KR20210017888A - Method for preparing acrylonitrile based fiber - Google Patents

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황재형
김임규
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조준희
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Abstract

The present invention relates to an acrylonitrile-based fiber manufacturing method, which comprises the steps of: preparing an acrylonitrile-based fiber precursor by applying moisture to acrylonitrile-based dry yarn using a kissing roller; and preparing an acrylonitrile-based fiber by flame-proofing the acrylonitrile-based fiber precursor, wherein a surface of the kissing roller contains alumina, and has an average roughness in a range of 0.3-1.3 μm. According to the present invention, an appropriate amount of moisture is evenly applied onto the entire area of the acrylonitrile-based fiber precursor so as to further improve unwinding properties, and during the flame-proofing process, heat is evenly transferred to the acrylonitrile-based fiber precursor, such that mechanical properties of the acrylonitrile-based fiber can be further improved.

Description

아크릴로니트릴계 섬유의 제조방법{METHOD FOR PREPARING ACRYLONITRILE BASED FIBER}Manufacturing method of acrylonitrile fiber {METHOD FOR PREPARING ACRYLONITRILE BASED FIBER}

본 발명은 아크릴로니트릴계 섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 아크릴로니트릴계 섬유 전구체에 적정량의 수분이 균일하게 부여될 수 있는 아크릴로니트릴계 섬유의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing an acrylonitrile fiber, and to a method for producing an acrylonitrile fiber in which an appropriate amount of moisture can be uniformly applied to an acrylonitrile fiber precursor.

아크릴로니트릴계 섬유는 탄소섬유 전구체로 가장 많이 쓰이는 섬유로 응고, 수세, 연신, 건조, 노멀라이저, 권취 등의 공정을 포함하는 습식방사공정을 통하여 제조된다. 노멀라이저 공정은 열 건조 이후 과열된 아크릴로니트릴계 건조사의 온도를 냉각시키고, 정전기 방지를 위해 수분을 부여하는 과정이다. 아크릴로니트릴계 섬유 전구체가 전 영역에 걸쳐 수분을 충분히 함유하지 못할 경우, 권취 시 보빈에 섬유가 고르게 감기지 못하므로 보관성이 저하된다. 또한, 소성공정에 사용하기 위해 해사 시 정전기가 발생할 가능성이 높아짐에 따라 해사성이 감소되어 과량의 모우가 발생하는 등 탄소섬유의 품질이 저하될 수 있다. 아크릴로니트릴계 섬유 전구체의 이상적인 수분함유량은 다양한 문헌들에서 평균적으로 2.0 중량% 전후로 평가되며, 아크릴로니트릴계 섬유 전구체가 전 영역에 걸쳐 적정량의 수분을 균일하게 함유하는 것이 품질관리의 기본이라 할 수 있다. 통상 아크릴로니트릴계 섬유 전구체에 수분 부여를 위하여 노멀라이저 공정에서 키싱롤러(Kissing Roller)에 물을 묻혀 아크릴로니트릴계 섬유 전구체에 접촉시키는 공정을 이용한다. 이때, 키싱롤러의 속도 및 아크릴로니트릴계 섬유 전구체와의 접촉 면적을 조절함으로써 수분 함유량을 제어하였다. 하지만 상술한 공정을 이용하면 아크릴로니트릴계 섬유 전구체가 전 영역에 걸쳐 균일한 수분을 함유하기 어려웠다.Acrylonitrile-based fibers are fibers most commonly used as carbon fiber precursors, and are manufactured through a wet spinning process including processes such as coagulation, washing, stretching, drying, normalizing, and winding. The normalizing process is a process of cooling the temperature of an acrylonitrile-based drying yarn that has been overheated after thermal drying and giving moisture to prevent static electricity. If the acrylonitrile-based fiber precursor does not contain sufficient moisture over the entire area, the storage performance is deteriorated because the fiber cannot be evenly wound around the bobbin during winding. In addition, as the possibility of generating static electricity during maritime increases for use in the firing process, maritime properties may be reduced, resulting in excessive wool generation, and the quality of carbon fibers may deteriorate. The ideal moisture content of the acrylonitrile fiber precursor is evaluated as around 2.0% by weight on average in various literatures, and it is said that the basic quality control is that the acrylonitrile fiber precursor uniformly contains an appropriate amount of moisture over the entire area. I can. In general, in order to impart moisture to the acrylonitrile-based fiber precursor, a process of contacting the acrylonitrile-based fiber precursor by moistening water on a kissing roller in the normalizer process is used. At this time, the moisture content was controlled by adjusting the speed of the kissing roller and the contact area with the acrylonitrile fiber precursor. However, using the above-described process, it was difficult for the acrylonitrile-based fiber precursor to contain uniform moisture over the entire area.

JP2011-021302AJP2011-021302A

본 발명의 목적은 아크릴로니트릴계 섬유 전구체가 적정량의 수분을 전체적으로 균일하게 함유할 수 있어 해사성이 개선된 아크릴로니트릴계 섬유의 제조방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for producing an acrylonitrile-based fiber with improved maritime properties since the acrylonitrile-based fiber precursor can uniformly contain an appropriate amount of moisture as a whole.

또한, 본 발명의 목적은 기계적 물성이 개선된 탄소섬유를 제조할 수 있는 아크릴로니트릴계 섬유의 제조방법을 제공하는 것이다.In addition, an object of the present invention is to provide a method for producing acrylonitrile-based fibers capable of producing carbon fibers with improved mechanical properties.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 키싱롤러를 이용하여 아크릴로니트릴계 건조사에 수분을 부여하여 아크릴로니트릴계 섬유 전구체를 제조하는 단계; 및 상기 아크릴로니트릴계 섬유 전구체를 내염화시켜 아크릴로니트릴계 섬유를 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 키싱롤러의 표면은 알루미나를 포함하고, 상기 키싱롤러의 표면은 평균조도가 0.3 내지 1.3 ㎛인 아크릴로니트릴계 섬유의 제조방법을 제공한다.In order to solve the above-described problems, the present invention provides a step of producing an acrylonitrile fiber precursor by imparting moisture to the acrylonitrile-based dry yarn using a kissing roller; And preparing an acrylonitrile-based fiber by chlorinating the acrylonitrile-based fiber precursor, wherein the surface of the kissing roller includes alumina, and the surface of the kissing roller has an average roughness of 0.3 to 1.3 µm. It provides a method for producing a phosphorus acrylonitrile fiber.

본 발명의 아크릴로니트릴계 섬유의 제조방법을 따르면, 아크릴로니트릴계 섬유 전구체의 전 영역에 걸쳐 적정량의 수분을 균일하게 부여할 수 있으므로, 해사성이 우수한 아크릴로니트릴계 섬유 전구체를 제조할 수 있다. 또한, 아크릴로니트릴계 섬유 전구체의 내염화 및 아크릴로니트릴계 섬유의 탄화 공정 시 섬유의 전 영역에 걸쳐 열이 균일하게 전달될 수 있어, 최종 생산품인 탄소섬유의 기계적 물성이 보다 개선될 수 있다.According to the method for producing an acrylonitrile fiber of the present invention, an appropriate amount of moisture can be uniformly provided over the entire area of the acrylonitrile fiber precursor, so that an acrylonitrile fiber precursor having excellent seamability can be prepared. have. In addition, heat can be uniformly transferred over the entire area of the fiber during the chlorination of the acrylonitrile fiber precursor and the carbonization process of the acrylonitrile fiber, so that the mechanical properties of the final product carbon fiber can be improved. .

도 1은 아크릴로니트릴계 섬유 전구체를 제조하는 방법을 도시한 도면이다.1 is a view showing a method of manufacturing an acrylonitrile-based fiber precursor.

이하, 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail to aid understanding of the present invention.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.The terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

본 발명에서 키싱롤러의 표면의 평균조도는 KS B 0161 규격에 제시된 중심선 평균거칠기(Ra)를 AFM(Atomic Force Microscopes)를 이용하여 측정할 수 있다.In the present invention, the average roughness of the surface of the kissing roller can be measured using AFM (Atomic Force Microscopes) by measuring the centerline average roughness (Ra) suggested in the KS B 0161 standard.

1. 아크릴로니트릴계 섬유의 제조방법1. Manufacturing method of acrylonitrile fiber

본 발명의 일실시예에 따른 아크릴로니트릴계 섬유의 제조방법은 1) 키싱롤러를 이용하여 아크릴로니트릴계 건조사에 수분을 부여하여 아크릴로니트릴계 섬유 전구체를 제조하는 단계; 및 2) 상기 아크릴로니트릴계 섬유 전구체를 내염화시켜 아크릴로니트릴계 섬유를 제조하는 단계;를 포함하고, 상기 키싱롤러의 표면은 알루미나를 포함하고, 상기 키싱롤러의 표면은 평균조도가 0.3 내지 1.3 ㎛이다.A method of manufacturing an acrylonitrile-based fiber according to an embodiment of the present invention includes: 1) preparing an acrylonitrile-based fiber precursor by imparting moisture to the acrylonitrile-based dry yarn using a kissing roller; And 2) preparing an acrylonitrile-based fiber by chlorinating the acrylonitrile-based fiber precursor to prepare an acrylonitrile-based fiber, wherein the surface of the kissing roller includes alumina, and the surface of the kissing roller has an average roughness of 0.3 to It is 1.3 μm.

본 발명자는 키싱롤러의 재질 및 표면의 평균조도를 조절함으로써, 아크릴로니트릴계 섬유 전구체의 수분함량 및 수분함량 상대편차를 조절할 수 있고, 이로 인해, 아크릴로니트릴계 섬유의 해사성뿐만 아니라 최종생산품인 탄소섬유의 기계적 특성이 개선된다는 것을 알아냈었고, 이에 본 발명을 완성하게 되었다.The inventors of the present invention can control the moisture content and relative deviation of the moisture content of the acrylonitrile fiber precursor by controlling the material and the average roughness of the surface of the kissing roller, and thus, the maritime properties of the acrylonitrile fiber as well as the final product It was found that the mechanical properties of the phosphorus carbon fiber were improved, and thus the present invention was completed.

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 아크릴로니트릴계 섬유의 제조방법의 각 단계에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, each step of the method of manufacturing an acrylonitrile fiber according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

1) 아크릴로니트릴계 섬유 전구체를 제조하는 단계1) preparing an acrylonitrile fiber precursor

먼저, 키싱롤러를 이용하여 아크릴로니트릴계 건조사에 수분을 부여하여 아크릴로니트릴계 섬유 전구체를 제조한다.First, an acrylonitrile-based fiber precursor is prepared by imparting moisture to the acrylonitrile-based dry yarn using a kissing roller.

상기 키싱롤러의 표면은 알루미나를 포함하므로, 친수성이 매우 우수하다. 이에 따라, 상기 키싱롤러의 표면에 수분을 부여한 다음 상기 키싱롤러를 일정시간이 동안 회전시켜도, 다른 재료로 제조한 키싱롤러 대비 수분 잔류량이 현저하게 높다. 이러한 키싱롤러와 아크릴로니트릴계 건조사가 접촉하면, 상기 키싱롤러의 표면에 존재하는 수분이 아크릴로니트릴계 건조사에 부여되며, 충분한 수분을 함유하는 아크릴로니트릴계 섬유 전구체가 제조될 수 있다. Since the surface of the kissing roller contains alumina, it has excellent hydrophilicity. Accordingly, even if moisture is given to the surface of the kissing roller and then the kissing roller is rotated for a certain period of time, the residual amount of moisture is significantly higher than that of a kissing roller made of another material. When such a kissing roller and the acrylonitrile-based drying yarn are in contact, moisture present on the surface of the kissing roller is imparted to the acrylonitrile-based drying yarn, and an acrylonitrile-based fiber precursor containing sufficient moisture can be prepared. .

또한, 상기 키싱롤러의 표면의 평균조도가 0.3 내지 1.3 ㎛고, 바람직하게는 0.6 내지 1.0 ㎛일 수 있다. 상술한 조건을 만족하면, 상기 키싱롤러의 표면에 존재하는 수분이 아크릴로니트릴계 건조사의 전 영역에 걸쳐 균일하게 부여되며, 이에 따라, 전 영역에 걸쳐 충분한 수분을 균일하게 함유하는 아크릴로니트릴계 건조사가 제조될 수 있다. 또한, 아크릴로니트릴계 건조사가 보빈에 이상적인 형상으로 감길 수 있으며, 해사 시 발생하는 모우량이 현저하게 감소될 수 있다. 상술한 조건 미만이면, 상기 키싱롤러가 아크릴로니트릴계 건조사에 충분한 수분을 부여할 수 없다. 상술한 범위를 초과하면, 아크릴로니트릴계 건조사에 전 영역에 걸쳐 균일하게 수분을 부여할 수 없다. 따라서, 아크릴로니트릴계 섬유 전구체의 권취성 및 해사성이 현저하게 저하될 수 있다.In addition, the average roughness of the surface of the kissing roller may be 0.3 to 1.3 µm, and preferably 0.6 to 1.0 µm. If the above conditions are satisfied, moisture present on the surface of the kissing roller is uniformly imparted over the entire area of the acrylonitrile-based drying yarn, and thus, acrylonitrile containing sufficient moisture uniformly over the entire area. Drying sand can be prepared. In addition, the acrylonitrile-based drying yarn can be wound in an ideal shape on the bobbin, and the amount of wool generated during maritime can be significantly reduced. If it is less than the above-described conditions, the kissing roller cannot impart sufficient moisture to the acrylonitrile-based dry yarn. When it exceeds the above-described range, moisture cannot be uniformly applied to the acrylonitrile-based dry yarn over the entire area. Therefore, the winding property and the spinning property of the acrylonitrile-based fiber precursor may be remarkably deteriorated.

한편, 상기 키싱롤러의 재료는 알루미나 또는 표면에 알루미나가 형성된 알루미늄일 수 있다. 상기 표면에 알루미나가 형성된 알루미늄은 알루미늄을 아노다이징 처리하여 제조한 것, 즉 알루미늄을 황산 용액에 침지시킨 후, 저온전해법으로 제조한 것일 수 있다. 상술한 방법으로 제조되면, 키싱롤러의 표면에 형성된 알루미나 피막의 미세구조로 인해, 키싱롤러의 표면에 존재하는 수분의 함량과 분포를 미세하게 조절할 수 있으므로, 아크릴로니트릴계 건조사에 부여되는 수분의 함량 및 분포도 미세하게 조절할 수 있다. 또한, 키싱롤러의 표면에 형성된 알루미나 피막은 키싱롤러의 내마모성 및 내충격성을 향상시키는 이점이 있다.Meanwhile, the material of the kissing roller may be alumina or aluminum having alumina formed thereon. The aluminum with alumina formed on the surface may be prepared by anodizing aluminum, that is, prepared by immersing aluminum in a sulfuric acid solution and then using a low-temperature electrolysis method. If manufactured by the above method, due to the microstructure of the alumina film formed on the surface of the kissing roller, it is possible to finely control the content and distribution of moisture present on the surface of the kissing roller, so that the moisture imparted to the acrylonitrile-based dry sand The content and distribution of can also be finely controlled. In addition, the alumina film formed on the surface of the kissing roller has the advantage of improving the wear resistance and impact resistance of the kissing roller.

한편, 도 1은 아크릴로니트릴계 섬유 전구체를 제조하는 방법을 도시한 도면이다.Meanwhile, FIG. 1 is a diagram showing a method of manufacturing an acrylonitrile-based fiber precursor.

도 1을 참조하면, 키싱롤러(1)가 회전을 통해 수조(2)로부터 수분을 부여받게 되고, 상기 키싱롤러(1)와 아크릴로니트릴계 건조사(3)가 접촉함으로써, 상기 키싱롤러(1)의 표면에 존재하는 수분이 상기 아크릴로니트릴계 건조사(3)에 부여될 수 있다.Referring to FIG. 1, the kissing roller 1 receives moisture from the water tank 2 through rotation, and the kissing roller 1 and the acrylonitrile-based drying yarn 3 contact each other, so that the kissing roller ( Moisture present on the surface of 1) may be imparted to the acrylonitrile-based dry sand (3).

한편, 상기 아크릴로니트릴계 건조사는 아크릴로니트릴계 중합체를 포함하는 방사용액을 응고, 연신 및 건조하여 제조된 것일 수 있다. Meanwhile, the acrylonitrile-based drying yarn may be prepared by coagulating, stretching, and drying a spinning solution containing an acrylonitrile-based polymer.

상기 아크릴로니트릴계 중합체는 단독 공중합체일 수 있고, 아크릴로니트릴계 단량체와 상기 아크릴로니트릴계 단량체와 공중합이 가능한 공단량체로 중합한 공중합체일 수 있다. 상기 아크릴로니트릴계 단량체는 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 및 2-에틸아크릴로니트릴로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이 중 아크릴로니트릴이 바람직하다. 상기 공단량체는 카르복시산계 단량체 및 아크릴로니트릴계 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있다. 상기 카르복시산계 단량체는 아크릴산, 메타크릴산, 2-에틸아크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 시트라콘산, 말레인산 및 메사콘산으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이 중 이타콘산이 바람직하다. 상기 아크릴레이트계 단량체는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트 및 프로필 메타크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있고, 이 중 메틸 아크릴레이트가 바람직하다.The acrylonitrile-based polymer may be a homopolymer, and may be a copolymer polymerized with an acrylonitrile-based monomer and a comonomer capable of copolymerizing with the acrylonitrile-based monomer. The acrylonitrile-based monomer may be one or more selected from the group consisting of acrylonitrile, methacrylonitrile and 2-ethylacrylonitrile, of which acrylonitrile is preferable. The comonomer may be at least one selected from the group consisting of carboxylic acid-based monomers and acrylonitrile-based monomers. The carboxylic acid-based monomer may be at least one selected from the group consisting of acrylic acid, methacrylic acid, 2-ethylacrylic acid, itaconic acid, crotonic acid, citraconic acid, maleic acid and mesaconic acid, and itaconic acid is preferred. The acrylate-based monomer may be one or more selected from the group consisting of methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, and propyl methacrylate, of which methyl acrylate is desirable.

상기 아크릴로니트릴계 중합체는 용액중합, 현탁중합, 유화중합 등의 공지된 중합 방법을 사용하여 제조될 수 있으며, 공정 편의성을 고려하여 용액중합이 바람직하다. 용액중합에 사용되는 용매는 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 생산성을 고려할 때, 디메틸설폭사이드가 바람직하다.The acrylonitrile-based polymer may be prepared using a known polymerization method such as solution polymerization, suspension polymerization, and emulsion polymerization, and solution polymerization is preferable in consideration of process convenience. The solvent used in the solution polymerization may be at least one selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, and dimethylacetamide, and dimethyl sulfoxide is preferred in consideration of productivity.

상기 방사용액은 상기 아크릴로니트릴계 중합체를 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아미드, 및 디메틸아세트아미드로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상에 투입하고 용해시켜 제조하거나, 용액 중합으로 제조된 아크릴로니트릴계 중합체 용액을 이용한 것일 수 있다.The spinning solution is prepared by injecting and dissolving the acrylonitrile-based polymer in at least one selected from the group consisting of dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, and dimethylacetamide, or prepared by solution polymerization. It may be a solution.

상기 방사용액은 상기 아크릴로니트릴계 중합체를 10 내지 40 중량%, 15 내지 35 중량%, 또는 20 내지 30 중량%로 포함할 수 있고, 이 중 20 내지 30 중량%로 포함하는 것이 바람직하다. 상술한 범위를 만족하면, 방사용액의 점도가 섬유화 공정을 용이하게 수행할 수 있는 수준으로 유지될 수 있다. 또한, 방사용액의 점도의 경시 변화가 적어 방사용액의 안정성이 개선될 수 있다.The spinning solution may contain 10 to 40% by weight, 15 to 35% by weight, or 20 to 30% by weight of the acrylonitrile-based polymer, of which 20 to 30% by weight is preferably included. If the above-described range is satisfied, the viscosity of the spinning solution can be maintained at a level at which the fiberization process can be easily performed. In addition, the stability of the spinning solution can be improved because there is little change in the viscosity of the spinning solution over time.

상기 응고는 상기 방사구금을 통해 방사용액이 응고조에 토출됨으로써 수행될 수 있다. 상기 응고조는 방사용액의 용매와 동일한 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등의 유기 용매와 응고 촉진제를 포함하는 응고용액을 포함할 수 있다. 상기 응고 촉진제로 상기 아크릴로니트릴계 중합체를 용해하지 않고 방사용액에 이용된 용매와 상용성이 있는 물을 이용할 수 있다.The coagulation may be performed by discharging a spinning solution to a coagulation tank through the spinneret. The coagulation bath may contain a coagulation solution including an organic solvent such as dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, dimethyl acetamide, and a coagulation accelerator, which are the same as the solvent of the spinning solution. As the coagulation accelerator, water that does not dissolve the acrylonitrile polymer and is compatible with the solvent used in the spinning solution may be used.

상기 응고용액의 온도는 응고용액의 응고점, 비점, 아크릴로니트릴계 섬유의 치밀도, 최종 생산품인 탄소섬유의 강도의 균형 등을 고려하여 결정할 수 있다. 구체적으로는 상기 응고용액의 온도는 40 내지 60 ℃일 수 있다. 보다 구체적으로는 상기 응고 용액의 온도는 상기 방사용액의 온도와 동일한 것일 수 있다. 그 이유는 방사용액이 섬유가 될 때까지 전 과정에서, 온도 및 점도가 일정하게 유지되거나, 온도 및 점도 구배가 최소화되어야만 고품질의 아크릴로니트릴계 섬유가 제조되기 때문이다.The temperature of the coagulation solution may be determined in consideration of the coagulation point, boiling point of the coagulation solution, the density of the acrylonitrile fiber, and the balance of the strength of the final product carbon fiber. Specifically, the temperature of the coagulation solution may be 40 to 60 ℃. More specifically, the temperature of the coagulation solution may be the same as the temperature of the spinning solution. The reason is that high-quality acrylonitrile fibers are produced only when the temperature and viscosity are kept constant or the temperature and viscosity gradients are minimized throughout the entire process until the spinning solution becomes fibers.

상기 응고 공정 후에는 수세 공정이 추가로 수행될 수 있다.After the coagulation process, a washing process may be additionally performed.

한편, 상기 연신은 응고로 제조된 응고사가 연신조에서 열수연신 및 스팀연신하는 것일 수 있다. 열수연신 배율 및 스팀 연신배율은 각각 2 내지 5 또는 2.5 내지 4.5일 수 있고, 이 중 2.5 내지 4.5가 바람직하다. 상술한 조건을 만족하면, 응고사의 주행속도가 느려지고 응고사의 주행방향과 물의 흐름 방향이 서로 반대 방향이 되므로, 연신조에서 와류가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라 연신사의 집속성 및 손상을 방지할 수 있고, 공정 주행성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. On the other hand, the stretching may be hot water stretching and steam stretching in a solidified yarn produced by solidification in a stretching tank. The hot water stretching ratio and the steam stretching ratio may be 2 to 5 or 2.5 to 4.5, respectively, of which 2.5 to 4.5 are preferable. If the above-described conditions are satisfied, the running speed of the coagulated yarn is slowed, and the running direction of the coagulated yarn and the flow direction of water become opposite to each other, so that the occurrence of vortex in the stretching tank can be prevented. Accordingly, it is possible to prevent the focusability and damage of the drawn yarn, and it is possible to prevent deterioration in process runability.

상기 건조는 연신사를 건조하여 아크릴로니트릴계 건조사를 제조하는 것일 수 있다. 상기 건조는 핫롤을 이용하여 수행될 수 있으며, 상기 핫롤의 표면온도는 100 내지 155 ℃, 100 내지 145 ℃ 또는 110 내지 145 ℃일 수 있으며, 이 중 110 내지 145 ℃가 바람직하다. 상술한 조건을 만족하면, 상기 아크릴로니트릴계 응고사의 치밀도를 높일 수 있다.The drying may be to dry the drawn yarn to prepare an acrylonitrile-based dry yarn. The drying may be performed using a hot roll, and the surface temperature of the hot roll may be 100 to 155 °C, 100 to 145 °C, or 110 to 145 °C, of which 110 to 145 °C is preferred. If the above conditions are satisfied, the density of the acrylonitrile-based coagulated yarn can be increased.

2) 아크릴로니트릴계 섬유를 제조하는 단계2) preparing acrylonitrile fiber

이어서, 상기 아크릴로니트릴계 섬유 전구체를 내염화시켜 아크릴로니트릴계 섬유를 제조한다.Then, the acrylonitrile-based fiber precursor is flame-resistant to prepare an acrylonitrile-based fiber.

내염화 시, 고리화 반응, 산화 반응, 탈수소화 반응에 의한 발열 반응은 짧은 시간 동안 갑작스럽게 발생하기 때문에 그 조절이 어려우며, 이러한 발열 반응은 아크릴로니트릴계 섬유 전구체에 포함된 아크릴로니트릴계 중합체 사슬의 절단을 야기할 수 있고, 결과적으로 탄소섬유의 물성을 저하시킬 수 있다.During chlorination, the exothermic reaction due to the cyclization reaction, oxidation reaction, and dehydrogenation reaction occurs suddenly for a short period of time, so it is difficult to control, and such an exothermic reaction is an acrylonitrile polymer contained in the acrylonitrile fiber precursor. It can cause chain breakage, and consequently deteriorate the physical properties of the carbon fiber.

이처럼 탄소섬유 제조에 있어서 중간 단계인 내염화는 산화 또는 공기 분위기에서 일정한 장력을 가하면서 약 180 내지 350 ℃의 온도범위에서 행해지는 열처리로 수행되는 고리화, 산화, 탈수소화 등의 과정으로 아크릴로니트릴계 섬유 전구체를 구성하는 성분들 중 저분자 물질을 제거하고 화학적으로 큰 변화를 일으킨다. 또한, 이러한 내염화는 불꽃에 접하여도 타지 않는 난연성을 부여하는 공정으로 탄소섬유의 물리적 기계적 등의 물성에 영향을 미치는 중요한 공정이다.As such, the intermediate step in the production of carbon fibers is chlorination, oxidation, dehydrogenation, etc., through a heat treatment performed in a temperature range of about 180 to 350 ℃ while applying a certain tension in an oxidizing or air atmosphere. Among the components constituting the nitrile-based fiber precursor, low-molecular substances are removed and chemically large changes are made. In addition, this flame resistance is an important process that affects physical properties such as physical and mechanical properties of carbon fiber, as a process that imparts flame retardancy that does not burn even when in contact with a flame.

또한, 내염화 공정이 진행되는 동안에 아크릴로니트릴계 섬유 전구체는 황색과 갈색을 거쳐 최종적으로 흑색을 나타내게 되며, 내염화의 열처리 구간에서의 유지시간이 너무 과할 경우에는 과산화로 인해 아크릴로니트릴계 섬유 전구체가 타버리는 문제가 있는 등 내염화 공정을 제어하는 것이 중요한 인자일 수 있다.In addition, during the flame-resistant process, the acrylonitrile-based fiber precursor goes through yellow and brown and finally turns to black, and if the holding time in the heat treatment section of the flame-resistant is excessive, the acrylonitrile fiber is caused by peroxidation. Controlling the flame resistance process may be an important factor, such as a problem in which the precursor is burned.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various different forms and is not limited to the embodiments described herein.

하기 실시예 및 비교예에서 이용된 키싱롤러의 사양은 다음과 같다.Specifications of the kissing roller used in the following Examples and Comparative Examples are as follows.

(A) 키싱롤러: (A) Kissing roller:

(A-1): ㈜유디엠 社의 알루미나 세라믹 롤러(재료: 알루미나, 표면의 평균조도: 0.55 ㎛)를 사용하였다. (A-1): Alumina ceramic roller (material: alumina, surface average roughness: 0.55 µm) of UDM Co., Ltd. was used.

(A-2): ㈜유디엠 社의 알루미나 세라믹 롤러(재료: 알루미나, 표면의 평균조도: 0.90 ㎛)를 사용하였다. (A-2): Alumina ceramic roller (material: alumina, surface average roughness: 0.90 µm) of UDM Co., Ltd. was used.

(A-3): ㈜유디엠 社의 알루미나 세라믹 롤러(재료: 알루미나, 표면의 평균조도: 1.50 ㎛)를 사용하였다. (A-3): Alumina ceramic roller (material: alumina, average surface roughness: 1.50 µm) of UDM Co., Ltd. was used.

(A-4): ㈜유디엠 社의 아노다이즈드 롤러(재료: 아노다이징 처리된 알루미늄, 표면의 평균조도: 0.50 ㎛)를 사용하였다.(A-4): Anodized roller (material: anodized aluminum, average surface roughness: 0.50 µm) of UDM Co., Ltd. was used.

(A-5): ㈜유디엠 社의 아노다이즈드 롤러(재료: 아노다이징 처리된 알루미늄, 표면의 평균조도: 0.85 ㎛)를 사용하였다.(A-5): Anodized roller (material: anodized aluminum, surface average roughness: 0.85 µm) of UDM Co., Ltd. was used.

(A-6): ㈜유디엠 社의 아노다이즈드 롤러(재료: 아노다이징 처리된 알루미늄, 표면의 평균조도: 1.32 ㎛)를 사용하였다.(A-6): Anodized roller (material: anodized aluminum, average surface roughness: 1.32 µm) of UDM Co., Ltd. was used.

(A-7): ㈜유디엠 社의 스테인리스 스틸 롤러(재료: SUS, 표면의 평균조도: 0.40 ㎛)를 사용하였다.(A-7): A stainless steel roller (material: SUS, average surface roughness: 0.40 µm) of UDM Co., Ltd. was used.

(A-8): ㈜유디엠 社의 스테인리스 스틸 롤러(재료: SUS, 표면의 평균조도: 0.78 ㎛)을 사용하였다. (A-8): A stainless steel roller (material: SUS, average surface roughness: 0.78 µm) of UDM Co., Ltd. was used.

(A-9): ㈜유디엠 社의 스테인리스 스틸 롤러(재료: SUS, 표면의 평균조도: 1.0 ㎛)을 사용하였다. (A-9): A stainless steel roller (material: SUS, average surface roughness: 1.0 µm) of UDM Co., Ltd. was used.

(A-10): ㈜유디엠 社의 스테인리스 스틸 롤러(재료: SUS, 표면의 평균조도: 1.2 ㎛)을 사용하였다. (A-10): A stainless steel roller (material: SUS, surface average roughness: 1.2 µm) of UDM Co., Ltd. was used.

(A-11): ㈜유디엠 社의 스테인리스 롤러(재료: SUS, 표면의 평균조도: 3.23 ㎛)을 사용하였다.(A-11): A stainless roller (material: SUS, average surface roughness: 3.23 µm) of UDM Co., Ltd. was used.

(A-12): ㈜유디엠 社의 경질크롬도금 롤러(재료: 경질크롬도금, 표면의 평균조도: 0.7 ㎛)을 사용하였다.(A-12): A hard chromium plating roller (material: hard chromium plating, average roughness of the surface: 0.7 µm) of UDM Co., Ltd. was used.

(A-13): ㈜유디엠 社의 경질크롬도금 롤러(재료: 경질크롬도금, 표면의 평균조도: 0.93 ㎛)을 사용하였다.(A-13): UDM Co., Ltd.'s hard chromium plating roller (material: hard chromium plating, average roughness of the surface: 0.93 µm) was used.

실시예Example And 비교예Comparative example

<방사용액의 제조><Preparation of spinning solution>

반응기에 아크릴로니트릴 90 중량%, 이타콘산 5 중량% 및 메틸아크릴레이트 5 중량%를 포함하는 단량체 혼합물, 디메틸설폭사이드(DMSO) 및 아조비스이소부티로니트릴(AIBN)를 투입하고 용액 중합하여 아크릴로니트릴계 중합체 용액을 제조하였다. 수득된 아크릴로니트릴계 중합체 용액과 디메틸설폭사이드를 혼합하여, 아크릴로니트릴계 중합체를 21 중량%로 포함하는 방사용액을 제조하였다.A monomer mixture containing 90% by weight of acrylonitrile, 5% by weight of itaconic acid and 5% by weight of methyl acrylate, dimethyl sulfoxide (DMSO) and azobisisobutyronitrile (AIBN) were added to the reactor, followed by solution polymerization to obtain acrylic A ronitrile polymer solution was prepared. The obtained acrylonitrile-based polymer solution and dimethyl sulfoxide were mixed to prepare a spinning solution containing 21% by weight of an acrylonitrile-based polymer.

<아크릴로니트릴계 섬유 전구체의 제조><Preparation of acrylonitrile fiber precursor>

상기 방사용액을 50 ℃까지 승온시킨 후, 방사구금(홀 지름: 65 ㎛, 홀 수: 3,000)을 이용하여 물 및 디메틸설폭사이드를 50:50의 중량비로 응고용액을 포함하는 응고조(온도: 60 ℃)에 토출하고 응고시켜, 응고연신배율(CDR: Congelation Draw Rate)은 0.6인 응고사를 제조하였다. After raising the temperature of the spinning solution to 50 °C, a coagulation bath containing water and dimethyl sulfoxide in a weight ratio of 50:50 using a spinneret (hole diameter: 65 µm, number of holes: 3,000) (temperature: 60 ℃) and solidified, a solidification draw rate (CDR: Congelation Draw Rate) of 0.6 to prepare a coagulated yarn.

이어서, 상기 응고사를 제1 수세조(온도: 60 ℃), 제2 수세조(온도: 60 ℃), 제3 수세조(온도: 70 ℃), 제4 수세조(온도: 70 ℃), 제5 수세조(온도: 80 ℃) 및 제6 수세조(온도: 80 ℃)에서 순차적으로 수세하였다. 상기 수세된 응고사를 로울러를 이용하여 제1 및 제2 열수조(온도: 95 ℃)에서 열수 연신하여, 열수연신배율(HDR: Hot water Draw Rate)이 3.6인 제1 연신사를 제조하였다. Subsequently, the coagulated yarn was mixed with a first washing tank (temperature: 60 ℃), a second washing tank (temperature: 60 ℃), a third washing tank (temperature: 70 ℃), a fourth washing tank (temperature: 70 ℃), Washing was performed sequentially in a fifth washing tank (temperature: 80° C.) and a sixth washing tank (temperature: 80° C.). The washed coagulated yarn was hot-water-drawn in first and second hot water tanks (temperature: 95° C.) using a roller to prepare a first-drawn yarn having a hot water draw rate (HDR) of 3.6.

이어서, 상기 제1 연신사를 유제 처리하고, 110 내지 140 ℃로 건조하여 건조수축율이 8.5 %인 제1 건조사를 제조하였다. 상기 제1 건조사를 스팀으로 연신하여 스팀연신배율(SDR: Steam Draw Rate)이 3.6인 제2 연신사를 제조하였다.Subsequently, the first stretched yarn was subjected to an emulsion treatment and dried at 110 to 140° C. to prepare a first dried yarn having a dry shrinkage of 8.5%. The first dried yarn was drawn with steam to prepare a second drawn yarn having a steam draw rate (SDR) of 3.6.

이어서, 상기 제2 연신사를 150 내지 180 ℃로 열고정하여 열고정 수축율이 4.8 %인 아크릴로니트릴계 건조사를 제조하였다. Subsequently, the second drawn yarn was heat-set at 150 to 180° C. to prepare an acrylonitrile-based dry yarn having a heat-setting shrinkage of 4.8%.

이어서, 상기 아크릴로니트릴계 건조사를 하기 표에 기재된 키싱롤러로 수분을 부여하여 아크릴로니트릴계 섬유 전구체를 제조하였다.Subsequently, the acrylonitrile-based dry yarn was moistened with a kissing roller described in the following table to prepare an acrylonitrile-based fiber precursor.

<아크릴로니트릴계 섬유의 제조><Production of acrylonitrile fiber>

이어서, 상기 아크릴로니트릴계 섬유 전구체를 200 ℃에서 300 ℃까지 승온시키면서, 2 시간 동안 내염화 반응을 수행하여 아크릴로니트릴계 섬유를 제조하였다.Subsequently, the acrylonitrile-based fiber precursor was heated from 200° C. to 300° C. and a salt-resistant reaction was performed for 2 hours to prepare an acrylonitrile-based fiber.

<탄소섬유의 제조><Production of carbon fiber>

상기 아크릴로니트릴계 섬유를 탄화로에서 400 ℃에서 1,600 ℃까지 승온시키면서 15 분 동안 탄화하고, 상온에서 자연 냉각시켜 탄소섬유를 제조하였다.The acrylonitrile-based fibers were carbonized for 15 minutes while raising the temperature from 400° C. to 1,600° C. in a carbonization furnace, and naturally cooled at room temperature to prepare carbon fibers.

실험예Experimental example 1 One

실시예 및 비교예의 아크릴로니트릴계 섬유 전구체의 물성을 하기에 기재된 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표에 기재하였다.The physical properties of the acrylonitrile-based fiber precursors of Examples and Comparative Examples were measured by the method described below, and the results are shown in the following table.

① 수분함량(중량%): 1 m 길이의 아크릴로니트릴계 섬유 전구체 25 개의 건조 전 중량을 측정하고, JEIO TECH 社의 Convection Oven을 이용하여 105 ℃에서 3 시간 동안 건조시킨 후 중량을 측정하여 수분함량을 도출하였으며, 그 평균값을 하기 표에 기재하였다.① Moisture content (% by weight): Measure the weight of 25 1 m long acrylonitrile-based fiber precursors before drying, dry them at 105°C for 3 hours using a Convection Oven of JEIO TECH, and measure the moisture. The content was derived, and the average value is shown in the table below.

② 수분함량 상대편차(%): 1 m 길이의 아크릴로니트릴계 섬유 전구체 25 개의 건조 전 중량을 재고, JEIO TECH 社의 Convection Oven을 이용하여 105 ℃의 온도에서 3 시간 건조시킨 후 중량을 측정하여 수분함량을 도출하였으며, 그 상대편차를 하기 표에 기재하였다.② Moisture Content Relative Deviation (%): Measure the weight of 25 1 m long acrylonitrile fiber precursors before drying, dry them at 105°C for 3 hours using JEIO TECH's Convection Oven, and then measure the weight. The moisture content was derived, and the relative deviation thereof is shown in the table below.

실험예Experimental example 2 2

실시예 및 비교예의 탄소섬유의 물성을 하기에 기재된 방법으로 측정하고, 그 결과를 하기 표에 기재하였다.The physical properties of the carbon fibers of Examples and Comparative Examples were measured by the method described below, and the results are shown in the following table.

③ 모우량(㎍/m): 탄소섬유를 개섬한 후, 개섬된 탄소섬유를 일정한 속도로 스펀지 사이에 통과시켜 스펀지에 묻은 탄소섬유의 모우의 중량을 측정하였다. 섬유 통과속도는 1 m/분, 섬유 통과 길이는 3 m로 진행하였다.③ Wool amount (㎍/m): After opening the carbon fiber, the opened carbon fiber was passed between the sponges at a constant speed, and the weight of the wool of the carbon fiber on the sponge was measured. The fiber passage speed was 1 m/min, and the fiber passage length was 3 m.

④ 인장강도(㎬): 탄소섬유 다발을 수지에 함침시켜 250 ㎜ 길이로 잘라 양끝에 수지를 이용하여 탭을 부착하여 스트랜드 시편을 제작하였다. 이때 스트랜드 시편의 수지 함침율이 30 내지 60 중량%가 되도록 함침량을 조절하고 시편의 측정 길이는 150 ㎜로 제작하였다. 시편을 인장강도시험기(제조사: INSTRON, 상품명: 5982)를 이용하여 측정하였다. 측정 속도는 10 ㎜/분으로 설정하여 7회 측정하였다. 인장강도의 측정은 7 개의 시편에 대하여 측정하였으며, 그 평균치를 표기하였다.④ Tensile strength (㎬): A bundle of carbon fibers was impregnated with resin and cut into 250 ㎜ length, and a strand specimen was prepared by attaching tabs using resin at both ends. At this time, the amount of impregnation was adjusted so that the resin impregnation rate of the strand specimen was 30 to 60% by weight, and the measurement length of the specimen was 150 mm. The specimen was measured using a tensile strength tester (manufacturer: INSTRON, brand name: 5982). The measurement speed was set to 10 mm/min and measured 7 times. Tensile strength was measured for 7 specimens, and the average value was indicated.

구분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 비교예 1Comparative Example 1 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 비교예 1Comparative Example 1 (A) 키싱롤러(A) Kissing roller 종류Kinds A-1A-1 A-2A-2 A-3A-3 A-4A-4 A-5A-5 A-6A-6 재질material 알루미나Alumina 알루미나Alumina 알루미나Alumina 아노다이징 처리된 알루미늄Anodized aluminum 아노다이징 처리된 알루미늄Anodized aluminum 아노다이징 처리된 알루미늄Anodized aluminum 평균조도(㎛)Average roughness (㎛) 0.550.55 0.900.90 1.501.50 0.500.50 0.850.85 1.321.32 아크릴로니트릴계 섬유 전구체Acrylonitrile fiber precursor 수분함량
(중량%)
Moisture content
(weight%)
2.132.13 2.432.43 2.892.89 1.521.52 1.631.63 1.781.78
수분함량상대편차
(%)
Moisture content relative deviation
(%)
3.773.77 3.893.89 4.544.54 3.103.10 3.123.12 3.953.95
탄소섬유Carbon fiber 모우량
(㎍/m)
Rain
(㎍/m)
3,5323,532 3,5223,522 3,9733,973 3,0323,032 3,0563,056 3,6473,647
강도(㎬)Intensity (㎬) 3.53.5 3.73.7 3.43.4 3.63.6 3.93.9 3.43.4

구분division 비교예 3Comparative Example 3 비교예 4Comparative Example 4 비교예 5Comparative Example 5 비교예 6Comparative Example 6 비교예 7Comparative Example 7 (A) 키싱롤러(A) Kissing roller 종류Kinds A-7A-7 A-8A-8 A-9A-9 A-10A-10 A-11A-11 재질material SUSSUS SUSSUS SUSSUS SUSSUS SUSSUS 평균조도(㎛)Average roughness (㎛) 0.400.40 0.780.78 1.01.0 1.21.2 3.233.23 아크릴로니트릴계 섬유 전구체Acrylonitrile fiber precursor 수분함량
(중량%)
Moisture content
(weight%)
0.820.82 1.231.23 1.191.19 1.291.29 1.351.35
수분함량상대편차
(%)
Moisture content relative deviation
(%)
5.335.33 5.745.74 5.805.80 5.925.92 7.247.24
탄소섬유Carbon fiber 모우량
(㎍/m)
Rain
(㎍/m)
4,8664,866 4,8434,843 4,9664,966 5,1395,139 5,8955,895
강도(㎬)Strength (㎬) 3.33.3 3.43.4 3.63.6 3.53.5 2.92.9

구분division 비교예 8Comparative Example 8 비교예 9Comparative Example 9 (A) 키싱롤러(A) Kissing roller 종류Kinds A-12A-12 A-13A-13 재질material 경질크롬도금Hard chrome plating 경질크롬도금Hard chrome plating 평균조도(㎛)Average roughness (㎛) 0.70.7 0.930.93 아크릴로니트릴계 섬유 전구체Acrylonitrile fiber precursor 수분함량
(중량%)
Moisture content
(weight%)
1.151.15 1.071.07
수분함량상대편차
(%)
Moisture content relative deviation
(%)
9.139.13 8.028.02
탄소섬유Carbon fiber 모우량
(㎍/m)
Rain
(㎍/m)
5,2005,200 6,6236,623
강도(㎬)Intensity (㎬) 3.43.4 3.13.1

상기 표를 참조하면, 알루미나로 제조되고 표면의 평균조도가 0.55 ㎛, 0.90 ㎛인 키싱롤러를 이용한 실시예 1 및 2는 아크릴로니트릴계 섬유 전구체의 수분 함유량이 적절하며, 상대편차도 낮아 아크릴로니트릴계 섬유 전구체의 전 영역에 걸쳐 수분이 균일하게 분포하는 것을 예측할 수 있었다. 또한, 탄소섬유의 모우량이 적고 강도가 높으므로 외관 품질 및 기계적 특성이 우수한 것을 예측할 수 있었다. Referring to the above table, Examples 1 and 2 using a kissing roller made of alumina and having an average roughness of 0.55 µm and 0.90 µm have an appropriate moisture content of an acrylonitrile fiber precursor and a low relative deviation of acrylonitrile. It could be predicted that moisture was uniformly distributed over the entire region of the fiber precursor. In addition, since the amount of wool of the carbon fiber is small and the strength is high, it can be predicted that the appearance quality and mechanical properties are excellent.

알루미나로 제조되고 표면의 평균조도가 1.50 ㎛인 키싱롤러를 이용한 비교예 1은 실시예 1 및 2 대비 수분함량은 높으나, 수분함량 상대편차가 높아 아크릴로니트릴계 섬유 전구체의 전 영역에 걸쳐 수분이 균일하게 분포하지 않는다는 것을 예측할 수 있었다. 또한, 탄소섬유의 모우량이 많고 강도가 낮으므로 외관 품질 및 기계적 특성이 저하된 것을 예측할 수 있었다.Comparative Example 1 using a kissing roller made of alumina and having an average roughness of 1.50 µm has a higher moisture content compared to Examples 1 and 2, but has a high relative variation in moisture content, so that the moisture is uniform throughout the entire area of the acrylonitrile fiber precursor. It could be predicted that it was not distributed properly. In addition, since the amount of wool of the carbon fiber was large and the strength was low, it could be predicted that the appearance quality and mechanical properties were deteriorated.

아노다이징 처리된 알루미늄, 즉 알루미나가 형성된 알루미늄으로 제조되고 표면의 평균조도가 0.50 ㎛ 및 0.85 ㎛인 키싱롤러를 이용한 실시예 3 및 4는 아크릴로니트릴계 섬유 전구체의 수분 함유량이 적절하며, 상대편차도 낮아 아크릴로니트릴계 섬유 전구체의 전 영역에 걸쳐 수분이 균일하게 분포하는 것을 예측할 수 있었다. 또한, 탄소섬유의 모우량이 적고 강도가 높으므로 외관 품질 및 기계적 특성이 우수한 것을 예측할 수 있었다.Examples 3 and 4 using kissing rollers made of anodized aluminum, that is, alumina-formed aluminum and having an average roughness of 0.50 µm and 0.85 µm on the surface, had an appropriate moisture content of the acrylonitrile fiber precursor and low relative deviation. It could be predicted that moisture was uniformly distributed over the entire area of the acrylonitrile fiber precursor. In addition, since the amount of wool of the carbon fiber is small and the strength is high, it can be predicted that the appearance quality and mechanical properties are excellent.

아노다이징 처리된 알루미늄으로 제조되고 표면의 평균조도가 1.50 ㎛인 키싱롤러를 이용한 비교예 3은 실시예 3 및 4 대비 수분함량은 높으나, 수분함량 상대편차가 높아 아크릴로니트릴계 섬유 전구체의 전 영역에 걸쳐 수분이 균일하게 분포하지 않는다는 것을 예측할 수 있었다. 또한, 탄소섬유의 모우량이 많고 강도가 낮으므로 외관 품질 및 기계적 특성이 저하된 것을 예측할 수 있었다.Comparative Example 3 using a kissing roller made of anodized aluminum and having an average roughness of 1.50 µm has a higher moisture content compared to Examples 3 and 4, but has a higher moisture content relative to the entire area of the acrylonitrile fiber precursor. It could be predicted that the moisture was not evenly distributed. In addition, since the amount of wool of the carbon fiber was large and the strength was low, it could be predicted that the appearance quality and mechanical properties were deteriorated.

스테인레스 스틸로 제조된 키싱롤러를 이용한 비교예 3 내지 7은 키싱롤러의 표면의 평균조도가 적절하더라도 실시예 대비 아크릴로니트릴계 섬유 전구체의 수분함량이 낮으며, 수분함량 상대편차는 높아 아크릴로니트릴계 섬유 전구체의 전 영역에 걸쳐 수분이 균일하게 분포하지 않는다는 것을 예측할 수 있었다. 또한, 탄소섬유의 모우량이 많고 강도가 낮으므로 외관 품질 및 기계적 특성이 저하된 것을 예측할 수 있었다.In Comparative Examples 3 to 7 using a kissing roller made of stainless steel, the moisture content of the acrylonitrile fiber precursor was low compared to the examples, and the relative deviation of the moisture content was high, even though the average roughness of the surface of the kissing roller was appropriate. It could be predicted that the moisture was not uniformly distributed over the entire area of the fiber precursor. In addition, since the amount of wool of the carbon fiber was large and the strength was low, it could be predicted that the appearance quality and mechanical properties were deteriorated.

경질크롬도금으로 제조된 키싱롤러를 이용한 비교예 8 및 9는 키싱롤러의 표면의 평균조도가 적절하더라도 실시예 대비 아크릴로니트릴계 섬유 전구체의 수분함량이 낮으며, 수분함량 상대편차는 높아 아크릴로니트릴계 섬유 전구체의 전 영역에 걸쳐 수분이 균일하게 분포하지 않는다는 것을 예측할 수 있었다. 또한, 탄소섬유의 모우량이 많고 강도가 낮으므로 외관 품질 및 기계적 특성이 저하된 것을 예측할 수 있었다.Comparative Examples 8 and 9 using the kissing roller manufactured by hard chromium plating have a lower moisture content of the acrylonitrile fiber precursor compared to the Examples, and a higher relative deviation of the moisture content compared to the Examples, although the average roughness of the surface of the kissing roller is appropriate. It could be predicted that moisture was not uniformly distributed over the entire region of the fiber precursor. In addition, since the amount of wool of the carbon fiber was large and the strength was low, it could be predicted that the appearance quality and mechanical properties were deteriorated.

Claims (5)

키싱롤러를 이용하여 아크릴로니트릴계 건조사에 수분을 부여하여 아크릴로니트릴계 섬유 전구체를 제조하는 단계; 및
상기 아크릴로니트릴계 섬유 전구체를 내염화시켜 아크릴로니트릴계 섬유를 제조하는 단계;를 포함하고,
상기 키싱롤러의 표면은 알루미나를 포함하고,
상기 키싱롤러의 표면은 평균조도가 0.3 내지 1.3 ㎛인 아크릴로니트릴계 섬유의 제조방법.
Preparing an acrylonitrile-based fiber precursor by imparting moisture to the acrylonitrile-based dry yarn using a kissing roller; And
Including; preparing an acrylonitrile-based fiber by flame-resistant the acrylonitrile-based fiber precursor,
The surface of the kissing roller includes alumina,
The method of manufacturing an acrylonitrile-based fiber having an average roughness of 0.3 to 1.3 µm on the surface of the kissing roller.
청구항 1에 있어서,
상기 키싱롤러의 재료는 알루미나 또는 표면에 알루미나가 형성된 알루미늄인 것인 아크릴로나트릴계 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
The material of the kissing roller is alumina or aluminum in which alumina is formed on a surface of the acrylonatrile fiber.
청구항 1에 있어서,
상기 키싱롤러의 표면은 평균조도가 0.6 내지 1.0 ㎛인 아크릴로니트릴계 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
The method of manufacturing an acrylonitrile-based fiber having an average roughness of 0.6 to 1.0 µm on the surface of the kissing roller.
청구항 2에 있어서,
상기 표면에 알루미나가 형성된 알루미늄은 알루미늄을 아노다이징 처리하여 제조된 것인 아크릴로니트릴계 섬유의 제조방법.
The method according to claim 2,
The method of manufacturing an acrylonitrile-based fiber, wherein the aluminum having alumina formed on the surface is manufactured by anodizing aluminum.
청구항 1에 있어서,
상기 아크릴로니트릴계 건조사는
아크릴로니트릴계 중합체를 포함하는 방사용액을 응고, 연신 및 건조하여 제조된 것인 아크릴로니트릴계 섬유의 제조방법.
The method according to claim 1,
The acrylonitrile-based drying yarn
A method for producing an acrylonitrile-based fiber prepared by coagulating, stretching, and drying a spinning solution containing an acrylonitrile-based polymer.
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