KR20160071713A - A manufacturing device for aramid fiber and the method of manufacturing it - Google Patents

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KR20160071713A
KR20160071713A KR1020140179215A KR20140179215A KR20160071713A KR 20160071713 A KR20160071713 A KR 20160071713A KR 1020140179215 A KR1020140179215 A KR 1020140179215A KR 20140179215 A KR20140179215 A KR 20140179215A KR 20160071713 A KR20160071713 A KR 20160071713A
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남지훈
이기환
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주식회사 효성
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Abstract

The present invention relates to an apparatus for producing an aramid fiber and a method for producing the aramid fiber thereby. More specifically, the present invention relates to a method for producing an aramid fiber. The formation of unevenness at the bottom portion of a coagulation tube facilitates generation of warm current, thereby maximizing extraction of a residual sulphate and minimizing reduction in material properties such as tensile strength and elongation.

Description

아라미드섬유의 제조장치 및 이에 의한 아라미드 섬유의 제조방법 {A manufacturing device for aramid fiber and the method of manufacturing it}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to a method for producing aramid fibers,

본 발명은 아라미드 섬유의 제조장치 및 이에 의하여 아라미드 섬유를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 응고 튜브내 형성되어 있는 요철형상의 주름을 통해 난류의 발생을 촉진하여 용매의 추출을 향상시킬 수 있는 것을 특징으로 한 아라미드 섬유의 제조장치 및 이에 의한 아라미드 섬유의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus for producing an aramid fiber and a method for producing the aramid fiber by the method. More specifically, the present invention relates to a method for producing an aramid fiber, The present invention relates to an apparatus for producing an aramid fiber and a method for producing an aramid fiber by the apparatus.

전방향족 폴리아미드 필라멘트는 미국특허 제 3,869,492 호 및 미국특허 제 3,869,430 호 등에 게재되어 있는 바와 같이, 방향족 디아민과 방향족 디에시드클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈을 포함하는 중합용매 중에서 중합시켜 전방향족 폴리아미드 중합체를 제조하는 공정과, 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사원액을 제조하는 공정과, 상기 방사원액을 방사 구금으로부터 방사하여 방사된 방사물을 비응고성 유체층을 통해 응고액 욕조내로 통과시켜 필라멘트를 형성하는 공정과, 상기 필라멘트를 수세, 건조 및 열처리하는 공정들을 거쳐 제조된다. The wholly aromatic polyamide filaments are prepared by polymerizing an aromatic diamine and an aromatic diacid chloride in a polymerization solvent containing N-methyl-2-pyrrolidone as disclosed in U.S. Patent No. 3,869,492 and U.S. Patent No. 3,869,430, A method for producing an aromatic polyamide polymer, comprising the steps of: preparing an aromatic polyamide polymer; dissolving the polymer in a concentrated sulfuric acid solvent to prepare a spinning solution; spinning the spinning solution through a spinneret and spinning the spinning solution through a non- To form a filament, and a step of washing, drying and heat-treating the filament.

파라-아라미드 섬유는 고강도, 고탄성, 저수축 등의 우수한 특성을 가지고 있는데, 특히 5mm 정도 굵기의 가느다란 실로 2톤의 자동차를 들어올릴 정도의 막강한 강도를 가지고 있어 방탄 용도로 사용될 뿐만 아니라, 우주항공 분야와 같은 첨단 산업에서 다양한 용도로 사용되고 있다.Para-aramid fibers have excellent properties such as high strength, high elasticity and low shrinkage. In particular, they have a strength of about 5mm and a thickness of about 2 tons, which is strong enough to lift a car, It is used for various purposes in high-tech industries such as the field.

일반적으로, 아라미드 섬유는, 방향족 폴리아미드 중합체를 제조하는 공정, 상기 방향족 폴리아미드 중합체를 황산 용매에 용해시켜 도프를 제조하는 공정, 상기 도프를 방사구금을 통해 압출하는 공정, 및 상기 압출된 도프를 응고시키는 공정을 거쳐 제조된다.In general, the aramid fiber is produced by a process comprising the steps of: preparing an aromatic polyamide polymer; dissolving the aromatic polyamide polymer in a sulfuric acid solvent to prepare a dope; extruding the dope through a spinneret; Followed by a solidifying step.

아라미드 섬유는 중심층의 탄성율에 비하여 표면층의 탄성율이 높은 스킨-코어(skin-core)구조를 가지고 있어, 아라미드 섬유에 스트레스가 가해질 경우 대부분 표면층에 스트레스가 집중되게 된다. 따라서, 아라미드 섬유의 표면층의 물리적 특성이 아라미드 섬유의 강도를 결정하는데 중요한 요소가 된다.The aramid fiber has a skin-core structure having a higher elastic modulus of the surface layer than the elastic modulus of the core layer, so that when stress is applied to the aramid fiber, stress is mostly concentrated on the surface layer. Therefore, the physical properties of the surface layer of the aramid fiber are important factors in determining the strength of the aramid fiber.

대한민국 공개특허공보 2013-75216에는 아라미드 섬유의 제조장치에 대하여 기재되어 있다. 상기 기술은 도프 공급부; 방사구금(spinneret); 응고부(coagulating unit); 수세부; 건조부 및 와인더로 구성되어 있는데, 상기 방사구금으로부터 압출된 도프는 상기 방사구금 및 응고조 사이의 에어갭(air gap), 상기 응고조, 및 상기 응고 튜브를 차례로 통과하면서 응고되어 멀티 필라멘트를 형성한다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2013-75216 describes an apparatus for producing an aramid fiber. The technique includes a dope supply unit; Spinneret; A coagulating unit; Can Details; Wherein the dope extruded from the spinneret is solidified while passing through the air gap between the spinneret and the coagulation bath, the coagulation bath, and the coagulation tube in order to form the multifilament .

이 때, 응고 튜브에는 그 단면이 응고 튜브의 길이 방향에 평행한 방향으로 연장된 다수의 홈들(grooves)이 형성되어 있다. At this time, the solidification tube has a plurality of grooves extending in a direction parallel to the longitudinal direction of the solidification tube.

상기 장치는 분사구를 통한 2차 응고액의 분사시 응고액의 조성과 온도가 1차 응고액의 분사와 동일한 조건에서 수행되며 난류의 발생을 억제하는 것을 특징으로 하고 있다. 상기한 구성으로 인하여 아라미드 섬유를 600mpm(meter per minute)이상으로 고속 방사할 수 있으나, 필라멘트 내부의 용매 특히 황산의 추출이 용이하지 않아 최종 생성된 아라미드 섬유내 잔류 염의 함량이 높아 인장강도 등의 물성이 저하되는 문제점이 발생된다.
The apparatus is characterized in that the composition and temperature of the coagulating liquid when injecting the second coagulating liquid through the jetting port are performed under the same conditions as the injection of the first coagulating liquid and suppress the occurrence of turbulence. Due to the above-mentioned structure, the aramid fiber can be spun at a rate of more than 600 mpm (meter per minute). However, since the solvent in the filament, especially the sulfuric acid, is not easily extracted, the residual salt content in the final produced aramid fiber is high, Is lowered.

한국 공개특허 제 2013-0075216호Korean Patent Publication No. 2013-0075216 한국 공개특허 제 2007-0072042호Korea Patent Publication No. 2007-0072042 한국 등록특허 제 10-1192918호Korean Patent No. 10-1192918 미국 등록특허 제 3,869,492호U.S. Patent No. 3,869,492 미국 등록특허 제 3,869,430호United States Patent No. 3,869,430 일본 등록특허 제 04757200호Japanese Patent No. 04757200

없음none

상기한 과제를 해결하고자 본 발명은 구금을 통해 압출된 도프가 응고액에 의해 응고되는 과정에서 응고액의 난류를 발생시켜 필라멘트 내부의 용매 특히 황산의 추출을 용이하게 함으로써 아라미드 섬유내에 잔류하는 염의 함량을 최소화할 수 있는 아라미드 섬유의 제조장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is to solve the above-mentioned problems by providing a method for producing a coagulating agent, which comprises the step of coagulating a dope extruded through a cage, And an apparatus for producing an aramid fiber.

또한 본 발명은 분사구를 통한 2차 응고액의 분사시 응고액의 온도와 조성을 1차 응고액과 달리하여 아라미드 섬유의 인장강도 나 신도 등의 물성 저하를 방지할 수 있는 아라미드 섬유의 제조장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.The present invention also provides an apparatus for producing an aramid fiber which can prevent deterioration of properties such as tensile strength and elongation of aramid fibers by differentiating the temperature and composition of the coagulating liquid when injecting the second coagulating liquid through the jetting port, Another purpose is to do.

본 발명의 또 다른 목적들 및 이점들은 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 특정된 구조에 의해 실현되고 달성될 수 있다.
Other objects and advantages of the present invention may be realized and attained by the structure particularly pointed out in the written description of the invention and the appended claims.

상기한 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 In order to solve the above problems,

도프 공급부와; 방사구금과; 응고부로 구성되는 아라미드 섬유의 제조장치에 있어서상기 응고부는, 상기 방사구금의 하부에 위치하며 응고액이 담겨있는 응고조와; 상기 응고액의 배출 통로를 제공하기 위하여 상기 응고조의 하부에 위치하는 제 1응고 튜브와; 상기 제 1응고 튜브의 일측면에 20~40°의 각도로 부착되어 2차 응고액이 분사되는 분사구와; 상기 분사구의 하단 부분에 부착된 제 2응고 튜브로; 구성되되, 상기 제 2응고 튜브는 요철 형상을 가진 것을 구성상의 특징으로 한 아라미드 섬유의 제조장치를 과제 해결을 위한 수단으로 제공한다.A dope supply unit; Spinning detention; Wherein the coagulating unit comprises: a coagulation vessel which is positioned below the spinneret and contains a coagulating liquid; A first coagulation tube positioned below the coagulation bath to provide a discharge passage for the coagulation liquid; An injection port attached to one side of the first coagulation tube at an angle of 20 to 40 degrees to inject a second coagulating solution; A second solidification tube attached to a lower end portion of the injection port; And the second coagulation tube has a concavo-convex shape, the apparatus provides an apparatus for producing an aramid fiber as a means for solving the problem.

상기 제 2응고 튜브는 단면적의 지름이 8~11mm, 요철 반경이 0.5~1.5mm인 것을 특징으로 하고, Wherein the second solidification tube has a cross-sectional area of 8 to 11 mm in diameter and a concavo-convex radius of 0.5 to 1.5 mm,

상기 제 1응고 튜브와 제 2 응고 튜브의 길이의 합은 150mm인 것을 특징으로 한다.And the sum of the lengths of the first and second coagulation tubes is 150 mm.

또한 본 발명은 상기 분사구를 통해 분사되는 2차 응고액은 1차 응과액과 용매의 조성 및 온도가 상이한 것을 특징으로 한다.
Further, the present invention is characterized in that the composition and temperature of the primary coagulating liquid and the solvent are different in the secondary coagulating liquid injected through the injection port.

본 발명의 아라미드 섬유의 제조장치에 의하면 구금을 통해 압출된 도프가 응고액에 의해 응고되는 과정에서 난류를 발생시켜 황산과 같은 잔류 염의 추출을 극대화하여 잔류 염의 존재에 의한 아라미드 섬유의 물성 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.
According to the apparatus for producing an aramid fiber of the present invention, turbulence is generated in the course of solidification of a dope extruded through a cage, thereby maximizing the extraction of residual salts such as sulfuric acid and effectively reducing the physical properties of the aramid fiber due to the presence of the residual salt .

도 1은 본 발명의 아라미드 섬유의 제조장치의 특징을 개략적으로 나타내는 도면이다. 1 is a view schematically showing features of an apparatus for producing an aramid fiber of the present invention.

이하 도면과 실시예를 바탕으로 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. Best Mode for Carrying Out the Invention The present invention will be described in more detail based on the drawings and examples.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 아라미드 섬유의 제조장치의 특징을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이 본 발명의 아라미드 섬유의 제조장치는 도프 공급부와; 방사구금과; 응고부로; 구성되되, 상기 응고부는, 상기 방사구금의 하부에 위치하며 응고액이 담겨있는 응고조와; 상기 응고액의 배출 통로를 제공하기 위하여 상기 응고조의 하부에 위치하는 제 1응고 튜브와; 상기 제 1응고 튜브의 일측면에 20~40°의 각도로 부착되어 2차 응고액이 분사되는 분사구와; 상기 분사구의 하단 부분에 부착된 제 2응고 튜브로; 구성되며, 상기 제 2응고 튜브는 요철 형상을 가지고 있다.1 is a view schematically showing features of an apparatus for producing an aramid fiber of the present invention. As shown, the apparatus for producing an aramid fiber of the present invention comprises a dope supply unit; Spinning detention; As a solidifying portion; Wherein the solidifying portion comprises: a coagulation bath located at a lower portion of the spinneret and containing a coagulating solution; A first coagulation tube positioned below the coagulation bath to provide a discharge passage for the coagulation liquid; An injection port attached to one side of the first coagulation tube at an angle of 20 to 40 degrees to inject a second coagulating solution; A second solidification tube attached to a lower end portion of the injection port; And the second solidification tube has a concavo-convex shape.

도프 공급부로부터 제공되는 방향족 폴리아미드를 포함하는 도프는 방사구금을 통해 압출된 후 상기 응고부를 통과하면서 응고되어 멀티필라멘트를 형성한다.The dope containing the aromatic polyamide supplied from the dope supply portion is extruded through the spinneret and then solidified while passing through the solidifying portion to form the multifilament.

상기 방향족 폴리아미드는 고강도 및 고탄성율 특성을 갖는 파라-아라미드로서, 폴리파라페닐렌테레프탈아미드 (PPD-T), 폴리(4,4'-벤즈아닐라이드 테레프탈아미드), 폴리(파라페닐렌-4,4'-비페닐렌-디카복실산 아미드), 폴리(파라페닐렌-2,6-나프탈렌디카복실산 아미드), 또는 이들 중 2 이상의 혼합물일 수 있다.The aromatic polyamide is a para-aramid having a high strength and a high modulus of elasticity, and is a polyparaphenylene terephthalamide (PPD-T), a poly (4,4'-benzanilide terephthalamide), a poly , 4'-biphenylene-dicarboxylic acid amide), poly (paraphenylene-2,6-naphthalene dicarboxylic acid amide), or a mixture of two or more thereof.

상기 방향족 폴리아미드는 다음과 같은 방법에 의해 제조될 수 있다.The aromatic polyamide can be produced by the following method.

우선, 유기용매에 무기염을 첨가하여 중합용매를 제조한다. 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. 상기 무기염은 방향족 폴리아미드의 중합도를 증가시키기 위하여 첨가하는 것이다. 다만, 상기 무기염이 과량으로 첨가되면 미처 용해되지 않는 무기염이 중합용매 내에 존재할 수 있기 때문에, 상기 무기염의 중합용매 내 함량은 10 중량% 이하인 것이 바람직하다. 상기 무기염은 유기용매에 대한 용해도가 좋지 않기 때문에 물을 첨가하여 무기염을 완전히 용해시키고, 그 후에 탈수공정을 통해 물을 제거함으로써 최종적인 중합용매를 제조할 수 있다.First, an inorganic salt is added to an organic solvent to prepare a polymerization solvent. Examples of the organic solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N'-dimethylacetamide (DMAc), hexamethylphosphoramide (HMPA) Methyl urea (TMU), N, N-dimethylformamide (DMF) or mixtures thereof may be used. As the inorganic salt, CaCl2, LiCl, NaCl, KCl, LiBr, KBr, or a mixture thereof may be used. The inorganic salt is added in order to increase the polymerization degree of the aromatic polyamide. However, since the inorganic salt which is not dissolved when the inorganic salt is added in an excess amount may be present in the polymerization solvent, the content of the inorganic salt in the polymerization solvent is preferably 10% by weight or less. Since the solubility of the inorganic salt in the organic solvent is poor, water is added to completely dissolve the inorganic salt, and then the water is removed through a dehydration process, whereby a final polymerization solvent can be prepared.

이어서, 상기 중합용매에 방향족 디아민을 용해시켜 혼합용액을 제조한다. 상기 방향족 디아민은 파라-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노비페닐, 2,6-나프탈렌디아민, 1,5-나프탈렌디아민, 또는 4,4'-디아미노벤즈아닐라이드일 수 있다.Next, the aromatic diamine is dissolved in the polymerization solvent to prepare a mixed solution. The aromatic diamine may be para-phenylenediamine, 4,4'-diaminobiphenyl, 2,6-naphthalenediamine, 1,5-naphthalenediamine, or 4,4'-diaminobenzanilide.

이어서, 상기 혼합용액을 교반하면서 상기 혼합용액에 소정량의 방향족 디에시드 할라이드를 첨가함으로써 1차중합을 수행한다. 상기 방향족 디에시드 할라이드는 테레프탈로일 디클로라이드, 4,4'-벤조일 디클로라이드, 2,6-나프탈렌디카복실산 디클로라이드, 또는 1,5-나프탈렌디카복실산 디클로라이드일 수 있다. 상기 1차 중합을 통해 중합용매 내에 예비 중합체가 형성된다.Then, a primary polymerization is carried out by adding a predetermined amount of aromatic diacid halide to the mixed solution while stirring the mixed solution. The aromatic diacid halide may be terephthaloyl dichloride, 4,4'-benzoyl dichloride, 2,6-naphthalene dicarboxylic acid dichloride, or 1,5-naphthalene dicarboxylic acid dichloride. Through the primary polymerization, a prepolymer is formed in the polymerization solvent.

이어서, 상기 중합용매에 방향족 디에시드 할라이드를 추가로 첨가함으로써 2차 중합을 수행하고, 이러한 2차중합을 통해 방향족 폴리아미드가 최종적으로 얻어진다. 상기 방향족 폴리아미드는 사용된 방향족 디아민과 방향족 디에시드 할라이드의 종류에 따라 폴리파라페닐렌테레프탈아미드(PPD-T), 폴리(4,4'-벤즈아닐라이드 테레프탈아미드), 폴리(파라페닐렌-4,4'-비페닐렌-디카복실산 아미드), 또는 폴리(파라페닐렌-2,6-나프탈렌디카복실산 아미드)일 수 있다.Subsequently, an aromatic diacid halide is further added to the above polymerization solvent to carry out a secondary polymerization, and through this secondary polymerization, an aromatic polyamide is finally obtained. The aromatic polyamide may be selected from the group consisting of polyparaphenylene terephthalamide (PPD-T), poly (4,4'-benzanilide terephthalamide), poly (paraphenylene- 4,4'-biphenylene-dicarboxylic acid amide), or poly (paraphenylene-2,6-naphthalene dicarboxylic acid amide).

이어서, 중합반응 중에 생성된 염산을 중화시키기 위하여 상기 중합용액에 NaOH, Li2CO3, CaCO3, LiH, CaH2, LiOH, Ca(OH)2, Li2O, CaO 등과 같은 알칼리 화합물을 첨가한다. 한편, 1차 및 2차 중합공정들을 통해 얻어진 중합용액에 물을 첨가하여 슬러리 상태로 만들어 그 유동성을 향상시키는 것이 후속 공정들을 수행하는데 유리할 수 있다. 이때, 알칼리 화합물을 용해시킨 물을 상기 중합용액에 첨가함으로써 상기 중화공정과 상기 슬러리 제조공정을 동시에 진행할 수도 있다.Next, an alkaline compound such as NaOH, Li2CO3, CaCO3, LiH, CaH2, LiOH, Ca (OH) 2, Li2O, CaO or the like is added to the polymerization solution to neutralize the hydrochloric acid generated during the polymerization reaction. On the other hand, it may be advantageous to carry out the subsequent processes by adding water to the polymerization solution obtained through the primary and secondary polymerization processes to prepare a slurry state to improve its flowability. At this time, the neutralization step and the slurry production step may be performed simultaneously by adding water in which the alkali compound is dissolved to the polymerization solution.

이어서, 상기 중합용액으로부터 중합용매를 추출한다. 이와 같은 추출공정은 물을 이용하여 수행하는 것이 가장 효과적이고 경제적이다. 예를 들어, 배출구가 구비된 욕조에 필터를 설치하고 상기 필터 위에 중합체를 위치시킨 후 물을 부어, 중합체 내에 함유된 중합용매를 물과 함께 상기 배출구로 배출시킬 수 있다. 한편, 상기 중합용액 내에 존재하는 방향족 폴리아미드의 입자 크기가 너무 크면 중합용매 추출에 많은 시간이 소요되어 생산성이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 중합용매 추출 공정 전에, 상기 방향족 폴리아미드의 분쇄 공정이 수행될 수도 있다.Subsequently, the polymerization solvent is extracted from the polymerization solution. Such an extraction process is most effective and economical to perform using water. For example, a filter may be installed in a bath equipped with an outlet, and the polymer may be placed on the filter, and then water may be poured to discharge the polymerization solvent contained in the polymer together with water to the outlet. On the other hand, if the particle size of the aromatic polyamide present in the polymerization solution is too large, it takes a long time to extract the polymerization solvent and the productivity may be lowered. Therefore, the step of pulverizing the aromatic polyamide may be performed before the polymerization solvent extraction step.

이어서, 탈수 및 건조 공정들을 통해, 방향족 폴리아미드에 잔류하는 물을 제거한다.Then, the water remaining in the aromatic polyamide is removed through dehydration and drying processes.

상기 방법에 의하여 제조된 도프가 도프 공급부를 통해 방사구금으로 제공된 후 압출된다. 상기 방사구금은 0.1 mm 이하의 직경을 갖는 다수의 모세관들을 갖는다. 만약 방사구금에 형성된 모세관의 직경이 0.1 mm를 초과할 경우에는 생성되는 모노필라멘트의 분자 배향성이 나빠짐으로써 결과적으로 멀티 필라멘트의 강도가 낮아지는 결과가 야기된다.The dope prepared by the above method is supplied to the spinneret through the dope supplying section and then extruded. The spinneret has a plurality of capillaries having a diameter of 0.1 mm or less. If the diameter of the capillary formed in the spinneret exceeds 0.1 mm, the molecular orientation of the resulting monofilament is deteriorated, resulting in a decrease in the strength of the multifilament.

상기 요철 형상은 난류의 발생을 촉진하기 위하여 강구된 구성으로 상기 제 2응고 튜브는 단면적의 지름을 8~11mm, 요철 반경을 0.5~1.5mm로 구현하여 달성된다. The concavo-convex shape is formed in order to promote the generation of turbulence. The second coagulation tube has a sectional area of 8 to 11 mm and a concavity radius of 0.5 to 1.5 mm.

상기 제 1응고 튜브와 제 2 응고 튜브의 길이의 합은 100~150mm인 것이 바람직하다. 상기 길이의 합이 100mm 미만이면 요철에 의한 효과가 미흡하여 응고액이 조기 이탈되는 등 균일한 응고가 이루어지지 않고, 150mm를 초과할 경우는 요철부의 저항으로 응고조에 저장된 응고액에 대한 펌핑능력이 떨어질 수 있다.The sum of the lengths of the first and second coagulation tubes is preferably 100 to 150 mm. When the sum of the lengths is less than 100 mm, the effect of irregularities is insufficient and uniform coagulation is not achieved. For example, if the length exceeds 150 mm, the pumping ability of the coagulation solution stored in the coagulation bath It can fall.

상기 분사구는 제 1응고 튜브의 일측면에 부착되는데, 20~40°의 각도 바람직하게는 30°의 각도로 부착되는 것이 바람직하다. 상기 각도 즉, 20~40°를 벗어나서 부착되면 응고액에 대한 펌핑능력이 너무 느려 고속방사가 불가능하게 되는 문제점이 발생된다. The injection port is attached to one side of the first solidification tube, preferably at an angle of 20 to 40 degrees, preferably at an angle of 30 degrees. If it is attached outside the above-mentioned angle, that is, 20 to 40 degrees, the pumping ability to the coagulating solution becomes too slow, and high-speed spinning becomes impossible.

상기 분사구를 통해 분사되는 2차 응고액은 1차 응과액과 용매의 조성 및 온도가 상이하도록 제조된다. 이 또한 요철 형상의 제 2응고 튜브와 마찬가지로 난류의 발생을 촉진시키기 위함이다.The secondary coagulation solution injected through the injection port is manufactured so that the composition and temperature of the primary coagulation solution and the solvent are different. This is also intended to promote the generation of turbulence as in the case of the second coagulation tube of concavo-convex shape.

상기 난류의 발생의 촉진은 잔류 용매 특히 황산의 추출을 향상시켜 최종 생성되는 아라미드 섬유의 물성 저하를 방지할 수 있다.The promotion of the generation of the turbulent flow can improve the extraction of the residual solvent, particularly sulfuric acid, and prevent the deterioration of the properties of the finally produced aramid fiber.

상기 아라미드 섬유의 물성에는 신도 및 인장강도 등이 포함될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 당업자가 측정할 수 있는 모든 물성이 포함되는 것은 물론이다. The properties of the aramid fiber may include elongation and tensile strength. Needless to say, however, the present invention is not limited thereto and includes all physical properties that can be measured by a person skilled in the art.

이하, 실시예 및 비교예를 통해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이므로 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안 된다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples and comparative examples. It should be noted, however, that the scope of the present invention should not be limited by the following examples.

[실시예 1][Example 1]

도 1의 제조장치를 사용하여 폴리파라페닐렌테레프탈아미드(PPTA)를 100% 황산에 용해시켜 방사 용액을 제조하였다. 방사 용액 내의 폴리파라페닐렌테레프탈아미드(PPTA)의 농도는 19.5중량%가 되도록 하였다. 상기 방사 용액은 기격습식방사법(Dry-Jet Wet Spinning)으로 방사 구금을 통해 압출된 후, 공기층, 1차 응고조, 분사구 및 제 2응고 튜브를 통과하면서 응고시켰고 그 과정에서 용매로 사용된 황산이 추출되면서 아라미드 필라멘트를 형성하였다.The spinning solution was prepared by dissolving polyparaphenylene terephthalamide (PPTA) in 100% sulfuric acid using the apparatus shown in Fig. The concentration of polyparaphenylene terephthalamide (PPTA) in the spinning solution was adjusted to be 19.5 wt%. The spinning solution was extruded through a spinneret by dry-jet wet spinning and then solidified while passing through an air layer, a first coagulation bath, an injection nozzle and a second coagulation tube, and sulfuric acid used as a solvent The aramid filaments were formed by extraction.

상기 분사구는 섬유 진행 방향에 30°의 각도로 제 1응고 튜브의 하단에 부착되어 있고 내부 직경은 10mm이다. 제 2응고 튜브는 단면적의 지름 8~11mm, 요철 반경이 1.5mm이며 전체 응고 튜브의 길이는 150mm이다.
The injection port is attached to the lower end of the first coagulation tube at an angle of 30 DEG to the fiber advancing direction and the inner diameter is 10 mm. The second solidification tube has a cross-sectional area of 8 to 11 mm in diameter, a concave-convex radius of 1.5 mm, and a total solidification tube length of 150 mm.

상기 응고액의 온도는 3℃로 유지하였고, 응고액 중 황산의 농도는 9중량%였다. The temperature of the coagulating solution was maintained at 3 캜, and the concentration of sulfuric acid in the coagulating solution was 9% by weight.

상기 제조장치를 통해 1500데니어의 아라미드 섬유를 700m/m의 속도로 방사하였다.
1500 denier aramid fibers were spun at a speed of 700 m / m through the above production apparatus.

[실시예 2][Example 2]

분사구를 통한 2차 응고 용액의 분사시 온도를 35℃로 유지한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하여 아라미드 섬유를 제조하였다.
The aramid fiber was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that the temperature for spraying the secondary coagulation solution through the injection port was maintained at 35 캜.

[실시예 3][Example 3]

분사구를 통한 2차 응고 용액의 분사시 황산의 농도를 2중량%로 유지한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하여 아라미드 섬유를 제조하였다.
The aramid fiber was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that the concentration of sulfuric acid was maintained at 2% by weight during the injection of the secondary coagulation solution through the injection port.

[실시예 4][Example 4]

분사구를 통한 2차 응고 용액의 분사시 온도를 35℃로 유지한 것과 응고 용액중 황산의 농도를 2중량%로 유지한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 아라미드 섬유를 제조하였다.
The aramid fiber was prepared in the same manner as in Example 1, except that the temperature during spraying of the secondary coagulation solution through the injection port was maintained at 35 ° C and the concentration of sulfuric acid in the coagulation solution was maintained at 2% by weight.

[비교예 1][Comparative Example 1]

제 2응고 튜브의 단면의 형태가 원형이고 2차 응고 용액의 분사시 황산의 농도를 9중량%, 온도를 3℃로 유지한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하여 아라미드 섬유를 제조하였다.
An aramid fiber was produced in the same manner as in Example 1, except that the cross-sectional shape of the second coagulation tube was circular and the concentration of sulfuric acid was 9 wt% and the temperature was kept at 3 캜 during the injection of the secondary coagulating solution .

[물성의 평가][Evaluation of physical properties]

상기 제조된 아라미드 섬유를 25cm로 잘라 샘플을 준비한 후, ASTM D-885 시험방법에 따라 인장강도 및 신도를 측정하였다.The prepared aramid fibers were cut to a length of 25 cm to prepare a sample, and then tensile strength and elongation were measured according to the ASTM D-885 test method.

구체적으로는, 인스트론 시험기(Instron Engineering Corp, Canton, Mass)를 이용하여 인장속도 300mm/분에서 각각의 샘플이 파단될 때의 강력(g)을 측정하고 측정값을 샘플의 데니어(denier)로 나누어 인장강도(g/d)를 구하였다. 또한, 상기 샘플이 파단될 때의 늘어난 길이를 측정하고 측정값을 샘플의 처음의 길이(25cm)로 나누어 신율(%)을 구하였다.
Specifically, the strength (g) when each sample was broken at a tensile speed of 300 mm / min was measured using an Instron Engineering Corp (Canton, Mass), and the measured value was measured as a denier And the tensile strength (g / d) was obtained. Further, the elongation length at the time of breaking the sample was measured, and the elongation (%) was obtained by dividing the measured value by the initial length (25 cm) of the sample.

상기 실험결과를 표 1을 통해 제시하였다.
The experimental results are shown in Table 1.

구분division 실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 실시예4Example 4 비교예1Comparative Example 1 인장강도(g/d)Tensile strength (g / d) 25.325.3 23.223.2 23.523.5 26.126.1 18.518.5 신도(%)Shinto (%) 3.463.46 3.223.22 3.173.17 3.583.58 2.592.59 염함량(ppm)Salt content (ppm) 35123512 21562156 27362736 17351735 35243524

상기 표 1을 통해 본 발명의 제조장치 및 방법을 통해 제조된 아라미드 섬유는 통상의 제조방법에 의하여 제조된 비교예 1에 비하여 인장강도, 신도가 우수하고 황산염의 함량이 낮은 것임을 확인할 수 있었다. 이는 본 발명의 제조방법이 난류를 발생시켜 용매인 황산의 추출을 향상시킨 결과에 기인한 것으로 풀이된다.
It can be seen from Table 1 that the aramid fibers produced by the manufacturing apparatus and method of the present invention have superior tensile strength and elongation and lower sulfate content than Comparative Example 1 produced by the conventional production method. This is due to the fact that the production process of the present invention is caused by turbulence and improved extraction of sulfuric acid as a solvent.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as either ideal or overly formal in the sense of the present application Do not.

110: 도프 공급부 120: 방사구금
130: 응고부 131: 응고조
132: 제 1응고 튜브 133:제 2응고 튜브, 분사구
110: Dope supply unit 120:
130: solidification unit 131: solidification tank
132: first solidification tube 133: second solidification tube, nozzle

Claims (5)

아라미드 섬유의 제조장치에 있어서,
상기 장치는
도프를 공급하는 도프 공급부와;
상기 도프 공급부로부터 공급된 도프를 압출하는 방사구금과;
상기 방사구금으로부터 압출된 도프를 응고시키기 위한 응고부로; 구성되고
상기 응고부는,
상기 방사구금의 하부에 위치하며 응고액이 담겨있는 응고조와;
상기 응고액의 배출 통로를 제공하기 위하여 상기 응고조의 하부에 위치하는 제 1응고 튜브와;
상기 제 1응고 튜브의 일측면에 20~40°의 각도로 부착되어 2차 응고액이 분사되는 분사구와;
상기 분사구의 하단 부분에 부착된 제 2응고 튜브로; 구성되되,
상기 제 2응고 튜브는 요철 형상을 가진 것을 구성상의 특징으로 한 아라미드 섬유의 제조장치.
In an apparatus for producing an aramid fiber,
The device
A dope supply unit for supplying dope;
A spinneret for extruding the dope supplied from the dope supply unit;
A solidifying portion for solidifying the dope extruded from the spinneret; Configured
Wherein the solidifying portion comprises:
A coagulation bath located below the spinneret and containing a coagulating solution;
A first coagulation tube positioned below the coagulation bath to provide a discharge passage for the coagulation liquid;
An injection port attached to one side of the first coagulation tube at an angle of 20 to 40 degrees to inject a second coagulating solution;
A second solidification tube attached to a lower end portion of the injection port; Respectively,
Wherein the second solidification tube has a concavo-convex shape.
제 1항에 있어서,
상기 제 2응고 튜브는 단면적의 지름이 8~11mm, 요철 반경이 0.5~1.5mm인 것을 특징으로 한 아라미드 섬유의 제조장치.
The method according to claim 1,
Wherein the second solidification tube has a cross-sectional area of 8 to 11 mm in diameter and a concavo-convex radius of 0.5 to 1.5 mm.
제 1항 또는 제 2항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 제 1응고 튜브와 제 2 응고 튜브의 길이의 합은 150mm인 것을 특징으로 한 아라미드 섬유의 제조장치.
The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the sum of the lengths of the first and second coagulation tubes is 150 mm.
제 3항에 있어서,
상기 분사구를 통해 분사되는 2차 응고액은 1차 응과액과 용매의 조성 및 온도가 상이한 것을 특징으로 한 아라미드 섬유의 제조장치.
The method of claim 3,
Wherein the secondary coagulating solution injected through the injection port has a different composition and temperature from the primary coagulating solution and the solvent.
제 1항 내지 제 4항 중 어느 하나의 항에 기재된 장치에 의하여 제조되는 아라미드 섬유
An aramid fiber produced by the apparatus of any one of claims 1 to 4
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미국 등록특허 제 3,869,430호
미국 등록특허 제 3,869,492호
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