KR102062363B1 - Microporous Meta-Aramid Fiber and Method for Preparing the Same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 섬유 내부에 다수의 다공이 형성되는 것을 특징으로 하는 다공성 메타아라미드 섬유로 다수의 다공이 형성되어 메타아라미드 섬유의 고유 특성인 내열성과 더불어 흡음성, 단열성 등의 물성이 향상되는 다공성 메타아라미드 섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention is a porous meta-aramid fiber is characterized in that a plurality of pores are formed inside the fiber is a porous meta-aramid fiber is formed a plurality of pores to improve the physical properties such as sound absorption, heat insulation, heat resistance that is inherent characteristics of the meta-aramid fiber And a method for producing the same.
Description
본 발명은 다공성 메타아라미드 섬유 및 그의 제조방법에 관한 것으로 메타아라미드 섬유에 다수의 다공이 형성되어 흡음성, 단열성 등의 물성이 향상되는 다공성 메타아라미드 섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a porous meta-aramid fiber and a method for producing the same, and to a porous meta-aramid fiber and a method for producing the same, in which a plurality of pores are formed in the meta-aramid fiber to improve physical properties such as sound absorption and thermal insulation.
1960년대 개발된 아라미드라는 방향족 폴리아미드는 지방족 폴리아미드인 나일론의 내열성을 개선시키기 위해 개발된 것으로 노멕스(Nomex), 케블라(Kevlar)와 같은 상품명으로 잘 알려져 있는 방향족 폴리아미드는 난연성 섬유직물, 타이어 코드 등의 섬유용도로 사용될 수 있는 뛰어난 내열성과 높은 인장강도를 갖는다. Aromatic polyamides, called aramids, developed in the 1960s, were developed to improve the heat resistance of nylon, an aliphatic polyamide. Aromatic polyamides, which are well known by trade names such as Nomex and Kevlar, are flame retardant fabrics and tires. It has excellent heat resistance and high tensile strength which can be used for fiber applications such as cords.
일반적인 지방족 폴리아미드는 아미드기사이에 지방족 탄화수소가 결합되어 있는 합성수지이나, 아라미드(aramid)는 아미드기 사이에 벤젠기가 85%의 아미드 결합이 두 개의 방향족 고리에 결합되어 있는 합성수지를 말한다. 상기 지방족 폴리아미드의 지방족 탄화수소는 열을 가하면 쉽게 분자운동이 일어나는 데 반하여, 방향족 폴리아미드의 벤젠 환은 분자쇄가 강직하고 열을 가하여도 분자가 쉽게 움직이지 않으므로 열에 안정하고 탄성률이 높아 일반 지방족 폴리아미드와는 특성에 있어서 많은 차이를 나타낸다.A general aliphatic polyamide is a synthetic resin in which an aliphatic hydrocarbon is bonded between amide groups, and aramid refers to a synthetic resin in which 85% of amide bonds of benzene groups are bonded to two aromatic rings between amide groups. The aliphatic hydrocarbon of the aliphatic polyamide is easily molecular movement when heat is applied, whereas the benzene ring of the aromatic polyamide is stable to heat and high elastic modulus because the molecular chain does not move easily even if the molecular chain is rigid and heat, general aliphatic polyamide And show many differences in properties.
특히, 메타아라미드는 듀폰사에서 개발된 노멕스(Nomex), 데이진사에서 개발된 코넥스(Conex)가 대표적이다. 메타계 아라미드는 벤젠고리가 메타 위치에서 아미드기와 결합된 것으로 강도와 신도는 보통의 나일론과 비슷하나 열에 대한 안정성이 대단히 좋으며, 다른 내열용 소재에 비하여 가볍고 땀흡수도 어느정도 가능하므로 쾌적하다는 장점을 가지고 있어, 소방복, 경주용 자동차 운전자를 위한 유니폼, 우주 비행사 유니폼, 작업복 등의 내열용 의복 소재로 사용되며, 산업용으로는 고온용 필터등으로 쓰인다.In particular, meta-aramid is typical of Nomex (Dome) developed by DuPont, and Conex (Dex). Meta-aramid is a benzene ring combined with an amide group in the meta position, and its strength and elongation is similar to that of ordinary nylon, but it has excellent heat stability, and it is light and sweat absorption is more comfortable than other heat-resistant materials. It is used as a material for heat-resistant clothing such as fire fighting suit, uniform for race car driver, astronaut uniform, and work clothes, and is used as high temperature filter for industrial use.
메타아라미드 섬유는 대한민국 등록특허 제1703349호에서 개시된 바와 같이 메타-페닐렌 디아민(과 이소프탈로일클로라이드로 중합된 메타아라미드를 용매에 녹여 메타아라미드 도프를 형성하고 상기 메타아라미드 도프를 방사하여 섬유로 형성하는 섬유형성단계를 포함하여 제조하거나, 대한민국 등록특허 제0490219호에서와 같이 주 반복 단위로서 m-페닐렌디아민 이소프탈아미드 단위를 함유하는 메타형 전방향족 폴리아미드를 아미드 화합물 용매에 용해시켜 중합체 용액을 제조하고 중합체 용액을, 물 및 아미드 화합물 용매를 포함하지만 실질적으로 어떠한 염도 함유하지 않는 응고욕 중으로 방사돌기의 오리피스를 통해 섬유 형태로 압출하고 생성된 섬유질 중합체 용액을 응고욕 중에서 응고시키는 습식 방사 단계에 중합체 용액을 적용시키고; 섬유를 아미드 화합물 용매의 수용액을 함유하는 가소 연신욕 중에서 연신하는 연신 단계에, 응고로 형성된 생성 다공질 비연신 섬유를 적용시키고; 생성된 연신 섬유를 물로 세척하고; 세척된 섬유를 열 처리하는 단계(예컨대, 270 내지 400℃에서 가열하면서, 0.7 내지 3.0 의 연신율로 섬유를 추가 연신함)를 포함하여 제조된다.The metaaramid fibers are formed by dissolving meta-phenylene diamine (and meta-aramid polymerized with isophthaloyl chloride in a solvent to form meta-aramid dope and spinning the meta-aramid dope as disclosed in Korean Patent No. 1703349). Or a polymer solution prepared by dissolving a meta-type wholly aromatic polyamide containing m-phenylenediamine isophthalamide unit as a main repeating unit as in the Republic of Korea Patent No. 0490219. Spinning process wherein the polymer solution is extruded in the form of fibers through an orifice of spinneret into a coagulation bath comprising water and an amide compound solvent but substantially no salt, and the resulting fibrous polymer solution is coagulated in the coagulation bath. Applying a polymer solution to the; In the stretching step of stretching the fibers in a calcined stretching bath containing an aqueous solution of an amide compound solvent, applying the resultant porous non-stretched fiber formed by coagulation; washing the resulting stretched fiber with water; heat treating the washed fibers ( For example, further stretching the fibers at an elongation of 0.7 to 3.0 while heating at 270 to 400 ° C.).
상기와 같이 메타아라미드 섬유는 용도가 다양화되면서 최근에는 자동차 엔진커버 등의 내장재나 메타아라미드 섬유를 사용하는 난연 벽지로도 그 용도가 확장되고 있는 것으로 메타아라미드 섬유의 고유의 내열성 특성 이외에 추가적인 특성이 요구되고 있다.As described above, the meta-aramid fibers have been diversified in use, and thus, their use has also been extended to interior materials such as automobile engine covers and flame-retardant wallpaper using meta-aramid fibers. It is required.
본 발명은 상기와 같이 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 메타아라미드 섬유에 다수의 다공을 형성시켜 메타아라미드 섬유의 고유 특성인 내열성과 더불어 흡음성, 단열성 등의 물성이 부여된 다공성 메타아라미드 섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been invented to solve the problems of the prior art as described above to form a plurality of pores in the metaaramid fiber porous meta-aramid fiber given the physical properties such as sound absorption, heat insulation and heat resistance, which are inherent properties of the metaaramid fiber The purpose is to provide.
또한, 본 발명은 다공성 메타아라미드 섬유의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a method for producing a porous metaaramid fiber.
본 발명은 섬유 내부에 다수의 다공이 형성되는 것을 특징으로 하는 다공성 메타아라미드 섬유를 제공한다.The present invention provides a porous metaaramid fiber, characterized in that a plurality of pores are formed inside the fiber.
또한, 상기 다공은 총면적(중공율)이 섬유 단면에 대해 5~30%인 것을 특징으로 하는 다공성 메타아라미드 섬유를 제공한다.In addition, the porous provides a porous meta-aramid fiber, characterized in that the total area (hollow ratio) is 5 to 30% with respect to the fiber cross section.
또한, 본 발명은 다공성 메타아라미드 섬유 제조방법에 있어서, 메타-페닐렌 디아민(M-phenylene diamine, MPD)과 이소프탈로일클로라이드(Isophthaloyl chloride, IPC)를 중합하여 메타아라미드 수지를 제조하는 중합단계; 상기 중합 시에 발생되는 염산을 중화시키기 위해 수산화칼슘 및 암모니아로 중화하는 중화단계In addition, the present invention is a method for producing a porous meta-aramid fiber, a polymerization step of preparing a meta-aramid resin by polymerizing meta-phenylene diamine (M-phenylene diamine, MPD) and isophthaloyl chloride (IPC); Neutralization step of neutralizing with calcium hydroxide and ammonia to neutralize the hydrochloric acid generated during the polymerization
중화된 메타아라미드 도프(dope)를 여과하고 탈포하는 여과단계; 여과된 메타아라미드 도프를 습식방사하여 섬유화하는 섬유화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 메타아라미드 섬유 제조방법을 제공한다.A filtration step of filtering and defoaming the neutralized metaaramid dope; It provides a method for producing a porous meta-aramid fiber, characterized in that it comprises a fiberizing step of wetting the filtered meta-aramid dope by fiber.
또한, 상기 중화단계에서 수산화칼슘 및 암모니아는 몰비로 50:50~10:90로 첨가되는 것을 특징으로 하는 다공성 메타아라미드 섬유 제조방법을 제공한다.In addition, the calcium hydroxide and ammonia in the neutralization step provides a method for producing a porous meta-aramid fiber, characterized in that added in a molar ratio of 50:50 ~ 10:90.
상기와 같이 본 발명에 따른 다공성 메타아라미드 섬유는 메타아라미드 섬유에 다수의 다공이 형성되어 메타아라미드 섬유의 고유 특성인 내열성과 더불어 흡음성, 단열성 등의 물성이 부여되는 효과가 있다.As described above, the porous meta-aramid fiber according to the present invention has a plurality of pores formed in the meta-aramid fiber, and thus the physical properties such as sound absorption, heat insulation, etc. are provided along with heat resistance, which is inherent in the meta-aramid fiber.
도 1은 본 발명에 따른 다공성 메타아라미드 섬유 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 실시예 1의 다공성 메타아라미드 섬유 단면을 나타낸 사진이다.
도 3은 실시예 2의 다공성 메타아라미드 섬유 단면을 나타낸 사진이다.
도 4는 비교예의 메타아라미드 섬유 단면을 나타낸 사진이다.1 is a process chart showing a method for producing a porous metaaramid fiber according to the present invention.
Figure 2 is a photograph showing a cross section of the porous meta-aramid fiber of Example 1.
Figure 3 is a photograph showing a cross section of the porous meta-aramid fiber of Example 2.
4 is a photograph showing a cross section of meta-aramid fibers of the comparative example.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, it should be noted that in the drawings, the same components or parts denote the same reference numerals as much as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.As used herein, the terms 'about', 'substantially', and the like, are used at, or in close proximity to, numerical values when manufacturing and material tolerances inherent in the stated meanings are set forth, and an understanding of the present invention may occur. Accurate or absolute figures are used to assist in the prevention of unfair use by unscrupulous infringers.
도 1은 본 발명에 따른 다공성 메타아라미드 섬유 제조방법을 나타낸 공정도이고, 도 2는 실시예 1의 다공성 메타아라미드 섬유 단면을 나타낸 사진이며, 도 3은 실시예 2의 다공성 메타아라미드 섬유 단면을 나타낸 사진이고, 도 4는 비교예의 메타아라미드 섬유 단면을 나타낸 사진이다.1 is a process chart showing a method for producing a porous meta-aramid fiber according to the present invention, Figure 2 is a photo showing a cross-section of the porous meta-aramid fiber of Example 1, Figure 3 is a photo showing a cross-section of the porous meta-aramid fiber of Example 2 4 is a photograph showing a cross section of meta-aramid fibers of the comparative example.
본 발명은 도 2, 3에 나타난 바와 같이 메타아라미드 섬유 내부에 다수의 다공이 형성되는 것을 특징으로 하는 다공성 메타아라미드 섬유에 관한 것이다.The present invention relates to a porous meta-aramid fiber, characterized in that a plurality of pores are formed inside the meta-aramid fiber as shown in FIGS.
상기 메타아라미드 섬유에 형성되는 다공은 총면적(중공율)이 섬유 단면에 대해 5~30%인 것이 바람직할 것이다.It is preferable that the total area (hollow ratio) of the pores formed in the metaaramid fibers is 5 to 30% with respect to the fiber cross section.
상기 다공의 총면적이 5%미만이면 메타아라미드 섬유의 다공으로 발현되는 흡음성, 단열성 등의 물성이 미미하며, 다공의 총면적이 30%를 초과하면 메타아라미드 강도, 내열성 등의 물성이 저하될 수 있다.If the total area of the pores is less than 5%, the physical properties such as sound absorption, heat insulation, etc., expressed as the pores of the metaaramid fiber are insignificant, and if the total area of the pores exceeds 30%, physical properties such as metaaramid strength and heat resistance may be reduced.
상기와 같이 다공성 형성되는 본 발명의 다공성 메타아라미드 섬유는 도 1에 나타난 바와 같이 중합단계, 중화단계, 여과단계 및, 섬유화단계로 제조된다.Porous meta-aramid fibers of the present invention to be porous as described above is prepared by a polymerization step, a neutralization step, a filtration step, and a fiberization step as shown in FIG.
상기 중합단계는 메타-페닐렌 디아민(M-phenylene diamine, MPD)과 이소프탈로일클로라이드(Isophthaloyl chloride, IPC)를 중합하여 메타아라미드 수지를 제조하는 단계이다.The polymerization step is a step of polymerizing meta-phenylene diamine (M-phenylene diamine, MPD) and isophthaloyl chloride (Isophthaloyl chloride, IPC) to prepare a metaaramid resin.
상기 중합단계는 극성 아미드계 용매에 메타페닐렌디아민(MPD)을 용해시키고 이소프탈로일클로라이드(IPC)를 첨가하여 중합시킨다. The polymerization step is polymerized by dissolving metaphenylenediamine (MPD) in a polar amide solvent and adding isophthaloyl chloride (IPC).
상기 극성 아미드계 용매 내에서 메타페닐렌디아민과 이소스탈로일 클로라이드의 반응은 비교적 반응속도가 빠르고 발열반응이기 때문에 반응속도 제어를 위해 저온의 온도에서 중합하는 것이 바람직할 것이다.Since the reaction of metaphenylenediamine and isostaloyl chloride in the polar amide solvent is relatively fast and exothermic, it may be preferable to polymerize at a low temperature to control the reaction rate.
상기 이소프탈로일클로라이드를 첨가해서 반응이 시작될 때 혼합용액의 온도가 10℃ 이상인 경우에는 이소프탈로일클로라이드와 극성 아미드계 용매인 디메틸아세트아미드가 반응하는 부반응이 발생할 수 있으므로 중합 시에는 10℃ 이하로 조절되는 것이 바람직할 것이다.When the temperature of the mixed solution is 10 ° C. or more when the reaction is started by adding the isophthaloyl chloride, a side reaction may occur in which isophthaloyl chloride and dimethylacetamide, a polar amide solvent, may be 10 ° C. or less during polymerization. It would be desirable to adjust.
상기 극성 아미드계 용매는 디메틸아세트아미드(Dimethyl acetamide, DMAc), N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone, NMP), 디메틸포름아미드(Dimethyl formamide, DMF), 디메틸이미다졸리디논(Dimethyl imidazolidinone) 중 어느 하나의 화합물을 사용할 수 있으며, 가장 효과가 우수한 디메틸아세트아미드를 사용하는 것이 바람직할 것이다.The polar amide solvent is dimethyl acetamide (DMAc), N-methylpyrrolidone (N-methylpyrrolidone, NMP), dimethyl formamide (Dimethyl formamide, DMF), dimethyl imidazolidinone (Dimethyl imidazolidinone) Either compound can be used and it will be preferable to use dimethylacetamide, which is the most effective.
상기 중합단계에서 형성되는 메타아라미드 수지는 극성 아미드계 용매에 용융되어 있는 상태로 메타아라미드 도프를 형성하게 된다.The metaaramid resin formed in the polymerization step forms metaaramid dope in a molten state in a polar amide solvent.
상기 중화단계는 메타아라미드 수지가 중합될 때 발생되는 염산을 중화시키기 위해 수산화칼슘 및 암모니아로 중화하는 단계이다.The neutralization step is a step of neutralizing with calcium hydroxide and ammonia to neutralize the hydrochloric acid generated when the metaaramid resin is polymerized.
상기 수산화칼슘은 중화효율을 높이기 위해 극성 아미드계 용매에 분산시켜 슬러리화한 후 균질기(Homogenizer)에서 갈아주고 분산시켜서 수산화칼슘 평균 입도 사이즈를 작게 하고 균일분산을 사용하는 것이 바람직할 것이다.In order to increase the neutralization efficiency, the calcium hydroxide may be dispersed in a polar amide solvent, slurryed, and then ground and dispersed in a homogenizer to reduce the average calcium hydroxide particle size and to use uniform dispersion.
상기 중화단계에서 첨가되는 수산화칼슘 및 암모니아는 발생되는 염산의 당량에 따라 조절되어야 할 것이다.Calcium hydroxide and ammonia added in the neutralization step should be adjusted according to the equivalent amount of hydrochloric acid generated.
상기 중화단계에서 수산화칼슘 및 암모니아는 몰비로 50:50~10:90로 첨가되는 것이 바람직한 것으로 암모니아의 함량이 낮으면 형성되는 다공이 적게 발생될 수 있으며, 암모니아의 함량이 높으면 다공의 수가 크게 증가하여 메타아라미드 섬유의 물성을 저해할 수 있다.In the neutralization step, calcium hydroxide and ammonia are preferably added in a molar ratio of 50:50 to 10:90, and low porosity may be generated when the content of ammonia is low. The physical properties of metaaramid fibers can be inhibited.
상기 여과단계는 중화된 메타아라미드 도프(dope)를 여과하고 탈포하여 방사에 적합한 메타아라미드 도프로 형성시키는 단계이다.The filtration step is a step of filtering and defoaming the neutralized metaaramid dope to form a metaaramid dope suitable for spinning.
상기 여과 단계를 통하여 메타아라미드 도프 내에 존재하는 고형 불순물이나 미반응 고형분 등을 여과시키고, 탈포 공정을 통하여 메타아라미드 도프 내에 존재하는 기포를 제거한다. Through the filtration step, the solid impurities or unreacted solids and the like present in the metaaramid dope are filtered out, and the air bubbles present in the metaaramid dope are removed through a defoaming process.
상기 섬유화단계는 여과된 메타아라미드 도프를 습식방사하여 섬유화하는 단계로 일반적인 메타아라미드 섬유의 습식방사방법으로 메타아라미드 섬유를 제조할 수 있다.The fiberizing step is a step of weaving the fibrous metaaramid dope by wet spinning, it is possible to produce a metaaramid fiber by a wet spinning method of a general metaaramid fiber.
상기 메타아라미드 섬유의 습식방사의 일예로 습식방사, 습식연식, 열처리, 건열처리로 메타아라미드 섬유를 제조할 수 있다.As an example of the wet spinning of the metaaramid fiber, the metaaramid fiber may be manufactured by wet spinning, wet softening, heat treatment, and dry heat treatment.
즉, 상기 메타아라미드 도프를 극성 아미드계 용매와 물로 구성된 20~80℃의 응고액(용매 비율 20~80중량%) 중에 습식방사하여 다공질의 섬유상물로 응고하고, 용매의 수성 용액으로 이루어지는 20~70℃의 가소 연식욕 중에서 1.5~15배로 습식연신하며, 연신된 메타아라미드 섬유를 수세한 후 포화 수증기 중에서 열처리하고 30℃이하의 냉수 및 40~90℃의 온수에서 세정 후 건조하고 200~400℃에서 건열처리하여 메타아리미드 섬유를 제조할 수 있다.That is, the metaaramid dope is wet-spun in a coagulating solution (solvent ratio 20-80 wt%) composed of a polar amide solvent and water to coagulate into a porous fibrous material, and 20 to 20 consisting of an aqueous solution of a solvent. Wet drawing is stretched 1.5 to 15 times in a calcined soft bath at 70 ° C, washed with stretched meta-aramid fibers, heat-treated in saturated steam, washed with cold water below 30 ° C and hot water at 40 ° C to 90 ° C, dried and then 200 to 400 ° C. Metaarimid fibers can be prepared by dry heat treatment at.
상기 응고액에 포함되는 용매는 디메틸아세트아미드(Dimethyl acetamide, DMAc), N-메틸피롤리돈(N-methylpyrrolidone, NMP), 디메틸포름아미드(Dimethyl formamide, DMF), 및 디메틸이미다졸리디논(Dimethyl imidazolidinone) 중 어느 하나를 사용할 수 있을 것이다.The solvent included in the coagulation solution is dimethyl acetamide (DMAc), N-methylpyrrolidone (N-methylpyrrolidone, NMP), dimethyl formamide (Dimethyl formamide, DMF), and dimethylimidazolidinone (Dimethyl). imidazolidinone) may be used.
본 발명의 다공성 메타아라미드 섬유 내의 발생되는 다공은 중화단계에서 발생된 염화칼슘, 염화암모늄의 물에 대한 용해도 차이에 의해 것으로 추정된다.The porosity generated in the porous metaaramid fiber of the present invention is estimated by the difference in the solubility of calcium chloride and ammonium chloride in water generated in the neutralization step.
즉, 메타아라미드 도프 내에 존재하는 염화칼슘, 염화암모늄 중 상기 염화칼슘은 물의 용해도가 높아 습식방사의 응고액에 빠르게 용해되어 섬유에 다공을 형성시키지 않으나, 염화암모늄은 물의 용해도가 낮아 서서히 배출되는 것으로 메타아라미드 섬유가 섬유상으로 고체화된 후에도 완전히 용해되지 않고 잔존하다가 서서히 배출되면서 다공을 형성하는 것으로 추정된다.That is, the calcium chloride among the ammonium chloride and the ammonium chloride present in the metaaramid dope has a high solubility in water, so that the calcium chloride is rapidly dissolved in the coagulating solution of the wet spinning and does not form pores in the fiber, but the ammonium chloride is slowly discharged due to the low solubility of water. It is presumed that after the fiber solidifies into a fibrous state, it is not completely dissolved but remains and then gradually discharges to form pores.
상기와 같이 본 발명의 다공성 메타아라미드 섬유는 섬유 내부에 형성된 다공에 의해 높은 함기율로 흡음성, 단열성 등이 향상되어 다양한 산업분야에서 활용될 수 있을 것이다.As described above, the porous meta-aramid fiber of the present invention may be utilized in various industrial fields by improving sound absorption, heat insulation, etc. at a high moisture content by pores formed in the fiber.
이하 본 발명에 따른 다공성 메타아라미드 섬유를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.Examples of the method for producing the porous metaaramid fiber according to the present invention are shown below, but the present invention is not limited to the examples.
실시예Example 1 One
디메틸아세트아미드(DMAc)에 메타-페닐렌 디아민(MPD)을 용해한 후, 이소프탈로일클로라이드(IPC)을 첨가하고 중합하여 메타아라미드 수지를 중합하는 중합단계를 실시하였다.After dissolving meta-phenylene diamine (MPD) in dimethylacetamide (DMAc), isophthaloyl chloride (IPC) was added and polymerized to polymerize the metaaramid resin.
중화단계는 수산화칼슘과 암모니아를 몰비 50 대 50으로 혼합하여 실시하였으며, 중화된 메타아라미드 도프를 여과 및 탈포하는 여과단계를 거친 후 메타아라미드 농도가 20중량%인 메타아라미드 도프를 제조하였다.The neutralization step was carried out by mixing calcium hydroxide and ammonia in a molar ratio of 50 to 50. After the filtration step of filtering and defoaming the neutralized metaaramid dope, metaaramid dope having a metaaramid concentration of 20% by weight was prepared.
상기 메타아라미드 도프를 디메틸아세트아미드 45중량%, 물 55중량%의 50℃ 응고액에 습식방사하여 메타아라미드 섬유를 제조 후에 수세하였다.The metaaramid dope was wet-spun into a 50 ° C. coagulating solution of 45% by weight of dimethylacetamide and 55% by weight of water, and washed with water after producing the metaaramid fiber.
상기 수세된 메타아라미드 섬유에 열연신 및 열고정을 실시하여 본 발명의 다공성 메타아라미드 섬유를 제조하였다.Heat-stretching and heat setting were performed on the washed metaaramid fibers to prepare the porous metaaramid fibers of the present invention.
도 2는 실시예 1로 제조된 다공성 메타아라미드 섬유의 단면 사진이다.2 is a cross-sectional photograph of a porous metaaramid fiber prepared in Example 1.
실시예Example 2 2
상기 실시예 1과 동일하게 제조하였으나, 중화단계에서 수산화칼슘과 암모니아를 몰비 10 대 90 혼합하여 중화하여 다공성 메타아라미드 섬유를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, but neutralized by mixing the calcium hydroxide and ammonia in a molar ratio of 10 to 90 in the neutralization step to prepare a porous meta-aramid fiber.
도 3은 실시예 2로 제조된 다공성 메타아라미드 섬유의 단면 사진이다.3 is a cross-sectional photograph of a porous metaaramid fiber prepared in Example 2.
비교예Comparative example
실시예 1과 동일하게 실시하였으나, 중화단계에서 암모니아를 사용하지 않고 수산화칼슘만으로 중화하여 메타아라미드 섬유를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, but neutralized with calcium hydroxide without using ammonia in the neutralization step to prepare a metaaramid fiber.
도 4는 비교예로 제조된 메타아라미드 섬유의 단면 사진이다.Figure 4 is a cross-sectional photograph of the metaaramid fibers produced by the comparative example.
◈ 실시예 및 비교예의 평가 실험◈ Evaluation experiments of Examples and Comparative Examples
상기 실시예 1,2와 비교예에서 제조된 메타아라미드 섬유의 중공율 및 각각의 메타아라미드 섬유로 부직포를 제조하여 흡음성(ISO R354 Alpha Cabin법으로 측정)을 측정하여 표 1에 나타내었다.The hollow ratios of the metaaramid fibers prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Examples and non-woven fabrics were prepared from the respective metaaramid fibers to measure sound absorption (measured by ISO R354 Alpha Cabin method), and are shown in Table 1 below.
표 1에서와 같이 실시예 1,2의 메타아라미드 섬유는 다공성으로 중공율을 가지고 있으나, 비교예의 메타아라미드 섬유는 다공이 형성되지 않았다.As shown in Table 1, the metaaramid fibers of Examples 1 and 2 had a porosity with porosity, but the metaaramid fibers of the comparative example did not form pores.
또한, 실시예 2가 실시예 1보다 중공율이 큰 것으로 암모니아의 함량이 높아짐에 따라 다공성이 커지는 것을 알 수 있다.In addition, it can be seen that Example 2 has a larger hollow ratio than Example 1, and the porosity increases as the content of ammonia increases.
흡음성 측정을 통해 알 수 있듯이 다공을 가지는 본 발명의 실시예 1,2가 다공이 형성되지 않은 비교예에 비해 흡음성이 우수한 것을 알 수 있으며, 중공율이 높은 실시예 2가 실시예 1보다 흡음성이 향상되는 것을 알 수 있다.As can be seen from the sound absorption measurement, Examples 1 and 2 of the present invention having pores have better sound absorption than the comparative examples in which no pores are formed. It can be seen that the improvement.
Claims (4)
메타-페닐렌 디아민(M-phenylene diamine, MPD)과 이소프탈로일클로라이드(Isophthaloyl chloride, IPC)를 중합하여 메타아라미드 수지를 제조하는 중합단계;
상기 중합 시에 발생되는 염산을 중화시키고, 섬유 내부에 다공을 형성시키기 위해 수산화칼슘 및 암모니아을 몰비 50:50~10:90로 첨가하여 중화하는 중화단계;
중화된 메타아라미드 도프(dope)를 여과하고 탈포하는 여과단계; 및
여과된 메타아라미드 도프를 습식방사하여 섬유화하는 섬유화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다공성 메타아라미드 섬유 제조방법.
In the method for producing a porous metaaramid fiber,
A polymerization step of polymerizing meta-phenylene diamine (M-phenylene diamine, MPD) and isophthaloyl chloride (IPC) to prepare a metaaramid resin;
Neutralizing the hydrochloric acid generated during the polymerization, and neutralizing by adding calcium hydroxide and ammonia in a molar ratio of 50:50 to 10:90 to form pores in the fiber;
A filtration step of filtering and defoaming the neutralized metaaramid dope; And
Method for producing a porous meta-aramid fiber, characterized in that it comprises a fiberizing step of wetting the filtered meta-aramid dope by fiber.
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Non-Patent Citations (1)
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