KR20120078428A - Manufacturing apparatus of precursor for carbon fiber and carbon fiber - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An apparatus for fabricating precursor fibers for carbon fibers is provided to prevent fiber-fiber fusion and to enhance product quality. CONSTITUTION: An apparatus for fabricating precursor fibers comprises a comb guide(9) at the front end of an emulsion bath(3) and a hot air dryer(4) at the back end of the emulsion bath. The comb guide has a support mounted vertical from a spinning fiber processing direction; and a rotation bar which is separately rotational in constant interval. The temperature of the air supplied from the hot air dryer is 130-170 Deg.C.

Description

탄소섬유용 전구체 섬유 제조장치 및 이를 이용하여 제조된 탄소섬유{Manufacturing apparatus of precursor for carbon fiber and carbon fiber} Precursor fiber manufacturing apparatus for carbon fiber and carbon fiber manufactured using the same

본 발명은 탄소섬유용 전구체 섬유 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 유제 부여 전후에 간단한 장치를 장착하여 전구체 섬유 및 내염화사의 접사나 교착을 방지하여 우수한 품위, 품질을 보유한 탄소섬유를 제조할 수 있는 탄소섬유용 전구체 섬유 제조장치 및 이를 이용하여 제조된 탄소섬유에 관한 것이다.The present invention relates to a precursor fiber manufacturing apparatus for carbon fibers, and more particularly, to prepare a carbon fiber having excellent quality and quality by installing a simple device before and after applying the emulsion to prevent the close-up or deadlock of the precursor fiber and the flame-resistant flame retardant yarn. It relates to a precursor fiber manufacturing apparatus for carbon fibers and a carbon fiber produced using the same.

탄소섬유는, 그 전구체가 되는 PAN계 중합체로 이루어지는 방사 용액을 습식 방사, 건식 방사 또는 건습식 방사하여 탄소 섬유 전구체 섬유를 제조한다. 이 섬유를 200~400℃ 온도의 산화성 분위기하에서 가열하여 내염화 섬유로 전환하고, 적어도 300~ 2000℃ 온도의 불활성 분위기하에서 가열하여 탄소화하는 방법이 일반적이다. Carbon fiber wet-spins, dry-spins, or dry-spins a spinning solution which consists of a PAN polymer used as a precursor, and manufactures a carbon fiber precursor fiber. It is common to heat this fiber in the oxidizing atmosphere of 200-400 degreeC temperature, and to convert it into a flame resistant fiber, and to heat and carbonize in inert atmosphere at least 300-2000 degreeC temperature.

고성능의 탄소 섬유를 얻기 위해서는, 전술한 각 제조 공정에 있어서, 건습식 방사를 행하는데 이는 습식방사에 비하여 주름이 없고 매끄러운 섬유 표면을 생성시켜서 내부 보이드 및 손상을 줄일 수 있기 때문이다. 그리고 이러한 전구체 섬유의 섬유간의 접사나 융착 방지를 위하여 일반적으로 실리콘계 유제 특히 가교반응에 의해 내열성을 증가시킬 수 있는 아미노변성 실리콘계 유제가 공업적으로 많이 이용되고 있다. In order to obtain a high-performance carbon fiber, in each of the above-described manufacturing processes, wet and dry spinning is performed, since internal wrinkles and damage can be reduced by creating a wrinkle-free and smooth fiber surface as compared to wet spinning. In order to prevent affixing and fusion of fibers of such precursor fibers, generally, an amino-modified silicone-based emulsion capable of increasing heat resistance by a silicone-based emulsion, in particular a crosslinking reaction, has been widely used industrially.

그러나 건습식 방사 섬유에 유제를 부여시 매끄러운 표면 특성상, 유제를 균일하면서도 피막화시키는 것이 어렵다. 유제가 과잉 부착되면, 섬유 표면에 과잉으로 부착한 유제가 섬유-섬유 간에도 접착을 발생시키며, 이렇게 접착된 섬유는 내염화 과정 중 산소 투입이 곤란해져서 내염화사 밀도나 구조가 균일해지지 못하는 문제점이 있다. 이러한 섬유는 탄화과정까지 접사로 남아 탄소섬유 강도 저하 및 품위를 저하시키는 원인이 된다. However, when the emulsion is applied to the wet and dry spun fiber, it is difficult to make the emulsion uniform and encapsulate due to the smooth surface properties. When the oil agent is excessively attached, the oil agent that is excessively attached to the fiber surface generates adhesion between the fibers and the fibers, and thus the bonded fiber has a problem in that it is difficult to inject oxygen during the flameproofing process so that the density of the flame resistant yarn and the structure are not uniform. . These fibers remain affixed to the carbonization process, causing a decrease in carbon fiber strength and quality.

그리고 섬유로부터 탈락한 유제 검(Gum)이 점착물이 되고, 그것이 프리커서 제조공정에 있어서의 건조롤러나 가이드 등에 퇴적하여, 섬유가 감겨 붙거나 실을 끊는 등 조업성을 저하시키는 원인이 되는 문제가 되고, 로 내에 퇴적하거나 하여 후속의 섬유 다발을 손상시키기 쉽기 때문에 생산성 또한 저하시킨다. Then, the oil gum (Gum) dropped from the fiber becomes an adhesive, which is deposited on a drying roller or a guide in the precursor manufacturing process, which causes the fiber to be wound up or the thread to be degraded in operability. Productivity is also lowered because it is easy to deposit in the furnace and damage subsequent fiber bundles.

한편 유제가 적정 수준 이하로 적게 부착되면, 섬유-섬유 사이의 융착 방지성이 불충분해져서 접사 또는 융착사를 발생시켜 이는 탄소섬유의 강도를 저하시키는 원인이 된다. On the other hand, when the oil agent adheres less than an appropriate level, the fusion preventive property between the fibers and the fibers becomes insufficient, resulting in macro or fusion yarns, which causes a decrease in the strength of the carbon fibers.

본 발명은 상기의 유제를 적절하게 부여하지 못하여 발생하는 전구체 섬유의 접사나 과잉으로 부여된 유제의 섬유-섬유 간의 융착 등의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명은 유제 부여 전후에 간단한 장치를 장착하여 접사 또는 유제가 과잉으로 섬유에 부착되는 것을 방지하여 고물성,고품위의 탄소섬유를 제조할 수 있는 탄소섬유용 전구체 섬유 제조장치 및 이를 이용하여 제조된 탄소섬유를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been invented to solve problems such as affixing precursor fibers caused by inadequate application of the emulsion, or fusion between fiber-fibers of the emulsion added to the excess, and the present invention is a simple apparatus before and after applying the emulsion. The purpose of the present invention is to provide a precursor fiber manufacturing apparatus for carbon fiber and a carbon fiber manufactured using the same, which can produce high-quality, high-quality carbon fiber by preventing the affix or emulsion from being attached to the fiber excessively. .

본 발명에 의한 탄소섬유전구체 섬유의 제조장치는 유제욕의 전단에 설치된 콤가이드와 유제욕의 후단에 설치된 열풍건조기를 포함하며, 상기 콤가이드는 방사섬유의 진행방향과 수직으로 설치된 지지체; 및 상기 지지체에 수직으로 일정한 간격으로 적어도 3개이상 설치되어 개별적으로 회전 가능한 회전바;를 포함하고, 상기 열풍건조기는 방사섬유의 진행방향의 수직으로 고온의 공기를 공급할 수 있는 장치인 것을 특징으로 한다.The apparatus for producing carbon fiber precursor fibers according to the present invention includes a comb guide installed at the front end of the emulsion bath and a hot air dryer installed at the rear end of the emulsion bath, wherein the comb guide comprises: a support installed perpendicular to the direction in which the spinning fibers are run; And at least three or more rotary bars rotatably installed at regular intervals perpendicular to the support, wherein the hot air dryer is a device capable of supplying high-temperature air vertically in the advancing direction of the spinning fiber. do.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 회전바 사이의 거리는 165~230mm이다.According to another preferred feature of the invention, the distance between the rotating bar is 165 ~ 230mm.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 열풍건조기에서 공급되는 공기의 온도는 130 ~ 170 ℃이다.According to another preferred feature of the invention, the temperature of the air supplied from the hot air dryer is 130 ~ 170 ℃.

본 발명에 의한 상기된 제조장치를 이용하여 제조된 탄소섬유는 인장강도가 4.9GPa 이상인 것을 특징으로 한다.Carbon fiber produced using the above-described manufacturing apparatus according to the present invention is characterized in that the tensile strength is 4.9GPa or more.

본 발명에 의한 탄소섬유용 전구체 섬유를 제조시, 접사와 섬유와 섬유 간의 융착을 방지하고, 롤 건조기 표면에 검 유발을 방지한다. 이렇게 제조된 전구체 섬유는 접사를 방지하고, 균일한 내염화가 가능해져서 고품위의 물성, 품위를 보유하는 탄소섬유를 제조할 수 있다.In preparing the precursor fiber for carbon fiber according to the present invention, it prevents fusion between the affix and the fiber and the fiber, and prevents the gum from causing the roll dryer surface. The precursor fiber thus prepared is able to prevent close-up and uniform flame resistance to produce a carbon fiber having high quality properties, quality.

도1은, 본 발명에 의한 탄소섬유 전구체 섬유의 제조공정 개략도,
도 2는 본 발명에 의한 콤가이드의 개략도,
도 3은 본 발명에 의한 열풍건조기의 개략도이다.
1 is a schematic view of the manufacturing process of the carbon fiber precursor fiber according to the present invention,
2 is a schematic diagram of a comb guide according to the present invention;
3 is a schematic view of a hot air dryer according to the present invention.

본 발명에 의한 탄소섬유용 전구체 섬유의 제조장치는 유제욕의 전단에 설치된 콤가이드와 유제욕의 후단에 설치된 열풍건조기를 포함하여, 이를 이용하여 방사섬유에 유제가 균일하면서도 피막화된 형태로 부여될 수 있도록 한다.The manufacturing apparatus of the precursor fiber for carbon fiber according to the present invention includes a comb guide installed at the front end of the emulsion bath and a hot air dryer installed at the rear end of the emulsion bath. To be possible.

도 1은 본 발명에 의한 탄소섬유 전구체 섬유를 제조하기 위한 제조공정의 개략도이다. 도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명에 의한 탄소섬유 전구체 섬유의 제조공정은 건습식 방사로부터 얻은 응고사를 수세조(1)에서의 수세, 열수욕(2)에서의 열수 연신하고 유제 부여 전에 1.3Kg압력으로 스퀴징롤(8)을 거치게 하여 수분을 일정량 제거한 뒤, 본 발명에 의해 추가로 설치된 콤가이드(9)를 거치면서 사폭을 증대시킨 후에 유제욕(3)에 들어가게 된다.1 is a schematic diagram of a manufacturing process for producing a carbon fiber precursor fiber according to the present invention. As shown in Fig. 1, the manufacturing process of the carbon fiber precursor fiber according to the present invention is performed by stretching the coagulated sand obtained from the wet and dry spinning in the washing tank (1), by hydrothermal stretching in the hot water bath (2), and before applying the emulsion. After passing through the squeegee roll (8) at a Kg pressure to remove a certain amount of water, and then through the combined guide (9) further installed by the present invention to enter the emulsion bath (3) after increasing the width.

도 2는 본 발명에 의한 콤가이드의 개략도이다. 도 2에서 보는 바와 같이 본 발명에 의한 콤가이드는 지지체(10), 회전바(11)를 포함하고 있다.2 is a schematic view of a comb guide according to the present invention. As shown in FIG. 2, the comb guide according to the present invention includes a support 10 and a rotation bar 11.

지지체(10)는 방사섬유의 진행방향과 수직으로 설치되며, 바람직하게는 방사섬유의 진행방향과 수직으로 지면과 수평으로 설치된다. 지지체의 수직으로는 회전바(11)가 설치된다. 회전바(11)는 적어도 3개이상 설치하며 개개의 회전바는 개별적으로 회전가능하며 개개의 회전바(11) 사이로는 회전바와 수직으로 방사섬유(12)가 통과하게 된다. 방사섬유(12)는 회전바(11)를 통과하면서 사폭이 넓어지게 되며, 사폭이 넓어진 방사섬유(12)는 그 상태로 유제욕(3)에 들어가서 유제가 섬유 표면에 균일하게 부여되도록 한다. 여기서 회전바가 3개미만이면 실질적으로 사폭증대효과를 기대할 수 없다.The support 10 is installed perpendicular to the running direction of the spinning fiber, preferably is installed horizontally with the ground perpendicular to the running direction of the spinning fiber. Rotating bar 11 is installed vertically of the support. At least three rotation bars 11 are installed, and each rotation bar is rotatable individually, and the spinning fiber 12 passes through the rotation bars 11 perpendicularly between the rotation bars 11. The spinning fiber 12 has a wider width while passing through the rotary bar 11, and the wider spinning fiber 12 enters the emulsion bath 3 in such a state so that the oil agent is uniformly applied to the fiber surface. If the rotation bar is less than three, the effect of increasing the width cannot be expected.

회전바 사이의 거리는 165~230mm 이며, 165mm 미만이면 유제를 균일부여 효과가 없는 문제가 있고, 230mm초과하면 사폭이 너무 넓어서 유제가 과잉 부여되고 건조효율이 저하되는 문제가 있다.The distance between the rotation bar is 165 ~ 230mm, less than 165mm there is a problem that there is no uniform imparting effect of the emulsion, if it exceeds 230mm there is a problem that the width is too wide to give the excess oil and the drying efficiency is lowered.

한편 유제욕(3)에서 유제가 부여된 섬유는 일반적으로 가열된 롤러에 접촉시켜 건조시킨다. 본 발명에서는 롤 건조기(5)를 통과하기 이전에 130~170℃ 온도를 유지하는 열풍 건조기(9)를 장착하였다. 온도가 130℃ 미만이면 섬유 속까지 건조가 잘 되지 않고, 건조효율이 낮아 생산성을 저하하는 문제가 있고, 170℃ 초과하면 수분이 균일하게 건조되지 못하고 섬유 표면이 급격히 건조되고, 유제성분의 일부가 굳어져서 오히려 피막화를 저하하는 문제가 있다.On the other hand, the fiber imparted with the emulsion in the emulsion bath 3 is generally brought into contact with a heated roller to be dried. In the present invention, before passing through the roll dryer (5) was equipped with a hot air dryer 9 for maintaining a temperature of 130 ~ 170 ℃. If the temperature is less than 130 ℃, it does not dry well to the fiber, the drying efficiency is low, there is a problem of lowering the productivity, if it exceeds 170 ℃ moisture is not uniformly dried, the fiber surface is rapidly dried, part of the emulsion component There is a problem of hardening and rather deterioration of encapsulation.

도 3은 본 발명에 의한 열풍건조기의 개략도이다. 상기 열풍건조기(9)는 방사섬유의 진행방향의 수직으로 고온의 공기를 공급할 수 있는 장치로서, 유제욕(3) 출구에서 다시 좁아진 사폭의 섬유를 펴주며 과잉으로 유제가 부착된 것을 제거시켜, 섬유와 섬유 간의 접착을 방지 하고, 과잉으로 부착된 유제가 섬유와 섬유 간에 부착되는 것과 롤 건조기 표면에 검 유발을 방지한다. 건조 후에는 스팀 연신(6)과 열고정(7) 하여 탄소섬유용 전구체 섬유를 제조한다. 3 is a schematic view of a hot air dryer according to the present invention. The hot air dryer 9 is a device capable of supplying high-temperature air in the vertical direction of the spinning fiber, and stretches the narrow fiber narrowed at the exit of the emulsion bath 3 again to remove the excess oil adhered. It prevents adhesion between fibers, prevents excessive adhesion of oil from adhering between fibers and causing gum on the roll dryer surface. After drying, steam stretching (6) and heat setting (7) to produce a precursor fiber for carbon fibers.

이렇게 제조된 전구체 섬유는 접사를 방지하고, 균일한 내염화가 가능해져서 고품위의 물성, 품위를 보유하는 탄소섬유를 제조할 수 있게 된다. Precursor fiber thus prepared is able to prevent close-up, uniform flame resistance is possible to produce a carbon fiber having high quality properties, quality.

즉, 본 발명에 의한 제조장치를 이용하여 제조된 탄소섬유는 인장강도 4.9GPa인데, 이는 본 발명에 의한 장치들을 사용하여 전구체 섬유의 접사나 섬유-섬유 간 융착을 방지한 전구체 섬유를 이용하였기 때문이다. That is, the carbon fiber produced using the manufacturing apparatus according to the present invention has a tensile strength of 4.9 GPa, since the precursor fiber which prevents the affixation of the precursor fiber or the fiber-fiber fusion using the apparatus according to the present invention is used. to be.

또한 본 발명에 의한 제조장치를 이용한 탄소섬유는 하기된 방법으로 측정시 전구체 섬유에서 접사가 1개 이하, 탄소섬유에서는 1개 이하의 접사를 보인다.
In addition, the carbon fiber using the manufacturing apparatus according to the present invention shows one or more macroffixes in the precursor fiber, one or less macrophages in the carbon fiber as measured by the method described below.

이렇게 제조한 전구체 섬유 및 탄소섬유는 하기와 같이 분석, 평가 한다.The precursor fibers and carbon fibers thus prepared are analyzed and evaluated as follows.

[사폭 측정][Width Measurement]

유제욕 유입 전인, 콤가이드를 통과 후의 사폭과 열풍건조기 통과 전과 후의 섬유 사폭을 자로 측정한다. 유제욕 유입 전에 콤가이드 통과 후 사폭은 회전바와 회번바 사이의 사폭을 측정하여 이들의 합으로부터 12K 섬유 전체의 사폭을 계산한다. 열풍기 통과 전과 후의 사폭은 12K 섬유 가장자리에서 가장자리까지의 폭을 측정한다. The width of the yarn after passing through the comb guide, before the emulsion bath, and the yarn before and after the passage of the hot air dryer are measured with a ruler. After passing through the guiding bath before entering the tanning bath, the yarn width is calculated from the sum of the yarn widths between the rotating and rotating bars to calculate the yarn width of the entire 12K fiber. The width of the yarn before and after passing through the hot air fan measures the width from the edge of the 12K fiber to the edge.

[접사 평가][Close-up evaluation]

탄소섬유 제조용 전구체 섬유 및 내염화 섬유, 탄소섬유의 접사 수를 평가하기 위한 방법으로 12K섬유(12,000개 단섬유)를 5㎜길이로 절단한다. 절단한 섬유는 사각Tray에 넣고 D.I. 물 100ml와 물에 대해 양이온 계면 활성제 0.1wt.%를 넣고 초음파 분산을 90초 동안 실시하고 분산액을 여과지를 놓은 다음 흡인여과를 실시한다. 단, 전구체 섬유는 흑색 섬유지를 이용한다. 12K fibers (12,000 single fibers) are cut to a length of 5 mm in order to evaluate the macroscopic number of precursor fibers, flame resistant fibers and carbon fibers for carbon fiber production. The cut fibers are placed in a square tray and the D.I. 100 ml of water and 0.1 wt.% Of cationic surfactant are added to water, ultrasonic dispersion is carried out for 90 seconds, the dispersion is placed on a filter paper, and suction filtration is performed. However, precursor fiber uses black fiber paper.

여과지에 분산된 섬유를 광학 현미경으로 관찰하여 수를 counting하고 다음과 같이 Count the number of fibers by observing the fibers dispersed in the filter paper as follows.

구분 한다.Separate.

0~ 1개 : ◎ (아주 우수)   0 ~ 1: ◎ (very good)

1~ 3개: ○ (우수)   1 to 3: ○ (Excellent)

3~ 10개: △ (불량)    3 ~ 10: △ (bad)

10개 이상: x 매우 불량
10+: x very bad

[내염화 섬유 비중 측정]  [Measurement of specific gravity of flame resistant fiber]

내염화 섬유의 비중은 JIS R7601(1986) 기재의 방법에 따라서, 액 치환법에 의해 측정한다. 침지액은, 에탄올을 정제하지 않고 이용한다. 1.0 ~ 1.5g의 내염화 섬유를 채취하고, 열풍 건조기를 이용하고, 공기 중 120℃의 온도에서 2시간 건조한다. 건조 질량 A(g)를 측정한 후, 비중 기지(비중 ρ)의 에탄올에 침지하고, 에탄올 중의 섬유 질량 B(g)를 측정하고, 다음 식에 의해, 내염화 섬유 비중을 구한다. The specific gravity of the flame resistant fiber is measured by the liquid substitution method according to the method of JIS R7601 (1986). The immersion liquid is used without purifying ethanol. 1.0-1.5 g of flame resistant fiber is taken out, and it is dried for 2 hours at the temperature of 120 degreeC in air using a hot air dryer. After measuring dry mass A (g), it is immersed in ethanol of specific gravity known (specific gravity p), the fiber mass B (g) in ethanol is measured, and the specific gravity of flame-resistant fiber is calculated | required by following Formula.

내염화 섬유 비중=(A×ρ)/(A-B) Flame Retardant Fiber Specific Gravity = (A × ρ) / (A-B)

하나의 섬유에 대해서, 5에 대하여 내염화 섬유 비중을 측정하고 CV%를 구한다. 이 편차로부터 내염화 정도의 균일도를 평가하였다.
For one fiber, the flameproof fiber specific gravity is measured for 5 and CV% is obtained. From this deviation, the degree of uniformity of flame resistance was evaluated.

[탄소섬유 강도 측정][Carbon Fiber Strength Measurement]

JIS-R-7601에 규정되어 있는 에폭시수지 함침 스트랜드법에 준하여 측정하고, 측정횟수 10회의 평균값을 탄소섬유의 강도로 하였다.
It measured according to the epoxy resin impregnation strand method prescribed | regulated to JIS-R-7601, and made the average value of the measurement frequency ten times into the strength of carbon fiber.

이하에 기재하는 실시예1-3 및 비교예 1-3은, 다음의 포괄적 실시예에 기재된 실시 방법에서, 표 1 및 표 2에 기재된 각 실시예 및 각 비교예에서의 각 조건을 Example 1-3 and Comparative Example 1-3 which are described below show the conditions in each Example shown in Table 1 and Table 2, and each comparative example in the implementation method as described in the following comprehensive example.

이용하여 행한 것이다.
It was done by using.

포괄적 실시예   Comprehensive Example

: 아크릴로니트릴(Acrylonitrile) 99wt.% ,공중합 모노머 이타콘산(Itaconic acid) 1.0wt.% 로부터 아크릴계 공중합체의 20wt.% 디메틸술폭시드 용액중합에 의하여 조제하였다. 중합 후, dope가 pH가 8.0~8.5 가 될 때 까지 이타콘산을 중화하여 얻어진 방사원액을 6,000 hole, hole 직경이 0.12 mm인 nozzle 2개를 사용하여 10℃, 32.5wt% 디메틸술폭시드(Dimethylsulfoxide, DMSO) 수용액으로 이루어진 응고욕에 건습식 방사하고 이로부터 응고사를 수세한 뒤, 65℃ 온수 중에서 4배 연신하고 1.3Kg 압력의 스퀴징롤을 거치게 하고 comb guide의 guide pin을 조절하여 사폭을 넓힌 상태로, 유제욕에 유입시킨다. 실리콘계 유제를 부여한 후, 130℃의 열풍 건조기를 통과시킨 후 150℃로 가열된 롤 건조기를 통과하여 건조시키고 스팀 연신비가 6배가 되도록 스팀연신을 행한다. 이 과정을 거쳐 1.0 데니어인 전구체 섬유를 제작하였다.  : 99 wt.% Of acrylonitrile and 1.0 wt.% Of co-polymerizing monomer Itaconic acid was prepared by 20 wt.% Dimethyl sulfoxide solution polymerization of an acrylic copolymer. After polymerization, the spinning stock solution obtained by neutralizing the itaconic acid until the dope became pH 8.0-8.5 was prepared using 10 nozzles with 6,000 holes and a hole diameter of 0.12 mm, 10 ° C and 32.5wt% dimethyl sulfoxide (Dimethylsulfoxide, DMSO) Wet-dry spinning in a coagulation bath made of an aqueous solution, washed with coagulated sand, stretched 4 times in 65 ℃ hot water, passed through a 1.3Kg squeegee roll, and widened the width by adjusting the guide pin of the comb guide. In the emulsion bath. After imparting a silicone-based emulsion, the mixture is passed through a hot air dryer at 130 ° C., dried through a roll dryer heated at 150 ° C., and steam drawn to have a steam stretching ratio of 6 times. Through this process, a precursor fiber having 1.0 denier was produced.

전구체 섬유는 온도 225 ~ 260℃의 공기 중에서, 연신비 1.0으로 연신하면서 내염화 처리하고, 비중 1.350의 내염화 섬유를 얻었다. 얻어진 내염화 섬유는 온도 300 ~700℃의 질소 분위기 중에서, 연신비 1.15로 연신하면서 예비 탄화 처리를 행하고, 얻어진 예비 탄화 섬유를, 최고 온도 1,500℃의 질소 분위기 중에서,800tex 의 탄소섬유를 제조하였다.The precursor fiber was flameproofed while extending | stretching with the draw ratio 1.0 in air of the temperature of 225-260 degreeC, and obtained the flameproof fiber of specific gravity 1.350. The obtained flame-resistant fiber performed the preliminary carbonization process, extending | stretching with a draw ratio 1.15 in nitrogen atmosphere of 300-700 degreeC temperature, and produced 800 tex carbon fiber in the nitrogen atmosphere of the maximum temperature of 1,500 degreeC.

상기 포괄적 실시예에서, 표 1의 실시예1에 기재된 조건을 채택하여, 전구체 섬유, 내염화섬유, 탄소 섬유를 제조하였다. 이 섬유들로부터 분석 평가하여 표2와 3와 같이 결과를 보였다. In the above comprehensive example, the conditions described in Example 1 of Table 1 were adopted to prepare precursor fibers, flame resistant fibers, and carbon fibers. Analysis and evaluation of these fibers showed the results as shown in Tables 2 and 3.

상기 포괄적 실시예에서, 표 1의 실시예2에 기재된 조건을 채택하여, 탄소 섬유를 제조하였다.   In the above comprehensive example, the conditions described in Example 2 of Table 1 were adopted to produce carbon fibers.

상기 포괄적 실시예에서, 표 1의 실시예3에 기재된 조건을 채택하여, 탄소 섬유를 제조하였다.
In the above comprehensive example, the conditions described in Example 3 of Table 1 were adopted to produce carbon fibers.

비교예 1) Comparative Example 1)

상기 포괄적 실시예에서, 표 1의 비교예1에 기재된 조건을 채택하여, 탄소 섬유를 제조하였다.  In the above comprehensive example, the conditions described in Comparative Example 1 of Table 1 were adopted to prepare carbon fibers.

비교예 2)  Comparative Example 2)

상기 포괄적 실시예에서, 표 1의 비교예2에 기재된 조건을 채택하여, 탄소 섬유를 제조하였다.
In the above comprehensive example, the conditions described in Comparative Example 2 of Table 1 were adopted to prepare carbon fibers.

실시예 및 비교예 설정치 Example and Comparative Example Setpoints 종류 Kinds 유제욕
유입 전
회전바 갯수
Emulsion bath
Before inflow
Number of rotating bars
유제욕 유입 전 회전바 설정폭
(mm)
Rotation bar setting width before emulsion bath
(mm)
열풍건조기
온도(℃)
Hot Air Dryer
Temperature (℃)
실시예1 Example 1 44 600600 130130 실시예2 Example 2 44 660660 130130 실시예3 Example 3 4 4 720720 120120 비교예1 Comparative Example 1 22 600600 사용안함not used 비교예2 Comparative Example 2 22 600600 130130

측정치  Measure 종류 Kinds 유제욕 유입
전 실제 사폭 (mm)
Emulsion bath inflow
Real actual width (mm)
열풍건조기
유입 전 실제
사폭(mm)
Hot Air Dryer
Actual before inflow
Dead width (mm)
열풍건조기
유입 후 실제
사폭(mm)
Hot Air Dryer
Actual after inflow
Dead width (mm)
실시예 1 Example 1 540540 490490 515515 실시예 2 Example 2 595595 555555 575575 실시예 3 Example 3 630630 580580 600600 비교예 1 Comparative Example 1 490490 410410 450450 비교예 2 Comparative Example 2 490490 410410 450450

분석 결과 Analysis 종류 Kinds 전구체
섬유 접사
Precursor
Fiber affix
내염화
섬유 접사
Flameproofing
Fiber affix
탄소섬유
접사
Carbon fiber
affix
내염화 비중
CV %
Flameproof Specific Gravity
CV%
탄소섬유 인장강도
(GPa)
Carbon fiber tensile strength
(GPa)
실시예 1 Example 1  ◎ 20.8 20.8 4.904.90 실시예 2 Example 2  ◎ 14.514.5 5.055.05 실시예 3 Example 3  ◎ 10.610.6 5.235.23 비교예 1 Comparative Example 1  △ xx xx 31.831.8 4.384.38 비교예 2 Comparative Example 2  △ xx 27.527.5 4.524.52

1: 수세욕
2: 열수욕
3: 유제욕
4: 열풍 건조기
5: 건조기
6: 스팀 연신기
7: 열고정기
8: 스퀴징롤
9: 콤가이드
10: 지지체
11: 회전바
12: 방사 섬유
1: washing bath
2: hot water bath
3: emulsion bath
4: hot air dryer
5: dryer
6: steam drawing machine
7: open / close
8: squeegee roll
9: Combination guide
10: support
11: rotating bar
12: spinning fiber

Claims (4)

유제욕의 전단에 설치된 콤가이드와 유제욕의 후단에 설치된 열풍건조기를 포함하는 탄소섬유전구체 섬유의 제조장치로서,
상기 콤가이드는 방사섬유의 진행방향과 수직으로 설치된 지지체; 및
상기 지지체에 수직으로 일정한 간격으로 적어도 3개 이상 설치되어 개별적으로 회전 가능한 회전바;를 포함하고,
상기 열풍건조기는 방사섬유의 진행방향의 수직으로 고온의 공기를 공급할 수 있는 장치인 것을 특징으로 하는 탄소섬유전구체 섬유의 제조장치.
An apparatus for producing carbon fiber precursor fibers comprising a comb guide provided at the front end of an emulsion bath and a hot air dryer installed at the rear end of the emulsion bath,
The comb guide is a support installed perpendicular to the running direction of the spinning fiber; And
Includes at least three or more rotary bars rotatably installed at regular intervals perpendicular to the support;
The hot air dryer is a device for producing carbon fiber precursor fibers, characterized in that the device capable of supplying high-temperature air in the vertical direction of the spinning fiber.
제1항에 있어서, 상기 회전바 사이의 거리는 165~230mm 인 것을 특징으로 하는 탄소섬유전구체 섬유의 제조장치.According to claim 1, wherein the distance between the rotation bar is a carbon fiber precursor fiber manufacturing apparatus, characterized in that 165 ~ 230mm. 제1항에 있어서, 상기 열풍건조기에서 공급되는 공기의 온도는 130 ~ 170℃인 것을 특징으로 하는 탄소섬유전구체 섬유의 제조장치.According to claim 1, wherein the temperature of the air supplied from the hot air dryer is the apparatus for producing carbon fiber precursor fiber, characterized in that 130 ~ 170 ℃. 상기 제1항 내지 제3항 중의 어느 하나의 항에 의해 제조장치를 이용하여 제조된 탄소섬유전구체 섬유로서, 인장강도가 4.9GPa 이상인 것을 특징으로 하는 탄소섬유.
Carbon fiber precursor fiber produced using the manufacturing apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the tensile strength is 4.9 GPa or more.
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