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KR100960047B1 - High strength poly (폴리 -phenylene terephthalamide) fiber with improved fatigue resistance and method for producing same - Google Patents

High strength poly (폴리 -phenylene terephthalamide) fiber with improved fatigue resistance and method for producing same Download PDF

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KR100960047B1
KR100960047B1 KR1020050135964A KR20050135964A KR100960047B1 KR 100960047 B1 KR100960047 B1 KR 100960047B1 KR 1020050135964 A KR1020050135964 A KR 1020050135964A KR 20050135964 A KR20050135964 A KR 20050135964A KR 100960047 B1 KR100960047 B1 KR 100960047B1
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Abstract

본 발명은 실리카 화합물을 포함하는 내피로성이 향상된 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유의 제조방법에 관한 것으로, p-페닐렌테레프탈아미드 단위를 95 몰% 이상 함유하고 실리카 화합물 포함하며 고유점도가 5.5 내지 7.0 범위인 광학 이방성 원액의 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드)로부터 비응고액(예를들면, 공기)중에 방사한 다음 응고액(예를들면, 물)중에 고화시켜 중화, 세정, 건조 등의 공정을 거쳐 원사의 신도가 4.5% 이상이며 강도가 20g/d 이상인 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유의 제조방법에 관한 것이다. 상기 방법에 의해 제조되는 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유는 내피로성이 우수하여 광섬유보강재, 각종 복합재 등에 사용되며 특히 고무제품의 보강재로 탁월한 성능을 발휘하여 이전의 제품에 비하여 향상된 내피로성을 가지게 된다.The present invention relates to a method for producing a fatigue-resistant poly (p-phenylene terephthalamide) fiber containing a silica compound, containing 95 mol% or more of p-phenylene terephthalamide units, containing a silica compound and intrinsic viscosity Spinning from poly (p-phenyleneterephthalamide) of optically anisotropic undiluted solution in the range of 5.5 to 7.0 into a non-coagulant (e.g. air) and then solidifying in a coagulant (e.g. water) to neutralize, wash, dry, etc. It relates to a method for producing poly (p-phenylene terephthalamide) fibers having a yarn elongation of 4.5% or more and a strength of 20 g / d or more through the process of. The poly (p-phenylene terephthalamide) fiber produced by the above method is excellent in fatigue resistance and is used for optical fiber reinforcement materials and various composite materials. To have.

폴리(p-페닐렌테레프탈아미드), 실리카 화합물, 내피로성, 고무보강재, 복합재 Poly (p-phenyleneterephthalamide), silica compound, fatigue resistance, rubber reinforcement, composite

Description

내피로성이 향상된 고강도 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유 및 이의 제조방법{High tenacity poly(p-phenyleneterephthalamide) fibers having improved fatigue properties and its manufacturing method}High tenacity poly (p-phenyleneterephthalamide) fibers having improved fatigue properties and its manufacturing method

본 발명은 실리카 화합물을 포함하는 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 중합체로 제조된 내피로성 및 강도가 우수한 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유에 관한 것으로, 본 발명에 의해 제조된 섬유는 광섬유보강재, 각종 복합재, 고무제품의 보강재에 탁월한 내피로성을 제공한다. The present invention relates to a poly (p-phenylene terephthalamide) fiber having excellent fatigue resistance and strength made from a poly (p-phenylene terephthalamide) polymer containing a silica compound, wherein the fiber produced by the present invention is an optical fiber It provides excellent fatigue resistance to reinforcement materials, various composite materials and reinforcement materials of rubber products.

폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유는 일반적으로 그 파단신도가 1.5 내지 4.4% 수준으로서 고강도 및 고탄성률의 섬유이지만 그 낮은 파단신도에 기인한 미흡한 내피로성으로 인하여 여러 용도적용, 특히 고무보강재와 같은 용도에는 단점이 있었다.Poly (p-phenylene terephthalamide) fibers generally have a high elongation at break of 1.5 to 4.4% and have high strength and high modulus of elasticity. The same use had disadvantages.

이러한 문제를 해결하기 위한 종래의 기술로는 미국특허 제4,016,236호 및 제4,560,743에는 세척 및 건조 공정 동안 섬유가 실질적으로 장력을 받지 않도록 하기 위해서 방사된 섬유를 세척 및 건조를 위해 망상 벨트 상에 조심스럽게 떨어뜨리는 에어갭 방사 공정에 의한 아라미드 섬유의 제조방법이 개시되어 있다.Conventional techniques for solving this problem include U.S. Pat.Nos. 4,016,236 and 4,560,743, which carefully treat spun fibers on a mesh belt for washing and drying to ensure that the fibers are not substantially tensioned during the cleaning and drying process. A method for producing aramid fibers by a dropping air gap spinning process is disclosed.

또한, 미국특허 제4,859,393호에는 20℃ 이상의 응고욕으로 섬유를 에어갭 방사시키고 0.2 내지 0.35g/d의 장력하에서 세척하고 0.05 내지 0.2g/d의 더욱 낮은 장력하에서 섬유를 건조시킴으로써 증가된 피로 저항을 갖는 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유의 제조 방법이 개시되었다.In addition, U.S. Patent No. 4,859,393 discloses increased fatigue resistance by airgap spinning fibers with a coagulation bath of 20 ° C. or higher, washing under a tension of 0.2 to 0.35 g / d and drying the fibers under a lower tension of 0.05 to 0.2 g / d. A process for the production of poly (p-phenyleneterephthalamide) fibers having is disclosed.

유럽 특허출원 제118,008호에는 섬유를 감압하에서 응고욕에서 챔버로 통과시킴으로써 증가된 피로 저항을 갖는 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유를 제조하는 방법이 공지되었다.EP 118,008 discloses a process for producing poly (p-phenyleneterephthalamide) fibers having increased fatigue resistance by passing the fibers into a chamber in a coagulation bath under reduced pressure.

이러한 종래기술들은 모두 응고욕 통과시 또는 세척, 건조시의 장력을 낮게 함으로써 섬유의 파단신도를 증가시키는 방법을 채택하고 있으나 실질적으로 이러한 방법들에 의해 개발된 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유의 파단신도는 5.5%를 넘지 못하여 뛰어난 내피로성을 제공하지 못하였다.     These prior arts all adopt a method of increasing the breaking elongation of the fiber by lowering the tension when passing through the coagulation bath, or when washing or drying, but substantially the poly (p-phenylene terephthalamide) fiber developed by these methods. The elongation at break of not more than 5.5% did not provide excellent fatigue resistance.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드)의 용액중합 단계 또는 기격습식방사 단계에서 트윈 스크류 압출기에 정량으로 실리카를 공급하여 방사성이 뛰어면서도 우수한 내피로성 및 강도가 우수한 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유를 제공함에 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, by supplying silica to the twin screw extruder quantitatively in the solution polymerization step of the poly (p-phenylene terephthalamide) or wet spinning step radioactive The object is to provide a poly (p-phenylene terephthalamide) fiber that is excellent in excellent fatigue resistance and strength.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, (A) p-페닐렌테레프탈아미드 단위를 95 몰% 이상 함유하고 실리카 화합물 포함하며 고유점도가 5.5 내지 7.0 범위인 광학 이방성 원액의 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드)로부터 비응고액(예를들면, 공기중)에 방사한 다음 방출사를 생성하는 단계; (B) 상기 방출사를 응고액(예를들면, 물중)에 통과시켜 고화시키는 단계; (C) 중화, 세정, 건조 등의 공정을 거친 후 사를 권취하는 단계에 의해 제조되어, (1) 5.0 내지 6.0의 고유점도, (2) 18.0 내지 26.0 g/d의 강도, (3) 4.5 내지 8.0%의 신도, (4) 0 내지 3%의 수축율의 물성을 갖는 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유를 제공한다.The present invention for achieving the above object, (A) poly (p-phenylene terephthal) of an optically anisotropic undiluted solution containing 95 mol% or more of p-phenylene terephthalamide unit, containing a silica compound and intrinsic viscosity in the range of 5.5 to 7.0 Amide) from the non-coagulant (eg, in the air) to form a release yarn; (B) passing the discharged yarn through a coagulating solution (eg in water) to solidify; (C) a process of neutralization, washing, drying, and the like, followed by winding the yarn, thereby (1) intrinsic viscosity of 5.0 to 6.0, (2) strength of 18.0 to 26.0 g / d, and (3) 4.5 To (8) poly (p-phenylene terephthalamide) fibers having physical properties of elongation of from 8.0% and shrinkage of from 0 to 3%.

또한, 상기 실리카 화합물이 흄드 실리카인(Fumed Silica) 인 것이 바람직하다.In addition, the silica compound is preferably fumed silica (Fumed Silica).

또한, 상기 실리카 화합물의 함량이 50 내지 1000 ppm인 것이 바람직하다.In addition, the content of the silica compound is preferably 50 to 1000 ppm.

또한, 상기 실리카 화합물의 함량이 150 내지 500 ppm인 것이 더욱 바람직하다. In addition, the content of the silica compound is more preferably 150 to 500 ppm.

또한, 상기 실리카 평균 입자크기가 5 내지 1000 nm인 것이 바람직하다.In addition, the silica average particle size is preferably 5 to 1000 nm.

또한, 단계 (A)에서 고화단계 직전에 비응고액이 공기중이거나 불활성기체가 되는 것이 바람직하다.Further, in step (A), it is preferable that the non-coagulant liquid be in the air or inert gas immediately before the solidification step.

또한, 단계 (B)에서 응고액은 5 내지 15wt%의 황산을 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the coagulating solution in step (B) preferably comprises 5 to 15 wt% sulfuric acid.

또한, 본 발병은 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유 2가닥을 상하연하고 레 소르시놀-포르말린-라텍스(RFL)로 처리하여, (a) 5.5% 이하의 E2.25(2.25g/d에서의 신장율)+FS(자유수축율), 및 (b) 10.0g/d 이상의 강도의 물성을 갖는 처리 코드를 제공한다.In addition, this outbreak was treated with two strands of poly (p-phenyleneterephthalamide) fibers up and down and treated with resorcinol-formalin-latex (RFL) to (a) 5.5% or less of E2.25 (2.25 g / Elongation at d) + FS (free shrinkage), and (b) a treatment cord having a physical property of strength of 10.0 g / d or more.

또한, 본 발명은 상기 처리 코드가 보강재로서 혼입된 고무제품을 제공한다.The present invention also provides a rubber product in which the treatment cord is incorporated as a reinforcing material.

이하 본 발명에 대하여 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 사용되는 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 중합물은 최소한 p-페닐렌테레프탈아미드 단위를 95 몰% 이상 함유하고, 바람직하게는 p-페닐렌테레프탈아미드 단위만으로 구성되고 실리카 화합물 포함한다.The poly (p-phenylene terephthalamide) polymer used in the present invention contains at least 95 mol% of at least p-phenylene terephthalamide units, preferably is composed of only p-phenylene terephthalamide units and comprises silica compounds.

본 발명에 따른 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 중합물은, 바람직하게는 전체 원료 및 용매계를 합산한 것에 대한 p-페닐렌디아민과 테레프탈로일클로라이드 원료의 비를 10.0 내지 13.0 wt%로 하고, 당량비를 0.95 내지 1.01의 비율로 하여 N-메틸 피롤리돈(NMP) 용액에서 10℃이하의 온도에서 용액축중합을 하고, 이를 중화, 수세 및 건조를 거쳐 순수한 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 중합물을 얻는다. 이렇게 해서 얻어진 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 중합물은 고유점도 5.5 내지 7.0 범위를 갖는다.The poly (p-phenylene terephthalamide) polymer according to the present invention preferably has a ratio of p-phenylenediamine and terephthaloyl chloride raw material to 10.0 to 13.0 wt% based on the sum of all the raw materials and the solvent system. , Solution-condensation polymerization in an N-methyl pyrrolidone (NMP) solution at a temperature of 10 ° C. or less at an equivalent ratio of 0.95 to 1.01, and neutralized, washed with water and dried to obtain pure poly (p-phenylene terephthalamide ) To obtain a polymer. The poly (p-phenylene terephthalamide) polymer thus obtained has an intrinsic viscosity in the range of 5.5 to 7.0.

상기 용액 축중합 반응 시 50 내지 1000 ppm의 실리카 화합물을 첨가하는 것이 바람직하다. 첨가양이 50 ppm보다 적으면 실리카 화합물의 양이 너무 적어 방사성 개선 효과가 미미하고, 1000 ppm보다 많으면 필요 이상의 실리카 화합물이 이물질로 작용하여 오히려 방사 시 문제가 된다.In the solution polycondensation reaction, it is preferable to add a silica compound of 50 to 1000 ppm. If the amount is less than 50 ppm, the amount of silica compound is too small to improve the radioactivity, and if it is more than 1000 ppm, more than the required silica compound acts as a foreign matter, rather it is a problem during spinning.

본 발명에서는 실리카 평균 입자크기가 5 내지 1000 nm인 것이 바람직하다. 이는 실리카 입자크기를 5 nm 미만으로 제조 시에는 비용이 증가하여 경제성이 떨어지고, 1000 nm 초과하면 방사성이 떨어진다.In the present invention, the silica average particle size is preferably 5 to 1000 nm. When the silica particle size is less than 5 nm, the cost increases and economics are lowered. If it exceeds 1000 nm, the radioactivity is poor.

이와 같이 제조된 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 중합물은 다음의 방법에 따라 섬유화 한다.The poly (p-phenylene terephthalamide) polymer thus prepared is fiberized according to the following method.

본 발명의 방사단계에 해당하는 (A) 단계에서, 고유점도가 5.5 내지 7.0 범위인 광학 이방성 원액의 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 도프를 팩 및 노즐을 통해 70 내지 85℃의 온도에서 저온 기격습식방사 함으로써 열분해 및 가수분해에 의한 중합체의 점도의 저하를 방지할 수 있다. In step (A) corresponding to the spinning step of the present invention, the poly (p-phenylene terephthalamide) dope of the optically anisotropic undiluted solution having an intrinsic viscosity in the range of 5.5 to 7.0 is cooled at a temperature of 70 to 85 ° C. through a pack and a nozzle. By violating wet spinning, a decrease in the viscosity of the polymer due to thermal decomposition and hydrolysis can be prevented.

본 발명에서는 바람직하게 방사되는 중합체를 고르게 혼합시키고, 또한 중합체의 부위별 도프점도의 균일성을 높이기 위하여 팩 상부 부분에 스태틱 믹서 등을 설치할 수 있다. In the present invention, a static mixer or the like may be installed in the upper part of the pack in order to mix the spun polymer evenly and to increase the uniformity of the dope viscosity for each part of the polymer.

본 발명의 고화 냉각 단계에 해당하는 (B)단계에서, 상기 단계 (A)에서 생성된 방출사를 응고구역을 통과시켜 고화시키기 전에 노즐 직하에서 응고구역 시작점까지의 거리, 즉 공기층을 형성하여야 한다. 이 구역을 에어 갭(기격)이라 하는데, 3 내지 15 mm의 길이 및 10 내지 40℃의 온도를 가질 수 있다. 응고구역에서는 응고액이 황산을 포함하는 물로서 3 내지 15℃의 온도를 가질 수 있다.In step (B) corresponding to the solidification cooling step of the present invention, the distance from the start point of the solidification zone to the starting point of the solidification zone, i.e., the air layer, should be formed before the discharge sand generated in the step (A) passes through the solidification zone to solidify. . This zone is called an air gap and can have a length of 3 to 15 mm and a temperature of 10 to 40 ° C. In the coagulation zone, the coagulation solution may have a temperature of 3 to 15 ° C. as water containing sulfuric acid.

상기 응고액은 3 내지 15wt%의 황산을 포함하는 물이 바람직하다. 황산이 3wt% 미만일 경우에는 섬유 표면의 황산은 빨리 빠져나와서 응고가 빠르게 진행되나 섬유 내부의 황산은 쉽게 빠져나오는 것이 어렵게 되어 스킨-코어 구조의 섬유 구조가 형성되어 원사의 강도가 현저히 떨어지게 되며, 15wt%를 초과하는 경우에는 섬유의 고화가 느려지게 됨으로 인한 섬유간 융착, 사절단 등의 현상이 나타나 방사 작업이 힘들어 진다.The coagulating solution is preferably water containing 3 to 15wt% sulfuric acid. If the sulfuric acid is less than 3wt%, sulfuric acid on the fiber surface quickly escapes to solidify rapidly, but sulfuric acid inside the fiber is difficult to escape easily, forming a skin-core structure of the fiber structure, which significantly reduces the strength of the yarn. If it exceeds the%, the fiber solidification is slowed down, resulting in fusion between fibers and cutting, which makes the spinning work difficult.

(C) 단계에서는, 고화되어 나온 사를 공급 롤러에 일정 회수 감은 후 수세, 중화의 과정을 거쳐 건조 롤러에서 수분을 증발시켜 권취한다.In step (C), the solidified yarn is wound around the feed roller for a predetermined number of times, and then washed with water and neutralized to evaporate the moisture from the drying roller.

본 발명의 방법에 따라 제조된 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유는 (1) 5.0 내지 6.0의 고유점도, (2) 18.0 내지 26.0 g/d의 강도, (3) 4.5 내지 8.0%의 신도, (4) 0 내지 3%의 수축율을 갖는다.The poly (p-phenyleneterephthalamide) fibers produced according to the method of the present invention have (1) intrinsic viscosity of 5.0 to 6.0, (2) strength of 18.0 to 26.0 g / d, and (3) elongation of 4.5 to 8.0%. , (4) has a shrinkage of 0 to 3%.

또한, 본 발명에 따르면, 제조된 연신사는 통상적인 처리방법에 의해 처리 코드로 전환될 수 있다. 예를 들면, 1500데니어의 연신사 2가닥을 450turns/m(일반적인 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 처리 코드 기준 꼬임수)로 상하연(plying and cabling)하여 코드 사를 제조하고, 이 코드 사를 1차로 딥핑 탱크(dipping tank)에서 접착액(예: 이소시아네이트+에폭시 수지, 또는 PCP(파라클로로페놀) 수지+RFL(레소르시놀-포르말린-라텍스))에 침적한 다음 건조 지역(drying zone)에서 110~180℃로 0.0~3.0% 연신하에 150~200초간 건조하고 고온 연신 지역(hot stretching zone)에서 225~255℃로 2.0~6.0% 연신하에 45~80초간 열고정한 후, 2차로 다시 접착액(예: RFL)에 침적한 다음 130~170℃로 90~120초간 건조하고 225~255℃로 -2.0~2.0% 연신하에 45~80초간 열고정함으로써, 2.5% 이하의 E2.25(2.25g/d에서의 신장율)+FS(자유수축율) 및 12.0g/d 이상의 강도를 갖는 처리 코드를 제조할 수 있다. Further, according to the present invention, the drawn yarn can be converted into a treatment code by a conventional treatment method. For example, two cords of 1,500 denier stretched yarns were plyed and cabling at 450 turns / m (twist of standard poly (p-phenylene terephthalamide) treated cord) to prepare cord yarns. Is first deposited in an adhesive liquid (e.g. isocyanate + epoxy resin, or PCP (parachlorophenol) resin + RFL (resorcinol-formalin-latex)) in a dipping tank and then drying zone ) And dried for 150 to 200 seconds at a temperature of 0.0 ~ 3.0% at 110 to 180 ° C, and heat-setting for 45 to 80 seconds at a temperature of 2.0 to 6.0% at 225 to 255 ° C in a hot stretching zone. After dipping in an adhesive liquid (e.g. RFL), drying at 130-170 ° C for 90-120 seconds and heat setting at 225-255 ° C under -2.0-2.0% stretching for 45-80 seconds, E2.25 (less than 2.5%) Treatment cords having elongation at 2.25 g / d) + FS (free shrinkage) and strength of at least 12.0 g / d can be produced.

상기에 설명한 바와 같이 본 발명은 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 용액중합 단계 또는 기격습식방사 단계에서 트윈 스크류 압출기에 정량으로 실리카를 첨가하여, 방사성이 뛰어면서도 우수한 내피로성 및 강도가 우수한 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유 제조할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다. 특히 본 발명의 고강력 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유로부터 형성된 처리 코드는 치수안정성 및 강도가 우수하여 타이어 및 벨트 등의 고무제품의 보강재로서 또는 기타 산업적 용도로서 유용하게 사용될 수 있다.As described above, according to the present invention, silica is quantitatively added to a twin screw extruder in a poly (p-phenylene terephthalamide) solution polymerization step or a wet-wetting spinning step, so that it has excellent radiation resistance and high strength ( It has been found that p-phenyleneterephthalamide) fibers can be produced and the present invention has been completed. In particular, the treatment cord formed from the high-strength poly (p-phenyleneterephthalamide) fibers of the present invention is excellent in dimensional stability and strength and can be usefully used as a reinforcement material for rubber products such as tires and belts or for other industrial uses.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 좀 더 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 한정하지는 않으며, 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 사의 각종 물성 평가는 다음과 같은 방법으로 실시하였다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples. However, the following examples are not intended to limit the present invention, but are not limited thereto. Various physical property evaluations of the companies manufactured in Examples and Comparative Examples of the present invention were performed by the following method.

(1) 고유점도(I.V.)(1) Intrinsic viscosity (I.V.)

95% 정제 황산 시약에 시료 0.5g을 농도가 0.5g/100ml 되도록 상온(25℃)에서 15시간 용해시킨 후 우베로드(Ubbelohde) 점도계에 옮겨 담아 30℃ 항온조에서 10분간 유지시키고, 점도계와 흡인장치(aspirator)를 이용하여 용액의 낙하 초수를 구했다. 용매의 낙하 초수도 동일한 방법으로 구한 다음, 하기 수학식 1 및 2에 의해 R.V.값 및 I.V.값을 계산하였다.Dissolve 0.5g of sample in 95% purified sulfuric acid reagent at room temperature (25 ℃) for 15 hours to concentration 0.5g / 100ml, transfer to Ubbelohde viscometer, hold for 10 minutes in 30 ℃ thermostat, viscometer and suction device (aspirator) was used to determine the number of drops of solution. The falling seconds of the solvent was also determined in the same manner, and then the R.V. and I.V. values were calculated by the following equations (1) and (2).

Figure 112005078620923-pat00001
--------------(1)
Figure 112005078620923-pat00001
--------------(One)

Figure 112005078620923-pat00002
---------------(2)
Figure 112005078620923-pat00002
---------------(2)

상기 식에서, C는 용액 중의 시료의 농도(g/100ml)를 나타낸다.Where C represents the concentration of the sample in solution (g / 100ml).

(2) 강신도(2) strength

인스트론(Instron) 5565(인스트론사제, 미국)를 이용하여, ASTM D 885의 규정에 따라 표준 상태(20℃, 65% 상대습도)하에서 250mm의 시료 길이, 300mm/분의 인장속도 및 80turns/m의 조건으로 강신도를 측정하였다.Using Instron 5565 (manufactured by Instron, USA), 250 mm sample length, 300 mm / min tensile speed and 80 turns / s under standard conditions (20 ° C., 65% relative humidity) according to ASTM D 885 Elongation was measured under conditions of m.

(3) 밀도 (3) density

23℃의 온도에서 크실렌/사염화탄소 밀도구배관을 이용하여 시료의 밀도(ρ)를 구하였다. 이때, 밀도구배관은 1.40~1.48 g/cm2 범위의 밀도를 가지며 ASTM D 1505의 규정에 따라 제조된 것을 사용하였다.The density (ρ) of the sample was calculated | required using the xylene / carbon tetrachloride density gradient tube at the temperature of 23 degreeC. At this time, the density gradient pipe has a density in the range of 1.40 ~ 1.48 g / cm 2 and was prepared according to the ASTM D 1505.

(4) 수축율(4) shrinkage

시료를 20℃, 65% 상대습도의 표준 상태하에서 24시간 이상 방치한 후 0.1g/d에 상당하는 중량을 달아 길이(L0)를 측정하고, 무장력 상태하에서 드라이 오븐을 이용하여 150℃하에서 30분간 처리한 다음 꺼내어 4시간 이상 방치한 후 하 중을 달아 길이(L)를 측정하여 하기 수학식 3에 의해 수축율을 계산하였다.The sample was left at 20 ° C. and 65% relative humidity for at least 24 hours, and then weighed at a weight of 0.1 g / d to measure the length (L 0), and under a no-tension condition for 30 minutes at 150 ° C. using a dry oven. After the treatment was taken out and left for 4 hours or more, the load was measured, the length (L) was measured, and the shrinkage ratio was calculated by the following Equation 3.

Figure 112005078620923-pat00003
--------------(3)
Figure 112005078620923-pat00003
-------------- (3)

(5) 중간신도(5) Intermediate Shinto

강신도 S-S 커브 상에서 원사는 하중 4.5g/d에서의 신도를, 처리 코드는 하중 2.25g/d에서의 신도를 측정하여 중간신도로 하였다.On the S-S curve, the yarn was elongated at 4.5 g / d and the treated cord was elongated at 2.25 g / d.

(6) 치수안정성(6) Dimensional stability

처리 코드의 치수안정성(%)은 타이어 측벽 결각화(Side Wall Indentation, SWI) 및 핸들링에 관계되는 물성으로서 주어진 수축율에서의 높은 모듈러스로 정의되고, E2.25(2.25g/d에서의 신장율)+FS(자유수축율)는 서로 다른 열처리과정을 거친 처리 코드에 대한 치수안정성의 척도로서 유용하며 낮을수록 더 우수한 치수안정성을 나타낸다.The dimensional stability (%) of the treatment cord is defined as the high modulus at a given shrinkage as properties related to tire sidewall indentation (SWI) and handling, and E2.25 (elongation at 2.25 g / d) + FS (Free Shrinkage Rate) is useful as a measure of dimensional stability for treatment codes that have undergone different heat treatments, and the lower the better the dimensional stability.

(7) 분해온도(7) decomposition temperature

가루 상태로 잘게 자른 2mg의 시료를 팬(pan)에 담아 밀봉한 후, 퍼킨엘머 TGA를 사용하여 질소하에서 상온에서 600℃까지 분당 10℃씩 승온하면서 시료의 무게가 감소하는 온도를 분해온도로 하였다.2 mg of finely chopped powder in a pan was sealed in a pan, and the temperature at which the weight of the sample was decreased was increased to 10 ° C. per minute from room temperature to 600 ° C. under nitrogen using a PerkinElmer TGA as the decomposition temperature. .

(8) 사절수(8) the number of cuttings

사절수는 다음 수학식 4에 따라 계산한 값이다.The number of rounds is a value calculated according to Equation 4 below.

사절수 ÷ (일·pos) ---------------(4)Number of rounds ÷ (day, pos) --------------- (4)

실시예 1Example 1

고유점도(I.V.) 6.3의 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 중합물을 100.1%의 농황산에 19.5%의 솔리드 함량으로 트윈 스크류 압출기에서 녹이면서, 이때 흄드 실리카(Fumed Silica)를 300ppm 함량으로 사이드 피딩하여 72℃의 온도에서 430g/분의 토출량으로 기격 습식방사하였다. 이때, 5개의 유니트를 갖는 스태틱 믹서를 방사 도우프 도관 내에 설치하여 토출되는 도우프를 고르게 혼합시켰다. 이어, 방출사를 노즐 직하 길이 6mm의 에어갭을 통과하여 8wt%의 황산농도를 갖는 3℃의 응고액(물)에 응고시킨 후, 공급롤러, 수세, 중화, 건조 롤러를 거쳐 1500데니어의 원사를 권취하였다.A poly (p-phenylene terephthalamide) polymer of intrinsic viscosity (IV) 6.3 was dissolved in a twin screw extruder in a solid content of 19.5% in 100.1% concentrated sulfuric acid, while side-feeding fumed silica to 300ppm content. The wet wet spinning was carried out at a discharge amount of 430 g / min at a temperature of 72 ° C. At this time, a static mixer having five units was installed in the spinning dope conduit to uniformly mix the dope discharged. Subsequently, the discharged yarn was solidified in a solidifying solution (water) at 3 ° C. having a sulfuric acid concentration of 8 wt% through an air gap of 6 mm in length directly under the nozzle, and then fed through a supply roller, water washing, neutralization, and drying roller to obtain 1500 denier yarn. Wound up.

이렇게 제조된 연신사를 1500데니어의 연신사 2가닥을 450turns/m(일반적인 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 처리 코드 기준 꼬임수)로 상하연(plying and cabling)하여 코드 사를 제조하고, 이 코드 사를 1차로 딥핑 탱크(dipping tank)에서 접착액(예: 이소시아네이트+에폭시 수지, 또는 PCP(파라클로로페놀) 수지+RFL(레소르시놀-포르말린-라텍스))에 침적한 다음 건조 지역(drying zone)에서 170℃로 0.5% 연신하에 200초간 건조하고 고온 연신 지역(hot stretching zone)에서 250℃로 0.5% 연신하에 70초간 열고정한 후, 2차로 다시 접착액(예: RFL)에 침적한 다음 170℃로 120초간 건조하고 250℃로 -1.0% 연신하에 80초간 열고정하여 제조하였다.Thus, the drawn yarn was plyed and cabling two twisted strands of 1500 denier drawn yarn at 450 turns / m (twisted by standard poly (p-phenylene terephthalamide) treatment cord) to prepare cord yarn. The cord yarn was first deposited in a dipping tank in an adhesive solution (e.g. isocyanate + epoxy resin, or PCP (parachlorophenol) resin + RFL (resorcinol-formalin-latex)) and then dried area ( drying in a drying zone for 200 seconds at 0.5% elongation at 170 ° C. and heat setting at 70 ° C. under 0.5% elongation at 250 ° C. in a hot stretching zone, and then again submerged in an adhesive solution (eg RFL). Next, the mixture was dried at 170 ° C. for 120 seconds and heat-set at 250 ° C. under −1.0% of elongation for 80 seconds.

이와 같이 제조된 연신사 및 처리 코드의 물성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.The physical properties of the drawn yarn and the treatment cord thus prepared are shown in Table 1 below.

실시예 2, 3 및 비교예 1 내지 5Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 to 5

실리카 입자크기, 실리카 함량비를 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변화시키면서 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실험을 수행하여 아라미드 원사를 제조하였다.An aramid yarn was prepared by performing experiments in the same manner as in Example 1 while changing the silica particle size and silica content ratio as shown in Table 1 below.

이와 같이 제조된 아라미드 원사의 물성을 평가하여 하기 표 1에 나타내었다.The physical properties of the aramid yarn prepared as described above are shown in Table 1 below.

[표 1 ]TABLE 1

Figure 112005078620923-pat00004
Figure 112005078620923-pat00004

표 1에서 나타난 바와 같이 적정함량 이상 또는 이하의 실리카를 첨가한 비교예 1 및 2의 경우에는 실시 예와 같은 우수한 물성이 발현되는 조건에서 뛰어난 신도 및 안정적인 작업성을 얻지 못했다. As shown in Table 1, in the case of Comparative Examples 1 and 2 to which the silica content of more than or less than the appropriate content was added, excellent elongation and stable workability were not obtained under the conditions in which the excellent physical properties as in Example were expressed.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 용액중합 단계 또는 기격습식방사 단계에서에서 실리카를 첨가하여 기격습식 방사시 우수한 방사작업성을 갖고 있을 뿐만 아니라, 이로 인하여 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유는 고강력 및 고신도를 비롯한 개선된 물성을 가지며, 또한 이 사로부터 형성된 처리 코드는 내피로성이 우수하여 타이어 및 벨트 등의 고무제품의 보강재로서 또는 기타 산업적 용도로서 유용하게 사용될 수 있다. 본 발명의 방법에 따라 제조되는 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유는 고인장강도, 인장변형에 대한 저항성 및 고내열성이 요구되는 각종 용도에 적합하면서도 특히 방사시 뛰어난 작업성 또는 제사성으로 인하여 장시간 방사를 하여도 극히 적은 수의 사절을 기록한다. As described above, the present invention not only has excellent spinning workability when squeezing spinning by adding silica in the solution polymerization step or the wet spinning step, and therefore, the poly (p-phenylene terephthalamide) fiber has high It has improved physical properties including strength and high elongation, and the treatment cord formed from the yarn is excellent in fatigue resistance and can be usefully used as a reinforcement for rubber products such as tires and belts or for other industrial uses. The poly (p-phenyleneterephthalamide) fibers produced according to the process of the invention are suitable for various applications requiring high tensile strength, resistance to tensile deformation and high heat resistance, but in particular due to their excellent workability or weaving properties during spinning. Record very few trims even after prolonged radiation.

Claims (7)

(A) p-페닐렌테레프탈아미드 단위를 95 몰% 이상 함유하고, 실리카 화합물을 50 내지 1000 ppm 포함하며, 고유점도가 5.5 내지 7.0 범위인 광학 이방성 원액의 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드)로부터 비응고액에 방사한 다음 방출사를 생성하는 단계; (A) from poly (p-phenyleneterephthalamide) of an optically anisotropic stock solution containing at least 95 mol% of p-phenylene terephthalamide units, containing from 50 to 1000 ppm of silica compound, and having an intrinsic viscosity in the range of 5.5 to 7.0; Spinning in the non-coagulant solution and then generating a release yarn; (B) 이 방출사를 응고액에 통과시켜 고화시키는 단계; (B) passing the discharged yarn through the coagulating solution to solidify; (C) 중화, 세정, 건조 등의 공정을 거친 후 사를 권취하는 단계에 의해 제조되고 하기의 물성을 갖는 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유.(C) A poly (p-phenylene terephthalamide) fiber produced by the step of winding a yarn after undergoing a process such as neutralization, washing and drying and having the following physical properties. (1) 5.0 내지 6.0의 고유점도,(1) intrinsic viscosity of 5.0 to 6.0, (2) 18.0 내지 26.0 g/d의 강도,(2) an intensity of 18.0 to 26.0 g / d, (3) 4.5 내지 8.0%의 신도,(3) elongation of 4.5 to 8.0%, (4) 0 내지 3%의 수축율(4) 0 to 3% shrinkage 제 1항에 있어서, 상기 실리카 화합물이 흄드 실리카인(Fumed Silica) 인 것을 특징으로 하는 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유.The poly (p-phenylene terephthalamide) fiber according to claim 1, wherein the silica compound is fumed silica. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 실리카 평균 입자크기가 5 내지 1000 nm 인 것을 특징으로 하는 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유.3. The poly (p-phenylene terephthalamide) fiber according to claim 1 or 2, wherein the silica average particle size is 5 to 1000 nm. 제 1항에 있어서, 상기 단계 (A)에서 고화단계 직전에 비응고액이 공기 중이거나 불활성기체인 것을 특징으로 하는 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유. The poly (p-phenylene terephthalamide) fiber according to claim 1, wherein the non-coagulant liquid is in the air or inert gas immediately before the solidification step in step (A). 제 1항에 있어서, 상기 단계 (B)에서 응고액은 5 내지 15wt%의 황산을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유.The poly (p-phenylene terephthalamide) fiber of claim 1, wherein the coagulating solution in step (B) comprises 5 to 15 wt% sulfuric acid. 제 1항 또는 제2항의 폴리(p-페닐렌테레프탈아미드) 섬유 2가닥을 상하연하고 레소르시놀-포르말린-라텍스(RFL)로 처리하여 얻어지는, 하기의 물성을 갖는 처리 코드.A treatment cord having the following physical properties, obtained by treating two strands of the poly (p-phenylene terephthalamide) fibers of claim 1 or 2 up and down and treating with resorcinol-formalin-latex (RFL). (a) 2.5% 이하의 E2.25(2.25g/d에서의 신장율)+FS(자유수축율), 및 (b) 12.0g/d 이상의 강도.(a) E2.25 (elongation at 2.25 g / d) + FS (free shrinkage) of 2.5% or less, and (b) an intensity of 12.0 g / d or more. 제 6항의 처리 코드가 보강재로서 혼입된 고무제품.A rubber product in which the treatment cord of claim 6 is incorporated as a reinforcing material.
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