KR20230174418A - Polyimide precusor fibers, carbon fibers and graphite fibers with fine denier and manufacturing methods thereof - Google Patents

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KR20230174418A KR1020220075318A KR20220075318A KR20230174418A KR 20230174418 A KR20230174418 A KR 20230174418A KR 1020220075318 A KR1020220075318 A KR 1020220075318A KR 20220075318 A KR20220075318 A KR 20220075318A KR 20230174418 A KR20230174418 A KR 20230174418A
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Abstract

본 발명은 폴리이미드 전구체 섬유의 제조시 응고액으로 에탄올 용액을 사용함으로써, 상기 폴리이미드계 전구체 섬유의 구조 내부에 큰 공극 등의 형성이 없고 조직이 치밀한 세섬도의 탄소섬유 및 흑연섬유의 제조가 가능하고, 이에 따라 인장강도 및 탄성률 등의 물성의 손실이 없고, 우수한 물성을 갖는 세섬도 폴리이미드계 전구체 섬유, 이를 이용하여 제조되는 탄소섬유와 흑연섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention uses an ethanol solution as a coagulating liquid during the production of polyimide precursor fibers, thereby enabling the production of fine-fine carbon fibers and graphite fibers with dense structures without the formation of large voids inside the structure of the polyimide-based precursor fibers. It is possible, and accordingly, it relates to a fine-fine polyimide-based precursor fiber with excellent physical properties without loss of physical properties such as tensile strength and elastic modulus, carbon fiber and graphite fiber manufactured using the same, and a method for producing the same.

Description

폴리이미드계 전구체 섬유, 이를 이용하여 제조되는 탄소섬유와 흑연섬유 및 그 제조방법 { Polyimide precusor fibers, carbon fibers and graphite fibers with fine denier and manufacturing methods thereof }Polyimide precursor fibers, carbon fibers and graphite fibers manufactured using the same, and manufacturing methods thereof { Polyimide precusor fibers, carbon fibers and graphite fibers with fine denier and manufacturing methods thereof }

본 발명은 탄성률 등의 기계적인 물성이 우수하고, 특히 습식방사시 응고속도를 늦추어 내부 구조가 치밀하고 특히 세섬도로 제조가 가능한 폴리이미드계 전구체 섬유와 이를 이용하여 제조되는 탄소섬유와 흑연섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a polyimide-based precursor fiber that has excellent mechanical properties such as elastic modulus, has a dense internal structure by slowing down the solidification rate during wet spinning, and can be manufactured with particularly fine fineness, and carbon fibers and graphite fibers manufactured using the same. It's about the manufacturing method.

탄소섬유(carbon fiber)는 최초에 대나무 섬유를 탄화하여 전구의 필라멘트에 사용하였고, 공업적으로 제조되기 시작한 것은 1959년 셀룰로오스계 섬유를 기초로 하여 생산되기 시작하였다. Carbon fiber was first used in the filament of light bulbs by carbonizing bamboo fiber, and began to be manufactured industrially in 1959 based on cellulose fibers.

탄소섬유가 최초로 문헌에서 정의된 것은 1969년 미국의 R. Bacon과 W. A. Schlamon에 의해서이며, 탄소섬유는 탄소화 온도 800 ∼ 1,500 ℃ 부근의 온도에서 유기물질의 열분해에 의해 탄소만으로 구성된 섬유이며, 흑연섬유는 2,000 ℃ 이상의 온도에서 가열 처리하여 흑연화한 탄소섬유를 가리킨다.Carbon fiber was first defined in the literature in 1969 by R. Bacon and W. A. Schlamon in the United States. Carbon fiber is a fiber composed only of carbon through thermal decomposition of organic materials at a carbonization temperature of 800 to 1,500 ℃, and graphite. Fiber refers to carbon fiber that has been graphitized by heat treatment at a temperature of 2,000 ℃ or higher.

일반적으로, 탄소섬유는 전구체(precursor)의 종류에 따라 레이온(rayon)계, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile, PAN)계, 그리고 피치(pitch)계 탄소섬유로 분류된다. 상기 PAN계의 탄소섬유는 탄소 함유율이 93 내지 98 %이며, 흑연섬유는 99 % 이상의 탄소 함유율을 나타낸다. Generally, carbon fibers are classified into rayon-based, polyacrylonitrile (PAN)-based, and pitch-based carbon fibers depending on the type of precursor. The PAN-based carbon fiber has a carbon content of 93 to 98%, and the graphite fiber has a carbon content of 99% or more.

이러한 탄소섬유와 흑연섬유는 비강도, 탄성률, 내열성, 화학적 안정성, 전기전도성, 열전도성, 저열팽창성에 따른 치수안정성, 저밀도, 마찰 마모특성, X선 투과성, 전자파 차폐성, 생체친화성, 유연성 등의 우수한 특징을 지니고 있으며, 열처리 과정을 통해 탄소를 제외한 산소, 수소, 질소 등의 분자가 빠져나가 탄소재료로서의 구조 및 조직특성과, 섬유형태 특성인 고강도, 고탄성률을 나타낸다. 이로 인해 철의 1/5로 무게가 가벼우며 강도는 10배 이상 강하다. 이런 특성으로 인해 스포츠용품, 항공산업, 자동차, 토목건축, 전기전자, 통신, 환경산업의 각 분야에 산업용 소재로 널리 쓰이고 있다. These carbon fibers and graphite fibers have specific strength, elastic modulus, heat resistance, chemical stability, electrical conductivity, thermal conductivity, dimensional stability due to low thermal expansion, low density, friction and wear characteristics, X-ray transparency, electromagnetic wave shielding, biocompatibility, flexibility, etc. It has excellent characteristics, and through the heat treatment process, molecules such as oxygen, hydrogen, and nitrogen, excluding carbon, escape, showing the structural and textural characteristics of a carbon material as well as high strength and high elastic modulus, which are characteristics of the fiber form. Because of this, it is 1/5 the weight of iron and is more than 10 times stronger. Due to these characteristics, it is widely used as an industrial material in various fields such as sporting goods, aviation industry, automobile, civil engineering, electrical and electronics, communication, and environmental industry.

종래기술로서, 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0087545호에는 아크릴로니트릴계 중합체 도프 원액을 제조하고 상기 도프 원액을 디메틸설폭시드 수용액으로 이루어지고 35 ℃로 조절된 응고액에 습식방사하여 제조되는 탄소섬유용 전구체 섬유 및 그 제조방법이 개시되어 있고, 대한민국 등록특허공보 제10-1021881호에는 아크릴로니트릴계 중합체 도프 원액을 제조하고 상기 도프 원액을 35중량% 디메틸설폭시드 수용액으로 이루어지고 45 ℃로 조절된 응고액에서 응고시켜 제조되는 탄소섬유용 전구체 섬유가 개시되어 있다.As a prior art, in Korean Patent Publication No. 10-2018-0087545, an acrylonitrile-based polymer dope stock solution is prepared and the dope stock solution is prepared by wet spinning in a coagulating solution made of dimethyl sulfoxide aqueous solution and adjusted to 35 ° C. A precursor fiber for carbon fiber and a method for manufacturing the same are disclosed, and in Korean Patent Publication No. 10-1021881, an acrylonitrile-based polymer dope solution is prepared, the dope solution is made of a 35% by weight dimethyl sulfoxide aqueous solution, and is heated at 45 ° C. A precursor fiber for carbon fiber manufactured by coagulating in a coagulating solution adjusted to is disclosed.

즉, 상기 종래기술에 따르면, 탄소섬유 제조용 전구체 섬유의 제조시 응고액은 대부분 디메틸설폭사이드(dimethylsulfoxide, 이하 DMSO), 디메틸포름아마이드(dimethylformamide, 이하 DMF) 또는 디메틸아세트아마이드(N,N'-dimethylacetamide, 이하 DMAc) 등의 유기용매 수용액을 사용하고 있다. 그런데 상기와 같은 유기용매를 이용한 응고액은 탄소섬유 제조용 전구체 섬유와 친화력이 우수하고, 응고속도가 매우 빠른 특징을 갖는다. 따라서 습식방사된 탄소섬유 제조용 전구체 섬유로부터 용매의 배출속도 및 응고속도가 매우 빠르고, 이에 따라 습식방사된 탄소섬유 제조용 전구체 섬유의 내부에 크기가 큰 공극이 형성되게 된다. 이와 함께 제조된 탄소섬유 제조용 전구체 섬유의 탄성률 등의 기계적 물성이 저하되고, 상기와 같이 기계적 물성이 저하됨에 따라 세섬도를 갖는 탄소섬유 및 이를 이용한 흑연섬유의 제조가 불가능하게 되는 문제점을 갖는다That is, according to the above-described prior art, the coagulating liquid used in the production of precursor fibers for producing carbon fibers is mostly dimethylsulfoxide (DMSO), dimethylformamide (hereinafter DMF), or dimethylacetamide (N,N'-dimethylacetamide). Aqueous solutions of organic solvents such as , hereinafter DMAc) are used. However, the coagulation solution using the above organic solvent has excellent affinity with the precursor fiber for carbon fiber production and has a very fast coagulation speed. Therefore, the discharge rate and solidification rate of the solvent from the wet-spun carbon fiber precursor fiber are very fast, and as a result, large pores are formed inside the wet-spun carbon fiber precursor fiber. Along with this, the mechanical properties such as elastic modulus of the precursor fiber for producing carbon fiber are lowered, and as the mechanical properties are lowered as described above, there is a problem in that it becomes impossible to manufacture fine carbon fiber and graphite fiber using the same.

본 발명은 습식방사시 응고속도를 늦추어 탄성률 등의 기계적인 물성이 우수하고, 또한 세섬도가 가능한 폴리이미드계 전구체 섬유와 이를 이용하여 제조되는 탄소섬유와 흑연섬유 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The purpose of the present invention is to provide a polyimide-based precursor fiber that has excellent mechanical properties such as elastic modulus by slowing down the solidification rate during wet spinning and is capable of fineness, carbon fiber and graphite fiber manufactured using the same, and a method for producing the same. Do it as However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.

상기 과제를 해결하기 본 발명의 폴리이미드계 전구체 섬유의 제조방법은, ⅰ) 디아민(diamine)과 디안하이드라이드(dianhydride)를 중합용매에서 축중합하여 폴리아믹산을 제조하는 제 1 단계; ⅱ) 상기 제 1 단계에서 중합된 폴리아믹산을 응고액에 습식방사하여 폴리아믹산 섬유를 제조하는 제 2 단계; 및 ⅲ) 상기 습식방사된 폴리아믹산 섬유를 이미드화하는 제 3 단계;를 포함하고, 상기 디아민은 4,4-oxydianiline이고, 디안하이드라이드는 pyromellitic dianhydride이며, 상기 중합용매는 N,N'-dimethylacetamide(DMAc)이며, 상기 응고액은 에탄올 45 내지 100 중량%와 잔부의 용수로 제조되는 에탄올 용액이며, 상기 제 3 단계는 근적외선을 이용하여 350 ℃ 이상의 온도에서 10 내지 30 초 동안 수행될 수 있다.To solve the above problems, the method for producing polyimide-based precursor fibers of the present invention includes: i) a first step of producing polyamic acid by condensation polymerization of diamine and dianhydride in a polymerization solvent; ii) a second step of producing polyamic acid fibers by wet spinning the polyamic acid polymerized in the first step into a coagulating liquid; and iii) a third step of imidizing the wet-spun polyamic acid fiber, wherein the diamine is 4,4-oxydianiline, the dianhydride is pyromellitic dianhydride, and the polymerization solvent is N,N'-dimethylacetamide. (DMAc), and the coagulating liquid is an ethanol solution prepared with 45 to 100% by weight of ethanol and the balance in water, and the third step can be performed at a temperature of 350 ° C. or higher for 10 to 30 seconds using near infrared rays.

또한, 상기와 같이 제조되는 폴리이미드계 전구체 섬유의 섬도는 1.5 데니어 이하이며, 상기 폴리이미드 전구체 섬유를 연속으로 탄화 및 흑연화하여 하여 탄소섬유와 흑연섬유를 제조할 수 있으며, 상기 탄화는 질소 등의 불활성 가스 분위기에서 수행되며, 저온탄화공정 및 고온탄화공정을 포함하고, 상기 저온탄화공정은 400 내지 800 ℃에서 1내지 3분동안 수행되고, 고온탄화공정은 800 내지 1,500 ℃에서 1내지 3분 동안 수행될 수 있으며, 상기 저온탄화공정 및 고온탄화공정시에는 0.2 내지 1.5 gf/tex 의 장력이 부가될 수 있고, 상기 흑연화는 아르곤 분위기에서 1,800 내지 2,800 ℃에서 1 내지 3분 동안 수행하고, 상기 흑연화는 0.2 내지 1.5 gf/tex 의 장력하에서 수행되고, 상기 흑연섬유의 직경은 8㎛ 이하이며, 인장강도는 2.0 GPa 이상이고, 탄성률은 300 GPa 이상이며, 열전도도는 100 W/mK 이상인 것이 바람직하다.In addition, the fineness of the polyimide-based precursor fiber manufactured as described above is 1.5 denier or less, and carbon fiber and graphite fiber can be manufactured by continuously carbonizing and graphitizing the polyimide precursor fiber, and the carbonization is carried out using nitrogen, etc. It is performed in an inert gas atmosphere and includes a low-temperature carbonization process and a high-temperature carbonization process, wherein the low-temperature carbonization process is performed at 400 to 800 ° C. for 1 to 3 minutes, and the high temperature carbonization process is performed at 800 to 1,500 ° C. for 1 to 3 minutes. During the low-temperature carbonization process and the high-temperature carbonization process, a tension of 0.2 to 1.5 gf/tex may be added, and the graphitization is performed at 1,800 to 2,800 ° C. for 1 to 3 minutes in an argon atmosphere, The graphitization is performed under a tension of 0.2 to 1.5 gf/tex, the diameter of the graphite fiber is 8 ㎛ or less, the tensile strength is 2.0 GPa or more, the elastic modulus is 300 GPa or more, and the thermal conductivity is 100 W/mK or more. It is desirable.

본 발명에 따른 폴리이미드계 탄소섬유와 흑연섬유는 열전도도 등의 물성이 우수하고, 특히 세섬도로 제조되어 탄성률 등의 기계적인 물성이 우수한 특징을 갖는다. 또한 제조되는 폴리이미드계 전구체 섬유의 구조 내부에 큰 공극(void) 등의 형성이 없어 내부 구조가 치밀하고, 탄성률 등의 물성의 손실이 없고, 열전도도 및 밀도가 증대되는 효과를 갖는다. 이에 따라 우주, 항공 분야는 물론 웨어러블 전자 소자, 센서, 복합 소재 등 여러 응용 분야에 핵심 소재로 활용이 가능한 폴리이미드계 탄소섬유와 흑연섬유의 제공이 가능한 효과를 갖는다. The polyimide-based carbon fiber and graphite fiber according to the present invention have excellent physical properties such as thermal conductivity, and are especially manufactured with a fine fineness, so they have excellent mechanical properties such as elastic modulus. In addition, there is no formation of large voids inside the structure of the polyimide-based precursor fiber, so the internal structure is dense, there is no loss of physical properties such as elastic modulus, and thermal conductivity and density are increased. Accordingly, it has the effect of providing polyimide-based carbon fiber and graphite fiber that can be used as core materials in various application fields such as wearable electronic devices, sensors, and composite materials as well as space and aviation fields.

도 1은 본 발명에 따른 폴리이미드계 전구체 섬유의 제조 공정도이며,
도 2는 본 발명에 따른 폴리이미드계 전구체 섬유를 제조하기 위한 습식방사 장치의 모식도이며,
도 3은 본 발명에 따라 제조된 흑연섬유의 단면 및 측면의 현미경 사진이다.
1 is a manufacturing process diagram of polyimide-based precursor fiber according to the present invention,
Figure 2 is a schematic diagram of a wet spinning device for producing polyimide-based precursor fiber according to the present invention;
Figure 3 is a micrograph of the cross section and side of the graphite fiber manufactured according to the present invention.

본 출원에서 “포함한다”, “가지다” 또는 “구비하다” 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In this application, terms such as “comprise,” “have,” or “equipped with” are intended to designate the presence of features, numbers, steps, components, parts, or combinations thereof described in the specification, and are not intended to indicate the presence of one or more other features, numbers, steps, components, parts, or combinations thereof. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the presence or addition of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

또한, 다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. Additionally, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and unless clearly defined in the present application, should not be interpreted in an ideal or excessively formal sense. No.

아래에서는 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.Below, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. In order to facilitate overall understanding when describing the present invention, the same reference numerals are used for the same components in the drawings, and duplicate descriptions for the same components are omitted.

이하, 본 발명에 따른 폴리이미드계 전구체 섬유 및 이를 이용한 탄소섬유 및 흑연섬유와 그 제조방법에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명에 첨부된 도 1은 본 발명에 따른 폴리이미드계 전구체 섬유의 제조 공정도이며, 도 2는 본 발명에 따른 폴리이미드계 전구체 섬유를 제조하기 위한 습식방사 장치의 모식도이며, 도 3은 본 발명에 따라 제조된 흑연섬유의 단면 및 측면의 현미경 사진이다.Hereinafter, the polyimide-based precursor fiber, carbon fiber and graphite fiber using the same, and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Figure 1 attached to the present invention is a manufacturing process diagram of the polyimide-based precursor fiber according to the present invention, Figure 2 is a schematic diagram of a wet spinning device for manufacturing the polyimide-based precursor fiber according to the present invention, and Figure 3 is a schematic diagram of the present invention This is a micrograph of the cross section and side of the graphite fiber manufactured according to.

본 발명에 따른 폴리이미드 전구체 섬유(100)의 제조방법은 도 1에 도시된 바와 같이, ⅰ) 디아민(diamine)과 디안하이드라이드(dianhydride)를 중합용매에서 축중합하여 폴리아믹산을 제조하는 제 1 단계(S100); ⅱ) 상기 제 1 단계(S100)에서 중합된 폴리아믹산을 응고액(30)에 습식방사하여 폴리아믹산 섬유를 제조하는 제 2 단계(S200); 및 ⅲ) 상기 습식방사된 폴리아믹산 섬유를 이미드화하는 제 3 단계(S300);를 포함하는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 1, the method for producing the polyimide precursor fiber 100 according to the present invention includes i) the first step of producing polyamic acid by condensation polymerization of diamine and dianhydride in a polymerization solvent. (S100); ii) a second step (S200) of producing polyamic acid fibers by wet spinning the polyamic acid polymerized in the first step (S100) into the coagulating liquid (30); and iii) a third step (S300) of imidizing the wet-spun polyamic acid fibers.

일반적으로 폴리이미드는 방향족 디아민(diamine)과 방향족 디안하이드라이드(dianhydride)를 축중합한 후, 이미드화하여 제조된다. In general, polyimide is manufactured by condensation polymerization of aromatic diamine and aromatic dianhydride and then imidization.

상기와 같이 제조되는 폴리이미드는 불융, 불용의 초고내열성 수지로서, 화학적 안정성, 고 내열성, 우수한 기계적 물성, 낮은 열팽창률, 전기절연 특성을 나타낸다. The polyimide produced as described above is an infusible, insoluble, ultra-high heat-resistant resin and exhibits chemical stability, high heat resistance, excellent mechanical properties, low thermal expansion coefficient, and electrical insulation properties.

이미드화가 완료된 폴리이미드는 산소 작용기와 방향족 이미드 고리를 주쇄에 가지고 있으며, 분자 단위당 구조 범위가 넓고 배향성이 우수하다는 특징들을 갖는다. Polyimide that has been imidized has an oxygen functional group and an aromatic imide ring in the main chain, and has the characteristics of a wide structural range per molecular unit and excellent orientation.

또한 폴리이미드는 융점이 높아 열 안정성이 우수하여 기존의 탄소섬유 프리커서인 Polyacrylonitrile(PAN) 프리커서와 달리 내염화 공정을 거치지 않고 탄화 및 흑연화 공정이 가능하며, 분자구조가 대부분 방향족 구조이므로 탄화 후 높은 탄화 수율을 나타낸다.In addition, polyimide has excellent thermal stability due to its high melting point, so unlike the existing carbon fiber precursor, Polyacrylonitrile (PAN) precursor, carbonization and graphitization processes are possible without going through a flameproofing process. Since the molecular structure is mostly aromatic, carbonization is possible. After carbonization, it shows a high yield.

상기와 같이 제조되는 폴리이미드는 사용된 단량체의 종류에 따라 여러가지의 분자 구조를 가질 수 있다. Polyimide prepared as described above may have various molecular structures depending on the type of monomer used.

본 발명에 따르면, 상기 제 1 단계(S100)에서 폴리아믹산을 축중합하기 위해 사용되는 단량체로서 디아민은 아래의 [화학식 1]과 같은 4,4-oxydianiline이고, 디안하이드라이드는 아래의 [화학식 2]와 같은 pyromellitic dianhydride인 것이 바람직하다. According to the present invention, the diamine as the monomer used to condensate the polyamic acid in the first step (S100) is 4,4-oxydianiline as shown in [Formula 1] below, and the dianhydride is shown in [Formula 2 below] ] is preferably a pyromellitic dianhydride.

상기 4,4-oxydianiline과 pyromellitic dianhydride은 중합용매로서 DMAc를 이용하여 축중합될 수 있고, 상기와 같이 축중합된 폴리아믹산은 수평균 분자량이 5,000 ~ 300,000 인 것이 특히 바람직하다. 축중합된 폴리아믹산의 수평균 분자량이 상기 범위를 벗어나는 경우에는 목적하는 강도 및 탄성률을 가지는 폴리이미드 전구체 섬유를 제조하기에 곤란할 수 있으며, 제조되는 폴리이미드 전구체 섬유(100)의 물성의 편차가 커짐으로써 품질이 저하되는 문제가 있을 수 있다The 4,4-oxydianiline and pyromellitic dianhydride can be condensation-polymerized using DMAc as a polymerization solvent, and the polyamic acid condensed as described above preferably has a number average molecular weight of 5,000 to 300,000. If the number average molecular weight of the condensation polymerized polyamic acid is outside the above range, it may be difficult to manufacture a polyimide precursor fiber having the desired strength and elastic modulus, and the variation in the physical properties of the produced polyimide precursor fiber 100 increases. This may result in a decrease in quality.

또한 상기와 같이 4,4-oxydianiline과 pyromellitic dianhydride을 축중합하여 합성된 폴리아믹산은 중합용매인 DMAc와 혼합 및 용해되어 있는 상태이므로, 상기 DMAc에 혼합 및 용해된 폴리아믹산을 방사도프(10)로 이용하여 습식방사할 수 있다. In addition, since the polyamic acid synthesized by condensation polymerization of 4,4-oxydianiline and pyromellitic dianhydride as described above is mixed and dissolved in DMAc, the polymerization solvent, the polyamic acid mixed and dissolved in DMAc is used as the spin dope (10). It can be wet-spun.

즉, 본 발명에 따른 폴리이미드 전구체 섬유(100)를 제조하기 위한 제 2 단계(S200)는 상기 제 1 단계(S100)에서 중합된 폴리아믹산을 중합용매인 DMAc와 함께 방사도프(10)로 이용하여 응고액(30)에 습식방사하여 폴리아믹산 섬유를 제조하는 단계를 가리킨다. That is, the second step (S200) for producing the polyimide precursor fiber 100 according to the present invention uses the polyamic acid polymerized in the first step (S100) as the spinning dope (10) together with DMAc as a polymerization solvent. This refers to the step of producing polyamic acid fibers by wet spinning in the coagulating liquid (30).

상기와 같이 습식방사를 하기 위한 방사도프(10)는 폴리아믹산과 DMAc의 혼합비율이 15 ~ 30 : 70 ~ 85 중량%인 것이 바람직하다. 만약, 상기 방사도프(10)에서 상기 폴리아믹산의 혼합비율이 15 중량% 미만인 경우에는 점도가 너무 낮아져서 섬유의 형성성이 불량하게 된다. 또한 상기 폴리아믹산의 혼합비율이 30 중량%를 초과하는 경우에는 점도가 높아 방사하기 부적당하게 될 수 있다.As described above, the spinning dope 10 for wet spinning preferably has a mixing ratio of polyamic acid and DMAc of 15 to 30:70 to 85% by weight. If the mixing ratio of the polyamic acid in the spinning dope 10 is less than 15% by weight, the viscosity becomes too low, resulting in poor fiber formation. Additionally, if the mixing ratio of the polyamic acid exceeds 30% by weight, the viscosity may be high, making it unsuitable for spinning.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 방사도프(10)의 점도는 50,000 내지 250,000 cps인 것이 바람직하다. 즉, 폴리이미드의 전구체인 폴리아믹산이 DMAc에 용해된 방사도프(10)는 상기 DMAc의 함량을 적절하게 조절함으로써 50,000 내지 250,000 cps 범위의 점도를 갖는 것이 바람직하다. 상기와 같은 점도를 갖는 경우에 이후의 방사공정에서 사절 등의 방사성의 저하를 방지하여 제사성을 높히고, 방사속도를 증대시킬 수 있다. In addition, according to the present invention, the viscosity of the spinning dope 10 is preferably 50,000 to 250,000 cps. That is, the spin dope 10, in which polyamic acid, a precursor of polyimide, is dissolved in DMAc, preferably has a viscosity in the range of 50,000 to 250,000 cps by appropriately controlling the content of DMAc. In the case of having the above viscosity, it is possible to prevent a decrease in spinnability such as thread breakage in the subsequent spinning process, thereby improving spinning performance and increasing spinning speed.

상기와 같은 점도 범위를 갖는 방사도프(10)는 응고액(30)에 습식방사하여 폴리아믹산 섬유를 제조하는 제 2 단계(S200)를 거치게 된다. The spinning dope 10 having the above viscosity range is subjected to a second step (S200) of producing polyamic acid fibers by wet spinning in the coagulating liquid 30.

도 2는 본 발명에 따른 폴리이미드 전구체 섬유(100)를 제조하기 위한 습식방사 장치의 모식도이다. Figure 2 is a schematic diagram of a wet spinning device for manufacturing polyimide precursor fiber 100 according to the present invention.

본 발명은 도 2에 도시된 바와 같은 습식방사 장치를 이용하여 상기 방사도프(10)를 응고액(30)에 방사하여 폴리아믹산 섬유속(40)을 제조한다. In the present invention, polyamic acid fiber bundles 40 are manufactured by spinning the spinning dope 10 into the coagulating liquid 30 using a wet spinning device as shown in FIG. 2.

즉, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 폴리이미드 전구체 섬유(100)를 제조하기 위한 습식방사 장치는 방사도프(10)를 일정한 압력으로 공급하기 위한 기어펌프(15), 상기 기어펌프(15)로부터 공급받은 방사도프(10)를 섬유의 형태로 방사하는 방사구금(20), 상기 방사구금(20)으로부터 토출되는 미응고 상태인 폴리아믹산 섬유속(40)을 응고시키기 위하여 응고욕(50)에 담지된 응고액(30)을 구비한다. That is, referring to FIG. 2, the wet spinning device for manufacturing the polyimide precursor fiber 100 according to the present invention includes a gear pump 15 for supplying the spinning dope 10 at a constant pressure, and the gear pump 15 ), a spinneret (20) for spinning the spinning dope (10) supplied from the spinneret (20) in the form of a fiber, a coagulation bath (50) to coagulate the uncoagulated polyamic acid fiber bundle (40) discharged from the spinneret (20) ) is provided with a coagulating liquid (30) supported therein.

또한, 본 발명에서는 원활한 방사조업성을 위하여 습식방사시 상기 방사도프(10)를 400 내지 1,500 psi의 압력하에서 방사구금(20)을 통해 압출함으로써 폴리아믹산 섬유속(40)에서 사절 등의 현상을 방지함으로써 방사성을 개선할 수 있다.In addition, in the present invention, for smooth spinning operation, the spinning dope 10 is extruded through the spinneret 20 under a pressure of 400 to 1,500 psi during wet spinning to prevent phenomena such as thread breakage in the polyamic acid fiber bundle 40. Radioactivity can be improved by preventing radioactivity.

상기 응고욕(50)에 구비되는 응고액(30)은 비용매로서 방사도프(10)에 혼합된 용매인 DMAc와 잘 호환되지만. 중합체인 폴리아믹산을 용해시키지 않고 고화시킬 수 있는 용매를 제한없이 사용할 수 있다. The coagulating liquid 30 provided in the coagulating bath 50 is well compatible with DMAc, which is a solvent mixed in the spin dope 10 as a non-solvent. Any solvent that can solidify the polymer polyamic acid without dissolving it can be used without limitation.

습식방사(wet spinning)는 섬유고분자의 방사도프(10)를 제조하고, 이것을 방사구금(20)을 통해 응고액(30)으로 압출하면 상기 섬유고분자는 재생 및 응고되어 섬유상으로 고화되는 섬유의 제조방법이다. Wet spinning manufactures a fiber that manufactures a spinning dope (10) of fiber polymer and extrudes it through a spinneret (20) into a coagulating liquid (30), where the fiber polymer is regenerated and coagulated to solidify into a fibrous shape. It's a method.

도 2에 도시된 바와 같이, 방사구금(20)으로부터 압출된 방사도프(10)는 응고액(30) 내에서 응고가 이루어고, 이때 방사된 방사도프(10)에 포함된 용매와 응고액(30)에 포함된 비용매 간의 교환을 통해 응고가 이루어진다. As shown in Figure 2, the spinning dope 10 extruded from the spinneret 20 is solidified in the coagulating liquid 30, and at this time, the solvent contained in the spinning dope 10 and the coagulating liquid ( Coagulation is achieved through exchange between non-solvents included in 30).

즉, 방사된 섬유고분자 내부의 포함된 용매와 응고액(30) 내에 존재하는 섬유고분자를 용해시키지 않는 비용매 간의 교환이 이루어지고, 이때 상기 방사된 섬유고분자의 내부로 확산된 응고액(30)에 포함된 비용매에 의해 방사된 섬유고분자 내부의 용매를 제거하면서 응고되어 섬유가 제조될 수 있다, That is, an exchange occurs between the solvent contained within the spun fiber polymer and the non-solvent that does not dissolve the fiber polymer present in the coagulating liquid 30, and at this time, the coagulating liquid 30 diffuses into the spun fiber polymer. Fibers can be produced by coagulating while removing the solvent inside the spun fiber polymer by the non-solvent contained in,

따라서 상기 응고액(30)에 존재하는 비용매가 섬유고분자와 친화력이 우수하면, 상기 섬유고분자의 응고속도가 빠르게 된다. 상기와 같이 방사된 섬유고분자의 응고속도가 빠르게 되면, 용매가 섬유고분자의 내부에서 빠른 속도로 빠져나오면서 크기가 큰 공극(void)을 형성하게 되고, 이에 따라 제조되는 섬유의 기계적 물성을 저하시키게 된다.Therefore, if the non-solvent present in the coagulating liquid 30 has excellent affinity with the fiber polymer, the coagulation speed of the fiber polymer becomes fast. When the coagulation speed of the spun fiber polymer becomes fast as described above, the solvent escapes from the inside of the fiber polymer at a high speed, forming large voids, thereby lowering the mechanical properties of the manufactured fiber. .

일반적으로 고강도 및 고탄성의 탄소섬유 및 흑연섬유를 제조하기 위해서는 내부 구조가 치밀하고 결점이 없는 전구체 섬유의 제조가 필수적이며, 상기 전구체 섬유의 내부구조는 1차적으로 응고액(30)에서 수행되는 응고상태에 따라 결정된다. 따라서 응고공정 중 섬유의 응고를 균일하고 공극의 발생을 최소화함으로써 제조되는 탄소섬유 및 흑연섬유의 물성이 크게 영향을 받게 된다. In general, in order to manufacture high-strength and high-elasticity carbon fibers and graphite fibers, it is essential to manufacture precursor fibers with a dense internal structure and no defects, and the internal structure of the precursor fibers is primarily formed through coagulation performed in the coagulating liquid 30. It is decided depending on the state. Therefore, the physical properties of carbon fiber and graphite fiber manufactured by uniformly coagulating the fiber and minimizing the occurrence of voids during the coagulation process are greatly affected.

따라서, 습식방사후 응고액(30)에서 응고시 폴리아믹산 섬유의 균질성을 높이면서 공극의 발생을 최소화하는 것이 요구된다.Therefore, it is required to minimize the occurrence of voids while increasing the homogeneity of polyamic acid fibers when coagulated in the coagulating liquid 30 after wet spinning.

본 발명에서는 내부 구조가 치밀하고 공극의 발생이 적은 폴리이미드 전구체 섬유(100)를 제조하기 위하여 응고액(30)에 포함되는 비용매로서 에탄올을 용수에 혼합한 에탄올 용액을 사용하는 것을 특징으로 한다. The present invention is characterized by using an ethanol solution mixed with water as a non-solvent contained in the coagulating liquid (30) to produce polyimide precursor fibers (100) with a dense internal structure and low occurrence of voids. .

상기 응고액(30)은 목적으로 하는 탄소섬유 또는 흑연섬유에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 따라서 통상적으로 탄소섬유의 제조시 응고액(30)으로는 DMF, DMAc 또는 DMSO 등의 용매 등을 사용하게 된다. The coagulating liquid 30 can be appropriately selected depending on the intended carbon fiber or graphite fiber. Therefore, when manufacturing carbon fiber, a solvent such as DMF, DMAc, or DMSO is usually used as the coagulating liquid 30.

본 발명에 따르면, 폴리이미드 전구체 섬유(100) 내부의 불균일성을 해소할 수 있고, 응고속도의 편차가 적어 고강도 및 고탄성의 탄소섬유 및 흑연섬유를 제조할 수 있는 폴리이미드 전구체 섬유(100)를 제조하기 위하여 응고액(30)으로 에탄올 용액을 사용할 수 있고, 상기 응고액(30)으로 사용되는 에탄올 용액은 에탄올 45 내지 100 중량%와 잔부의 용수로 제조되는 것이 바람직하다.According to the present invention, a polyimide precursor fiber (100) can be manufactured that can resolve the internal non-uniformity of the polyimide precursor fiber (100) and produce high-strength and high-elasticity carbon fiber and graphite fiber with little variation in coagulation speed. For this purpose, an ethanol solution can be used as the coagulating liquid 30, and the ethanol solution used as the coagulating liquid 30 is preferably prepared from 45 to 100% by weight of ethanol and the balance water.

상기와 같이 제조되는 응고액(30)으로 사용되는 에탄올 용액은 중합체인 폴리아믹산을 용해시키지 않는 용매로서, 상기 응고액(30)으로 토출된 폴리아믹산의 응고속도를 적절하게 제어하고, 이에 따라 토출된 폴리아믹산 섬유의 내부에 포함된 용매인 DMAc의 배출속도를 적절하게 제어함으로써 섬유 내부의 공극의 형성을 방지하여 치밀한 구조를 갖는 폴리이미드 전구체 섬유(100)를 제조할 수 있다. The ethanol solution used as the coagulating liquid 30 prepared as described above is a solvent that does not dissolve polyamic acid, which is a polymer, and appropriately controls the coagulation speed of the polyamic acid discharged into the coagulating liquid 30 and discharges accordingly. By appropriately controlling the discharge rate of DMAc, a solvent contained within the polyamic acid fiber, the formation of voids within the fiber can be prevented, thereby producing a polyimide precursor fiber 100 having a dense structure.

상기와 같이 내부에 공극의 발생이 없고, 치밀한 구조를 갖는 폴리아믹산 섬유는 세섬도로 제조가 가능하고, 또한 구조 내부에 큰 공극 등의 형성이 없어 탄성률 및 인장강도의 손실이 없고, 열전도도 등의 물성이 우수한 탄소섬유 및 흑연섬유의 제조가 가능한 효과를 갖는다. As described above, polyamic acid fibers have no internal voids and have a dense structure, and can be manufactured with fine fineness. In addition, there is no formation of large voids inside the structure, so there is no loss in elastic modulus and tensile strength, and thermal conductivity, etc. It has the effect of enabling the production of carbon fiber and graphite fiber with excellent physical properties.

상기 응고액(30)으로 사용되는 에탄올 용액은 상기 습식방사된 폴리아믹산 섬유의 응고속도를 늦추어 용매의 배출속도를 적절하게 제어함으로써, 섬유 구조 내부에 공극의 생성을 억제하고, 내부 조직을 치밀하게 하기 위하여 에탄올 45 내지 100 중량%와 잔부의 용수로 제조되는 것이 특히 바람직하다.The ethanol solution used as the coagulating liquid 30 slows the coagulation rate of the wet-spun polyamic acid fibers and appropriately controls the discharge rate of the solvent, thereby suppressing the creation of voids inside the fiber structure and forming a dense internal structure. For this purpose, it is particularly preferable to prepare it with 45 to 100% by weight of ethanol and the balance with water.

또한, 폴리아믹산의 습식방사시 응고액(30)의 온도는 10 내지 60 ℃ 범위로 조절하는 것이 바람직하다. 상기 응고액(30)의 온도가 상기 범위를 벗어나면, 방사도프(10)가 방사구금(20)으로부터의 토출이 원활히 이루어지지 않아 방사 공정의 효율성이 저하되고, 또한 용매가 적절하게 제거되지 않을 수 있다. In addition, when wet spinning polyamic acid, the temperature of the coagulating liquid 30 is preferably adjusted to the range of 10 to 60 ° C. If the temperature of the coagulating liquid 30 is outside the above range, the spinning dope 10 is not smoothly discharged from the spinneret 20, thereby reducing the efficiency of the spinning process, and the solvent may not be properly removed. You can.

도 2에 도시된 바와 같이, 응고액(30)을 통과한 폴리아믹산 섬유속(40)은 이후에 수세조(60)에서 물을 이용하여 상기 폴리아믹산 섬유속(40)에 포함된 응고액(30)과 용매 등을 제거한다. 이어서, 상기 수세조(60)를 거친 폴리아믹산 섬유속(40)은 이후에 연신조(70)에서 연신을 진행하게 된다. 상기 연신은 80 내지 95 ℃의 온도에서 5 내지 25% 비율로 연신하는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 2, the polyamic acid fiber bundle 40 that has passed through the coagulating liquid 30 is then washed with water in the water washing tank 60 to wash the coagulating liquid contained in the polyamic acid fiber bundle 40. 30) and solvents are removed. Subsequently, the polyamic acid fiber bundle 40 that has passed through the water washing tank 60 is then stretched in the stretching tank 70. The stretching is preferably carried out at a rate of 5 to 25% at a temperature of 80 to 95 °C.

상기와 같이 연신된 폴리아믹산 섬유속(40)은 이후에 제 3 단계(S300)로서 IR 히팅 챔버(80)의 내부로 인입되어 가열함으로써 이미드화를 수행하게 된다. 본 발명에 따르면, 제 3 단계(S300)에서 수행되는 이미드화는 근적외선(near infrared ray)을 이용하여 수행되는 것이 바람직하고, 특히 350 ℃ 이상의 온도에서 10 내지 30 초 동안 수행되는 것이 특히 바람직하다. The polyamic acid fiber bundle 40 stretched as described above is then introduced into the IR heating chamber 80 and heated to perform imidization in the third step (S300). According to the present invention, the imidization performed in the third step (S300) is preferably performed using near infrared rays, and is particularly preferably performed at a temperature of 350° C. or higher for 10 to 30 seconds.

통상적으로 축중합된 폴리아믹산은 화학적 방법 또는 열적 방법을 통하여 탈수 및 폐환 반응시킴으로써 이미드화하여 폴리이미드를 제조하게 된다. Typically, polycondensation polymerized polyamic acid is imidized by dehydration and ring closure through chemical or thermal methods to produce polyimide.

폴리이미드를 제조하기 위한 화학적 방법은 전구체인 폴리아믹산 용액에 무수 아세트산 등의 산무수물로 대표되는 화학 탈수제와 피리딘 등의 3급 아민류로 대표되는 이미드화 촉매를 투입하여 160 ℃ 이상에서 가열하여 수행될 수 있다. The chemical method for producing polyimide is performed by adding a chemical dehydrating agent, such as an acid anhydride such as acetic anhydride, and an imidization catalyst, such as tertiary amines such as pyridine, to a solution of polyamic acid, which is a precursor, and heating it at 160°C or higher. You can.

또한 폴리이미드를 제조하기 위한 열적 방법은 전구체인 폴리아믹산을 가열하여 용매를 증발시킨 후 화학 탈수제 및 촉매 없이 가열하여 이미드화하는 방법이다In addition, the thermal method for producing polyimide is a method of heating the precursor polyamic acid to evaporate the solvent and then imidizing it by heating without a chemical dehydrating agent or catalyst.

본 발명에 따르면, 디아민인 4,4-oxydianiline와 디안하이드라이드인 pyromellitic dianhydride가 중합용매에서 축중합되어 합성된 폴리아믹산은 열적 방법을 통해 이미드 고리를 형성시킴으로써, 상기 폴리아믹산을 폴리이미드로 전환하는 것이 바람직하다. According to the present invention, polyamic acid synthesized by condensation of 4,4-oxydianiline, a diamine, and pyromellitic dianhydride, a dianhydride, is converted to polyimide by forming an imide ring through a thermal method. It is desirable to do so.

본 발명에 따르면, 폴리아믹산 섬유속(40)을 이미드화하는 제 3 단계(S300)는 350 ℃ 이상의 온도에서 10 내지 30 초 동안 수행되는 것이 특히 바람직하다. According to the present invention, it is particularly preferable that the third step (S300) of imidizing the polyamic acid fiber bundle 40 is performed at a temperature of 350° C. or higher for 10 to 30 seconds.

상기 제 3 단계(S300)를 통해 폴리아믹산 섬유속(40)은 이미드화되어, 폴리이미드 전구체 섬유(100)를 제조하고, 상기 폴리이미드 전구체 섬유(100)는 도 2에 도시된 바와 같이 권취장치(90)에 권취됨으로써, 본 발명에 따른 폴리이미드 전구체 섬유(100)의 제조가 완료될 수 있다. Through the third step (S300), the polyamic acid fiber bundle 40 is imidized to produce polyimide precursor fiber 100, and the polyimide precursor fiber 100 is wound by a winding device as shown in FIG. 2. By being wound around (90), the production of the polyimide precursor fiber 100 according to the present invention can be completed.

상기와 같이 제조되는 본 발명에 따른 폴이이미드 전구체 섬유(100)는 에탄올 용액을 응고액(30)으로 사용함으로써, 섬유 구조 내부에 공극의 발생을 최소화하고 치밀한 구조를 갖도록 제조가 가능하게 된다. 또한 상기와 같이 공극의 발생을 최소화함으로써 상기 폴리이미드 전구체 섬유(100)를 세섬도로 제조가 가능한 특징을 갖는다. 이에 따라 본 발명에 따른 폴리이미드 전구체 섬유(100)는 1.5 데니어 이하로 제조가 가능한 특징을 갖는다. The polyimide precursor fiber 100 according to the present invention manufactured as described above can be manufactured to have a dense structure while minimizing the occurrence of voids inside the fiber structure by using an ethanol solution as the coagulating liquid 30. In addition, the polyimide precursor fiber 100 can be manufactured with fine fineness by minimizing the occurrence of voids as described above. Accordingly, the polyimide precursor fiber 100 according to the present invention has the feature of being able to be manufactured with a denier of 1.5 or less.

즉, 탄소섬유 및 흑연섬유는 우수한 인장강도 및 인장탄성률 등의 물성이 요구되고, 상기 인장강도 및 인장탄성률 등은 섬유의 직경과 관련이 있다. 즉, 섬유의 직경이 커지면 인장강도 및 인장탄성률이 저하되고, 섬유가 세섬도화될수록 탄성률 등이 개선될 수 있다.That is, carbon fiber and graphite fiber require physical properties such as excellent tensile strength and tensile modulus, and the tensile strength and tensile modulus are related to the diameter of the fiber. That is, as the diameter of the fiber increases, the tensile strength and tensile modulus decrease, and as the fiber becomes finer, the elastic modulus can be improved.

본 발명에 따른 폴리이미드 전구체 섬유(100)는 제조시 응고액(30)으로 에탄올 용액을 사용함으로써, 습식방사된 폴리아믹산 섬유의 응고속도를 늦추고 내부의 공극의 발생을 억제함으로써 내부의 구조가 치밀한 세섬도로의 제조가 가능한 특징을 갖는다. The polyimide precursor fiber 100 according to the present invention uses an ethanol solution as the coagulating liquid 30 during manufacture, thereby slowing down the coagulation speed of the wet-spun polyamic acid fiber and suppressing the generation of internal voids, thereby maintaining a dense internal structure. It has the feature of being able to manufacture Seomdoro.

상기와 같이, 제 3 단계(S300)를 거쳐 제조된 폴리이미드 전구체 섬유(100)는 이후에 연속으로 탄화하여 탄소섬유를 제조할 수 있고, 또한 연속으로 흑연화하여 흑연섬유를 제조할 수 있다. As described above, the polyimide precursor fiber 100 manufactured through the third step (S300) can then be continuously carbonized to produce carbon fiber, and can also be continuously graphitized to produce graphite fiber.

본 발명에 따른, 상기 폴리이미드 전구체 섬유(100)를 탄화하는 탄화단계인 제 4 단계(S400)를 살펴보면, 상기 제 4 단계(S400)는 불활성 기체인 질소 분위기하에서 수행될 수 있으며, 또한 상기 제 4 단계(S400)는 저온탄화공정과 고온탄화공정을 통해 수행이 가능하다. Looking at the fourth step (S400), which is a carbonization step of carbonizing the polyimide precursor fiber 100 according to the present invention, the fourth step (S400) may be performed under a nitrogen atmosphere, which is an inert gas. Step 4 (S400) can be performed through a low-temperature carbonization process and a high-temperature carbonization process.

이때 상기 저온탄화공정은 400 내지 800 ℃에서 1분 내지 3분 동안 진행될 수 있고, 고온탄화공정은 800 내지 1,500 ℃에서 1분 내지 3분 동안 진행될 수 있다.At this time, the low-temperature carbonization process may be carried out at 400 to 800 ° C. for 1 minute to 3 minutes, and the high temperature carbonization process may be carried out at 800 to 1,500 ° C. for 1 minute to 3 minutes.

또한 본 발명에 따르면, 상기 저온탄화공정 및 고온탄화공정시 폴리이미드 전구체 섬유(100)에는 0.2 내지 1.5 gf/tex의 장력이 부가될 수 있다. 상기와 같이 저온탄화공정 및 고온탄화공정시 장력이 상기와 같은 범위보다 적게 부가되는 경우에는 제조되는 탄소섬유 및 흑연섬유의 인장강도와 인장탄성률 및 열전도도 등의 물성이 저하되고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 탄화 공정에서 절사 등이 발생하여 제사성이 저하된다. 따라서 저온탄화공정 및 고온탄화공정시 폴리이미드 전구체 섬유(100)에는 상기와 같은 범위에서 장력이 부가되는 것이 바람직하다. Additionally, according to the present invention, a tension of 0.2 to 1.5 gf/tex may be added to the polyimide precursor fiber 100 during the low-temperature carbonization process and the high-temperature carbonization process. As described above, when the tension is added less than the above range during the low-temperature carbonization process and the high-temperature carbonization process, the physical properties such as tensile strength, tensile modulus, and thermal conductivity of the produced carbon fiber and graphite fiber decrease, and exceeding the above range In this case, yarn breakage occurs during the carbonization process, deteriorating spinning properties. Therefore, it is preferable that tension is added to the polyimide precursor fiber 100 in the above range during the low-temperature carbonization process and the high-temperature carbonization process.

상기와 같이 제 4 단계(S400)가 완료되면 본 발명에 따른 폴리이미드계 탄소섬유가 제조될 수 있다. When the fourth step (S400) is completed as described above, the polyimide-based carbon fiber according to the present invention can be manufactured.

상기와 같이 제조되는 탄소섬유는 이후에 제 5 단계(S500)인 흑연화 단계를 거쳐 흑연섬유로 제조될 수 있다. 본 발명에 따르면, 상기 제 5 단계(S500)는 1,800 내지 2,800 ℃에서 1분 내지 3분 동안 진행될 수 있다.The carbon fiber manufactured as described above can then be manufactured into graphite fiber through the graphitization step, which is the fifth step (S500). According to the present invention, the fifth step (S500) may be performed at 1,800 to 2,800 °C for 1 to 3 minutes.

또한 본 발명에 따르면, 상기 제 5 단계(S500)의 수행시 상기 탄소섬유에 0.2 내지 1.5 gf/tex 의 장력이 부가될 수 있다. Additionally, according to the present invention, when performing the fifth step (S500), a tension of 0.2 to 1.5 gf/tex may be added to the carbon fiber.

상기와 같이 상기 흑연화 단계인 제 5 단계(S500)에서 장력이 상기와 같은 범위보다 적게 부가되는 경우에는 제조되는 흑연섬유의 인장강도와 인장탄성률 및 열전도도 등의 물성이 저하되고, 상기 범위를 초과하는 경우에는 흑연화 공정에서 절사 등이 발생하여 제사성이 저하될 수 있다. 따라서 상기 흑연화 단계에서는 상기와 같은 범위의 장력이 부가되는 것이 바람직하다. As described above, in the fifth step (S500), which is the graphitization step, when the tension is added less than the above range, the physical properties such as tensile strength, tensile modulus, and thermal conductivity of the produced graphite fiber decrease, and the above range is reduced. If it exceeds it, cutting may occur during the graphitization process and the spinning performance may deteriorate. Therefore, it is preferable that tension in the above range is added in the graphitization step.

상기와 같이 흑연화 단계인 제 5 단계(S500)가 완료되면 본 발명에 따른 폴리이미드계 흑연섬유의 제조가 완료된다. When the fifth step (S500), which is the graphitization step, is completed as described above, the production of the polyimide-based graphite fiber according to the present invention is completed.

이하, 비교예 및 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명은 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be examined in more detail through comparative examples and examples. However, the present invention is not limited to the following examples.

[비교예 1-1][Comparative Example 1-1]

디아민으로 4,4-oxydianiline와 디안하이드라이드로 pyromellitic dianhydride를 축중합한 후, 응고액(30)으로 45중량%의 DMAc 수용액을 사용하여 습식방사하여 폴리아믹산 섬유를 제조하였다. 이후에 IR 히팅 챔버(80)를 이용하여 350 ℃에서 30초 동안 이미드화 처리하여 폴리이미드 전구체 섬유(100)를 제조하였다. 상기 폴리이미드 전구체 섬유(100)를 열처리로에 투입하여 0.6 gf/tex의 장력을 가하면서 800 ℃에서 1분 동안 저온탄화하고, 0.9 gf/tex의 장력을 가하면서 2,800 ℃에서 1분 동안 고온탄화하여 탄소섬유를 제조하였다. 이후에 상기 탄소섬유를 아르곤 분위기에서 2,800 ℃에서 3분 동안 처리하여 직경이 6 ㎛인 흑연섬유를 제조하여 시험편으로 사용하였다.After condensation polymerization of 4,4-oxydianiline with diamine and pyromellitic dianhydride with dianhydride, polyamic acid fiber was manufactured by wet spinning using a 45% by weight aqueous solution of DMAc as a coagulant (30). Afterwards, polyimide precursor fiber 100 was manufactured by imidization treatment at 350° C. for 30 seconds using an IR heating chamber 80. The polyimide precursor fiber 100 was put into a heat treatment furnace and carbonized at a low temperature for 1 minute at 800°C while applying a tension of 0.6 gf/tex, and carbonized at a high temperature at 2,800°C for 1 minute while applying a tension of 0.9 gf/tex. Thus, carbon fiber was manufactured. Afterwards, the carbon fiber was treated at 2,800°C for 3 minutes in an argon atmosphere to produce graphite fibers with a diameter of 6 ㎛, which were used as test pieces.

[비교예 1-2][Comparative Example 1-2]

상기 비교예 1-1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하되, 응고액(30)은 75 중량%의 DMAc 수용액을 사용하였고, 제조된 흑연섬유의 직경은 8 ㎛ 이다.A test piece was prepared in the same manner as in Comparative Example 1-1, except that a 75% by weight DMAc aqueous solution was used as the coagulating liquid 30, and the diameter of the produced graphite fiber was 8 ㎛.

[비교예 2-1][Comparative Example 2-1]

상기 비교예 1-1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하되, 응고액(30)은 45 중량%의 DMSO 수용액을 사용하였고, 제조된 흑연섬유의 직경은 6 ㎛ 이다.A test piece was prepared in the same manner as in Comparative Example 1-1, except that a 45% by weight DMSO aqueous solution was used as the coagulating liquid 30, and the diameter of the produced graphite fiber was 6 ㎛.

[비교예 2-2][Comparative Example 2-2]

상기 비교예 1-1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하되, 응고액(30)은 75 중량%의 DMSO 수용액을 사용하였고, 제조된 흑연섬유의 직경은 8 ㎛ 이다.A test piece was prepared in the same manner as in Comparative Example 1-1, except that a 75% by weight DMSO aqueous solution was used as the coagulating liquid 30, and the diameter of the produced graphite fiber was 8 ㎛.

[비교예 3-1][Comparative Example 3-1]

상기 비교예 1-1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하되, 응고액(30)은 45 중량%의 DMF 수용액을 사용하였고, 제조된 흑연섬유의 직경은 6 ㎛ 이다.A test piece was prepared in the same manner as in Comparative Example 1-1, except that a 45% by weight DMF aqueous solution was used as the coagulating liquid 30, and the diameter of the produced graphite fiber was 6 ㎛.

[비교예 3-2][Comparative Example 3-2]

상기 비교예 1-1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하되, 응고액(30)은 75 중량%의 DMF 수용액을 사용하였고, 제조된 흑연섬유의 직경은 8 ㎛ 이다.A test piece was prepared in the same manner as in Comparative Example 1-1, except that a 75% by weight DMF aqueous solution was used as the coagulating liquid 30, and the diameter of the produced graphite fiber was 8 ㎛.

[실시예 1-1][Example 1-1]

비교예 1-1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하되, 응고액(30)은 45 중량%의 에탄올 용액을 사용하였고, 제조된 흑연섬유의 직경은 6 ㎛ 이다.A test piece was prepared in the same manner as in Comparative Example 1-1, except that a 45% by weight ethanol solution was used as the coagulating liquid (30), and the diameter of the produced graphite fiber was 6 ㎛.

[실시예 1-2][Example 1-2]

비교예 1-1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하되, 응고액(30)은 55 중량%의 에탄올 용액을 사용하였고, 제조된 흑연섬유의 직경은 8 ㎛ 이다.A test piece was prepared in the same manner as in Comparative Example 1-1, except that a 55% by weight ethanol solution was used as the coagulating liquid (30), and the diameter of the produced graphite fiber was 8 ㎛.

[실시예 1-3][Example 1-3]

비교예 1-1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하되, 응고액(30)은 75 중량%의 에탄올 용액을 사용하였고, 제조된 흑연섬유의 직경은 6 ㎛ 이다.A test piece was prepared in the same manner as in Comparative Example 1-1, except that a 75% by weight ethanol solution was used as the coagulating liquid (30), and the diameter of the produced graphite fiber was 6 ㎛.

[실시예 1-4][Example 1-4]

비교예 1-1과 동일한 방법으로 시험편을 제조하되, 응고액(30)은 100 중량%의 에탄올 용액을 사용하였고, 제조된 흑연섬유의 직경은 8 ㎛ 이다.A test piece was prepared in the same manner as in Comparative Example 1-1, except that a 100% by weight ethanol solution was used as the coagulating liquid (30), and the diameter of the produced graphite fiber was 8 ㎛.

상기 비교예 1-1 내지 3-2 및 실시예 1-1 내지 1-4의 시험편에 대하여 인장강도와 인장틴성율과 균제도, 열전도도 및 밀도를 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 이때 상기 인장강도와 인장탄성률과 균제도, 열전도도 및 밀도는 아래와 같은 방법으로 측정하였다. Tensile strength, tensile strength, uniformity, thermal conductivity, and density were measured for the test pieces of Comparative Examples 1-1 to 3-2 and Examples 1-1 to 1-4, and the results are shown in Table 1. At this time, the tensile strength, tensile modulus, uniformity, thermal conductivity, and density were measured as follows.

1) 인장강도 및 인장탄성률1) Tensile strength and tensile modulus

상기 인장강도 및 인장탄성률은 KS L 2515(탄소 섬유 시헙 방법)에 의거하여 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. The tensile strength and tensile modulus were measured according to KS L 2515 (carbon fiber test method), and the results are shown in Table 1.

2) 균제도CV(%)2) Uniformity CV (%)

상기 균제도(CV%)는 필라멘트 원사의 단위 길이당 무게의 변동율으로서, 아래의 (식 1)에 의거하여 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.The uniformity (CV%) is the rate of change in weight per unit length of the filament yarn, and was measured based on (Equation 1) below, and the results are shown in Table 1.

2) 열전도도 2) Thermal conductivity

상기 열전도도는 상온 ~ 60 ℃ 까지의 온도범위 조건에서 ASTM D5470(Standard Test Method for Thermal Transmission Properties of Thermally Conductive Electrical Insulation Materials)에 의거하여 수직 열전도도 방법으로 측정하여 표 1에 나타내었다. The thermal conductivity was measured using the vertical thermal conductivity method in accordance with ASTM D5470 (Standard Test Method for Thermal Transmission Properties of Thermally Conductive Electrical Insulation Materials) under temperature range conditions from room temperature to 60°C and is shown in Table 1.

4) 밀도4) Density

23 ℃의 온도에서 크실렌/사염화탄소 밀도구배관을 이용하여 시험편의 밀도를 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다. . The density of the test piece was measured using a xylene/carbon tetrachloride density gradient tube at a temperature of 23°C, and the results are shown in Table 1. .

인장강도
(GPa)
tensile strength
(GPa)
탄성률
(GPa)
modulus of elasticity
(GPa)
밀도density 열전도도
(W/mK)
thermal conductivity
(W/mK)
균제도
(CV%)
balance
(CV%)
비교예 1-1Comparative Example 1-1 1.131.13 189.47189.47 0.640.64 70.670.6 11.8711.87 비교예 1-2Comparative Example 1-2 1.471.47 252.14252.14 0.660.66 76.376.3 10.3910.39 비교예 2-1Comparative Example 2-1 1.021.02 166.22166.22 0.670.67 86.786.7 12.2312.23 비교예 2-2Comparative Example 2-2 1.491.49 250.02250.02 0.680.68 89.689.6 11.6811.68 비교예 3-1Comparative Example 3-1 1.221.22 210.12210.12 0.760.76 76.376.3 11.6611.66 비교예 3-2Comparative Example 3-2 1.611.61 253.32253.32 0.820.82 82.182.1 11.2811.28 실시예 1-1Example 1-1 2.432.43 342.42342.42 1.701.70 104.8104.8 12.3312.33 실시예 1-2Example 1-2 3.063.06 366.27366.27 1.891.89 114.9114.9 11.3211.32 실시예 1-3Example 1-3 3.323.32 385.58385.58 1.921.92 126.8126.8 13.7613.76 실시예 1-4Example 1-4 3.673.67 402.26402.26 2.032.03 147.1147.1 12.6412.64

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1-1 내지 1-4의 시험편인 흑연섬유의 직경은 8 ㎛ 이하로서 세섬도화가 가능하고, 인장강도는 2.0 GPa 이상을 나타내고, 탄성률 및 열전도도 또한 각각 300 GPa 이상 및 100 W/mK이상의 측정값을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 특히, 실시예 1-1 내지 1-4의 시험편의 경우에 응고욕의 제조시 에탄올의 농도가 높아질수록 인장특성, 탄성율, 밀도 및 열전도도가 개선되는 것을 확인할 수 있다.As shown in Table 1, the diameter of the graphite fibers, which are the test specimens of Examples 1-1 to 1-4 according to the present invention, is 8 ㎛ or less, enabling fineness, the tensile strength is 2.0 GPa or more, and the elastic modulus and heat conduction It can also be seen that the measured values are above 300 GPa and 100 W/mK, respectively. In particular, in the case of the test specimens of Examples 1-1 to 1-4, it can be seen that the tensile properties, elastic modulus, density, and thermal conductivity are improved as the concentration of ethanol increases when preparing the coagulation bath.

도 3의 (b)는 실시예 1-1의 시험편의 단면의 현미경 사진이다. 상기 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 흑연섬유는 내부에 공극의 발생이 없어 치밀한 구조를 갖고, 표면 또한 매끈한 구조를 갖는 것을 확인할 수 있다.Figure 3(b) is a micrograph of the cross section of the test piece of Example 1-1. As shown in (b) of FIG. 3, it can be confirmed that the graphite fiber according to the present invention has a dense structure without any voids inside, and also has a smooth surface.

또한 본 발명에 따른 흑연섬유의 경우에는 직경 6 ㎛로 제조된 흑연섬유 즉, 실시예 1-2 및 실시예 1-3의 시험편이 직경 8 ㎛로 제조된 흑연섬유 즉, 실시예 1-2 및 실시예 2-2의 시험편 대비 더욱 우수한 인장강도 및 탄성률 등을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 흑연섬유는 세섬도로 제조된 경우에 더욱 우수한 인장강도 및 탄성률 등의 물성을 갖는 것을 알 수 있다. In addition, in the case of the graphite fiber according to the present invention, the graphite fibers manufactured with a diameter of 6 ㎛, that is, the test specimens of Examples 1-2 and 1-3, were the graphite fibers manufactured with a diameter of 8 ㎛, that is, the test pieces of Examples 1-2 and 1-3. It can be seen that it exhibits superior tensile strength and elastic modulus compared to the test specimen of Example 2-2. That is, it can be seen that the graphite fiber according to the present invention has better physical properties such as tensile strength and elastic modulus when manufactured with fineness.

이에 반하여 비교예의 경우에는 인장강도 및 탄성률의 측정값이 각각 2.0 GPa 및 300 GPa 미만이며, 밀도도 1.0 이하의 측정값을 나타내고, 특히 열전도도의 측정값은 100 W/mK이하의 측정값을 나타내는 것을 확인할 수 있다.On the other hand, in the case of the comparative example, the measured values of tensile strength and elastic modulus were less than 2.0 GPa and 300 GPa, respectively, the density also showed a measured value of 1.0 or less, and in particular, the measured value of thermal conductivity showed a measured value of 100 W/mK or less. You can check that.

특히 비교예 1-1 및 2-1의 시험편의 경우에는 인장강도의 측정값이 각각 1.13 GPa 및 1.02 GPa이고, 탄성률의 경우에는 각각 189.47 GPa 및 166.22 GPa의 측정값을 나타낸다. 즉, 비교예의 경우에는 응고액(30)으로 DMF, DMAc또는 DMSO 수용액을 사용하여 도 3의 (a)와 같이 그 내부에 다수의 공극(void)가 형성되고, 조직이 치밀하지 못하여 밀도 및 열전도도 등의 물성이 많이 취약한 것을 확인할 수 있다.In particular, in the case of the test specimens of Comparative Examples 1-1 and 2-1, the measured tensile strength was 1.13 GPa and 1.02 GPa, respectively, and the elastic modulus was 189.47 GPa and 166.22 GPa, respectively. That is, in the case of the comparative example, DMF, DMAc, or DMSO aqueous solution was used as the coagulating solution 30, and a number of voids were formed therein as shown in (a) of FIG. 3, and the structure was not dense, so density and heat conduction were low. It can be seen that the physical properties such as strength are very weak.

또한 도 3의 (a)는 비교예 1-2의 시험편에 대한 단면 및 측면의 현미경 사진으로서, 상기 도 3의 (s)에 나타난 바와 같이 응고액(30)으로 75 중량%의 DMAc 수용액을 사용한 경우에는 용매의 교환속도가 매우 빠르고, 이에 따라 도 3의 (b)에 도시된 현미경 사진 즉, 실시예 1-1의 시험편 대비 내부의 구조가 상대적으로 치밀하지 못한 것을 확인할 수 있다. 상기와 같이 흑연섬유의 내부구조에 공극이 생성됨으로써, 세섬도화가 불가능하고, 탄성률 등의 물성이 급격하게 저하되는 것을 확인할 수 있다.In addition, Figure 3 (a) is a micrograph of the cross section and side of the test piece of Comparative Example 1-2, and as shown in Figure 3 (s), a 75% by weight DMAc aqueous solution was used as the coagulating solution 30. In this case, the exchange rate of the solvent is very fast, and accordingly, it can be seen that the internal structure is relatively less dense compared to the micrograph shown in (b) of FIG. 3, that is, the test specimen of Example 1-1. It can be seen that as voids are created in the internal structure of the graphite fiber as described above, fineness becomes impossible and physical properties such as elastic modulus rapidly decrease.

균제도의 경우에는 비교예 및 실시예 시험편의 경우에 10.39 내지 13.76 CV%의 범위에서 모두 양호한 것으로 나타났다. In the case of uniformity, the comparative example and example test pieces were all found to be good in the range of 10.39 to 13.76 CV%.

특히, 응고욕을 각 비용매의 45 중량%로 제조된 시험편 즉, 비교예1-1, 2-1, 3-1 및 실시예 1-2을 살펴보면, 인장강도의 경우 비교예 1-1, 2-1 및 3-1 시험편의 경우에는 각각 1.13, 1.02 및 1.22 GPa을 나타내나, 실시예 1-1 시험편의 경우에는 2.43 GPa로 우수한 인장특성을 나타내는 것을 알 수 있다. 또한 탄성율과 밀도 및 열전도도의 경우에도 실시예 1-1 시험편의 물성이 비교예1-1, 2-1, 3-1 시험편 대비 훨씬 우수한 것을 알 수 있다. In particular, looking at the test specimens prepared with 45% by weight of each non-solvent in the coagulation bath, that is, Comparative Examples 1-1, 2-1, 3-1, and Example 1-2, the tensile strength was Comparative Example 1-1, In the case of the 2-1 and 3-1 test specimens, the values were 1.13, 1.02, and 1.22 GPa, respectively, but in the case of the Example 1-1 test specimen, it was 2.43 GPa, showing excellent tensile properties. In addition, in terms of elastic modulus, density, and thermal conductivity, it can be seen that the physical properties of the test piece of Example 1-1 are much superior to those of the test pieces of Comparative Examples 1-1, 2-1, and 3-1.

이상과 같이 살펴본 결과, 본 발명에 따른 폴리이미드 전구체 섬유(100)의 제조시 응고액(30)으로 에탄올 용액을 사용함으로써, 상기 폴리이미드계 전구체 섬유의 구조 내부에 큰 공극 등의 형성이 없고 조직이 치밀한 세섬도의 탄소섬유 및 흑연섬유의 제조가 가능하다. 또한 이에 따라 인장강도 및 탄성률 등의 물성의 손실이 없고, 열전도도 등이 우수한 탄소섬유 및 흑연섬유의 제조가 가능한 것을 알 수 있다.As a result of the above review, by using an ethanol solution as the coagulating liquid 30 when manufacturing the polyimide precursor fiber 100 according to the present invention, there is no formation of large voids, etc. inside the structure of the polyimide-based precursor fiber, and the structure is It is possible to manufacture carbon fiber and graphite fiber with this dense fineness. In addition, it can be seen that it is possible to manufacture carbon fiber and graphite fiber with excellent thermal conductivity, etc. without loss of physical properties such as tensile strength and elastic modulus.

본 발명은 도면에 도시된 실험예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실험예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 또한 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하고, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the experimental examples shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and other equivalent experimental examples are possible therefrom. Additionally, a person skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be easily modified into another specific form without changing its technical idea or essential features. Therefore, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive, and the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

10 : 방사도프
20 : 방사구금
30 : 응고액
40 : 폴리아믹산 섬유속
10: Radidope
20: Radiant detention
30: coagulation liquid
40: polyamic acid fiber bundle

Claims (7)

ⅰ) 디아민(diamine)과 디안하이드라이드(dianhydride)를 중합용매에서 축중합하여 폴리아믹산을 제조하는 제 1 단계;
ⅱ) 상기 제 1 단계에서 중합된 폴리아믹산을 응고액에 습식방사하여 폴리아믹산 섬유를 제조하는 제 2 단계; 및
ⅲ) 상기 습식방사된 폴리아믹산 섬유를 이미드화하는 제 3 단계;를 포함하는 폴리이미드 전구체 섬유의 제조방법
i) A first step of producing polyamic acid by condensation polymerization of diamine and dianhydride in a polymerization solvent;
ii) a second step of producing polyamic acid fibers by wet spinning the polyamic acid polymerized in the first step into a coagulating liquid; and
iii) a third step of imidizing the wet-spun polyamic acid fiber; a method of producing a polyimide precursor fiber comprising
청구항 1에 있어서,
상기 중합용매는 N,N'-dimethylacetamide인 것을 특징으로 하는 폴리이미드 전구체 섬유의 제조방법
In claim 1,
Method for producing polyimide precursor fiber, characterized in that the polymerization solvent is N,N'-dimethylacetamide.
청구항 1에 있어서,
상기 응고액은 에탄올 용액인 것을 특징으로 하는 폴리이미드 전구체 섬유의 제조방법
In claim 1,
Method for producing polyimide precursor fiber, characterized in that the coagulating liquid is an ethanol solution
청구항 1 내지 3 중 어느 한 항의 폴리이미드 전구체 섬유의 제조방법에 의해 제조되는 폴리이미드 전구체 섬유
Polyimide precursor fiber produced by the method for producing the polyimide precursor fiber of any one of claims 1 to 3.
청구항 4의 폴리이미드 전구체 섬유를 연속으로 탄화하여 제조되는 탄소섬유.
Carbon fiber manufactured by continuously carbonizing the polyimide precursor fiber of claim 4.
청구항 5에 있어서,
상기 탄화는 불활성 가스 분위기에서 수행되며, 저온탄화공정 및 고온탄화공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소섬유
In claim 5,
The carbonization is performed in an inert gas atmosphere and includes a low-temperature carbonization process and a high-temperature carbonization process.
청구항 5의 탄소섬유를 흑연화 단계를 거쳐 연속으로 제조되는 흑연섬유.

Graphite fiber manufactured continuously through the graphitization step of the carbon fiber of claim 5.

KR1020220075318A 2022-06-21 2022-06-21 Polyimide precusor fibers, carbon fibers and graphite fibers with fine denier and manufacturing methods thereof KR20230174418A (en)

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