KR920008970B1 - 산화섬유 제조용 아크릴섬유 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

산화섬유 제조용 아크릴섬유 및 그 제조방법

본 발명은 산화섬유를 제조하는데 사용되는 아크릴섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명에서 지칭하고 있는 산화섬유라고 함은 아크릴섬유를 공기등의 활성 기체중에서 200-300℃의 온도로 산화시켜서 산소 한계지수를 일반 아크릴섬유의 값인 18에서 40이상으로 상승시킨 섬유를 말한다.

이와 같은 산화섬유는 방염복등의 의류용이나 자동차의 브레이크 라이닝등의 산업용 소재 그리고 석면 대채용등의 건축자재로 이용되고 있다. 또, 산화섬유는 탄화섬유의 원료가 되는 섬유인데, 종래의 산화섬유는 신도가 대단히 적어서 방적 및 제직하기가 매우 어려웠던 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 고온에서 산화될 때 열에 대하여 안정성이 높으면서, 산화처리한 산화섬유가 방적이 가능하도록 신도를 크게 부여시켜 주는 아크릴섬유 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 사용된 아크릴계 중합체는 아크릴로니트릴을 90중량% 이상 함유하고 있고 그외의 성분으로서 산화섬유의 신도를 부여하고 있는 단량체로서 (메타)아크릴산의 메칠, 에틸, 부틸, 옥틸, 에폭시에틸, 페닐, 시크로헥실등의 불포화 에스테르류와 아세트산 비닐, 피로릴돈 비닐등의 비닐계 단량체를 포함하고, 열안정성을 부여할 수 있는 단량체로서 메타 아크릴산, 말레인산, 이타콘, 파라비닐벤조일산, 아크릴산등의 불포화 카르본산 및 이들의 염류와 스틸렌 술폰산, 메타아릴 술폰산 및 이들 염류등을 포함한다.

이때 불포화 카르본산 및 이들 염류는 연신시에 섬유의 연신성을 증가시키는 역할도 한다.

이들 중합체는 산화 환원 개시제를 이용하여 수계 현탁중합을 행하므로서 얻어지는데 특히 분자량 분포를 좁히기 위해서 미량의 양이온 계면활성제를 첨가하는 것이 좋다. 이때 첨가되는 계면활성제는 데실 술폰산, 도데실 술폰산, 테트라 술폰산의 칼륨 및 소다염과 소듐 라우릴 술페이트, 포타슘 올레이트, 포타슘 스테아레이트등을 포함한다. 중합시에 온도를 40-60℃, pH를 2.0-3.0으로 하고 계면활성제를 전체 단량체의 0.1-0.01중량% 범위에서 첨가하여 분자량 분포폭이 1.7이하이며 분자량이 70,000-250,000인 중합체를 얻는다.

본 발명에서는 신도를 부여하는 단량체의 첨가량을 4.0중량%-9.0중량%로 하고, 열안정성을 부여하는 단량체의 첨가량을 6.0중량%-0.5중량%로 하였을때 분자량이 140,000-190,000인 양호한 중합체를 얻을 수 있었다. 이와 같이 제조한 아크릴계 중합체는 방사원액을 만들기 위해 디메틸 포름아미드, 디메틸 아세트아미드, 디메틸 술폭아미드등의 유기용제, 로단소다, 로단칼슘, 로단암모늄등의 로단염, 질산, 염화아연의 무기용제에 용해되어진다. 이때 중합체의 농도를 10-20중량%로 하는 것이 좋으나, 상기 농도범위는 사용한 용제에 따라서 약간의 차이가 있다.

본 발명에서는 로단소다 및 질산 수용액중에서 중합체의 농도가 각각 12-15중량%인 응고액속에서 토출 선속도비가 1.7-1.9가 되도록 압력을 가하여 토출시킨다. 이때 토출 선속도비가 1.7보다 낮으면 섬유에 실투 현상이 일어나게 되고, 1.9보다 크게되면 충분한 탈용매가 이루어지지 않게 된다. 여기서 토출 선속도비는 V₀/V로 계산한 것이며, V₀는 토출속도(m/min), V는 턴 로울러(turn roller) 속도(m/min)이다.

다음에 방사욕중에서 응고시킨 응고사내에 잔존해 있는 소량의 용제를 제거해 주기 위해 5단계의 수세공정을 거치게 하여 완전히 탈용매화시키고 섬유의 강도를 부여키 위해 연신을 3단 이상으로 나누어 총연신비가 12-15배가 되도록 연신을 행하여 일반 의류용보다 고배향성, 고강도를 부여시켜 준다. 이때의 연신방법으로써 1-3단계까지는 열수의 연신방법을 이용하고 그 후의 연신은 핫 플레이트(Hot-plate)를 이용하여 120-140℃의 고온에서 행한다. 그리고 배향도는 X-ray를 이용하여 다음 식으로 구한다.

단, 측정기기는 Cu-K ∝, D/max-IIIA이고, 측정조건은 관전압 40KV, 관전류 150mA이다.

본 발명에서는 이와 같이 연신을 다단으로 나누어 실시하므로서 섬유의 강도를 높이고, 배향도가 90% 이상이 되는 아크릴섬유를 제조하였다. 특히 말레인산, 아크릴산, 메타크릴산등의 불포화 카르본산 및 그의 염류의 첨가가 많이 될수록 연신성을 증가시켜 고연신, 고배향의 아크릴섬유가 배향된다. 이 연신사를 통상의 방법으로 건조, 유제처리, 열처리를 해주어 산화섬유의 원료가 되는 본 발명의 아크릴섬유가 만들어지게 된다.

본 발명에서는 열처리 온도를 110-120℃의 범위로 하였을 때 신도를 가장 크게 발현시킬 수 있었다. 이하 실시예로써 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 실시예 중에 표시된 백분율은 특별한 언급이 없는 한 중량%이다.

[비교예 1]

반응조에 주입되는 단량체 비를 아크릴로니트릴 91%, 아크릴산메틸 8% 및 소량의 소듐메타아릴 술포네이트 1%로 하여 총단량체의 5.5배의 물에서 산화 환원 개시제인 아황산소다 및 차아염소산 소다를 단량체에 대하여 각각 5%, 0.19% 첨가하여 55℃에서 연속중합하여 얻어진 중합체를 질산수용액 용매를 사용하여 방사원액농도가 15%가 되도록 만들어 이 방사원액을 35% 질산응고욕속에 1.8의 토출 선속도비로 토출시켜 응고시키고 연신비는 10배로 하여 1단 연신을 행하였다. 이 섬유를 건조, 유제처리하고 110℃의 열처리를 행하여 230℃, 3시간의 산화처리를 하였다.

그 결과는 표 1에 나타내었다.

[비교예 2]

비교예 1과 같이 하되 중합시에 계면활성제인 소듐 라우일 술포네이트를 총 단량체에 대하여 0.02% 첨가하여 실시하였다.

그 결과는 표 1에 나타내었다.

[비교예 3]

아크릴로니트릴 90%, 아크릴산 메틸 10%의 공중합체를 사용하고 총연신비는 8배로 한 것외는 비교예 1과 같다.

그 결과는 표 1에 나타내었다.

[비교예 4]

이크릴로니트릴 93%, 아크릴산 메틸 7%의 공중합체를 사용하여 비교예 1과 같이 방사한 결과 최대 연신비는 9배가 되었다.

[실시예 1]

반응조에 주입되는 단량체 비를 아크릴로니트릴 92%, 아크릴산 메틸 7.5%, 이타콘산 0.5%로 하여 총단량체에 5.5배의 물에서 산화 환원 개시제인 소듐 바이 술파이트 및 히드록시 아민모노 술포네이트를 각각 2.0%, 0.8% 첨가하여 55℃에서 연속중합하여 얻어진 중합체를 총 연신비가 13배가 되도록 3단으로 연신한다음 125℃의 핫 플레이트에서 연신시키고 열처리 온도를 110℃로 행한 것외에는 비교예 1과 같은 조건으로 행하였다. 그 결과는 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

실시예 1과 같이 하되 중합시에 계면활성제인 트윈 80을 총 단량체 중량에 대하여 0.03% 첨가하여 실시하였다.

그 결과는 표 1에 나타내었다.

[실시예 3]

아크릴로니트릴 90%, 아크릴산 메틸 7%, 메타크릴산 3%로된 이크릴 중합체를 실시예 1과 같은 방법으로 행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[실시예 4]

아크릴로니트릴 91%, 아크릴산 메틸 7.5%, 이타콘산 1.5%로된 이크릴 중합체를 실시예 1과 같은 방법으로 행하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[실시예 5]

아크릴로니트릴 92.5%, 아크릴산 메틸 7%, 아크릴산 0.5%로된 이크릴중합체를 이용하여 실시예 1과 같이 방사한 결과 최대연신비가 14배가 되었다.

[실시예 6]

아크릴로니트릴 90%, 아크릴산 메틸 7%, 아크릴산 3%로된 이크릴중합체를 이용하여 실시예 1과 같이 방사한 결과 최대연신비가 16배가 되었다.

[표 1]

(단, LOI : 산소한계지수)

Claims (7)

1. 아크릴로니트릴 90중량% 이상과, 신도 향상용 단량체로서 불포화 에스테르류 또는 비닐계 단량체와, 열안정성을 향상시키는 단량체로서 불포화 카르본산 또는 이들의 염류들을 공중합시켜서 된 공중합체로 되어 있으며, 분자량 분포폭이 1.7이하이고, 신도가 25-30%이며 배향도가 90% 이상인 산화섬유 제조용 아크릴섬유.
2. 제1항에 있어서, 상기 공중합체는 불포화 에스테르류 또는 비닐 단량체 4.0-9.0중량%와 불포화카르본산 또는 이들의 염류 즉, 메타아크릴산, 말레인산, 파라비닐벤조일산, 아크릴산, 이타콘산이 6.0-0.5중량%를 함유하고 있음을 특징으로 하는 산화섬유 제조용 아크릴섬유.
3. 아크릴로니트릴 90중량% 이상과, 불포화 에스테르류 또는 비닐계 단량체와, 불포화 카르본산 또는 이들의 염류들과, 양이온 계면활성제를 첨가하여 공중합시킨 아크릴 공중합체를 통상의 방법으로 방사한 다음 열수내에서 3단이상으로 연신하고 핫 플레이트를 이용하여 고온으로 연신하며, 열처리하는 산화섬유 제조용 아크릴섬유의 제조방법.
4. 제3항에 있어서, 총 연신비가 12-15배임을 특징으로 하는 산화섬유 제조용 아크릴섬유의 제조방법.
5. 제3항에 있어서, 핫 플레이트의 온도가 120-140℃임을 특징으로 하는 산화섬유 제조용 아크릴섬유의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 열처리온도는 110-120℃임을 특징으로 하는 산화섬유 제조용 아크릴섬유.
7. 제 1 항에 있어서, 양이온 계면활성제의 첨가량은 전체 단량체 중합의 0.1-0.01중량%임을 특징으로 하는 산화섬유제조용 아크릴섬유.