용융방사법에 의한 탄소섬유제조

소개글

pitch를 이용한 용융방사법에 의한 탄소섬유제조에 관한 실험보고서입니다. 직접 실험한 것이고 실험과정에 대한 사진을 직접 찍어 첨부하였습니다. 표지, 목록, 예비, 결과 모두 포함하고 있습니다. 참고로 이 실험에서 A+받았구요

목차

영문 목차임
1.Introduction
2.Theory
2.1Carbon fiber
2.1.1History
2.1.2Carbon materials
2.1.3Classification of carbon fiber
2.1.4Manufacturing process
2.2Pitch based carbon fiber
2.2.1Mesophase and Isotrope pitch
2.2.2Melt spinning
2.2.3Heat treatment
2.3Thermorgravimetre
3.Experiment
3.1Experimental matiarials
3.2Experimental apparatus
3.2.1Spinning apparatus
3.2.2.Stabilization furnace
3.2.3Carbonization furnace
3.3Experimental method
3.3.1Manufacturing of Isotrope pitch
3.3.2Softening point
3.3.3Melt spinning of pitch
3.3.4Process for stabilization
3.3.5Process for carbonization2
4.Consequences & Considerations
4.1Consequences
4.1.1Measure of Softening point
4.1.2Melt spinningofisotrope
4.1.3Stabilization
4.1.4Carbonization
4.2Considerations
4.2.1Melt spinning of isotrope
4.2.2Stabilization
4.2.3Carbonization
5.Conclusions
6.Discussions
References

본문내용

본 실험에서는 현재까지 나와있는 여러 방식 중에서도 용융방사에 의해 핏치로부터 탄소섬유를 제조하게 된다. 핏치계 탄소섬유는 석유계 및 석탄계 잔사유를 열이나 화학반응을 통하여 분자량을 증가시킴으로 얻어지는 고연화점(230 ℃ 이상)의 등방성 및 이방성 핏치를 제조한 다음 프리커서를 사용하여 섬유를 제조한다. 일반적으로 탄소섬유의 가장 중요한 원료라 할 수 있는 프리커서는 분자량 분포가 좁아야하며, 분자량 분포가 크면 방사성이 나빠지는 경향이 있다〔5〕. 그 중에서도 이방성 탄소섬유는 탄소화, 흑연화 과정을 거쳐 고성능 탄소섬유(high performance carbon fiber, HPCF)로 제조된다. 핏치계 탄소섬유는 형태에 따라 장섬유와 단섬유로 구분되며, 장섬유는 프리프레그(prepreg)나 필라멘트(filament)용으로 이용되기 때문에 사절이 없는 방사기술이 요구되며, 보통 용융방사하여 권취하는 방법에 의해 제조되고 있다〔6〕. 단섬유는 Li-ion 이차 전지의 부극재나〔7〕 각종 전극재, 복합재료용 필러, 단열재 등으로 이용되며, 낮은 가격과 높은 생산성이 장점이고, 제조방법으로는 원심 방사법과〔8〕 용융분사법(melt-brown)이〔9〕 있다.
핏치계 탄소섬유는 개발 당초에는 장래적으로 PAN계보다 제조비용에 있어서 유리하다는 견해가 있었으나 아직까지 실현되지 못했다. 하지만 핏치계 탄소섬유는 PAN계와는 다른 성능상의 특징을 갖고 있어 이후의 응용개발에 기대되는 바가 크다고 할 수 있다〔10〕. 따라서 본 실험을 통해 핏치를 원료로 용융방사용 실험장비를 이용하여 탄소섬유를 제조함으로써 탄소섬유 제조 및 공정에 대해 이해하고 반응 장치 사용법을 익히게 된다.

참고 자료

1. 문창권, 타까꾸 아끼라, “고분자 복합재료”, p. 79 (2005).
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3. 김용민, “용융분사 방사법에 의한 탄소섬유 및 활성탄소섬유의 제조 및 성질”, 전남대 대학원, p. 28.
4. 홍익표, 박양덕, 강한성, “다중공형 pitch계 탄소섬유 및 그의 제조 방법”, 특허 출원번호 10-2001-0043839, p. 2 (2001).
5. 박상희, 김찬, 양갑승, “정전방사 방법에 의한 pitch계 나노 탄소섬유 웹과 나노 활성탄소섬유 웹 제조”, 특허출원번호 10-2003-0002759, p. 2 (2003).
6. K. Iwashita, Y. Arai, and Y. Sunako, JP H02-242917 (1990).
7. C. Kim, T. Fujino, Y. Nishimura, T. Tamaki, M. Endo, and M. S. Dresselhaus, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 340, 505 (2000).
8. B. Miyasyu, JP. S62-33822 (1987).
9. S. William, et al., JP. S58-132079 (1983).
10. 문창권, 타까꾸 아끼라, “고분자 복합재료”, pp. 89-91 (2005).
11. T. Edison, “Electric Lamp”, U.S. Patent No. 233, 398 (1880).
12.한국화섬협회, http://kcfa.or.kr/jboard/?p=detail&code=gi5&id=37&page=1
13. 문창권, 타까꾸 아끼라, “고분자 복합재료”, p. 13 (2005).
14. 島村昭 治, “力-ボンファイバ”, 才-ム社 (1984).
15. 일본탄소재료학회, “신․탄소재료입문”, 한국에너지기술연구소, p. 105 (2000).
16. 砂越竹夫, “然協誌”, 44, p. 453 (1965) / 岩竹一正, “石油誌”, 20, p. 254 (1977).
17. 眞田雄三, “炭素”, 59, p. 291 (1969).
18. I. Mochida, S. M. Zeng, Y. korai, T. Hino and H. Toshima, J. Mater. “Sci.” 27 (1992).
19. Honda, H. “carbonaceous mesophase : history and prospect”, Carbon 26, p. 139 (1988).
20. 윤요림, 주창환, 이보성, “등방성 핏치의 용융방사시 연신거동”, 화학공학, 27, p. 389 (1989).
21. Mochida, I., Tochima, H. Korai, Y. and Hino, T,. “Oxygen distribution in the mesophase pitch fiber after oxidative stabillization”, J. of materials Science, 24, p. 389 (1989).
22. Kasuh, T. and March, H., “Oxidation of mesophase pitch fiber(Ⅱ)”, International Conf. on Carbon, Extended Abstracts, Newcastle, p. 193 (1990).
23. 金勝在, “기기분석”, 東和技術 (1995).
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25. 金暎姬, “핏치계 炭素纖維의 최적 산화를 위한 Parameters 결정”, p. 25 (1991).
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27. http://altair.chonnam.ac.kr/~textile/laboratory/fcml/template.php?Module=research&SubPage=1
28. 金暎姬, “pitch계 炭素纖維의 최적 산화를 위한 Parameters 결정”, pp. 19~20 (1991).
29. 金暎姬, “pitch계 炭素纖維의 최적 산화를 위한 Parameters 결정”, pp. 20~21 (1991).
30. 金暎姬, “pitch계 炭素纖維의 최적 산화를 위한 Parameters 결정”, p. 24 (1991).
31. 金鍾泌, “핏치계 Hollow 炭素纖維의 製造와 特性”, p.31
32. 金鍾泌, “핏치계 Hollow 炭素纖維의 製造와 特性”, p.35
33. 金暎姬, “pitch계 炭素纖維의 최적 산화를 위한 Parameters 결정”, p. 24 (1991)
34. 金鍾泌, “핏치계 Hollow 炭素纖維의 製造와 特性”, p.39
35. 金鍾泌, “핏치계 Hollow 炭素纖維의 製造와 特性”, p.57