KR102140310B1 - Meta-Aramid Fiber of high strength and Method for Preparing the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 메타-페닐렌 디아민(M-phenylene diamine, MPD)과 이소프탈로일클로라이드(Isophthaloyl chloride, IPC)를 중합하여 메타아라미드 수지를 제조하는 중합단계; 상기 메타아라미드 수지를 극성 아미드계 용매에 녹여 메타아라미드 도프(Dope)로 제조하는 도프제조단계, 상기 메타아라미드 도프를 방사하여 메타아라미드 섬유로 제조하는 섬유제조단계를 포함하되, 상기 중합단계에서 메타-페닐렌 디아민(MPD)과 이소프탈로일클로라이드(IPC)는 당량비(MPD/IPC) 0.995~0.999로 중합되는 것을 특징으로 하는 강도가 우수한 메타아라미드 섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention is a polymerization step of preparing meta-aramid resin by polymerizing meta-phenylene diamine (MPD) and isophthaloyl chloride (IPC); A dope manufacturing step of dissolving the meta-aramid resin in a polar amide-based solvent to produce meta-aramid dope, and a fiber manufacturing step of spinning the meta-aramid dope to produce meta-aramid fiber, wherein Phenylene diamine (MPD) and isophthaloyl chloride (IPC) relates to meta-aramid fibers having excellent strength, characterized in that they are polymerized in an equivalent ratio (MPD/IPC) of 0.995 to 0.999, and a method for manufacturing the same.

Description

강도가 우수한 메타아라미드 섬유 및 그의 제조방법{Meta-Aramid Fiber of high strength and Method for Preparing the Same}Meta-Aramid Fiber of high strength and Method for Preparing the Same

본 발명은 강도가 우수한 메타아라미드 섬유 및 그의 제조방법에 관한 것으로 메타아리미드 수지 제조시에 원료물질의 당량비를 조절하여 메타아라미드 섬유의 강도가 개성되는 강도가 우수한 메타아라미드 섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a meta-aramid fiber having excellent strength and a method for manufacturing the same, and a meta-aramid fiber having excellent strength in which the strength of the meta-aramid fiber is improved by adjusting the equivalent ratio of raw materials during metaarimid resin production and a method for manufacturing the same will be.

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 polyamide called aramid, developed in the 1960s, was developed to improve the heat resistance of nylon, an aliphatic polyamide. Aromatic polyamides, well known under the trade names such as Nomex and Kevlar, are flame retardant textile fabrics and tires. It has excellent heat resistance and high tensile strength that 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 typical aliphatic polyamide is a synthetic resin in which aliphatic hydrocarbons are bonded between amide groups, but aramid is a synthetic resin in which 85% of amide bonds between amide groups are bonded to two aromatic rings. The aliphatic hydrocarbon of the aliphatic polyamide easily undergoes molecular motion when heat is applied, whereas the benzene ring of the aromatic polyamide is stable in heat and has a high elastic modulus because the molecular chain is rigid and the molecule does not easily move when heated. And show many differences in characteristics.

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, Metaaramid is representative of Nomex developed by DuPont and Conex developed by Deijin. Meta-aramid is a benzene ring combined with an amide group at the meta position, and its strength and elongation are similar to that of ordinary nylon, but it has very good heat stability, and is lighter than other heat-resistant materials, and has some advantages of being comfortable because it can absorb sweat to some extent. It is used as a material for heat-resistant clothing such as firefighting uniforms, uniforms for racing motorists, astronaut uniforms, and working clothes, and is used as a high-temperature filter for industrial purposes.

메타아라미드 섬유는 대한민국 등록특허 제1703349호에서 개시된 바와 같이 메타-페닐렌 디아민과 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 3.0의 연신율로 섬유를 추가 연신함)를 포함하여 제조된다.Meta-aramid fibers are formed by dissolving meta-aramid dope polymerized with meta-phenylene diamine and isophthaloyl chloride in a solvent to form meta-aramid dope and spinning the meta-aramid dope to form fibers as disclosed in Korean Patent Registration No. 1703349. A polymer solution is prepared by dissolving a meta-type wholly aromatic polyamide containing m-phenylenediamine isophthalamide unit as a main repeating unit in a amide compound solvent, as prepared in a fiber-forming step or as in Korean Patent Registration No. 0490219. A wet spinning step of preparing and extruding the polymer solution into the form of a fiber through a orifice of a spinneret into a coagulation bath containing water and an amide compound solvent but containing substantially no salt and coagulating the resulting fibrous polymer solution in a coagulation bath. Applying a polymer solution; The resulting porous non-stretched fiber formed by coagulation is applied to the stretching step of stretching the fiber in a plastic stretching bath containing an aqueous solution of an amide compound solvent; The resulting stretched fiber was washed with water; And heat treating the washed fibers (eg, further stretching the fibers at an elongation of 0.7 to 3.0 while heating at 270 to 400° C.).

상기와 같이 메타아라미드 섬유는 내열성을 우수하여 다양한 산업용 소재로 사용되고 있으나, 강도에서는 파라아라미드 섬유보다는 미흡하여 보다 넓은 용도로 사용되기 위해서는 강도 개선이 필요한 실정이다.As described above, meta-aramid fibers have excellent heat resistance and are used as various industrial materials, but in strength, they are less than para-aramid fibers, and thus need to be improved in strength to be used for wider applications.

본 발명은 상기와 같이 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 메타아라미드 섬유를 제조하기위한 메타아라미드 수지 중합시에 메타-페닐렌 디아민(MPD)과 이소프탈로일클로라이드(IPC)는 당량비(MPD/IPC)를 조절하여 강도를 향상시킬 수 있는 메타아라미드 섬유 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was invented to solve the problems of the prior art as described above, and meta-phenylene diamine (MPD) and isophthaloyl chloride (IPC) in the polymerization of meta-aramid resin for producing meta-aramid fiber have an equivalent ratio (MPD). /IPC) is to provide a method for manufacturing meta-aramid fibers capable of improving strength.

또한, 본 발명의 메타아라미드 섬유 제조방법으로 제조되는 강도가 우수한 메타아라미드 섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a meta-aramid fiber having excellent strength produced by the method for manufacturing a meta-aramid fiber.

본 발명은 메타-페닐렌 디아민(M-phenylene diamine, MPD)과 이소프탈로일클로라이드(Isophthaloyl chloride, IPC)를 중합하여 메타아라미드 수지를 제조하는 중합단계; 상기 메타아라미드 수지를 극성 아미드계 용매에 녹여 메타아라미드 도프(Dope)로 제조하는 도프제조단계, 상기 메타아라미드 도프를 방사하여 메타아라미드 섬유로 제조하는 섬유제조단계를 포함하되, 상기 중합단계에서 메타-페닐렌 디아민(MPD)과 이소프탈로일클로라이드(IPC)는 당량비(MPD/IPC) 0.995~0.999로 중합되는 것을 특징으로 하는 강도가 우수한 메타아라미드 섬유 제조방법을 제공한다.The present invention is a polymerization step of preparing meta-aramid resin by polymerizing meta-phenylene diamine (MPD) and isophthaloyl chloride (IPC); The meta-aramid resin is dissolved in a polar amide-based solvent to prepare a meta-aramid dope (Dope), a dope production step, spinning the meta-aramid dope to produce a meta-aramid fiber fiber manufacturing step, but in the polymerization step meta- Phenylene diamine (MPD) and isophthaloyl chloride (IPC) provide a method for producing meta-aramid fibers having excellent strength, characterized in that they are polymerized in an equivalent ratio (MPD/IPC) of 0.995 to 0.999.

또한, 상기 중합단계에서 제조되는 메타아라미드 수지의 상대점도는 2.3~2.6인 것을 특징으로 하는 강도가 우수한 메타아라미드 섬유 제조방법을 제공한다.In addition, the relative viscosity of the meta-aramid resin prepared in the polymerization step is 2.3 to 2.6 provides a method for producing meta-aramid fibers having excellent strength.

또한, 상기 도프제조단계에서 메타아라미드 수지의 농도는 14~20중량%인 것을 특징으로 하는 강도가 우수한 메타아라미드 섬유 제조방법을 제공한다.In addition, the concentration of meta-aramid resin in the dope manufacturing step provides a method for producing meta-aramid fibers having excellent strength, characterized in that 14 to 20% by weight.

또한, 상기 메타아라미드 도프의 겉보기 점도는 2100~2750포이즈(Poise)인 것을 특징으로 하는 강도가 우수한 메타아라미드 섬유 제조방법을 제공한다.In addition, the meta-aramid dope has an apparent viscosity of 2100 ~ 2750 poise (Poise) provides a method for producing meta-aramid fibers having excellent strength.

또한, 상기의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 강도가 우수한 메타아라미드 섬유를 제공한다.In addition, it provides a meta-aramid fiber having excellent strength, characterized in that produced by the above manufacturing method.

상기와 같이 본 발명에 따른 강도가 우수한 메타아라미드 섬유 제조방법은 메타아라미드 섬유를 제조하기위한 메타아라미드 수지 중합시에 메타-페닐렌 디아민(MPD)과 이소프탈로일클로라이드(IPC)는 당량비(MPD/IPC)를 조절하여 메타아라미드 섬유의 제조공정성을 향상시키고 강도가 향상되는 효과가 있다.As described above, the method for manufacturing meta-aramid fibers having excellent strength according to the present invention is equivalent to the ratio of meta-phenylene diamine (MPD) and isophthaloyl chloride (IPC) when polymerizing meta-aramid resin for producing meta-aramid fiber. IPC) to improve the processability of the meta-aramid fiber and improve the strength.

또한, 본 발명의 제조방법을 통해 별도의 추가 공정이나 첨가제 없이 강도가 개선된 메타아라미드 섬유를 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, through the manufacturing method of the present invention, there is an effect capable of producing meta-aramid fibers having improved strength without additional processes or additives.

도 1은 강도가 우수한 메타아라미드 섬유 제조방법의 공정도이다.1 is a process diagram of a method for manufacturing meta-aramid fibers having excellent strength.

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, it should be noted that, among the drawings, the same components or parts indicate the same reference numerals as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related known functions or configurations are omitted so as 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', etc. are used in the sense of or close to the numerical values when manufacturing and material tolerances unique to the stated meaning are presented, and the understanding of the present invention. To help, accurate or absolute figures are used to prevent unconscionable abusers from unduly using the disclosed disclosure.

도 1은 강도가 우수한 메타아라미드 섬유 제조방법의 공정도로 도 1에서와 같이 본 발명은 중합단계, 도프제조단계, 섬유제조단계를 포함하여 메타아라미드 섬유를 제조한다.1 is a process diagram of a method for producing meta-aramid fibers having excellent strength, as shown in FIG. 1, the present invention manufactures meta-aramid fibers including a polymerization step, a dope production step, and a fiber production step.

상기 중합단계는 메타-페닐렌 디아민(M-phenylene diamine, MPD)과 이소프탈로일클로라이드(Isophthaloyl chloride, IPC)을 중합하여 메타아라미드 수지를 제조하는 단계이다.The polymerization step is a step of preparing meta-aramid resin by polymerizing meta-phenylene diamine (MPD) and isophthaloyl chloride (IPC).

일반적으로 메타아라미드 수지를 제조할 때에는 메타-페닐렌 디아민(MPD)과 이소프탈로일클로라이드(IPC)의 당량비(MPD/IPC)는 매우 작은 차이로 제조되는 메타아라미드 수지의 물성이 크게 변화하기 때문에 중요한 요소이다.In general, when preparing meta-aramid resin, the equivalent ratio of meta-phenylene diamine (MPD) to isophthaloyl chloride (IPC) (MPD/IPC) is important because the physical properties of meta-aramid resins that are manufactured with very small differences are significantly changed. Element.

메타아라미드 중합 시에 이소프탈로일클로라이드(IPC)의 당량이 메타-페닐렌 디아민(M-phenylene diamine, MPD)이 당량보다 높아질수록 메타아라미드 수지의 상대점도(RV)가 상승하여 강도가 높은 메타아라미드 섬유를 제조할 수 있으나, 메타아라미드 수지의 상대점도가 향상됨에 따라 메타아라미드 도프의 겉보기 점도가 크게 상승되어 섬유제조공정성이 크게 저하되는 문제로 일반적으로 섬유에 사용되는 메타아라미드 수지는 0.985~1.015의 당량비(MPD/IPC)로 제조되었다.During meta-aramid polymerization, the higher the meta-phenylene diamine (MPD) equivalents of isophthaloyl chloride (IPC) is, the higher the relative viscosity (RV) of the meta-aramid resin is, the higher the strength of meta-aramid is. Fibers can be produced, but as the relative viscosity of the meta-aramid resin is improved, the apparent viscosity of the meta-aramid dope is greatly increased and the process of manufacturing the fiber is greatly reduced. As a result, the meta-aramid resin used in the fiber is 0.985~1.015. It was prepared at equivalent ratio (MPD/IPC).

본 발명은 상기 중합단계에서 메타-페닐렌 디아민(MPD)과 이소프탈로일클로라이드(IPC)의 당량비(MPD/IPC) 0.995~0.999로 조절하고 메타아라미드 도프의 농도를 조절하여 메타아라미드 섬유의 강도 향상시킬 수 있는 최적의 조건을 도출한 발명이다.The present invention improves the strength of meta-aramid fibers by adjusting the equivalent ratio (MPD/IPC) of meta-phenylene diamine (MPD) and isophthaloyl chloride (IPC) 0.995 to 0.999 in the polymerization step and adjusting the concentration of metaaramid dope. It is an invention that derives the optimum conditions that can be made.

상기와 같이 본 발명은 중합단계에서 메타-페닐렌 디아민(MPD)과 이소프탈로일클로라이드(IPC)의 당량비(MPD/IPC) 0.995~0.999로 메타아라미드 수지를 제조하는 것으로 상기 당량비가 0.995 미만이면 메타아라미드 수지의 상대점도 및 겉보기 점도가 크게 증가하여 섬유제조공정성이 저하될 수 있으며, 상기 당량비가 0.999를 초과하면 제조되는 메타아라미드 섬유의 강도 향상을 기대할 수 없다.As described above, the present invention is to prepare a meta-aramid resin with an equivalent ratio of meta-phenylene diamine (MPD) and isophthaloyl chloride (IPC) in the polymerization step (MPD/IPC) of 0.995 to 0.999. If the equivalent ratio is less than 0.995, meta The relative viscosity and apparent viscosity of the aramid resin may be greatly increased, thereby deteriorating the fiber manufacturing processability, and when the equivalent ratio exceeds 0.999, it is not expected to improve the strength of the produced meta-aramid fiber.

상기 중합단계에서 제조되는 메타아라미드 수지의 상대점도는 메타아라미드 도프의 겉보기 점도가 크게 상승되지 않도록 2.3~2.6인 것이 바람직할 것이다.The relative viscosity of the meta-aramid resin prepared in the polymerization step is preferably 2.3 to 2.6 so that the apparent viscosity of the meta-aramid dope is not significantly increased.

상기 도프제조단계는 상기 메타아라미드 수지를 극성 아미드계 용매에 녹여 메타아라미드 도프(Dope)로 제조하는 단계이다.The dope manufacturing step is a step of dissolving the meta-aramid resin in a polar amide-based solvent to prepare a meta-aramid dope.

상기 메타아라미 도프 형성 시에 상기 극성 아미드계 용매와 메타아라미드의 혼합율에 따라 메타아라미드 도프의 겉보기 점도를 조절할 수 있는 것으로 방사에 적합하도록 상기 극성 아미드계 용매와 메타아라미드의 혼합율을 조절하는 것이 바람직할 것이다. When the meta-aramid dope is formed, the apparent viscosity of the meta-aramid dope can be adjusted according to the mixing ratio of the polar amide-based solvent and meta-aramid, and it is preferable to adjust the mixing ratio of the polar amide-based solvent and meta-aramid to be suitable for spinning. something to do.

상기 도프제조단계에서 제조되는 메타아라미드 도프의 농도는 14~20중량%인 것이 바람직한 것으로 사용되는 메타아라미드 수지의 상대점도에 따라 메타아라미드 도프의 농도를 조절하여야 할 것이다.The concentration of meta-aramid dope prepared in the dope manufacturing step is preferably 14 to 20% by weight, and the concentration of meta-aramid dope should be adjusted according to the relative viscosity of the meta-aramid resin used.

또한, 상기 메타아라미드 도프의 겉보기 점도는 2100~2750포이즈(Poise)인 것이 바람직할 것이다.In addition, the apparent viscosity of the meta-aramid dope is preferably 2100 ~ 2750 poise (Poise).

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 (DMF), dimethyl imidazolidinone (Dimethyl imidazolidinone) Either compound can be used, and it is preferable to use dimethylacetamide, which is the most effective.

상기 섬유제조단계는 상기 메타아라미드 도프를 방사하여 메타아라미드 섬유로 제조하는 단계로 일반적인 습식방사법을 통해 메타아라미드 섬유를 제조할 수 있을 것이다.The fiber manufacturing step is a step of manufacturing the meta-aramid fiber by spinning the meta-aramid dope, and the meta-aramid fiber may be manufactured through a general wet spinning method.

일예로 상기 메타아라미드 도프를 응고액에서 습식방사하고 연신하여 메타아라미드 섬유로 제조할 수 있다. For example, the meta-aramid dope may be wet-spun in a coagulating liquid and stretched to produce meta-aramid fibers.

상기 섬유제조단계 후에 열연신(heat stretching) 단계, 열고정 단계(Heat seting) 등이 더 실시될 수 있으며, 목적에 따라 크림프(Crimp)부여 단계를 실시할 수 있을 것이다.After the fiber manufacturing step, a heat stretching step, a heat seting step, or the like may be further performed, and a crimp application step may be performed according to the purpose.

상기와 같은 본 발명에 따른 강도가 우수한 메타아라미드 섬유 제조방법은 메타아라미드 섬유에 사용되는 메타아라미드 수지를 당량비를 조절하여 합성하고 메타아라미드의 농도를 조절하여 메타아라미드 섬유의 강도를 향상시킬 수 있다.The method for manufacturing meta-aramid fibers having excellent strength according to the present invention as described above can synthesize meta-aramid resins used in meta-aramid fibers by adjusting the equivalent ratio and improve the strength of meta-aramid fibers by adjusting the concentration of meta-aramid.

이하 본 발명에 따른 강도가 우수한 메타아라미드 섬유를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, examples of a method for manufacturing meta-aramid fibers having excellent strength according to the present invention are shown, but the present invention is not limited to the examples.

실시예Example 1 내지 4 1 to 4

메타-페닐렌 디아민(M-phenylene diamine, MPD)과 이소프탈로일클로라이드(Isophthaloyl chloride, IPC)의 실시예 별로 당량비를 조절하여 메타아라미드 수지를 제조하였다.Meta-aramid resin was prepared by controlling the equivalent ratio according to examples of meta-phenylene diamine (MPD) and isophthaloyl chloride (IPC).

중합된 메타아라미드를 용매인 디메틸아세트아미드에 녹여 메타아라미드 도프(Dope)를 제조하였다. 상기 메타아라미드 도프는 실시예 별로 메타아라미드 농도 20중량%, 18중량%, 16중량% 14중량%로 각각 제조하였다.Meta-aramid dope was prepared by dissolving the polymerized meta-aramid in dimethylacetamide as a solvent. The meta-aramid dope was prepared with a meta-aramid concentration of 20% by weight, 18% by weight, and 16% by weight with 14% by weight, respectively.

상기에서 제조된 메타아라미드 도프를 디메틸아세트아미드 45중량%, 물 55중량%의 50℃ 응고액을 형성시키고 습식방사하여 메타아라미드 섬유를 제조 후에 수세하였다.The meta-aramid dope prepared above was formed by forming a 50° C. coagulation solution of 45% by weight of dimethylacetamide and 55% by weight of water, and then spinning by wet spinning to prepare the meta-aramid fiber after washing.

상기 수세된 메타아라미드 섬유를 250~350℃에서 열연신을 하였으며, 300~450℃에서 열고정하여 본 발명에 따른 강도가 우수한 메타아라미드 섬유를 제조하였다.The washed meta-aramid fibers were hot-stretched at 250 to 350°C, and heat-set at 300 to 450°C to prepare meta-aramid fibers having excellent strength according to the present invention.

상기 실시예에 따른 메타아라미드 수지의 당량비(MPD/IPC), 상대점도, 겉보기 점도를 측정하여 표 1,2에 나타내었다.The equivalent ratio (MPD/IPC), relative viscosity, and apparent viscosity of the meta-aramid resin according to the above example were measured and are shown in Tables 1 and 2.

비교예Comparative example

실시예 1과 동일하게 실시하였으나, 메타아라미드 수지 제조시 당량비(MPD/IPC)는 1.002로 하였고, 메타아라미드 도프의 메타아라미드 농도는 20중량%로 제조하여 메타아라미드 섬유를 제조하였다.In the same manner as in Example 1, the equivalent ratio (MPD/IPC) of metaaramid resin was set to 1.002, and the metaaramid concentration of metaaramid dope was prepared at 20% by weight to prepare metaaramid fibers.

◈ 실시예 및 비교예의 평가 실험◈ Evaluation experiment of Examples and Comparative Examples

상기 실시예 1 내지 4와 비교예에서 제조된 메타아라미드 섬유의 섬도, 강도, 사절횟수를 측정하여 표 1,2에 나타내었다.The fineness, strength, and number of trimmings of the meta-aramid fibers prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples were measured and are shown in Tables 1 and 2.

* 상대점도(RV, relative viscosity): ASTM-1P-200법을 사용하여 측정한 것으로 용매는 황산을 사용하였고 모세관 점도계는 Kenon-Fensk 타입을 사용하였다. 35±0.01℃의 항온조에서 모세관 점도계를 통과하는 순수 용매의 시간(t0)과 고분자 용액의 시간(t)을 측정한 후 다음의 식을 사용하여 상대점도(RV)를 구하였다.* RV (relative viscosity): measured using the ASTM-1P-200 method, the solvent was sulfuric acid, and the capillary viscometer was a Kenon-Fensk type. After measuring the time (t0) of the pure solvent and the time (t) of the polymer solution passing through the capillary viscometer in a 35±0.01°C thermostat, the relative viscosity (RV) was obtained using the following equation.

상대점도(RV) = t/t0Relative viscosity (RV) = t/t0

* 겉보기 점도: 메타아라미드 도프를 50℃에서 Brookfield 점도계로 측정하였다.* Apparent Viscosity: Metaaramid dope was measured with a Brookfield viscometer at 50°C.

* 섬도 및 강도는 Lenzing社 분석 설비인 Vibroskop로 섬도를 측정하고, Vibrodyn에 섬도를 입력후 강/신도를 측정하였다. * Fineness and strength were measured by Vibroskop, an analytical facility of Lenzing, and strength/elongation was measured after inputting fineness into Vibrodyn.

* 사절 회수 기준은 0.2회/일 이하이면 공정성이 양호, 0.3~5회/일 이면 보통, 0.5회/일 초과면 공정성이 불량한 것으로 판단함.* The criterion for trimming recovery is judged to be fair if it is 0.2 times/day or less, fairness is 0.3~5 times/day, and fairness is poor when it is 0.5 times/day or more.

구분division 비교예Comparative example 실시예
1-1
Example
1-1
실시예
1-2
Example
1-2
실시예
1-3
Example
1-3
실시예
1-4
Example
1-4
실시예
2-1
Example
2-1
실시예
2-2
Example
2-2
실시예
2-3
Example
2-3
실시예
2-4
Example
2-4
수지
물성
Suzy
Properties
당량비Equivalence ratio 1.0021.002 0.9990.999 0.9960.996
상대점도Relative viscosity 2.212.21 2.42.4 2.572.57 도프
물성
Dope
Properties
농도
(중량%)
density
(weight%)
2020 2020 1818 1616 1414 2020 1818 1616 1414
겉보기점도
(Poise)
Apparent viscosity
(Poise)
2,5202,520 3,2103,210 2,5802,580 2,1102,110 1,8401,840 3,9703,970 3,2403,240 2,7102,710 2,4002,400
메타
아라미드
섬유
물성
Meta
Aramid
fiber
Properties
섬도(D)Fineness (D) 22 2.032.03 1.981.98 2.012.01 22 1.981.98 1.971.97 22 1.981.98
강도(g/d)Strength (g/d) 4.574.57 5.25.2 5.045.04 4.784.78 4.44.4 6.336.33 6.26.2 6.046.04 5.685.68 사절횟수
(회日)
Number of trimming
(Meeting day)
0.10.1 0.60.6 0.10.1 0.40.4 0.80.8 1.41.4 0.70.7 0.10.1 0.50.5

구분division 실시예
3-1
Example
3-1
실시예
3-2
Example
3-2
실시예
3-3
Example
3-3
실시예
3-4
Example
3-4
실시예
4-1
Example
4-1
실시예
4-2
Example
4-2
실시예
4-3
Example
4-3
실시예
4-4
Example
4-4
수지
물성
Suzy
Properties
당량비Equivalence ratio 0.9930.993 0.9900.990
상대점도Relative viscosity 2.672.67 2.782.78 도프
물성
Dope
Properties
농도
(중량%)
density
(weight%)
2020 1818 1616 1414 2020 1818 1616 1414
겉보기점도
(Poise)
Apparent viscosity
(Poise)
4,6704,670 3,8803,880 3,2803,280 2,8202,820 5,4205,420 4,4804,480 3,8103,810 3,3903,390
메타
아라미드
섬유
물성
Meta
Aramid
fiber
Properties
섬도(D)Fineness (D) 22 1.991.99 2.022.02 22 2.022.02 2.032.03 22 1.991.99
강도(g/d)Strength (g/d) 6.46.4 6.316.31 6.166.16 5.945.94 6.536.53 6.416.41 6.266.26 66 사절횟수
(회日)
Number of trimming
(Meeting day)
2.82.8 1.31.3 0.80.8 0.70.7 4.24.2 2.62.6 1.31.3 1.21.2

표 1,2에서와 같이 당량비(MPD/IPC)가 낮아질수록 제조되는 메타아라미드 수지의 상대점도(RV)가 증가하는 것을 알 수 있으며, 상대점도가 증가할수록 겉보기 점도도 크게 증가하는 것을 알 수 있다.As shown in Tables 1 and 2, it can be seen that the relative viscosity (RV) of the prepared meta-aramid resin increases as the equivalent ratio (MPD/IPC) decreases, and the apparent viscosity increases significantly as the relative viscosity increases. .

실시예 1,2에서와 같이 당량비(MPD/IPC)가 0.996~0.999인 경우에는 비교예 보다 강도가 증가하고 공정성도 우수하지만, 실시예 3,4에서와 같이 당량비(MPD/IPC)가 0.995이하인 경우에는 섬유의 강도가 증가하였지만, 사절횟수 증가로 섬유제조공정성이 저하되는 것을 알 수 있다.When the equivalent ratio (MPD/IPC) is 0.996 to 0.999 as in Example 1 and 2, the strength is increased and the processability is higher than that of the comparative example, but the equivalent ratio (MPD/IPC) is 0.995 or less as in Examples 3 and 4 In the case, although the strength of the fiber increased, it can be seen that the fiber manufacturing processability deteriorates due to the increase in the number of trimming.

실시예 1의 경우 메타아라미드 도프의 농도가 18중량%, 16중량%인 실시예 1-2, 1-3의 메타아라미드 섬유가 강도 및 공정성이 우수하였으며, 실시예 2의 경우 메타아라미드 도프의 농도가 16중량%, 14중량%인 실시예 2-3, 2-4의 메타아라미드 섬유가 강도 및 공정성이 우수한 것으로 당량비(MPD/IPC)에 따라 메타아라미드 도프의 농도를 조절하여 강도가 우수한 메타아라미드 섬유를 제조할 수 있을 것이다.In the case of Example 1, the concentration of meta-aramid dope was excellent in the strength and fairness of the meta-aramid fibers of Examples 1-2 and 1-3 in which the concentration of meta-aramid dope was 18% by weight and 16% by weight, and in the case of Example 2, the concentration of meta-aramid dope The meta-aramid fibers of Examples 2-3 and 2-4 having 16% by weight and 14% by weight are excellent in strength and fairness, and the meta-aramid has excellent strength by controlling the concentration of meta-aramid dope according to the equivalent ratio (MPD/IPC). It will be possible to manufacture fibers.

Claims (5)

메타-페닐렌 디아민(M-phenylene diamine, MPD)과 이소프탈로일클로라이드(Isophthaloyl chloride, IPC)를 중합하여 메타아라미드 수지를 제조하는 중합단계;
상기 메타아라미드 수지를 극성 아미드계 용매에 녹여 메타아라미드 도프(Dope)로 제조하는 도프제조단계;
상기 메타아라미드 도프를 방사하여 메타아라미드 섬유로 제조하는 섬유제조단계를 포함하되,
상기 중합단계에서 메타-페닐렌 디아민(MPD)과 이소프탈로일클로라이드(IPC)는 당량비(MPD/IPC) 0.996~0.999로 중합되고,
상기 도프제조단계에서 메타아라미드 수지의 농도는 14~18중량%이며,
상기 중합단계에서 제조되는 메타아라미드 수지의 상대점도는 2.3~2.6인 것을 특징으로 하는 강도가 우수한 메타아라미드 섬유 제조방법.
A polymerization step of preparing meta-aramid resin by polymerizing meta-phenylene diamine (MPD) and isophthaloyl chloride (IPC);
A dope production step of dissolving the meta-aramid resin in a polar amide-based solvent to prepare meta-aramid dope;
Including the fiber manufacturing step of producing a meta-aramid fiber by spinning the meta-aramid dope,
In the polymerization step, meta-phenylene diamine (MPD) and isophthaloyl chloride (IPC) are polymerized in an equivalent ratio (MPD/IPC) 0.996 to 0.999,
The concentration of meta-aramid resin in the dope manufacturing step is 14 to 18% by weight,
The method for producing meta-aramid fibers having excellent strength, characterized in that the relative viscosity of the meta-aramid resin prepared in the polymerization step is 2.3 to 2.6.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 메타아라미드 도프의 겉보기 점도는 2100~2750포이즈(Poise)인 것을 특징으로 하는 강도가 우수한 메타아라미드 섬유 제조방법.
According to claim 1,
The meta-aramid dope has an apparent viscosity of 2100 ~ 2750 poise (Poise), characterized in that excellent strength meta-aramid fiber manufacturing method.
제1항 또는 제4항의 제조방법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 강도가 우수한 메타아라미드 섬유.Meta-aramid fiber excellent in strength, characterized in that produced by the method of claim 1 or 4.
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