KR102602212B1 - 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유 및 그의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
복수의 모노필라멘트를 포함하는 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유로서, 상기 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유가 9.0g/d 이상의 강도를 갖고, 상기 모노필라멘트의 섬도가 20 데니어 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유 및 이의 제조방법이 제시된다.
Description
본 발명은 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유 및 그의 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 내구성이 우수한 고강도의 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
섬유 생산공법중의 한가지인 용융방사 제조방식은 일반적인 열가소성 고분자의 섬유화 제조방식으로 널리 사용되고 있지만, 폴리에틸렌의 경우 고강도화를 위해 분자량을 높이는 경우 전단 응력이 과도하게 되어 방사 공정시 노즐에서 멜트프랙처(melt fracture)가 심하게 발생함에 따라 방사 자체가 불가능하게 된다. 이에 상업적으로 생산되는 폴리에틸렌 섬유의 제조방법은 직경 1~2mm의 방사 노즐을 이용하여 용융 압출 후 5배 이상 연신하여 직경 0.1mm 이상의 모노 필라멘트사를 제조하는 방식과 T-Die 노즐을 이용하여 필름 압출 후 5배 이상 연신하여 두께 0.02~0.1 mm 두께의 필름을 1차로 제조한 후 5~10mm의 폭으로 절단하여 권취한 스플릿사 제조방식이 있다. 두 제조방식 모두 최종제품이 모노필라멘트 형상이라서 유연성이 떨어져서 후공정에서 가공시 많은 제약이 있다.
대한민국 공개특허 제10-2013-0135880호에서는 200만 이상의 초고분자량 폴리에틸렌을 고압 압출하여 필름화 섬유를 제조하는 방법이 개시되어 있으나 멀티필라멘트 섬유형태상의 생산방식에는 적합하지 않고, 대한민국 공개특허 제10-2003-0083352호에서는 폴리프로필렌을 첨가하여 강도 4 내지 5g/d의 필름사 (flat yarn)를 제조하는 방법이 개시되어 있으나 강도가 낮고 첨가제 투입의 별도 설비가 필요하며 생산속도도 낮아 경제성이 낮은 문제가 있다.
또한, 현재 시중에서 사용되는 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유는 강도를 높이기 위해 모노필라멘트를 1 내지 5 데니어(denier) 수준으로 세섬도화시키다보니 옥외 사용시 UV에 대한 내구성이 취약하고 제편직, 연사 등의 후공정과 취급 사용시 필라멘트가 끊어지는 문제점이 있다. 이에 멀티필라멘트의 유연한 특성을 가지면서도 내구성이 우수한 고강도의 폴리에틸렌 멀티필라멘트의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 별도의 설비 변경 없이 특정의 조성물을 적정 공정조건 하에서 제조하여 물성이 우수한 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유를 제공하고자 한다.
전술한 과제를 해결하고자, 본 발명의 제1 구현예에 따르면,
복수의 모노필라멘트를 포함하는 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유로서,
상기 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유가 9.0g/d 이상의 강도를 갖고,
상기 모노필라멘트의 섬도가 20 데니어 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유가 제공된다.
본 발명의 제2 구현예에 따르면, 제1 구현에에 있어서,
상기 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유가 50 내지 300개의 모노필라멘트를 포함할 수 있다.
본 발명의 제3 구현예에 따르면, 제1 구현예 또는 제2 구현예에 있어서,
상기 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유가 1.0 내지 10g/10min의 용융지수를 가질 수 있다.
본 발명의 제4 구현예에 따르면,
(S1) 용융지수 0.5 내지 5.0g/10min의 폴리에틸렌 수지를 포함하는 폴리에틸렌 수지 조성물을 220 내지 270℃의 압출온도에서 용융방사하여 미연신사를 형성하는 단계;
(S2) 상기 미연신사를 20℃ 이하에서 냉각하는 단계;
(S3) 상기 냉각된 미연신사를 5.0 내지 10.0의 연신비로 다단연신하는 단계; 및
(S4) 상기 연신 후 열고정, 이완, 권취하는 단계를 포함하는 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 제5 구현예에 따르면, 제4 구현예에 있어서,
상기 냉각하는 단계가 냉수조 침지 방식으로 실시될 수 있다.
본 발명의 제6 구현예에 따르면, 제4 구현예 또는 제5 구현예에 있어서,
상기 용융방사가 20 내지 100m/min의 방사속도로 실시될 수 있다.
본 발명의 제7 구현예에 따르면, 제4 구현예 내지 제6 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,
상기 연신 후 열고정, 이완, 권취하는 단계에서 권취속도가 100 내지 200m/min일 수 있다.
본 발명은 별도의 설비 변경 없이 적정 공정조건 하에서 내구성이 우수한 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유를 제조할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 구현예에 따른 폴리에틸렌 멀티필레멘트 섬유는, 모노필라멘트 섬도가 20 데니어(denier) 이상이며 강도가 9g/d 이상을 가지는 멀티필라멘트형태의 산업용 폴리에틸렌 필라메트 섬유이며, 상기 모노필라멘트 직경이 커서 내마모성과 자외선안정도(내광성)가 우수하여 기존 제품과 비교하여 각종 섬유보강재나 안전망등의 소재로 사용시 우수한 내구성(UV 내구성 등)을 제공할 수 있다.
첨부된 도면은 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 것으로, 발명의 범위가 이에 국한되는 것은 아니다. 한편, 본 명세서에 수록된 도면에서의 요소의 형상, 크기, 축척 또는 비율 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 의한 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유를 제조하는 공정을 나타낸 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 의한 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유를 제조하는 공정을 나타낸 도면이다.
본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 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. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면,
복수의 모노필라멘트를 포함하는 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유로서,
상기 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유가 9.0g/d 이상의 강도를 갖고,
상기 모노필라멘트의 섬도가 20 데니어(denier) 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유가 제공된다.
상기 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유의 강도가 9.0g/d 이상이고, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유의 강도가 9.0g/d 내지 12.0g/d, 또는 10.0g/d 내지 11.0g/d일 수 있다. 상기 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유의 강도가 9.0g/d 미만인 경우에 최종제품의 인장강력에 문제가 있어 바람직하지 않다.
상기 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유의 강도는 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유를 표준상태, 즉 온도 25℃와 상대습도 65%인 상태의 항온·항습실에서 24시간 동안 방치한 후에 ASTM D-2256의 방법으로 시료를 인장시험기를 통해 측정할 수 있다.
상기 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유는 복수의 모노필라멘트를 포함하고, 상기 모노필라멘트 직경이 20 데니어 이상이고, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 모노필라멘트 직경은 20 데니어 내지 50 데니어일 수 있고, 또는 30 데니어 내지 40 데니어일 수 있다. 상기 모노필라멘트 직경이 20 데니어 미만인 경우에는 자외선에 대한 내구성에 문제가 있어 바람직하지 않다.
상기 모노필라멘트 섬유의 섬도는 와프 릴(Warp reel)을 이용하여 9000m 길이에서의 중량을 측정하여 멀티필라멘트의 섬도를 측정한 후 멀티필라멘트를 구성하는 총 가닥수로 나누어서 측정할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유가 50 내지 300개, 또는 100 내지 200개의 모노필라멘트를 포함할 수 있다. 상기 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유의 모노필라멘트의 개수가 이러한 범위를 만족하는 경우에 원사와 후공정에서 강력 이용율이 더 개선될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유가 1.0 내지 10g/10min, 또는 1.5 내지 5g/10min의 용융지수를 가질 수 있다. 상기 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유의 용융지수는 측정 대상인 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유를 짧게 분쇄한 후 230℃, 2.16kgf 하중조건에서 ASTM D1238법으로 10분간 흐르는 양으로 측정할 수 있다.
상기 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유의 용융지수가 이러한 범위를 만족하는 경우에, 노즐내에서 방사공정성이 더 개선될 수 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면,
(S1) 용융지수 0.5 내지 5.0g/10min의 폴리에틸렌 수지를 포함하는 폴리에틸렌 수지 조성물을 220 내지 270℃의 압출온도에서 용융방사하여 미연신사를 형성하는 단계;
(S2) 상기 미연신사를 20℃ 이하에서 냉각하는 단계;
(S3) 상기 냉각된 미연신사를 5.0 내지 10.0의 연신비로 다단연신하는 단계; 및
(S4) 상기 연신 후 열고정, 이완, 권취하는 단계를 포함하는 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유의 제조방법이 제공된다.
도 1은 본 발명의 일 구현예에 의한 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유를 제조하는 공정을 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면, 폴리에스테르 수지 조성물을 압출기(1) 내에서 용융 혼련하고 방사노즐로 방사하여 미연신사를 형성하고, 상기 미연신사를 냉각조(2)를 통과시키면서 냉각하고, 롤러(3)를 이용하여 상기 냉각된 미연신사를 다단연신하고, 상기 연신 후 열풍오븐(5)에서 열고정한 후 이완 및 권취하는 단계를 거쳐서 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유가 제조될 수 있다.
이하, 각 단계 별로 살펴보겠다.
먼저, 상기 (S1)단계는 용융지수 0.5 내지 5.0g/10min의 폴리에틸렌 수지 를 포함하는 폴리에틸렌 수지 조성물을 220 내지 270℃의 압출온도에서 용융방사하여 미연신사를 형성하는 단계이다. 이 단계는 용융지수 0.5 내지 5.0g/10min의 폴리에틸렌 수지를 포함하는 폴리에틸렌 수지 조성물을 압출기(1) 내에서 용융 혼련하고 220 내지 270℃의 압출온도에서 방사노즐로 방사하여 미연신사를 형성하는 단계이다.
상기 폴리에틸렌 수지의 용융지수는 0.5 내지 5.0g/10min이고, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리에틸렌 수지의 용융지수는 0.6 내지 5.0 g/10min, 또는 1 내지 2 g/10min, 또는 0.6 내지 1.1 g/10min일 수 있다.
상기 폴리에틸렌 수지의 용융지수는 측정 대상인 폴리에틸렌 수지를 짧게 분쇄한 후 230℃, 2.16kgf 하중조건에서 ASTM D1238법으로 10분간 흐르는 양으로 측정할 수 있다.
상기 폴리에틸렌 수지의 용융지수가 이러한 범위를 만족하는 경우에, 압출기와 분배판에서의 수지 흐름제어성이 더 개선될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 폴리에틸렌 수지 조성물은 폴리에틸렌 수지 외에 필요에 따라 칼라안료, 열안정제, UV 안정제, 난연제 등을 더 포함할 수 있다.
상기 용융방사는 압출온도 220 내지 270℃에서 진행되고, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 225 내지 265℃, 또는 230 내지 260℃, 또는 230 내지 250℃일 수 있다. 상기 압출온도가 220℃ 미만이면 용융온도가 낮아 불균제도의 문제가 초래될 수 있고, 노즐 내에서 과다한 전단응력이 발생하여 멜트프랙처 현상이 심해지는 문제점이 있다. 또한, 270℃를 초과하면 폴리에틸렌 용융물의 열분해가 가속화되어 목표 수준의 물성 발현이 어려운 문제가 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 용융방사의 방사속도는 20 내지 100m/min, 더 바람직하게는 25 내지 50 m/min일 수 있다. 상기 방사속도가 이러한 범위를 만족하게는 경우, 방사속도가 낮아 불균제도의 문제가 초래되거나 방사속도가 높아 과다한 방사응력이 발생하여 절사가 발생하는 문제를 방지할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 방사 과정 중 상기 폴리에스테르 수지 조성물을 상기 압출기부터 상기 방사노즐까지 3단계의 필터를 통과시킬 수 있다. 상기 압출기부터 상기 방사노즐까지 필터가 3단계의 필터를 통과함에 따라서, 과도한 설비 비용의 증가 및 폴리머 체류시간 증가의 문제를 방지하면서, 상기 압출기부터 상기 방사노즐까지 필터링 효과를 더욱 더 향상시킬 수 있다.
다음으로, 상기 (S2)단계는 상기 미연신사를 20℃ 이하에서 냉각하는 단계이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 냉각은 냉수조 침지 방식, 냉각 기체 분사 방식등의 방법을 이용하여 실시될 수 있고, 상기 냉각온도는 0 내지 20℃, 또는 5 내지 15℃일 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 냉각은 20℃ 이하, 또는 0 내지 20℃, 또는 5 내지 15℃의 냉수조에서 냉각할 수 있고, 이러한 냉수조 냉각은 모노섬도가 20 데니어이상이고 밀도가 0.95인 폴리에틸렌 필라멘트섬유의 균일한 냉각 측면에서 유리할 수 있다.
상기 냉각온도가 20℃보다 높은 경우 섬유의 충분한 배향결정화가 이루어지지 않아 최종 연신 후에 강도 및 형태안정성이 저하될 수 있다.
상기 (S3)단계는 상기 냉각된 미연신사를 5.0 내지 10.0의 연신비로 다단 연신하는 단계이다.
본 발명의 일 구현예에 의하면, 상기 다단연신은 열수조에서 1차 연신 후 열풍오븐에서 연속적으로 2차 연신하는 공정으로 진행할 수 있고, 그 결과 작업성이 우수한 효과가 있다.
상기 다단 연신의 총 연신비는 5.0 내지 10.0이고, 본 발명의 일 구현예에 따르면, 6.0 내지 10.0 또는 8.0 내지 10.0일 수 있다. 상기 연신비가 5.0 내지 10.0를 벗어나는 경우에, 적정한 섬유 배향도가 확보가 어려워 강도가 저하되고, 연신장력이 지나치게 커서 낮은 직경을 가지는 제품의 생산에 있어서 발생하는 사절현상이 발생할 수 있다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 다단 연신에서 1차 연신의 연신비는 4 내지 6, 또는 4 내지 5일 수 있고, 2차 연신의 연신비는 1.5 내지 3, 또는 1.5 내지 2일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서 상기 다단 연신의 연신온도는 50 내지 90℃, 또는 60 내지 80℃일 수 있다. 상기 연신온도가 이러한 범위를 만족하면, 원사에 전달 되는 열량이 충분하지 못하여 연신 효율이 떨어져서 연신 사절현상이 발생하는 문제를 방지할 수 있으며, 초연신현상이 발생하여 강도 증가없는 배향현상이 발생하는 문제를 방지할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 다단 연신은 열수조 등에서 진행될 수 있다.
상기 (S4)단계는 상기 상기 연신된 결과물을 열고정, 이완, 및 권취하는 단계이다.
상기 열고정 온도는 100 내지 140℃, 또는 120 내지 130℃일 수 있다. 상기 열고정 온도가 이러한 범위를 만족하는 경우, 원사에 전달 되는 열량이 충분하지 못하여 최종 원사의 수축율이 높아서 직물가공시 과도한 수축으로 뒤틀림현상이(Wrinkle) 발생하는 문제를 방지하며, 열풍오븐내에서 필라멘트간의 융착에 의한 사절 발생의 문제를 방지할 수 있다. 본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 열고정은 열풍 오븐에서 진행될 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 연신 후 열고정, 이완, 권취하는 단계에서 권취속도가 50 내지 200m/min, 100 내지 200m/min, 또는 50 내지 150m/min, 또는 50 내지 100m/min일 수 있다. 상기 권취속도 상기 범위를 만족하는 경우, 시간당 생산성을 확보하면서, 배향 결정화에 충분한 응력완화시간을 확보할 수 있다는 측면에서 유리할 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
용융지수 1.0g/10min인 폴리에틸렌 수지를 압출온도 240℃에서 폴리머 기어펌프를 이용하여 분당 25g의 토출량으로 구멍이 50개인 노즐을 통해 압출시키고, 20℃의 수중에서 냉각시킨 다음 오일링하고, 20m/min으로 방사하며, 계속해서 열풍오븐에서 다단 연신 및 열처리를 행한 후 1,500데니어의 섬도로 150m/min속도로 권취하여 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유를 제조하였다. 이때 다단 연신은 1차 연신 및 2차 연신으로 이루어졌고, 1차 연신비는 4.0이고, 2차 연신비는 2.0이었다.
구체적인 압출온도, 냉각속도, 연신비, 연신온도는 하기 표 1의 조건으로 실시하였다.
실시예 2
용융지수 1.1g/10min인 폴리에틸렌 수지 조성물을 압출온도 230℃에서 폴리머 기어펌프를 이용하여 25g의 토출량으로 구멍이 50개인 노즐을 통해 용융폴리머를 압출시키고, 20℃의 수중에서 냉각시킨 다음 오일링하고, 20m/min으로 방사하며, 계속해서 열풍오븐에서 연신 및 열처리를 행한 후 1,500데니어의 섬도로 150m/min속도로 권취하여 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유를 제조하였다.
구체적인 압출온도, 냉각속도, 연신비, 연신온도는 하기 표 1의 조건으로 실시하였다.
실시예 3
용융지수 0.6g/10min인 폴리에틸렌 수지 조성물을 압출온도 250℃에서 폴리머 기어펌프를 이용하여 25g의 토출량으로 구멍이 50개인 노즐을 통해 용융폴리머를 압출시키고, 20℃의 수중에서 냉각시킨 다음 오일링하고, 20m/min으로 방사하며, 계속해서 열풍오븐에서 연신 및 열처리를 행한 후 1,500데니어의 섬도로 150m/min속도로 권취하여 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유를 제조하였다.
구체적인 압출온도, 냉각속도, 연신비, 연신온도는 하기 표 1의 조건으로 실시하였다.
비교예 1 내지 7
폴리에틸렌 수지 조성물의 용융지수, 압출온도, 냉각속도, 연신비, 연신온도를 하기 표 2의 조건으로 실시한 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유를 제조하였다.
물성 평가
하기 방법으로 폴리에틸렌 수지, 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유, 모노 필라멘트의 물성을 측정하고 그 결과를 하기 표 1 및 표 2에 나타내었다.
1. 용융지수 (Melt index, M.I)
용융지수의 측정 대상인 폴리에틸렌 수지 또는 섬유를 짧게 분쇄한 후 230℃, 2.16kgf 하중조건에서 ASTM D1238법으로 10분간 흐르는 양을 측정한다.
2. 원사의 강신도 측정방법
원사를 표준상태, 즉 온도 25℃와 상대습도 65%인 상태의 항온·항습실에서 24시간 동안 방치한 후에 ASTM D-2256의 방법으로 시료를 인장시험기를 통해 측정한다.
3. 모노필라멘트 섬도 측정방법
와프 릴(Warp reel)을 이용하여 9000m 길이에서의 중량을 측정하여 멀티필라멘트의 섬도를 측정한 후 멀티필라멘트를 구성하는 총 가닥수로 나눈다.
4. 건열수축률 측정방법
원사를 표준상태, 즉 온도 25℃와 상대습도 65%의 항온·항습실에서 24시간 동안 방치한다. 100℃의 열풍에어에서 10분 동안 열처리한 후 원사를 표준상태에서 24시간 동안 방치한다. 원사의 줄어든 수축률을 하기 수학식에 따라 측정한다.
[수학식]
건열수축률(%) ＝(L0 ―L1) / L0 Х100
상기 수학식에서,
L0은 시료를 표준상태에서 24시간 동안 방치한 후에 초하중(0.01g/d)하에서 측정한 길이이고, L1은 원사를 100℃의 열풍에어에서 10분 동안 열처리한 후에 초하중(0.01g/d)하에서 줄어든 시료의 길이이다.
5. 원사의 외관 평가
육안 관능검사로 패키지 외부에 보이는 모우의 개수를 측정하는 방식으로 외관 평가한다.
평가 결과 기준은 다음과 같다:
- 양호 : 모우의 개수가 0~2개 이하
- 불량 : 모우의 개수가 3개 이상
| 실시예 1 | 실시예 2 | 실시예 3 | |
| 수지 용융지수 (g/10min) |
1.0 | 1.1 | 0.6 |
| 섬유 용융지수 (g/10min) |
1.5 | 2.0 | 1.0 |
| 압출온도(℃) | 240 | 230 | 250 |
| 냉각온도(℃) | 20 | 15 | 20 |
| 연신비 | 8 | 8 | 10 |
| 연신온도(℃) | 80 | 80 | 80 |
| 열고정 온도(℃) | 120 | 120 | 120 |
| 모노필라멘트 섬도(denier) |
30 | 30 | 30 |
| 강도(g/d) | 9.5 | 10 | 12 |
| 신도(%) | 20 | 22 | 10 |
| 건열수축율(%) | 3 | 3 | 4 |
| 외관 | 양호 | 양호 | 양호 |
상기 표 1에서 나타난 바와 같이 실시예에 의한 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유는 강도가 9.0g/d이상이고, 외관이 양호한 것으로 확인되었다.
| 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 | 비교예 4 | 비교예 5 | 비교예 6 | 비교예 7 | |
| 수지 용융지수 (g/10min) |
0.1 | 10 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 섬유 용융지수 (g/10min) |
0.5 | 15 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
| 압출온도 (℃) |
250 | 220 | 180 | 300 | 240 | 230 | 240 |
| 냉각 온도(℃) | - | 20 | - | 20 | 20 | 20 | 50 |
| 연신비 | - | 5.0 | - | 5.0 | 3.0 | 12.0 | 5.0 |
| 연신온도(℃) | - | 80 | - | 80 | 80 | 80 | 80 |
| 열고정 온도(℃) | - | 120 | - | 120 | 120 | 120 | 120 |
| 모노필라멘트 섬도(denier) | - | 30 | - | 30 | 30 | 30 | 30 |
| 강도(g/d) | - | 2.0 | - | 5.0 | 4.0 | 12.0 | 5.5 |
| 신도(%) | - | 50 | - | 40 | 35 | 10 | 35 |
| 건열수축율(%) | - | 10 | - | 3 | 3 | 5 | 3 |
| 외관 | 방사곤란 | 양호 | 방사곤란 | 양호 | 양호 | 사절 | 사절 |
상기 표 2에서 나타난 바와 같이 비교예 1 내지 7의 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유는 실시예 1 내지 3의 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유와 대비하여 강도, 신도의 우수성이 떨어지고, 외관도 좋지 않은 것으로 분석되었다.
비교예 1은 용융지수가 낮은 수지를 사용하여 노즐에서의 과다한 전단응력으로 인해 멜트프랙처가 발생하여 방사 자체가 곤란하였고, 비교예 2는 용융지수가 높은 수지를 사용하여 원하는 수준의 강도가 발현되지 않았다. 비교예 3은 방사온도(압출온도)가 낮아 노즐에서의 과다한 전단응력으로 인해 멜트프랙처가 발생하여 방사가 곤란하였고, 비교예 4는 방사온도(압출온도)가 높아 냉각이 잘 이루어지지 않아 미연신사의 강도가 낮아져 최종 원사의 강도도 저하되었다. 비교예 5는 연신비가 낮아서 최종 원사의 강도가 낮게 발현되었고, 비교예 6은 연신비가 높아 강도는 우수하나 사절이 심하게 발생되는 문제가 있었으며 비교예 7은 냉각온도가 높아가 높아 미연신사의 배향이 충분히 이뤄지지 않아 강도발현이 떨어지는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유는 강도, 신도가 우수하고 외관도 양호한 효과가 있음을 확인할 수 있다.
1, 10 : 압출기 2 : 냉각조 3 : 롤러 4 : 열수조 5 : 열풍오븐
Claims (7)
- 복수의 모노필라멘트를 포함하는 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유로서,
상기 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유가 9.5g/d 이상의 강도를 갖고,
상기 모노필라멘트의 섬도가 30 데니어 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유. - 제1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유가 50 내지 300개의 모노필라멘트를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유. - 제1항에 있어서,
상기 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유가 1.0 내지 10g/10min의 용융지수를 갖는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유. - (S1) 용융지수 0.5 내지 5.0g/10min의 폴리에틸렌 수지를 포함하는 폴리에틸렌 수지 조성물을 220 내지 270℃의 압출온도에서 용융방사하여 미연신사를 형성하는 단계;
(S2) 상기 미연신사를 20℃ 이하에서 냉각하는 단계;
(S3) 상기 냉각된 미연신사를 5.0 내지 10.0의 연신비로 다단연신하는 단계; 및
(S4) 상기 연신 후 열고정, 이완, 권취하는 단계를 포함하고,
상기 냉각하는 단계가 냉수조 침지 방식으로 실시되는 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유의 제조방법. - 삭제
- 제4항에 있어서,
상기 용융방사가 20 내지 100m/min의 방사속도로 실시되는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유의 제조방법. - 제4항에 있어서,
상기 연신 후 열고정, 이완, 권취하는 단계에서 권취속도가 50 내지 200m/min인 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 멀티필라멘트 섬유 제조방법.
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