KR20120073438A - Method for manufacturing aramid fiber - Google Patents
Method for manufacturing aramid fiber Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120073438A KR20120073438A KR1020100135206A KR20100135206A KR20120073438A KR 20120073438 A KR20120073438 A KR 20120073438A KR 1020100135206 A KR1020100135206 A KR 1020100135206A KR 20100135206 A KR20100135206 A KR 20100135206A KR 20120073438 A KR20120073438 A KR 20120073438A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- filament
- coagulation
- spinning
- aramid fibers
- tube
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/06—Wet spinning methods
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
- D01F6/60—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyamides
- D01F6/605—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyamides from aromatic polyamides
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Artificial Filaments (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 아라미드 섬유의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 고속에서 제조할 수 있는 아라미드 섬유의 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for producing aramid fibers, and more particularly to a method for producing aramid fibers that can be produced at high speed.
일반적으로, 아라미드로 통칭되는 전방향족 폴리아미드는, 벤젠 고리들이 아미드기(CONH)를 통해 직선적으로 연결된 구조를 갖는 파라계 아라미드와 그렇지 않은 메타계 아라미드를 포함한다. 파라계 아라미는 고강도, 고탄성, 저수축 등의 우수한 특성을 가지고 있는데, 이로부터 제조된 5 ㎜ 정도 굵기의 가느다란 실로 2톤의 자동차를 들어올릴 정도의 막강한 강도를 가지고 있어 방탄 용도로 사용될 뿐만 아니라, 우주항공 분야의 첨단 산업에서 다양한 용도로 사용되고 있다. Generally, wholly aromatic polyamides, collectively referred to as aramids, include para-aramids and meta-aramids having a structure in which the benzene rings are connected linearly through an amide group (CONH). Para-based aramis have excellent properties such as high strength, high elasticity, and low shrinkage.The 5mm thick thin thread manufactured therefrom has a strong strength enough to lift 2 tons of cars and is used for bulletproof applications. It is used in a variety of applications in the high-tech industry in the aerospace field.
이러한 아라미드 섬유는 방향족 디아민과 방향족 디에시드클로라이드를 중합용매인 NMP 중에서 중합시킴으로써 방향족 폴리아미드 중합체를 제조하는 공정, 상기 방향족 폴리아미드 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하는 공정 및 상기 방사도프를 방사구금을 통해 방사한 후 방사된 방사도프를 응고액에서 응고시켜 필라멘트를 제조하는 공정을 거쳐 제조된다. Such aramid fibers are prepared by polymerizing an aromatic diamine and an aromatic dieside chloride in NMP, which is a polymerization solvent, to prepare an aromatic polyamide polymer, dissolving the aromatic polyamide polymer in a concentrated sulfuric acid solvent to prepare a spinning dope, and the spinning dope. After spinning through a spinneret, the spinning dope is solidified in a coagulation solution, and is manufactured through a process of manufacturing a filament.
이러한 아라미드 섬유는 방사도프를 방사한 후 방사된 방사도프를 응고액에서 응고시켜 제조하기 때문에 고속에서 방사할 경우 필라멘트의 유동성 흐름이 불안정해져 제조 공정성이 떨어지고 물성이 저하되는 문제가 있다. Since the aramid fibers are produced by solidifying the spinning dope in a coagulating solution after spinning the spinning dope, when flowing at high speed, the flow flow of the filament becomes unstable, resulting in a poor manufacturing processability and a deterioration in physical properties.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 분사구의 응고액 분사방향과 필라멘트의 진행방향이 이루는 분사 각도가 최적의 범위를 이루고, 응고튜브 하단 출구의 응고액의 분출 속도와 방사 속도가 최적의 범위를 이룸으로써 고속에서 방사도프를 방사하더라도 필라멘트의 유동성 흐름이 안정함에 따라 공정이 원활하게 진행되고 인장 강도가 우수한 아라미드 섬유의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to solve the above problems, the injection angle formed by the coagulating liquid injection direction of the injection port and the traveling direction of the filament achieves an optimal range, the ejection speed and spinning speed of the coagulation liquid at the bottom exit of the coagulation tube The purpose of the present invention is to provide a method for producing aramid fibers having excellent tensile strength even though the process flows smoothly as the flow of the filament is stabilized even though the spinning dope is spun at high speed.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 방향족 폴리아미드 중합체를 용매에 용해시켜 방사도프를 제조하는 공정; 상기 방사도프를 방사구금을 통해 방사하는 공정; 및 상기 방사된 방사도프를 에어갭, 응고조 및 상기 응고조 하부와 연통된 응고튜브를 차례로 거쳐 응고시킴으로써 필라멘트를 제조하는 공정을 포함하되, 이때, 상기 응고튜브는 필라멘트에 응고액을 분사시키기 위해 상기 응고튜브의 내부와 연통된 분사구를 구비하고, 상기 분사구의 응고액의 분사방향과 상기 필라멘트의 진행방향이 이루는 분사 각도가 5 내지 15 °이며, 상기 응고튜브의 하단 출구에서의 응고액의 분출 속도는 방사 속도 대비 25 내지 40%인 것을 특징으로 하는 아라미드 섬유의 제조방법을 제공한다. The present invention for achieving the above object is a process for preparing a spinning dope by dissolving the aromatic polyamide polymer in a solvent; Spinning the spinning dope through a spinneret; And producing a filament by solidifying the radiated spinning dope through an air gap, a coagulation bath, and a coagulation tube communicating with the bottom of the coagulation tank, wherein the coagulation tube is for injecting a coagulant solution into the filament. An injection hole communicating with the inside of the coagulation tube, the injection angle formed by the injection direction of the coagulation solution of the injection hole and the advancing direction of the filament is 5 to 15 °, and the coagulation solution is ejected from the bottom exit of the coagulation tube. The speed provides a method for producing aramid fibers, characterized in that 25 to 40% of the spinning speed.
본 발명은 다음과 같은 효과가 있다. The present invention has the following effects.
첫째, 본 발명은 방사튜브와 최적의 분사 각도를 이루고 있는 분사구를 통해 응고액이 필라멘트에 분사됨에 따라 고속에서 방사도프를 방사하더라도 상기 필라멘트의 유동성 흐름이 안정하기 때문에 공정성이 우수하다. First, the present invention is excellent in fairness because the flow flow of the filament is stable even if the spinning dope is spun at a high speed as the coagulating liquid is injected into the filament through the injection hole forming the optimum injection angle with the spinning tube.
둘째, 본 발명은 응고튜브의 하단 출구에서의 응고액의 분출 속도가 방사 속도 대비 최적의 범위를 가짐에 따라 필라멘트의 저항이 낮추고 필라멘트의 유동성이 우수하기 때문에 공정성이 우수하다. Second, the present invention is excellent in fairness because the flow rate of the filament is lowered and the flowability of the filament is excellent as the ejection rate of the coagulating liquid at the bottom exit of the coagulation tube has an optimal range compared to the spinning speed.
셋째, 본 발명에 따른 아라미드 섬유는 고속에서 방사하더라도 필라멘트의 유동성 흐름이 안정하기 때문에 우수한 인장 강도를 가질 수 있다. Third, the aramid fibers according to the present invention can have excellent tensile strength because the flow of the filament is stable even when spinning at high speed.
이와 같이 우수한 인장 강도를 갖는 아라미드 섬유는 방탄복, 방탄헬멧, 케이블, 보강재 등 다양한 분야에 활용할 수 있다. Such aramid fibers having excellent tensile strength can be utilized in various fields such as body armor, bulletproof helmets, cables, and reinforcing materials.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방사장치의 개략도이다. 1 is a schematic diagram of a radiating device according to an embodiment of the present invention.
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 and scope of the invention. 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 발명에서 사용하는 "방사 속도"란 응고튜브 하단 출구를 통과하는 필라멘트의 속도를 의미한다. As used herein, "spinning speed" refers to the speed of the filament passing through the bottom outlet of the coagulation tube.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 아라미드 섬유의 제조방법에 대해 구체적으로 설명한다. Hereinafter, a method for producing aramid fiber according to an embodiment of the present invention will be described in detail.
우선, 방향족 폴리아미드 중합체를 용매에 용해시켜 방사도프를 제조한다. First, the aromatic polyamide polymer is dissolved in a solvent to prepare a spinning dope.
상기 용매는 97 내지 100%의 농도를 갖는 농황산 용매를 이용할 수 있으면, 농황산 대신에 클로로 황산이나 플로오로 황산 등도 사용할 수 있다. As the solvent, if a concentrated sulfuric acid solvent having a concentration of 97 to 100% can be used, chloro sulfuric acid, fluoro sulfuric acid and the like can also be used instead of concentrated sulfuric acid.
상기 방사도프 내의 중합체 농도는 10 내지 25 중량%일 수 있다. 방사도프 내의 폴리아미드 중합체 농도는 임계 농도를 초과하는 것이 바람직하지만, 그 농도가 지나치게 클 경우 방사도프의 점도가 지나치게 낮아지기 때문에 상기 범위를 갖는 게 바람직할 수 있다. The polymer concentration in the spin dope may be 10 to 25% by weight. It is preferable that the polyamide polymer concentration in the spinning dope exceeds the critical concentration, but if the concentration is too large, it may be preferable to have the above range because the viscosity of the spinning dope is too low.
상기 방향족 폴리아미드 중합체는 다음과 같은 방법에 의해 제조될 수 있다. The aromatic polyamide polymer may be prepared by the following method.
먼저, 중합용매에 방향족 디아민을 용해시켜 혼합용액을 제조한다. 상기 중합용매는 유기용매에 무기염을 첨가하여 제조할 수 있다. 이어서, 상기 혼합용액을 교반하면서 상기 혼합용액에 소량의 방향족 디에시드 할라이드를 첨가하여 예비중합시킨 후, 온도를 낮춘 상태에서 잔량의 방향족 디에시드 할라이드를 첨가시켜 중합시킨다. 이러한 예비중합 공정을 통해 일단 소정 길이의 분자사슬을 갖는 중합체를 미리 형성하고 이 후에 중합공정을 수행함으로써 최종적인 중합체들 사이의 중합도 차이를 최소화하는 것이다. First, an aromatic diamine is dissolved in a polymerization solvent to prepare a mixed solution. The polymerization solvent may be prepared by adding an inorganic salt to the organic solvent. Subsequently, a small amount of aromatic dieside halide is added to the mixed solution while the mixed solution is stirred, followed by prepolymerization, and then the remaining amount of aromatic dieside halide is added to the mixed solution to polymerize. This prepolymerization process minimizes the difference in degree of polymerization between the final polymers by first forming a polymer having a molecular chain of a predetermined length and then performing a polymerization process.
다음, 도 1에서 알 수 있듯이, 상기 방사도프를 소정의 방사구금(10)을 통해 방사시킨 후 에어갭(20), 응고조(30) 및 응고튜브(40)를 차례로 응고시킴으로써 필라멘트(1)를 형성한다. 상기 에어갭(20)은 공기층이나 불활성 기체층으로 이루어져 있다. Next, as can be seen in Figure 1, after spinning the spinning dope through a
상기 응고조(30)는 상기 에어갭(20) 하부에 위치하고 그 내부에 응고액(31)이 저장되어 있고, 상기 응고조(30)의 하부에는 응고튜브(40)가 형성되어 있다. 상기 응고튜브(40)는 상기 응고조(30) 하부와 연통되어 있어 필라멘트(1)가 연속적으로 상기 응고조(30)와 응고튜브(40)를 통과할 수 있다. The
이에 따라, 상기 방사구금(10)을 통해 방사된 방사도프는 에어갭(20)과 응고액(31)을 순차적으로 거치면서 응고되어 필라멘트(1)를 형성하면서 응고튜브(40)를 통해 배출된다. 상기 필라멘트(1)와 더불어 응고액(31)도 상기 응고튜브(40)를 통해 배출되기 때문에 그 배출액만큼 응고조(30)에 응고액(31)을 지속적으로 공급해 주어야 한다. Accordingly, the spinning dope radiated through the
상기 응고튜브(40)에는 내부와 연통되어 있는 분사구(50)가 형성되어 있다. 상기 분사구(50)는 상기 응고튜브(40)의 내부를 통과하는 필라멘트(1)에 응고액(31)을 분사시켜 필라멘트(1)를 추가로 응고시키고 필라멘트(1)의 흐름을 유도하게 된다. The
상기 분사구(50)는 상기 응고튜브(40) 둘레에 복수 개가 형성될 수 있고 응고액(31)이 필라멘트(1)에 대하여 대칭으로 분사될 수 있도록 배치될 수 있다. A plurality of
통상적으로, 아라미드 섬유는 1000 분/미터 미만의 방사 속도에서 방사도프를 방사시켜 제조하고 있다. 상술한 바와 같이 아라미드 섬유는 용액방사를 통해 제조되기 때문에 방사 속도가 과도하게 높을 경우 필라멘트(1)의 유동성 흐름이 불안정해지고, 이에 따라 필라멘트(1)들끼리 접촉될 수 있어 단면 형태가 변형됨으로써 불균일한 물성을 얻을 수 있고 심할 경우 필라멘트(1)가 절단되어 제조 공정을 중단해야 하는 문제가 발생할 수 있다. Typically, aramid fibers are made by spinning the spinning dope at a spinning speed of less than 1000 minutes / meter. As described above, since the aramid fibers are manufactured through solution spinning, when the spinning speed is excessively high, the flow flow of the filament 1 becomes unstable, and thus the filaments 1 may be in contact with each other, resulting in uneven cross-sectional shape. One property may be obtained and, if severe, the filament 1 may be cut and a problem of stopping the manufacturing process may occur.
또한, 방사 속도가 증가하면 방사 시 전단 응력을 크게 받게 되고 전체 필라멘트(1)가 균일하게 응고되지 않기 때문에 인장 강도가 저하될 수 있다. In addition, when the spinning speed is increased, the shear stress during spinning is greatly increased and the tensile strength may be lowered because the entire filament 1 is not uniformly solidified.
따라서, 고속 방사에서 방사 후 형성된 필라멘트(1)의 흐름 유동성을 안정화시키기 위해서는 응고조(30)와 응고튜브(40)의 형태, 응고액(31)의 온도 및 성분 등이 영향을 미치게 된다. Therefore, in order to stabilize the flow fluidity of the filament 1 formed after spinning in high-speed spinning, the shape of the
특히, 고속에서 방사 시 필라멘트(1)의 흐름 유동성을 안정화시키기 위해서는 상기 필라멘트(1)의 진행방향과 상기 분사구(50)의 응고액(31)의 분사방향이 이루는 분사 각도(θ)가 큰 영향을 미침을 연구를 통해 확인하였다. In particular, in order to stabilize the flow fluidity of the filament 1 when spinning at a high speed, the injection angle θ formed between the advancing direction of the filament 1 and the jetting direction of the
한편, 본 발명의 아라미드 섬유는 1,000 내지 2,000 분/미터의 방사 속도에서 제조된다. 통상적으로 아라미드 섬유는 1,000 분/미터 미만의 낮은 방사 속도에서 제조되기 때문에 생산성이 저조하게 된다. 하지만 본 발명의 아라미드 섬유는 1,000 내지 2,000 분/미터의 방사 속도에서 제조할 수 있기 때문에 생산성이 크게 향상될 수 있다. On the other hand, the aramid fibers of the present invention are produced at a spinning speed of 1,000 to 2,000 minutes / meter. Typically, aramid fibers are produced at low spinning speeds of less than 1,000 minutes / meter, resulting in poor productivity. However, the aramid fibers of the present invention can be produced at a spinning speed of 1,000 to 2,000 minutes / meter can greatly improve productivity.
하지만 상술한 바와 같이 방사 속도가 증가할수록 필라멘트(1)의 유동성 흐름이 불안정해지고 이에 따라 필라멘트(1)들끼리 접촉됨으로써 필라멘트(1)가 절단되어 제조 공정이 중단되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 방사 속도가 증가할수록 필라멘트(1)들이 불균일하게 응고되기 때문에 인장 강도 등의 물성이 떨어질 수 있다. However, as described above, as the spinning speed increases, the flowability of the filament 1 may become unstable, and thus, the filaments 1 may be cut by contacting the filaments 1 and thus the manufacturing process may be interrupted. In addition, as the spinning speed increases, physical properties such as tensile strength may deteriorate because the filaments 1 coagulate unevenly.
이에 따라, 상기 필라멘트(1)의 진행방향과 상기 분사구(50)의 응고액(31)의 분사방향이 이루는 분사 각도(θ)가 5 내지 15°를 이루게 된다. Accordingly, the injection angle θ formed between the advancing direction of the filament 1 and the jetting direction of the
즉, 본 발명은 상기 응고튜브(40)와 연통된 분사구(50)에서의 응고액(31)을 최적의 각도로 필라멘트(1)에 분사하기 때문에 필라멘트(1)의 유동성 흐름을 안정화시킴에 따라 제조 공정성이 저하되지 않고, 필라멘트(1)가 균일하게 응고됨에 따라 우수한 인장 강도를 갖는 아라미드 섬유가 제조될 수 있다. That is, according to the present invention, since the
만일, 상기 분사 각도(θ)가 5°미만일 경우 응고조(30)에 저장된 응고액(31)에 대한 펌핑능력이 떨어질 수 있다. 즉, 분사구(50)에서 응고액(31)을 방사하게 되면 응고조(30)와 응고튜브(40) 사이의 압력차가 발생하여 응고조(30)에 저장된 응고액(31)이 응고튜브(40) 내로 빠르게 이동하도록 펌핑되는데, 상기 분사 각도(θ)가 너무 낮을 경우 그와 같은 응고액(31)에 대한 펌핑능력이 떨어질 수 있다. 또한, 상기 분사 각도(θ)가 5°미만일 경우 상기 필라멘트(1)와 분사구(50)에서 분사된 응고액(31)의 접촉 지점이 계속 낮아지기 때문에 상기 응고액(31)의 유동안정성을 확보하기 위해서 상기 분사구(50)의 길이는 길어져야 하고 동시에 상기 분사구(50)의 직경은 커져야 하는 문제가 있다. If the injection angle θ is less than 5 °, the pumping capacity of the
반면, 상기 분사 각도(θ)가 15°를 초과할 경우 필라멘트(1)의 유동성 흐름이 불안정해짐에 따라 제조 공정성이 저하될 수 있다. 즉, 상기 분사 각도(θ)가 15°를 초과할 경우 필라멘트(1)와 분사구(50)에서 분사된 응고액(31)의 접촉 지점이 계속 높아지기 때문에 상기 필라멘트(1)와 응고액(31)이 하부로 원활하게 이동할 수 없고, 이에 따라 상기 필라멘트(1)의 유동성 흐름이 불안정해짐에 따라 제조 공정성이 저하될 수 있다. On the other hand, when the injection angle θ exceeds 15 °, as the flowability of the filament 1 becomes unstable, manufacturing processability may decrease. That is, when the injection angle θ exceeds 15 °, the contact point of the filament 1 and the
상기 응고튜브(40)의 하단 출구를 통해 분출되는 응고액(31)의 분출 속도(Vq)는 상기 방사 속도(V2) 대비 25 내지 40%이다. The ejection rate (Vq) of the
만일, 상기 응고액(31)의 분출 속도(Vq)가 상기 방사 속도(V2) 대비 25% 미만일 경우 저속의 응고액(31)에 의해 필라멘트(1)가 수직이동하면서 큰 저항을 받기 때문에 필라멘트(1)의 인장 강도가 저하될 수 있다. When the spraying speed Vq of the coagulating
반면, 상기 응고액(31)의 분출 속도(Vq)가 상기 방사 속도(V2) 대비 40%를 초과할 경우 상기 응고튜브(40)의 하단 출구를 통해 분출되는 응고액(31)이 심하게 흔들림에 따라 필라멘트(1)의 형태가 불안정해지고 심할 경우 필라멘트(1)가 절단되어 제조 공정이 중단될 수 있다. On the other hand, when the spraying speed (Vq) of the coagulating
상기 분사구(50)는 상기 응고튜브(40)의 둘레에 복수 개가 형성되어 상기 응고튜브(40) 내부로 다단의 응고액(31)을 분사할 수 있다. 이와 같이 다단으로 응고액(31)을 분사하면, 필라멘트(1)에 가해지는 힘이 분산될 수 있어 필라멘트(1)의 표면이 균일하게 되고 배향성이 향상되어 강도저하가 방지되며, 또한 필라멘트(1)로부터 황산이 급격히 빠져나가는 것이 방지되어 표면의 균일도가 증진될 수 있다. The
상기 응고액(31)은 황산용액을 이용할 수 있다. 방사구금(10)에서 방사된 방사도프는 응고액(31)을 통과하는 과정에서 그 내부의 황산이 추출되면서 필라멘트(1)를 형성한다. 이때, 황산이 필라멘트(1) 표면으로부터 급격히 제거되면 그 내부에 함유된 황산이 미처 빠져나가기 전에 필라멘트(1) 표면이 응고되어 필라멘트(1)의 균일도가 떨어지는 문제가 발생할 수 있기 때문에, 이와 같은 문제를 해결하기 위해서 황산을 첨가하여 응고액(31)을 형성하는 것이다. The
다음, 얻어진 필라멘트(1)에 잔존하는 황산을 제거한다. Next, sulfuric acid remaining in the obtained filament 1 is removed.
방사 공정에 의해 제조된 필라멘트(1)에는 황산이 잔존할 수 있는데, 이와 같이 필라멘트(1)에 잔존하는 황산은 물 또는 물과 알칼리 용액의 혼합용액을 이용하여 수세공정을 통해 제거될 수 있다. Sulfuric acid may remain in the filament 1 produced by the spinning process. Thus, sulfuric acid remaining in the filament 1 may be removed through a washing process using water or a mixed solution of water and an alkaline solution.
다음, 필라멘트(1)에 잔류하는 수분 함유량을 조절하기 위해서 건조공정을 수행한다. 상기 건조공정은 가열된 건조 롤러에 필라멘트(1)가 닿는 시간을 조절하고 상기 건조롤러의 온도를 조절함으로써 필라멘트(1)의 수분 함유량을 조절할 수 있다. Next, a drying process is performed to control the moisture content remaining in the filament (1). The drying process may control the moisture content of the filament (1) by adjusting the time the filament (1) is in contact with the heated drying roller and the temperature of the drying roller.
다음, 건조된 필라멘트(1)는 와인더에 의해 구동되는 지관에 권취되어 아라미드 섬유가 완성된다. Next, the dried filament 1 is wound around the branch pipe driven by the winder to complete the aramid fiber.
이와 같은 공정을 거쳐 얻어진 본 발명에 따른 아라미드 섬유는 필라멘트(1)가 절사됨이 없이 안정하게 지관에 감기기 때문에 필라멘트(1)의 평균 권취 시간이 24 시간 이상일 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 아라미드 섬유는 높은 평균 권취 시간을 가짐에 따라 시간당 생산량이 높기 때문에 경제성이 우수하다. Since the aramid fiber according to the present invention obtained through such a process is stably wound on the branch pipe without cutting the filament (1), the average winding time of the filament (1) may be 24 hours or more. Therefore, the aramid fiber according to the present invention is excellent in economy because the production per hour is high as it has a high average winding time.
또한, 이와 같은 공정을 거쳐 얻어진 본 발명에 따른 아라미드 섬유는 20 g/d 이상의 인장 강도를 가질 수 있다. 이와 같이 우수한 인장 강도를 갖는 아라미드 섬유는 방탄복, 방탄헬멧, 케이블, 보강재 등 다양한 분야에 활용할 수 있다. In addition, the aramid fibers according to the present invention obtained through such a process may have a tensile strength of 20 g / d or more. Such aramid fibers having excellent tensile strength can be utilized in various fields such as body armor, bulletproof helmets, cables, and reinforcing materials.
이하, 실시예 및 비교예들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐으로 이것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안 된다. Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples and comparative examples. However, the following examples are only intended to help the understanding of the present invention, and the scope of the present invention should not be limited thereto.
실시예Example 1 One
N-메틸-2-피롤리돈(NMP)에 CaCl2을 첨가하여 중합용매를 제조한 후, 파라-페닐렌디아민을 상기 중합용매에 용해시켜 혼합용액을 제조하였다. CaCl 2 was added to N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to prepare a polymerization solvent, and then para-phenylenediamine was dissolved in the polymerization solvent to prepare a mixed solution.
그 후, 상기 혼합용액을 교반하면서, 상기 혼합용액에 상기 파라-페닐렌디아민과 동일한 몰의 테레프탈로일 디클로라이드를 두 번에 나누어 첨가하여 폴리(파라페닐렌테레프탈아미드) 중합체를 생성시켰다. Thereafter, while stirring the mixed solution, terephthaloyl dichloride of the same mole as the para-phenylenediamine was added to the mixed solution in two portions to produce a poly (paraphenylene terephthalamide) polymer.
그 후, 상기 중합체를 포함한 중합용액에 물과 NaOH를 첨가하여 산을 중화시켰다. 그 후, 중합체를 분쇄한 후, 물을 이용하여 방향족 폴리아미드 중합체에 함유된 중합용매를 추출하고, 탈수 및 건조 공정을 통해 최종적으로 방향족 폴리아미드 중합체를 얻었다. Thereafter, water and NaOH were added to the polymerization solution containing the polymer to neutralize the acid. Thereafter, after pulverizing the polymer, the polymerization solvent contained in the aromatic polyamide polymer was extracted using water, and finally, the aromatic polyamide polymer was obtained through a dehydration and drying process.
그 후, 얻은 방향족 폴리아미드 중합체를 99% 농황산에 용해시켜 방사도프를 준비하였다. 그 후, 도 1에 도시한 바와 같은 방사장치를 이용하여 상기 방사도프를 방사한 후, 에어갭(20), 응고액(31)이 담겨져 있는 응고조(30) 및 분사구(50)가 형성된 응고튜브(40)를 통과시키면서 응고시켜 필라멘트(1)를 제조하였다. Thereafter, the obtained aromatic polyamide polymer was dissolved in 99% concentrated sulfuric acid to prepare a spinning dope. Thereafter, after spinning the spinning dope using the spinning device as shown in Figure 1, the
이때, 상기 분사구(50)의 응고액(31)의 분사방향과 상기 필라멘트(1)의 진행방향이 이루는 분사 각도(θ)는 5°이고, 상기 필라멘트(1)의 방사 속도(V2)는 1500 분/미터이며, 상기 응고튜브(40)의 하단 출구에서의 응고액(31)의 분출 속도(Vq)는 상기 방사 속도(V2) 대비 30%이었다. At this time, the injection angle θ formed between the injection direction of the coagulating
그 후, 필라멘트(1)를 수세하여 잔존하는 황산을 제거하고, 건조시킨 후 권취하여 1, 000 데니어의 아라미드 섬유를 제조하였다. Thereafter, the filament 1 was washed with water to remove residual sulfuric acid, dried, and wound up to prepare 1,000 denier aramid fibers.
실시예Example 2 내지 3 2 to 3
전술한 실시예 1에서, 상기 분사 각도(θ)를 10 및 15°로 각각 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 섬유를 제조하였다. In Example 1 described above, aramid fibers were prepared in the same manner as in Example 1 except that the injection angles θ were changed to 10 and 15 °, respectively.
실시예Example 4 내지 6 4 to 6
전술한 실시예 1에서, 상기 필라멘트(1)의 속도(V2)를 모두 1900 분/미터로 변경하고 상기 분사 각도(θ)를 7, 12, 및 15°로 각각 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 섬유를 제조하였다. In Example 1 described above, except that the speeds V2 of the filaments 1 were all changed to 1900 minutes / meter and the injection angles θ were changed to 7, 12, and 15 °, respectively. Aramid fibers were prepared in the same manner as in 1.
실시예Example 7 내지 8 7 to 8
전술한 실시예 1에서, 상기 분사 각도를 10°로 각각 변경하고, 상기 응고액(31)의 분출 속도(Vq)를 상기 방사 속도(V2) 대비 각각 25% 및 40%로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 섬유를 제조하였다. In Example 1 described above, except that the injection angle was changed to 10 °, and the jetting speed Vq of the coagulating
비교예Comparative example 1 내지 3 1 to 3
전술한 실시예 1에서, 상기 분사 각도(θ)를 17, 27 및 37°로 각각 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 섬유를 제조하였다. In Example 1 described above, aramid fibers were prepared in the same manner as in Example 1 except that the injection angles θ were changed to 17, 27, and 37 °, respectively.
비교예Comparative example 4 내지 6 4 to 6
전술한 실시예 1에서, 상기 필라멘트(1)의 속도(V2)를 모두 1900 분/미터로 변경하고 상기 분사 각도(θ)를 20, 30, 및 40°로 각각 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 섬유를 제조하였다. In Example 1 described above, except that the speeds V2 of the filaments 1 were all changed to 1900 minutes / meter and the injection angles θ were changed to 20, 30, and 40 °, respectively. Aramid fibers were prepared in the same manner as in 1.
비교예Comparative example 7 내지 8 7 to 8
전술한 실시예 1에서, 상기 분사 각도를 10°로 각각 변경하고, 상기 응고액(31)의 분출 속도(Vq)를 상기 방사 속도(V2) 대비 각각 20% 및 45%로 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 섬유를 제조하였다.
In Example 1 described above, except that the injection angle was changed to 10 °, and the jetting speed Vq of the coagulating
이상과 같은 실시예 및 비교예에 따른 주요 공정조건을 요약하면 하기 표 1과 같다. To summarize the main process conditions according to the above Examples and Comparative Examples are shown in Table 1.
위 실시예 및 비교예 들에 의해 얻어진 아라미드 섬유의 인장 강도 및 권취시간은 아래의 방법으로 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. Tensile strength and winding time of the aramid fibers obtained by the above Examples and Comparative Examples was measured by the following method, the results are shown in Table 1.
아라미드 섬유의 인장 강도 및 신도Tensile Strength and Elongation of Aramid Fibers
아라미드 섬유의 인장 강도 및 신도는, ASTM D885의 규정에 따라 인스트론 시험기(Instron Engineering Corp, Canton, Mass)에서 길이가 25 ㎝인 시료가 파단될 때까지 인장시킨 후 파단 점에서의 강도 및 신도를 구하고, 이러한 상기 공정을 5회 이상 시험한 후 그 평균값으로부터 구하였다. 이때 인장속도는 300 ㎜/분이고, 초하중은 섬도 × 1/30g이었다. Tensile strength and elongation of aramid fibers were measured by tensile strength until the 25 cm long sample was broken in an Instron Engineering Corp. (Canton, Mass) according to ASTM D885. The above process was tested five times or more and then obtained from the average value. At this time, the tensile speed was 300 mm / min, and the super load was fineness x 1/30 g.
평균 Average 권취시간Winding time
아라미드 섬유의 조업성을 간접적으로 확인하고자 평균 권취시간을 측정하였다. 상기 평균 권취시간은 필라멘트(1)가 절사되지 않고 연속해서 와인더의 지관에 감겨진 시간(Hr)을 측정하였고, 측정된 10개의 샘플을 평균하여 얻었다. In order to confirm the operability of the aramid fibers indirectly, the average winding time was measured. The average winding time was measured by measuring the time (Hr) wound on the branch of the winder continuously without cutting the filament (1), and averaged the 10 samples measured.
위 표 2와 같이, 고속 방사에서 상기 분사 각도(θ) 및 상기 응고액(31)의 분출 속도(Vq)가 적정 범위를 벗어날 경우 인장 강도 및 신도가 떨어지고 평균 권취시간이 낮아져 생산성이 저하됨을 알 수 있다. As shown in Table 2 above, when the injection angle (θ) and the spraying speed (Vq) of the coagulating
1 : 필라멘트 10 : 방사구금
20 : 에어갭 30 : 응고조
31 : 응고액 40 : 응고튜브
50 : 분사구1: filament 10: spinneret
20: air gap 30: coagulation tank
31: coagulation liquid 40: coagulation tube
50: nozzle
Claims (5)
상기 방사도프를 방사구금을 통해 방사하는 공정; 및
상기 방사된 방사도프를 에어갭, 응고조 및 상기 응고조 하부와 연통된 응고튜브를 차례로 거쳐 응고시킴으로써 필라멘트를 제조하는 공정을 포함하되,
이때, 상기 응고튜브는 필라멘트에 응고액을 분사시키기 위해 상기 응고튜브의 내부와 연통된 분사구를 구비하고, 상기 분사구의 응고액의 분사방향과 상기 필라멘트의 진행방향이 이루는 분사 각도가 5 내지 15 °이며, 상기 응고튜브의 하단 출구에서의 응고액의 분출 속도는 방사 속도 대비 25 내지 40%인 것을 특징으로 하는 아라미드 섬유의 제조방법. Dissolving the aromatic polyamide polymer in a solvent to prepare a spinning dope;
Spinning the spinning dope through a spinneret; And
Including the step of solidifying the spun spinning dope through the coagulation tube communicated with the air gap, the coagulation tank and the bottom of the coagulation bath, to produce a filament,
At this time, the coagulation tube is provided with an injection hole communicating with the inside of the coagulation tube to inject a coagulation solution into the filament, the injection angle of the injection direction of the coagulation solution of the injection hole and the direction of the filament is 5 to 15 ° And, the ejection rate of the coagulating solution at the bottom outlet of the coagulation tube is 25 to 40% of the spinning rate.
상기 방사 속도는 1,000 내지 2,000 분/미터인 것을 특징으로 하는 아라미드 섬유의 제조방법. The method of claim 1,
The spinning speed is a method for producing aramid fibers, characterized in that 1,000 to 2,000 minutes / meter.
방향족 디아민과 방향족 디에시드 할라이드를 중합시켜 상기 방향족 폴리아미드 중합체를 제조하는 공정을 더 포함하는 아라미드 섬유의 제조방법. The method of claim 1,
A method of producing aramid fibers further comprising the step of polymerizing an aromatic diamine and an aromatic dieside halide to produce the aromatic polyamide polymer.
상기 필라멘트의 평균 권취 시간은 24 시간 이상인 것을 특징으로 하는 아라미드 섬유의 제조방법. The method of claim 1,
The method of producing aramid fibers, characterized in that the average winding time of the filament is 24 hours or more.
상기 아라미드 섬유는 20 g/d 이상의 인장 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 아라미드 섬유의 제조방법. The method of claim 1,
The aramid fiber is a method for producing aramid fiber, characterized in that it has a tensile strength of 20 g / d or more.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100135206A KR101192918B1 (en) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | Method for manufacturing Aramid fiber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020100135206A KR101192918B1 (en) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | Method for manufacturing Aramid fiber |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20120073438A true KR20120073438A (en) | 2012-07-05 |
KR101192918B1 KR101192918B1 (en) | 2012-10-18 |
Family
ID=46707776
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020100135206A KR101192918B1 (en) | 2010-12-27 | 2010-12-27 | Method for manufacturing Aramid fiber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101192918B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107857888A (en) * | 2017-11-21 | 2018-03-30 | 东华大学 | A kind of atomization production of poly solution particles |
CN112575395A (en) * | 2020-12-04 | 2021-03-30 | 四川辉腾科技股份有限公司 | Heterocyclic aramid fiber solidification forming device and process thereof |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160071713A (en) | 2014-12-12 | 2016-06-22 | 주식회사 효성 | A manufacturing device for aramid fiber and the method of manufacturing it |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69719351T2 (en) | 1996-10-25 | 2003-10-30 | Du Pont | METHOD FOR PRODUCING HIGH-STRENGTH ARAMID FIBERS |
CN102137963B (en) | 2008-08-29 | 2012-05-23 | 帝人芳纶有限公司 | Process for producing a plurality of high-strength, high modulus aromatic polyamide filaments |
-
2010
- 2010-12-27 KR KR1020100135206A patent/KR101192918B1/en active IP Right Grant
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107857888A (en) * | 2017-11-21 | 2018-03-30 | 东华大学 | A kind of atomization production of poly solution particles |
CN112575395A (en) * | 2020-12-04 | 2021-03-30 | 四川辉腾科技股份有限公司 | Heterocyclic aramid fiber solidification forming device and process thereof |
CN112575395B (en) * | 2020-12-04 | 2021-09-03 | 四川辉腾科技股份有限公司 | Heterocyclic aramid fiber solidification forming device and process thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101192918B1 (en) | 2012-10-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100960049B1 (en) | Method for Preparing Polyketone Fibers and the Polyketone Fibers Prepared by the Method | |
KR101192918B1 (en) | Method for manufacturing Aramid fiber | |
KR100924905B1 (en) | Method of making Para Aramid Fiber | |
KR101552376B1 (en) | Apparatus for Manufacturing Aramid Fiber | |
US11932971B2 (en) | Method of producing precursor fiber for carbon fiber and carbon fiber | |
CN110234802B (en) | Method for producing fiber and method for producing carbon fiber | |
KR101881827B1 (en) | Apparatus For Producing Aramid Fibers Composed Of Multi-stage Coagulation Baths And Aramid Fibers | |
KR101219213B1 (en) | Method for manufacturing aramid fiber | |
KR101360988B1 (en) | Aromatic polyamide multi filament having high-strength and process for preparing the same | |
KR100910536B1 (en) | Method of making aromatic polyamide polymer and aramid fiber | |
KR100910537B1 (en) | Method of making aramid fiber | |
KR20090104599A (en) | Aramid Fiber and method of making the same | |
KR101982375B1 (en) | Para-type wholly aromatic copolyamide drawn fiber and production method therefor | |
KR20120075924A (en) | Process for preparing aromatic polyamide filament | |
KR101406162B1 (en) | process for high aramid filament fiber with initial elastic modulus | |
KR20110071256A (en) | Process for preparing aromatic polyamide filament | |
KR102166023B1 (en) | P-aramid fiber having excellent fatigue resistance and manufacturing method of the same | |
KR101225585B1 (en) | Process for preparing aromatic polyamide filament | |
KR20120077368A (en) | Process for preparing aromatic polyamide filament | |
KR101427815B1 (en) | Industrial aramid fiber | |
KR20120077370A (en) | Process for preparing aromatic polyamide filament | |
KR101360985B1 (en) | Aromatic polyamide monofilament having high-elongation and process for preparing the same | |
KR102253139B1 (en) | Method of manufacturing aramid fiber with low denier | |
KR100910535B1 (en) | Method of making aromatic polyamide polymer, and method of making aramid fiber using the same | |
KR101174942B1 (en) | Aromatic Polyamide polymer and Method of making Aramid Fiber using the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161004 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181001 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20191007 Year of fee payment: 8 |