일반기술

무방사 내열성 아크릴 단섬유

본 발명은 아크릴니트릴 중합체(이하 PAN으로 약칭함)의 흡수물을 용융 압출하고 이를 열안정화시킴으로써 제조한, 내열성 및 내화학성이 우수한 새로운 펄프상(상)의 아크릴 단섬유에 관한 것이다.아크릴 섬유는 의류용으로서 뿐만 아니라. 최근에 들어서는 석면대체 섬유, 보온 내열 섬유, 시멘트 보강 섬유 등의 산업용 소재로서도 각광을 받고 있다. 그러나, 이러한 산업용 소재로 사용되기 위해서는 반드시 단섬유 형태로 제조죄어야만한다. 지금까지는 용매를 사용한 용액 방사 및 연신 공정을 통하여 장섬유를 제조하고 이를 절단하여 스태플 형태의 단섬유를 얻어 왔다. 이와같은 종래의 단섬유 제조 방법에 있어서는, 용매사용에 다르는 용매 추출, 회수 정제, 공해 방지 등의 복잡한 공정이 필수적이며, 경제적 부담이 크고, 공해 문제가 유발되는 단점이 있다. 또한, 스태플 형태의 단섬유로서는 상기의 산업용 소재로서 요구되는 보강, 보온, 결착등의 특성을 모드 만족시키기에 적합하지 않다. 본 발명은 이러한종래의 아크릴 단섬유에서의 단점을 제거하고, 기계적 물성 뿐만 아니라 내열성 및 내화학성이 매우 우수하여 석면 대체섬유, 보온 내열 섬유, 시멘트 보강 섬유등의 산업용 소재로서 아주 적합한 새로운 펄스상 아크릴 단섬유에 관한 것이다.종래의 아크릴 섬유의 제조에 있어서는 미세공(微細孔)을 통한 필라멘트 방사 및 고배율의 연신 공정이 없이는 분자 배향을 갖는 섬유를 얻을 수 없었다. 더욱이, 분자 배향을 이룬 펄프상 섬유의 제조에 있어서는, PAN을 용매에 녹이는 원액제조, 방사, 고화, 용매 제거 및 회수, 연신, 절단, 피브릴화등 여러 공정을 통한 복잡한 방법에 의해서 만이 제조가 가능하다.그런데, 본 발명에서는 종래의 많은 단계의 공정을 생략함으로써, 기존의 방사 공정을 전혀 거치지 않고, PAN에 공융체(共融體)로서 소량의 물만을 혼합하여 용융 압출하는 획기적인 단순공정을 통하여 고도 분자 배향의 섬유 구조를 가지는압출물을 제조하고 이를 열안정화시켜 내열성및 내화학성을 크게 향상시킨 세로운 펄프상 아크릴 단섬유를 얻는 것을 특징으로 하고 있다.PAN은 측쇄 니트릴기의 강한 극성으로 인하여 분자쇄 들이 불규칙한 나선형으로 틀어져서 강직쇄에 가까운 특성을 갖고있는 것으로 알려져 있다(W.R. Krigbaum 등, Journal of Polymer Science, Vol. "ⅩLIII", 467∼488, 1960). 이러한 중합물에 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 디메틸설폭사이드, 또는 NaSCN 수용액, ZnCl2 수용액, HNO3 수용액등의 강극성 용매가 가해지면 니트릴기들이 상온에서도 용매와 친화 결착되면서 서로 분리되어 유용성 용액이 된다. 이 용액을 방사구의 미세공을 통해 사출하고 용매를 제거하면, PAN은 섬유 모양을 이루면서 고화되나, 고화물 내부의 분자쇄들은 원래대로 무배향의 뭉치를 이루면서 서로 결착된 상태가 된다. 따라서, 방사 직후의 필라멘트는 섬유 모양을 갖추고 있으나내부 분자쇄들이 전혀 배향을 이루고 있지 않기 때문에 용매를 제거한 후 이것을 건조시켜면 방사된 섬유 모양 내의 PAN분자쇄들을 다시 뭉쳐서 결국 분말 상태로 되고 만다. 그러므로, 분자 구성면에서 완전한 섬유 구조를 갖기 위해서는 분자쇄들이 섬유축과 나란히 배열되도록 5배 내지 30배 이상의 고배율로 필라멘트를 연신하지 않으면 안된다. 이때, 무배향으로 뭉쳐져 있던 PAN 분자쇄 들이 풀려 길게 펼쳐지면서 서로 배열하여 직쇄 결정 영역(extended chain crystal region)을 갖는 섬유를 형성하는 것이다.이와같이, 종래의 섬유 제조 공정에 있어서는 연신 공정이 필수불가결한 핵심 공정이므로, 이 공정을 통해서만 대부분의분자쇄들이 섬유축과 나란히 배향되는 실질적인 섬유 구조를 형성시킬 수 있는 것이다.본래의 아크릴 단섬유에서의 단점을 제거하고, 기계적 물성 뿐만 아니라 내열성 및 내화학성이 매우 우수하여 석면 대체섬유, 보온 내열 섬유, 시멘트 보강 섬유등의 산업용 소재로서 아주 적합한 새로운 펄스상 아크릴 단섬유에 관한 것이다.