KR102092934B1 - 내절단성 폴리에틸렌 원사, 그 제조방법, 및 이것을 이용하여 제조된 보호용 제품 - Google Patents

내절단성 폴리에틸렌 원사, 그 제조방법, 및 이것을 이용하여 제조된 보호용 제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 높은 내절단성을 가지면서도 우수한 착용감을 제공할 수 있는 보호용 제품의 제조를 가능하게 하는 폴리에틸렌 원사, 그 제조방법, 및 이것을 이용하여 제조된 보호용 제품에 관한 것이다.

Description

내절단성 폴리에틸렌 원사, 그 제조방법, 및 이것을 이용하여 제조된 보호용 제품{Cut Resistant Polyethylene Yarn, Method for Manufacturing The Same, and Protective Article Produced Using The Same}
본 발명은 내절단성 폴리에틸렌 원사, 그 제조방법, 및 이것을 이용하여 제조된 보호용 제품 에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는, 높은 내절단성을 가지면서도 우수한 착용감을 제공할 수 있는 보호용 제품의 제조를 가능하게 하는 폴리에틸렌 원사, 그 제조방법, 및 이것을 이용하여 제조된 보호용 제품에 관한 것이다.
경찰 및 군인과 같이 보안(security) 분야에 종사하는 사람들은 물론이고 다른 다양한 산업 분야들에서 날카로운 절단도구를 다루는 사람들도 부상의 위험에 항상 노출된다. 부상 위험을 최소화하기 위해서는 장갑 또는 의복과 같은 보호용 제품이 제공되어야 한다.
상기 보호용 제품은, 칼과 같은 흉기 또는 날카로운 절단도구로부터 인체를 적절히 보호하기 위해 내절단성을 가질 것이 요구된다.
보호용 제품에 높은 내절단성을 제공하기 위하여 고강도 폴리에틸렌 원사가 상기 보호용 제품의 제조에 사용되고 있다. 예를 들어, 고강도 폴리에틸렌 원사를 그 단독으로 원단의 제조에 사용하거나, 고강도 폴리에틸렌 원사와 다른 종류의 원사(들)가 함께 합연사를 형성한 후 상기 합연사가 원단의 제조에 사용될 수 있다.
고강도 폴리에틸렌 원사의 한 종류인 초고분자량 폴리에틸렌(이하, 'UHMWPE'로 칭함) 원사는 일반적으로 600,000 g/mol 이상의 중량 평균 분자량을 갖는 선형 폴리에틸렌으로 형성된 원사로서, UHMWPE의 높은 용융 점도(melt viscosity)로 인해 겔 방사 방식에 의해서만 제조될 수 있는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 에틸렌을 유기용매 내에서 촉매의 존재 하에 중합시킴으로써 UHMWPE 용액을 만들고, 상기 용액을 방사 및 냉각시킴으로써 섬유 형태의 겔을 형성시키며, 상기 섬유 형태의 겔을 연신함으로써 고강도 및 고모듈러스의 폴리에틸렌 원사를 얻을 수 있다. 그러나, 이러한 겔 방사 방식은 유기용매의 사용을 요구하기 때문에, 환경 문제가 야기될 뿐만 아니라 유기용매의 회수에 막대한 비용이 소요된다.
일반적으로 20,000 내지 600,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는 선형 폴리에틸렌인 고밀도 폴리에틸렌은 UHMWPE에 비해 상대적으로 낮은 용융 점도를 가지기 때문에 용융 방사가 가능하고, 그 결과, 겔 방사 방식에서는 피할 수 없는 환경 문제 및 고비용의 문제점이 극복될 수 있다. 그러나, UHMWPE에 비해 상대적으로 낮은 분자량으로 인해, 고밀도 폴리에틸렌 원사의 강도는 UHMWPE 원사에 비해 낮을 수밖에 없다.
따라서, 고밀도 폴리에틸렌 원사의 강도를 향상시키려는 노력이 계속되었고, 그 결과, 용융방사를 통해 제조된 폴리에틸렌 원사로도 만족할만한 내절단성을 갖는 보호용 제품을 제조하는 것이 가능하게 되었다.
그러나, 강도 향상만을 강조하여 개발된 상기 고밀도 폴리에틸렌 원사는 보호용 제품에 만족스러운 내절단성을 제공할 수는 있을지언정 착용감(wearability) 저하라는 심각한 문제를 유발한다. 다시 말해, 상기 폴리에틸렌 원사로 제조된 보호용 장갑 또는 의복이 지나치게 뻣뻣하여 착용자의 움직임(예를 들어, 장갑의 경우, 손가락 움직임)을 방해하고 작업 능률을 저하시킨다. 이러한 나쁜 착용감은 보호용 제품의 착용 회피를 유발하여 부상의 위험을 증가시킨다.
따라서, 본 발명은 위와 같은 관련 기술의 제한 및 단점들에 기인한 문제점들을 방지할 수 있는 내절단성 폴리에틸렌 원사, 그 제조방법, 및 이것을 이용하여 제조된 보호용 제품에 관한 것이다.
본 발명의 일 관점은, 높은 내절단성을 가지면서도 우수한 착용감을 제공할 수 있는 보호용 제품의 제조를 가능하게 하는 폴리에틸렌 원사를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 관점은, 높은 내절단성을 가지면서도 우수한 착용감을 제공할 수 있는 보호용 제품의 제조를 가능하게 하는 폴리에틸렌 원사를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은, 높은 내절단성을 가지면서도 우수한 착용감을 제공할 수 있는 보호용 제품을 제공하는 것이다.
위에서 언급된 본 발명의 관점 외에도, 본 발명의 다른 특징 및 이점들이 이하에서 설명되거나, 그러한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
위와 같은 본 발명의 일 관점에 따라, 80,000 내지 180,000 g/mol의 중량 평균 분자량, 100 내지 250 g/d의 초기 모듈러스(initial modulus), 및 6 내지 10 %의 신율(elongation)을 갖는, 폴리에틸렌 원사가 제공된다.
상기 폴리에틸렌 원사는 100℃에서의 건열 수축율이 2.5% 초과 6% 이하일 수 있다.
상기 폴리에틸렌 원사는, 30℃에서의 저장 탄성률에 대한 50℃에서의 저장 탄성률의 비율이 65 내지 75 %일 수 있고, 30℃에서의 저장 탄성률에 대한 80℃에서의 저장 탄성률의 비율이 30 내지 45 %일 수 있으며, 30℃에서의 저장 탄성률에 대한 105℃에서의 저장 탄성률의 비율이 10 내지 25 %일 수 있다.
상기 폴리에틸렌 원사는 1 내지 3 데니어의 섬도를 각각 갖는 40 내지 500 개의 필라멘트들을 포함할 수 있고, 100 내지 1,000 데니어의 총섬도를 가질 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따라, 0.3 내지 3 g/10min의 용융지수(Melt Index: MI)(190℃에서)를 갖는 폴리에틸렌 칩을 용융시켜 폴리에틸렌 용융물을 얻는 단계; 다수의 노즐 홀들을 갖는 구금을 통해 상기 폴리에틸렌 용융물을 압출하는 단계; 상기 폴리에틸렌 용융물이 상기 노즐 홀들로부터 토출될 때 형성되는 다수의 필라멘트들을 냉각시키는 단계; 냉각된 상기 다수의 필라멘트들을 집속시켜 멀티필라멘트사를 형성시키는 단계; 상기 멀티필라멘트사를 8배 내지 20배의 총연신비로 연신 및 열고정하는 단계; 및 연신된 상기 멀티필라멘트사를 권취하는 단계를 포함하고, 상기 연신 단계는 다단 연신으로 진행되며, 다단 연신 중 마지막 연신 시의 이완율은 3% 내지 8% 인, 폴리에틸렌 원사 제조방법이 제공된다.
상기 폴리에틸렌 칩은 80,000 내지 180,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 가질 수 있다.
상기 연신 단계는 다수의 고뎃 롤러들을 이용하여 수행될 수 있다.
상기 멀티필라멘트사의 열고정이 다수의 고뎃 롤러들에 의해 수행될 수 있다.
본 발명의 또 다른 관점에 따라, 커버링사로 편직된 보호용 제품으로서, 상기 커버링사는, 폴리에틸렌 원사; 상기 폴리에틸렌 원사를 나선형으로 둘러싸는 폴리우레탄 원사; 및 상기 폴리에틸렌 원사를 나선형으로 둘러싸는 폴리아미드 또는 폴리에스테르 원사를 포함하고, 상기 보호용 제품은 5 이상의 내절단 지수 및 5 gf 이하의 강연도(stiffness)를 갖는, 보호용 제품이 제공된다.
상기 보호용 제품은 5.5 내지 8.5의 내절단 지수 및 2 내지 5 gf의 강연도를 가질 수 있다.
상기 폴리에틸렌 원사는 80,000 내지 180,000 g/mol의 중량 평균 분자량, 100 내지 250 g/d의 초기 모듈러스, 및 6 내지 10 %의 신율을 가질 수 있다.
상기 폴리에틸렌 원사는 100℃에서의 건열 수축율이 2.5% 초과 6% 이하일 수 있다.
상기 폴리에틸렌 원사의 중량은 상기 커버링사 전체 중량의 45 내지 85 %일 수 있고, 상기 폴리우레탄 원사의 중량은 상기 커버링사 전체 중량의 5 내지 30 %일 수 있으며, 상기 폴리아미드 또는 폴리에스테르 원사의 중량은 상기 커버링사 전체 중량의 5 내지 30 %일 수 있다.
위와 같은 본 발명에 대한 일반적 서술은 본 발명을 예시하거나 설명하기 위한 것일 뿐으로서, 본 발명의 권리범위를 제한하지 않는다.
본 발명의 폴리에틸렌 원사는 용융방사를 통해 제조됨에도 불구하고 11 g/d 이상의 높은 강도를 가짐으로써 5 이상, 더욱 바람직하게는 5.5 내지 8.5의 높은 내절단 지수를 갖는 보호용 제품의 제조를 가능하게 한다.
또한, 본 발명의 폴리에틸렌 원사는 250 g/d 이하의 낮은 초기 모듈러스 및 6% 이상의 높은 신율을 가짐으로써 5 gf 이하, 더욱 바람직하게는 2 내지 5 gf의 낮은 강연도를 갖는(즉, 우수한 착용감을 갖는) 보호용 제품의 제조를 가능하게 한다.
첨부된 도면은 본 발명의 이해를 돕고 본 명세서의 일부를 구성하기 위한 것으로서, 본 발명의 실시예들을 예시하며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에틸렌 원사 제조장치를 개략적으로 보여주고,
도 2 및 도 3은 보호용 장갑의 강연도 측정 방법을 보여준다.
이하에서는 본 발명의 폴리에틸렌 원사의 다양한 실시예들을 구체적으로 설명한다.
높은 내절단성이 요구되는 보호용 제품(예를 들어, 보호용 장갑)의 제조에 사용되며 용융방사를 통해 생산되는 본 발명의 폴리에틸렌 원사는 80,000 내지 180,000 g/mol의 중량 평균 분자량(Mw), 100 내지 250 g/d의 초기 모듈러스(initial modulus), 및 6 내지 10 %의 신율(elongation)을 가질 수 있다.
보호용 제품의 내절단성만을 지나치게 강조하였던 기존의 연구는 폴리에틸렌 원사의 초기 모듈러스를 예를 들어 300 g/d 이상으로 높이고 신율을 예를 들어 6% 미만으로 낮출 것을 제안하였다.
그러나, 본 발명에 의하면, 보호용 제품의 내절단성은 상기 폴리에틸렌 원사의 강도와 함께 상기 폴리에틸렌 원사의 미끄러움 특성(slippiness)(즉, 칼 또는 날카로운 도구가 폴리에틸렌 원사 위를 통과할 때 상기 원사에 걸리지 않고 그 표면을 따라 미끄러지도록 하는 특성) 및 상기 원사를 구성하는 섬유들의 롤링(rolling) 특성(즉, 칼 또는 날카로운 도구가 상기 원사를 지나갈 때 상기 원사의 길이방향 축을 중심으로 꼬이거나 말리는 상기 섬유들의 특성) 등에 의해 주로 결정되며, 폴리에틸렌 원사의 초기 모듈러스 및 신율은 일단 일정 수준에 도달하면 보호용 제품의 내절단성에 실질적인 영향을 더 이상 주지 않는 것으로 판단된다.
오히려, 상기 폴리에틸렌 원사의 초기 모듈러스가 지나치게 높거나 및 상기 폴리에틸렌 원사의 신율이 지나치게 낮으면, 그러한 폴리에틸렌 원사를 이용하여 제조되는 원단이 높은 강연도를 갖게 되어 보호용 제품의 착용감이 현저히 저하되며, 나쁜 커버링 특성과 편직성으로 인해 양품 수율이 낮아질 수 있다.
따라서, 본 발명자들은 폴리에틸렌 원사의 초기 모듈러스가 100 내지 250 g/d이고, 신율이 6 내지 10 %이며, 80,000 내지 180,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 가지는 경우, 우수한 강도 및 내절단 지수를 가짐과 동시에, 낮은 강연도를 가지게 되어 개선된 착용감을 가질 수 있다는 점을 실험을 통해서 확인하고 발명을 완성하였다.
구체적으로, 상기 구현예의 폴리에틸렌 원사는 80,000 내지 180,000 g/mol, 또는 120,000 내지 160,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 가지게 되어 고강도를 구현할 수 있으며, 이와 함께 100 내지 250 g/d, 또는 120 내지 200 g/d의 초기 모듈러스, 및 6 내지 10 %의 신율을 가지게 되어 높은 내절단 지수 및 우수한 착용감을 가질 수 있다.
이때, 상기 폴리에틸렌 원사의 초기 모듈러스가 250 g/d를 초과하거나 신율이 6% 미만이면, 상기 폴리에틸렌 원사를 이용하여 제조된 원단이 5 gf를 초과하는 높은 강연도를 가지게 되어, 원단이 지나치게 뻣뻣하여 보호용 제품 착용자가 불편함을 느낄 수 있다.
또한, 상기 폴리에틸렌 원사의 초기 모듈러스가 100 g/d 미만이거나 신율이 10%를 초과하면, 이러한 폴리에틸렌 원사로부터 제조된 보호용 제품을 사용자가 지속적으로 사용할 경우 내절단성이 떨어지고, 원단에 보푸라기(pills)가 유발되고, 심지어는 원단 파손이 초래될 수 있다.
한편, 본 발명의 폴리에틸렌 원사는 100℃에서의 건열 수축율이 2.5% 초과 6% 이하일 수 있다. 상기 건열 수축율이 2.5% 이하이면 원사의 초기 모듈러스가 250 g/d를 초과하게 되어 보호용 제품의 착용감이 저하될 수 있다. 반면, 상기 건열 수축율이 6%를 초과하면 그러한 원사로 제조된 완제품(예를 들어, 보호용 장갑)이 수축에 의해 변형될 위험이 높다는 문제점이 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 적절한 분자량의 폴리에틸렌 원재료를 선택하고 연신 조건을 적절히 조절함으로써 상기 폴리에틸렌 원사의 건열 수축율을 2.5% 초과 6% 이하로 조절할 수 있다.
본 발명의 폴리에틸렌 원사는 30℃에서의 저장 탄성률에 대한 50℃에서의 저장 탄성률의 비율(이하, "50℃ 저장 탄성 유지율")이 65 내지 75 %일 수 있고, 30℃에서의 저장 탄성률에 대한 80℃에서의 저장 탄성률의 비율(이하, "80℃ 저장 탄성 유지율")이 30 내지 45 %일 수 있으며, 30℃에서의 저장 탄성률에 대한 105℃에서의 저장 탄성률의 비율(이하, "105℃ 저장 탄성 유지율")이 10 내지 25 %일 수 있다.
적절한 분자량의 폴리에틸렌 원재료를 선택함으로써 폴리에틸렌 원사의 상기 저장 탄성 유지율들을 상기 범위들 내로 각각 조절할 수 있다.
50℃ 저장 탄성 유지율이 65% 미만이거나, 80℃ 저장 탄성 유지율이 30% 미만이거나, 105℃ 저장 탄성 유지율이 10% 미만이면 원사의 강도가 11 g/d 미만으로 떨어져 만족할만한 내절단성을 갖는 보호용 제품을 제조하기 어렵다. 반면, 상기 50℃ 저장 탄성 유지율이 75%를 초과하거나, 80℃ 저장 탄성 유지율이 45%를 초과하거나, 105℃ 저장 탄성 유지율이 25%를 초과하면 원사의 초기 모듈러스가 250 g/d를 초과하게 되어 보호용 제품의 착용감이 저하되고 수축율이 낮아질 수 있다.
한편, 본 발명의 폴리에틸렌 원사는 40 내지 500 개의 연속 필라멘트들(continuous filaments)의 다발인 멀티필라멘트사일 수 있다. 상기 연속 필라멘트들 각각은 1 내지 3 데니어의 섬도를 가질 수 있으며, 상기 폴리에틸렌 원사는 100 내지 1,000 데니어의 총섬도를 가질 수 있다.
한편, 본 발명의 폴리에틸렌 원사는 원사를 이용하여 제조되는 보호용 제품의 착용을 위해5 초과 9 이하의 다분산 지수(Polydispersity Index: PDI)를 가질 수 있다. 다분산 지수(PDI)는 수 평균 분자량(Mn)에 대한 중량 평균 분자량(Mw)의 비율(Mw/Mn)로서, 분자량 분포지수(MWD)로 지칭되기도 한다.
또한, 본 발명의 폴리에틸렌 원사는 원사를 이용하여 제조되는 보호용 제품이 5 이상의 내절단 지수를 가질 수 있도록 11 g/d 이상의 강도, 바람직하게는 11 내지 18 g/d의 강도를 가질 수 있다.
한편, 발명의 다른 구현예에 따르면, 0.3 내지 3 g/10min의 용융지수(Melt Index: MI)(190℃에서)를 갖는 폴리에틸렌 칩을 용융시켜 폴리에틸렌 용융물을 얻는 단계; 다수의 노즐 홀들을 갖는 구금을 통해 상기 폴리에틸렌 용융물을 압출하는 단계; 상기 폴리에틸렌 용융물이 상기 노즐 홀들로부터 토출될 때 형성되는 다수의 필라멘트들을 냉각시키는 단계; 냉각된 상기 다수의 필라멘트들을 집속시켜 멀티필라멘트사를 형성시키는 단계; 상기 멀티필라멘트사를 8배 내지 20배의 총연신비로 연신 및 열고정하는 단계; 및 연신된 상기 멀티필라멘트사를 권취하는 단계를 포함하고, 상기 연신 단계는 다단 연신으로 진행되며, 다단 연신 중 마지막 연신 시의 이완율은 3% 내지 8% 이하인, 폴리에틸렌 원사 제조방법이 제공될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에틸렌 원사 제조방법을 구체적으로 설명한다.
상기 구현예의 폴리에틸렌 원사 제조방법은 0.3 내지 3 g/10min의 용융지수(Melt Index: MI)(190℃에서)를 갖는 폴리에틸렌 칩을 용융시켜 폴리에틸렌 용융물을 얻는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 먼저 폴리에틸렌 칩(chip)을 익스트루더(extruder)(100)로 투입하여 용융시킴으로써 폴리에틸렌 용융물을 얻는다.
본 발명의 방법에서 원료로 사용되는 폴리에틸렌(이하, '폴리에틸렌 칩')은 0.3 내지 3 g/10min의 용융지수(Melt Index: MI)를 갖는다. 본 명세서에서 폴리에틸렌 칩의 용융지수는 190℃에서 측정한 값이다.
폴리에틸렌 칩의 용융지수(MI)가 0.3 g/10min 미만이면, 폴리에틸렌 용융물의 높은 점도 및 낮은 흐름성으로 인해 익스트루더(100) 내에서 원활한 흐름성을 확보하기가 어려워 방사 장치에 과부하가 걸리게 되고 공정 제어가 적절히 이루어질 수 없어 원사 물성의 균일성을 확보하기 어렵다. 반면, 폴리에틸렌 칩의 용융지수(MI)가 3 g/10min을 초과할 경우, 익스트루더(100) 내에서의 폴리에틸렌 용융물의 흐름성은 상대적으로 양호하지만 폴리에틸렌의 낮은 분자량으로 인해 11 g/d 이상의 고강도 물성을 갖는 원사를 얻기 어렵다.
상기 폴리에틸렌 칩은 80,000 g/mol 이상, 또는100,000 g/mol 이상, 또는120,000 g/mol 이상의 중량 평균 분자량(Mw)을 가질 수 있다. 상기 중량 평균 분자량(Mw)이 80,000 g/mol 미만이면 최종적으로 얻어지는 원사가 11 g/d 이상의 강도를 갖기 어렵다.
반면, 용융 지수(MI)와 일반적으로 반비례 관계에 있는 상기 중량 평균 분자량(Mw)이 180,000 g/mol을 초과할 정도로 지나치게 클 경우 높은 용융 점도로 인해 방사 장치에 과부하가 걸리게 되고 공정 제어가 적절히 이루어지지 않아 원사의 우수한 물성이 담보되기 어렵다. 따라서, 상기 폴리에틸렌 칩은 바람직하게는 180,000 g/mol 이하, 또는170,000 g/mol 이하, 또는160,000 g/mol 이하의 중량 평균 분자량(Mw)을 갖는다.
다만, 상기 폴리에틸렌 칩의 중량 평균 분자량(Mw)의 상한은 방사 과정에서 폴리에틸렌의 열분해로 분자량 감소가 다소 야기될 수 있음을 고려하여 타겟 분자량(즉, 폴리에틸렌 원사의 중량 평균 분자량으로서 본 발명에서는 80,000 내지 180,000 g/mol임)의 상한보다 약간 높을 수도 있다.
한편, 본 발명의 폴리에틸렌 칩은 100 내지 250 g/d의 초기 모듈러스 및 6 내지 10 %의 신율을 가질 수 있다.
또한, 본 발명의 폴리에틸렌 칩은 5 초과 9 이하의 다분산 지수(PDI)를 가질 수 있다.
한편, 상기 구현예의 폴리에틸렌 원사 제조방법은 다수의 노즐 홀들을 갖는 구금을 통해 상기 폴리에틸렌 용융물을 압출하는 단계를 포함할 수 있다.
폴리에틸렌 용융물은 상기 익스트루더(100) 내의 스크루에 의해 다수의 노즐 홀들을 갖는 구금(200)으로 운반된 후, 상기 노즐 홀들을 통해 압출된다. 상기 구금(200)의 노즐 홀들의 개수는 제조될 원사의 DPF(Denier Per Filament) 및 총섬도에 따라 결정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 1 내지 3 DPF 및 100 내지 1,000 데니어의 총섬도를 갖는 원사를 제조하기 위하여, 상기 구금(200)은 40 내지 500 개의 노즐 홀들을 가질 수 있다.
익스트루더(100) 내에서의 용융 공정 및 구금(200)을 통한 압출 공정은 150 내지 315 ℃, 바람직하게는 250 내지 315 ℃, 더욱 바람직하게는 260 내지 290 ℃에서 수행된다. 즉, 익스트루더(100) 및 구금(200)이 150 내지 315 ℃, 바람직하게는 250 내지 315 ℃, 더욱 바람직하게는 260 내지 290 ℃로 유지되는 것이 바람직하다. 본 발명의 일 실시예에 의하면, 폴리에틸렌 칩이 익스트루더(100)로 투입되어 구금(200)의 노즐 홀들을 통해 토출될 때까지 이동하는 공간을 복수 개로 분할하여 각 분할 공간별로 온도를 제어할 수 있다. 예를 들어, 150 내지 315 ℃, 바람직하게는 250 내지 315 ℃, 더욱 바람직하게는 260 내지 290 ℃의 온도 범위 내에서, 후단의 분할 공간 온도가 전단의 분할 공간 온도 이상이 되도록 각 분할 공간의 온도를 제어할 수 있다.
상기 방사 온도가 150℃ 미만일 경우, 낮은 방사온도로 인해 폴리에틸렌 칩의 균일한 용융(melting)이 이루어지지 않아서 방사가 곤란할 수 있다. 반면, 방사 온도가 315℃를 초과할 경우 폴리에틸렌의 열분해가 야기되어 고강도 발현이 어려울 수 있다.
상기 구금(200)의 홀 직경(D)에 대한 홀 길이(L)의 비율인 L/D는 3 내지 40일 수 있다. L/D가 3 미만이면 용융 압출시 다이스웰(Die Swell) 현상이 발생하고 폴리에틸렌의 탄성 거동 제어가 힘들게 됨으로써 방사성이 좋지 못하게 되고, L/D가 40을 초과하는 경우에는 구금(200)을 통과하는 폴리에틸렌 용융물의 넥킹(necking) 현상에 의한 사절과 함께 압력강하 따른 토출 불균일 현상이 발생될 수 있다.
한편, 상기 구현예의 폴리에틸렌 원사 제조방법은 상기 폴리에틸렌 용융물이 상기 노즐 홀들로부터 토출될 때 형성되는 다수의 필라멘트들을 냉각시키는 단계를 포함할 수 있다.
폴리에틸렌 용융물이 구금(200)의 노즐 홀들로부터 토출될 때, 방사온도와 실온 간의 차이에 의해 폴리에틸렌 용융물의 고화가 시작되면서 반고화 상태의 다수의 필라멘트들(11)이 형성된다. 본 명세서에서는, 반고화 상태의 필라멘트는 물론이고 완전 고화된 필라멘트 모두를 "필라멘트"라 통칭한다.
상기 다수의 필라멘트들(11)은 냉각부(또는 "quenching zone")(300)에서 냉각됨으로써 완전 고화된다. 상기 필라멘트들(11)의 냉각은 공냉 방식으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 상기 필라멘트들(11)의 냉각은 0.2 내지 1 m/sec 풍속의 냉각풍을 이용하여 15 내지 40 ℃에서 수행될 수 있다. 상기 냉각 온도가 15℃ 미만이면 과냉각으로 인해 신도가 부족하여 후속의 연신 과정에서 사절이 발생할 수 있고, 상기 냉각 온도가 40℃를 초과하면 고화 불균일로 인해 필라멘트들(11) 간 섬도 편차가 커지고 연신 과정에서 사절이 발생할 수 있다.
한편, 상기 구현예의 폴리에틸렌 원사 제조방법은 냉각된 상기 다수의 필라멘트들을 집속시켜 멀티필라멘트사를 형성시키는 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 집속기(400)로 상기 냉각 및 완전 고화된 필라멘트들(11)을 집속시켜 하나의 멀티필라멘트사(multifilament yarn)(10)를 형성시킨다.
도 1에 예시된 바와 같이, 상기 멀티필라멘트사(10)를 형성시키기 전에, 오일 롤러(OR) 혹은 오일 제트(oil jet)를 이용하여 상기 냉각된 필라멘트들(11)에 유제를 부여하는 오일링 공정(oiling process)이 더 수행될 수 있다. 상기 유제 부여 단계는 MO(Metered Oiling) 방식을 통해 수행될 수도 있다.
선택적으로, 멀티필라멘트사(10)를 형성시키기 위하여 상기 필라멘트들(11)을 집속시킬 때 상기 오일링 공정이 동시에 수행될 수도 있으며, 추가적인 오일링 공정이 연신 공정 중에 및/또는 권취 공정 직전에 더 수행될 수도 있다.
한편, 상기 구현예의 폴리에틸렌 원사 제조방법은 상기 멀티필라멘트사를 8배 내지 20배의 총연신비로 연신 및 열고정하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 연신 단계는 다수의 고뎃 롤러들을 이용하여 수행될 수 있으며, 상기 멀티필라멘트사의 열고정이 상기 다수의 고뎃 롤러들에 의해 수행될 수 있다.
구체적으로, 상기 멀티필라멘트사(10)가 8배 내지 20배, 더욱 바람직하게는 10배 내지 15배의 총연신비로 연신될 수 있다.
최종 폴리에틸렌 원사가 11 g/d 이상의 강도를 갖도록 하기 위해서는 상기 멀티필라멘트사(10)가 8배 이상의 총연신비로 연신되어야 한다. 다만, 연신 공정에서 20배를 초과하는 총연신비를 적용할 경우 필라멘트(들)(11)의 사절이 발생할 위험이 높아진다.
한편, 상기 연신 단계는 다단 연신으로 진행될 수 있으며, 다단 연신 중 마지막 연신 시의 이완율은 3% 내지 8% 이하일 수 있다.
본 발명자들은 폴리에틸렌 원사의 초기 모듈러스 및 신율은, 원료로 사용되는 폴리에틸렌의 방사 시 다단 연신 중 마지막 연신 시의 이완율에 의해 주로 좌우되는 것을 확인하였다.
상기 마지막 연신 시의 이완율은 연신 후 권취 전 마지막으로 행해지는 연신 시의 이완율을 의미한다.
폴리에틸렌 원사가 250 g/d 이하의 초기 모듈러스 및 6% 이상의 신율을 갖도록 하기 위해서는, 상기 폴리에틸렌 원사 제조 시 다단 연신 중 마지막 연신 시의 이완율이 3내지 8%, 또는 4내지 6% 이어야 한다. 이때, 상기 마지막 연신 시의 이완율이 지나치게 높으면 11 g/d 이상의 고강도를 갖는 폴리에틸렌 원사를 제조하기 어려울 수 있다.
구체적으로 상기 마지막 연신 시의 이완율이 3% 이하일 경우는 원사의 모듈러스가 250g/d 이상으로 발생되어 유연성에 문제가 발생할 수 있고, 8% 이상일 경우는 원사의 고뎃롤러 상에 사유동이 심하여 생산에 어려움이 발생할 수 있다.
따라서, 초기 모듈러스를 감소시키고 높은 신율을 가지며 착용감이 향상된 폴리에틸렌 원사를 제조하기 위해서는 상기 다단 연신 시의 마지막 연신의 이완율을 상기 범위로 적용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리에틸렌 원사는 상기 멀티필라멘트사(10)를 미연신사로서 일단 권취한 후 상기 미연신사를 해사 및 연신하여 제조될 수 있고, 도 1에 예시된 바와 같이 미연신사인 멀티필라멘트사(10)를 권취하지 않고 다수의 고뎃 롤러들(GR1...GRn)을 포함하는 연신부(500)를 이용하여 직접 연신하여 제조될 수도 있다.
상기 2가지 공정들 중 그 어느 것을 적용하더라도, 상기 멀티필라멘트사(10)를 8배 내지 20배의 큰 총연신비로 연신할 때 필라멘트(들)(11)의 사절 위험을 최소화하기 위하여 상기 연신 공정이 정밀하게 제어될 필요가 있다. 또한, 앞에서 서술한 바와 같이 연신 시에 고뎃롤러의 마지막 연신 구간에서의 이완율을 3%에서 8% 이하로 부여하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 구현예의 폴리에틸렌 원사 제조방법은 연신된 상기 멀티필라멘트사를 권취하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 도 1에 예시된 바와 같이, 연신된 상기 멀티필라멘트사(10)가 와인더(700)에 권취되기 전에, 폴리에틸렌 원사의 집속성 및 제직성을 향상시키기 위하여 교락 장치(600)에 의한 교락 공정이 더 수행될 수 있다.
위와 같이 제조된 본 발명의 폴리에틸렌 원사는 우수한 내절단성이 요구되는 보호용 제품(예를 들어, 보호용 장갑, 내의, 가방 등)의 제조에 사용될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 보호용 제품을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 보호용 제품은 커버링사(covered yarn)로 편직된 보호용 제품으로서, 예를 들어 보호용 장갑일 수 있다.
상기 커버링사는 본 발명의 폴리에틸렌 원사, 상기 폴리에틸렌 원사를 나선형으로 둘러싸는 폴리우레탄 원사(예를 들어, Spandex), 및 상기 폴리에틸렌 원사를 나선형으로 둘러싸는 폴리아미드 원사(예를 들어, 나일론6 또는 나일론66 원사)를 포함한다. 목적하는 제품의 특성에 따라 폴리아미드 원사 대신 폴리에스테르 원사(예를 들어, PET 원사)를 포함할 수도 있다.
상기 폴리에틸렌 원사의 중량은 상기 커버링사 전체 중량의 45 내지 85 %일 수 있고, 상기 폴리우레탄 원사의 중량은 상기 커버링사 전체 중량의 5 내지 30 %일 수 있으며, 상기 폴리아미드 또는 폴리에스테르 원사의 중량은 상기 커버링사 전체 중량의 5 내지 30 %일 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 폴리에틸렌 원사는 80,000 내지 180,000 g/mol의 중량 평균 분자량, 100 내지 250 g/d의 초기 모듈러스, 및 6 내지 10 %의 신율을 가질 수 있다.
또한, 상기 폴리에틸렌 원사는 100℃에서의 건열 수축율이 2.5% 초과 6% 이하일 수 있다.
또한, 상기 폴리에틸렌 원사는 50℃ 저장 탄성 유지율이 65 내지 75 %일 수 있고, 80℃ 저장 탄성 유지율 이 30 내지 45 %일 수 있으며, 105℃ 저장 탄성 유지율이 10 내지 25 %일 수 있다.
본 발명의 보호용 제품은 5 이상, 더욱 바람직하게는 5.5 내지 8.5의 우수한 내절단 지수를 가짐과 동시에 5 gf 이하, 더욱 바람직하게는 2 내지 5 gf의 낮은 강연도를 가짐으로써 우수한 착용감을 나타낼 수 있다.
이하, 구체적 실시예들 및 비교예들을 통해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 다만, 하기의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐으로 이것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되어서는 안된다.
<폴리에틸렌 원사의 제조>
제조예 1
도 1에 예시된 장치를 이용하여 240개의 필라멘트들을 포함하고 총섬도가 400 데니어인 폴리에틸렌 멀티필라멘트 교락사를 제조하였다.
구체적으로, 150,000 g/mol의 중량 평균 분자량(Mw) 및 1 g/10min의 용융지수(MI)(at 190℃)를 갖는 폴리에틸렌 칩을 익스트루더(100)로 투입하여 용융시켰다. 폴리에틸렌 용융물은 240개의 노즐 홀들을 갖는 구금(200)을 통해 압출되었다.
구금(200)의 노즐 홀들로부터 토출되면서 형성된 필라멘트들(11)은 냉각부(300)에서 냉각된 후 집속기(400)에 의해 멀티필라멘트사(10)로 집속되었다.
이어서, 상기 멀티필라멘트사는 연신부(500)에서 70 내지 130 ℃로 설정된 고뎃 롤러들에 의해 12배의 총연신비로 연신 및 열고정되었다.
상기 연신 단계는 다단 연신으로 진행되었으며, 다단 연신 중 마지막 연신 시의 이완율은 8% 이었다.
이어서, 상기 연신된 멀티필라멘트사는 교락 장치(600)에서 6.0 kgf/cm2의 공기압으로 교락된 후 와인더(700)에 권취되었다. 권취 장력은 0.6 g/d이었다.
제조예 2
150,000 g/mol의 중량 평균 분자량(Mw) 및 1 g/10min의 용융지수(MI)(at 190℃)를 갖는 폴리에틸렌 칩을 이용하였고, 다단 연신 중 마지막 연신 시의 이완율을 5%로 하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에틸렌 원사를 얻었다.
제조예 3
180,000 g/mol의 중량 평균 분자량(Mw) 및 0.8 g/10min의 용융지수(MI)(at 190℃)를 갖는 폴리에틸렌 칩을 이용하였고, 다단 연신 중 마지막 연신 시의 이완율을 3%로 하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에틸렌 원사를 얻었다.
비교 제조예 1
200,000 g/mol의 중량 평균 분자량(Mw) 및 0.6 g/10min의 용융지수(MI)(at 190℃)를 갖는 폴리에틸렌 칩을 이용하였고, 다단 연신 중 마지막 연신 시의 이완율을 2%로 하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에틸렌 원사를 제조하였다.
비교 제조예 2
200,000 g/mol의 중량 평균 분자량(Mw) 및 0.6 g/10min의 용융지수(MI)(at 190℃)를 갖는 폴리에틸렌 칩을 이용하였고, 다단 연신 중 마지막 연신 시의 이완율을 10%로 하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에틸렌 원사를 제조하였다.
제조예 1 내지 3 및 비교 제조예 1 내지 2에 의해 각각 제조된 폴리에틸렌 원사들의 강도, 초기 모듈러스, 신율, 건열 수축율, 저장 탄성 유지율, 중량 평균 분자량(Mw)을 아래의 방법들에 의해 각각 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
* 강도(g/d), 초기 모듈러스(g/d), 및 신율(%)
ASTM D885 방법에 따라, 인스트론사(Instron Engineering Corp, Canton, Mass)의 만능시험기를 이용하여 폴리에틸렌 원사의 변형-응력 곡선을 얻음으로써 폴리에틸렌 원사의 강도, 신율 및 초기 모듈러스를 구하였다. 구체적으로, 샘플 길이는 250mm이었고, 인장속도는 300 mm/min이었으며, 초기 로드(load)는 0.05 g/d로 설정하였다. 원점 부근의 최대 구배를 부여하는 접선으로부터 초기 모듈러스(g/d)를 구하였다. 각 폴리에틸렌 원사마다 5회 측정 후 그 평균값을 산출하였다.
* 건열 수축율
폴리에틸렌 원사를 절단하여 70cm 길이의 샘플을 얻은 후, 상기 샘플의 양단으로부터 각각 10cm 떨어진 지점들에 표시를 하였다(즉, 표시지점들 간의 거리 = 50cm).
이어서, 상기 샘플에 하중이 인가되지 않도록 지그에 매단 상태에서 열풍 순환형의 가열로를 사용하여 100℃에서 30분간 가열하였다. 그 후, 가열로로부터 샘플을 꺼내 실온까지 서서히 냉각시킨 후 상기 표시지점들 간의 거리를 측정하였다. 이어서, 다음의 식 1을 이용하여 폴리에틸렌 원사의 100℃에서의 건열 수축율을 산출하였다.
- 식 1: 건열 수축율(%) = [(l0 - l1)/l0] × 100
(여기서, l0는 가열 전 표시지점들 간의 거리(즉, 50cm)이고, l1는 가열 후 표시지점들 간의 거리임)
2회 시험을 통해 얻어진 건열 수축율들의 평균값을 구하였다.
* 저장 탄성 유지율
10mm 길이의 폴리에틸렌 원사 샘플을 준비한 후, 고유 점탄성 측정장치(T.A. 인스트루먼트사 제조, 'DMA Q800')를 사용하여 30℃, 50℃, 80℃ 및 105℃에서의 저장 탄성률을 각각 측정하였다. 구체적으로, 측정 도중에 샘플과 장치 사이의 미끄러짐이나 필라멘트들의 흩어짐이 발생하지 않도록 상기 샘플의 양단을 접착제와 양면 테이프를 사용하여 두꺼운 종이 사이에 끼웠다. 측정 개시 온도를 -10℃, 측정 종료 온도를 140℃, 승온속도를 1.0℃/min으로 하였다. 변형량을 0.04%로 하였고, 측정 개시시의 초하중을 0.05 cN/dtex로 하였으며, 측정 주파수를 11 Hz로 하였다. "T.A. Universal Analysis"(T.A. 인스트루먼트사 제조)를 이용하여 데이터를 해석하였다. 아래의 식 2에 의해 폴리에틸렌 원사의 50℃ 저장 탄성 유지율, 80℃ 저장 탄성 유지율 및 105℃ 저장 탄성 유지율을 각각 산출하였다.
- 식 2: T℃ 저장 탄성 유지율(%) = (T℃에서의 저장 탄성률/30℃에서의 저장 탄성률) × 100
(여기서, T℃ = 50℃/80℃/105℃)
* 중량 평균 분자량(Mw)(g/mol) 및 다분산 지수(PDI)
폴리에틸렌 원사를 아래의 용매에 완전히 용해시킨 후 다음의 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 상기 폴리에틸렌 원사의 중량 평균 분자량(Mw), 수 평균 분자량(Mn) 및 다분산 지수(Mw/Mn: PDI)를 각각 구하였다.
- 분석기기: PL-GPC 220 system
- 컬럼: 2 × PLGEL MIXED-B (7.5×300mm)
- 컬럼 온도: 160 ℃
- 용매: 트리클로로벤젠(TCB) + 0.04 wt.% 디부틸히드록시톨루엔(BHT) (after drying with 0.1% CaCl2)
- 용해 조건: 160 ℃, 1~4 시간, 용해 후 유리필터(0.7㎛)를 통과한 용액을 측정
- Injector, Detector 온도: 160℃
- Detector: RI Detector- 유속: 1.0 ㎖/min
- 주입량: 200㎕
- 표준시료: 폴리스티렌
　 제조예1 제조예2 제조예3 비교 제조예1 비교 제조예2
폴리에틸렌 칩 Mw (g/mol) 150,000 150,000 180,000 200,000 200,000
MI at 190℃ (g/10min) 1 1 0.8 0.6 0.6
폴리에틸렌 원사 이완율 8.0 5.0 3.0 2.0 10.0
Mw (g/mol) 140,000 140,000 160,000 180,000 180,000
강도 (g/d) 13 14 15 15 15
초기 모듈러스 (g/d) 180 200 230 300 310
신율 (%) 10 8 7 6 6
건열 수축율 at 100℃ (%) 3.5 3.2 3.0 2.4 2.3
50℃ 저장 탄성 유지율 (%) 68 70 75 84 82
80℃ 저장 탄성 유지율 (%) 37 41 45 56 53
105℃ 저장 탄성 유지율 (%) 20 22 25 32 34
<보호용 장갑의 제조>
실시예 1
제조예 1의 폴리에틸렌 원사를 140 데니어의 폴리우레탄 원사(Spandex), 및 140 데니어의 나일론 원사로 나선형으로 둘러쌈으로써 커버링사를 제조하였다. 상기 폴리에틸렌 원사의 중량은 상기 커버링사 전체 중량의 60%이었고, 상기 폴리우레탄 원사와 상기 나일론 원사의 중량은 각각 상기 커버링사 전체 중량의 20%이었다. 상기 커버링사를 편직하여 보호용 장갑을 제조하였다.
실시예 2
제조예 2의 폴리에틸렌 원사를 사용하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 보호용 장갑을 얻었다.
실시예 3
제조예 3의 폴리에틸렌 원사를 사용하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 보호용 장갑을 얻었다.
비교예 1
비교 제조예 1의 폴리에틸렌 원사를 사용하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 보호용 장갑을 얻었다.
비교예 2
비교 제조예 2의 폴리에틸렌 원사를 사용하였다는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 보호용 장갑을 얻었다.
실시예 1 내지 3 및 비교예 1 내지 2에 의해 각각 제조된 보호용 장갑들의 내절단 지수 및 강연도를 아래의 방법들에 의해 각각 측정하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
* 내절단 지수(Cut Index)
보호용 장갑의 내절단 지수는 EN388:2016 규격에 따라 측정되었다.
* 강연도(stiffness)(gf)
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 보호용 장갑(20)의 손바닥 부분에서 시편(가로: 60mm, 세로: 60mm)(21)을 채취한 후 ASTM D885/D885M-10a(2014)의 section 38에 따라 상기 시편의 강연도를 측정하였다. 측정장치는 다음과 같았다.
(i) CRE-type Tensile Testing Machine(model: INSTRON 3343)
(ii) Loading Cell, 2 KN [200 kgf]
(iii) Specimen Holder: section 38.4.3에 규정된 specimen holder
(iv) Specimen Depressor: section 38.4.4에 규정된 specimen depressor
구체적으로, 상기 시편(21)의 장갑 바깥쪽 면(f1)이 위를 향하고 장갑 안쪽 면(f2)이 아래를 향하며 장갑 손가락에 인접한 측(21a) 및 그 반대 측(즉, 장갑 손목에 인접한 측)(21b)이 상기 specimen holder(31)에 의해 직접적으로 지지되도록 상기 시편(21)을 specimen holder(31)의 중앙에 올려놓았다. 상기 시편(21)은 구부러지지 않고 편평한 상태를 유지하였다. 이때, 상기 specimen holder(31)의 시편 지지부(specimen supporting part)와 specimen depressor(32)의 디프레싱부(depressing part) 사이의 거리는 5mm이었다. 이어서, specimen depressor(32)를 움직이지 않고 그대로 놔둔 상태에서 상기 specimen holder(31)를 15mm까지 상승시키면서 최대 강력을 측정하였다.
　 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1 비교예2
폴리에틸렌
원사		 원사 구분 제조예 1 제조예 2 제조예 3 비교 제조예1 비교 제조예2
초기 모듈러스 (g/d) 180 200 230 300 85
신율 (%) 10 8 7 6 13
보호용 장갑 내절단 지수 6.8 6.3 5.7 5.5 5.1
강연도 (gf) 3.8 4.0 4.5 5.2 2.8
상기 표 2에 따르면, 제조예 1 내지 3에 따른 폴리에틸렌 원사를 이용하여 제조한 실시예 1 내지 3의 보호용 장갑은 우수한 내절단 지수를 가지면서도 낮은 강연도를 가지게 되어 비교예 1 및 2에 비해 개선된 착용감을 가질 수 있다는 점을 확인할 수 있었다.
100: 익스트루더 200: 구금 300: 냉각부
400: 집속부 500: 연신부 600: 교락 장치
700: 와인더

Claims (13)

  1. 80,000 내지 180,000 g/mol의 중량 평균 분자량, 120 내지 200 g/d의 초기 모듈러스(initial modulus), 및 6 내지 10 %의 신율(elongation)을 갖는,
    폴리에틸렌 원사.
  2. 제1항에 있어서,
    100℃에서의 건열 수축율이 2.5% 초과 6% 이하인,
    폴리에틸렌 원사.
  3. 제1항에 있어서,
    30℃에서의 저장 탄성률에 대한 50℃에서의 저장 탄성률의 비율은 65 내지 75 %이고,
    30℃에서의 저장 탄성률에 대한 80℃에서의 저장 탄성률의 비율은 30 내지 45 %이며,
    30℃에서의 저장 탄성률에 대한 105℃에서의 저장 탄성률의 비율은 10 내지 25 %인,
    폴리에틸렌 원사.
  4. 제1항에 있어서,
    1 내지 3 데니어의 섬도를 각각 갖는 40 내지 500 개의 필라멘트들을 포함하고,
    100 내지 1,000 데니어의 총섬도를 갖는,
    폴리에틸렌 원사.
  5. 0.3 내지 3 g/10min의 용융지수(Melt Index: MI)(190℃에서)를 갖는 폴리에틸렌 칩을 용융시켜 폴리에틸렌 용융물을 얻는 단계;
    다수의 노즐 홀들을 갖는 구금을 통해 상기 폴리에틸렌 용융물을 압출하는 단계;
    상기 폴리에틸렌 용융물이 상기 노즐 홀들로부터 토출될 때 형성되는 다수의 필라멘트들을 냉각시키는 단계;
    냉각된 상기 다수의 필라멘트들을 집속시켜 멀티필라멘트사를 형성시키는 단계;
    상기 멀티필라멘트사를 8배 내지 20배의 총연신비로 연신 및 열고정하는 단계; 및
    연신된 상기 멀티필라멘트사를 권취하는 단계를 포함하고,
    상기 연신 단계는 다단 연신으로 진행되며, 다단 연신 중 마지막 연신 시의 이완율은 3% 내지 8%인,
    제1항의 폴리에틸렌 원사 제조방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 칩은 80,000 내지 180,000 g/mol의 중량 평균 분자량을 갖는,
    폴리에틸렌 원사의 제조방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 연신 단계는 다수의 고뎃 롤러들을 이용하여 수행되는,
    폴리에틸렌 원사의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 멀티필라멘트사의 열고정이 다수의 고뎃 롤러들에 의해 수행되는,
    폴리에틸렌 원사의 제조방법.
  9. 커버링사로 편직된 보호용 제품에 있어서,
    상기 커버링사는,
    제1항의 폴리에틸렌 원사;
    상기 폴리에틸렌 원사를 나선형으로 둘러싸는 폴리우레탄 원사; 및
    상기 폴리에틸렌 원사를 나선형으로 둘러싸는 폴리아미드 또는 폴리에스테르 원사를 포함하고,
    상기 보호용 제품은 5 이상의 내절단 지수 및 5 gf 이하의 강연도(stiffness)를 갖는,
    보호용 제품.
  10. 제 9항에 있어서,
    5.5 내지 8.5의 내절단 지수 및 2 내지 5 gf의 강연도를 갖는, 보호용 제품.
  11. 삭제
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 원사는 100℃에서의 건열 수축율이 2.5% 초과 6% 이하인,
    보호용 제품.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 원사의 중량은 상기 커버링사 전체 중량의 45 내지 85 %이고,
    상기 폴리우레탄 원사의 중량은 상기 커버링사 전체 중량의 5 내지 30 %이며,
    상기 폴리아미드 또는 폴리에스테르 원사의 중량은 상기 커버링사 전체 중량의 5 내지 30 %인,
    보호용 제품.
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