out at a temperature of from about room temperature to about 100 to about 200 ° C in two to three steps, and the heat treatment may be performed for about one to three hours in each cycle.

불융화 단계가 완료되면, PCS 섬유가 권취된 상태의 권취부재는 저온 예비 열처리 단계(S140)를 거친다. 불융화 처리된 PCS 섬유를 열처리로에 넣고 고순도질소 및 알곤 분위기하에서 대략 200 내지 300℃의 온도까지 0.5~5℃/min의 속도로 승온하고, 2~4단계의 열처리 싸이클을 주어 각 단계에서 1~3시간의 유지하는 열처리가 이루어진다. When the incompatibility step is completed, the winding member in the state in which the PCS fiber is wound is subjected to the low temperature preliminary heat treatment step (S140). The infusibilized PCS fiber is put into a heat treatment furnace and heated to a temperature of about 200 to 300 占 폚 at a rate of 0.5 to 5 占 폚 / min under a high purity nitrogen and argon atmosphere, and 2 to 4 heat treatment cycles are given, ~ 3 hours of heat treatment is carried out.

상기 예비 열처리 단계(S140)를 통하여, 권취부재에 권취된 섬유들은 장력을 유지할 수 있을 정도의 강도를 가질 수 있다. 이처럼, 저온 예비 열처리 단계(S140)는 섬유의 손상이나 수축 등이 일어나지 않는 범위에서 섬유에 강도를 부여해 줌으로써 후속하는 열처리 단계에서 권취부재로부터 분리하여 열처리가 이루어질 수 있도록 한다. 권취된 상태로 고온의 열처리까지 진행되는 경우, 섬유의 수축 등이 일어나서 섬유의 균일한 물성이 획득되기 어렵기 때문에, 본 발명에서 저온 예비 열처리 단계(S140) 이후에는 섬유들을 일직선으로 장력을 주어 이동시키면서 고속으로 열처리가 진행된다. Through the preliminary heat treatment step (S140), the fibers wound on the winding member can have a strength enough to maintain the tension. As described above, the low-temperature preliminary heat treatment step (S140) allows the fiber to be heat-treated in a subsequent heat treatment step by imparting strength to the fiber within a range that does not cause damage or shrinkage of the fiber. In the present invention, after the low-temperature preliminary heat treatment step (S140), the fibers are moved in a straight line tension to move The heat treatment proceeds at a high speed.

본 발명에서는 방사되어 특수 설계된 권취부재에 감겨진 PCS 섬유의 손상을 최대한 억제하기 위하여 권취부재를 그대로 불융화 처리하고 예비 열처리 후, 권취된 섬유들을 풀어서 일직선으로 이송하면서 장력을 가한 상태에서 관상로에서 연속적으로 SiC 섬유를 고속으로 제조하는 방법이다.In the present invention, in order to minimize the damage of the PCS fiber wound on the specially designed winding member, the winding member is directly subjected to the infusibilization treatment, and after the preliminary heat treatment, the wound fibers are loosened and transported in a straight line, Thereby continuously producing SiC fibers at a high speed.

알려진 기술은 방사되는 PCS 섬유를 알루미늄 혹은 플라스틱 튜브에 감은 후에 권취통에서 감겨진 섬유를 조심스럽게 풀어서 스테인리스 망 같은 그물망위에 올려 넣는 방식을 채용한다. 이같이 감겨진 PCS 섬유를 푸는 중에 아주 취약한 섬유는 많은 절사가 일어나고 섬유-섬유가 달라붙어서 섬유 다발이 완전히 절단되어 더 이상 사용이 불가능하게된다. 나아가 1000m의 섬유를 푸는데에는 장시간의 요구와 인력이 필요하다. 본 발명은 권취통에 감긴 섬유는 강도가 거의 없어 수백미터 이상의 섬유를 절단없이 풀어 주는데 실패할 가능성이 높고, 그리고 섬유를 푸는 중에 섬유 다발의 필라멘트의 절사로 인하여 부프러기가 발생하여 제품의 품질을 떨어뜨리는 문제를 방지할 수 있다. A known technique employs a method of winding spun PCS fibers onto an aluminum or plastic tube followed by carefully unwinding the fibers wound in a winder and placing them on a mesh such as a stainless steel mesh. In the process of loosening the wrapped PCS fiber, a very fragile fiber is subjected to a lot of cuts and the fiber-fiber is attached and the fiber bundle is completely cut off and is no longer usable. Furthermore, it takes a long time and manpower to loosen the fiber of 1000m. In the present invention, since the fibers wound on the winding drum have a low strength, there is a high possibility that the fibers fail to be loosened without breaking the fibers of several hundreds of meters or more, and when the fibers are loosened, the filament of the fiber bundle is cut off, The problem of dropping can be prevented.

불융화 처리된 PCS섬유는 열처리 로에 넣어서 SiC 섬유로 제조하는데, 이때 섬유 다발은 일정한 원형으로 놓여 있지 않기 때문에 곡면 반경이 작은 경우에는 섬유의 일정한 수축이 일어나지 않아 그 부분이 취약해져서 열처리 후에 낮은 강도로 섬유 전체에 불균일한 기계적물성을 갖게된다. 본 발명의 제조방법은 이러한 섬유의 불균일성을 제거할 수 있다. In this case, since the fiber bundle is not placed in a certain circular shape, when the radius of curvature is small, the fiber is not shrunk to a certain degree, The nonwoven fabric has uneven mechanical properties throughout the fiber. The manufacturing method of the present invention can eliminate such nonuniformity of fibers.

저온 예비 열처리 단계(S140)을 마친 섬유는 비로소 권취부재로부터 풀어져 분리되고 중온 열처리 단계를 위한 튜브형 열처리로로 이송된다. 전술한 저온 예비 열처리 단계(S140)가 완료되면 2~10개의 섬유 다발을 권취장치를 사용하여 1개의 묶음으로 처리하거나 미리 풀어 놓은 섬유 다발을 직접 관상로 내로 이송하면서 1개의 다발로 합체할 수 있다. 합체된 섬유가 관상로 내로 들어가기 전에 2~3곳의 롤러를 통과하면서 섬유 다발이 직선화 되고 또한 장력이 가해지도록 한다. 관상로에서 100~300℃/min의 속도로 200 내지 300℃의 온도로부터 800 내지 1000℃까지 순차적으로 승온시키면서 열처리를 하는 중온 열처리단계(S150)를 거치게된다. 튜브형 열처리로는 구간 별로, 가해지는 온도가 다른 복수의 구간이 존재하며, 승온의 속도는 결국 장력이 유지되며 이송되는 섬유들의 이송속도와 인과관계를 갖는다. 이송시에 권취장비를 이용하여 섬유에 약간의 장력이 가해지도록 한다. PCS 섬유는 고온하에서 공기 중의 산소와 쉽게 반응하여 산화가 일어난다. 따라서 본 발명은 이를 방지하기 위하여 관상로 내에 3곳에 공기 유입 차단 장치를 설치하며, 이곳에는 고순도의 불활성 가스의 유량속도를 조절하여 흘려 보내어 공기가 압력 차에 의하여 들어오지 않도록 한다.The fiber after the low-temperature preliminary heat treatment step (S140) is released from the winding member and is separated and transferred to the tubular heat treatment furnace for the intermediate-temperature heat treatment step. After completion of the low-temperature preliminary heat treatment step (S140), the bundle of two to ten fibers can be bundled into one bundle using a winding device, or the bundle of bundles that have been previously unpacked can be directly bundled into a bundle while being transported directly into the tubular bundle . Before the coalesced fibers enter the tubular furnace, the bundle of fibers is straightened and tensioned as it passes through two or three rollers. (S150) is performed in a tubular furnace at a rate of 100 to 300 ° C / min from 200 ° C to 300 ° C, while the temperature is sequentially increased from 800 ° C to 1000 ° C. In the tubular heat treatment furnace, there are a plurality of sections having different temperatures to be applied in each section, and the rate of temperature increase is causally related to the conveying speed of the fibers to be conveyed while maintaining the tension. At the time of transport, use a winding machine to apply some tension to the fibers. The PCS fiber reacts easily with oxygen in the air at high temperature and oxidation occurs. Therefore, in order to prevent this, the air inlet and shutoff device is installed in three places in the tubular furnace, and the flow rate of the high-purity inert gas is controlled to flow the air to prevent the air from entering by the pressure difference.

중온 열처리 단계(S150)가 완료되면 이어서, 온도를 1200 내지 1400℃의 고온까지 승온시키면서 열처리 하는 고온 열처리 단계(S160)를 거친다. 고온 열처리 단계(S160)에서도, 승온 속도는 중온 열처리 단계(S150)와 마찬가지로 100~300℃/min의 속도 범위로 유지된다. After the intermediate-temperature heat treatment step (S150) is completed, a high-temperature heat treatment step (S160) is performed in which the temperature is raised to a high temperature of 1200 to 1400 ° C and heat-treated. In the high-temperature heat treatment step (S160), the heating rate is maintained in the range of 100 to 300 占 폚 / min as in the intermediate-temperature heat treatment step (S150).

이처럼 중온 및 고온 열처리 단계(S150, S160)에서 고속의 이동을 통하여 열처리가 이루어지기 때문에, 상당한 시간 단축을 통하여 생산성을 개선할 수 있다. 또한, 저온 예비 열처리 단계(S140) 이후, 일직선 상으로 이송되면서 열처리가 가능하기 때문에 연속 공정으로 이루어질 수 있고, 따라서 공정의 단순화가 가능하게 된다. 또한, 이같은 연속 이송 공정에서는 섬유 량이 적어서 섬유 필라멘트 개개가 균일한 열처리 온도로 처리될 수 있어 균일한 물성을 갖는 섬유의 제조가 가능하다. Since the heat treatment is performed through the high-speed movement in the intermediate temperature and high-temperature heat treatment steps (S150 and S160), the productivity can be improved by shortening the time considerably. In addition, after the low-temperature preliminary heat treatment step (S140), since the heat treatment can be performed while being transferred in a straight line, the continuous process can be performed, thus simplifying the process. Further, in such a continuous transfer step, since the fiber amount is small, each of the fiber filaments can be treated at a uniform heat treatment temperature, and it is possible to manufacture a fiber having uniform physical properties.

중온 열처리 단계(S150) 및 고온 열처리 단계(S160)에서는 최대한 외부의 공기가 열처리로 내부로 유입되는 것을 차단시키면서 이루어지며, 질소 가스 분위기하에서 열처리가 이루어질 경우, 고순도(99.999% 이상)의 질소 가스가 사용되면 품질 향상을 이룰 수 있다. In the mid-temperature heat treatment step (S150) and the high-temperature heat treatment step (S160), when the heat treatment is performed under a nitrogen gas atmosphere, high purity nitrogen gas (99.999% or more) If used, quality improvement can be achieved.

고온 열처리 단계(S160)를 거침으로써 SiC 섬유가 얻어질 수 있으며, 제조된 SiC 섬유는 섬유의 표면 보호를 위하여 고분자 수지로 사이징 단계(S170)를 거친 후 최종 SiC 섬유가 제조되고 권취된다. The SiC fiber can be obtained by subjecting the SiC fiber to a high-temperature heat treatment step (S160). After the SiC fiber is subjected to the sizing step (S170) with the polymer resin for protecting the surface of the fiber, the final SiC fiber is manufactured and wound.

이하 본 발명의 제조방법을 구체적인 실시예를 들어 보다 자세하게 설명하도록 한다.
Hereinafter, the production method of the present invention will be described in more detail with reference to concrete examples.

[실시예] [Example]

실시예 1Example 1

본 발명에서는 사용한 PCS는 중량평균분자량 3400, 수평균분자량은 1400 PCS 분말을 용융챔버에 넣고서 250 ℃ 부근에서 고순도 질소 분위기하에서 용융하였고, 교반주에 발생하는 저분자량의 기포를 제거하고 용융챔버 내에는 방사중에 일정한 압력이 유지되도록 하였다. 방사블록에서는 용융된 PCS내에 불순물이나 젤 상태의 완전히 용융되지 않은 PCS를 걸러내기 위하여 메탈 분말을 사용하여 필터링하였고, 방사구 수는 300수 로서 0.25mm직경의 노즐을 사용하였다. 방사 중에 300가닥의 섬유를 집속하기 위하여 가이드 롤러를 설치하였고, 롤러와 섬유간의 마찰을 줄여 섬유의 절사를 제거하기 위하여 집속제를 흘려주었다. 방사되는 PCS 섬유는 450~550m/min의 속도로 권취통에 감았다. 권취통은 스테인리스강소재로 되어있고 이 통은 직경 2mm의 구멍을 2mm 간격으로 뚫어 불융화(안정화 공정)중과 열처리시에 안정화용 가스와 불활성가스의 통과가 잘 이루어 지도록 하였다. 권취통에 감는 PCS섬유의 길이는 약 1000~1500m 되며, 방사섬유의 직경은 약 20μm이하 이다. PCS가 감겨진 권취통을 진공 분위기의 오븐에 넣고 여기에 요오드 분말을 같이 넣어 상온부터 120℃까지는 1~5℃/min의 속도로 승온하여 3시간 유지하였고, 120~150℃까지는 0.2℃/min의 속도로 승온하여 1~3시간 유지한 후 상온으로 냉각하여 불융화 처리를 한다. 불융화 처리된 권취통을 열처리 로에 넣고 고순도의 질소 분위기하에서 상온~150℃까지는 1~2℃/min의 속도로 승온하여 1시간 유지하고, 150~200℃까지 0.5℃의 승온속도로 올려 2시간 유지하고, 200~300℃까지는 0.2℃/min로 승온한 후 3시간 유지하고 상온으로 냉각하였다. 이렇게 예비 열처리 된 안정화 섬유의 강도는 60~100Mpa에 도달하여 후속 처리를 하는데 충분한 강도를 갖게되었다. 예비 열처리된 권취통 5개를 섬유 풀기 작업대에 설치하고, 각각의 권취통을 회전하면서 조심스럽게 섬유 다발을 풀어서 별도로 마련한 플레이트에 차곡차곡 쌓았다. 이렇게 풀은 섬유 다발 5개를 1개의 다발로 합체하기 위하여 귄취튜브에 균일하게 감아주었다. 또 다른 방법은 1차로 플레이트에 풀어 놓은 5개의 섬유 다발을 미리 합체하지 않고, 이송 치구를 사용하여 바로 관상로 내로 보내는 중에 1개의 다발로 합체가 되도록하였다. 앞에서 1개의 다발로 준비된 에비 열처리된 섬유 또는 섬유를 풀어 놓은 5개의 플레이트를 열처리 장비 앞에 이송할 수 있도록 설치한다. 이렇게 준비된 섬유 다발은 바로 열처리 관상로 내로 보내지 않고 2~3곳의 롤러를 거치면서 섬유가 일직선으로 이루어지고 또한 이송시에 장력이 가하도록 하였다. 관상로는 6개의 가열 구역으로 구성되어 있고 길이는 300mm 로서 각각의 가결 구역은 별도로 온도를 조절할 수 있도록 하였다. 예비 열처리된 섬유의 중온 열처리 온도 범위는 300~1000℃이었다. 섬유의 이송속도는 0.5m/min 으로 하였다. 열처리시에 섬유는 고온에서 공기 중의 산소와 반응하면 산화가 발생하기 때문에, 섬유가 이송할때에 외부로 부터의 공기가 관상로에 유입되지 않도록 하기 위하여 공기차단 장치를 관상로 입구와 내부에 3중으로 설치하였고, 여기에 질소 가스의 유량 속도를 달리하여 불어 넣어 주었고, 그리고 관상로 내에 불활성 분위기 유지되도록 질소 가스를 불어 넣는 장치를 관상로 입구 근처에 설치하였으며, 이때에도 질소가스의 유량 속도 조절로 공기 유입 차단 역할과 반응 가스가 출구로 신속하게 흘러 나가도록 하였다. 중온 열처리된 섬유는 관상로에서 나오면서 롤러를 통과하도록 하여 섬유가 장력을 유지하도록 하였다. 또한 관상로내에서 발생하는 가스가 오랫동안 체류하게 되면 다시 섬유와 반응하여 섬유 표면에 큰 손상을 가져오기 때문에 관상로 출구에서는 발생한 가스를 제거하기 위한 장치를 설치하였다. 중온 열처리를 마친 섬유는 최종 고온 열처리를 위하여 바로 관상로 내로 이송되도록 하였다. 고온 열처리 온도는 1100~1300℃ 범위에서 이루어??다. 관상로는 6개의 가열 구역으로 구성되어 있고, 가결구역의 길이는 300mm이었다. 이송 속도는 0.5m/min으로 하였다. 열처리 중에 섬유에 높은 장력이 가해지도록 관상로 입구에서 여러 단계의 롤러를 통과하도록 하였다. 중온열처리 조건과 같이 고온열처리에서도 공기의 유입은 섬유의 물성에 치명적인 손상을 가하기 때문에 공기차단 장치를 3곳에 설치하고 질소 유량속도를 조절하였다. 고온열처시에도 고순도의 질소 가스 분위기에서 이루어졌다. 고온열처리를 마친 섬유는 SiC 섬유가 된다. 고온 관상로를 나온 SiC 섬유도 열처리 중에 장력을 유지하도록 관상로 출구 밖에 여러단계의 롤러를 설치하였다. 최종 SiC 섬유로 된 섬유 다발은 섬유 표면을 먼지, 이물질로부터 보호하고 또한 외부로 부터의 손상을 방지하기 위하여 섬유 표면을 코팅하는 사이징 처리 공정을 하였다. 사이징제로는 폴리비닐알콜(PVA) 수지를 희석하여 0.5wt%로 코팅하였다. 코팅은 SiC 섬유가 PVA 통을 통과하면서 섬유의 코팅이 이루어지도록 하였고 과잉의 수지는 압착 롤러를 통과하면서 제거되도록하였다. 코팅된 SiC 섬유는 150℃로 유지되는 관상로를 통과하면서 코팅된 수지를 경화하였다. 이렇게 마지막으로 사이징 처리된 SiC 섬유는 권취 장비에서 권튜 뷰브에 감아 실리콘카바이드섬유 제품을 제조하였다. 본 실시 예에서 제조된 SiC 섬유 필라멘트를 1100℃의 공기 분위기 하에서 인장시험을 수행하였다. 그 결과 인장강도가 2.1GPa, 탄성율이 190GPa 그리고 산소함유량은 8wt%의 물성을 갖는 SiC 섬유를 얻었다. 이때 얻은 SiC섬유의 물성치의 변화는 ㅁ1.5%로서 본 발명에서 개발한 공정으로 얻은 제품은 균일성이 대단히 높았으며, 연속공저으로 인하여 타 공정에 비하여 제조 시간을 단축할 수 있었다. The PCS used in the present invention had a weight average molecular weight of 3400 and a number average molecular weight of 1400 PCS powder in a melting chamber and melted in a high purity nitrogen atmosphere at about 250 ° C to remove low molecular weight bubbles generated in the stirrer, A constant pressure was maintained during the spinning. In the spinning block, a metal powder was used to filter impure or gel-free PCS in the molten PCS. The number of spinning holes was 300, and a nozzle of 0.25 mm diameter was used. A guide roller was installed to concentrate the 300 fibers in the spinning, and a bundling agent was flowed in order to reduce the friction between the roller and the fiber and to eliminate the cut of the fiber. The radiated PCS fibers were wound in a winding drum at a speed of 450 to 550 m / min. The winding drum is made of stainless steel, and holes of 2 mm in diameter are drilled at intervals of 2 mm so that the stabilization gas and the inert gas can pass through during the unfusion (stabilization process) and heat treatment. The length of the PCS fiber wound around the winding drum is about 1000 to 1500 m, and the diameter of the spinning fiber is about 20 m or less. Iodine powder was put in a vacuum oven with a PCS wrapped in a vacuum oven. The temperature was raised from room temperature to 120 ° C at a rate of 1 to 5 ° C / min for 3 hours, and maintained at 0.2 ° C / min And maintained for 1 to 3 hours, and then cooled to room temperature to be subjected to an immobilization treatment. The infiltrated wound roll was placed in a heat treatment furnace and heated at a rate of 1 to 2 占 폚 / min from room temperature to 150 占 폚 in a high-purity nitrogen atmosphere, held for 1 hour, heated to 150 to 200 占 폚 at a heating rate of 0.5 占 폚, The temperature was raised from 0.2 to 300 ° C at a rate of 0.2 ° C / min, and then the temperature was maintained at the room temperature for 3 hours. The strength of the preliminarily heat treated stabilized fibers reached 60-100 MPa, which gave them sufficient strength for subsequent treatment. Five preliminarily heat-treated winding rollers were installed in a fiber unloading workbench, and the bundle of fibers was loosely pulled while rotating each of the winding rollers and piled up on a separate plate. In this way, the grass was uniformly wound around the winding tube to combine five fiber bundles into one bundle. Another method is to combine the five bundles of fibers unfrozen on the plate in advance into one bundle while directly feeding into the tubular using the transfer jig. Five plates with previously unbonded thermally treated fiber or fiber prepared in advance are installed so that they can be transferred to the heat treatment equipment. The prepared fiber bundle was not directly conveyed into the tubular furnace, but was passed through two or three rollers so that the fibers were aligned in a straight line, and tension was applied during conveyance. The tubular furnace consisted of 6 heating zones and the length was 300mm. The mid-temperature heat treatment temperature range of preheated fibers was 300 ~ 1000 ℃. The fiber was fed at a speed of 0.5 m / min. Since the fiber reacts with oxygen in the air at high temperature during the heat treatment, oxidation occurs. Therefore, in order to prevent air from the outside from flowing into the tubular body when the fiber is transferred, And a device for blowing nitrogen gas into the tubular furnace so as to maintain an inert atmosphere in the tubular furnace was installed near the inlet of the tubular furnace. At this time, the flow rate of the nitrogen gas was adjusted by controlling the flow rate of the nitrogen gas The role of blocking the air inflow and allowing the reaction gas to flow quickly to the outlet. The heat-treated fibers were allowed to pass through the roller while leaving the tubular structure, so that the fibers were maintained in tension. In addition, since the gas generated in the tubular furnace stays for a long time, it reacts with the fiber again and causes damage to the fiber surface. Therefore, a device for removing gas generated at the tubular outlet is installed. After the heat treatment at mid temperature, the fibers were immediately transferred into the tubular furnace for the final high temperature heat treatment. The high temperature heat treatment temperature is in the range of 1100 ~ 1300 ℃. The tubular furnace consisted of six heating zones, and the length of the confinement zone was 300 mm. The feed rate was 0.5 m / min. During the heat treatment, several rollers were passed through the tubular inlet so that high tension was applied to the fibers. In the high temperature heat treatment such as the mid-temperature heat treatment condition, the air flow rate was controlled by setting the air shutoff device at three places because the inflow of air caused a serious damage to the physical properties of the fiber. Even in the case of high temperature heat treatment, it was performed in a high purity nitrogen gas atmosphere. The high temperature heat treated fiber becomes SiC fiber. The SiC fiber from the hot tubular furnace was also provided with several stages of rollers outside the tubular outlet to maintain the tensile strength during the heat treatment. The fiber bundle made of the final SiC fiber was subjected to a sizing treatment process for coating the fiber surface to protect the fiber surface from dust and foreign matter and to prevent damage from the outside. As a sizing agent, polyvinyl alcohol (PVA) resin was diluted and coated at 0.5 wt%. The coating allowed the SiC fibers to pass through the PVA tubing while allowing the coating of the fibers to pass, while the excess resin was removed as it passed through the squeeze rollers. The coated SiC fibers cured the coated resin while passing through a tubular tube maintained at 150 < 0 > C. Finally, the sized SiC fibers were wound on a Woyt-viewb in a winding machine to produce a silicon carbide fiber product. The SiC fiber filaments prepared in this example were subjected to a tensile test under an air atmosphere at 1100 ° C. As a result, SiC fibers having a tensile strength of 2.1 GPa, a modulus of elasticity of 190 GPa and an oxygen content of 8 wt% were obtained. The change in the physical properties of the obtained SiC fiber was 1.5%, and the product obtained by the process developed in the present invention had a very high uniformity, and the manufacturing time was shortened compared with other processes due to the continuous coalescence.

Claims (5)

폴리카보실란(PCS)의 용융방사에 의하여 생성된 폴리카보실란 섬유를 권취 부재에 권취하는 권취단계;
상기 폴리카보실란 섬유가 권취된 권취부재를 요오드 분위기 하, 공기 분위기 하 또는 오존가스 분위기 하에서 섬유를 불융화하는 안정화 단계;
상기 안정화 단계를 거친 귄취부재를 300℃ 이하의 온도 하에서 열처리하여 섬유의 강도를 증가시키는 저온 예비열처리 단계;
상기 저온 예비열처리를 완료한 권취부재로부터 섬유를 풀어서 분리 및 집속시킨 후 장력을 유지시키며 상온 내지 300℃의 온도로부터 800 내지 1000℃까지 제1 승온시켜 열처리하는 중온 열처리 단계; 및
상기 중온 열처리 단계를 거친 섬유를 장력을 유지시키며 800 내지 1000℃의 온도로부터 1200 내지 1400℃의 온도까지 제2 승온시켜 열처리하는 고온 열처리 단계를 포함하는 실리콘카바이드 섬유의 제조방법.
A winding step of winding a polycarbosilane fiber produced by melt spinning of polycarbosilane (PCS) on a winding member;
A stabilizing step of immersing the winding member in which the polycarbosilane fiber is wound in an atmosphere of iodine in an atmosphere of air or in an atmosphere of ozone gas;
A low-temperature preliminary heat treatment step of heat-treating the take-up member having undergone the stabilization step at a temperature of 300 ° C or lower to increase the strength of the fiber;
Temperature heat treatment step of loosening, separating and focusing the fibers from the winding member that has undergone the low-temperature preliminary heat treatment, maintaining the tension, heating the fiber from a temperature of from room temperature to 300 ° C to a temperature of from 800 to 1000 ° C, And
And a high-temperature heat treatment step of maintaining the tensile strength of the fiber subjected to the intermediate-temperature heat treatment step to a second temperature elevation from a temperature of 800 to 1000 ° C to a temperature of 1200 to 1400 ° C, followed by heat treatment.
제1항에 있어서,
상기 저온 예비열처리 단계는 열처리로에서 200℃부터 300℃의 온도 까지 순차승온 되면서 가열되며, 상기 저온 예비열처리 단계는 2 내지 4단계의 서브 가열 단계를 포함하고, 각 단계마다 1 내지 3시간 유지하여 열처리하며, 상기 순차승온은 0.2~5℃/min의 속도로 승온되어 열처리되는 것을 특징으로 하는 실리콘카바이드 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
The low-temperature preliminary heat treatment step is sequentially heated to a temperature of 200 ° C to 300 ° C in a heat treatment furnace, and the low-temperature preliminary heat treatment step includes a sub-heating step of 2 to 4 stages, and is maintained for 1 to 3 hours Wherein the heat treatment is performed at a rate of 0.2 to 5 ° C / min, and the heat treatment is performed.
제1항에 있어서,
상기 중온 열처리 단계 또는 고온 열처리 단계는 외부 공기의 유입이 차단된 상태에서 불활성 가스의 존재 하에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘카바이드 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the middle temperature heat treatment step or the high temperature heat treatment step is performed in the presence of an inert gas in a state in which the inflow of external air is blocked.
제1항에 있어서,
상기 권취부재는 내부에 동공(洞空)이 형성되어 있고 표면에 복수의 개구 패턴이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 실리콘카바이드 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the winding member has a cavity formed therein and a plurality of opening patterns formed on a surface thereof.
제1항에 있어서,
상기 제1 승온 및 제2 승온은 100~300℃/min의 속도로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 상기 중온 열처리 단계 및 고온 열처리 단계는 연속 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 실리콘카바이드 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first temperature elevation and the second temperature elevation are performed at a rate of 100-300 DEG C / min. The method of manufacturing a silicon carbide fiber according to claim 1, wherein the intermediate temperature heat treatment step and the high temperature heat treatment step are continuous processes.
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