아라미드 섬유는 파라-아라미드 섬유와 메타-아라미드 섬유를 포함한다. 이 중에서 파라-아라미드 섬유는 고강도, 고탄성, 저수축 등의 우수한 특성을 가지고 있는데, 특히 5mm 정도 굵기의 가느다란 실로 2톤의 자동차를 들어올릴 정도의 막강한 강도를 가지고 있어 방탄 용도로 사용될 뿐만 아니라, 우주항공 분야와 같은 첨단 산업에서 다양한 용도로 사용되고 있다.Aramid fibers include para-aramid fibers and meta-aramid fibers. Among them, para-aramid fiber has excellent properties such as high strength, high elasticity, and low shrinkage. Especially, it has a strong strength enough to lift a 2 ton car with a thin thread of about 5mm thick, and is not only used for bulletproof applications. It is used for various purposes in high-tech industries such as aerospace.
아라미드 섬유는 통상적으로 도 1에 도시된 바와 같이 (i) 아라미드 방사 도우프(Dope)를 방사구금(20)을 통해 방사하는 공정과, (ii) 방사된 아라미드 섬유를 응고조(30)와 응고액이 분사되는 응고튜브(40) 내로 차례로 통과시키면서 응고시키는 공정과, (iii) 응고된 아라미드 섬유를 도 4와 같이 적어도 하나의 수세 로울러(50)위를 차례로 통과시키면서 수세 로울러(50) 상단 외부에 있는 수세액 분사노즐(90)을 통해 수세액을 수세 로울러(50)위를 통과하는 아라미드 섬유에 분사하여 수세시키는 공정과, (iv) 수세된 아라미드 섬유를 건조장치(70)로 건조한 후 권취로울러(80)에 감는 공정들을 차례로 거쳐서 제조되고 있다.Aramid fibers are typically (i) spinning the aramid spinning dope (Dope) through the spinneret 20, as shown in Figure 1, and (ii) coagulating the spun aramid fibers with the coagulation bath (30) Solidification while passing through the solidification tube 40 is injected into the solidification step, and (iii) passing the solidified aramid fibers over the at least one flushing roller 50 as shown in Figure 4, the outside of the top of the flushing roller (50) The washing process by spraying the washing liquid to the aramid fibers passing through the washing roller (50) through the washing liquid injection nozzle (90), and (iv) drying the washed aramid fibers with a drying apparatus (70) and then wound up It is manufactured through a series of winding process in the roller (80).
이때, 상기 아라미드 방사 도우프(Dope)를 제조하는 방법 일례로는 대한민국 등록특허 제10-0910537호에 게재된 바와 같이 파라페닐렌디아민 등과 같은 방향족 디아민을 무기염이 첨가된 유기용매에 용해하여 혼합용액을 준비하고, 상기 혼합용액에 테레프탈로일디클로라이드 등과 같은 방향족 디에시드할라이드를 첨가. 반응시켜 아라미드 중합체를 제조한 다음, 제조된 아라미드 중합체를 황산에 녹여 방사 도우프를 제조하였다.In this case, as an example of a method for producing the aramid spinning dope (Dope) as described in Korean Patent No. 10-0910537 aromatic diamine such as paraphenylenediamine dissolved in an organic solvent to which inorganic salts are added and mixed Prepare a solution, and add aromatic diacid halides such as terephthaloyl dichloride to the mixed solution. After reacting to prepare an aramid polymer, the prepared aramid polymer was dissolved in sulfuric acid to prepare a spinning dope.
상기 유기용매로는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP), N, N'-디메틸아세트아미드(DMAc), 헥사메틸포스포아미드(HMPA), N, N, N', N'-테트라메틸 우레아(TMU), N, N-디메틸포름아미드(DMF) 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 무기염으로는 CaCl2, LiCl, NaCl, KCl, LiBr, KBr, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.The organic solvent may be N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N'-dimethylacetamide (DMAc), hexamethylphosphoamide (HMPA), N, N, N ', N'-tetra Methyl urea (TMU), N, N-dimethylformamide (DMF) or mixtures thereof may be used. As the inorganic salt, CaCl 2 , LiCl, NaCl, KCl, LiBr, KBr, or a mixture thereof may be used.
상기 방향족 디아민은 파라-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노비페닐, 2,6-나프탈렌디아민, 1,5-나프탈렌디아민, 또는 4,4'-디아미노벤즈아닐라이드일 수 있다.The aromatic diamine may be para-phenylenediamine, 4,4'-diaminobiphenyl, 2,6-naphthalenediamine, 1,5-naphthalenediamine, or 4,4'-diaminobenzanilide.
상기 방향족 디에시드 할라이드는 테레프탈로일 디클로라이드, 4,4'-벤조일 디클로라이드, 2,6-나프탈렌디카복실산 디클로라이드, 또는 1,5-나프탈렌디카복실산 디클로라이드일 수 있다.The aromatic dieside halide may be terephthaloyl dichloride, 4,4'-benzoyl dichloride, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid dichloride, or 1,5-naphthalenedicarboxylic acid dichloride.
상기 아라미드 중합체는 사용된 방향족 디아민과 방향족 디에시드 할라이드의 종류에 따라 폴리파라페닐렌테레프탈아미드, 폴리(4,4'-벤즈아닐라이드 테레프탈아미드), 폴리(파라페닐렌-4,4'-비페닐렌-디카복실산 아미드), 또는 폴리(파라페닐렌-2,6-나프탈렌디카복실산 아미드)일 수 있다.The aramid polymer may be polyparaphenylene terephthalamide, poly (4,4'-benzanilide terephthalamide), poly (paraphenylene-4,4'-ratio depending on the type of aromatic diamine and aromatic dieside halide used. Phenylene-dicarboxylic acid amide), or poly (paraphenylene-2,6-naphthalenedicarboxylic acid amide).
상기 아라미드 방사 도우프(Dope)를 제조하는 또 다른 방법 일례로는 대한민국 등록특허 제10-171994호에 게재된 바와 같이 파라페닐렌디아민과 시아노-파라-페닐렌 디아민이 용해되어 있는 유기용매에 테레프탈로일디클로라이드를 첨가, 반응시켜 시아노기(-CN)가 치환된 방향족기를 포함하는 공중합 아라미드 중합체를 포함하는 방사 도우프를 제조하였다. 이와 같은 경우 공중합 아라미드 중합체를 황산에 녹이는 공정 없이도 방사 도우프(Dope)로 제조할 수 있는 장점이 있다.As another example of preparing the aramid spinning dope (Dope) as described in Korean Patent No. 10-171994, paraphenylenediamine and cyano-para-phenylene diamine is dissolved in an organic solvent Terephthaloyldichloride was added and reacted to prepare a spinning dope comprising a copolymer aramid polymer containing an aromatic group substituted with a cyano group (-CN). In this case, there is an advantage that the copolymer aramid polymer can be produced by spinning dope (Dope) without the process of dissolving in sulfuric acid.
상기와 같이 제조된 종래의 아라미드 섬유들은 섬유 내에 잔존하는 유기 용매가 100ppm을 초과하거나, 열처리에 의해 섬유의 결정화도, 결정크기 및 배향도가 적절하게 제어되지 않아서, 아라미드 섬유 탄성율이 1,100g/d 미만으로 낮고, 열처리시 강도 및 신도가 크게 저하되는 문제점들이 있었다.Conventional aramid fibers prepared as described above has an organic solvent remaining in the fiber exceeds 100ppm, or the crystallinity, crystal size and orientation of the fiber is not properly controlled by the heat treatment, the aramid fiber elastic modulus is less than 1,100g / d Low, there was a problem that the strength and elongation greatly decrease during the heat treatment.
이하, 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 고탄성 공중합 아라미드 섬유는 시아노기(-CN)가 치환된 방향족기를 포함하는 아라미드 공중합체로 이루어져 탄성율이 1,100~1,300g/d이고, 강도가 17~30g/d이고, 신도가 1~4%인 것을 특징으로 한다.The high-elastic copolymer aramid fibers according to the present invention is composed of an aramid copolymer containing an aromatic group substituted with a cyano group (-CN) has an elastic modulus of 1,100 ~ 1,300g / d, strength of 17 ~ 30g / d, elongation 1 ~ It is characterized by 4%.
본 발명은 시아노기(-CN)가 치환된 방향족기를 포함하는 아라미드 공중합체로 이루어져 탄성율이 1,100~1,300g/d이고, 강도가 17~30g/d이고, 결정화도가 60~80%이고, 결정크기가 100~200Å(200면) 및 100~170Å(110면)이고, 배향도(200면)가 2~9°인 고탄성 공중합 아라미드 섬유를 포함한다.The present invention consists of an aramid copolymer containing an aromatic group substituted with a cyano group (-CN) is 1,100 ~ 1,300g / d, elasticity is 17 ~ 30g / d, crystallinity is 60 ~ 80%, crystal size It is 100-200 kPa (200 faces) and 100-170 kPa (110 faces), and the high elastic copolymerization aramid fiber whose orientation degree (200 faces) is 2-9 degrees.
상기 시아노기(-CN)가 치환된 방향족기를 포함하는 아라미드 공중합체는 하기 일반식(Ⅰ)의 반복단위를 갖는다.The aramid copolymer including the aromatic group substituted with the cyano group (-CN) has a repeating unit of the following general formula (I).
[상기 식(Ⅰ)에서 Ar은 하기 일반식(Ⅱ)의 방향족기고, 상기 A는 하기 일반식(Ⅲ)의 방향족기 이거나 하기 일반식(Ⅱ)의 방향족기와 일반식(Ⅲ)의 방향족기의 비율이 1:9~9:1인 방향족기 이다][In Formula (I), Ar is an aromatic group of the following general formula (II), and A is an aromatic group of the following general formula (III) or an aromatic group of the general formula (II) Is an aromatic group having a ratio of 1: 9-9: 1]
본 발명에 따른 고탄성 공중합 아라미드 섬유의 각종 물성들은 하기 방법에 의해 평가하였다.Various physical properties of the high elastic copolymer aramid fibers according to the present invention was evaluated by the following method.
결정화도(%)Crystallinity (%)
X-ray 분석을 통하여 얻은 회절 패턴을 사용하여 걸정피크와 무정형 피크의 비를 구하여 측정하였다.The diffraction pattern obtained through X-ray analysis was used to determine the ratio between the peak peak and the amorphous peak.
결정크기 (Å)Crystal size (Å)
X-ray 분석을 통하여 얻은 회절패턴을 사용하여 반가폭(FWHM : Full Width at Half Maximum)을 구하여 슈레르 방정식(Scherrer equation)을 이용하여 계산하였다.The full width at half maximum (FWHM) was obtained using the diffraction pattern obtained through the X-ray analysis and calculated using the Scherrer equation.
강도(g/d), 신도(%) 및 탄성율(g/d)Strength (g / d), elongation (%) and modulus (g / d)
ASTM D885 시험방법에 따라 아라미드 섬유의 인장물성을 측정하였다. 구체적으로는, 인스트론 시험기(Instron Engineering Corp, Cantion, Mass)에서 길이가 25㎝인 공중합 아라미드 섬유가 파단될 때까지 인장시켜 섬유의 물성을 구하였다. Tensile properties of aramid fibers were measured according to the ASTM D885 test method. Specifically, the physical properties of the fiber were obtained by pulling until the copolymer aramid fiber having a length of 25 cm was broken in an Instron Engineering Corp. (Cantion, Mass).
이때, 인장속도는 300㎜/분으로 하였고, 초하중은 섬도 × 1/30g으로 하였다. 샘플 수는 5개를 테스트한 후 그 평균값으로 구하였다. 탄성율은 S-S Curve상의 기울기, 강도는 파단시 최대하중, 신도는 파단시 길이로부터 구하였다. At this time, the tensile speed was 300 mm / min, the ultra-load was fineness × 1 / 30g. The number of samples was calculated | required as the average value after testing five. The modulus of elasticity was obtained from the slope on the S-S curve, the strength was the maximum load at break, and the elongation was calculated from the length at break.
배향도Orientation
X-ray 분석을 통하여 얻은 회절 패턴의 각면의 위치에서 Azimutal scan(방위각의 스캔)을한 후 각 피크의 반가폭(FWHM : Full Width at Half Maximum)을 구하여 배향각을 구하였다.After the Azimutal scan (azimuth scan) at the position of each side of the diffraction pattern obtained through X-ray analysis, the orientation angle was obtained by obtaining the full width at half maximum (FWHM) of each peak.
다음으로는, 본 발명의 고탄성 공중합 아라미드 섬유의 제조방법 일례를 살펴본다.Next, an example of the manufacturing method of the high elastic copolymer aramid fiber of this invention is examined.
하기 제조방법 일례를 본 발명의 고탄성 공중합 아라미드 섬유를 제조하는 구현일례일 뿐으로써 본 발명의 보호범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.The following preparation method is merely an example of the preparation of the high elastic copolymer aramid fibers of the present invention and should not be construed as limiting the protection scope of the present invention.
먼저, 본 발명은 아라미드 섬유 제조용 방사 도우프를 제조하는 단계를 실시한다. 구체적으로, 유기용매에 무기염을 첨가하여 중합용매를 제조한 후, 상기 유기용매에 파라페닐렌디아민과 시아노-파라-페닐렌디아민을 함께 용해시키거나 시아노-파라-페닐렌디아민을 단독으로 용해시켜 혼합용액을 제조한 후, 이어서 상기 혼합용액을 교반하면서 상기 혼합용액에 소량의 테레프탈로일디클로라이드를 첨가함으로써 1차 중합을 수행하여 중합용매 내에 예비중합체를 형성한다.First, the present invention performs the step of preparing a spinning dope for producing aramid fibers. Specifically, an inorganic salt is added to the organic solvent to prepare a polymerization solvent, and then paraphenylenediamine and cyano-para-phenylenediamine are dissolved together in the organic solvent or cyano-para-phenylenediamine alone. After dissolving the mixture, a mixed solution was prepared, followed by primary polymerization by adding a small amount of terephthaloyldichloride to the mixed solution while stirring the mixed solution to form a prepolymer in the polymerization solvent.
이어서, 상기 중합용매에 테레프탈로일디클로라이드를 추가로 첨가하여 2차 중합을 수행하여 유기용매에 시아노기(-CN)가 치환된 방향족기를 포함하는 공중합 아라미드 공중합체가 녹아있는 아라미드 제조용 방사 도우프를 제조한다.Thereafter, terephthaloyldichloride was further added to the polymerization solvent to carry out the second polymerization to obtain a spinning dope for preparing aramid, in which a copolymerized aramid copolymer containing an aromatic group substituted with a cyano group (-CN) was dissolved in an organic solvent. Manufacture.
이때, 상기 유기용매로는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP), N, N'-디메틸아세트아미드(DMAc), 헥사메틸포스포아미드(HMPA), N, N, N', N'-테트라메틸 우레아(TMU), N, N-디메틸포름아미드(DMF) 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 상기 무기염으로는 CaCl2, LiCl, NaCl, KCl, LiBr, KBr,또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.At this time, the organic solvent is N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N, N'- dimethylacetamide (DMAc), hexamethylphosphoramide (HMPA), N, N, N ', N' -Tetramethyl urea (TMU), N, N-dimethylformamide (DMF) or mixtures thereof can be used. As the inorganic salt, CaCl 2 , LiCl, NaCl, KCl, LiBr, KBr, or a mixture thereof may be used.
다음으로는, 도 1에 도시된 바와 같이 상기와 같이 제조된 방사 도우프(Dope)를 방사구금(20)을 통해 방사한 후, 방사된 아라미드 섬유를 응고조(30)와 응고액이 분사되는 응고튜브(40) 내로 차례로 통과시킨 다음, 응고된 아라미드 섬유를 수세 로울러(50, 60) 위로 차례로 통과시키면서 수세 처리한 후, 열처리장치(70)에서 열처리하여 아라미드 섬유의 결정화도, 결정크기 및 배향도를 적절하게 제어한 후 권취로울러(80)에 권취하여 고탄성 공중합 아라미드 섬유를 제조한다.Next, after spinning the spinning dope (Dope) prepared as described above as shown in Figure 1 through the spinneret 20, the coagulated bath 30 and the coagulating liquid is injected to the spun aramid fibers After passing through the coagulation tube 40 in turn, the coagulated aramid fiber is passed through the water washing rollers 50 and 60 in turn and washed with water, followed by heat treatment in the heat treatment apparatus 70 to obtain crystallinity, crystal size and orientation of the aramid fiber. After being controlled appropriately, the winding roller 80 is wound to produce high-elastic copolymer aramid fibers.
이때, 본 발명의 구현일례에서는 도 2에 도시된 바와 같이 표면에는 수세 로울러(50)의 회전에 의해 발생되는 원심력으로 수세액을 분사하는 수세액 분사구(51)들이 형성되어 있고, 수세 로울러(50)의 내부에는 수세 로울러(50)의 외주원과 동심원을 이루면서 중공(中空)인 수세액 공급관(52)이 형성되어 있고, 상기 수세액 분사구(51)들은 상기 수세액 공급관(52)과 연통되어 있는 수세 로울러(50)를 사용하여 아라미드 섬유(Y)에 잔존하는 유기용매를 함량이 100ppm 미만이 되도록 아라미드 섬유(Y)를 수세해 준다.At this time, in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 2, the surface of the washing liquid injection port 51 for injecting the washing liquid with the centrifugal force generated by the rotation of the washing roller 50, the washing roller 50 ) Is formed inside the outer circumferential circle of the water washing roller (50) concentric with the hollow washing liquid supply pipe 52, the washing liquid injection port 51 is in communication with the washing liquid supply pipe (52) The aramid fibers (Y) are washed with a water washing roller 50 so that the content of the organic solvent remaining in the aramid fibers (Y) is less than 100 ppm.
구체적으로, 상기 수세 로울러(50) 위로 아라미드 섬유(Y)가 통과할 때, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 수세 로울러(50)의 내부에 형성된 수세액 공급관(52)에 담겨진 수세액이 수세 로울러(50)의 회전에 의해 발생되는 원심력으로 수세 로울러(50)의 표면에 형성된 수세액 분사구(51)를 통해 아라미드 섬유(Y) 방향으로 분사된다.Specifically, when the aramid fiber (Y) passes over the flushing roller 50, the flushing liquid contained in the flushing liquid supply pipe 52 formed in the flushing roller 50, as shown in Figure 3 the flushing roller The centrifugal force generated by the rotation of (50) is injected in the aramid fiber (Y) direction through the washing liquid injection port 51 formed on the surface of the washing roller (50).
그로 인해, 분사된 수세액 용액이 수세 로울러(50)를 통과하는 아라미드 원사(Y)의 내부까지 원활하게 침투될 수 있어서 아라미드 섬유(Y) 내에 잔존하는 유기용매의 함량을 100ppm 미만으로 낮출 수 있게 된다.Therefore, the jetted washing solution can be penetrated smoothly into the inside of the aramid yarn Y passing through the washing roller 50, so that the content of the organic solvent remaining in the aramid fiber Y can be lowered to less than 100 ppm. do.
또한, 본 발명의 구현일례에서는 수세처리된 아라미드 섬유를 무장력 또는 0.01~5g/d 의 장력하에서 250~500℃ 온도로 0.5~20초 동안 열처리해 주며, 열처리시 수분함량은 5~100%로 조절해 준다.In addition, in the embodiment of the present invention, the water-treated aramid fibers are heat treated for 0.5 to 20 seconds at a tension of 250 to 500 ° C. under tension or 0.01 to 5 g / d, and the water content during the heat treatment is adjusted to 5 to 100%. Do it.
이하, 실시예를 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
그러나, 하기 실시에는 본 발명의 바람직한 구현일례일 뿐, 본 발명의 보호범위를 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다.However, the following examples are only examples of preferred embodiments of the present invention and should not be construed as limiting the protection scope of the present invention.
실시예 1Example 1
3중량%의 CaCl2를 포함하는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 유기용매를 질소 분위기 하에서 반응기 내에 넣고, 파라-페닐렌디아민(p-phenylenediamine) 50 몰%와 시아노-파라-페닐렌디아민(cyano-p-phenylenediamine) 50 몰%를 상기 반응기에 넣고 녹여서 혼합용액을 제조하였다.An N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) organic solvent containing 3% by weight of CaCl 2 was placed in a reactor under a nitrogen atmosphere, and 50 mol% of p-phenylenediamine and cyano-para- 50 mol% of phenylenediamine (cyano-p-phenylenediamine) was added to the reactor and dissolved to prepare a mixed solution.
이어서 상기 혼합용액이 담긴 반응기에 테레프탈로일 디클로라이드 100몰%를 첨가하여 공중합 아라미드 중합체를 포함하는 방사 도우프를 제조하였다.Subsequently, 100 mol% of terephthaloyl dichloride was added to the reactor containing the mixed solution to prepare a spinning dope including a copolymerized aramid polymer.
이어서, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 방사 도우프를 방사구금(20)을 통해, 방사한 후 방사된 공중합 아라미드 섬유를 40℃의 물(응고액)이 담겨져 있는 응고조(30)와 40℃의 물(응고액)이 분사되는 응고튜브(40) 내로 통과시키면서 응고시킨 다음, 계속해서 응고튜브(40)를 통과한 공중합 아라미드 섬유를 도 2 및 도 3과 같이 표면에는 수세 로울러(50)의 회전에 의해 발생되는 원심력으로 수세액을 분사하는 수세액 분사구(51)들이 형성되어 있고, 수세 로울러(50)의 내부에는 수세 로울러(50)의 외주원과 동심원을 이루면서 중공(中空)인 수세액 공급관(52)이 형성되어 있고, 상기 분사구(51)들은 상기 수세액 공급관(52)과 연통되어 있는 수세 로울러(50) 위로 통과시키면서 수세 로울러(50)의 내부에 형성된 수세액 공급관(52)에 담겨진 50℃의 물인 수세액을 수세 로울러(50)의 회전에 의해 발생되는 원심력으로 수세 로울러(50)의 표면에 형성된 수세액 분사구(51)를 통해 수세 로울러(50) 위를 통과하는 공중합 아라미드 섬유를 향해 분사시켜 수세하는 공정을 2회 실시한 다음, 열처리장치(70)로 수분함량 10% 및 무장력 조건하에서 400℃의 온도로 10초동안 열처리한 다음, 권취로울러(80)에 권취하여 공중합 아라미드 섬유를 제조하였다. 제조된 공중합 아라미드 섬유의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.Subsequently, as shown in FIG. 1, after the spinning dope is spun through the spinneret 20, the spun copolymerized aramid fibers are spun with a coagulation bath 30 and 40 ° C. containing 40 ° C. water (coagulant). After coagulation while passing through the coagulation tube 40 to which water (coagulation liquid) is injected, the coagulated aramid fiber passed through the coagulation tube 40 is continuously flushed to the surface of the water washing roller 50 as shown in FIGS. 2 and 3. Washing liquid injection holes 51 are formed to inject the washing liquid with the centrifugal force generated by the rotation, and the washing liquid which is hollow while forming a concentric circle with the outer circumference of the washing roller 50 inside the washing roller 50. A supply pipe 52 is formed, and the injection holes 51 pass through the flushing roller 50, which is in communication with the flushing liquid supply pipe 52, to the flushing liquid supply pipe 52 formed inside the flushing roller 50. Washing liquid with 50 degreeC water The process of spraying water by spraying toward the copolymerized aramid fibers passing through the washing roller 50 through the washing liquid injection port 51 formed on the surface of the washing roller 50 by the centrifugal force generated by the rotation of the roller 50 is performed. After the heat treatment, the heat treatment apparatus 70 was heat-treated at a temperature of 400 ° C. for 10 seconds under a moisture content of 10% and no tension, followed by winding up to a winding roller 80 to produce copolymerized aramid fibers. The results of evaluating various physical properties of the prepared copolymer aramid fibers were as shown in Table 1.
실시예 2Example 2
3중량%의 CaCl2를 포함하는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 유기용매를 질소 분위기 하에서 반응기 내에 넣고, 시아노-파라-페닐렌디아민(cyano-p-phenylenediamine) 100 몰%를 상기 반응기에 넣고 녹여서 혼합용액을 제조하였다.An N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) organic solvent containing 3% by weight of CaCl 2 was placed in a reactor under a nitrogen atmosphere, and 100 mol% of cyano-p-phenylenediamine was added. Into the reactor was dissolved to prepare a mixed solution.
이어서 상기 혼합용액이 담긴 반응기에 테레프탈로일 디클로라이드 100몰%를 첨가하여 공중합 아라미드 중합체를 포함하는 방사 도우프를 제조하였다.Subsequently, 100 mol% of terephthaloyl dichloride was added to the reactor containing the mixed solution to prepare a spinning dope including a copolymerized aramid polymer.
이어서, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 방사 도우프를 방사구금(20)을 통해, 방사한 후 방사된 공중합 아라미드 섬유를 50℃의 물(응고액)이 담겨져 있는 응고조(30)와 50℃의 물(응고액)이 분사되는 응고튜브(40) 내로 통과시키면서 응고시킨 다음, 계속해서 응고튜브(40)를 통과한 공중합 아라미드 섬유를 도 2 및 도 3과 같이 표면에는 수세 로울러(50)의 회전에 의해 발생되는 원심력으로 수세액을 분사하는 수세액 분사구(51)들이 형성되어 있고, 수세 로울러(50)의 내부에는 수세 로울러(50)의 외주원과 동심원을 이루면서 중공(中空)인 수세액 공급관(52)이 형성되어 있고, 상기 분사구(51)들은 상기 수세액 공급관(52)과 연통되어 있는 수세 로울러(50) 위로 통과시키면서 수세 로울러(50)의 내부에 형성된 수세액 공급관(52)에 담겨진 60℃의 물인 수세액을 수세 로울러(50)의 회전에 의해 발생되는 원심력으로 수세 로울러(50)의 표면에 형성된 수세액 분사구(51)를 통해 수세 로울러(50) 위를 통과하는 공중합 아라미드 섬유를 향해 분사시켜 수세하는 공정을 2회 실시한 다음, 열처리장치(70)로 수분함량 10% 및 0.5g/d의 장력 조건하에서 400℃의 온도로 10초동안 열처리한 다음, 권취로울러(80)에 권취하여 공중합 아라미드 섬유를 제조하였다. 제조된 공중합 아라미드 섬유의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.Subsequently, as shown in FIG. 1, after the spinning dope is spun through the spinneret 20, the spun copolymerized aramid fibers are spun with a coagulation bath 30 and 50 ° C. containing 50 ° C. water (coagulant). After coagulation while passing through the coagulation tube 40 to which water (coagulation liquid) is injected, the coagulated aramid fiber passed through the coagulation tube 40 is continuously flushed to the surface of the water washing roller 50 as shown in FIGS. 2 and 3. Washing liquid injection holes 51 are formed to inject the washing liquid with the centrifugal force generated by the rotation, and the washing liquid which is hollow while forming a concentric circle with the outer circumference of the washing roller 50 inside the washing roller 50. A supply pipe 52 is formed, and the injection holes 51 pass through the flushing roller 50, which is in communication with the flushing liquid supply pipe 52, to the flushing liquid supply pipe 52 formed inside the flushing roller 50. Washing liquid with 60 degrees Celsius of water The process of spraying water by spraying toward the copolymerized aramid fibers passing through the washing roller 50 through the washing liquid injection port 51 formed on the surface of the washing roller 50 by the centrifugal force generated by the rotation of the roller 50 is performed. After the heat treatment, the heat treatment apparatus 70 was subjected to heat treatment at a temperature of 400 ° C. for 10 seconds under a moisture content of 10% and 0.5 g / d, and then wound in a winding roller 80 to prepare copolymerized aramid fibers. The results of evaluating various physical properties of the prepared copolymer aramid fibers were as shown in Table 1.
실시예Example
3 3
3중량%의 CaCl2를 포함하는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 유기용매를 질소 분위기 하에서 반응기 내에 넣고, 파라-페닐렌디아민(p-phenylenediamine) 50 몰%와 시아노-파라-페닐렌디아민(cyano-p-phenylenediamine) 50 몰%를 상기 반응기에 넣고 녹여서 혼합용액을 제조하였다.An N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) organic solvent containing 3% by weight of CaCl 2 was placed in a reactor under a nitrogen atmosphere, and 50 mol% of p-phenylenediamine and cyano-para- 50 mol% of phenylenediamine (cyano-p-phenylenediamine) was added to the reactor and dissolved to prepare a mixed solution.
이어서 상기 혼합용액이 담긴 반응기에 테레프탈로일 디클로라이드 100몰%를 첨가하여 공중합 아라미드 중합체를 포함하는 방사 도우프를 제조하였다.Subsequently, 100 mol% of terephthaloyl dichloride was added to the reactor containing the mixed solution to prepare a spinning dope including a copolymerized aramid polymer.
이어서, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 방사 도우프를 방사구금(20)을 통해, 방사한 후 방사된 공중합 아라미드 섬유를 40℃의 물(응고액)이 담겨져 있는 응고조(30)와 40℃의 물(응고액)이 분사되는 응고튜브(40) 내로 통과시키면서 응고시킨 다음, 계속해서 응고튜브(40)를 통과한 공중합 아라미드 섬유를 도 2 및 도 3과 같이 표면에는 수세 로울러(50)의 회전에 의해 발생되는 원심력으로 수세액을 분사하는 수세액 분사구(51)들이 형성되어 있고, 수세 로울러(50)의 내부에는 수세 로울러(50)의 외주원과 동심원을 이루면서 중공(中空)인 수세액 공급관(52)이 형성되어 있고, 상기 분사구(51)들은 상기 수세액 공급관(52)과 연통되어 있는 수세 로울러(50) 위로 통과시키면서 수세 로울러(50)의 내부에 형성된 수세액 공급관(52)에 담겨진 50℃의 물인 수세액을 수세 로울러(50)의 회전에 의해 발생되는 원심력으로 수세 로울러(50)의 표면에 형성된 수세액 분사구(51)를 통해 수세 로울러(50) 위를 통과하는 공중합 아라미드 섬유를 향해 분사시켜 수세하는 공정을 2회 실시한 다음, 열처리장치(70)로 수분함량 20% 및 무장력 조건하에서 450℃의 온도로 15초동안 열처리한 다음, 권취로울러(80)에 권취하여 공중합 아라미드 섬유를 제조하였다. 제조된 공중합 아라미드 섬유의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.Subsequently, as shown in FIG. 1, after the spinning dope is spun through the spinneret 20, the spun copolymerized aramid fibers are spun with a coagulation bath 30 and 40 ° C. containing 40 ° C. water (coagulant). After coagulation while passing through the coagulation tube 40 to which water (coagulation liquid) is injected, the coagulated aramid fiber passed through the coagulation tube 40 is continuously flushed to the surface of the water washing roller 50 as shown in FIGS. 2 and 3. Washing liquid injection holes 51 are formed to inject the washing liquid with the centrifugal force generated by the rotation, and the washing liquid which is hollow while forming a concentric circle with the outer circumference of the washing roller 50 inside the washing roller 50. A supply pipe 52 is formed, and the injection holes 51 pass through the flushing roller 50, which is in communication with the flushing liquid supply pipe 52, to the flushing liquid supply pipe 52 formed inside the flushing roller 50. Washing liquid with 50 degreeC water The process of spraying water by spraying toward the copolymerized aramid fibers passing through the washing roller 50 through the washing liquid injection port 51 formed on the surface of the washing roller 50 by the centrifugal force generated by the rotation of the roller 50 is performed. After the aging process, the heat treatment apparatus 70 heat-treated at a temperature of 450 ° C. for 15 seconds under 20% moisture content and no tension condition, and then wound the winding roller 80 to prepare copolymerized aramid fibers. The results of evaluating various physical properties of the prepared copolymer aramid fibers were as shown in Table 1.
실시예Example
4 4
3중량%의 CaCl2를 포함하는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 유기용매를 질소 분위기 하에서 반응기 내에 넣고, 시아노-파라-페닐렌디아민(cyano-p-phenylenediamine) 100 몰%를 상기 반응기에 넣고 녹여서 혼합용액을 제조하였다.An N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) organic solvent containing 3% by weight of CaCl 2 was placed in a reactor under a nitrogen atmosphere, and 100 mol% of cyano-p-phenylenediamine was added. Into the reactor was dissolved to prepare a mixed solution.
이어서 상기 혼합용액이 담긴 반응기에 테레프탈로일 디클로라이드 100몰%를 첨가하여 공중합 아라미드 중합체를 포함하는 방사 도우프를 제조하였다.Subsequently, 100 mol% of terephthaloyl dichloride was added to the reactor containing the mixed solution to prepare a spinning dope including a copolymerized aramid polymer.
이어서, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 방사 도우프를 방사구금(20)을 통해, 방사한 후 방사된 공중합 아라미드 섬유를 40℃의 물(응고액)이 담겨져 있는 응고조(30)와 40℃의 물(응고액)이 분사되는 응고튜브(40) 내로 통과시키면서 응고시킨 다음, 계속해서 응고튜브(40)를 통과한 공중합 아라미드 섬유를 도 2 및 도 3과 같이 표면에는 수세 로울러(50)의 회전에 의해 발생되는 원심력으로 수세액을 분사하는 수세액 분사구(51)들이 형성되어 있고, 수세 로울러(50)의 내부에는 수세 로울러(50)의 외주원과 동심원을 이루면서 중공(中空)인 수세액 공급관(52)이 형성되어 있고, 상기 분사구(51)들은 상기 수세액 공급관(52)과 연통되어 있는 수세 로울러(50) 위로 통과시키면서 수세 로울러(50)의 내부에 형성된 수세액 공급관(52)에 담겨진 50℃의 물인 수세액을 수세 로울러(50)의 회전에 의해 발생되는 원심력으로 수세 로울러(50)의 표면에 형성된 수세액 분사구(51)를 통해 수세 로울러(50) 위를 통과하는 공중합 아라미드 섬유를 향해 분사시켜 수세하는 공정을 2회 실시한 다음, 열처리장치(70)로 수분함량 20% 및 무장력 조건하에서 450℃의 온도로 15초동안 열처리한 다음, 권취로울러(80)에 권취하여 공중합 아라미드 섬유를 제조하였다. 제조된 공중합 아라미드 섬유의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.Subsequently, as shown in FIG. 1, after the spinning dope is spun through the spinneret 20, the spun copolymerized aramid fibers are spun with a coagulation bath 30 and 40 ° C. containing 40 ° C. water (coagulant). After coagulation while passing through the coagulation tube 40 to which water (coagulation liquid) is injected, the coagulated aramid fiber passed through the coagulation tube 40 is continuously flushed to the surface of the water washing roller 50 as shown in FIGS. 2 and 3. Washing liquid injection holes 51 are formed to inject the washing liquid with the centrifugal force generated by the rotation, and the washing liquid which is hollow while forming a concentric circle with the outer circumference of the washing roller 50 inside the washing roller 50. A supply pipe 52 is formed, and the injection holes 51 pass through the flushing roller 50, which is in communication with the flushing liquid supply pipe 52, to the flushing liquid supply pipe 52 formed inside the flushing roller 50. Washing liquid with 50 degreeC water The process of spraying water by spraying toward the copolymerized aramid fibers passing through the washing roller 50 through the washing liquid injection port 51 formed on the surface of the washing roller 50 by the centrifugal force generated by the rotation of the roller 50 is performed. After the aging process, the heat treatment apparatus 70 heat-treated at a temperature of 450 ° C. for 15 seconds under 20% moisture content and no tension condition, and then wound the winding roller 80 to prepare copolymerized aramid fibers. The results of evaluating various physical properties of the prepared copolymer aramid fibers were as shown in Table 1.
비교실시예 1Comparative Example 1
3중량%의 CaCl2를 포함하는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 유기용매를 질소 분위기 하에서 반응기 내에 넣고, 파라-페닐렌디아민(p-phenylenediamine) 50 몰%와 시아노-파라-페닐렌디아민(cyano-p-phenylenediamine) 50 몰%를 상기 반응기에 넣고 녹여서 혼합용액을 제조하였다.An N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) organic solvent containing 3% by weight of CaCl 2 was placed in a reactor under a nitrogen atmosphere, and 50 mol% of p-phenylenediamine and cyano-para- 50 mol% of phenylenediamine (cyano-p-phenylenediamine) was added to the reactor and dissolved to prepare a mixed solution.
이어서 상기 혼합용액이 담긴 반응기에 테레프탈로일 디클로라이드 100몰%를 첨가하여 공중합 아라미드 중합체를 포함하는 방사 도우프를 제조하였다.Subsequently, 100 mol% of terephthaloyl dichloride was added to the reactor containing the mixed solution to prepare a spinning dope including a copolymerized aramid polymer.
이어서, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 방사 도우프를 방사구금(20)을 통해, 방사한 후 방사된 공중합 아라미드 섬유를 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 10% 수용액(응고액)이 담겨져 있는 응고조(30)와 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 10% 수용액(응고액)이 분사되는 응고튜브(40) 내로 통과시키면서 응고시킨 다음, 계속해서 응고튜브(40)를 통과한 공중합 아라미드 섬유를 도 4와 같이 수세 로울러(50) 위로 통과시키면서 상기 수세 로울러(50)의 상단 외부에 있는 수세액 분사노즐(90)을 통해 15℃의 물인 수세액을 수세 로울러(50) 위를 통과하는 공중합 아라미드 섬유를 향해 분사하여 수세하는 공정을 2회 실시한 다음, 열처리장치(70)로 수분함량 50% 및 10g/d 장력하에서 300℃의 온도로 30초 동안 열처리한 다음, 권취로울러(80)에 권취하여 공중합 아라미드 섬유를 제조하였다. 제조된 공중합 아라미드 섬유의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.Subsequently, as shown in FIG. 1, the spinning dope was spun through the spinneret 20, and then the spun copolymerized aramid fiber was n-methyl-2-pyrrolidone (NMP) 10% aqueous solution (coagulant). The coagulation bath 30 contained therein and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) 10% aqueous solution (coagulation liquid) are coagulated while passing through the coagulation tube 40 to be injected, and then coagulation tube 40 is continued. Passing the copolymer aramid fibers passed through the washing roller 50 as shown in Figure 4 through the washing liquid jet nozzle 90 outside the top of the washing roller 50, the washing liquid of 15 ℃ water washing roller (50) 2) After washing twice by spraying toward the copolymer aramid fibers passing through the above, and then heat treatment at a temperature of 300 ℃ under a 50% moisture content and 10g / d tension for 30 seconds with a heat treatment apparatus 70, then wound It was wound up to roller 80 to produce copolymerized aramid fibers. The results of evaluating various physical properties of the prepared copolymer aramid fibers were as shown in Table 1.
비교실시예 2Comparative Example 2
3중량%의 CaCl2를 포함하는 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 유기용매를 질소 분위기 하에서 반응기 내에 넣고, 시아노-파라-페닐렌디아민(cyano-p-phenylenediamine) 100 몰%를 상기 반응기에 넣고 녹여서 혼합용액을 제조하였다.An N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) organic solvent containing 3% by weight of CaCl 2 was placed in a reactor under a nitrogen atmosphere, and 100 mol% of cyano-p-phenylenediamine was added. Into the reactor was dissolved to prepare a mixed solution.
이어서 상기 혼합용액이 담긴 반응기에 테레프탈로일 디클로라이드 100몰%를 첨가하여 공중합 아라미드 중합체를 포함하는 방사 도우프를 제조하였다.Subsequently, 100 mol% of terephthaloyl dichloride was added to the reactor containing the mixed solution to prepare a spinning dope including a copolymerized aramid polymer.
이어서, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 방사 도우프를 방사구금(20)을 통해, 방사한 후 방사된 공중합 아라미드 섬유를 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 10% 수용액(응고액)이 담겨져 있는 응고조(30)와 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 10% 수용액(응고액)이 분사되는 응고튜브(40) 내로 통과시키면서 응고시킨 다음, 계속해서 응고튜브(40)를 통과한 공중합 아라미드 섬유를 도 4와 같이 수세 로울러(50) 위로 통과시키면서 상기 수세 로울러(50)의 상단 외부에 있는 수세액 분사노즐(90)을 통해 15℃의 물인 수세액을 수세 로울러(50) 위를 통과하는 공중합 아라미드 섬유를 향해 분사하여 수세하는 공정을 2회 실시한 다음, 열처리장치(70)로 수분함량 50% 및 10g/d 장력하에서 500℃의 온도로 30초 동안 열처리한 다음, 권취로울러(80)에 권취하여 공중합 아라미드 섬유를 제조하였다. 제조된 공중합 아라미드 섬유의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같았다.Subsequently, as shown in FIG. 1, the spinning dope was spun through the spinneret 20, and then the spun copolymerized aramid fiber was n-methyl-2-pyrrolidone (NMP) 10% aqueous solution (coagulant). The coagulation bath 30 contained therein and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) 10% aqueous solution (coagulation liquid) are coagulated while passing through the coagulation tube 40 to be injected, and then coagulation tube 40 is continued. Passing the copolymer aramid fibers passed through the washing roller 50 as shown in Figure 4 through the washing liquid jet nozzle 90 outside the top of the washing roller 50, the washing liquid of 15 ℃ water washing roller (50) 2) After washing twice by spraying toward the copolymer aramid fibers passing through the water, and then heat-treated at a temperature of 500 ° C. under a 50% moisture content and 10 g / d tension for 30 seconds using a heat treatment apparatus 70, and then wound up. It was wound up to roller 80 to produce copolymerized aramid fibers. The results of evaluating various physical properties of the prepared copolymer aramid fibers were as shown in Table 1.
구분division
|
실시예 1Example 1
|
실시예 2Example 2
|
실시예 3Example 3
|
실시예 4Example 4
|
비교실시예 1Comparative Example 1
|
비교실시예 2Comparative Example 2
|
탄성율Modulus
|
1,2001,200
|
1,2501,250
|
1,1101,110
|
1,3001,300
|
900900
|
1,2501,250
|
강도(g/d)Strength (g / d)
|
2424
|
2222
|
1818
|
3030
|
2020
|
1515
|
신도(%)Elongation (%)
|
2.22.2
|
3.43.4
|
1.21.2
|
3.93.9
|
4.84.8
|
4.54.5
|
배향도(200면)Orientation degree (200 planes)
|
4°4 °
|
6°6 °
|
2°2 °
|
9°9 °
|
10°10 °
|
5°5 °
|
결정화도(%)Crystallinity (%)
|
6565
|
7878
|
6868
|
7575
|
5757
|
7575
|
결정크기 (Å)Crystal size (Å)
|
(200면)(P. 200)
|
130130
|
190190
|
110110
|
160160
|
9090
|
180180
|
(110면)(P. 110)
|
125125
|
165165
|
100100
|
155155
|
8282
|
160160
|
*부호의 설명* Description of the sign
10 : 익스터루더 20 : 방사구금10: Extruder 20: spinneret
30 : 응고조 40 : 응고튜브30: coagulation tank 40: coagulation tube
41 : 응고액 분사구 Y : 아라미드 섬유41: coagulation liquid injection port Y: aramid fiber
50 : 수세 로울러 50: Suse Roller
70 : 열처리장치 80 : 권취로울러 90 : 수세액 분사노즐70: heat treatment apparatus 80: winding roller 90: washing liquid jet nozzle
J : 아라미드 섬유에 분사되는 수세 용액J: flushing solution sprayed on aramid fibers
51 : 수세액 분사구 52 : 수세액 공급관51: washing liquid injection port 52: washing liquid supply pipe