KR101755200B1 - 제전성 아라미드 섬유 및 그 제조방법 - Google Patents

제전성 아라미드 섬유 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101755200B1
KR101755200B1 KR1020110143460A KR20110143460A KR101755200B1 KR 101755200 B1 KR101755200 B1 KR 101755200B1 KR 1020110143460 A KR1020110143460 A KR 1020110143460A KR 20110143460 A KR20110143460 A KR 20110143460A KR 101755200 B1 KR101755200 B1 KR 101755200B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
aramid fiber
multifilament
antistatic
aramid
aromatic polyamide
Prior art date
Application number
KR1020110143460A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20130075192A (ko
Inventor
한인식
Original Assignee
코오롱인더스트리 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코오롱인더스트리 주식회사 filed Critical 코오롱인더스트리 주식회사
Priority to KR1020110143460A priority Critical patent/KR101755200B1/ko
Publication of KR20130075192A publication Critical patent/KR20130075192A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101755200B1 publication Critical patent/KR101755200B1/ko

Links

Classifications

    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F1/00General methods for the manufacture of artificial filaments or the like
    • D01F1/02Addition of substances to the spinning solution or to the melt
    • D01F1/09Addition of substances to the spinning solution or to the melt for making electroconductive or anti-static filaments
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/20Compounding polymers with additives, e.g. colouring
    • C08J3/22Compounding polymers with additives, e.g. colouring using masterbatch techniques
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D1/00Treatment of filament-forming or like material
    • D01D1/02Preparation of spinning solutions
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D10/00Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
    • D01D10/06Washing or drying
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D4/00Spinnerette packs; Cleaning thereof
    • D01D4/02Spinnerettes
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/60Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyamides
    • D01F6/605Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyamides from aromatic polyamides
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/78Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products
    • D01F6/80Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products from copolyamides
    • D01F6/805Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products from copolyamides from aromatic copolyamides
    • DTEXTILES; PAPER
    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02GCRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/44Yarns or threads characterised by the purpose for which they are designed
    • D02G3/441Yarns or threads with antistatic, conductive or radiation-shielding properties
    • DTEXTILES; PAPER
    • D10INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10BINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00Physical properties
    • D10B2401/06Load-responsive characteristics
    • D10B2401/063Load-responsive characteristics high strength
    • DTEXTILES; PAPER
    • D10INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10BINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2401/00Physical properties
    • D10B2401/16Physical properties antistatic; conductive

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

20g/denier 이상의 우수한 인장강도를 가지면서도 100V 이하의 낮은 정전기를 갖는 제전성 아라미드 섬유, 및 이러한 제전성 아라미드 섬유를 장비의 손상 없이 높은 생산성으로 제조할 수 있는 방법이 개시된다. 본 발명에 의하면, 베이스 물질 내에 균일하게 분산된 나노 카본블랙을 포함하는 마스터 배치를 방향족 폴리아미드와 함께 황산에 용해시킴으로써 방사도프를 제조하고, 이 방사도프를 이용하여 아라미드 섬유를 제조한다.

Description

제전성 아라미드 섬유 및 그 제조방법{Antistatic Aramid Fiber and Method for Manufacturing The Same}
본 발명은 제전성 아라미드 섬유 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 높은 강도를 유지하면서도 우수한 제전 특성을 갖는 아라미드 섬유 및 그 제조방법을 제공한다.
아라미드 섬유로 지칭되는 방향족 폴리아미드 섬유는, 파라계 아라미드 섬유와 메타계 아라미드 섬유를 포함한다. 파라계 아라미드 섬유는 고강도, 고탄성, 저수축 등의 우수한 특성을 가지고 있는데, 5mm 정도 굵기의 가느다란 실로 2톤의 자동차를 들어올릴 정도의 막강한 강도를 가지고 있어 방탄 용도로 사용될 뿐만 아니라, 우주항공 분야의 첨단 산업에서 다양한 용도로 사용되고 있다. 아라미드 섬유는 500℃이상에서 검게 탄화하므로 고내열성이 요구되는 분야에서도 각광을 받고 있다.
그러나, 통상의 아라미드 섬유에서는 다량의 정전기가 발생하고, 이러한 정전기로 말미암아 후가공 중에 아라미드 섬유의 물성이 크게 저하되는 문제가 있었다. 더욱이, 아라미드 섬유의 정전기로 인하여 롤 말림 현상이 발생하여 상기 아라미드 섬유를 다루는 기계의 손상이 종종 야기되었고, 심할 경우 상기 기계가 파손되기도 하였다.
따라서, 아라미드 섬유에서 발생하는 정전기를 감소시키기 위한 연구가 진행되고 있다. 아라미드 섬유의 정전기를 감소시키기 위하여 가장 일반적으로 적용되는 방법은 대전방지제를 함유한 유제를 상기 아라미드 섬유의 표면에 부여하는 것이다. 그러나, 아라미드 섬유의 표면상에 부여된 유제는 아라미드 섬유의 보관, 이송, 및 사용 과정에서 그 양이 점차적으로 감소하기 때문에, 아라미드 섬유의 제전 특성이 시간의 경과에 따라 저하되는 문제가 있다.
아라미드 섬유의 정전기를 감소시키기 위한 또 다른 방법으로서, 대전방지제가 첨가된 방사도프를 이용하여 아라미드 섬유를 제조하는 것이 제안되었다. 그러나, 이 방법에 의해 아라미드 섬유를 제조할 경우, 방사도프 내에서 대전방지제의 분산성이 좋지 못하여 방사도프 운반 라인 내의 필터 또는 구금이 대전방지제에 의해 막히는 문제가 야기되었다. 더욱이, 방사도프 내에 균일하게 분산되지 않은 대전방지제가 아라미드 섬유 내에 뭉친 상태로 존재할 수 있는데, 이렇게 뭉쳐 있는 대전방지제는 디팩트(defect)로 작용하여 아라미드 섬유의 물성, 특히 강도를 저하시킨다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 제전성 아라미드 섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 일 관점은, 높은 강도를 유지하면서도 우수한 제전 특성을 갖는 아라미드 섬유를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 관점은, 높은 강도를 유지하면서도 우수한 제전 특성을 갖는 아라미드 섬유를 제조장비의 손상 없이 원활히 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 이하에서 기술된 것이고, 부분적으로는 그러한 기술로부터 자명할 것이다. 또는, 본 발명의 실시를 통해 본 발명의 또 다른 특징 및 이점들이 이해될 수 있을 것이다. 본 발명의 목적들 및 다른 이점들은 발명의 상세한 설명 및 특허청구범위에서 특정된 구조에 의해 실현되고 달성될 것이다.
위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 65 내지 97.5 중량%의 방향족 폴리아미드; 0.15 내지 15 중량%의 지방족 폴리아미드; 및 0.1 내지 20 중량%의 나노 카본블랙을 포함하고, 20g/denier 이상의 인장강도를 가지며, 100V 이하의 정전기가 발생하는 것을 특징으로 하는 제전성 아라미드 섬유가 제공된다.
본 발명의 다른 관점으로서, 방향족 폴리아미드를 준비하는 단계; 마스터 배치(master batch)를 준비하는 단계; 방사도프를 얻기 위하여, 상기 방향족 폴리아미드 및 마스터 배치를 황산 용매에 용해시키는 단계; 구금을 통해 상기 방사도프를 압출하는 단계; 멀티필라멘트를 얻기 위하여, 상기 압출된 방사도프를 응고시키는 단계; 상기 멀티필라멘트를 수세하는 단계; 및 상기 수세된 멀티필라멘트를 건조시키는 단계를 포함하되, 상기 마스터 배치는, 베이스 물질; 및 상기 베이스 물질 내에 분산되어 있는 나노 카본블랙을 포함하는 것을 특징으로 하는 제전성 아라미드 섬유의 제조방법이 제공된다.
위와 같은 일반적 서술 및 이하의 상세한 설명 모두는 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 특허청구범위의 발명에 대한 더욱 자세한 설명을 제공하기 위한 것으로 이해되어야 한다.
본 발명에 의하면, 20g/denier 이상의 우수한 인장강도를 가지면서도 100V 이하의 낮은 정전기가 발생하는 제전성 아라미드 섬유가 장비의 손상 없이 높은 생산성으로 제조될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 제전성 아라미드 섬유 및 그 제조방법의 실시예들을 상세하게 설명한다.
아래에서 설명되는 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 예들에 불과한 것으로서 본 발명의 권리범위를 제한하지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명의 다양한 변경 및 변형이 가능하다는 점은 당업자에게 자명할 것이다. 따라서, 본 발명은 특허청구범위에 기재된 발명 및 그 균등물의 범위 내에 드는 변경 및 변형을 모두 포함한다.
본 명세서에서 아라미스 섬유의 '정전기'는 후술하는 정전기 측정 방법에 의해 측정된 정전기를 의미한다.
본 발명의 제전성 아라미드 섬유는, 65 내지 97.5 중량%의 방향족 폴리아미드, 0.15 내지 15 중량%의 지방족 폴리아미드, 및 0.1 내지 20 중량%의 나노 카본블랙을 포함한다.
상기 방향족 폴리아미드는 폴리파라페닐렌테레프탈아미드(PPD-T), 폴리(4,4'-벤즈아닐라이드 테레프탈아미드), 폴리(파라페닐렌-4,4'-비페닐렌-디카복실산 아미드), 또는 폴리(파라페닐렌-2,6-나프탈렌디카복실산 아미드)일 수 있고, 상기 지방족 폴리아미드는 나일론 6 또는 나일론 66일 수 있다.
본 발명의 나노 카본블랙은 100nm 이하의 평균 입경을 갖는다.
상기 나노 카본블랙은 상기 제전성 아라미드 섬유 내에 균일하게 분산되어 있기 때문에, 아라미드 섬유의 강도 저하를 유발하는 나노 카본블랙의 뭉침이 본 발명의 아라미드 섬유 내에 존재하지 않는다. 따라서, 본 발명의 아라미드 섬유는 20g/denier 이상의 높은 인장강도를 가질 수 있다.
또한, 상기 나노 카본블랙은 아라미드 섬유의 표면 상에만 존재하는 것이 아니라 섬유 내부에 분산 배치되어 있기 때문에 아라미드 섬유의 보관, 이송, 및 사용 과정에서 나노 카본블랙의 유실이 거의 발생하지 않는다. 따라서, 상기 나노 카보블랙 유실에 기인하는 제전 특성의 저하가 거의 발생하지 않는 본 발명의 아라미드 섬유에서는 100V 이하의 낮은 정전기가 발생한다.
본 발명의 제전성 아라미드 섬유의 제조방법은, 방향족 폴리아미드를 준비하는 단계, 대전방지제를 포함하는 마스터 배치를 준비하는 단계, 방사도프를 얻기 위하여 상기 방향족 폴리아미드 및 마스터 배치를 황산 용매에 용해시키는 단계, 구금을 통해 상기 방사도프를 압출하는 단계, 멀티필라멘트를 얻기 위하여 상기 압출된 방사도프를 응고시키는 단계, 상기 멀티필라멘트를 수세하는 단계, 및 상기 수세된 멀티필라멘트를 건조시키는 단계를 포함한다.
이하에서는, 본 발명의 제전성 아라미드 섬유의 제조방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
방향족 폴리아미드의 제조
상기 방향족 폴리아미드는 다음과 같은 방법에 의해 제조될 수 있다.
우선, 유기용매에 무기염을 첨가하여 중합용매를 제조한다. 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. 상기 무기염은 방향족 폴리아미드의 중합도를 증가시키기 위하여 첨가하는 것이다. 다만, 상기 무기염이 과량으로 첨가되면 미처 용해되지 않는 무기염이 중합용매 내에 존재할 수 있기 때문에, 상기 무기염의 중합용매 내 함량은 10 중량% 이하인 것이 바람직하다. 상기 무기염은 유기용매에 대한 용해도가 좋지 않기 때문에 물을 첨가하여 무기염을 완전히 용해시키고, 그 후에 탈수공정을 통해 물을 제거함으로써 최종적인 중합용매를 제조할 수 있다.
이어서, 상기 중합용매에 방향족 디아민을 용해시켜 혼합용액을 제조한다. 상기 방향족 디아민은 파라-페닐렌디아민, 4,4'-디아미노비페닐, 2,6-나프탈렌디아민, 1,5-나프탈렌디아민, 또는 4,4'-디아미노벤즈아닐라이드일 수 있다.
이어서, 상기 혼합용액을 교반하면서 상기 혼합용액에 소정량의 방향족 디에시드 할라이드를 첨가함으로써 1차 중합을 수행한다. 상기 방향족 디에시드 할라이드는 테레프탈로일 디클로라이드, 4,4'-벤조일 디클로라이드, 2,6-나프탈렌디카복실산 디클로라이드, 또는 1,5-나프탈렌디카복실산 디클로라이드일 수 있다. 상기 1차 중합을 통해 중합용매 내에 예비 중합체가 형성된다.
이어서, 상기 중합용매에 방향족 디에시드 할라이드를 추가로 첨가함으로써 2차 중합을 수행하고, 이러한 2차 중합을 통해 방향족 폴리아미드 중합체가 최종적으로 얻어진다. 상기 방향족 폴리아미드 중합체는 사용된 방향족 디아민과 방향족 디에시드 할라이드의 종류에 따라 폴리파라페닐렌테레프탈아미드(PPD-T), 폴리(4,4'-벤즈아닐라이드 테레프탈아미드), 폴리(파라페닐렌-4,4'-비페닐렌-디카복실산 아미드), 또는 폴리(파라페닐렌-2,6-나프탈렌디카복실산 아미드)일 수 있다.
방향족 폴리아미드 중합체 제조시 2번에 걸쳐 투입되는 방향족 디에시드 할라이드는 방향족 디아민과 1:1 몰비로 반응을 하기 때문에, 1차 중합 및 2 차 중합을 위해 첨가되는 방향족 디에시드 할라이드의 총량은 상기 방향족 디아민과 동일한 몰(mole)이 되도록 결정될 수 있다. 다만, 중합용매를 제조할 때 무기염의 용해를 돕기위해 첨가한 물이 탈수 공정을 거친 후에도 소량 잔존할 수 있는데, 이 경우 소량의 물이 방향족 디에시드 할라이드와 반응하여 불용성 물질을 형성할 수도 있다. 따라서, 이와 같은 불용성 물질이 형성될 것을 감안하여 방향족 디에시드 할라이드를 방향족 디아민 보다 소량 더 첨가할 수 있다. 한편, 1차 및 2차 중합 공정들을 완료한 후 전체 중합용액 중에서 방향족 폴리아미드 중합체의 농도가 5 내지 20중량% 정도가 되도록 방향족 디아민과 디에시드 할라이드의 양을 조절하는 것이 바람직하다.
이어서, 중합반응 중에 생성된 염산을 중화시키기 위하여 상기 중합용액에 NaOH, Li2CO3, CaCO3, LiH, CaH2, LiOH, Ca(OH)2, Li2O, CaO 등과 같은 알칼리 화합물을 첨가한다. 한편, 1차 및 2차 중합공정들을 통해 얻어진 중합용액에 물을 첨가하여 슬러리 상태로 만들어 그 유동성을 향상시키는 것이 후속 공정들을 수행하는데 유리할 수 있다. 이때, 알칼리 화합물을 용해시킨 물을 상기 중합용액에 첨가함으로써 상기 중화공정과 상기 슬러리 제조공정을 동시에 진행할 수도 있다.
이어서, 상기 중합용액으로부터 중합용매를 추출한다. 이와 같은 추출공정은 물을 이용하여 수행하는 것이 가장 효과적이고 경제적이다. 예를 들어, 배출구가 구비된 욕조에 필터를 설치하고 상기 필터 위에 크럼 형태의 중합체를 위치시킨 후 물을 부어, 중합체 내에 함유된 중합용매를 물과 함께 상기 배출구로 배출시킬 수 있다. 한편,상기 중합용액 내에 존재하는 방향족 폴리아미드 중합체의 입자 크기가 너무 크면 중합용매 추출에 많은 시간이 소요되어 생산성이 저하될 수 있다. 따라서, 상기 중합용매 추출 공정 전에, 상기 방향족 폴리아미드 중합체의 분쇄 공정이 수행될 수도 있다.
이어서, 탈수 및 건조 공정들을 통해, 중합체에 잔류하는 물을 제거함으로써 방향족 폴리아미드를 완성한다.
마스터 배치의 제조
일반적으로, 플라스틱 원료를 압출 또는 사출 등의 방법으로 성형함에 있어서, 의도하는 플라스틱 제품에 색상 또는 다른 특수 기능을 부여하고자 하기 위하여 첨가제가 사용될 수 있다. 이러한 첨가제가 상기 플라스틱 원료와의 혼련성이 나빠 상기 플라스틱 원료 내에서 균일하게 분산되지 않을 경우, 원하고자 하는 특수 기능이 상기 플라스틱 제품에 적절히 구현될 수 없다.
또한, 상기 플라스틱 제품 내에 첨가제가 균일하게 분산되지 않고 뭉친 상태로 존재할 수 있는데, 이렇게 뭉쳐 있는 첨가제들은 디팩트로 작용하여 상기 플라스틱 제품의 물성을 저하시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 베이스 물질 내에 대전방지제를 균일하게 분산시킨 후 응고시킴으로써 펠렛(pellet) 모양의 마스터 배치를 제조하고, 이 마스터 배치를 상기 방향족 폴리아미드와 섞어서 방사함으로써, 상기 방향족 폴리아미드 내에서의 대전방지제의 분산성을 향상시킬 수 있고, 그 결과, 상기 방사도프로 제조되는 아라미드 섬유의 강도 저하를 유발하지 않으면서도 아라미드 섬유에서 발생하는 정전기를 100V 이하로 낮출 수 있다.
상기 대전방지제로서 100nm 이하의 평균 입경을 갖는 나노 카본블랙이 사용될 수 있고, 상기 베이스 물질로서 나노 카본블랙과의 혼련성이 방향족 폴리아미드에 비해 상대적으로 좋은 지방족 폴리아미드가 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 베이스 물질은 나일론 6 또는 나일론 66일 수 있다.
본 발명이 일 실시예에 의하면, 나일론 6 또는 나일론 66에 5 내지 80 중량%의 나노 카본블랙을 균일하게 분산시킨 후 응고시킴으로써 마스터 배치를 제조한다.
방사도프의 제조
위와 같이 준비된 방향족 폴리아미드 및 마스터 배치를 황산 용매에 용해시킴으로써 방사도프를 제조한다.
상기 방사도프 내의 방향족 폴리아미드의 농도는 10 내지 25 중량%이고, 상기 황산 용매에 용해되는 상기 마스터 배치의 양은 방향족 폴리아미드 100 중량부에 대하여 2.5 내지 50 중량부인 것이 섬유 물성에 바람직하다.
방사
이어서, 위와 같은 방법에 의해 제조된 방사도프가 구금으로 제공되고, 구금에 형성된 다수의 홀들을 통해 압출된다. 상기 홀들은 0.1 mm 이하의 직경을 가질 수 있다.
이어서, 상기 구금의 다수의 홀들을 통해 토출된 방사도프를 응고시킴으로써, 상기 구금의 다수의 홀들에 각각 대응하는 다수의 모노필라멘트들이 얻어진다. 구체적으로 설명하면, 구금의 홀들을 통과한 후 하강하는 방사도프는 공기 또는 불활성 기체로 구성된 소정 길이의 에어 갭을 거치면서 각 홀들에 대응하는 다수의 모노필라멘트들을 형성하기 시작한다.
이어서, 상기 에어 갭을 통과하면 형성되는 다수의 모노필라멘트들이 합쳐져서 하나의 멀티필라멘트를 형성하고, 이 멀티필라멘트는 응고조 및 그 하부의 응고튜브를 순차적으로 통과함으로써 최종적으로 응고된다.
상기 응고조 내부에 응고액이 담겨 있다. 상기 아라미드 멀티필라멘트가 통과함과 더불어 응고액도 상기 응고튜브를 통해 지속적으로 배출되기 때문에 그 배출양 만큼 응고조에 응고액이 지속적으로 공급되어야 한다.
상기 응고튜브에는 분사부(jetting unit)를 형성함으로써 응고튜브를 통과하는 아라미드 멀티필라멘트에 응고액이 분사되도록 할 수 있다. 상기 분사부에는 다수의 분사구들(jet opening)이 형성되어 있어, 응고액이 상기 분사구들을 통해 아라미드 멀티필라멘트로 분사되도록 할 수 있다. 상기 다수의 분사구들은 응고액이 아라미드 멀티필라멘트에 대하여 방사상 대칭으로 분사될 수 있도록 정렬되는 것이 바람직하다. 분사부를 통한 응고액의 분사 각도는 아라미드 멀티필라멘트의 진행 방향에 대하여 0 내지 85°가 바람직하다.
상기 응고액은 물, 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 알코올, 또는 이들의 혼합물이며, -10 내지 +90℃로 유지된다. 선택적으로, 상기 응고액은 소량의 황산을 더 포함할 수 있다. 아라미드 멀티필라멘트가 응고액을 통과할 때 멀티필라멘트 내에 존재하는 황산이 제거되는데, 황산이 멀티필라멘트로부터 급격히 제거됨으로써 멀티필라멘트의 물성 저하가 발생하는 것을 방지하기 위하여, 응고액에 황산이 첨가될 수 있다.
완전히 응고된 아라미드 멀티필라멘트는 수세부 및 건조부를 순차적으로 거쳐 최종적으로 지관에 권취된다.
상기 수세부에서는 아라미드 멀티필라멘트가 0.3 내지 1.3%의 가성 수용액(aqueous caustic solution)로 1차 세정된 후 0.01 내지 0.1%의 가성 수용액으로 2차 세정될 수 있다.
이어서, 아라미드 멀티필라멘트에 잔류하는 수분이 건조부에서 제거된다.
이어서, 건조가 완료된 아라미드 멀티필라멘트를 지관에 각각 감는다. 권취 속도는 300 내지 1,500 m/분이다.
이하, 실시예들과 비교예들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예는 본발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐이므로 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안 된다.
실시예
1kg의 폴리파라페닐렌테레프탈아미드(PPD-T)와 50g의 마스터 배치를 4kg의 황산에 100℃에서 3시간 동안 용해시켜 방사도프를 제조하였다. 상기 마스터 배치는 60중량%의 나일론 6 및 상기 나일론 6에 균일하게 분산된 40 중량%의 나노 카본블랙(평균 입경: 18nm)을 포함하였다. 상기 방사도프를 100㎛ 노즐을 통해 방사하여 15㎛의 직경을 갖는 아라미드 섬유를 제조하였다.
비교예 1
폴리파라페닐렌테레프탈아미드(PPD-T)만을 황산에 용해시켜 방사도프를 제조하였다는 것을 제외하고는 위 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 섬유를 제조하였다. 이어서, 상기 아라미드 섬유에 대전방지제로서 40중량%의 인산에스테르를 포함하는 유제를 부여하였다.
비교예 2
방사도프 제조시 마스터 배치 대신에 20g의 나노 카본블랙(평균 입경: 18nm)을 황산에 직접 첨가하였다는 것을 제외하고는 위 실시예 1과 동일한 방법으로 아라미드 섬유를 제조하였다.
이상에서 얻어진 실시예 및 비교예들의 아라미드 섬유들의 인장강도 및 이들로부터 발생하는 정전기를 다음의 방법으로 각각 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
인장강도의 측정
인스트론 시험기(Instron Engineering Corp, Canton, Mass)에서 길이가 25cm인 샘플이 파단될 때의 강력(g)을 측정한 후 이를 샘플의 데니어(denier)로 나눔으로써 샘플의 강도를 구하였다. 이때, 인장속도는 300mm/분으로 하였고, 초하중은 섬도 × 1/30g으로 하였다. 아라미드 섬유의 인장강도는 5개의 샘플들을 테스트 한 후 그 평균값으로 구하였다.
정전기의 측정
5kg의 아라미드 섬유가 감겨있는 지관으로부터 10mm 떨어진 위치에 KASUGA사의 KSD-2000 정전기 측정기를 놓고 20±2℃ 및 65±5%의 상대습도 하에서 상기 아라미드 섬유로부터 발생되는 정전기를 10회 측정한 후 최대값과 최소값을 제외한 나머지 데이터들의 평균을 산출하였다. 이어서, 지관에 감겨 있는 아라미드 섬유를 풀어서 10개의 롤들을 통과시킨 후 다른 지관에 재권취하였다. 이때, 아라미드 섬유와 롤들의 총 접촉 길이는 5m이었다. 이어서, 전술한 방법과 동일한 방법으로 정전기를 10회 측정한 후 최대값과 최소값을 제외한 나머지 데이터들의 평균을 산출하였다.
실시예 비교예 1 비교예 2
재권취 전 재권취 후 재권취 전 재권취 후 재권취 전 재권취 후
인장강도(g/d) 21.5 21.5 22.5 22.5 13.5 13.5
정전기(V) 20 25 50 200 120 150

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 방향족 폴리아미드를 준비하는 단계;
    지방족 폴리아미드 및 상기 지방족 폴리아미드 내에 분산되어 있는 나노 카본블랙을 포함하는 마스터 배치(master batch)를 준비하는 단계;
    방사도프를 얻기 위하여, 상기 방향족 폴리아미드 및 상기 마스터 배치를 함께 황산 용매에 용해시키는 단계;
    구금을 통해 상기 방사도프를 압출하는 단계;
    멀티필라멘트를 얻기 위하여, 상기 압출된 방사도프를 응고시키는 단계;
    상기 멀티필라멘트를 수세하는 단계; 및
    상기 수세된 멀티필라멘트를 건조시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제전성 아라미드 섬유의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 지방족 폴리아미드는 나일론 6 또는 나일론 66인 것을 특징으로 하는 제전성 아라미드 섬유의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 마스터 배치 내의 상기 나노 카본블랙의 함량은 5 내지 80 중량%이고,
    상기 건조된 멀티필라멘트는 0.1 내지 20 중량%의 상기 나노 카본블랙을 포함하는 것을 특징으로 하는 제전성 아라미드 섬유의 제조방법.
KR1020110143460A 2011-12-27 2011-12-27 제전성 아라미드 섬유 및 그 제조방법 KR101755200B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110143460A KR101755200B1 (ko) 2011-12-27 2011-12-27 제전성 아라미드 섬유 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110143460A KR101755200B1 (ko) 2011-12-27 2011-12-27 제전성 아라미드 섬유 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130075192A KR20130075192A (ko) 2013-07-05
KR101755200B1 true KR101755200B1 (ko) 2017-07-20

Family

ID=48989126

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110143460A KR101755200B1 (ko) 2011-12-27 2011-12-27 제전성 아라미드 섬유 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101755200B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101971539B1 (ko) * 2013-12-30 2019-04-23 코오롱인더스트리 주식회사 유색 아라미드 섬유의 제조방법
KR101971540B1 (ko) * 2013-12-31 2019-04-23 코오롱인더스트리 주식회사 유색 아라미드 섬유의 제조방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005054277A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Toray Ind Inc 繊維および布帛
JP2006342471A (ja) 2005-06-10 2006-12-21 Teijin Techno Products Ltd 導電性芳香族ポリアミド繊維

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005054277A (ja) * 2003-08-01 2005-03-03 Toray Ind Inc 繊維および布帛
JP2006342471A (ja) 2005-06-10 2006-12-21 Teijin Techno Products Ltd 導電性芳香族ポリアミド繊維

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130075192A (ko) 2013-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101108425B1 (ko) 탄소나노튜브 및 아라미드의 복합섬유 제조방법
KR101755200B1 (ko) 제전성 아라미드 섬유 및 그 제조방법
KR101431275B1 (ko) 방향족 폴리아미드 중합체 및 그 제조방법, 및 아라미드섬유 및 그 제조방법
KR101552376B1 (ko) 아라미드 섬유의 제조장치
KR101245890B1 (ko) 아라미드 섬유 및 그 제조방법
KR101881827B1 (ko) 다단 응고조로 구성된 아라미드 섬유의 제조장치 및 이에 의한 아라미드 섬유
KR100930204B1 (ko) 아라미드 섬유 및 그 제조방법
KR101238091B1 (ko) 아라미드 섬유 및 그 제조방법
KR20090104599A (ko) 아라미드 섬유 및 그 제조방법
KR101860159B1 (ko) 연속 아라미드 테이프 및 그 제조방법
KR20150002174A (ko) 아라미드 섬유의 제조방법
CN107923074A (zh) 高强度共聚芳族聚酰胺纤维
KR20130063726A (ko) 인쇄회로기판 제조용 아라미드 섬유 및 그 제조방법
KR20120075924A (ko) 방향족 폴리아미드 필라멘트의 제조방법
KR101407908B1 (ko) 아라미드 섬유 및 그 제조방법
KR101410544B1 (ko) 아라미드 섬유의 제조방법
KR20090104600A (ko) 방향족 폴리아미드 중합체 및 그 제조방법, 및 아라미드섬유 및 그 제조방법
KR101342270B1 (ko) 파라계 아라미드 섬유
KR102679245B1 (ko) 파라-아라미드 섬유의 제조 방법
KR20140054551A (ko) 전도성 아라미드 섬유의 제조방법 및 이로 제조된 전도성 아라미드 섬유
KR101596065B1 (ko) 아라미드용 조성물 및 이를 이용하여 제조된 아라미드 제품
KR101946318B1 (ko) 공중합 아라미드 섬유의 제조방법 및 이로 제조된 공중합 아라미드 섬유
KR101287243B1 (ko) 아라미드 섬유 및 그 제조방법
KR101287277B1 (ko) 아라미드 섬유 및 그 제조방법
KR101233449B1 (ko) 아라미드 섬유 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant