KR20240048954A - 우수한 열적 특성을 갖는 폴리에틸렌 원사 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리에틸렌 원사 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면 우수한 열적 특성을 갖는 폴리에틸렌 원사 및 상기 폴리에틸렌 원사를 보다 효율적으로 제조할 수 있는 방법이 제공된다.
Description
본 발명은 폴리에틸렌 원사 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
고강도 폴리에틸렌 원사는 초고분자량 폴리에틸렌(ultra high molecular weight polyethylene: 이하 'UHMWPE'라 함) 원사와 고분자량 폴리에틸렌(high molecular weight polyethylene: 이하 'HMWPE'라 함) 원사로 분류될 수 있다.
상기 UHMWPE는 일반적으로 600,000 g/mol 초과의 중량 평균 분자량(Mw)을 갖는 선형 폴리에틸렌을 지칭한다. 상기 HMWPE는 일반적으로 20,000 내지 600,000 g/mol의 중량 평균 분자량(Mw)을 갖는 선형 폴리에틸렌을 지칭한다.
높은 용융 점도(melt viscosity)로 인해, 상기 UHMWPE 원사는 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.
상기 HMWPE는 상기 UHMWPE에 비해 상대적으로 낮은 용융 점도를 가지기 때문에 용융 방사를 통한 원사의 제조가 가능하다. 그러나, 상기 HMWPE는 상대적으로 낮은 분자량으로 인해 원사의 강도도 그만큼 낮을 수밖에 없다는 한계가 존재한다.
그리고, 폴리에틸렌 원사는 폴리에틸렌테레프탈레이트 및 폴리아미드와 같은 소재의 원사에 비하여 열적 특성(예를 들어 융점)이 낮다. 그에 따라, 폴리에틸렌 원사를 다양한 용도로 적용하기 위해 필요한 후가공 공정(예를 들어, 염색, 코팅, 경화 등)에서 폴리에틸렌 원사의 물성이 저하하는 문제점이 있다.
본 발명은 우수한 열적 특성을 갖는 폴리에틸렌 원사를 제공하기 위한 것이다.
그리고, 본 발명은 상기 폴리에틸렌 원사를 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.
발명의 일 구현 예에 따르면, 하기 식 1을 충족하는 폴리에틸렌 원사가 제공된다:
[식 1]
0.05 ≤ [(A-B)/A] ≤ 0.35
상기 식 1에서,
A는 상기 폴리에틸렌 원사에 대한 시차 주사 열량 측정에 따른 1차 승온(1st run: 50℃에서 180℃까지 10℃/min으로 승온)에서의 용융열 값(ΔHf, J/g)이고,
B는 상기 폴리에틸렌 원사에 대한 시차 주사 열량 측정에 따른 2차 승온(2nd run: 상기 1차 승온 후 50℃로 냉각된 상기 폴리에틸렌 원사에 대해 50℃에서 180℃까지 10℃/min으로 승온)에서의 용융열 값(ΔHf, J/g)이다.
그리고, 발명의 다른 일 구현 예에 따르면,
50,000 g/mol 내지 600,000 g/mol의 중량 평균 분자량(Mw) 및 0.3 g/10min 내지 5.0 g/10min의 용융지수(MI@190℃)를 갖는 폴리에틸렌을 포함한 용융물을 제공하는 단계,
상기 용융물을 구금을 통해 압출하여 필라멘트들을 얻는 단계,
상기 필라멘트들을 냉각시키는 단계,
냉각된 상기 필라멘트들로 구성된 멀티필라멘트를 연신하는 단계, 및
연신된 상기 멀티필라멘트를 귄취하는 단계를 포함하고;
상기 냉각은 구간의 온도로 구분되는 복수의 냉각 구간들을 구비한 냉각부에서 수행되며, 상기 복수의 냉각 구간들은 상기 필라멘트들의 도입부로부터 배출부의 방향으로 점차 낮아지는 온도 구배를 갖도록 설정되는,
상기 폴리에틸렌 원사의 제조 방법이 제공된다.
이하, 본 발명의 구현 예들에 따른 폴리에틸렌 원사 및 그 제조 방법에 대하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 명세서에서 명시적인 언급이 없는 한, 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "포함"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
본 발명자들의 연구 결과, 폴리에틸렌 원사에 대한 시차 주사 열량 측정에서의 용융열 값이 본 발명에 따른 비율 범위를 충족할 경우 염색, 코팅, 경화와 같은 후가공 공정에서 우수한 열적 특성을 나타낼 수 있음이 확인되었다.
발명의 일 구현 예에 따르면, 하기 식 1을 충족하는 폴리에틸렌 원사가 제공된다.
[식 1]
0.05 ≤ [(A-B)/A] ≤ 0.35
상기 식 1에서, A는 상기 폴리에틸렌 원사에 대한 시차 주사 열량 측정에 따른 1차 승온(1st run: 50℃에서 180℃까지 10℃/min으로 승온)에서의 용융열 값(ΔHf, J/g)이다.
상기 식 1에서, B는 상기 폴리에틸렌 원사에 대한 시차 주사 열량 측정에 따른 2차 승온(2nd run: 상기 1차 승온 후 50℃로 냉각된 상기 폴리에틸렌 원사에 대해 50℃에서 180℃까지 10℃/min으로 승온)에서의 용융열 값(ΔHf, J/g)이다.
상기 시차 주사 열량 측정에 있어서, 상기 1차 승온(1st run)은 상기 폴리에틸렌 원사에 대해 일정한 속도로 온도를 높이면서 측정된다. 상기 1차 승온에서는 상기 폴리에틸렌 원사가 지닌 열 이력(thermal history)에서 기인한 피크가 관찰된다.
상기 1차 승온에서 완전히 녹은 상기 폴리에틸렌 원사를 냉각시킨 후, 다시 일정한 속도로 온도를 높이면서 상기 2차 승온(2nd run)이 수행된다. 상기 2차 승온에서는 시료의 고유 특성에서 기인한 피크가 관찰된다.
상기 식 1은 상기 폴리에틸렌 원사에 대한 상기 1차 승온에서의 용융열 값(A)과 상기 2차 승온에서의 용융열 값(B)으로부터 계산된 비율의 범위이다.
일 실시 예에 따르면, 상기 폴리에틸렌 원사는 상기 식 1에 따른 0.05 내지 0.35인 용융열 값의 비율([(A-B)/A])을 갖는 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 폴리에틸렌 원사는 상기 식 1에 따른 용융열 값의 비율이 0.05 이상, 혹은 0.10 이상, 혹은 0.15 이상; 그리고 0.35 이하, 혹은 0.30 이하, 혹은 0.26 이하일 수 있다.
본 발명에 따른 우수한 열적 특성의 발현을 위하여, 상기 폴리에틸렌 원사는 상기 식 1에 따른 용융열 값의 비율이 0.05 이상, 혹은 0.10 이상, 혹은 0.15 이상인 것이 바람직하다. 다만, 상기 용융열 값의 비율이 너무 클 경우, 연신 과정에서 사절이 발생하는 등 원사의 기계적 물성이 저하할 수 있다. 그러므로, 상기 폴리에틸렌 원사는 상기 식 1에 따른 용융열 값의 비율이 0.35 이하, 혹은 0.30 이하, 혹은 0.26 이하인 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 폴리에틸렌 원사는 상기 식 1에 따른 용융열 값의 비율이 0.05 내지 0.35, 혹은 0.10 내지 0.35, 혹은 0.10 내지 0.30, 혹은 0.15 내지 0.30, 혹은 0.15 내지 0.26일 수 있다.
비제한적인 예로, 상기 1차 승온과 상기 2차 승온은 통상적인 시차 주사 열량계를 이용하여 다음과 같은 조건의 연속된 조작으로 수행될 수 있다.
폴리에틸렌 원사 시료에 대해 50℃에서 180℃까지 10℃/min으로 승온(1차 승온); 180℃에서 1분 내지 5분 동안 홀딩; 180℃에서 50℃까지 200℃/min으로 냉각; 50℃에서 1분 내지 5분 동안 홀딩; 50℃에서 180℃까지 10℃/min으로 승온(2차 승온); 180℃에서 1분 내지 5분 동안 홀딩; 180℃에서 50℃까지 10℃/min으로 냉각
일 실시 예에 따르면, 상기 폴리에틸렌 원사는 128 ℃ 내지 145 ℃, 혹은 129 ℃ 내지 145 ℃, 혹은 129 ℃ 내지 140 ℃의 용융 온도(Tm)를 가질 수 있다.
바람직하게는, 상기 폴리에틸렌 원사는 상기 1차 승온에서 130 ℃ 내지 145 ℃, 혹은 132 ℃ 내지 145 ℃, 혹은 132 ℃ 내지 140 ℃의 용융 온도(Tm)를 가질 수 있다.
그리고, 상기 폴리에틸렌 원사는 상기 2차 승온에서 128 ℃ 내지 135 ℃, 혹은 129 ℃ 내지 135 ℃, 혹은 129 ℃ 내지 132 ℃의 용융 온도(Tm)를 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 폴리에틸렌 원사는 0.3 g/10min 내지 5.0 g/10min인 용융지수(MI, @190℃)를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리에틸렌 원사는 0.3 g/10min 이상, 혹은 1.0 g/10min 이상, 혹은 1.5 g/10min 이상, 혹은 2.0 g/10min 이상; 그리고 5.0 g/10min 이하, 혹은 4.0 g/10min 이하, 혹은 3.0 g/10min 이하인 용융지수(@190℃)를 가질 수 있다.
적절한 생산성의 확보를 위하여 상기 폴리에틸렌 원사의 상기 용융지수는 0.3 g/10min 이상, 혹은 1.0 g/10min 이상, 혹은 1.5 g/10min 이상, 혹은 2.0 g/10min 이상인 것이 바람직하다. 다만, 상기 용융지수가 너무 클 경우 폴리에틸렌 원사의 강도가 저하할 수 있다. 그러므로, 상기 폴리에틸렌 원사의 상기 용융지수는 5.0 g/10min 이하, 혹은 4.0 g/10min 이하, 혹은 3.0 g/10min 이하인 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 폴리에틸렌 원사는 0.3 g/10min 내지 5.0 g/10min, 혹은 1.0 g/10min 내지 5.0 g/10min, 혹은 1.0 g/10min 내지 4.0 g/10min, 혹은 1.5 g/10min 내지 4.0 g/10min, 혹은 1.5 g/10min 내지 3.0 g/10min, 혹은 2.0 g/10min 내지 3.0 g/10min인 상기 용융지수를 가질 수 있다.
상기 용융지수는 ISO 1133-1:2022에 따른 melt mass-flow rate (MFR) 측정법에 의해 결정될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 폴리에틸렌 원사는 60 % 내지 80 %의 결정화도를 가질 수 있다.
구체적으로, 상기 폴리에틸렌 원사는 60 % 이상, 혹은 65 % 이상, 혹은 70 % 이상; 그리고 80 % 이하 혹은 75 % 이하인 결정화도를 가질 수 있다.
적절한 기계적 물성의 발현을 위하여, 상기 폴리에틸렌 원사는 60 % 이상, 혹은 65 % 이상, 혹은 70 % 이상의 결정화도를 갖는 것이 바람직하다. 다만, 상기 결정화도가 너무 클 경우 가공성이 저하할 수 있다. 그러므로, 상기 폴리에틸렌 원사는 80 % 이하 혹은 75 % 이하의 결정화도를 갖는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 폴리에틸렌 원사는 60 % 내지 80 %, 혹은 65 % 내지 80 %, 혹은 65 % 내지 75 %의 결정화도를 가질 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 폴리에틸렌 원사는 85.5 내지 92.0의 L* 값을 가질 수 있다.
상기 L* 값은 상기 폴리에틸렌 원사로 이루어진 시편에 대해 분광광도계(spectrophotometer)를 이용하여 측정된 L*a*b* (CIE LAB) 표색계에서의 명도 값이다. 상기 L*a*b*(CIE LAB) 표색계는, 색상 평가를 위한 색조를 나타내는 방법 중 하나이며, 국제 조명 위원회(CIE)가 책정한, 눈으로 볼 수 있는 색을 색 공간(color space)으로서 나타내는 것이다. 상기 L* 값은 밝기의 경향을 나타내는 하나의 지표이며, 0~100의 범위이다.
구체적으로, 상기 폴리에틸렌 원사는 85.5 이상 혹은 86.0 이상; 그리고 92.0 이하 혹은 91.5 이하의 상기 L* 값을 가질 수 있다. 바람직하게는, 상기 폴리에틸렌 원사는 85.5 내지 92.0, 혹은 86.0 내지 92.0, 혹은 86.0 내지 91.5의 상기 L* 값을 가질 수 있다. 상기 L* 값은 분광광도계를 이용하여 적정 크기의 시편에 대해 반사 모드로 측정된 값일 수 있다.
상기 폴리에틸렌 원사는 상술한 특성들을 충족함에 따라 염색, 코팅, 경화와 같은 후가공 공정에서 우수한 열적 특성을 나타낼 수 있다. 상기 폴리에틸렌 원사는 로프와 같은 끈 형상의 제품, 산업용 또는 의료용 보호구, 에어백, 침구류, 냉감 소재 등 다양한 제품의 제조에 사용될 수 있다.
발명의 다른 일 구현 예에 따르면,
50,000 g/mol 내지 600,000 g/mol의 중량 평균 분자량(Mw) 및 0.3 g/10min 내지 5.0 g/10min의 용융지수(MI, @190℃)를 갖는 폴리에틸렌을 포함한 용융물을 제공하는 단계,
상기 용융물을 구금을 통해 압출하여 필라멘트들을 얻는 단계,
상기 필라멘트들을 냉각시키는 단계,
냉각된 상기 필라멘트들로 구성된 멀티필라멘트를 연신하는 단계, 및
연신된 상기 멀티필라멘트를 귄취하는 단계를 포함하고;
상기 냉각은 구간의 온도로 구분되는 복수의 냉각 구간들을 구비한 냉각부에서 수행되며, 상기 복수의 냉각 구간들은 상기 필라멘트들의 도입부로부터 배출부의 방향으로 점차 낮아지는 온도 구배를 갖도록 설정되는,
상기 폴리에틸렌 원사의 제조 방법이 제공된다.
도 1은 발명의 구현 예에 따른 폴리에틸렌 원사의 제조 과정을 단순화하여 나타낸 공정도이다.
도 1을 참고하면, 상기 폴리에틸렌 원사의 제조 방법은 익스트루더(100)에 폴리에틸렌 수지를 포함한 원료를 투입하여 방사용 용융물을 제공하는 단계; 상기 용융물을 구금(200)을 통해 압출하여 필라멘트(11)를 얻는 단계; 상기 필라멘트(11)를 냉각부(300)에서 냉각시키는 단계; 집속부(400)에서 상기 필러멘트(11)를 집속하여 얻은 멀티필라멘트(10)를 다단 연신부(500)에서 연신하는 단계; 연신된 멀티필라멘트를 와인더(600)로 권취하는 단계를 포함하여 수행될 수 있다.
이하, 도 1을 참고하여 상기 폴리에틸렌 원사의 제조 방법에 포함될 수 있는 각 단계에 대하여 설명한다.
우선, 폴리에틸렌을 포함하는 용융물을 제공하는 방사용 용융물을 제공하는 단계가 수행된다.
상기 폴리에틸렌은 50,000 내지 600,000 g/mol의 중량 평균 분자량(Mw)을 갖는 것일 수 있다.
원사의 적절한 강도가 확보될 수 있도록 하기 위하여, 상기 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(Mw)은 50,000 g/mol 이상인 것이 바람직하다. 다만, 폴리에틸렌의 분자량이 너무 크면 높은 용융 점도로 인해 방사 장치에 과부하가 부여되고 공정 제어가 어려워질 수 있으며, 그에 따라 원사의 물성이 열악해질 수 있다. 따라서, 상기 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(Mw)은 600,000 g/mol 이하인 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 폴리에틸렌의 중량 평균 분자량(Mw)은 50,000 g/mol 내지 600,000 g/mol, 혹은 100,000 g/mol 내지 500,000 g/mol, 혹은 100,000 g/mol 내지 450,000 g/mol, 혹은 150,000 g/mol 내지 450,000 g/mol, 혹은 150,000 g/mol 내지 400,000 g/mol, 혹은 200,000 g/mol 내지 400,000 g/mol, 혹은 250,000 g/mol 내지 400,000 g/mol, 혹은 300,000 g/mol 내지 400,000 g/mol일 수 있다.
상기 중량 평균 분자량(Mw)은 폴리에틸렌을 용매에 완전히 용해시킨 후 아래 조건의 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 이용하여 측정될 수 있다.
- 분석기기: PL-GPC 220 system
- 컬럼: 2 × PLGEL MIXED-B (7.5×300mm)
- 용매: 트리클로로벤젠(TCB) + 0.04 wt% 디부틸히드록시톨루엔(BHT) (after drying with 0.1% CaCl2)
- Injector, 검출온도: 160 ℃
- 유속: 1.0 ㎖/min
- 주입량: 200 ㎕
- 표준시료: 폴리스티렌
상기 폴리에틸렌은 0.3 g/10min 내지 5.0 g/10min의 용융지수(MI, @190℃)를 갖는 것일 수 있다.
익스트루더(100) 내에서 원활한 흐름성이 확보될 수 있도록 하기 위하여, 상기 폴리에틸렌의 상기 용융지수는 0.3 g/10min 이상 혹은 0.5 g/10min 이상인 것이 바람직하다. 다만, 폴리에틸렌의 용융지수가 너무 높을 경우 상대적으로 낮은 분자량으로 인한 고강도의 발현이 어려워질 수 있다. 따라서, 상기 폴리에틸렌의 상기 용융지수는 5.0 g/10min 이하, 혹은 4.0 g/10min 이하, 혹은 3.0 g/10min 이하인 것이 바람직하다.
바람직하게는, 상기 폴리에틸렌의 상기 용융지수는 0.3 g/10min 내지 5.0 g/10min, 혹은 0.3 g/10min 내지 4.0 g/10min, 0.3 g/10min 내지 3.0 g/10min, 혹은 0.5 g/10min 내지 3.0 g/10min일 수 있다.
상기 용융지수는 ISO 1133-1:2022에 따른 melt mass-flow rate (MFR) 측정법에 의해 결정될 수 있다.
이어서, 상기 용융물을 구금을 통해 압출하여 필라멘트들을 얻는 단계가 수행된다. 비제한적인 예로, 상기 단계에서는 40 내지 500 개 혹은 100 내지 500 개의 홀들을 갖는 구금이 이용될 수 있다. 상기 용융물은 익스트루더(100) 내의 스크류(미도시)에 의해 운반되면서 구금(200)을 통해 압출된다.
상기 방사 단계는 250 내지 315 ℃ 혹은 280 내지 310 ℃의 온도 하에서 수행되는 것이 바람직하다.
상기 균일한 용융물의 형성과 안정적인 방사가 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 상기 방사 단계에서 익스트루더(100) 내부 및 구금(200)의 온도는 250 ℃ 이상인 것이 바람직하다. 다만, 상기 방사 단계의 온도가 너무 높을 경우 상기 용융물의 열분해가 야기되어 고강도의 발현이 어려워질 수 있다. 그러므로, 상기 방사 단계에서 익스트루더(100) 내부 및 구금(200)의 온도는 315 ℃ 이하인 것이 바람직하다.
상기 구금(200)의 홀 직경(D)에 대한 홀 길이(L)의 비율인 L/D는 3 내지 40, 혹은 5 내지 30, 혹은 5 내지 20, 혹은 10 내지 20 일 수 있다.
용융 압출시 다이 스웰(die swell) 현상이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 상기 L/D는 3 이상인 것이 바람직하다. 다만, 상기 L/D가 너무 클 경우 구금(200)을 통과하는 상기 용융물의 넥킹(necking) 현상에 의한 사절과 함께 압력 강하에 따른 토출 불균일 현상이 발생할 수 있다. 그러므로, 상기 L/D는 40 이하인 것이 바람직하다.
공정성과 생산성을 고려하여, 상기 방사 단계는 상기 용융물이 상기 구금으로부터 0.05 내지 0.45 g/min인 단공 토출량 및 0.3 내지 5.0 cm/sec인 토출 선속도로 압출되도록 수행되는 것이 바람직하다.
상기 방사 단계에서 방사 드레프트 비(draft ratio, DR=V1/V0)가 지나치게 클 경우 사절이 많이 발생하여 작업성이 나빠지고, 지나치게 작을 경우 배향 결정화가 충분히 이루어지지 않아 필라멘트의 형태 안정성이 열악해질 수 있다. 여기서, 상기 V0은 상기 용융물의 상기 토출 선속도(즉, 상기 용융물이 구금(200)의 홀들로부터 1.25 m 수직 낙하할 때까지의 평균 속도)이고, 상기 V1은 방사 속도(즉, 첫 번째 고뎃 롤러(GR1)의 선속도)이다.
상기 방사 속도(V1)가 높을수록 연신 공정에서의 총 연신비는 낮아질 수 밖에 없고, 최종적으로 원사의 강도 향상이 어려워진다. 따라서, 적절한 방사 드레프트 비가 확보될 수 있도록 하기 위해, 상기 토출 선속도(V0)는 0.3 cm/sec 이상인 것이 바람직하다. 다만, 상기 토출 선속도가 너무 클 경우 높은 연신비의 적용이 곤란하므로, 상기 토출 선속도(V0)는 5.0 cm/sec 이하인 것이 바람직하다.
구체적으로, 상기 토출 선속도(V0)는 0.3 내지 5.0 cm/sec, 혹은 1.0 내지 4.0 cm/sec, 혹은 2.0 내지 3.0 cm/sec일 수 있다.
또한, 상기 방사 단계에서 0.3 내지 5.0 cm/sec의 상기 토출 선속도가 확보되면서 10 denier 이하의 단사 섬도 요건이 충족될 수 있도록 하기 위하여, 상기 방사 단계에서 상대적으로 적은 단공 토출량(예를 들어 0.05 내지 0.45 g/min, 혹은 0.1 내지 0.40 g/min, 혹은 0.15 내지 0.35 g/min)이 적용되는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 필라멘트들을 냉각시키는 단계가 수행된다.
상기 용융물이 구금(200)의 홀들로부터 토출되면서 방사 온도와 실온 간의 차이에 의해 용융물의 고화가 시작되면서 반고화 상태의 필라멘트들이 형성된다. 본 명세서에서는 반고화 상태의 필라멘트 및 완전 고화 상태의 필라멘트를 모두 "필라멘트"라 통칭한다.
상기 용융물이 구금(200)의 홀들로부터 토출되면서 형성되는 다수의 필라멘트들(11)은 냉각부(300)에서 냉각됨으로써 완전 고화된다.
일 실시 예에 따르면, 상기 냉각은 구간의 온도로 구분되는 복수의 냉각 구간들을 구비한 냉각부(300)에서 수행되며, 상기 복수의 냉각 구간들은 상기 필라멘트들의 도입부로부터 배출부의 방향으로 점차 낮아지는 온도 구배를 갖도록 설정될 수 있다.
상기 온도 구배를 갖도록 설정된 복수의 냉각 구간들을 구비한 냉각부(300)에서 상기 필레멘트들의 냉각을 수행함으로써, 상기 식 1에 따른 열적 특성을 충족하는 폴리에틸렌 원사가 제공될 수 있다. 또한, 상기와 같이 냉각을 수행함으로써 결정화도가 더욱 높고 양호한 외관을 갖는 폴리에틸렌 원사가 제공될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 냉각부는 둘 내지 다섯의 냉각 구간들을 구비하는 것이 상술한 효과의 발현에 유리할 수 있다.
바람직하게는, 상기 복수의 냉각 구간들은 15 ℃ 내지 80 ℃의 온도 범위에서 상기 필라멘트들의 도입부로부터 배출부의 방향으로 점차 낮아지는 온도 구배를 갖도록 설정될 수 있다.
필라멘트의 과냉각으로 인해 연신 공정에서 사절이 발생하는 것을 방지하기 위하여, 필라멘트(11)는 15 ℃ 이상 혹은 20 ℃ 이상의 온도 하에서 냉각되는 것이 바람직하다. 다만, 필라멘트가 충분히 냉각되지 못할 경우 고화 불균일로 인해 섬도 편차가 커지고 연신 공정에서 사절이 발생할 수 있다. 그러므로, 필라멘트(11)는 80 ℃ 이하 혹은 75 ℃ 이하로 냉각되는 것이 바람직하다.
도 2 내지 도 4는 각각 상기 도 1의 공정도에서 발명의 일 구현 예에 따른 냉각부(300)의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2에서 냉각부(300)는 상기 필라멘트들의 도입부로부터 배출부의 방향으로 배치된 제1 냉각 구간(310) 및 제2 냉각 구간(320)을 구비한다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 냉각 구간(310)은 45 ℃ 내지 80 ℃의 범위에서 선택된 온도로 설정되고, 상기 제2 냉각 구간(320)은 15 ℃ 내지 40 ℃의 범위에서 선택된 온도로 설정될 수 있다.
도 3에서 냉각부(300)는 상기 필라멘트들의 도입부로부터 배출부의 방향으로 배치된 제1 냉각 구간(310), 제2 냉각 구간(320) 및 제3 냉각 구간(330)을 구비한다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 냉각 구간(310)은 45 ℃ 내지 80 ℃의 범위에서 선택된 온도로 설정되고, 상기 제2 냉각 구간(320)은 30 ℃ 내지 50 ℃의 범위에서 선택된 온도로 설정되고, 상기 제3 냉각 구간(330)은 15 ℃ 내지 30 ℃의 범위에서 선택된 온도로 설정될 수 있다.
도 4에서 냉각부(300)는 상기 필라멘트들의 도입부로부터 배출부의 방향으로 배치된 제1 냉각 구간(310), 제2 냉각 구간(320), 제3 냉각 구간(330), 및 제4 냉각 구간(340)을 구비한다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 냉각 구간(310)은 45 ℃ 내지 80 ℃의 범위에서 선택된 온도로 설정되고, 상기 제2 냉각 구간(320)은 35 ℃ 내지 55 ℃의 범위에서 선택된 온도로 설정되고, 상기 제3 냉각 구간(330)은 20 ℃ 내지 40 ℃의 범위에서 선택된 온도로 설정되는, 상기 제4 냉각 구간(340)은 15 ℃ 내지 25 ℃의 범위에서 선택된 온도로 설정될 수 있다.
상기 냉각 구간들에 대한 온도 설정과 별개로, 상기 복수의 냉각 구간들에는 냉각풍이 공급될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 냉각풍의 풍속은 상기 필라멘트들의 도입부로부터 배출부의 방향으로 낮아지는 풍속 구배를 갖도록 설정될 수 있다.
바람직하게는, 상기 복수의 냉각 구간들은 0.1 m/s 내지 3.0 m/s의 풍속 범위에서 상기 필라멘트들의 도입부로부터 배출부의 방향으로 낮아지는 냉각풍의 풍속 구배를 갖도록 설정될 수 있다. 상기 냉각풍의 풍속 구배를 부여함으로써 표면이 더욱 매끄러운 폴리에틸렌 원사가 얻어질 수 있다.
냉각 및 완전 고화된 필라멘트들은 집속기(400)에 의해 집속되어 멀티필라멘트(10)로 제공된다.
선택적으로, 멀티필라멘트(10)를 형성시키기 전에, 오일 롤러(OR) 또는 오일 제트(oil jet)를 이용하여 필라멘트들에 유제를 부여하는 단계가 더 포함될 수 있다. 상기 유제의 부여는 metered oiling 방식으로 수행될 수 있다. 상기 유제의 부여는 후속되는 연신 단계에서 고뎃 롤러들 사이 및/또는 마지막 고뎃 롤러와 와인더(600) 사이에서 수행될 수도 있다.
이어서, 냉각된 상기 필라멘트들로 구성된 멀티필라멘트를 연신하는 단계가 수행된다.
일 실시 예에 따르면, 상기 폴리에틸렌 원사의 제조 방법은 용융 방사로 얻어진 멀티필라멘트(10)를 별도로 권취하지 않고 연속하여 복수의 고뎃 롤러들을 포함하는 다단 연신부(500)에서 전달하고, 이를 직접적으로 연신하는 방식에 따른다. 이러한 제조 방법은, 용융 방사에 의해 형성된 미연신사를 권취한 후 상기 미연신사를 고온 하에서 고연신비로 연신하는 종래의 2 단계 공정 방식과 구별된다.
최종적으로 얻어지는 폴리에틸렌 원사가 고강도를 갖도록 하기 위해서는, 상기 연신 단계는 복수의 고뎃 롤러들을 포함하는 다단 연신부(500)를 이용하여 정밀하게 제어되어야 한다.
이를 위하여, 상기 연신 단계는 2 단 이상, 혹은 2 단 내지 10 단, 혹은 2 단 내지 8 단, 혹은 2 단 내지 6 단의 고뎃 롤러들(GR1, ..., GRn)을 포함하는 다단 연신부(500)에서 수행되는 것이 바람직하다.
즉, 상기 연신 단계는 2 단 이상의 고뎃 롤러들이 구비된 다단 연신부에서 수행되는 것이 우수한 치수 안정성과 고강도를 갖는 폴리에틸렌 원사를 얻는데 유리할 수 있다. 다만, 상기 다단 연신부에서 고뎃 롤러들의 개수가 너무 많아질 경우 최종적으로 얻어지는 폴리에틸렌 원사가 목표로 하는 물성을 갖지 못하거나, 전체적인 공정의 효율이 저하할 수 있다. 그러므로, 상기 연신 단계는 10 단 이하, 혹은 8 단 이하, 혹은 6 단 이하의 고뎃 롤러들이 구비된 다단 연신부에서 수행되는 것이 바람직하다.
상기 연신 단계에서 충분한 연신이 이루어질 수 있도록 하기 위하여, 상기 다단 연신부(500)에 포함된 복수의 고뎃 롤러들의 온도는 40 내지 140 ℃로 설정될 수 있다.
예를 들어, 상기 복수의 고뎃 롤러들 중 첫 번째 고뎃 롤러(GR1)의 온도는 40 내지 80 ℃로 설정되고, 마지막 고뎃 롤러(GRn)의 온도는 110 내지 140 ℃로 설정될 수 있다. 상기 복수의 고뎃 롤러들 중 상기 첫 번째 및 마지막 고뎃 롤러(GR1, GRn)를 제외한 나머지 고뎃 롤러들(GR2 내지 GRn-1)의 온도는 해당 고뎃 롤러의 바로 앞에 위치한 고뎃 롤러의 온도와 같거나 더 높은 온도로 설정될 수 있다. 필요에 따라, 임의의 고뎃 롤러는 바로 앞에 위치한 고뎃 롤러의 온도보다 낮은 온도로 설정될 수 있다.
상기 다단 연신부(500)에서 상기 멀티필라멘트의 총 연신비는 첫 번째 고뎃 롤러(GR1)의 선속도(mpm)와 가장 마지막 고뎃 롤러(GRn)의 선속도(mpm)에 의해 결정되는 인자이다. 즉, 상기 총 연신비는 다단 연신부(500)에 구비된 고뎃 롤러들 중 마지막 고뎃 롤러(GRn)의 선속도를 첫 번째 고뎃 롤러(GR1)의 선속도로 나눈 값을 의미한다.
첫 번째 고뎃 롤러(GR1)의 선속도가 결정되면, 상기 다단 연신부(500)에서 4 배 내지 15 배의 총 연신비가 멀티필라멘트(10)에 적용될 수 있도록, 나머지 고뎃 롤러들의 선속도가 결정될 수 있다.
상기 연신 단계를 통해 멀티필라멘트에 대한 연신 및 열 고정(heat-setting)이 이루어진다.
열풍 등을 이용하여 개략적으로(roughly) 열 고정이 수행되는 방식과 달리, 본 발명에서는 상기 연신 단계의 다단 연신부(500)에서는 상기 멀티필라멘트가 상기 복수의 고뎃 롤러들에 직접적으로 접촉하여 연신되므로 열 고정이 정교하게 수행될 수 있다.
이어서, 연신된 상기 멀티필라멘트를 권취하는 단계가 수행된다. 상기 연신 단계에서 다단 연신된 멀티필라멘트는 와인더(600)에 의해 권취됨으로써 폴리에틸렌 원사로 얻어진다.
본 발명에 따르면 우수한 열적 특성을 갖는 폴리에틸렌 원사 및 상기 폴리에틸렌 원사를 보다 효율적으로 제조할 수 있는 방법이 제공된다.
도 1은 발명의 일 구현 예에 따른 폴리에틸렌 원사의 제조 과정을 개략적으로 나타낸 공정도이다.
도 2 내지 도 4는 각각 상기 도 1의 공정도에서 발명의 일 구현 예에 따른 냉각부의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5 내지 도 7은 발명의 실시예 및 비교예에 따른 폴리에틸렌 원사에 대한 시차 주사 열량 측정에 의해 얻어진 승온 DSC 곡선 [X축=온도(℃); Y축=흡열량(mW)]이다.
도 2 내지 도 4는 각각 상기 도 1의 공정도에서 발명의 일 구현 예에 따른 냉각부의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5 내지 도 7은 발명의 실시예 및 비교예에 따른 폴리에틸렌 원사에 대한 시차 주사 열량 측정에 의해 얻어진 승온 DSC 곡선 [X축=온도(℃); Y축=흡열량(mW)]이다.
이하, 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예들이 제시된다. 그러나 하기의 실시예들은 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명을 이들만으로 한정하는 것은 아니다.
실시예 1
도 1에 예시된 장치를 이용하여 200 개의 필라멘트들을 포함하고 400 데니어의 총 섬도를 갖는 폴리에틸렌 원사를 제조하였다.
구체적으로 340,000 g/mol의 중량 평균 분자량(Mw) 및 1.8 g/10min의 용융지수(MI, @190℃)를 갖는 폴리에틸렌 칩을 익스트루더(100)에 투입하였다. 익스트루더(100)에 투입된 칩을 용융시켜 방사용 용융물을 준비하였다.
상기 용융물을 200 개의 홀들을 갖는 구금(200)을 통해 압출하였다.
구금(200)으로부터 토출되면서 형성된 필라멘트들(11)은 도 4에 따른 구성의 냉각부(300)에서 냉각되었다.
상기 냉각부(300)는 상기 필라멘트들의 도입부로부터 배출부의 방향으로 배치된 제1 냉각 구간(310), 제2 냉각 구간(320), 제3 냉각 구간(330), 및 제4 냉각 구간(340)을 구비한다.
상기 제1 냉각 구간(310)은 45 ℃의 온도로 설정되었고; 상기 제2 냉각 구간(320)은 35 ℃의 온도로 설정되었고; 상기 제3 냉각 구간(330)은 25 ℃의 온도로 설정되었고; 상기 제4 냉각 구간(340)은 15 ℃의 온도로 설정되었다.
상기 냉각 구간들에는 냉각풍이 공급되었다. 상기 냉각풍의 풍속은 0.1 m/s 내지 3.0 m/s의 풍속 범위에서 상기 필라멘트들의 도입부로부터 배출부의 방향으로 낮아지는 풍속 구배를 갖도록 설정되었다.
냉각된 필라멘트들(11)은 집속부(400)에 의해 멀티필라멘트(10)로 집속되어 4 단의 고뎃 롤러들(GR1-GR8)이 구비된 다단 연신부(500)로 연속하여 이동하였다. 연속적으로, 다단 연신부(500)에서 상기 멀티필라멘트(10)는 상기 고뎃 롤러들에 직접적으로 접촉하여 8 배의 총 연신비 및 4 %의 이완율로 연신 및 열 고정되었다. 상기 고뎃 롤러들의 온도 범위는 80 내지 130 ℃로 설정되었다.
다단 연신된 멀티필라멘트를 권취 장력 0.8 g/d으로 와인더(600)에 권취하여 폴리에틸렌 원사가 얻어졌다.
실시예 2
상기 다단 연신부(500)에서 4 배의 총 연신비로 연신한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에틸렌 원사를 제조하였다.
실시예 3
상기 다단 연신부(500)에서 12 배의 총 연신비로 연신한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에틸렌 원사를 제조하였다.
실시예 4
상기 필라멘트들(11)의 냉각을 도 2에 따른 구성의 냉각부(300)에서 수행한 것과 상기 연신을 2 단의 고뎃 롤러들(GR1-GR4)이 구비된 다단 연신부(500)에서 수행한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에틸렌 원사를 제조하였다.
상기 냉각부(300)는 상기 필라멘트들의 도입부로부터 배출부의 방향으로 배치된 제1 냉각 구간(310) 및 제2 냉각 구간(320)을 구비하고; 상기 제1 냉각 구간(310)은 45 ℃의 온도로 설정되었고; 상기 제2 냉각 구간(320)은 25 ℃의 온도로 설정되었다.
실시예 5
340,000 g/mol의 중량 평균 분자량(Mw) 및 0.5 g/10min의 용융지수(MI, @190℃)를 갖는 폴리에틸렌 칩을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에틸렌 원사를 제조하였다.
비교예 1
도 4에 따른 구성의 냉각부 대신 하나의 냉각 구간으로 이루어진 냉각부에서 상기 필라멘트들의 냉각을 수행한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리에틸렌 원사를 제조하였다. 이때, 상기 냉각부는 45 ℃의 온도가 되도록 설정되었다.
비교예 2
200,000 g/mol의 중량 평균 분자량(Mw) 및 7.0 g/10min의 용융지수(MI, @190℃)를 갖는 폴리에틸렌 칩을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 2와 동일한 방법으로 폴리에틸렌 원사를 제조하였다.
비교예 3
200,000 g/mol의 중량 평균 분자량(Mw) 및 7.0 g/10min의 용융지수(MI, @190℃)를 갖는 폴리에틸렌 칩을 사용한 것을 제외하고, 상기 실시예 4와 동일한 방법으로 폴리에틸렌 원사를 제조하였다.
시험예
상기 실시예 및 비교예에서 제조된 폴리에틸렌 원사에 대하여 각각 아래와 같은 방법으로 시험을 실시하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(1) 폴리에틸렌 원사의 결정화도
: X-선 소스를 이용하는 X-선 회절분석기를 이용하여, 폴리에틸렌 원사의 결정화도를 측정하였다. 구체적으로, 상기 폴리에틸렌 원사를 절단하여 길이 2.5 cm의 샘플을 준비하고, 상기 샘플을 X-선 회절분석기의 샘플 홀더에 고정시킨 후 아래의 조건들 하에서 측정을 실시하였다.
i) 실험기기: Empyrean (Malvern Panalytical Ltd)
ii) X-ray source: Cu-Kα (1.54 Å), 45 kV, 20 mA
iii) Incident beam path
- Filter: Beta-filter Nickel 0.02 mm
- Slit: AS 1˚, DS 1/2˚, SS : 0.04 rad
- Mask: 10 mm
iv) Diffracted beam path
- Detector: PIXcel3D 2X2 (area detector)
- Slit: AS 5.0 mm, SS: 0.04 rad
v) Scan range : 10˚ ~ 32˚
vi) Step size: 0.1˚
vii) Beam direction: Reflection
viii) Background Method: Constant Background
ix) Standard Specimen: 3000 Denier
x) Apparent crystallite size(ACS) : estimated from the half-height of the peak (110) plane, (200) plane using the Scherrer equation.
-
- λ: X-ray wavelength, 0.154nm
- β: FWHM
- Θ: bragg angle (max. peak)
- Scherrer constant K = 0.89
xi) Crystallinity(Xc) : Constant background method
(2) 폴리에틸렌 원사의 용융 온도 및 용융열
시차 주사 열량계(모델명: DSC7, 제조사: Perkin Elmer)를 이용하여 폴리에틸렌 원사 시편에 대해 아래 조건의 연속된 조작으로 1차 승온과 2차 승온에서의 용융 온도 및 용융열을 측정하였다. 그리고, 상기 1차 및 2차 승온에서의 용융열 값으로부터 상기 식 1의 값을 계산하였다.
50℃에서 180℃까지 10℃/min으로 승온(1차 승온); 180℃에서 1분 내지 5분 동안 홀딩; 180℃에서 50℃까지 200℃/min으로 냉각; 50℃에서 1분 내지 5분 동안 홀딩; 50℃에서 180℃까지 10℃/min으로 승온(2차 승온); 180℃에서 1분 내지 5분 동안 홀딩; 180℃에서 50℃까지 10℃/min으로 냉각
도 5는 실시예 1에 따른 폴리에틸렌 원사에 대한 상기 1차 승온 및 2차 승온의 DSC 곡선 [X축=온도(℃); Y축=흡열량(mW)]이다. 도 6은 실시예 2에 따른 폴리에틸렌 원사에 대한 상기 1차 승온 및 2차 승온의 DSC 곡선이다. 도 7은 비교예 2에 따른 폴리에틸렌 원사에 대한 상기 1차 승온 및 2차 승온의 DSC 곡선이다.
(3) 폴리에틸렌 원사의 색상
폴리에틸렌 원사 시편에 대해 분광광도계(모델명: Ci7860, 제조사: X-rite)를 이용하여 L*a*b* (CIE LAB) 표색계에 따른 명도(L*) 값을 측정하였다. ASTM D256 규격의 크기 63.5 mm x 12.7 mm x 3.2 mm의 시편을 준비하여 반사 모드로 3회 측정 후 평균 값을 기록하였다.
(4) 건열 수축율
폴리에틸렌 원사 시편을 25℃ 및 상대습도 65%의 항온 항습실에 24시간 동안 방치한다. 상기 시편을 무장력 하에서 150℃ 및 30분의 조건으로 열수축시킨 후, 상기 항온 항습실에서 24시간 동안 다시 방치한다. 상기 시편의 수축 전과 후의 길이를 측정하여 아래 식에 따라 건열 수축율을 계산한다.
건열 수축율(%) = [(L0-L1)/L0] x 100
L0: 열수축 전의 시료를 25℃ 및 상대습도 65%의 항온 항습실에서 24시간 동안 방치한 후의 길이
L1: 열수축 후의 시료를 25℃ 및 상대습도 65%의 항온 항습실에서 24시간 동안 방치한 후의 길이
| 원사 | MI (g/10min) |
결정화도 (%) |
1차 승온 용융온도 (℃) |
2차 승온 용융온도 (℃) |
(A-B)/A | L* | 건열 수축율 (%) |
| 실시예 1 | 2.4 | 70 | 135 | 129 | 0.185 | 88 | 3.0 |
| 실시예 2 | 2.4 | 70 | 135 | 129 | 0.185 | 88 | 2.9 |
| 실시예 3 | 2.1 | 73 | 140 | 130 | 0.253 | 89 | 2.5 |
| 실시예 4 | 2.7 | 70 | 133 | 129 | 0.170 | 86 | 3.2 |
| 실시예 5 | 2.1 | 75 | 139 | 130 | 0.253 | 91 | 2.5 |
| 비교예 1 | 2.4 | 62 | 130 | 129 | 0.049 | 87 | 3.9 |
| 비교예 2 | 11.8 | 57 | 127 | 127 | 0.01 | 87 | 4.3 |
| 비교예 3 | 12.1 | 55 | 128 | 127 | 0.03 | 86 | 4.3 |
상기 표 1를 참고하면, 실시예들에 따른 폴리에틸렌 원사는 비교예들에 따른 폴리에틸렌 원사에 비하여 대체로 높은 L* 값을 가지면서, 낮은 건열 수축율을 나타내어 우수한 열적 특성을 갖는 것으로 확인된다.
100: 익스트루더
200: 구금
300: 냉각부(quenching zone)
310: 제1 냉각 구간
320: 제2 냉각 구간
330: 제3 냉각 구간
340: 제4 냉각 구간
11: 필라멘트
10: 멀티필라멘트
OR: 오일 롤러
400: 집속부
500: 다단 연신부
GR1: 첫 번째 고뎃 롤러
GRn: 마지막 고뎃 롤러
600: 와인더
200: 구금
300: 냉각부(quenching zone)
310: 제1 냉각 구간
320: 제2 냉각 구간
330: 제3 냉각 구간
340: 제4 냉각 구간
11: 필라멘트
10: 멀티필라멘트
OR: 오일 롤러
400: 집속부
500: 다단 연신부
GR1: 첫 번째 고뎃 롤러
GRn: 마지막 고뎃 롤러
600: 와인더
Claims (13)
- 하기 식 1을 충족하는 폴리에틸렌 원사:
[식 1]
0.05 ≤ [(A-B)/A] ≤ 0.35
상기 식 1에서,
A는 상기 폴리에틸렌 원사에 대한 시차 주사 열량 측정에 따른 1차 승온(1st run: 50℃에서 180℃까지 10℃/min으로 승온)에서의 용융열 값(ΔHf, J/g)이고,
B는 상기 폴리에틸렌 원사에 대한 시차 주사 열량 측정에 따른 2차 승온(2nd run: 상기 1차 승온 후 50℃로 냉각된 상기 폴리에틸렌 원사에 대해 50℃에서 180℃까지 10℃/min으로 승온)에서의 용융열 값(ΔHf, J/g)이다.
- 제 1 항에 있어서,
상기 폴리에틸렌 원사는 128 ℃ 내지 145 ℃의 용융 온도(Tm)를 가지는, 폴리에틸렌 원사.
- 제 1 항에 있어서,
상기 폴리에틸렌 원사는, 상기 1차 승온에서 130 ℃ 내지 145 ℃의 용융 온도(Tm)를 가지며, 상기 2차 승온에서 128 ℃ 내지 135 ℃의 용융 온도(Tm)를 가지는, 폴리에틸렌 원사.
- 제 1 항에 있어서,
상기 폴리에틸렌 원사는 0.3 g/10min 내지 5.0 g/10min의 용융지수(MI, @190℃)를 가지는, 폴리에틸렌 원사.
- 제 1 항에 있어서,
상기 폴리에틸렌 원사는 60 % 내지 80 %의 결정화도를 가지는, 폴리에틸렌 원사.
- 제 1 항에 있어서,
상기 폴리에틸렌 원사는 85.5 내지 92.0의 L* 값(상기 폴리에틸렌 원사로 이루어진 시편에 대해 분광광도계(spectrophotometer)를 이용하여 측정된 L*a*b* (CIE LAB) 표색계에서의 명도 값)을 가지는, 폴리에틸렌 원사.
- 50,000 g/mol 내지 600,000 g/mol의 중량 평균 분자량(Mw) 및 0.3 g/10min 내지 5.0 g/10min의 용융지수(MI, @190℃)를 갖는 폴리에틸렌을 포함한 용융물을 제공하는 단계,
상기 용융물을 구금을 통해 압출하여 필라멘트들을 얻는 단계,
상기 필라멘트들을 냉각시키는 단계,
냉각된 상기 필라멘트들로 구성된 멀티필라멘트를 연신하는 단계, 및
연신된 상기 멀티필라멘트를 귄취하는 단계를 포함하고;
상기 냉각은 구간의 온도로 구분되는 복수의 냉각 구간들을 구비한 냉각부에서 수행되며, 상기 복수의 냉각 구간들은 상기 필라멘트들의 도입부로부터 배출부의 방향으로 점차 낮아지는 온도 구배를 갖도록 설정되는,
제 1 항에 따른 폴리에틸렌 원사의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 복수의 냉각 구간들은 15 ℃ 내지 80 ℃의 온도 범위에서 상기 필라멘트들의 도입부로부터 배출부의 방향으로 점차 낮아지는 온도 구배를 갖도록 설정되는, 폴리에틸렌 원사의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 냉각부는 둘 내지 다섯의 냉각 구간들을 구비하는, 폴리에틸렌 원사의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 냉각부는 상기 필라멘트들의 도입부로부터 배출부의 방향으로 배치된 제1 및 제2 냉각 구간들을 구비하고,
상기 제1 냉각 구간은 45 ℃ 내지 80 ℃의 범위에서 선택된 온도로 설정되고, 상기 제2 냉각 구간은 15 ℃ 내지 40 ℃의 범위에서 선택된 온도로 설정되는,
폴리에틸렌 원사의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 냉각부는 상기 필라멘트들의 도입부로부터 배출부의 방향으로 배치된 제1 내지 제3 냉각 구간들을 구비하고,
상기 제1 냉각 구간은 45 ℃ 내지 80 ℃의 범위에서 선택된 온도로 설정되고, 상기 제2 냉각 구간은 30 ℃ 내지 50 ℃의 범위에서 선택된 온도로 설정되고, 상기 제3 냉각 구간은 15 ℃ 내지 30 ℃의 범위에서 선택된 온도로 설정되는,
폴리에틸렌 원사의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 냉각부는 상기 필라멘트들의 도입부로부터 배출부의 방향으로 배치된 제1 내지 제4 냉각 구간들을 구비하고,
상기 제1 냉각 구간은 45 ℃ 내지 80 ℃의 범위에서 선택된 온도로 설정되고, 상기 제2 냉각 구간은 35 ℃ 내지 55 ℃의 범위에서 선택된 온도로 설정되고, 상기 제3 냉각 구간은 20 ℃ 내지 40 ℃의 범위에서 선택된 온도로 설정되는, 상기 제4 냉각 구간은 15 ℃ 내지 25 ℃의 범위에서 선택된 온도로 설정되는,
폴리에틸렌 원사의 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 복수의 냉각 구간들에는 냉각풍이 공급되고,
상기 냉각풍의 풍속은 상기 필라멘트들의 도입부로부터 배출부의 방향으로 낮아지는 풍속 구배를 갖도록 설정되는,
폴리에틸렌 원사의 제조 방법.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220128856A KR20240048954A (ko) | 2022-10-07 | 2022-10-07 | 우수한 열적 특성을 갖는 폴리에틸렌 원사 및 그 제조 방법 |
| PCT/KR2023/015055 WO2024076102A1 (ko) | 2022-10-07 | 2023-09-27 | 우수한 열적 특성을 갖는 폴리에틸렌 원사 및 그 제조 방법 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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-
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- 2022-10-07 KR KR1020220128856A patent/KR20240048954A/ko unknown
-
2023
- 2023-09-27 WO PCT/KR2023/015055 patent/WO2024076102A1/ko unknown
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