KR102519457B1 - Aramid fiber comprising cyano group - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 시아노기를 포함하는 아라미드 섬유는 시아노기가 치환된 방향족기를 포함하는 아라미드 공중합체로 구성되어 코어층(C)과 스킨층(S)으로 이루어진 2층 단면구조를 구비하며, 상기 스킨층(S)의 두께가 100~400㎚인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 시아노기를 포함하는 아라미드 섬유는 스킨-코어 구조를 이루는 스킨층의 두께가 적절한 수준을 유지하기 때문에 제직 등의 후가공 공정시 가이드와의 마찰 등에 의해 아라미드 섬유 표면 일부가 탈락하는 백분발생 현상을 효과적으로 방지할 수 있고, 높은 신도를 구비하여 고무보강용 원사 등으로 유용하다.
The aramid fiber containing a cyano group according to the present invention is composed of an aramid copolymer containing an aromatic group substituted with a cyano group and has a two-layer cross-sectional structure consisting of a core layer (C) and a skin layer (S), and the skin It is characterized in that the thickness of the layer (S) is 100 to 400 nm.
Since the thickness of the skin layer constituting the skin-core structure of the aramid fiber containing the cyano group of the present invention maintains an appropriate level, a phenomenon in which a portion of the surface of the aramid fiber is removed due to friction with a guide during post-processing such as weaving can be effectively prevented, and it is useful as a yarn for rubber reinforcement due to its high elongation.

Description

시아노기를 포함하는 아라미드 섬유{Aramid fiber comprising cyano group}Aramid fiber comprising cyano group {Aramid fiber comprising cyano group}

본 발명은 시아노기(-CN)를 포함하는 아라미드 섬유에 관한 것으로서, 구체적으로는 스킨-코어 구조를 이루는 스킨층의 두께가 적절한 수준을 유지하여 제직 등의 후가공 공정에서 백분발생 현상을 최소화함과 동시에 고신도 특성을 구비하는 시아노기를 포함하는 아라미드 섬유에 관한 것이다.The present invention relates to an aramid fiber containing a cyano group (-CN), and specifically, the thickness of the skin layer constituting the skin-core structure is maintained at an appropriate level to minimize the generation of white powder in post-processing processes such as weaving, At the same time, it relates to an aramid fiber containing a cyano group having high elongation properties.

이하 "백분발생 현상"이란 아라미드 원사가 제직등과 같은 후가공 공정 중에 가이드와의 마찰등에 의해 아라미드 원사의 표면 일부가 떨어져 나와 솜털같은 백분(Fluff-ball)이 발생되는 현상을 의미한다.Hereinafter, the term "white powder phenomenon" refers to a phenomenon in which a portion of the surface of the aramid yarn comes off due to friction with a guide during a post-processing process such as weaving, and a fluff-ball is generated.

시아노기(-CN)가 치환된 방향족기를 포함하는 아라미드 섬유 (이하 "시아노기를 포함하는 아라미드 섬유"라고 약칭한다)는 통상적으로 도 1에 도시된 바와 같이 (ⅰ) 아라미드 방사 도우프(Dope)를 방사구금(20)을 통해 방사하는 공정과, (ⅱ) 방사된 아라미드 섬유를 응고조(30)와 응고액이 분사되는 응고튜브(40) 내로 차례로 통과시키면서 응고시키는 공정과, (ⅲ) 응고된 아라미드 섬유를 적어도 하나의 수세 로울러(50) 와 필요시 중화 로울러(60)위를 차례로 통과시키면서 수세 및 중화시키는 공정과, (ⅳ) 수세 및 중화된 아라미드 섬유를 건조장치(70)로 건조한 후 권취로울러(80)에 감는 공정들을 차례로 거쳐서 제조되고 있다.An aramid fiber containing an aromatic group in which a cyano group (-CN) is substituted (hereinafter abbreviated as "aramid fiber containing a cyano group") is usually as shown in FIG. 1 (i) aramid spinning dope (Dope) A process of spinning through a spinneret 20, (ii) a process of coagulating while sequentially passing the spun aramid fibers into a coagulation bath 30 and a coagulation tube 40 into which a coagulation solution is sprayed, (iii) coagulation A process of washing and neutralizing the aramid fibers while passing them sequentially over at least one washing roller 50 and, if necessary, the neutralizing roller 60, and (iv) drying the washed and neutralized aramid fibers with a drying device 70 It is manufactured by sequentially going through the winding process on the winding roller 80.

이때 아라미드 방사 도우프(Dope)를 제조하는 방법 일례로는 대한민국 등록특허 제10-171994호에 게재된 바와 같이 파라페닐렌디아민과 시아노-파라-페닐렌 디아민이 용해되어 있는 유기용매 또는 시아노-파라-페닐렌디아민이 단독으로 용해되어 있는 유기용매에 테레프탈로일디클로라이드를 첨가, 반응시켜 시아노기(-CN)가 치환된 방향족기를 포함하는 공중합 아라미드 중합체를 포함하는 방사 도우프를 제조하였다. 이와 같은 경우 공중합 아라미드 중합체를 황산에 녹이는 공정 없이도 방사 도우프(Dope)로 제조할 수 있는 장점이 있다.At this time, as an example of a method for producing an aramid spinning dope, as disclosed in Korean Patent Registration No. 10-171994, para-phenylenediamine and cyano-para-phenylene diamine are dissolved in an organic solvent or cyano Terephthaloyldichloride was added to and reacted with an organic solvent in which -para-phenylenediamine was dissolved alone to prepare a spinning dope containing a copolymerized aramid polymer containing an aromatic group in which a cyano group (-CN) was substituted. In this case, there is an advantage in that it can be prepared as a spinning dope without a process of dissolving the copolymerized aramid polymer in sulfuric acid.

상기와 같은 방법으로 제조된 종래의 시아노기(-CN)를 포함하는 아라미드 섬유는 도 2에 도시된 바와 같이 코어층(C)과 스킨층(S)으로 이루어진 2층 단면구조를 갖지만, 상기 스킨층(S)의 두께가 너무 두꺼워서 섬유의 신도가 저하되고, 제직 등의 후가공 공정에서 가이드와의 마찰로 인해 백분(Fluff-ball)이 심하게 발생되는 문제점이 발생되었다.The aramid fiber containing a conventional cyano group (-CN) prepared by the above method has a two-layer cross-sectional structure consisting of a core layer (C) and a skin layer (S) as shown in FIG. 2, but the skin Since the thickness of the layer (S) is too thick, the elongation of the fibers is reduced, and a problem occurs in that fluff-balls are severely generated due to friction with a guide in a post-processing process such as weaving.

본 발명의 과제는 제직등의 후가공 공정시 가이드와의 마찰등에 의해 아라미드 섬유의 표면 일부가 탈락하는 백분발생 현상을 효과적으로 방지하여 후가공성이 우수함과 동시에 높은 신도를 구비하여 고무 보강용 원사 등으로 유용한 시아노기를 포함하는 아라미드 섬유를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to effectively prevent the occurrence of white powder, in which a portion of the surface of aramid fibers falls off due to friction with a guide during a post-processing process such as weaving, to have excellent post-processability and high elongation, so that it is useful as a yarn for reinforcing rubber, etc. It is to provide an aramid fiber containing a cyano group.

이와 같은 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에서는 코어층(C)과 스킨층(S)으로 이루어진 2층 단면구조를 갖고, 시아노기를 포함하는 아라미드 섬유를 제조할 때, 스킨층(S)의 두께를 100~400㎚, 바람직하기로는 100~250㎚로 조절해 준다.In order to achieve such a problem, in the present invention, when manufacturing an aramid fiber containing a cyano group having a two-layer cross-sectional structure consisting of a core layer (C) and a skin layer (S), the thickness of the skin layer (S) 100 to 400 nm, preferably 100 to 250 nm.

본 발명의 시아노기를 포함하는 아라미드 섬유는 스킨-코어 구조를 이루는 스킨층의 두께가 적절한 수준을 유지하기 때문에 제직 등의 후가공 공정시 가이드와의 마찰 등에 의해 아라미드 섬유 표면 일부가 탈락하는 백분발생 현상을 효과적으로 방지할 수 있고, 높은 신도를 구비하여 고무보강용 원사 등으로 유용하다.Since the thickness of the skin layer constituting the skin-core structure of the aramid fiber containing the cyano group of the present invention maintains an appropriate level, a phenomenon in which a portion of the surface of the aramid fiber is removed due to friction with a guide during post-processing such as weaving can be effectively prevented, and it is useful as a yarn for rubber reinforcement because it has high elongation.

도 1은 시아노기를 포함하는 아라미드 섬유를 제조하는 공정 개략도.
도 2는 시아노기를 포함하는 아라미드 섬유의 단면 모식도.
도 3은 원자현미경(AFM) 높이 이미지(Height Image) 사진.
도 4는 FD(Force Distance) 이미지(Image) 사진.
도 5는 FD(Force Distance) 이미지(Image)가 투영된 높이 이미지(Height Image) 사진.
도 6은 도 5의 높이 이미지(Height Image) 사진에 가이드 원형 라인을 작도한 사진.
도 7은 중심점을 통과하는 방사선이 작도된 높이 이미지(Height Image) 사진.
1 is a schematic diagram of a process for producing an aramid fiber containing a cyano group.
Figure 2 is a schematic cross-sectional view of aramid fibers containing a cyano group.
Figure 3 is an atomic force microscope (AFM) height image (Height Image) photograph.
Figure 4 is a FD (Force Distance) image (Image) picture.
5 is a height image picture onto which a force distance (FD) image is projected.
Figure 6 is a photograph of a guide circular line drawn on the height image (Height Image) photograph of Figure 5;
Figure 7 is a height image (Height Image) photograph of the radiation passing through the center point.

이하, 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 시아노기(-CN)를 포함하는 아라미드 섬유는 시아노기가 치환된 방향족기를 포함하는 아라미드 공중합체로 구성되어 코어층(C)과 스킨층(S)으로 이루어진 2층 단면구조를 구비하며, 상기 스킨층(S)의 두께가 100~400㎚인 것을 특징으로 한다.The aramid fiber containing a cyano group (-CN) according to the present invention is composed of an aramid copolymer containing an aromatic group substituted with a cyano group and has a two-layer cross-sectional structure consisting of a core layer (C) and a skin layer (S) And, it is characterized in that the thickness of the skin layer (S) is 100 ~ 400㎚.

상기 시아노기(-CN)가 치환된 방향족기를 포함하는 아라미드 공중합체는 하기 일반식(Ⅰ)의 반복단위를 갖는다.The aramid copolymer including an aromatic group in which the cyano group (-CN) is substituted has a repeating unit of the following general formula (I).

Figure 112016129443251-pat00001
Figure 112016129443251-pat00001

[상기 식(Ⅰ)에서 Ar은 하기 일반식(Ⅱ)의 방향족기고, 상기 A는 하기 일반식(Ⅲ)의 방향족기 이거나 하기 일반식(Ⅱ)의 방향족기와 일반식(Ⅲ)의 방향족기의 비율이 1:9~9:1인 방향족기 이다][In the formula (I), Ar is an aromatic group of the following general formula (II), and A is an aromatic group of the following general formula (III) or an aromatic group of the following general formula (II) and an aromatic group of the general formula (III) It is an aromatic group with a ratio of 1:9 to 9:1]

Figure 112016129443251-pat00002
Figure 112016129443251-pat00002

Figure 112016129443251-pat00003
Figure 112016129443251-pat00003

상기 스킨층(S)의 두께는 100~400㎚, 보다 바람직하기로는 100~250㎚이다.The skin layer (S) has a thickness of 100 to 400 nm, more preferably 100 to 250 nm.

스킨층(S)의 두께가 상기 범위를 초과하는 경우에는 스킨층(S)이 너무 두꺼워져 제직 등의 후가공 공정시 백분발생 현상이 심해져 조업성이 저하되고 섬유의 신도도 4%미만으로 낮아지고, 상기 범위보다 낮은 경우 강도 등의 섬유 물성이 너무 떨어져 바람직하지 못하다.When the thickness of the skin layer (S) exceeds the above range, the skin layer (S) becomes too thick, resulting in a serious white powder generation phenomenon during post-processing processes such as weaving, resulting in poor workability and lowering the elongation of the fiber to less than 4%. , If it is lower than the above range, fiber properties such as strength are too low, which is not preferable.

본원발명에서 스킨층(S)의 두께를 측정하는 방법을 살펴보면, 샘플(시아노기를 포함하는 아라미드 섬유)을 에폭시 수지 속에 함침시킨 후 지면과 수직하게 고정한채 80℃에서 2시간 동안 경화시킨 다음, EM-TXP(Target Surfacing System : 모델명)와 이온 밀링장치(Ion-miller)를 차례로 사용하여 거칠기(Roughness)가 수㎚ 수준이 되도록 밀링한 다음, 원자 현미경(Atomic Force Microscope : AFM)을 사용하여 스킨층(S)의 두께를 측정하였다. 원자 현미경(Atomic Force Microscope : AFM)은 파크 시스템(Park systems)회사 의 NX-10 모델을 사용하였으며 나노인덴테이션(Nanoindentation) 용 다이아몬드 프루브를 사용하였다.Looking at the method of measuring the thickness of the skin layer (S) in the present invention, a sample (aramid fiber containing a cyano group) is impregnated in an epoxy resin and then cured at 80 ° C. for 2 hours while being fixed vertically to the ground, EM-TXP (Target Surfacing System: model name) and ion milling device (Ion-miller) are used in turn to mill the roughness to a level of several nanometers, and then, using an atomic force microscope (AFM), the skin The thickness of layer (S) was measured. As an atomic force microscope (AFM), an NX-10 model from Park systems was used, and a diamond probe for nanoindentation was used.

구체적으로는 먼저 원자현미경(AFM)을 사용하여 도 3과 같이 높이 이미지(Height Image)를 분석한다. 다음으로는 원자현미경(AFM)을 사용하여 도 4와 같이 FD(Force Distance) 이미지(Image)를 분석한다.Specifically, first, a height image is analyzed as shown in FIG. 3 using an atomic force microscope (AFM). Next, an atomic force microscope (AFM) is used to analyze a force distance (FD) image as shown in FIG. 4 .

도 4에서 노란색 영역은 에폭시 수지이고, 갈색영역은 스킨층(S)이고, 검은색 영역은 코어층(C) 이다.In FIG. 4, the yellow area is the epoxy resin, the brown area is the skin layer (S), and the black area is the core layer (C).

다음으로는 도 4의 FD 이미지를 도 3의 높이 이미지(Height Image)에 투영하여 도 5와 같은 높이 이미지(Height Image)를 얻는다. 다음으로는 FD 이미지가 투영된 도 5의 높이 이미지(Height Image) 상에 도 6과 같이 가이드 원형 라인을 작도하여 중심선을 자체적으로 생성시킨 다음, 생성된 중심선을 근거로 도 7과 같이 중심점을 통과하는 방사선을 형성시켜 준다.Next, the FD image of FIG. 4 is projected onto the height image of FIG. 3 to obtain a height image as shown in FIG. 5 . Next, on the height image of FIG. 5 where the FD image is projected, a circular guide line is drawn as shown in FIG. 6 to create a center line on its own, and then passes through the center point as shown in FIG. It forms radiation that

다음으로는, 원자현미경(AFM)을 이용하여 도 2에 도시된 방사선 방향을 따라 상기 방사선 위에 위치하는 다수의 지점에서 경도(Hardness)를 측정한다.Next, hardness is measured at a plurality of points located on the radiation along the radiation direction shown in FIG. 2 using an atomic force microscope (AFM).

구체적으로, 본 발명에서는 원사 중심에서 원사 외각부쪽으로 도 2의 방사선 방향을 따라 1픽셀(11.7㎚)의 측정거리 간격으로 경도를 측정한 결과, 원사중심에서의 경도보다 10% 이하로 낮은 경도가 연속해서 3회 측정될 때 경도가 10% 이하인 첫번째 측정지점을 스킨층의 시작지점으로 하고, 원사중심에서의 경도보다 60% 이하로 낮은 경도가 연속해서 3회 측정될 때 경도가 60% 이하인 첫번째 측정지점을 스킨층의 마지막 지점으로 하여, 상기 스킨층의 시작지점에서부터 상기 스킨층의 마지막 지점까지의 거리를 스킨층 두께라고 정의한다.Specifically, in the present invention, as a result of measuring the hardness at a measurement distance interval of 1 pixel (11.7 nm) along the radiation direction of FIG. The first measurement point with a hardness of 10% or less when measured three times in succession is the starting point of the skin layer, and the first measurement point with a hardness of less than 60% when a hardness lower than 60% or less than the hardness at the yarn center is measured three times in succession. With the measurement point as the last point of the skin layer, the distance from the start point of the skin layer to the last point of the skin layer is defined as the thickness of the skin layer.

10개의 샘플(필라멘트)로부터 얻은 도 4의 FD 이미지 사진 10장 각각에서 스킨층의 두께를 도 2에 도시된 바와 같이 원사중심에서 45°각도로 생성된 8개의 방사선을 따라 8개 부위에서 측정하게 되므로, 측정된 스킨층의 두께 측정값은 총 80개가 되며, 이들의 평균값을 구하여 스킨층(S)의 두께로 하였다.The thickness of the skin layer in each of the 10 FD images of FIG. 4 obtained from the 10 samples (filaments) was measured at 8 sites along the 8 radiations generated at an angle of 45 ° from the yarn center as shown in FIG. Therefore, a total of 80 measured thickness values of the skin layer were obtained, and the average value thereof was obtained as the thickness of the skin layer (S).

스킨층(S)의 두께 분석시 3㎛×3㎛ 크기의 샘플(시료) 범위에 대하여 265 픽셀(Pixel)×265 픽셀(Pixel)로 나눈 후 데이터를 분석한다.When analyzing the thickness of the skin layer (S), data is analyzed after dividing by 265 pixels × 265 pixels for a sample range of 3 μm × 3 μm in size.

1 픽셀(Pixel)은 11.7㎚를 갖는다.One pixel has 11.7 nm.

다음으로는, 본 발명에 따른 시아노기를 포함하는 아라미드 섬유를 제조하는 방법들 중 구현일례를 살펴본다.Next, look at an example of implementation of the methods for producing an aramid fiber containing a cyano group according to the present invention.

먼저, 본 발명은 아라미드 섬유 제조용 방사 도우프를 제조하는 단계를 실시한다. 구체적으로, 유기용매에 무기염을 첨가하여 중합용매를 제조한 후, 상기 유기용매에 파라페닐렌디아민과 시아노-파라-페닐렌디아민을 함께 용해시키거나 시아노-파라-페닐렌디아민을 단독으로 용해시켜 혼합용액을 제조한 후, 이어서 상기 혼합용액을 교반하면서 상기 혼합용액에 소량의 테레프탈로일디클로라이드를 첨가함으로써 1차 중합을 수행하여 중합용매 내에 예비중합체를 형성한다.First, the present invention performs a step of preparing a spinning dope for producing aramid fibers. Specifically, after preparing a polymerization solvent by adding an inorganic salt to an organic solvent, para-phenylenediamine and cyano-para-phenylenediamine are dissolved together in the organic solvent or cyano-para-phenylenediamine alone After dissolving to prepare a mixed solution, primary polymerization is performed by adding a small amount of terephthaloyldichloride to the mixed solution while stirring the mixed solution to form a prepolymer in the polymerization solvent.

이어서, 상기 중합용매에 테레프탈로일디클로라이드를 추가로 첨가하여 2차 중합을 수행하여 유기용매에 시아노기(-CN)가 치환된 방향족기를 포함하는 공중합 아라미드 공중합체가 녹아있는 아라미드 제조용 방사 도우프를 제조한다.Subsequently, secondary polymerization is performed by additionally adding terephthaloyldichloride to the polymerization solvent to obtain a spinning dope for aramid production in which a copolymer of aramid copolymer containing an aromatic group substituted with a cyano group (-CN) is dissolved in an organic solvent. manufacture

이때, 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.At this time, the organic solvent is N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N'-dimethylacetamide (DMAc), hexamethylphosphoramide (HMPA), N, N, N', N' -Tetramethyl urea (TMU), N, N-dimethylformamide (DMF) or mixtures thereof may be used. As the inorganic salt, CaCl 2 , LiCl, NaCl, KCl, LiBr, KBr, or a mixture thereof may be used.

다음으로는, 도 1에 도시된 바와 같이 상기와 같이 제조된 방사 도우프(Dope)를 방사구금(20)을 통해 방사한 후, 방사된 아라미드 섬유를 응고조(30)와 응고액이 분사되는 응고튜브(40) 내로 차례로 통과시킨 다음, 응고된 아라미드 섬유를 수세 로울러(50) 및 중화로울러(60) 위로 차례로 통과시키면서 수세 처리한 후 건조장치(70)로 건조한 후 권취로울러(80)에 권취하여 시아노기를 포함하는 아라미드 섬유를 제조한다.Next, as shown in FIG. 1, after spinning the prepared spinning dope through the spinneret 20, the spun aramid fibers are spun into the coagulation bath 30 and the coagulation solution is sprayed. After passing through the coagulation tube 40 in turn, the coagulated aramid fibers are washed with water while passing them sequentially over the washing roller 50 and the neutralizing roller 60, and then dried with the drying device 70 and wound on the take-up roller 80 Taken to prepare an aramid fiber containing a cyano group.

이때, 본 발명의 구현일례에서는 방사속도, 응고액의 온도, 방사구금 직하에서 응고조 까지의 거리(이하 "에어갭"이라고 한다) 및 구금홀의 직경 등을 적절하게 조절하여 제조되는 아라미드 섬유의 스킨층(S)의 두께를 100~400㎚, 바람직하기로는 100~250㎚로 조절해준다.At this time, in an embodiment of the present invention, the spinning speed, the temperature of the coagulation solution, the distance from the direct bottom of the spinneret to the coagulation bath (hereinafter referred to as "air gap"), and the diameter of the spinneret hole, etc. are appropriately adjusted. Skin of aramid fiber The thickness of the layer (S) is adjusted to 100 to 400 nm, preferably 100 to 250 nm.

구현일례로서, 방사속도를 100~400m/분으로 조절하고, 응고액의 온도를 5~40℃로 조절하고, 에어갭의 길이를 5~30㎜로 조절하고, 구금홀 직경을 50~100㎛로 조절한다.As an example of implementation, the spinning speed is adjusted to 100 to 400 m/min, the temperature of the coagulating solution is adjusted to 5 to 40 ° C, the length of the air gap is adjusted to 5 to 30 mm, and the diameter of the spinneret is 50 to 100 μm. Adjust with

방사속도가 상기 범위보다 높아지면 스킨층(S)의 두께가 너무 두꺼워지게 되고, 응고액의 온도가 너무 상기 범위보다 높아지면 스킨층(S)의 두께가 너무 얇아지고, 에어갭의 길이가 상기 범위보다 길어지면 스킨층(S)의 두께가 너무 얇아지고, 구금홀의 직경이 상기 범위보다 작아지면 스킨층(S)의 두께가 너무 두꺼워질 수 있다.When the spinning speed is higher than the above range, the thickness of the skin layer (S) becomes too thick, and when the temperature of the coagulating solution is too high above the above range, the thickness of the skin layer (S) becomes too thin, and the length of the air gap is When the thickness of the skin layer (S) is longer than the range, the thickness of the skin layer (S) becomes too thin, and when the diameter of the cap hole is smaller than the above range, the thickness of the skin layer (S) may be too thick.

이하, 실시예를 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, the present invention will be looked at in more detail through Examples and Comparative Examples.

그러나, 하기 실시에는 본 발명의 바람직한 구현일례일 뿐, 본 발명의 보호범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.However, the following implementation is only a preferred embodiment of the present invention, and should not be construed as limiting the protection scope of the present invention.

실시예 1Example 1

3중량%의 CaCl2를 포함하는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 유기용매를 질소 분위기 하에서 반응기 내에 넣고, 파라-페닐렌디아민(p-phenylenediamine) 50 몰%와 시아노-파라-페닐렌디아민(cyano-p-phenylenediamine) 50 몰%를 상기 반응기에 넣고 녹여서 혼합용액을 제조하였다.An N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) organic solvent containing 3% by weight of CaCl 2 was placed in a reactor under a nitrogen atmosphere, and 50 mol% of p-phenylenediamine and cyano-para- A mixed solution was prepared by dissolving 50 mol% of phenylenediamine (cyano-p-phenylenediamine) in the reactor.

이어서 상기 혼합용액이 담긴 반응기에 테레프탈로일 디클로라이드 100몰%를 첨가하여 공중합 아라미드 중합체를 포함하는 방사 도우프를 제조하였다.Subsequently, 100 mol% of terephthaloyl dichloride was added to the reactor containing the mixed solution to prepare a spinning dope containing a copolymerized aramid polymer.

이어서, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 방사 도우프를 방사구금(20)을 통해, 방사한 후 방사된 아라미드 섬유를 물(응고액)이 담겨져 있는 응고조(30)와 물(응고액)이 분사되는 응고튜브(40) 내로 통과시키면서 응고시킨 다음, 계속해서 응고튜브(40)를 통과한 아라미드 섬유를 건조로울러(50)와 중화로울러(60)를 차례로 통과시키면서 수세 및 중화한 다음, 건조장치(70)로 건조한 후 권취로울러(80)에 권취하여 시아노기를 포함하는 아라미드 섬유를 제조하였다.Subsequently, as shown in FIG. 1, the spinning dope is spun through the spinneret 20, and then the spun aramid fibers are placed in a coagulation bath 30 containing water (coagulant solution) and water (coagulant solution). After passing through the sprayed coagulation tube 40 and coagulating it, the aramid fibers that subsequently passed through the coagulation tube 40 are washed and neutralized with water while passing through the drying roller 50 and the neutralization roller 60 in turn, and then the drying device After drying with (70), it was wound on a winding roller (80) to prepare an aramid fiber containing a cyano group.

이때, 방사속도는 100m/분으로 하였고, 응고액의 온도를 40℃로 하였고, 에어갭의 길이를 27㎜로 하였고, 구금홀의 직경을 90㎛로 하였다.At this time, the spinning speed was 100 m / min, the temperature of the coagulating solution was 40 ° C, the length of the air gap was 27 mm, and the diameter of the cap hole was 90 μm.

제조된 아라미드 섬유의 스킨층의 두께를 측정한 결과는 표 1과 같았다.The results of measuring the thickness of the skin layer of the prepared aramid fibers were shown in Table 1.

실시예Example 2 ~ 2~ 실시예Example 4 및 4 and 비교실시예Comparative Example 1 내지 1 to 비교실시예Comparative Example 2 2

방사속도, 응고액의 온도, 에어갭의 길이 및 구금홀의 직경을 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1 과 동일한 방법으로 아라미드 섬유를 제조하였다.Aramid fibers were prepared in the same manner as in Example 1, except that the spinning speed, the temperature of the coagulating solution, the length of the air gap, and the diameter of the cap hole were changed as shown in Table 1.

제조된 아라미드 섬유의 스킨층의 두께를 측정한 결과는 표 1과 같았다.The results of measuring the thickness of the skin layer of the prepared aramid fibers were shown in Table 1.

구분
division
제조조건manufacturing condition 스킨층두께
(㎚)
skin layer thickness
(nm)
방사속도
(m/분)
spinning speed
(m/min)
응고액 온도
(℃)
coagulant temperature
(℃)
에어갭 길이
(㎜)
air gap length
(mm)
구금홀 직경
(㎛)
Detention hole diameter
(μm)
실시예 1Example 1 100100 4040 2727 9595 110110 실시예 2Example 2 180180 3131 2020 8282 180180 실시예 3Example 3 275275 1717 1212 6868 290290 실시예 4Example 4 390390 66 55 5252 385385 비교실시예 1Comparative Example 1 480480 1One 22 4444 460460 비교실시예 2Comparative Example 2 5050 4646 3535 110110 7575

10 : 익스터루더 20 : 방사구금
30 : 응고조 40 : 응고튜브
41 : 응고액 분사구 Y : 아라미드 섬유
50 : 수세 로울러 60 : 중화 로울러
70 : 건조장치 80 : 권취로울러
S : 스킨층 C : 코어층
10: extruder 20: spinneret
30: coagulation tank 40: coagulation tube
41: coagulant nozzle Y: aramid fiber
50: water roller 60: neutral roller
70: drying device 80: winding roller
S: skin layer C: core layer

Claims (3)

시아노기가 치환된 방향족기를 포함하는 아라미드 공중합체가 녹아있는 방사 도우프를 방사구금을 통해 방사한 후, 방사된 아라미드 섬유를 응고조와 응고액이 분사되는 응고튜브 내로 차례로 통과시킨 다음, 응고된 아라미드 섬유를 수세 로울러 및 중화로울러 위로 차례로 통과시키면서 수세 처리한 후 건조장치로 건조한 후 권취로울러에 권취하여, 코어층(C)과 스킨층(S)으로 이루어진 2층 단면구조를 구비한 아라미드 섬유를 제조하는 방법에 있어서,
방사속도를 100~400m/분으로 조절하고, 응고액의 온도를 5~40℃로 조절하고, 에어갭의 길이를 5~30㎜로 조절하고, 구금홀 직경을 50~100㎛로 조절로 조절하여 상기 스킨층(S)의 두께를 100~400㎚로 조절해 주는 것을 특징으로 하는 시아노기를 포함하는 아라미드 섬유의 제조 방법.
After spinning the spinning dope in which the aramid copolymer containing the cyano group-substituted aromatic group is dissolved through a spinneret, the spun aramid fibers are sequentially passed through the coagulation bath and the coagulation tube into which the coagulation solution is sprayed, and then the coagulated aramid The fiber is washed with water while passing through the washing roller and the neutralizing roller in turn, dried with a drying device, and then wound around a take-up roller to produce an aramid fiber having a two-layer cross-sectional structure consisting of a core layer (C) and a skin layer (S) in how to do it,
Adjust the spinning speed to 100~400m/min, the temperature of the coagulating solution to 5~40℃, the length of the air gap to 5~30mm, and the diameter of the spinneret hole to be adjusted to 50~100㎛. Method for producing aramid fibers containing a cyano group, characterized in that for adjusting the thickness of the skin layer (S) to 100 ~ 400㎚.
제1항에 있어서, 상기 스킨층(S)의 두께가 100~250㎚인 것을 특징으로 하는 시아노기를 포함하는 아라미드 섬유의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the skin layer (S) has a thickness of 100 to 250 nm. 제1항에 있어서, -CN기가 치환된 방향족기를 포함하는 아라미드 공중합체는 하기 일반식(I)의 반복단위를 갖는 것을 특징으로 하는 시아노기를 포함하는 아라미드 섬유의 제조 방법.
Figure 112022115314722-pat00004

[상기 식(Ⅰ)에서 Ar은 하기 일반식(Ⅱ)의 방향족기고, 상기 A는 하기 일반식(Ⅲ)의 방향족기 이거나 하기 일반식(Ⅱ)의 방향족기와 일반식(Ⅲ)의 방향족기의 비율이 1:9~9:1인 방향족기 이다]
Figure 112022115314722-pat00005

Figure 112022115314722-pat00006

The method of claim 1, wherein the aramid copolymer containing an aromatic group in which the -CN group is substituted has a repeating unit of the following general formula (I).
Figure 112022115314722-pat00004

[In the formula (I), Ar is an aromatic group of the following general formula (II), and A is an aromatic group of the following general formula (III) or an aromatic group of the following general formula (II) and an aromatic group of the general formula (III) It is an aromatic group with a ratio of 1:9 to 9:1]
Figure 112022115314722-pat00005

Figure 112022115314722-pat00006

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