KR101881827B1 - 다단 응고조로 구성된 아라미드 섬유의 제조장치 및 이에 의한 아라미드 섬유 - Google Patents

다단 응고조로 구성된 아라미드 섬유의 제조장치 및 이에 의한 아라미드 섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도프를 공급하는 도프 공급부; 상기 도프 공급부로부터 공급된 도프를 압출하는 방사구금; 및 상기 방사구금으로부터 압출된 도프를 응고시키기 위한 다단 응고조로 구성된 응고부로 구성되고, 상기 응고부는 상기 방사구금의 하부에 위치하며 1차 응고액이 담겨있는 1차 응고조; 상기 1차 응고조의 측면에 1차 응고액을 제공하는 제1 유입구; 상기 1차 응고액의 배출 통로를 제공하기 위하여 상기 1차 응고조의 하부에 위치하는 제1 응고튜브; 상기 1차 응고조 하부에 연결된 2차 응고조;상기 2차 응고조의 측면에 2차 응고액을 제공하는 제2 유입구; 상기 2차 응고액의 배출 통로를 제공하기 위하여 상기 2차 응고조의 하부에 위치하는 제2 응고튜브로 구성되되,상기 방사구금으로부터 압출된 도프는 상기 1차 응고조, 제1 응고튜브, 2차 응고조 및 제2 응고튜브를 차례로 통과하면서 응고되어 멀티필라멘트를 형성하는 것을 특징으로 하는 다단 응고조로 구성된 아라미드 섬유의 제조장치에 관한 것이다.

Description

다단 응고조로 구성된 아라미드 섬유의 제조장치 및 이에 의한 아라미드 섬유{Apparatus For Producing Aramid Fibers Composed Of Multi-stage Coagulation Baths And Aramid Fibers}
본 발명은 아라미드 섬유의 제조장치 및 이에 의한 아라미드 섬유에 관한 것으로 기존의 습식방사의 효율향상을 위해서 다단 응고조의 수직온도구배를 이용하여 도프에서 잔류 혼합용매의 제거를 극대화하여 인장강도, 신도율 등 물성의 저하를 최소화할 수 있는 아라미드 섬유의 제조장치 및 이에 의한 아라미드 섬유에 관한 것이다.
전방향족 폴리아미드 필라멘트는 미국특허 제3,869,492호 및 미국특허 제 3,869,430호 등에 게재되어 있는 바와 같이, 방향족 디아민과 방향족 디에시드클로라이드를 N-메틸-2-피롤리돈을 포함하는 중합용매 중에서 중합시켜 전방향족 폴리아미드 중합체를 제조하는 공정과, 상기 중합체를 농황산 용매에 용해시켜 방사원액을 제조하는 공정과, 상기 방사원액을 방사 구금으로부터 방사하여 방사된 방사물을 비응고성 유체층을 통해 응고액 욕조내로 통과시켜 필라멘트를 형성하는 공정과, 상기 필라멘트를 수세, 건조 및 열처리하는 공정들을 거쳐 제조된다.
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.
일반적으로, 아라미드 섬유는, 방향족 폴리아미드 중합체를 제조하는 공정, 상기 방향족 폴리아미드 중합체를 황산 용매에 용해시켜 도프를 제조하는 공정, 상기 도프를 방사구금을 통해 압출하는 공정, 및 상기 압출된 도프를 응고시키는 공정을 거쳐 제조된다.
아라미드 섬유는 중심층의 탄성율에 비하여 표면층의 탄성율이 높은 스킨-코어(skin-core)구조를 가지고 있어, 아라미드 섬유에 스트레스가 가해질 경우 대부분 표면층에 스트레스가 집중되게 된다. 따라서, 아라미드 섬유의 표면층의 물리적 특성이 아라미드 섬유의 강도를 결정하는데 중요한 요소가 된다.
대한민국 공개특허공보 제2013-0075216호에는 아라미드 섬유의 제조장치에 대하여 기재되어 있다. 상기 기술은 도프 공급부; 방사구금(spinneret); 응고부(coagulating unit); 수세부; 건조부 및 와인더로 구성되어 있는데, 상기 방사구금으로부터 압출된 도프는 상기 방사구금 및 응고조 사이의 에어갭(air gap), 상기 응고조, 및 상기 응고튜브를 차례로 통과하면서 응고되어 멀티 필라멘트를 형성한다. 이때, 응고 튜브에는 그 단면이 응고 튜브의 길이 방향에 평행한 방향으로 연장된 다수의 홈들(grooves)이 형성되어 있다.
또한 대한민국 공개특허공보 제2016-0071713호에는 응고 튜브의 길이 방향에 평행한 방향으로 연장된 다수의 홈들(grooves)대신에 요철형상을 갖도록 하였다.
상기 응고튜브의 내부 홈(grooves)형상이나 요철형상등은 응고튜브의 일측의 2차응고액 분사시 난류 발생을 억제하는 특징을 갖는다.
이에 본 발명은 응고튜브의 난류억제장치 대신에 1,2차응고액의 유량 및 온도를 조절하여 방사원사의 강도 및 신도율을 향상시킬 수 있는 장치 개발을 하였다.
상기한 과제를 해결하고자 본 발명의 목적은 구금을 통해 압출된 도프가 응고액에 의해 응고되는 과정에서 다단의 응고조를 이용하여 온도구배에 따른 필라멘트 내부의 용매 특히 황산의 추출을 용이하게 함으로써 아라미드 섬유내에 잔류하는 염의 함량을 최소화할 수 있는 아라미드 섬유의 제조장치를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명은 수직으로 구분된 응고조에 투입되는 응고액의 유량 차이에 의하여 아라미드 섬유내에 잔류하는 염의 함량을 최소화할 수 있는 아라미드 섬유의 제조장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 도프를 공급하는 도프 공급부; 상기 도프 공급부로부터 공급된 도프를 압출하는 방사구금; 및 상기 방사구금으로부터 압출된 도프를 응고시키기 위한 다단 응고조로 구성된 응고부로 구성되고, 상기 응고부는 상기 방사구금의 하부에 위치하며 1차 응고액이 담겨있는 1차 응고조; 상기 1차 응고조의 측면에 1차 응고액을 제공하는 제1 유입구; 상기 1차 응고액의 배출 통로를 제공하기 위하여 상기 1차 응고조의 하부에 위치하는 제1 응고튜브; 상기 1차 응고조 하부에 연결된 2차 응고조;상기 2차 응고조의 측면에 2차 응고액을 제공하는 제2 유입구; 상기 2차 응고액의 배출 통로를 제공하기 위하여 상기 2차 응고조의 하부에 위치하는 제2 응고튜브로 구성되되,상기 방사구금으로부터 압출된 도프는 상기 1차 응고조, 제1 응고튜브, 2차 응고조 및 제2 응고튜브를 차례로 통과하면서 응고되어 멀티필라멘트를 형성하는 것을 특징으로 하는 다단 응고조로 구성된 아라미드 섬유의 제조장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 제1 유입구로 제공되는 1차 응고액의 1차 유량(P) 및 상기 제2 유입구로 제공되는 2차 응고액의 2차 유량(Q)은 아래의 식(1) 및 식(2)으로 정해지되, 상기 제1유량(P)이 제2유량(Q)보다 큰 것에 특징이 있는 다단 응고조로 구성된 아라미드 섬유의 제조장치를 제공한다.
제1유량(P) = (De^0.25) / (8*(Mono-De)^1.5) 식(1)
제2유량(Q) = 제1유량(P) / ((Mono-De)^1.5) 식(2)
유량의 단위는 m3/h,
De는 멀티필라멘트 아라미드 섬유의 섬도,
Mono-De는 멀티필라멘트를 구성하는 모노 필라멘트 섬도
또한 본 발명은 상기 방사구금으로부터 압출되는 도프는 1차 응고액 속에서 압출되는 것에 특징이 있는 다단 응고조로 구성된 아라미드 섬유의 제조장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 1차 응고액의 온도는 70~90℃이고, 상기 2차 응고액의 온도는 3~20℃인 것에 특징이 다단 응고조로 구성된 아라미드 섬유의 제조장치를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 기재된 장치에 의하여 제조되는 아라미드 섬유를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 아라미드 섬유의 섬도는 600~30,000De인 것에 특징이 있는 멀티필라멘트 아라미드 섬유를 제공한다.
본 발명은 구금을 통해 압출된 도프가 응고액에 의해 응고되는 과정에서 다단의 응고조를 이용함으로써 온도구배에 따른 필라멘트 내부의 용매 특히 황산의 추출을 용이하게 함으로써 아라미드 섬유내에 잔류하는 염의 함량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 수직으로 구분된 응고조에 투입되는 응고액의 유량 차이에 의하여 아라미드 섬유내에 잔류하는 염의 함량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명인 다단 응고조로 구성된 아라미드 섬유의 제조장치의 특징을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
아라미드 섬유 중 파라 아라미드는 방향족 폴리아미드의 한 종류로서 고강도 및 고탄성율 특성을 갖고, 폴리파라페닐렌테레프탈아미드(PPD-T), 폴리(4,4'-벤즈아닐라이드 테레프탈아미드), 폴리(파라페닐렌-4,4'-비페닐렌-디카복실산 아미드), 폴리(파라페닐렌-2,6-나프탈렌디카복실산 아미드), 또는 이들 중 2 이상의 혼합물일 수 있다.
상기 파라 아라미드는 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 1차중합을 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 2차중합을 통해 방향족 폴리아미드가 최종적으로 얻어진다. 상기 방향족 폴리아미드는 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-나프탈렌디카복실산아미드)일 수 있다.
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 슬러리제조공정을 동시에 진행할 수도 있다.
이어서, 상기 중합용액으로부터 중합용매를 추출한다. 이와 같은 추출공정은 물을 이용하여 수행하는 것이 가장 효과적이고 경제적이다.
이어서, 탈수 및 건조 공정들을 통해, 파라 아라미드에 잔류하는 물을 제거하면 된다.
본 발명은 상기 중합용액으로부터 중합용매을 다단 응고조를 이용하여 효율적으로 제거하기 위한 파라 아라미드 섬유 제조장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명인 다단 응고조로 구성된 아라미드 섬유의 제조장치의 특징을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도시된 바와 같이 본 발명은 도프를 공급하는 도프 공급부(110); 상기 도프 공급부로부터 공급된 도프를 압출하는 방사구금(120)과; 및 상기 방사구금(120)으로부터 압출된 도프를 응고시키기 위한 다단 응고조로 구성된 응고부로 구성된다.
본 발명의 특징은 상기 응고부가 다단으로 구성되며 방사구금(120)으로부터 압출된 도프는 1차 응고액(135)과 2차 응고액(145)을 차례로 통과하면서 도프에서 중합용매를 방출시키면서 응고되어 멀티필라멘트(150)를 형성한다.
상기 응고부에 대해 상세히 설명하면 상기 방사구금(120)의 하부에 위치하며 1차 응고액(135)이 담겨있는 1차 응고조(130); 상기 1차 응고조(130)에 1차 응고액(135)을 제공하는 제1 유입구(131); 상기 1차 응고액(135)의 배출 통로를 제공하기 위하여 상기 1차 응고조(130)의 하부에 위치하는 제1 응고튜브(133); 상기 1차 응고조(130) 하부에 연결되어 2차 응고액(145)이 담겨있는 2차 응고조(140); 상기 2차 응고조(140)에 2차 응고액(145)을 제공하는 제 2유입구(141); 상기 2차 응고액(145)의 배출 통로를 제공하기 위하여 상기 2차 응고조(140)의 하부에 위치하는 제2 응고튜브(143)로 구성된다.
제조된 파라 아라미드 도프는 도프 공급부(110)를 통해 방사구금(120)으로 제공된 후 압출된다. 상기 방사구금(120)은 0.1 mm 이하의 직경을 갖는 다수의 모세관들을 갖는다. 만약 방사구금(120)에 형성된 모세관의 직경이 0.1 mm를 초과할 경우에는 생성되는 모노필라멘트의 분자 배향성이 나빠짐으로써 결과적으로 멀티필라멘트의 강도가 낮아지는 결과가 야기된다.
상기 방사구금(120)으로 압출되는 도프는 1차 응고액 속에서 압출된다. 상기 압출되는 도프가 불활성 기체에 노출되는 에어갭 없이 바로 1차 응고액에서 압출되는 이유는 노출되는 기체의 온도 및 습도에 영향을 받아 도프의 표면 건조 및 변형이 일어날 수 있기 때문이다.
상기 1차 응고액(135)은 1차 응고조(130)의 측면에 위치한 제1 유입구(131)로부터 일정한 유량으로 공급을 받는다. 공급된 1차 응고액(135)은 압출된 도프와 함께 1차 응고조(130) 하부에 위치한 제1 응고튜브(133)로 유출된다. 상기 1차 응고액(135)은 공급된 유량 및 제1 응고튜브(133)로부터 유출되는 유량을 조절하여 1차 응고조(130)를 넘치거나 방사구금(120)으로부터 압출되는 도프가 공기중에 노출되지 않게 조절한다.
상기 제1 응고튜브(133)로 유출된 1차 응고액(135) 및 압출된 도프는 상기 1차 응고조(130) 하부에 연결된 2차 응고조(140)로 유입된다. 상기 2차 응고조(140)의 체적은 1차 응고조(130)의 체적보다 크며 2차 응고액(145)을 제공하기 위해 2차 응고조(140) 측면에 제2 유입구(141)가 있으며 2차 응고액(145)도 상기 2차 응고조(140) 하부에 위치한 제2 응고튜브(143)를 통해 외부로 유출된다.
상기 제1 응고튜브(133) 및 제2 응고튜브(143)는 수직선상에 위치하며 방사구금(120)으로부터 압출된 도프 및 1차 응고액(135) 및 2차 응고액(145)의 이동공간을 제공하는 특징이 있다.
또한 상기 1차 응고액(135)의 온도는 70~90℃이고, 상기 2차 응고액(145)의 온도는 3~20℃인 것에 특징이 있다.
상기와 같이 1,2차 응고액(135)(145)의 온도차를 두는 이유는 도프 공급부로 공급된 도프의 온도는 방사를 위한 점성을 확보하기 위하여 보통 120~150℃을 유지한다. 방사구금(120)에서 압출되는 도프는 1차 응고액에서 도프의 중합용액으로부터 중합용매를 추출하여야 하는데 70~90℃의 1차 응고액의 온도는 급격한 온도차이에 의한 도프표면의 갈라짐 또는 도프의 형상변형을 방지할 수 있으며 상기 70~90℃의 1차 응고액의 온도서 중합용매의 추출과정이 용이할 수 있다.
또한 2차 응고액(145)의 온도는 3~20℃을 갖는다. 상기 3~20℃는 2차 응고조(140) 측면에서 유입되는 온도이므로 실제 제2 응고튜브 부근의 온도는 제1응고튜브(133)에서 유입되는 70~90℃의 1차 응고액(135)이 일부 혼합될 수 있어서 약간 더 높은 값을 갖을 수 있다.
이는 아라미드 필라멘트는 사용온도에 유사한 온도로 조절하여 추가로 중합용매를 추출함으로써 70~90℃에서 도프의 조직이 이완된 상태를 단단하게 고정시킬 수 있으며 고정된 상태에서 나머지 중합용매를 추출함으로써 도프의 표면 및 형상에 변형없이 응고된 파라 아라미드 멀티필라멘트를 얻을 수 있다.
또한 상기 제1 유입구(131)로 제공되는 1차 응고액(135)의 1차 유량(P) 및 상기 제2 유입구(141)로 제공되는 2차 응고액(145)의 2차 유량(Q)은 아래의 식(1) 및 식(2)으로 특정될 수 있다.
제1유량(P) = (De^0.25) / (8*(Mono-De)^1.5) 식(1)
제2유량(Q) = 제1유량(P) / ((Mono-De)^1.5) 식(2)
상기 제1유량(P)이 제2유량(Q)보다 큰 값을 갖는다. 상기 유량의 단위는 시간당 유입량(m3)으로 본 발명은 도1에서 보듯이 2차 응고조(140)의 체적이 1차 응고조(130)의 체적보다 크고 제1 응고튜브 지름(d1)보다 제2 응고튜브 지름(d2)이 크다. 이 경우 제2 유입구(141)로 2차 응고조(140)로 유입되는 2차 응고액(145)과 제1 응고튜브(133)로부터 2차 응고조(140)로 이동하는 1차 응고액(145)의 양이 제2 응고튜브(143) 이동하는 유출양과 동일하여 결국 1,2차 응고조의 수면의 높이를 일정하게 할 수 있게 된다.
이하 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 다만 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리 범위가 이들 실시예에 반드시 한정되는 것으로 해석되어 져서는 아니된다.
실시예 및 비교예
폴리파라페닐렌테레프탈아미드(PPD-T)를 99% 농황산에 용해시켜 도프를 준비하였다. 도프 내의 폴리파라페닐렌테레프탈아미드(PPD-T)의 농도는 20중량%가 되도록 하였다. 상기 도프는 방사구금을 통해 압출된 후 응고조, 및 응고튜브를 차례로 통과하면서 응고되어 멀티필라멘트를 형성하였다.
실시예 및 비교예의 1차 및 2차 응고액의 온도 및 유량은 표1에 표시된 조건이며, 응고액 중 황산의 농도는 9중량%였다.
또한 제1 응고튜브의 직경 보다 제2 응고튜브의 직경을 크게 하여 1차, 2차 응고조의 응고액의 높이를 일정하게 유지되도록 하였다.
아라미드 섬유의 인장강도 및 신도 측정
아라미드 섬유를 25cm로 잘라 샘플을 준비한 후, ASTM D-885 시험방법에 따라 인장강도 및 신도를 측정하였다.
구체적으로는, 인스트론 시험기(Instron Engineering Corp, Canton, Mass)를 이용하여 인장속도 300mm/분에서 각각의 샘플이 파단될 때의 강력(g)을 측정하고 측정값을 샘플의 데니어(denier)로 나누어 인장강도(g/d)를 구하였다. 또한, 상기 샘플이 파단될 때의 늘어난 길이를 측정하고 측정값을 샘플의 처음의 길이(25cm)로 나누어 신도율(%)을 구하였다.

 1차 응고액 2차 응고액 De
 Mono
De		 강도
(g/d)		 신도율
(%)
온도(℃) 제1유량(P)
(m3/h)		 온도(℃) 제2유량(Q)
(m3/h)
실시예1 80 0.34 3 0.18 600 1.5 25.1 12.8
실시예2 75 0.22 8 0.08 600 2.0 24.3 11.9
실시예3 75 0.37 5 0.20 840 1.5 24.6 13.2
실시예4 85 0.38 10 0.21 1000 1.5 24.1 12.2
실시예5 85 0.25 8 0.09 1000 2.0 23.7 11.3
실시예6 75 0.42 10 0.23 1500 1.5 23.9 13.0
실시예7 90 0.90 15 0.49 30000 1.5 22.5 11.8
비교예1 75 0.30 15 0.1 1000 1.5 15.3 8.2
비교예2 75 0.51 15 0.32 1000 1.5 16.1 7.9
비교예3 70 0.38 30 0.2 1000 1.5 - -
비교예4 95 0.38 20 0.2 1000 1.5 - -
상기 표1을 보면 알 수 있듯이, 본 발명의 1차 및 2차 응고액의 온도 및 유량에 관하여 상기 표1의 값은 상기 식(1),(2)을 만족하므로 생성된 멀티필라멘트의 아라미드 섬유의 강도 및 신도율에서 비교예보다 월등함을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
110: 도프 공급부 120: 방사구금
130: 1차 응고조 131: 제1 유입구
133: 제1 응고튜브 135: 1차 응고액
140: 2차 응고조 141: 제2 유입구
143: 제2 응고튜브 145: 2차 응고액
150: 멀티필라멘트

Claims (6)

  1. 도프를 공급하는 도프 공급부;
    상기 도프 공급부로부터 공급된 도프를 압출하는 방사구금; 및 상기 방사구금으로부터 압출된 도프를 응고시키기 위한 다단 응고조로 구성된 응고부로 구성되고,
    상기 응고부는 상기 방사구금의 하부에 위치하며 1차 응고액이 담겨있는 1차 응고조;
    상기 1차 응고조의 측면에 1차 응고액을 제공하는 제1 유입구;
    상기 1차 응고액의 배출 통로를 제공하기 위하여 상기 1차 응고조의 하부에 위치하는 제1 응고튜브;
    상기 1차 응고조 하부에 연결된 2차 응고조;
    상기 2차 응고조의 측면에 2차 응고액을 제공하는 제2 유입구;
    상기 2차 응고액의 배출 통로를 제공하기 위하여 상기 2차 응고조의 하부에 위치하는 제2 응고튜브로 구성되되,
    상기 방사구금으로부터 압출된 도프는 상기 1차 응고조, 제1 응고튜브, 2차 응고조 및 제2 응고튜브를 차례로 통과하면서 응고되어 멀티필라멘트를 형성하는 것을 특징으로 하고,
    상기 제1 유입구로 제공되는 1차 응고액의 제1유량(P) 및 상기 제2 유입구로 제공되는 2차 응고액의 제2유량(Q)은 아래의 식(1) 및 식(2)으로 정해지되,
    상기 제1유량(P)이 제2유량(Q)보다 큰 것에 특징이 있는 다단 응고조로 구성된 아라미드 섬유의 제조장치.

    제1유량(P) = (De^0.25) / (8*(Mono-De)^1.5) 식(1)
    제2유량(Q) = 제1유량(P) / ((Mono-De)^1.5) 식(2)

    유량의 단위는 m3/h,
    De는 멀티필라멘트 아라미드 섬유의 섬도,
    Mono-De는 멀티필라멘트를 구성하는 모노 필라멘트 섬도
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 방사구금으로부터 압출되는 도프는 1차 응고액 속에서 압출되는 것에 특징이 있는 다단 응고조로 구성된 아라미드 섬유의 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 1차 응고액의 온도는 70~90℃이고, 상기 2차 응고액의 온도는 3~20℃인 것에 특징이 다단 응고조로 구성된 아라미드 섬유의 제조장치.
  5. 제1항, 제3항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 기재된 장치에 의하여 제조되는 아라미드 섬유.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 아라미드 섬유의 섬도는 600~30,000De인 것에 특징이 있는 아라미드 섬유.
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