KR870001339B1 - 도전성 아크릴섬유의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

도전성 아크릴섬유의 제조방법

제1도는 본발명에 사용되는 처리욕의 예시도.

제2도는 본발명에 사용되는 증기처리조의 예시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 입구측 압착로울러 2 : 출구측 압착로울러

3 : 스프레이 4 : 안내로울러

5 : 브라인 Inlet 6 : 브라인 Outlet

7 : 순환펌프 8 : 주입펌프

9 : 반응조 10 : 증기 Inlet

본 발명은 아크릴섬유의 제조공정중에 연속적으로 섬유고분자와 황화구리를 반응시켜서 도전성 아크릴 섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.

종래의 도전성 아크릴섬유의 제조방법은 한국특허공고 84-2109호로 알려진 바와 같이 토우나 스프상태의 아크릴섬유를 제1단계로 2가 구리염과 환원제의 처리욕에서 가열처리하여 1가 구리이온을 흡착시킨다음 제2단계로 황원자나 황이온으로부터 선택된 적어도 한종류의 황성분을 방출할 수 있는 액상 또는 기상에서 처리하여 흡착된 1가 구리이온을 안정한 황화구리로변환시키는 제2단계 공정으로 제조하든가 아니면 2가 구리이온과 그 환원제를 포함하는 혼합물로서 황원자 및 황이온 중에서 한종류의 황성분을 방출할 수 있는 환원제를 포함하는 욕중에서 1단계로 처리하는 방법들이었다.

상기한 바와 같이 종래의 방법은 제조 완성된 아크릴섬유를 처리하는 것이기 때문에 섬유의 물성을 저하시키는 폐단이 있었으며 또 제조방법이 뱃취식(Batch식)이므로 균일성 있는 도전성 섬유를 제조할 수 없었던 문제점이 있었을 뿐만 아니라 각 단계의 가열처리 시간이 길고 각 단계에서 생성되는 부반응물을 연속적으로 제조할 수 없기 때문에 공업화가 불가능하였다.

본 발명은 종래의 뱃취식 방법으로부터 아크릴 섬유의 제조공정에 연결시켜서 아크릴 섬유의 제조공정중에 연속적으로 제조할 수 있게 함과 동시에 아크릴 섬유의 시안기(-CN)에 황화구리를 결합시키는 반응메카니즘을 개선하여 극히 짧은 시간에 반응시킬 수 있게 함을 특징으로 하는 것이다.

본 발명자등은 2가 구리염과 이 구리염을 환원시키는 환원제의 환원성 및 환원 반응구조를 다각적으로 연구 검토한 결과, 2가 구리염 용액에 선택된 한가지 환원제를 반응시켜 1가 구리의 착염을 형성시키고, 이 착염 용액을 일정시간 동안 안정되도록 조건을 갖춘 다음, 연속적으로 지나가는 섬유속에 침투시키고, 즉시 증기욕(100-150℃)속으로 통과시키면서 습열처리함으로써 아크릴 섬유에 황화구리가 결합하는 반응이 짧은 시간내에 완결되고 또, 이렇게 반응이 완결된 섬유는 자체 섬유 물성의 변화없이 우수한 도전성을 나타낸다는 것을 알았다.

본 발명의 내용을 좀더 상세히 설명하면, 이 발명에서 아크릴 섬유는 단량체로서 아크릴로니트릴을 중량비로 85%이상, 혹은 35-85% 함유하고 메칠아크리레이트, 메칠메타크리레이트, 비닐크로라이드, 비닐리덴크로라이드 등의 섬유 물성 향상을 위한 메타릴 슬폰산 소다를 소량 함유한 공중합체이며, 적당한 방법에 의해 중합 및 방사되어 제조되었으나, 아직은 섬유로서 완전한 물성을 갖추지 못한 중간체로서 단지 형태만 가늘고 길게 뽑혀진 상태의 섬유를 말한다.

본 발명에서의 도전성 섬유를 제조하는 방법은 2가 구리염으로는 황산제 2구리, 질산제 2구리 및 염산제 2구리 등이고 환원제로서는 치오황산염인 치오황산나트륨, 치오황산칼륨, 치오황산 암모늄 및 치오 황산 칼슘인데 이 두물질을 수용액 상태에서 반응시키면, M₁Cu(S₂O₃), M₃Cu(S₂O₃)₂, M₄Cu₂(S₂O₃)₃, M₅Cu(S₂O₃)₃등의 치오슬파이트동착염이 생성된다(여기서 M는 Na, K, Ca, NH₄기 등을 말한다).

이 치오슬파이트 동착염은 상온에서 아주 불안정하여 시간이 경과됨에 따라 황화구리, 산화구리 등의 수불용성분이 되어서 침전을 생성한다.

그러나 이 치오슬파이트 동착염 용액을 0°-5℃로 냉각시키거나, NaCl, KCl, Na₂SO₄등의 염을 적당량(중량 %로 10-50%) 공존 시키면 상당한 시간(30-60분) 안정한 상태로 유지된다는 것을 알았다.

그리고 이 치오슬파이트 동착염 수용액을 섬유중량에 대해 20-500% 정도로 아크릴 섬유에 Spray 혹은 Padding 맹글로 습윤흡착후 즉시 100°-150℃ 상압 또 가압 Steam으로 30초-5분 정도 습열처리시키면 아크릴 섬유 고분자에 있는 시안기(-CN)에 황화구리로 결합되어 섬유에 우수한 도전성을 부여한다.

시안기와 황화구리의 결합은 안정하여 섬유 제품의 후처리 공정인 염색이나 가공공정의 약품(산, 염기) 및 열처리에도 결합이 파괴되지 않으며, 도전성 또한 전혀 변하지 않는 것이 확인되었다.

본 발명에서 처리되는 섬유의 상태는 특별히 수세하거나 전 처리할 필요가 없으며 섬유 제조공정중에서 원액(Dope)를 방사하고 용제를 제거한 다음이면 연신전후 혹은 치밀화 전후 어느 공정에서도 적용이 가능하며, 별도의 증기가열장치를 설치하지 않을시는 일반적인 Steam Setting 이전에 처리 용액을 습윤흡착시키고(처리량을 일정하게 하기 위한 장치 즉 Spray나 Padding맹글을 거침) Steam Setter로 통과시키면 된다.

이 방법으로 아크릴 섬유에 결합시키는 황화구리의 양은 공지된 사실과 같이 많을수록 도전성이 우수하나 다량으로 반응시키면 반응단계에서 섬유 물성에 좋지 못한 영향을 미치며, 지나치게 적으면 도전성이 불량하게 되므로 섬유에 결합시키는 황화구리양은 섬유증량에 대하여 금속구리로 환산하여 0.3%-3.0% 정도가 적당하다.

처리용액의 습윤량은 치오슬파이트 동착염 농도가 높으면 섬유에 결합되는 구리양을 맞추기 위해 Pick up %를 낮취야 하고, 치오슬파이트동착염 농도가 낮으면 Pick up %를 높여야 하는데 Pick up %가 높으면 증기 가열처리시 응측수가 생겨 반(班)이 생기기 쉽고 Pick up %가 너무 낮으면 균일한 처리가 어려우므로 Pick up %는 20%-200%가 적당하다

이 반응에서 증기가열처리 시간과 처리 온도는 상관 관계가 있는데 처리온도가 낮으면 처리시간이 길어야 하고, 처리온도가 높으면 짧은 시간이 반응을 완결시킬수 있다.

그러나 처리온도가 너무 높으면 섬유 물성에 영향이 있으므로 100-150℃ 상압 또는 가압 증기에서 2분 정도면 반응이 완결된다.

이와 같은 방법으로 처리된 섬유는 일반적인 아크릴 섬유의 후 처리 공정을 거치면 완전한 섬유 물성을 가진 우수한 도전성 아크릴 섬유가 된다는 것을 확인하였다.

[실시예 1]

그림 1과 같은 처리장치를 습식방사법의 아크릴 섬유 제조공정중 수세공정 다음에 설치한다.

하니론 BR형 3데니어 아크릴 수세사 섬유속을 그림과 같은 처리장치에 통과시키면서 연속적으로 침지 및 증기가열처리한다.

처리욕 입출측 섬유속의 함수율은 각각 300, 400%되게 Roller 압으로 조정하고, 황상 제2구리 5수염 치오황산나트륨 5수염 및 염화나트륨을 각각 2% 포함한 용액을 처리욕에 주입하여 반응시킨 후 섬유에 습윤 흡착시켜 섬유중의 구리 함량을 2%가 되게 한다.

그리고 연속적으로 처리되는 처리욕의 치오슬파이트 동착염 용액의 농도 및 액면을 일정하게 유지하기 위하여 8%의 황상 제2구리 5수염, 티오황산나트륨 5수염 및 염화나트륨 용액을 반응조에 주입하여 반응시킨 후 순환관중에 주입하고, 처리욕 및 반응조의 온도가 0°-5℃로 유지되도록 브라인(냉매)으로 조정한다.

처리욕에서 20초간 침지 처리한 수세사 섬유속을 100℃의 증기처리조를 통과시키면서 30초간 처리한다

이후의 연신 및 후처리 공정을 거친 아크릴 섬유의 색상은 금속성 광택을 내는 열은 황녹색이고 전체적으로 균일하게 전기비저항치는 4.7×10^-2cm였다.

또, 섬유에 포함된 구리의 함량은 1.92%였다. 이 도전성 섬유를 0.5% 일반중성비누 50℃용액에서 15분간 세탁기(Launder O Meter)로 50회 반본 세탁한 결과 전기비저항치는 6.2×10^-2cm로서 양호한 내 세탁성을 나타낸다.

[실시예 2]

실시예 1에서 사용한 처리장치를 아크릴 섬유 제조 공정중 연신공정 다음에 설치하고 하니론 BR형 2데니어 연신사 섬유속을 실시예 1과 같이 통과시키면서 처리한다.

이때 입출측의 섬유속 함수율은 각각 50%, 100%되게 조정한다.

처리욕에 황산 제2구리 5수염, 처오황산나트륨 5수염 및 염화칼륨 6% 용액을 각각 주입하여 반응시킨후 섬유에 습윤 흡착시키고 처리욕의 치오 슬파이트 동착염 용액의 농도 및 액면을 일정하게 유지하기 위하여 12%의 황산 제2구리 5수염, 치오 황산나트륨 5수염 염화칼륨 용액을 반응조에 주입하여 반응시킨후 순환관에 주입하고, 처리욕 및 반응조의 온도가 0°-5℃로 유지되도록 브라인(냉매)으로 조정한다.

처리욕에서 침지시간은 15초간 했으며, 증기처리욕에서는 110℃로 20초간 처리했다.

이후의 후 처리공정을 거친 도전성 아크릴 섬유의 색상은 급속성 광택을 내는 옅은 황녹색이고 전체적으로 균일하다.

이때 전기 비저항치는 7.6×10^-2cm이고, 섬유중에 포함된 구리 함량은 1.5%였다.

내 세탁성도 우수하여 실시예 1과 같은 방법으로 50회 반복 세탁후 전기 비저항치는 8.1×10^-2cm였다.

[실시예 3]

단량체 중량분율로 아크릴니트릴 59.5%, 비닐리덴크로라이드 40% 및 메타릴슬폰산 소다 0.5% 포함된 난연성 모다크릴 섬유 5데니어 연신사를 실시예 2와 같은 방법으로 처리했다.

이때 증기 처리욕 온도를 95℃로 30초간 처리한 후 처리공정을 거친 섬유의 전기비저항치는 1.6×10^-1cm였으며, 내 세탁성도 우수하였다.

[실시예 4]

실시예 1에서 사용한 처리욕을 아크릴 섬유 제조공정을 치밀화 공정인 고온 열처리 공정 다음에 설치하고, 증기 처리욕은 설치하지 않고, 아크릴 섬유제조 공정중 열처리 안정 공정인 연속 Steaming장치를 사용하여 증기처리와 열안정처리를 동시에 처리했다.

하니론 BR형 3데니어 아크릴 섬유속을 실시예 1과 같이 처리욕에서 통과시키면서 침지 처리한다.

이때 처리욕 입축의 섬유속은 건조된 상태이며, 출측의 섬유속 수분율은 40%가 되게 조정한다. 반응조에 황산 제2구리 5수염, 치오황산나트륨 5수염 및 황산나트륨 각각 10% 용액을 주입하여 반응시킨후 처리욕에 계속 주입하면서 처리욕의 액면을 일정하게 유지한다.

처리욕에서의 침지시간은 10초간 하고, 연속 Steaming장치에서의 열처리 온도는 130℃에서 60초간 처리했다.

이렇게 처리된 도전성 아크릴 섬유의 색상은 금속성 광택을 내는 옅은 황녹색이고 전체적으로 균일하며 전기비저항치는 2.3×10^-1cm였다.

구리 함량은 1.0%였으며 실시예 1과 같은 방법으로 50회 반복 세탁후 전기비저항치는 3.1×15'cm로 우수한 내 세탁성을 나타내었다.

Claims (6)

1. 아크릴이나 모다크릴 섬유의 연속제조공정중 용제를 제거한 다음의 임의의 공정에, 2가의 구리화합물과 2가 구리이온을 1가 구리이온으로 환원시켜 1가 구리의 슬파이트 착염을 형성하는 화합물 및 이 착염의 안정화 화합물을 포함하는 0°-5℃의 처리욕에서 섬유속을 10초-20초간 처리하는 공정과 수증기로 열처리하는 2개의 공정을 결합시킴을 특정으로 하는 도전성 아크릴 섬유의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 수세공정 다음에 2개의 공정을 결합시켜서 되는 도전성 아크릴 섬유의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 연신공정 다음에 2개의 공정을 결합시켜서 되는 도전성 아크릴 섬유의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 고온 열처리공정 다음에 2개의 공정을 결합시켜서 되는 도전성 아크릴 섬유의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 착염의 안정화 화합물이 NaCl 또는, KCl 또는, Na₂SO₄인 도전성 아크릴 섬유의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 95°-130℃에서 20초-60초간 수증기처리하여서 되는 도전성 아크릴 섬유의 제조방법.

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