KR101860159B1 - Continuous Aramid Tape and Method for Manufacturing The Same - Google Patents
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Abstract
도프로부터 직접 제조된 후 다양한 형태의 아라미드 제품으로 변환됨으로써 그러한 제품의 대량 생산을 가능하게 하며 우수한 두께 균일도를 갖는 연속 아라미드 테이프 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 연속 아라미드 테이프는 방향족 폴리아미드를 포함하고 5 내지 500 mm의 폭(width) 및 10 내지 20 ㎛의 두께를 가지며, 상기 폭 방향으로의 두께 변동율은 10% 이하이다.Disclosed is a continuous aramid tape, which is produced directly from a dope and then converted into various types of aramid products, thereby enabling mass production of such products, and having excellent thickness uniformity, and a method for manufacturing the same. The continuous aramid tape of the present invention comprises an aromatic polyamide and has a width of 5 to 500 mm and a thickness of 10 to 20 m, and a thickness variation rate in the width direction is 10% or less.
Description
본 발명은 연속 아라미드 테이프 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 도프로부터 직접 제조된 후 다양한 형태의 아라미드 제품으로 변환됨으로써 그러한 제품의 대량 생산을 가능하게 하며 우수한 두께 균일도를 갖는 연속 아라미드 테이프 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a continuous aramid tape and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a continuous aramid tape and a method of manufacturing the continuous aramid tape, and more particularly to a continuous aramid tape And a manufacturing method thereof.
아라미드로 지칭되는 방향족 폴리아미드는 파라-아라미드와 메타-아라미드를 포함한다. 이 중에서 파라-아라미드는 고강도, 고탄성, 저수축 등의 우수한 특성을 가지고 있는데, 특히 5mm 정도 굵기의 가느다란 실로 2톤의 자동차를 들어올릴 정도의 막강한 강도를 가지고 있어 방탄 용도로 사용될 뿐만 아니라, 우주항공 분야와 같은 첨단 산업에서 다양한 용도로 사용되고 있다. The aromatic polyamides referred to as aramid include para-aramid and meta-aramid. Among them, para-aramid has excellent properties such as high strength, high elasticity and low shrinkage. Especially, it has a strong strength enough to lift a 2-ton automobile with a thin thread having a thickness of about 5 mm, It is used in various applications in high-tech industries such as aviation.
우수한 물성을 갖는 아라미드 제품이 제조되기 위해서는 까다로운 제조 공정 조건들이 모두 만족 되어야 하기 때문에, 아라미드 중합체를 이용하여 일단 장섬유(continuous fiber)를 제조함으로써 아라미드 제품에 기대되는 물성을 확보한 후 상기 장섬유를 이용하여 펄프, 스테이플 섬유, 단섬유, 방적사 등의 다른 형태의 아라미드 제품들을 제조하는 것이 일반적이었다. In order to produce an aramid product having excellent physical properties, it is necessary to satisfy all the difficult manufacturing process conditions. Therefore, it is necessary to produce a continuous fiber by using an aramid polymer to secure the physical properties expected of the aramid product, It has been common to use other forms of aramid products, such as pulp, staple fibers, staple fibers, spun yarns, and the like.
아라미드 장섬유(continuous aramid fiber)의 제조를 위한 전형적인 방법으로서, 일단 아라미드 중합체가 제조되고, 상기 아라미드 중합체가 황산용매에 용해됨으로써 도프가 제조되고, 상기 도프가 구금의 홀들을 통해 압출된 후 응고됨으로써 멀티필라멘트가 형성되고, 상기 멀티필라멘트가 수세, 중화, 및 건조된다.As a typical method for the production of continuous aramid fibers, an aramid polymer is first prepared, the aramid polymer is dissolved in a sulfuric acid solvent to prepare a dope, the dope is extruded through the holes of the separator and solidified A multifilament is formed, and the multifilament is washed, neutralized, and dried.
그러나, 상기 도프의 압출을 위하여 사용되는 구금의 홀들의 개수는 일반적으로 100 내지 1,000 개로서 구금 크기의 제한으로 인해 상기 홀들의 개수를 증가시키는데 한계가 있었다. 또한, 구금에 유입되는 도프의 압력이 지나치게 클 경우 구금의 손상이 유발될 수 있기 때문에, 도프의 압출 속도를 증가시키는데 한계가 있었다. However, the number of holes used for extrusion of the dope is generally in the range of 100 to 1,000, which limits the number of holes because of the limitation of the size of the holes. Also, if the pressure of the dope introduced into the cage is too large, damage to the cage may be caused, which has limits in increasing the extrusion speed of the dope.
이러한 이유들 때문에, 장섬유 제조시 대용량의 아라미드 방사가 불가능하였다. 이러한 제한은, 아라미드 장섬유를 이용하여 제조되는 다른 형태의 아라미드 제품을 대량으로 생산함에 있어서 불리하게 작용하였다.For these reasons, large amounts of aramid radiation were not possible when producing long fibers. This limitation has been disadvantageous in producing large quantities of other types of aramid products made using aramid long fibers.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 연속 아라미드 테이프 및 그 제조방법에 관한 것이다.Accordingly, the present invention relates to a continuous aramid tape and a method of manufacturing the same, which can prevent problems due to limitations and disadvantages of the related art.
본 발명의 일 관점은, 도프로부터 직접 제조된 후 다양한 형태의 아라미드 제품으로 변환됨으로써 그러한 제품의 대량 생산을 가능하게 하며, 우수한 두께 균일도를 갖는 연속 아라미드 테이프를 제공하는 것이다.One aspect of the present invention is to provide a continuous aramid tape that can be directly manufactured from a dope and then converted into various types of aramid products, thereby enabling mass production of such products and having excellent thickness uniformity.
본 발명의 다른 관점은, 상기 연속 아라미드 테이프를 아라미드 특유의 물성을 저하시키지 않고 제조하는 방법을 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is to provide a method for producing the continuous aramid tape without deteriorating the peculiar properties of the aramid.
본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술된 것이고, 부분적으로는 그러한 기술로부터 자명할 것이다. 또는, 본 발명의 실시를 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 이해될 수 있을 것이다. 본 발명의 목적들 및 다른 이점들은 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 특정된 구조에 의해 실현되고 달성될 것이다.Other features and advantages of the invention will be set forth in part in the description which follows, and in part will be obvious from the description. Alternatively, other features and advantages of the present invention may be understood through practice of the present invention. Objects and other advantages of the invention will be realized and attained by the structure particularly pointed out in the written description and claims of this invention.
위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 방향족 폴리아미드를 포함하고, 5 내지 500 mm의 폭(width) 및 10 내지 20 ㎛의 두께를 가지며, 상기 폭 방향으로의 두께 변동율이 10% 이하인 것을 특징으로 하는 연속 아라미드 테이프(continuous aramid tape)가 제공된다.According to one aspect of the present invention, there is provided a laminate comprising an aromatic polyamide and having a width of 5 to 500 mm and a thickness of 10 to 20 탆, wherein the thickness variation ratio in the width direction is 10% or less A continuous aramid tape is provided.
본 발명의 다른 관점으로서, 방향족 폴리아미드를 이용하여 도프를 준비하는 단계; 상기 도프를 슬릿 다이(slit die)를 통해 압출하는 단계; 및 아라미드 테이프를 형성하기 위하여, 상기 압출된 도프를 응고시키는 단계를 포함하되, 상기 슬릿 다이는 상기 도프를 소정 형태로 압출하기 위한 슬릿이 형성되어 있는 노즐을 포함하고, 상기 노즐의 슬릿은 50 내지 1,000 mm의 길이 및 40 내지 100㎛의 폭을 갖고, 상기 노즐은 4 내지 40 mm의 길이를 가지며, 상기 노즐의 길이는 상기 슬릿의 폭의 100 내지 400 배인 것을 특징으로 하는 연속 아라미드 테이프의 제조방법이 제공된다.As another aspect of the present invention, there is provided a method of preparing a dope comprising: preparing a dope using an aromatic polyamide; Extruding the dope through a slit die; And coagulating the extruded dope to form an aramid tape, wherein the slit die includes a nozzle having a slit formed therein for extruding the dope into a predetermined shape, Wherein the nozzle has a length of 1,000 mm and a width of 40 to 100 탆, the nozzle has a length of 4 to 40 mm, and the length of the nozzle is 100 to 400 times the width of the slit. / RTI >
위와 같은 일반적 서술 및 이하의 상세한 설명 모두는 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 특허청구범위의 발명에 대한 더욱 자세한 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory only and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.
본 발명에 의하면, 도프로부터 직접 제조된 후 다양한 형태의 아라미드 제품으로 변환됨으로써 그러한 제품의 대량 생산을 가능하게 하며 우수한 두께 균일도를 갖는 연속 아라미드 테이프가 아라미드 특유의 물성 저하 없이 제조될 수 있다. According to the present invention, a continuous aramid tape which can be directly manufactured from a dope and then converted into various types of aramid products, thereby enabling mass production of such products, and having excellent thickness uniformity, can be produced without deteriorating the properties of the aramid.
본 발명의 연속 아라미드 테이프는 다른 형태로 변환되어 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 연속 아라미드 테이프를 분쇄함으로써 얻어지는 침상형 또는 판상형 입자들은 콘크리트 보강재 또는 자동차 부품(예를 들어, 브레이크 패드, 개스킷 등) 보강재로서 사용될 수 있다.The continuous aramid tape of the present invention can be converted into other forms and used for various purposes. For example, acicular or platy particles obtained by pulverizing the continuous aramid tape of the present invention can be used as reinforcing materials for concrete reinforcements or automobile parts (e.g., brake pads, gaskets, etc.).
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 아라미드 테이프의 개략도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 아라미드 테이프의 제조방법을 설명하기 위한 개략도이고,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿 다이로부터 도프가 압출되는 것을 보여주고,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 슬릿 다이를 예시하며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿 다이의 저면도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are included to provide a further understanding of the invention and are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
1 is a schematic view of a continuous aramid tape according to an embodiment of the present invention,
2 is a schematic view for explaining a method of manufacturing a continuous aramid tape according to an embodiment of the present invention,
Figure 3 shows the dope extruded from the slit die according to one embodiment of the present invention,
Figure 4 illustrates a slit die according to another embodiment of the present invention,
5 is a bottom view of a slit die according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 본 발명의 연속 아라미드 테이프 및 그 제조방법의 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of a continuous aramid tape and a method of manufacturing the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
아래에서 설명되는 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 예들에 불과한 것으로서 본 발명의 권리범위를 제한하지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. It will be apparent to those skilled in the art that variations are possible. Therefore, the present invention encompasses all changes and modifications that come within the scope of the invention as defined in the appended claims and equivalents thereof.
본 명세서에서 사용되는 용어 '연속 아라미드 테이프'는 실질적으로 일정한 폭 및 두께를 가지며 상기 폭에 비해 최소 10배 긴 길이를 갖는 아라미드 제품을 의미한다.The term " continuous aramid tape " as used herein refers to an aramid product having a substantially constant width and thickness and a length at least ten times longer than the width.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 아라미드 테이프의 개략도이다.1 is a schematic view of a continuous aramid tape according to one embodiment of the present invention.
본 발명의 연속 아라미드 테이프(100)는 방향족 폴리아미드를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 방향족 폴리아미드는 고강도 및 고탄성율 특성을 갖는 파라-아라미드로서, 폴리파라페닐렌테레프탈아미드(PPD-T), 폴리(4,4'-벤즈아닐라이드 테레프탈아미드), 폴리(파라페닐렌-4,4'-비페닐렌-디카복실산 아미드), 폴리(파라페닐렌-2,6-나프탈렌디카복실산 아미드), 또는 이들 중 2 이상의 혼합물이다.The
본 발명의 연속 아라미드 테이프(100)는 5 내지 500 mm의 폭(W) 및 10 내지 20 ㎛의 두께(T)를 가지며, 상기 폭(W) 방향으로의 두께(T) 변동율이 10% 이하이다. 상기 두께(T) 변동율의 측정방법은 후술한다.The
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 연속 아라미드 테이프(100)의 제조방법을 더욱 구체적으로 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 연속 아라미드 테이프의 제조방법을 설명하기 위한 개략도이다.Hereinafter, a method for producing the
먼저, 방향족 폴리아미드를 준비한다. 방향족 폴리아미드는 다음과 같은 방법에 의해 제조될 수 있다.First, an aromatic polyamide is prepared. The aromatic polyamide can be produced by the following method.
우선, 유기용매에 무기염을 첨가하여 중합용매를 제조한다. 상기 유기용매로는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP), N, N'-디메틸아세트아미드(DMAc), 헥사메틸포스포아미드(HMPA), N, N, N', N'-테트라메틸 우레아(TMU), N, N-디메틸포름아미드(DMF) 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 무기염으로는 CaCl2, LiCl, NaCl, KCl, LiBr, KBr, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 무기염은 방향족 폴리아미드의 중합도를 증가시키기 위하여 첨가하는 것이다. 다만, 상기 무기염이 과량으로 첨가되면 미처 용해되지 않는 무기염이 중합용매 내에 존재할 수 있기 때문에, 상기 무기염의 중합용매 내 함량은 10 중량% 이하인 것이 바람직하다. 상기 무기염은 유기용매에 대한 용해도가 좋지 않기 때문에 물을 첨가하여 무기염을 완전히 용해시키고, 그 후에 탈수공정을 통해 물을 제거함으로써 최종적인 중합용매를 제조할 수 있다. First, an inorganic salt is added to an organic solvent to prepare a polymerization solvent. Examples of the organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N'-dimethylacetamide (DMAc), hexamethylphosphoramide (HMPA) Methyl urea (TMU), N, N-dimethylformamide (DMF) or mixtures thereof may be used. The inorganic salt may be used a mixture of CaCl 2, LiCl, NaCl, KCl , LiBr, KBr, or mixtures thereof. The inorganic salt is added in order to increase the polymerization degree of the aromatic polyamide. However, since the inorganic salt which is not dissolved when the inorganic salt is added in an excess amount may be present in the polymerization solvent, the content of the inorganic salt in the polymerization solvent is preferably 10% by weight or less. Since the solubility of the inorganic salt in the organic solvent is poor, water is added to completely dissolve the inorganic salt, and then the water is removed through a dehydration process, whereby a final polymerization solvent can be prepared.
이어서, 상기 중합용매에 방향족 디아민을 용해시켜 혼합용액을 제조한다. 상기 방향족 디아민은 파라-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노비페닐, 2,6-나프탈렌디아민, 1,5-나프탈렌디아민, 또는 4,4'-디아미노벤즈아닐라이드일 수 있다. Next, the aromatic diamine is dissolved in the polymerization solvent to prepare a mixed solution. The aromatic diamine may be para-phenylenediamine, 4,4'-diaminobiphenyl, 2,6-naphthalenediamine, 1,5-naphthalenediamine, or 4,4'-diaminobenzanilide.
이어서, 상기 혼합용액을 교반하면서 상기 혼합용액에 소정량의 방향족 디에시드 할라이드를 첨가함으로써 1차 중합을 수행한다. 상기 방향족 디에시드 할라이드는 테레프탈로일 디클로라이드, 4,4'-벤조일 디클로라이드, 2,6-나프탈렌디카복실산 디클로라이드, 또는 1,5-나프탈렌디카복실산 디클로라이드일 수 있다. 상기 1차 중합을 통해 중합용매 내에 예비 중합체가 형성된다.Then, a primary polymerization is carried out by adding a predetermined amount of aromatic diacid halide to the mixed solution while stirring the mixed solution. The aromatic diacid halide may be terephthaloyl dichloride, 4,4'-benzoyl dichloride, 2,6-naphthalene dicarboxylic acid dichloride, or 1,5-naphthalene dicarboxylic acid dichloride. Through the primary polymerization, a prepolymer is formed in the polymerization solvent.
이어서, 상기 중합용매에 방향족 디에시드 할라이드를 추가로 첨가함으로써 2차 중합을 수행하고, 이러한 2차 중합을 통해 방향족 폴리아미드가 최종적으로 얻어진다. 상기 방향족 폴리아미드는 사용된 방향족 디아민과 방향족 디에시드 할라이드의 종류에 따라 폴리파라페닐렌테레프탈아미드(PPD-T), 폴리(4,4'-벤즈아닐라이드 테레프탈아미드), 폴리(파라페닐렌-4,4'-비페닐렌-디카복실산 아미드), 또는 폴리(파라페닐렌-2,6-나프탈렌디카복실산 아미드)일 수 있다.Subsequently, an aromatic diacid halide is further added to the above polymerization solvent to carry out a secondary polymerization, and through this secondary polymerization, an aromatic polyamide is finally obtained. The aromatic polyamide may be selected from the group consisting of polyparaphenylene terephthalamide (PPD-T), poly (4,4'-benzanilide terephthalamide), poly (paraphenylene- 4,4'-biphenylene-dicarboxylic acid amide), or poly (paraphenylene-2,6-naphthalene dicarboxylic acid amide).
방향족 폴리아미드 제조시 2번에 걸쳐 투입되는 방향족 디에시드 할라이드는 방향족 디아민과 1:1 몰비로 반응을 하기 때문에, 1차 중합 및 2 차 중합을 위해 첨가되는 방향족 디에시드 할라이드의 총량은 상기 방향족 디아민과 동일한 몰(mole)이 되도록 결정될 수 있다. 다만, 중합용매를 제조할 때 무기염의 용해를 돕기 위해 첨가한 물이 탈수 공정을 거친 후에도 소량 잔존할 수 있는데, 이 경우 소량의 물이 방향족 디에시드 할라이드와 반응하여 불용성 물질을 형성할 수도 있다. 따라서, 이와 같은 불용성 물질이 형성될 것을 감안하여 방향족 디에시드 할라이드를 방향족 디아민 보다 소량 더 첨가할 수 있다. 한편, 1차 및 2차 중합 공정들을 완료한 후 전체 중합용액 중에서 방향족 폴리아미드의 농도가 5 내지 20중량% 정도가 되도록 방향족 디아민과 디에시드 할라이드의 양을 조절하는 것이 바람직하다.Since the aromatic diacid halide charged into the aromatic polyamide reacts with the aromatic diamine in a molar ratio of 1: 1, the total amount of the aromatic diacid halide to be added for the primary polymerization and the secondary polymerization, Can be determined to be the same mole. However, when a polymerization solvent is prepared, a small amount of water may be left after the dehydration process to add water to help dissolve the inorganic salt. In this case, a small amount of water may react with the aromatic diacid halide to form an insoluble matter. Therefore, in view of the formation of such an insoluble substance, a small amount of an aromatic diacid halide may be added in a smaller amount than an aromatic diamine. On the other hand, it is preferable to adjust the amounts of the aromatic diamine and the di-halide halide so that the concentration of the aromatic polyamide in the entire polymerization solution is about 5 to 20 wt% after the first and second polymerization processes are completed.
이어서, 중합반응 중에 생성된 염산을 중화시키기 위하여 상기 중합용액에 NaOH, Li2CO3, CaCO3, LiH, CaH2, LiOH, Ca(OH)2, Li2O, CaO 등과 같은 알칼리 화합물을 첨가한다. 한편, 1차 및 2차 중합공정들을 통해 얻어진 중합용액에 물을 첨가하여 슬러리 상태로 만들어 그 유동성을 향상시키는 것이 후속 공정들을 수행하는데 유리할 수 있다. 이때, 알칼리 화합물을 용해시킨 물을 상기 중합용액에 첨가함으로써 상기 중화공정과 상기 슬러리 제조공정을 동시에 진행할 수도 있다.Next, an alkaline compound such as NaOH, Li 2 CO 3 , CaCO 3 , LiH, CaH 2 , LiOH, Ca (OH) 2 , Li 2 O, CaO or the like is added to the polymerization solution to neutralize the hydrochloric acid generated during the polymerization reaction do. On the other hand, it may be advantageous to carry out the subsequent processes by adding water to the polymerization solution obtained through the primary and secondary polymerization processes to prepare a slurry state to improve its flowability. At this time, the neutralization step and the slurry production step may be performed simultaneously by adding water in which the alkali compound is dissolved to the polymerization solution.
이어서, 상기 중합용액으로부터 중합용매를 추출한다. 이와 같은 추출공정은 물을 이용하여 수행하는 것이 가장 효과적이고 경제적이다. 예를 들어, 배출구가 구비된 욕조에 필터를 설치하고 상기 필터 위에 중합체를 위치시킨 후 물을 부어, 중합체 내에 함유된 중합용매를 물과 함께 상기 배출구로 배출시킬 수 있다. 한편,상기 중합용액 내에 존재하는 방향족 폴리아미드의 입자 크기가 너무 크면 중합용매 추출에 많은 시간이 소요되어 생산성이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 중합용매 추출 공정 전에, 상기 방향족 폴리아미드의 분쇄 공정이 수행될 수도 있다.Subsequently, the polymerization solvent is extracted from the polymerization solution. Such an extraction process is most effective and economical to perform using water. For example, a filter may be installed in a bath equipped with an outlet, and the polymer may be placed on the filter, and then water may be poured to discharge the polymerization solvent contained in the polymer together with water to the outlet. On the other hand, if the particle size of the aromatic polyamide present in the polymerization solution is too large, it takes a long time to extract the polymerization solvent and the productivity may be lowered. Therefore, the step of pulverizing the aromatic polyamide may be performed before the polymerization solvent extraction step.
이어서, 탈수 및 건조 공정들을 통해, 방향족 폴리아미드에 잔류하는 물을 제거한다.Then, the water remaining in the aromatic polyamide is removed through dehydration and drying processes.
위와 같은 방법을 통해 얻어진 방향족 폴리아미드를 이용하여 도프(dope)를 준비한다. 구체적으로, 상기 방향족 폴리아미드를 황산 용매에 용해시켜 도프를 제조한다. 상기 도프 내의 방향족 폴리아미드 농도는 10 내지 25 중량%인 것이 테이프의 물성 향상을 위해 바람직하다.A dope is prepared using the aromatic polyamide obtained by the above method. Specifically, the aromatic polyamide is dissolved in a sulfuric acid solvent to prepare a dope. The aromatic polyamide concentration in the dope is preferably 10 to 25% by weight for improving the physical properties of the tape.
이렇게 제조된 도프가 도프 공급부(10)를 통해 슬릿 다이(slit die)(20)로 제공된다. 방향족 폴리아미드를 포함하는 상기 도프는 상기 슬릿 다이(20)를 통해 압출된다.The thus prepared dope is supplied to the slit die 20 through the
이하에서는, 도 3 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 슬릿 다이(20)에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the slit die 20 of the present invention will be described in detail with reference to Figs. 3 to 5. Fig.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿 다이(20)로부터 도프가 압출되는 것을 보여준다. 도 3에 예시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 슬릿 다이(20)는 몸체(21) 및 상기 몸체의 하부에 위치하며 일정 길이(NL)를 갖는 노즐(22)을 포함한다. 상기 노즐(22)을 통해 압출되는 도프는 하강하면서 표면장력으로 인해 폭 및 두께가 다소 감소된다. Figure 3 shows that the dope is extruded from the slit die 20 according to one embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 3, the slit die 20 of the present invention includes a
한편, 상기 노즐(22)은, 도 3에 예시된 바와 같이, 상기 몸체(21)로부터 일정 길이(NL)로 돌출된 형태를 가질 수 있지만, 선택적으로, 도 4에 예시된 바와 같이, 상기 노즐(22)이 상기 몸체(21)와 외형적으로는 구분이 되지 않을 수도 있다. 따라서, 본 명세서에서 노즐(22)은 도프를 소정 형태로 압출하기 위하여 급격히 좁아진 통로를 제공하는 슬릿 다이(20)의 일 부분으로 정의되며, 노즐(22)의 길이(NL)는 상기 통로의 길이로 정의된다.3, the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿 다이(20)의 저면도이다. 도 5에 예시된 바와 같이, 본 발명의 노즐(22)에는 상기 도프를 소정 형태로 압출하기 위한 슬릿(S)이 형성되어 있다. 본 발명에 의하면, 상기 노즐(22)의 슬릿(S)은 50 내지 1,000 mm의 길이(SL) 및 40 내지 100㎛의 폭(SW)을 갖고, 상기 노즐(22)은 4 내지 50 mm의 길이(NL)를 가지며, 상기 노즐(22)의 길이(NL)는 상기 슬릿(S)의 폭(SW)의 100 내지 625 배이다.5 is a bottom view of a slit die 20 according to an embodiment of the invention. As illustrated in FIG. 5, the
상기 노즐(22)로부터 압출된 도프는 하강하면서 응고되어 아라미드 테이프(100)를 형성한다. 상기 응고 공정은, 도 2에 예시된 바와 같이, 상기 압출된 도프가 에어 갭을 통과하도록 하는 단계, 및 상기 에어 갭을 통과한 상기 도프에 응고액을 접촉시키는 단계를 포함한다.The dope extruded from the
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 에어 갭의 길이(AL)는 1 내지 50 mm이다. 상기 도프와 상기 응고액의 접촉은 응고부(30)에서 수행된다. 상기 응고부(30)는 응고액을 저장하는 응고조(31) 및 상기 응고액의 배출 통로를 제공하기 위하여 상기 응고조(31) 하부에 위치하는 응고 튜브(32)를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, the length (AL) of the air gap is 1 to 50 mm. The contact between the dope and the coagulating liquid is performed in the solidifying
상기 응고튜브(32)를 통해 배출되는 응고액의 배출양 만큼 응고조(31)에 응고액이 지속적으로 공급되어야 한다. 이때, 응고조(31) 내의 응고액 내에 난류가 발생되지 않도록 하기 위하여, 보충되는 응고액은 다공판(미도시)을 통해 상기 응고조(31) 내로 유입될 수 있다.The coagulating solution should be continuously supplied to the
상기 응고액은 물, 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 알코올, 또는 이들의 혼합물이며, -10 내지 +90℃로 유지된다. 선택적으로, 상기 응고액은 소량의 황산을 더 포함할 수 있다. 아라미드 테이프(100)가 응고액을 통과할 때 상기 아라미드 테이프(100) 내에 존재하는 황산이 제거되는데, 황산이 아라미드 테이프(100)로부터 급격히 제거됨으로써 아라미드 테이프(100)의 물성 저하가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 응고액에 황산이 소량 첨가될 수 있다.The coagulating solution is water, ethylene glycol, glycerol, alcohol, or a mixture thereof, and is maintained at -10 to + 90 ° C. Optionally, the coagulating solution may further comprise a small amount of sulfuric acid. The sulfuric acid present in the
상기 도프는 에어 갭 및 응고조(31)의 응고액을 차례로 통과하면서 응고되어 아라미드 테이프(100)를 형성한다. 이렇게 형성된 아라미드 테이프(100)는 응고액과 함께 상기 응고 튜브(32)를 통해 응고부(30)로부터 빠져 나온다.The dope is solidified while passing through the air gap and the coagulating solution of the
본 발명의 일 실시예 의하면, 상기 응고 튜브(32)는 10 내지 500 mm의 길이(TL)를 갖고, 상기 아라미드 테이프(100)의 흐름을 안내하기 위한 유도판들을 포함한다. 상기 유도판들은 상기 아라미드 테이프(100)의 면과 평행한 면을 갖는다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 유도판들 사이의 간격은 4 내지 50 mm이다.According to an embodiment of the present invention, the
상기 응고 튜브(32)를 빠져나온 상기 아라미드 테이프(100)는 수세부(40)에서 수세된다. 선택적으로, 0.3 내지 1.3%의 가성 수용액(aqueous caustic solution)을 이용한 수세 및 0.01 내지 0.1%의 가성 수용액을 이용한 수세가 순차적으로 수행될 수 있다.The aramid tape (100) exiting the coagulation tube (32) is washed with water (40). Alternatively, washing with 0.3 to 1.3% aqueous caustic solution and washing with 0.01 to 0.1% aqueous caustic solution can be sequentially performed.
상기 수세된 아라미드 테이프(100)가 건조부(50)에서 건조됨으로써 상기 테이프(100)에 잔류하는 수분의 함량이 조절된다. 가열된 건조 롤(drying roll)에 아라미드 테이프(100)가 닿는 시간을 조절하거나 상기 건조 롤의 온도를 조절함으로써, 아라미드 테이프(100)의 수분 함유량이 조절될 수 있다. The water-retained aramid tape (100) is dried in the drying unit (50), thereby regulating the amount of water remaining on the tape (100). The moisture content of the
이어서, 상기 건조된 아라미드 테이프(100)가 와인더(60)에 감긴다. 이때, 아라미드 테이프(100)의 권취속도는 10 내지 700 mpm(meter per minute)일 수 있다.Next, the dried
이상에서 설명한 방법을 통해 제조된 본 발명의 연속 아라미드 테이프(100)는 5 내지 500 mm의 폭(W) 및 10 내지 20 ㎛의 두께(T)를 가지며, 상기 폭(W) 방향으로의 두께(T) 변동율이 10% 이하이다.The
본 발명의 연속 아라미드 테이프(100)는 다른 형태로 변환되어 다양한 용도로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 연속 아라미드 테이프(100)를 분쇄함으로써 얻어지는 침상형 또는 판상형 입자들은 콘크리트 보강재 또는 자동차 부품(예를 들어, 브레이크 패드, 개스킷 등) 보강재로서 사용될 수 있다.
The
이하, 구체적 실시예를 통해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이므로 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안 된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples. It should be noted, however, that the scope of the present invention should not be limited by the following examples.
실시예Example
18kg의 폴리파라페닐렌테레프탈아미드(PPD-T)를 82kg의 황산에 100℃에서 3시간 동안 용해시켜 도프를 제조하였다. 상기 도프를 슬릿 다이를 통해 압출하였다. 상기 슬릿 다이의 노즐에 형성된 슬릿은 100mm의 길이 및 80㎛의 폭을 가졌고, 상기 노즐의 길이는 50mm이었다.18 kg of polyparaphenylene terephthalamide (PPD-T) was dissolved in 82 kg of sulfuric acid at 100 DEG C for 3 hours to prepare a dope. The dope was extruded through a slit die. The slit formed in the nozzle of the slit die had a length of 100 mm and a width of 80 mu m, and the length of the nozzle was 50 mm.
상기 슬릿 다이를 통해 압출된 도프는 50mm 길이의 에어 갭을 거쳐 응고액이 담긴 응고조 및 응고튜브를 순차적으로 통과하면서 응고되어 아라미드 테이프를 형성하였다. 상기 응고튜브의 길이는 500mm이었고, 상기 응고튜브의 유도판들 사이의 간격은 50mm이었다.The dope extruded through the slit die was solidified while passing through a 50 mm-long air gap, a coagulation bath containing a coagulation solution and a coagulation tube, and formed into an aramid tape. The length of the coagulation tube was 500 mm, and the distance between the induction plates of the coagulation tube was 50 mm.
이어서, 상기 도프가 응고되어 형성된 아라미드 테이프를 수세 및 건조시킨 후 와인더에 감음으로써 50mm의 폭을 갖는 연속 아라미드 테이프를 완성하였다.
Then, the aramid tape formed by solidifying the dope was washed with water, dried, and wound around a winder to complete a continuous aramid tape having a width of 50 mm.
이렇게 완성된 아라미드 테이프의 폭 방향(Transverse Direction: TD)으로의 강도(tencity), 인장탄성율(tensile modulus), 및 두께 변동율을 다음의 방법들로 각각 측정하였고, 그 결과를 다음의 표 1에 나타내었다.The tencity, tensile modulus, and thickness variation ratio of the completed aramid tape to the transverse direction (TD) were measured by the following methods, and the results are shown in the following Table 1 .
아라미드Aramid 테이프의 Of tape TDTD 강도 및 Strength and TDTD 인장탄성율Tensile modulus 측정 Measure
아라미드 테이프의 중앙 부분에서 25mm×25mm의 시편을 취한 후, 인장 특성의 테스트 방법을 규정하고 있는 ASTM D882 표준 방법에 기초하여 인스트론(Instron)사의 테스트 장치로 아라미드 테이프의 TD 강도를 측정하였다. The 25 mm x 25 mm specimen was taken from the center of the aramid tape and the TD strength of the aramid tape was measured with an Instron test device based on the ASTM D882 standard method of testing the tensile properties.
또한, 상기 시편의 1% 신장시 강도 및 3% 신장시 강도를 각각 측정한 후 아래의 식에 의해 아라미드 테이프의 TD 인장탄성율을 산출하였다.The tensile modulus of elasticity of the aramid tape was calculated by the following equation after measuring the strength of the specimen at 1% elongation and the elongation at 3% elongation, respectively.
* 인장탄성율 = (3% 신장시 강도 - 1% 신장시 강도)/0.02* Tensile modulus = (3% elongation strength - 1% elongation elongation) /0.02
아라미드Aramid 테이프의 Of tape TDTD 두께 thickness 변동율Rate of change 측정 Measure
아라미드 테이프의 폭방향으로 서로 5mm의 간격을 두고 떨어져 있는 9개의 지점의 두께를 각각 측정한 후, 아래의 식에 의해 아라미드 테이프의 TD 두께 변동율을 산출하였다.After measuring the thicknesses of nine points spaced 5 mm apart from each other in the width direction of the aramid tape, the rate of change of the TD thickness of the aramid tape was calculated by the following equation.
* 두께 변동율(%) = {(Tmax - Tmin)/Tave} × 100* Thickness variation rate (%) = {(T max - T min ) / T ave } x 100
여기서, Tmax는 최대 두께이고, Tmin는 최소 두께이며, Tave는 평균 두께이다.Where T max is the maximum thickness, T min is the minimum thickness, and T ave is the average thickness.
위 표 1로부터, 아라미드 특유의 고강도 및 고탄성율 특성들의 저하 없이 우수한 두께 균일도를 갖는 연속 아라미드 테이프가 본 발명에 의해 제조될 수 있음을 알 수 있다.From Table 1 above, it can be seen that continuous aramid tapes having excellent thickness uniformity without degradation of high strength and high modulus characteristics peculiar to the aramid can be produced by the present invention.
10: 도프 공급부 20: 슬릿 다이
21: 몸체 22: 노즐
30: 응고부 31: 응고조
32: 응고 튜브 40: 수세부
50: 건조부 60: 와인더(winder)
100: 아라미드 테이프10: Dope supply part 20: Slit die
21: body 22: nozzle
30: solidifying part 31: solidifying tank
32: coagulation tube 40:
50: dryer 60: winder
100: aramid tape
Claims (8)
상기 도프를 슬릿 다이(slit die)를 통해 압출하는 단계; 및
아라미드 테이프를 형성하기 위하여, 상기 압출된 도프를 응고시키는 단계를 포함하되,
상기 슬릿 다이는 상기 도프를 소정 형태로 압출하기 위한 슬릿이 형성되어 있는 노즐을 포함하고,
상기 노즐의 슬릿은 50 내지 1,000 mm의 길이 및 40 내지 100㎛의 폭을 갖고,
상기 노즐은 4 내지 50 mm의 길이를 가지며,
상기 노즐의 길이는 상기 슬릿의 폭의 100 내지 625 배인 것을 특징으로 하는 연속 아라미드 테이프의 제조방법.Preparing a dope using an aromatic polyamide;
Extruding the dope through a slit die; And
And coagulating said extruded dope to form an aramid tape,
Wherein the slit die includes a nozzle having a slit for extruding the dope into a predetermined shape,
Wherein the slit of the nozzle has a length of 50 to 1,000 mm and a width of 40 to 100 m,
The nozzle has a length of 4 to 50 mm,
Wherein the length of the nozzle is 100 to 625 times the width of the slit.
상기 응고 단계는,
상기 압출된 도프가 에어 갭을 통과하도록 하는 단계; 및
상기 에어 갭을 통과한 상기 도프에 응고액을 접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 아라미드 테이프의 제조방법.The method of claim 3,
Wherein the solidifying step comprises:
Allowing the extruded dope to pass through an air gap; And
And contacting the coagulating liquid to the dope that has passed through the air gap.
상기 에어 갭의 길이는 1 내지 50 mm인 것을 특징으로 하는 연속 아라미드 테이프의 제조방법.5. The method of claim 4,
Wherein the air gap has a length of 1 to 50 mm.
상기 도프와 상기 응고액의 접촉은 응고부에서 수행되되,
상기 응고부는,
응고액을 저장하는 응고조; 및
상기 응고액의 배출 통로를 제공하기 위하여 상기 응고조 하부에 위치하는 응고 튜브를 포함하고,
상기 도프가 응고됨으로써 형성된 상기 아라미드 테이프는 상기 응고 튜브를 통과하는 것을 특징으로 하는 연속 아라미드 테이프의 제조방법.6. The method of claim 5,
Wherein the contact between the dope and the coagulating liquid is performed in a solidifying portion,
Wherein the solidifying portion comprises:
A coagulation tank storing the coagulation liquid; And
And a coagulation tube positioned below the coagulation bath to provide a discharge passage for the coagulation liquid,
Wherein the aramid tape formed by coagulation of the dope passes through the coagulation tube.
상기 응고 튜브는 10 내지 500 mm의 길이를 갖고,
상기 응고 튜브는, 상기 아라미드 테이프의 면과 평행한 면을 가지며 상기 응고액과 상기 아라미드 테이프의 흐름을 안내하기 위한 유도판들을 포함하며,
상기 유도판들 사이의 간격은 4 내지 50 mm인 것을 특징으로 하는 연속 아라미드 테이프의 제조방법.The method according to claim 6,
The coagulation tube has a length of 10 to 500 mm,
Wherein the coagulation tube has a surface parallel to the surface of the aramid tape and includes guide plates for guiding the flow of the coagulating liquid and the aramid tape,
Wherein the distance between the guide plates is 4 to 50 mm.
상기 응고 튜브를 빠져나온 상기 아라미드 테이프를 수세하는 단계;
상기 수세된 아라미드 테이프를 건조시키는 단계; 및
상기 건조된 아라미드 테이프를 와인더에 감는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 연속 아라미드 테이프의 제조방법.The method according to claim 6,
Washing the aramid tape exiting the coagulation tube with water;
Drying the washed aramid tape; And
Further comprising the step of winding the dried aramid tape onto a winder.
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