KR950002818B1 - 건식방사를 이용한 폴리아크릴로니트릴섬유의 제조방법 - Google Patents
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Description
본 발명은 적어도 85중량%의 아크릴로니트릴로 이루어진 섬유형성성 폴리아크릴로니트릴 공중합체를 디메칠포름아마이드에 녹여 방사액을 만든 다음 일정한 온도로 유지된 스피닝 칼럼을 통과시키고 피니싱 처리를 하여 미연신사를 제조한 다음 이 미연신사를 수세, 연신, 건조, 크림핑, 컷팅 또는 수세, 연신, 건조하여 제조하는 폴리아크릴로니트릴섬유(스테이플 또는 필라멘트)의 제조방법에 관한 것이다.
예로부터 열적으로 불안정한 폴리머 또는 저분자량 용제에 고농도로 녹을 수 있는 폴리머의 용액을 방사하기 위한 건식방사 및 습식방사에 관한 연구가 많이 진행되어 왔다. 폴리머가 휘발성 용매에 녹는 경우, 가령 에테르, 아세톤, 저급알콜, 테트라하이드로퓨란용제에 녹는 경우 방사 후 스피닝 칼럼에서 고온의 가스를 불어 넣어 필라멘트 내의 용제를 제거하고 폴리머 농도를 높여 섬유화하는 드라이 스피닝이 가능하고, 폴리머가 비휘발성 용제에 녹지만 열적으로 불안정할 때 용제와 친화력이 있는 리퀴드 배쓰로 방사하여 용액으로부터 폴리머를 분리해 내는 습식방사가 가능하다.
그러나 습식방사의 경우 건식방사에 비하여 폴리머농도가 낮아도 방사가 가능하다는 유리한 점도 있지만 응고욕 내에서의 수력학적 저항력으로 인하여 권취속도에 제한을 받아 비경제적이며 또한 응고욕의 성분 및 응고욕의 온도등 원사 물성에 결정적인 역할을 하는 변수가 많아 기술적인 어려움이 많다.
또한 습식방사의 경우는 필라멘트로부터 회수되는 용제로 인하여 응고욕의 농도가 변화하는등 일정한 조건을 유지하기 힘든 문제점이 있다. 그래서 폴리비닐클로라이드, 폴리비닐알콜, 폴리아크릴로니트릴등의 폴리머에 있어서 습식방사보다는 건식방사쪽의 연구가 활발히 진행되고 있다.
본 발명자들은 이러한 건식방사의 유리한 점을 검토하여 방사액을 건식방사하여 폴리아크릴로니트릴을 제조하는데 있어서 방사액의 폴리머성분을 섬유형성성 아크릴로니트릴이 적어도 90중량% 이상인 호모폴리머 또는 공중합체를 사용하였다. 여기서 공중합체의 성분으로서는 86중량%--95중량%의 섬유형성성 아크릴로니트릴과 4-10%의 비이온성 코모노모, 예를들면 에릴아크릴레이트, 메틸메타아크릴레이트 또는 비닐아세테이트가 가능하며 1-4%의 이온성 코모노머, 예를들면 메타설포네이트 또는 스타이렌설포네이트가 적당하다. 방사액을 제조하는데 있어서 위에 열거한 호모폴리머 또는 공중합체의 용제로서는 디메틸포름아마이드 또는 디메틸아세트아마이드, 디메틸설폭사이드, 에틸카보네이트 및 N-메틸피롤리돈등이 있지만 이 중에서도 특히 디메틸포름아마이드가 좋다. 또한 방사액을 제조하는데 있어 용제력을 조절하기 위해서 알콜, 에스테르, 케톤, 에테르 및 무기산 또는 유기산과 같은 비용제와 혼합하여 쓰는 것도 가능하다.
용제와 비용제를 섞어 쓰는 경우 비용제는 방사액 내의 폴리머의 용제는 아니지만 폴리머의 용제와 친화력이 있는 종류로 골라서 사용해야 한다. 이 때 방사액 내의 폴리머의 조성과 용제 및 비용제의 성분 및 함량이 스피닝하는데 있어 중요한 변수가 되며, 방사액의 폴리머 함량과 용제의 성분과의 관계에 있어서 방사액 내의 폴리머 함량이 낮고 용제 내의 비용제의 함량이 높으면 폴리머와 폴리머간의 집합현상이 일어나 방사액이 불안정해져서 방사에 적합한 점도를 갖는 방사액을 얻기 힘들며, 방사액의 폴리머 함량이 높은데 지나치게 용제력이 좋으면 폴리머와 폴리머간의 친화력보다 폴리머와 용제간의 친화력이 보다 커져서 방사액의 점도가 저하되는등 바람직하지 않은 결과를 가져온다. 또한 고농도의 방사액에 있어서 용제력이 적으면 용제가 고체로 변하는 겔화(gelation)가 일어나 방사가 불가능하게 된다.
본 발명은 방사액에 있어서 폴리머함량과 용제의 조성을 아래와 같은 조건(1)을 만족되도록 하였다.
조건(1)
10중량%
P
40중량%
P+S+NS=100
S+4×NS=90
P : 폴리머 함량(중량%)
S : 용제의 함량(중량%)
NS : 비용제의 함량(중량%)
상기 범위를 만족하는 방사액을 건식방사하여 폴리아크릴로니트릴원사를 제조함에 있어서, 구금의 홀수는 200에서 20,000까지 가능하며, 솔벤트회수 및 후공정의 간소화를 위해 스피너렛드를 지나 스피닝 칼럼을 통과한 필라멘트 내에 잔존해 있는 용제함량이 솔리드 콘텐트에 대해 10중량% 이하가 적당하다. 스피닝 칼럼을 통과하는 필라멘트 내에 잔존해 있는 용제함량을 결정하는 변수로서는 방사액의 용제함량이 주요하지만 또한 방사속도, 스피닝 칼럼의 길이, 스피닝 칼럼의 형태, 스피닝 칼럼 내의 열매의 온도, 스피닝 칼럼 내에서의 필라멘트 체류시간등이 있으며 본 발명에서는 스피닝 칼럼을 통과한 필라멘트 내에 잔존해 있는 용제함량이 솔리드 콘텐트에 대해 10중량% 이하가 되도록 아래와 같은 조건(2)를 만족되도록 하였다.
조건(2)
5m
L
10m
100m/min
V
1000m/min
2초
T
6초
L : 스피닝 칼럼의 길이
V : 필라멘트의 권취속도
T : 스피닝 칼럼 내에서의 필라멘트의 체류시간
이때 스피닝 칼럼 내의 열매로서는 공기 또는 불활성 기체등 어느것이든지 무방하며 온도는 300℃에서 400℃가 적당하다. 위의 조건에 있어 스피닝 칼럼의 길이가 너무 짧으면 스피닝 칼럼을 통과하는 필라멘트내에 잔존하는 용제의 함량이 10중량% 이하가 되기 위해선 필라멘트의 방사속도를 가능한한 줄여 스피닝 칼럼 내에서의 필라멘트 체류시간을 지연시켜야 하는 단점이 있으며 스피닝 칼럼의 길이가 10m 이상이 되면 방사사속은 빠르게 할 수 있으나 설치할 때 불리한 점이 발생하게 된다. 위의 조건은 모두 스피닝 칼럼을 통과하는 필라멘트 내에 존재하는 용제 함량이 10중량% 이하가 되기 위한 조건으로 필라멘트 내에 잔존하는 용제의 함량이 10중량% 이상이 되면 연신할 때 회수할 수 있는 용제의 양이 줄어들든가 많은 양의 용제를 회수하기 위해서는 수세공정이 많아지는 불리한 점을 가져오게 된다. 이상과 같이 하여 얻어진 미연신 필라멘트는 연신, 수세, 건조, 크림핑, 컷팅등의 공정을 거쳐 스테이플로 만들 수 있으며 또한 연신, 수세, 건조등의 공정을 거쳐 필라멘트로도 제조 가능하다. 이하 실시예 및 비교예에 따라 더욱 상세하게 설명하면 아래와 같다.
실시예 및 비교예
94중량%의 아크릴로니트릴과 4중량%의 메틸아크릴레이트와 2중량%의 소듐메타일설포네이트로 구성된 코폴리머를 상온에서 용제인 디메틸포름아마이드와 비용제인 물로 이루어진 용제에 섞어 방사액을 제조하였다. 이 때 용제의 함량 및 폴리머 콘텐트에 따른 점도의 변화는 표1과 같다.
[표 1]
(*는 본 발명의 조건을 벗어나는 비교예)
표 1에서 얻은 방사액 중 4번의 방사액을 선택하여 저장탱크에서 80℃로 유지하면서 교반한 다음 미터링펌프를 사용하여 일정한 토출량으로 구금 및 스피닝 칼럼으로 방사하였다. 이 때 스피닝 칼럼의 길이 및 필라멘트의 권취속도, 스피닝 칼럼 내에서의 필라멘트의 체류시간, 열매의 온도에 따른 스피닝 칼럼을 통과한 필라멘트 내에 잔존하는 용제의 함량을 측정한 결과 표 2와 같은 결과를 얻었다.
[표 2]
(*는 본 발명의 조건을 만족하는 실시예)
여기서 L : 스피닝 칼럼의 길이
V : 필라멘트의 권취속도
T : 스피닝 칼럼에서의 필라멘트 체류시간
t : 스피닝 칼럼에서의 열매의 온도
M : 스피닝 칼럼을 통과한 필라멘트에 잔존하는 용제의 양
G1: 스피닝 칼럼을 통과한 필라멘트의 중량
G2: 건조한 필라멘트의 중량
이상과 같이하여 얻은 필라멘트를 수세, 연신 및 건조를 하여 얻은 연신사에 있어서 수세후 필라멘트에 잔존하는 용제의 양과 강도 및 신도를 측정한 결과가 표 3에 나타나 있다.
[표 3]
(*는 본 발명의 조건을 만족하는 실시예)
단, 수세조건 : 90℃ 수조
연시조건 : 135℃ 열롤
표 3에서 알 수 있듯이 스피닝 칼럼을 통과한 필라멘트 내에 잔존하는 용제의 양이 10중량% 이상일 경우 2차 수세 후에도 1중량% 이상의 용제가 필라멘트 내에 잔존해 있으므로 3차 수세 공정을 필요로 하는 불리한 점이 있지만 본 발명의 범위내에서 방사 및 연신한 원사는 1회 또는 2회만의 수세공정으로 99중량%의 용제가 회수 가능하다.
Claims (1)
- 섬유형성성 아크릴로니트릴 86중량%-95중량%, 비이온성 코모노머 4-10중량% 및 이온성 코모노머1-4중량%보 이루어진 공중합체와 상기 공중합체의 용제 및 비용제를 사용하여 아래의 조건(1)을 만족하는 방사액을 만든 다음에,조건(1)10중량%P
40중량%
P+S+NS=100S+4×NS= 90위에서 P : 폴리머 함량(중량%)S : 용제의 함량(중량%)NS : 비용제의 함량(중량%)상기 방사액을 사용하여 아래의 조건(2)가 만족되도록 건식방사함을 특징으로 하는 건식방사를 이용한 폴리아크릴로니트릴섬유의 제조방법.조건(2)5mL
10m
100m/minV
1000m/nin
2초T6초위에서 L : 스피닝 칼럼의 길이V : 필라멘트의 권취속도T : 스피닝 칼럼 내에서의 필라멘트의 체류시간
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019880008356A KR950002818B1 (ko) | 1988-07-06 | 1988-07-06 | 건식방사를 이용한 폴리아크릴로니트릴섬유의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019880008356A KR950002818B1 (ko) | 1988-07-06 | 1988-07-06 | 건식방사를 이용한 폴리아크릴로니트릴섬유의 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR900001893A KR900001893A (ko) | 1990-02-27 |
| KR950002818B1 true KR950002818B1 (ko) | 1995-03-27 |
Family
ID=19275874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019880008356A KR950002818B1 (ko) | 1988-07-06 | 1988-07-06 | 건식방사를 이용한 폴리아크릴로니트릴섬유의 제조방법 |
Country Status (1)
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| KR (1) | KR950002818B1 (ko) |
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|---|---|---|---|---|
| KR100354381B1 (ko) * | 2001-04-20 | 2002-09-27 | 주식회사 다운나라 | 축광성능을 지닌 아크릴섬유 및 그 제조방법 |
-
1988
- 1988-07-06 KR KR1019880008356A patent/KR950002818B1/ko not_active IP Right Cessation
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|---|---|
| KR900001893A (ko) | 1990-02-27 |
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