KR101792035B1 - 내절단성이 우수한 폴리에틸렌 섬유, 그의 제조방법 및 상기 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 물품 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 슬립제가 폴리에틸렌 섬유의 표면에 편향 배치되도록 함으로써 현저하게 낮은 마찰 계수 및 우수한 내절단성을 갖는 폴리에틸렌 섬유 및 이를 포함하는 물품을 제공하는 발명에 관한 것이다.

Description

내절단성이 우수한 폴리에틸렌 섬유, 그의 제조방법 및 상기 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 물품{POLYETHYLENE FIBER HAVING IMPROVED CUT RESISTANCE, MANUFACTURING METHOD THEREOF AND ARTICLES COMPRISING THE POLYETHYLENE FIBER}
본 발명은 내절단성(cut resistance)이 우수한 폴리에틸렌 섬유, 그의 제조방법 및 상기 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 물품에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 슬립제가 폴리에틸렌 섬유의 표면에 편향 배치되도록 함으로써 현저하게 낮은 마찰 계수 및 우수한 내절단성을 갖도록 한 폴리에틸렌 섬유 및 이를 포함하는 물품에 관한 것이다.
폴리에틸렌 수지는 가격이 저렴하고, 내화학성, 제품 가공성이 우수하여, 엔지니어링 플라스틱, 필름, 섬유 및 부직포 용도로 활용이 증가되고 있으며, 섬유 분야에서는 모노필라멘트 및 멀티필라멘트로 제조되어 의류용, 산업용 등으로 용도가 확대되고 있다. 특히 최신 섬유 동향에 따라 고강도 및 고탄성률을 요구하는 고 기능성 폴리에틸렌 섬유에 관한 관심이 증가하고 있으며, 이러한 고 기능성 폴리에틸렌 섬유는 예컨대, 산업현장, 건축현장, 선박, 금속 조립시 등에서 신체에 착용되어 마찰, 뚫림 등 마모와 절단에 강한 특성을 필요로 하는 안전 물품, 예컨대, 안전 장갑 등을 제조하는데 활용되기도 한다.
대한민국 등록특허 제10-0308739호 및 제10-0459575호에는 극한점도 [η] 5 이상의 초고분자량 폴리에틸렌을 이용하여 강도 30g/d, 탄성률 900g/d 이상의 섬유를 제조하는 방법이 개시되어 있다. 하지만, 이러한 겔방사법에 의한 초고분자량 폴리에틸렌 수지는 데칼린, 파라핀유, 도데칸, 크실렌 등의 유기 용매에 용해한 후, 사이클로헥사논과 같은 휘발성 용매를 이용하여 섬유로 추출되기 때문에 사용 용매에 따른 환경 오염과 용매 회수, 정제를 위한 부대 설비 등의 추가 비용에 의한 경제적인 문제점이 대두되고 있다.
따라서, 환경 오염이나 경제적인 문제를 발생시키지 않을 뿐만 아니라, 내절단성 및 슬립성이 우수한 폴리에틸렌 섬유가 여전히 필요한 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제의 하나는, 슬립제가 포함된 폴리에틸렌 조성물로부터 제조되어 상기 슬립제가 섬유 표면에 편향 배치된 폴리에틸렌 섬유 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 내절단성이 우수하고 마찰계수가 낮아 슬립성이 우수한 폴리에틸렌 섬유를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 내절단성이 우수하고 슬립성이 우수한, 신체 착용을 위한 안전 물품, 예컨대, 안전 장갑을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 폴리에틸렌 수지에 폴리실록산, 변성 폴리실록산 또는 이들의 혼합물 중 선택되는 성분을 슬립제로 포함하는 폴리에틸렌 수지 조성물로부터 제조되는 폴리에틸렌 섬유가 제공된다.
상기 폴리에틸렌 수지 조성물은 그 조성물 100 중량%를 기준으로 상기 슬립제 0.5 내지 5 중량%를 포함할 수 있다.
또는, 상기 폴리에틸렌 수지 조성물은 그 조성물 100 중량%를 기준으로 상기 슬립제 2 내지 5중량%를 포함할 수 있다.
상기 폴리실록산, 변성 폴리실록산 또는 이들의 혼합물('폴리실록산 슬립제')은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물일 수 있다:
[화학식 1]
Figure 112014128571115-pat00001
상기 식에서,
R'과 R"은 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된, 불포화 결합을 갖지 않는 탄소수 1~30의 탄화수소; 할로겐화된 상기 탄화수소; 할로겐; 에폭시; 아미노; 또는 폴리에틸렌 옥사이드 기일 수 있고,
n은 1 내지 300의 정수일 수 있다.
상기 폴리에틸렌 수지는 50,000 내지 150,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다.
상기 폴리에틸렌 섬유는 15g/d 내지 20g/d의 강도 및 400g/d 내지 1,000g/d의 탄성률을 가질 수 있으며, 멀티필라멘트(multi-filament) 섬유 형태일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 상기 폴리에틸렌 섬유로부터 편직된, 내절단성 규격에 의한 인덱스(Index)가 2.5 내지 25인 물품이 제공되며, 상기 물품은 안전장갑일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, (S1) 폴리에틸렌 수지에 폴리실록산, 변성 폴리실록산 또는 이들의 혼합물 중 선택되는 슬립제를 포함하는 폴리에틸렌 수지 조성물을 용융 방사하여 폴리에틸렌 미연신사를 수득하는 공정, 및 (S2) 상기 폴리에틸렌 미연신사를 연신시키는 공정을 포함하는, 폴리에틸렌 섬유의 제조방법이 제공된다.
상기 (S2)에서 제조된 연신된 폴리에틸렌 섬유는 12시간 이상의 에이징을 수행될 수 있다. 보다 바람직하게는 24시간 내지 120시간동안 에이징할 수 있다.
본 발명에 따라 수득되는 폴리에틸렌 섬유에서는 폴리실록산 슬립제(slip agent)가 섬유 표면으로 마이그레이션되어 섬유 표면에 편향 배치됨에 따라, 상기 슬립제의 마찰계수 저감 효과가 보다 효과적으로 발휘되는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따라 수득되는 폴리에틸렌 섬유는 균제도가 우수하여 고배율 및 다단 연신을 통해 강도 및 탄성률이 우수한 폴리에틸렌 섬유로 제조될 수 있다.
또한, 상기 고밀도 폴리에틸렌 섬유로부터 편직된 물품, 예컨대, 안전 장갑은 우수한 내절단성 및 슬립성을 갖는다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 전술한 발명의 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 양태에 따른 슬립제가 포함된 폴리에틸렌 섬유 표면에서 슬립제가 마이그레이션 되는 과정을 나타낸 모식도이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명에서는 폴리실록산, 변성 폴리실록산 또는 이들의 혼합물이 폴리에틸렌 수지 조성물 총 100 중량%를 기준으로 0.5 내지 5 중량%의 양으로 포함되어 있는 폴리에틸렌 수지 조성물이 제공되며, 폴리실록산, 변성 폴리실록산 또는 이들의 혼합물은 슬립제로 작용하므로, 본원 명세서에서는 상기 폴리실록산, 변성 폴리실록산 또는 이들의 혼합물을 '폴리실록산 슬립제'로 지칭하기도 한다.
또한, 본원 명세서에서 '중량%'와 'wt%'는 동일한 의미를 나타내는 것으로 이해한다.
본 발명에서 사용가능한 폴리에틸렌 수지는 바람직하게는 고밀도 폴리에틸렌 수지로, 50,000 내지 150,000의 중량평균분자량을 가질 수 있고, 바람직하게는 90,000 내지 130,000의 중량평균분자량을 가질 수 있다. 폴리에틸렌 수지의 중량평균분자량이 50,000 미만인 경우에는 방사 작업성이 우수하지만 고강도 및 고탄성률의 폴리에틸렌 섬유를 수득하기 곤란하고, 중량평균분자량이 150,000을 초과하는 경우에는 폴리에틸렌 수지 조성물의 용융점도가 높아지게 되어, 용융시 흐름성이 떨어져 방사 공정상 어려움이 발생하고, 연신 배율을 증가시키지 못하게 되므로 작업성이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 상기 폴리에틸렌 수지는 5 이하의 분자량분포지수를 갖는 것일 수 있다.
본원 명세서에서 '슬립제'라 함은 첨가제의 하나로, 플라스틱 또는 합성수지의 가공성을 좋게 하고 필름이나 시트에 주로 사용되어 마찰계수를 감소시켜 잘 미끄러지도록 하는 첨가제이다.
본 발명에서 슬립제로 사용되는 폴리실록산, 변성 폴리실록산 또는 이들의 혼합물은 수지 조성물을 구성하는 폴리에틸렌과 상용성이 있어야 하고, 섬유 제조에 적합하여야 하며, 섬유 제조 시 방사 및 연신 작업성에 영향이 없어야 한다.
상기 폴리실록산 슬립제로는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 들 수 있다:
[화학식 1]
Figure 112014128571115-pat00002
상기 식에서,
R'과 R"은 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된, 불포화 결합을 갖지 않는 탄소수 1~30의 탄화수소기; 그의 할로겐화 탄화수소; 할로겐; 에폭시기; 아미노기; 또는 폴리에틸렌 옥사이드 기일 수 있고,
n은 1 내지 300의 정수일 수 있다.
이러한 폴리실록산 슬립제의 대표적인 예로는 디메틸폴리실록산; 메틸하이드로젠폴리실록산; 아미노 관능성 폴리실록산; 및 폴리에틸렌옥사이드, 에폭시기, 페닐에틸기 등으로 치환된 변성 폴리실록산을 들 수 있으며, 폴리에틸렌과 상용성이 있고 섬유 제조에 적합한 것으로 섬유 제조후 표면으로 마이그레이션 되어 슬립성이 발현된다.
본 발명에서 슬립제는 폴리에틸렌 수지와 용융 단계에서 상용성이 있어 용융 단계에서 폴리에틸렌 수지와 혼련이 되어야 하며, 노즐을 통한 방사 공정에서 노즐 표면에 발연되거나 연신 공정에서 고뎃 롤러에 사절되는 문제점을 나타내지 않아야 한다.
또한, 상기 슬립제는 용융, 압출 단계에서 폴리에틸렌 수지와 혼련되어 방사 및 연신 공정에서 폴리에틸렌 분자쇄가 강직한 결정영역보다 분자쇄 간 공간이 있고 분자간 힘이 느슨한 비결정 영역에 자리잡으며, 이러한 상태로 섬유 배향이 이루어진다. 배향된 폴리에틸렌 섬유는 비결정영역에 슬립제를 포함하고 있으며 유리전이온도 이상에서 분자간 브라운 운동으로 슬립제는 외부로 확산 및 전이되어 표면으로 마이그레이션 된다.
본 발명에서 폴리실록산 슬립제는 폴리에틸렌 수지 조성물 100 중량%에 대하여 0.5 내지 5 중량%, 바람직하게는 2 내지 5 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
폴리실록산 슬립제가 폴리에틸렌 수지 조성물 100 중량%에 대하여 0.5 중량% 미만의 양으로 사용되는 경우, 압출기 내 혼련 과정이 원활하게 이루어지고 방사 조건에 영향을 주지 않아 방사 및 연신 작업성이 원활하게 이루어지는 장점이 있지만, 폴리에틸렌 수지로부터 제조되는 폴리에틸렌 섬유 및 상기 폴리에틸렌 섬유로부터 편직된 물품의 내절단성 및 착용시 촉감이나 유연성 측면에서 유의한 효과가 나타나지 않게 된다.
폴리실록산 슬립제가 폴리에틸렌 수지 조성물 100 중량%에 대하여 5중량%초과하여 사용되는 경우, 압출기 내에서 폴리에틸렌 수지와 상기 폴리실록산 슬립제 간의 상용성 저하로 인해 혼련 과정이 원활하지 않게 되고, 원료 투입시 압출기 호퍼에 의해 원료를 강제 투입하여야 하는 불편함이 있다. 또한, 방사 시 Pre-pump 압력, Die head 압력 등 방사 작업성에 영향을 주는 인자를 만족하지 못하게 되어, 수득되는 섬유가 목적하는 섬유 데니어 등의 물성을 갖지 못하게 되고, 연신된 폴리에틸렌 섬유의 강도, 탄성률 등의 기계적 물성 역시 목적하는 수준에 도달하지 못하는 문제점을 갖는다. 또한, 안전 장갑과 같은 고강도, 내슬립성, 내마모성, 고 탄성률 등의 물성이 요구되는 물품으로 편직시, 과량의 슬립제로 인해 상기 물품의 편직 구조가 불균일해지며, 원하는 사이즈로의 가공이 곤란하게 되는 문제점도 갖는다.
상기 폴리에틸렌 섬유는 (S1) 폴리에틸렌 수지에 폴리실록산, 변성 폴리실록산 또는 이들의 혼합물 중 선택되는 슬립제를 포함하는 폴리에틸렌 수지 조성물을 용융 방사하여 고밀도 폴리에틸렌 미연신사를 수득하는 공정, 및 (S2) 상기 폴리에틸렌 미연신사를 연신시켜서, 연신된 폴리에틸렌 섬유를 수득하는 공정을 포함하는 방법에 의해 제조된다.
보다 구체적으로, (S1) 단계에서, 전술한 바와 같은 폴리에틸렌 수지에 폴리실록산, 변성 폴리실록산 또는 이들의 혼합물 중 선택되는 슬립제를 포함하는 폴리에틸렌 수지 조성물을 220℃ 내지 320℃의 압출기에서 용융시키고, 노즐로부터 100mm 이하에 200℃ 내지 300℃의 핫튜브를 설치하여 1,000m/min 이하의 저속으로 폴리에틸렌 미연신사를 권취할 수 있다.
또한, (S2) 단계에서는, 상기에서 수득한 폴리에틸렌 미연신사를 비접촉식 균일 히팅 챔버를 사용하여 다수의 고뎃 롤러를 통해 15배 이상 연신하는 단계를 포함할 수 있으며, 이에 의해 연신 공정에서 멀티필라멘트의 루프 및 모우, 단사 발생 등의 결점이 최소화되어 최종 제품인 폴리에틸렌 섬유의 품질이 향상될 수 있게 된다.
연신된 폴리에틸렌 섬유는 강도 15g/d 내지 20g/d의 강도 및 400g/d 내지 1,000g/d의 탄성률을 가질 수 있으며, 상기 폴리에틸렌 섬유는 멀티필라멘트 섬유 형태일 수 있다.
또한, (S2) 단계에서 제조된 연신된 폴리에틸렌 섬유에 대해 12시간 이상으로 에이징을 진행할 수 있다. 에이징은 슬립제가 섬유표면으로 마이그레이션되도록 하기 위한 것으로, 에이징시 외부 온도 10℃ 내지 60℃, 바람직하게는 20℃ 내지 40℃ 이하에서 진행할 수 있다. 10℃ 미만의 온도에서는 마이그레이션 효과가 불균일하여 슬립성 차이가 있으며 60℃ 보다 높은 온도에서는 폴리에틸렌 섬유에 영향이 있어 물성이 저하되는 문제점이 발생한다. 에이징 시간은 구체적으로 12시간 내지 120시간, 바람직하게는 24시간 내지 120시간의 에이징을 거치면서 섬유 표면으로 마이그레이션되며, 그 결과, 수득된 폴리에틸렌 섬유는 그 표면에 폴리실록산 슬립제가 편향 배치되는 구조를 갖게 된다.
상기 폴리실록산 슬립제는 제조 공정중의 에이징 공정을 거치면서 시간 경과에 따라 섬유 표면으로 마이그레이션되는데, 그의 개략적인 양태가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에서 알 수 있듯이, 폴리실록산 슬립제는 에이징 공정을 거치기 전에는 폴리에틸렌 섬유 전체에 균일하게 분포되어 있으나, 에이징 공정을 거치면서 폴리에틸렌 섬유의 표면으로 마이그레이션되고, 최종 수득되는 폴리에틸렌 섬유는 섬유 표면에 폴리실록산 슬립제가 편향 배치된 구조를 갖게 된다. 그 결과, 폴리에틸렌 섬유의 표면 마찰계수가 저감하게 되고, 상기 섬유로부터 제조된 필름이나 시트의 윤활성 및 슬립성이 증가하게 된다.
이러한 폴리에틸렌 섬유로 편직된 물품은 EN388:2003 규격 내절단성 테스트에 의한 내절단성 인덱스 2.5 내지 25, 더 바람직하게는 내절단성 인덱스 5 내지 20를 가질 수 있다. 또한, 본 발명에서 수득된 폴리에틸렌 섬유로 편직된 안전 장갑은 슬립제의 영향으로 더 부드러우며 유연하여 작업자에게 착용감이 우수하다.
본 발명의 폴리에틸렌 섬유 및 그로부터 편직된 물품의 우수한 물성은 다음과 같은 이유 때문이다.
폴리에틸렌 수지를 용융 방사 하여 강도 및 탄성률을 향상시키기 위해 고배율로 다단 연신하는 과정에서 섬유 축방향으로 분자쇄가 고도로 배향되어 결정화를 이루고 있기 때문에 직물 및 편물을 본질적으로 절단하기 어려운 구조를 갖게 된다.
또한, 섬유 제조 후 슬립제가 섬유 표면으로 마이그레이션 되고 섬유 축방향의 폴리에틸렌 분자쇄에 슬립제의 분자 구조가 비정 상태로 차지하면서 부드럽고 유연한 분자들이 도포막 형태로 존재하여 칼날이 누르는 순간 섬유가 받는 압력이 낮아지며 잘리는 순간 칼날과 섬유 접점에서 미끄러짐이 발생하여 폴리에틸렌 섬유 보다 더 내절단성이 우수하게 될 수 있다.
이하 본 발명을 이용한 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하나, 이는 본 발명의 예시일 뿐이며 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아님이 당업자들에게 자명하다.
실시예 1
중량평균 분자량이 110,000g/mol인 폴리에틸렌 수지 97wt%와 아미노기 관능성 폴리디메틸실록산 슬립제를 3wt% 첨가한 폴리에틸렌 조성물을 원료로 하여 용융 압출하여 미연신사를 수득한 후, 다단연신을 통해 총 18배 연신하여 폴리에틸렌 섬유를 제조하고 20℃에서 24시간 에이징 후에 장갑을 편직하였다.
실시예 2
슬립제 함량을 0.5wt%로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 폴리에틸렌 섬유로 구성된 장갑을 편직하였다.
실시예 3
슬립제 함량을 5wt%로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 폴리에틸렌 섬유로 구성된 장갑을 편직하였다.
실시예 4
슬립제 함량을 2wt%로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 폴리에틸렌 섬유로 구성된 장갑을 편직하였다.
실시예 5
폴리에틸렌 섬유를 제조한 후 에이징을 12시간으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 폴리에틸렌 섬유로 구성된 장갑을 편직하였다.
실시예 6
폴리에틸렌 섬유를 제조한 후 에이징을 120시간으로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 폴리에틸렌 섬유로 구성된 장갑을 편직하였다.
실시예 7
중량평균 분자량이 130,000g/mol인 폴리에틸렌 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 폴리에틸렌 섬유로 구성된 장갑을 편직하였다.
비교예 1
슬립제 함량을 7wt%로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 폴리에틸렌 섬유로 구성된 장갑을 편직하였다.
비교예 2
중량평균 분자량이 160,000g/mol인 폴리에틸렌 수지를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 폴리에틸렌 섬유를 제조하였으며, 연신비를 18배까지 작업할 수 없어 최대 연신비를 14배 적용된 폴리에틸렌 섬유로 구성된 장갑을 편직하였다.
비교예 3
중량평균 분자량이 160,000g/mol인 폴리에틸렌 수지를 사용한 것과 슬립제 함량을 2wt%로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 폴리에틸렌 섬유를 제조하였으며 연신비를 18배까지 작업할 수 없어 최대 연신비를 14배 적용된 폴리에틸렌 섬유로 구성된 장갑을 편직하였다.
평가 방법
(1) 압출 공정성
주 성분인 폴리에틸렌 수지와 보조 성분인 슬립제의 상용성이 없는 경우, 압출기 내부에서 주 성분과 보조 성분이 혼련이 되지 않아 압출이 원활하지 않으며 용융 방사 설비 압출기 내부 Pre-pump 압력과 Die-head 압력 수준을 백분율로 고려하여 다음과 같이 압출 공정성을 평가하였다.
<압출 공정성 평가>
Setting 압력 대비 공정율(%) Pre-pump 압력
110~95 94~80 80미만
Die head
압력		 110~95 3 2 1
94~80 2 2 1
80미만 1 1 1
3 : 설비 정상 운전
2 : 원료 강제 투입 시 정상 운전 가능
1 : 원료 투입 불가
(2) 강도 및 탄성률
섬유의 강도, 신도 및 탄성률은 만능시험기 UTM(Universal Testing Mechine, INSTRON社)를 사용하여 ASTM D-2256에 의거하여 측정하였으며 측정 온도 20℃, 상대습도 65%하에서 300mm/min의 속도로 10회 측정한 값을 강도, 신도 및 탄성률의 각각에 대해 평균 값으로 정의하였다.
강도는 만능시험기에 섬유를 파지하고 상기의 속도로 하중을 주어 인장하면 응력-변형 곡선이 나타나게 되는데, 인장하는 섬유가 절단될 때의 하중을 데니어(denier)로 나눈 값 g/d로 정의하였다.
신도는 절단될 때까지 늘어난 길이에 대한 처음 길이를 백분율로 나타낸 %로 정의하였다.
탄성률은 인장할 때 표시되는 응력-변형 곡선의 원점 부근에서 곡선의 접선 기울기를 g/d로 계산하였다.
본 측정 방법은 10회 측정 시 각각의 측정값에 대한 평균값으로 환산하여 정의 한다.
(3) 내절단성 인덱스 및 레벨
직물 혹은 편물의 내절단성 평가 방법은 EN388 규격에 의거하여 제조된 장치인 Mesdan사 Glove cut tester를 사용했다. 측정은 러버 지지체 위에 필터페이퍼가 감싸진 알루미늄 호일을 붙이고 대조 샘플 및 테스트 샘플을 위치한 후 테스트 전 대조 샘플과 테스트 샘플을 측정하여 5회 측정하여 아래와 같이 평가하여 인덱스를 계산하였다.
<내절단성 인덱스>
Sequence C
Control specimen		 T
Test specimen		 C
Control specimen		 I
Index
1 C1 T1 C2 i1
2 C2 T2 C3 i2
3 C3 T3 C4 i3
4 C4 T4 C5 i4
5 C5 T5 C6 i5
[수식 1]
Figure 112014128571115-pat00003
<내절단성 레벨>
내절단성 index <1.2 <2.5 <5 <10 <20 >20
Level 0 1 2 3 4 5
구분 실시예 1 실시예2 실시예 3 실시예 4 실시예 5 실시예 6 실시예 7
Mw(g/mol) 110,000 110,000 110,000 110,000 110,000 110,000 130,000
슬립제 함량(wt%) 3 0.5 5 2 3 3 3
압출공정성 3 3 2 3 3 3 3
연신비 18 18 18 18 18 18 18
에이징시간(hr) 24 24 24 24 12 120 24
섬도(de′) 400 400 400 400 400 400 400
강도(g/d) 16.5 16.8 16.4 16.1 16.6 16.6 17.1
탄성률(g/d) 423.1 425.3 401.2 418.5 420.1 420.1 433.7
내절단성 인덱스 11.2 7.8 7.2 10.8 9.6 11.8 10.3
내절단성 레벨 4 3 3 4 3 4 4
구분 비교예 1 비교예 2 비교예 3
Mw(g/mol) 110,000 160,000 160,000
슬립제 함량(wt%) 7 3 2
압출공정성 2 3 3
연신비 18 14 14
에이징시간(hr) 24 24 24
섬도(de′) 400 400 400
강도(g/d) 14.7 14.3 14.5
탄성률(g/d) 364.7 355.1 363.4
내절단성 인덱스 4.8 5.2 5.1
내절단성 레벨 2 3 3
상기 실시예에서 알 수 있듯이 본 발명에 따라 제조된 폴리에틸렌 섬유는 압출 공정성에 이상이 없으며, 에이징 공정에 의해 섬유 내 슬립제가 섬유 표면으로 마이그레이션되어 섬유 표면의 마찰계수를 낮아지게 되고, 이러한 섬유로 제조된 안전 장갑은 칼날에 의한 내절단성이 우수한 것으로 증명되었다.

Claims (10)

  1. 폴리에틸렌 섬유로 제조된 폴리에틸렌 물품에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 섬유는 폴리실록산, 변성 폴리실록산 또는 이들의 혼합물 중 선택되는 성분을 슬립제로 포함하는 폴리에틸렌 수지 조성물로 형성되되,
    상기 슬립제는 폴리에틸렌 섬유 형성시 섬유 표면에 편향 배치되어,
    상기 폴리에틸렌 물품의 내절단성 인덱스(Index)가 7.2 내지 11.8인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 물품.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬립제는 폴리에틸렌 수지 조성물 총 100 중량%를 기준으로 0.5 내지 5 중량% 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 물품.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리실록산, 변성 폴리실록산 또는 이들의 혼합물이 하기 화학식 1로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 물품.
    [화학식 1]
    Figure 112017021681011-pat00006

    상기 식에서,
    R'과 R"은 동일하거나 상이할 수 있고, 각각 독립적으로, 치환 또는 비치환된, 불포화 결합을 갖지 않는 탄소수 1~30의 탄화수소; 할로겐화된 상기 탄화수소; 할로겐; 에폭시; 아미노; 또는 폴리에틸렌 옥사이드 기일 수 있고,
    n은 1 내지 300의 정수일 수 있다.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 수지는 50,000 내지 150,000의 중량평균분자량을 가짐을 특징으로 하는 폴리에틸렌 물품.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 섬유는 16.1g/d 내지 17.1g/d의 강도 및 401g/d 내지 441g/d 의 탄성률을 갖는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 물품.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 섬유가 멀티필라멘트 섬유 형태인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 물품.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 물품이 안전 장갑인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 물품.
  9. (S1) 폴리에틸렌 수지에 폴리실록산, 변성 폴리실록산 또는 이들의 혼합물중 선택되는 성분을 슬립제로 포함하는 폴리에틸렌 수지 조성물을 용융 방사하여 폴리에틸렌 미연신사를 수득하는 공정, 및
    (S2) 상기 폴리에틸렌 미연신사를 연신시켜서, 연신된 폴리에틸렌 섬유를 수득하는 공정; 및
    상기 연신된 폴리에틸렌 섬유를 10 내지 60℃에서 12시간 이상 에이징하여 슬립제가 폴리에틸렌 섬유 표면에 편향 배치되도록 처리하는 공정을 포함하는 폴리에틸렌 섬유의 제조방법.
  10. 삭제
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