KR102178478B1 - High-strength polyethylene fiber having improved evenness, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 균제도가 우수한 폴리에틸렌 섬유 및 그 제조방법에 관한 것으로 구체적으로는 폴리에틸렌 멀티필라멘트의 결정화도와 결정사이즈를 제어하여 균제도가 우수한 폴리에틸렌 섬유 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a polyethylene fiber having excellent uniformity and a method for producing the same, and more particularly, to a polyethylene fiber having excellent uniformity and a method for producing the same by controlling the crystallinity and crystal size of polyethylene multifilament.
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 있다.Polyethylene resin is increasingly used for engineering plastics, films, fibers and non-woven fabrics due to its low price, excellent chemical resistance, and product processability. In the textile field, it is manufactured as monofilament and multifilament, so it is used for clothing, industrial, etc. The use is expanding. In particular, interest in high-functional polyethylene fibers requiring high strength and high elastic modulus is increasing according to the latest fiber trends.
미국특허 제4,228,118호에서는 수평균분자량이 20,000 이상, 중량평균분자량이 125,000 이하인 폴리에틸렌 수지를 사용하여 방사온도 220 내지 335℃에서 용융한 후 8홀인 노즐에 압출하여 열연신온도 115 내지 132℃, 핫 튜브온도 200 내지 335℃를 두고 최소 방사속도 30m/min로 권취한 후 20배 이상 연신하여 10 내지 20g/d의 섬유를 제조하였다. 하지만, 이러한 방법은 폴리에틸렌 섬유의 상업적인 제조에 있어 노즐 홀수 및 스핀드로우 방법에 따른 방사속도가 낮아 생산량에 한계가 있으며, 수십 내지 수백의 멀티필라멘트를 생산할 때 균제도 및 방사 작업성이 우수한 폴리에틸렌 섬유를 생산하는데 어려움이 있다.In U.S. Patent No. 4,228,118, a polyethylene resin having a number average molecular weight of 20,000 or more and a weight average molecular weight of 125,000 or less is melted at a spinning temperature of 220 to 335°C, and then extruded into an 8-hole nozzle, and a hot drawing temperature of 115 to 132°C, a hot tube. After winding at a temperature of 200 to 335° C. at a minimum spinning speed of 30 m/min and stretching 20 times or more, fibers of 10 to 20 g/d were prepared. However, this method has a limitation in production due to the low number of nozzles and the spinning speed according to the spin-draw method in the commercial production of polyethylene fibers, and when producing tens to hundreds of multifilaments, polyethylene fibers with excellent uniformity and spinning workability are produced. I have difficulty in doing it.
또한, 대한민국 등록특허 제0909559호에서는 중량평균분자량이 300,000이하이고, 분자량분포지수인 중량평균분자량과 수평균분자량의 비(Mw/Mn)가 4.0이하이며, 고강도를 발현하는 고강도 폴리에틸렌 섬유에 대해 명시하고 있다. 하지만, 원료의 분자량분포지수를 4.0 이하로 제어하기가 어려우며, 분자량분포지수가 낮게 형성되어 고강도를 발현하기 위해서는 10배 이상 고연신이 필요하여 방사작업성 등이 공정성이 저하되는 문제점이 있다.In addition, in Korean Patent Registration No. 00909559, the weight average molecular weight is 300,000 or less, and the ratio (Mw/Mn) of the weight average molecular weight and the number average molecular weight, which is a molecular weight distribution index, is 4.0 or less, and it is specified for high-strength polyethylene fibers that exhibit high strength. Are doing. However, it is difficult to control the molecular weight distribution index of the raw material to 4.0 or less, and since the molecular weight distribution index is formed to be low, high elongation is required 10 times or more in order to express high strength, thereby reducing fairness in spinning workability and the like.
일반적으로 고강도 폴리에틸렌 섬유는 방사 단계에서 용융된 폴리머가 수십 내지 수백개의 방사구금을 통해 토출되어 섬유화되고, 연신 단계를 통해 제조된다. In general, high-strength polyethylene fibers are produced through a stretching step by discharging a polymer melted in the spinning step through tens to hundreds of spinnerets to form fibers.
상기 고강도 폴리에틸렌 섬유는 방사 및 연신과정에서 가해지는 수축 및 이완으로 폴리에틸렌 섬유의 단면이 균일하지 못하여 균제도가 저하되는 문제점이 있었다.The high-strength polyethylene fiber has a problem in that the uniformity is deteriorated because the cross section of the polyethylene fiber is not uniform due to shrinkage and relaxation applied during spinning and stretching.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 고강도 폴리에틸렌 섬유를 형성하는 폴리에틸렌 수지의 결정화도와 결정 사이즈를 제어하여 내절단성 및 균제도이 향상된 폴리에틸렌 섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was invented to solve the problems of the prior art as described above, and an object of the present invention is to provide a polyethylene fiber with improved cutting resistance and uniformity by controlling the crystallinity and crystal size of a polyethylene resin forming a high strength polyethylene fiber.
또한, 본 발명은 방사 단계에서의 방사속도와 연신 후 고온에서 실시되는 에이징 단계를 통해 폴리에틸렌 섬유의 결정화도와 결정 사이즈를 제어하여 균제도가 향상되는 폴리에틸렌 섬유 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a polyethylene fiber manufacturing method in which the uniformity is improved by controlling the crystallinity and crystal size of polyethylene fibers through the spinning speed in the spinning step and the aging step performed at a high temperature after stretching.
본 발명은 폴리에틸렌 수지로 형성되어 주요 반복 단위가 에틸렌인 폴리에틸렌 섬유로서, 상기 폴리에틸렌 섬유는 용융지수가 0.6 내지 2g/10min이고, 분자량 분포지수가 5 내지 10인 폴리에틸렌 수지로 형성되되, 상기 폴리에틸렌 섬유의 결정화도가 75% 이상, 결정사이즈가 10Å이상이고 균제도 U%가 4%이하인 것을 특징으로 하는 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유를 제공한다.The present invention is a polyethylene fiber formed of a polyethylene resin and the main repeating unit is ethylene, wherein the polyethylene fiber is formed of a polyethylene resin having a melt index of 0.6 to 2 g/10 min and a molecular weight distribution index of 5 to 10, It provides a high-strength polyethylene fiber with improved uniformity, characterized in that the crystallinity is 75% or more, the crystal size is 10Å or more, and the uniformity is 4% or less.
또한, 상기 결정화도가 80% 이상, 결정사이즈가 12Å이상인 것을 특징으로 하는 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유를 제공한다.In addition, it provides a high-strength polyethylene fiber with improved uniformity, characterized in that the crystallinity is 80% or more and a crystal size of 12Å or more.
또한, 상기 폴리에틸렌 섬유의 강도가 12 내지 16g/d인 것을 특징으로 하는 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유를 제공한다.In addition, it provides a high-strength polyethylene fiber with improved uniformity, characterized in that the strength of the polyethylene fiber is 12 to 16g/d.
또한, 본 발명은 공정성이 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유 제조방법에 있어서, 용융지수가 0.6 내지 2 g/10min이며, 분자량 분포지수가 5 내지 10인 폴리에틸렌 수지를 230~290℃에서 용융방사하여 미연신사를 형성하는 방사 단계; 상기 미연신사를 연신하는 연신 단계; 및, 연신된 폴리에틸렌 섬유를 90~130℃에서 에이징하는 에이징 단계를 포함하여 폴리에틸렌 섬유의 결정화도가 75% 이상, 결정사이즈가 10Å이상이고 균제도 U%가 4%이하인 것을 특징으로 하는 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유 제조방법을 제공한다.In addition, in the present invention, in the method for manufacturing high-strength polyethylene fibers with improved processability, a polyethylene resin having a melt index of 0.6 to 2 g/10 min and a molecular weight distribution index of 5 to 10 is melt-spun at 230 to 290°C to form undrawn yarn. Spinning step; A drawing step of drawing the undrawn yarn; And, an aging step of aging the stretched polyethylene fibers at 90-130°C. It provides a fiber manufacturing method.
또한, 상기 방사 단계에서 방사 속도는 120~160mpm인 것을 특징으로 하는 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유 제조방법을 제공한다.In addition, in the spinning step, it provides a method for producing a high-strength polyethylene fiber with improved uniformity, characterized in that the spinning speed is 120 to 160 mpm.
또한, 상기 에이징 단계는 5~20초간 에이징하는 것을 특징으로 하는 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유 제조방법을 제공한다.In addition, the aging step provides a method for producing a high-strength polyethylene fiber with improved uniformity, characterized in that aging for 5 to 20 seconds.
또한, 상기 제조방법은 하기의 식(1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유 제조방법을 제공한다.In addition, the manufacturing method provides a method for manufacturing a high-strength polyethylene fiber with improved uniformity, characterized in that it satisfies the following equation (1).
식(1) 210≤S+T≤290Equation (1) 210≤S+T≤290
단, S는 방사 단계의 방사속도(mpm)의 정수이고, T는 에이징 단계의 에이징 온도(℃)의 정수임.However, S is an integer of the spinning speed (mpm) of the spinning step, and T is an integer of the aging temperature (℃) of the aging step.
또한, 상기의 폴리에틸렌 섬유, 또는 상기의 제조방법으로 제조되는 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 물품을 제공한다.In addition, it provides an article comprising the polyethylene fiber or polyethylene fiber produced by the above production method.
또한, 상기 물품은 내절단성 규격에 의한 레벨(Level)이 3 이상인 것을 특징으로 하는 물품을 제공한다.In addition, the article provides an article characterized in that the level according to the cut resistance standard (Level) is 3 or more.
또한, 상기 물품은 내절단력이 4.0N 이상인 것을 특징으로 하는 물품을 제공한다.In addition, the article provides an article, characterized in that the cutting resistance is 4.0N or more.
본 발명에 따른 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유는 폴리에틸렌 수지의 결정화도와 결정 사이즈를 제어하여 폴리에틸렌 섬유의 내절단성 및 균제도가 향상시키는 효과가 있다.The high-strength polyethylene fiber with improved uniformity according to the present invention has the effect of improving the cutting resistance and uniformity of the polyethylene fiber by controlling the crystallinity and crystal size of the polyethylene resin.
또한, 본 발명은 폴리에틸렌 섬유의 제조과정 중에 방사 단계에서의 방사속도와 연신 후 고온에서 실시되는 에이징 단계를 통해 폴리에틸렌 섬유의 결정화도와 결정 사이즈를 제어할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of controlling the crystallinity and crystal size of the polyethylene fiber through the spinning speed in the spinning step during the manufacturing process of the polyethylene fiber and the aging step performed at a high temperature after stretching.
도 1은 본 발명에 의한 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유 제조방법을 나타낸 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 고강도 폴리에틸렌 섬유 제조공정의 에이징 단계를 간략히 나타낸 도면이다.1 is a flow chart showing a method of manufacturing a high-strength polyethylene fiber with improved uniformity according to the present invention.
Figure 2 is a schematic view showing the aging step of the high-strength polyethylene fiber manufacturing process according to the present invention.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, it should be noted that in the drawings, the same components or parts represent the same reference numerals as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related known functions or configurations are omitted so as not to obscure the subject matter of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.The terms'about','substantially', etc. of the degree used in the present specification are used at or close to the numerical value when manufacturing and material tolerances specific to the stated meaning are presented, and are used in the sense of the present invention. To assist, accurate or absolute figures are used to prevent unfair use of the stated disclosure by unscrupulous infringers.
도 1은 본 발명에 의한 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유 제조방법을 나타낸 공정도이고, 도 2는 본 발명에 따른 고강도 폴리에틸렌 섬유 제조공정의 에이징 단계를 간략히 나타낸 도면이다.1 is a process chart showing a method of manufacturing a high-strength polyethylene fiber with improved uniformity according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic view showing an aging step in a high-strength polyethylene fiber manufacturing process according to the present invention.
본 발명은 폴리에틸렌 수지로 형성되어 주요 반복 단위가 에틸렌인 폴리에틸렌 섬유에 관한 것이다.The present invention relates to polyethylene fibers formed of a polyethylene resin so that the main repeating unit is ethylene.
상기 폴리에틸렌 섬유는 용융지수가 0.6 내지 2g/10min이고, 분자량 분포지수가 5 내지 10인 폴리에틸렌 수지로 형성되어 상기 폴리에틸렌 섬유의 결정화도가 75% 이상, 결정사이즈가 10Å이상이고, 균제도 U%가 4%이하인 것을 특징으로 한다.The polyethylene fiber is formed of a polyethylene resin having a melt index of 0.6 to 2 g/10 min and a molecular weight distribution index of 5 to 10, so that the polyethylene fiber has a crystallinity of 75% or more, a crystal size of 10 Å or more, and a uniformity of U% is 4%. It is characterized by the following.
본 발명은 결정화도 및 결정사이즈를 제어하여 고강도 폴리에틸렌 섬유의 내절단성을 향상시키는 발명으로 내절단성능을 발현하는 요인은 구체적으로 밝혀진바는 없으나, 논문 J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys., vol. 48, pp.1861-1872(2010), 논문 Mater. Sci. Eng. A, vol. 500, 216-224(2009)에서 폴리에틸렌의 결정화의 Fibril Formation과 Fracture Mechanism을 참고하면 폴리에틸렌 멀티필라멘트가 기계적 강도를 발현하기 위해 연신이 진행되면서 결정이 최대가 되는 시점부터 표면 결정의 슬립피지(Slippage)로 인하여 내절단성이 발현되는 것으로 추정할 수 있다. The present invention is an invention that improves the cutting resistance of high-strength polyethylene fibers by controlling the crystallinity and crystal size, and the factors expressing the cutting resistance have not been specifically identified, but the paper J. Polym. Sci. Part B Polym. Phys., vol. 48, pp. 1861-1872 (2010), thesis Mater. Sci. Eng. A, vol. 500, 216-224 (2009), referring to the Fibril Formation and Fracture Mechanism of the crystallization of polyethylene, the slippage of the surface crystal from the point when the crystal becomes maximum as the polyethylene multifilament is elongated to express mechanical strength. Because of this, it can be estimated that the cutting resistance is expressed.
상기 내절단성 측정 방법은 날카로운 원형 칼날에 일정 하중을 주어 폴리에틸렌으로 구성된 직, 편물에 반복적으로 절단하였을 때, 반복하는 횟수로 계산하여 정의하거나 폴리에틸렌으로 구성된 직, 편물에 일자형 칼날에 의해 일정 길이로 절단되는 하중으로 정의할 수 있으며, 본 발명에서 일정 강도 이상을 가지는 일정 강도 이상을 가지는 폴리에틸렌 섬유에 한해서 절단 시 칼날에 의한 섬유 표면에 외력으로 인하여 결정 슬립피지(Slippage) 현상이 발생되어 내절단성이 발현되는 것으로 추정하며 이는 결정화도와 결정 사이즈가 내절단성능에 일정 관계가 있음을 알 수 있다.The cutting resistance measurement method is defined by calculating the number of repetitions when repeatedly cutting a woven or knitted fabric made of polyethylene by applying a certain load to a sharp circular blade, or using a straight blade for a woven or knitted fabric made of polyethylene It can be defined as the load to be cut, and in the present invention, for polyethylene fibers having a certain strength or more, which has a certain strength or more, crystal slippage occurs due to an external force on the fiber surface caused by the blade when cutting. It is assumed that is expressed, and it can be seen that crystallinity and crystal size have a certain relationship with the cutting resistance.
상기 본 발명의 폴리에틸렌 섬유는 결정화도가 75% 이상, 결정사이즈가 10Å이상인 것이 바람직하며, 상기 결정화도가 80% 이상, 결정사이즈가 12Å이상인 것이 더욱 바람직할 것이다.The polyethylene fiber of the present invention preferably has a crystallinity of 75% or more and a crystal size of 10 Å or more, and more preferably 80% or more and a crystal size of 12 Å or more.
본 발명의 고강도 폴리에틸렌 섬유를 형성하는 폴리에틸렌 수지는 용융지수가 0.6 내지 2.0g/10min이고, 바람직하게는 0.8 내지 1.4g/10min인 폴리에틸렌 수지를 사용하는 것이 바람직할 것이다.The polyethylene resin forming the high-strength polyethylene fiber of the present invention will preferably use a polyethylene resin having a melt index of 0.6 to 2.0 g/10 min, and preferably 0.8 to 1.4 g/10 min.
상기 용융지수가 0.6g/10min미만이면 압출기 내 폴리에틸렌 수지의 용융액의 흐름성이 좋지 못하여 방사속도를 높일 수 없고, 방사시 노즐면 사절 등의 원인으로 작용하는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 용융지수가 2.0g/10min을 초과하는 경우 방사 작업성은 우수하나, 적정 방사온도에서 흐름성이 적합하지 않아 연신 후 고강도의 폴리에틸렌 섬유를 수득하기가 어려울 수 있다.If the melt index is less than 0.6g/10min, the flowability of the melt of the polyethylene resin in the extruder is not good, so that the spinning speed cannot be increased, and there may be a problem that acts as a cause of the nozzle face trimming during spinning. In addition, when the melt index exceeds 2.0 g/10 min, spinning workability is excellent, but flowability is not suitable at an appropriate spinning temperature, so it may be difficult to obtain high-strength polyethylene fibers after stretching.
또한, 본 발명에서 사용되는 폴리에틸렌 수지는 중량평균분자량(Mw)이 100,000 내지 300,000이고, 분자량분포지수(중량평균분자량/수평균분자량, Mw/Mn)가 5 내지 10인 것이 바람직할 것이다.In addition, it is preferable that the polyethylene resin used in the present invention has a weight average molecular weight (Mw) of 100,000 to 300,000, and a molecular weight distribution index (weight average molecular weight/number average molecular weight, Mw/Mn) of 5 to 10.
상기 중량평균분자량(Mw)이 100,000 미만일 경우에는 방사시 방사 작업성이 좋아지나 고강도를 발현하는데 한계가 있고, 300,000을 초과하는 경우에는 용융방사시 압출기 내부에서 수지의 흐름성에 영향을 끼쳐 방사 균제도 및 작업성이 불리하게 작용할 수 있다.If the weight average molecular weight (Mw) is less than 100,000, spinning workability improves during spinning, but there is a limit to expressing high strength, and if it exceeds 300,000, it affects the flowability of the resin inside the extruder during melt spinning, so that the spinning uniformity and Workability can be adversely affected.
상기 분자량분포지수가 5 미만일 경우에는 고강도를 발현하기 위해서 10배 이상의 고배율 연신이 필요하고, 그에 따른 모우나 연신롤러의 결점이 증가하여 연신사절횟수가 증가함에 따라 품질을 떨어뜨릴 수 있다. 또한, 분자량분포지수가 10을 초과하는 경우 폴리에틸렌 수지 내 고분자량 폴리에틸렌과 저분자량 폴리에틸렌이 다수 혼재되어 있어 원활한 연신공정이 이루어질 수 없고, 그에 따라 고강도를 발현하는데 제한이 있다.When the molecular weight distribution index is less than 5, a high magnification of 10 times or more is required in order to exhibit high strength, and the defects of the wool or the drawing roller increase accordingly, and the quality may be degraded as the number of draw trimmings increases. In addition, when the molecular weight distribution index exceeds 10, since a large number of high molecular weight polyethylene and low molecular weight polyethylene are mixed in the polyethylene resin, a smooth stretching process cannot be achieved, and accordingly, there is a limitation in expressing high strength.
상기와 같이 본 발명에 따른 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유는 도 1에서와 같이 방사 단계(100), 연신 단계(200), 에이징 단계(300)를 포함하여 제조된다.As described above, the high-strength polyethylene fiber with improved uniformity according to the present invention is manufactured including a spinning step 100, a stretching step 200, and an aging step 300 as shown in FIG. 1.
본 발명의 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유는 방사 단계(100)에서의 방사속도와 연신 후 고온에서 실시되는 에이징 단계(300)를 통해 폴리에틸렌 섬유의 결정화도와 결정 사이즈를 제어한다.The high-strength polyethylene fiber with improved uniformity of the present invention controls the crystallinity and crystal size of the polyethylene fiber through the spinning speed in the spinning step 100 and the aging step 300 performed at a high temperature after stretching.
상기 방사 단계(100)는 상기 용융방사하여 미연신사를 형성하는 단계로 상기 분자량분포지수 및 용융지수가 제어된 폴리에틸렌 수지를 압출기에서 용융시키고, 노즐 핫튜브를 설치하여 미연신사를 제조할 수 있다. The spinning step 100 is a step of forming undrawn yarn by melt spinning. The polyethylene resin having the molecular weight distribution index and the melt index controlled is melted in an extruder, and a nozzle hot tube may be installed to manufacture an undrawn yarn.
상기 폴리에틸렌 섬유의 결정화도와 결정사이즈를 제어하는데 있어 방사 단계에서 방사 온도는 230~290℃인 것이 바람직하며, 방사속도는 120~160mpm인 것이 바람직할 것이다.In controlling the crystallinity and crystal size of the polyethylene fiber, the spinning temperature in the spinning step is preferably 230 to 290°C, and the spinning speed is preferably 120 to 160 mpm.
상기 방사 시 방사노즐은 60홀 내지 400홀인 것이 사용하여 본 발명의 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유를 제조할 수 있다.During the spinning, a spinning nozzle having 60 to 400 holes may be used to prepare high strength polyethylene fibers with improved uniformity of the present invention.
상기 방사 단계에서 방사속도가 120mpm 미만이면 미연신사 제조 공정성이 향상되나 연신 단계에서 연신성이 저하되어 섬도 제어가 어렵고 섬유의 모우나 루프가 발생할 수 있다.If the spinning speed in the spinning step is less than 120mpm, the manufacturing processability of the undrawn yarn is improved, but the stretchability is lowered in the stretching step, making it difficult to control fineness and may cause a hair or loop of the fiber.
또한, 상기 방사 단계에서 방사속도가 160mpm를 초과하면 노즐면 사절 혹은 냉각 시 사절 발생 가능성이 높아져서 공정성이 저하될 수 있으므로 방사 속도는 방사속도는 120~160mpm인 것이 바람직할 것이다.In addition, if the spinning speed in the spinning step exceeds 160mpm, the possibility of occurrence of trimming at the nozzle face or cooling may increase, and thus fairness may be deteriorated. Therefore, the spinning speed is preferably 120 to 160mpm.
상기 방사 온도와 방사속도는 고강도 폴리에틸렌 섬유의 배향과 관계 깊으며, 섬유의 배향이 잘되어 있는 폴리에틸렌 섬유의 경우 연신 시 공정성이 유리하게 된다.The spinning temperature and spinning speed are deeply related to the orientation of the high-strength polyethylene fiber, and in the case of a polyethylene fiber having a well-oriented fiber, fairness is advantageous during stretching.
상기 연신 단계(200)는 방사 단계에서 제조된 미연신사를 연신하는 단계로 다단연신롤러를 사용하여 연신 단계를 실시할 수 있으며, 60~120℃에서 2단 또는 3단 연신으로 연신하는 것이 바람직할 것이다.The stretching step 200 is a step of stretching the undrawn yarn manufactured in the spinning step, and the stretching step may be performed using a multistage stretching roller, and it is preferable to stretch in two or three steps at 60 to 120°C. will be.
상기 연신 단계는 전체 연신비(DR)를 6 내지 10인 것이 바람직한 것으로 상기 전체 연신비(DR)가 6보다 낮으면 폴리에틸렌 섬유의 강도가 낮아지고, 10보다 높으면 연신 중 사절 발생이 심하여 폴리에틸렌 섬유의 품질이 저하될 수 있다.In the drawing step, it is preferable that the total draw ratio (DR) is 6 to 10. If the total draw ratio (DR) is lower than 6, the strength of the polyethylene fiber is lowered, and if it is higher than 10, the quality of the polyethylene fiber is severely trimmed during drawing. It can be degraded.
상기 에이징(Aging) 단계(300)는 연신된 폴리에틸렌 섬유를 90~130℃에서 체류시켜 에이징(숙성)하는 단계이다.The aging step 300 is a step of aging (aging) the stretched polyethylene fibers by staying at 90 to 130°C.
상기 에이징 단계(300)는 도 2에서와 같이 히팅 챔버(310) 내부에 다수의 에이징 롤러(330)를 이용하여 일정 온도에서 연신된 폴리에틸렌 섬유를 에이징 시킬수 있다.In the aging step 300, as shown in FIG. 2, the polyethylene fibers drawn at a certain temperature may be aged using a plurality of aging
상기 에이징 단계는 고온의 온도를 갖는 롤러로 인한 섬유의 결점을 방지하기 위하여 롤러에 직접적으로 열을 전달하는 히팅 롤러를 사용하지 않고, 도 2에서와 같이 히팅 챔버를 이용한 비접촉식으로 에이징 단계를 실시하는 것이 바람직할 것이다.The aging step does not use a heating roller that directly transfers heat to the roller in order to prevent defects of fibers due to the roller having a high temperature, and performs the aging step in a non-contact manner using a heating chamber as shown in FIG. Would be desirable.
도 3에서와 같이 에이징 단계(300)를 히팅 챔버를 통해 실시할 경우 롤러 표면에서 일정한 고온으로 유지되는 히팅 챔버에서 폴리에틸렌 섬유는 에이징 온도에 의한 처짐 현상이 발생할 수 있으므로 히팅 챔버 내로 진입 하기 전에 제1, 제2 가이드롤러(210,230)와 텐션롤러(250)에서 일정한 텐션을 제어하는 것이 바람직할 것이다.When the aging step 300 is performed through the heating chamber as shown in FIG. 3, the polyethylene fibers may sag due to the aging temperature in the heating chamber maintained at a constant high temperature on the roller surface. , It would be desirable to control a certain tension in the
상기 히팅 챔버(310)는 히팅 롤러 방식이 아닌 챔버 내 분위기 온도를 제어함으로써 폴리에틸렌 섬유가 받는 열을 일정하게 유지시킨다. The
본 발명의 고강도 폴리에틸렌 섬유는 결정화 속도가 빠르고 단시간에 결정을 형성하고 결정 사이즈가 커질 수 있기에 결정 에이징 시간은 다수의 에이징 롤러(330)를 통과하는 시간으로 제어하는 것이 바람직할 것이다.Since the high-strength polyethylene fiber of the present invention has a high crystallization rate and can form crystals in a short time and increase the crystal size, it is preferable to control the crystal aging time by the time passing through the plurality of aging
상기 에이징(Aging) 온도는 90 내지 130℃ 범위인 것이 바람직하며, 연신 배율을 0.98 내지 1.02로 롤러의 속도를 제어하는 것이 바람직할 것이다. The aging temperature is preferably in the range of 90 to 130°C, and it is preferable to control the speed of the roller with a draw ratio of 0.98 to 1.02.
상기 에이징 온도가 90℃ 미만에서 에이징 롤러(330)에서 장력이 상승하여 섬유가 절단되는 현상이 발생하여 공정성이 저하될 수 있으며, 에이징 온도가 130℃를 초과하면 섬유가 롤러 표면에 융착하거나 불균일적으로 폴리에틸렌 섬유의 물성이 저하되어 모우나 루프 등의 결점 발생될 수 있다. When the aging temperature is less than 90°C, the tension in the aging
상기 에이징 단계는 5초에서 20초인 것이 바람직한 것으로 에이징 시간이 5초 미만일 경우, 결정화도와 결정 사이즈에 대한 제어가 미미할 수 있으며, 20초 이상일 경우에는 폴리에틸렌 섬유가 이완되어 물성이 저하될 수 있다.The aging step is preferably from 5 seconds to 20 seconds. If the aging time is less than 5 seconds, the control of crystallinity and crystal size may be insignificant, and if the aging time is more than 20 seconds, the polyethylene fibers may relax and physical properties may decrease.
상기 에이징 단계(300)를 거친 고강도 폴리에틸렌 섬유는 가변 가이드 롤러(410)를 통해 권취할 수 있다.The high-strength polyethylene fibers that have passed through the aging step 300 may be wound through a
상기 에이징 단계는 방사 단계 및 연신 단계에서 고강도 폴리에틸렌 섬유에 가해지는 수축 및 이완으로 발생되는 섬유 단면의 불규칙성을 안정화하여 섬유 단면의 균일성을 향상시켜 고강도 폴리에틸렌 섬유의 균제도를 높이게 된다.The aging step improves the uniformity of the fiber cross-section by stabilizing the irregularity of the fiber cross-section caused by shrinkage and relaxation applied to the high-strength polyethylene fiber in the spinning step and the stretching step, thereby increasing the uniformity of the high-strength polyethylene fiber.
상기에서 설명된 바와 같이 본 발명에 따른 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유는 방사 단계에서의 방사속도와 에이징 단계에서 에이징 온도를 통해 결정화도 및 결정사이즈가 제어되는 것으로 본 발명의 제조방법은 하기의 식(1)을 만족하는 것이 바람직할 것이다.As described above, in the high-strength polyethylene fiber with improved uniformity according to the present invention, the crystallinity and crystal size are controlled through the spinning speed in the spinning step and the aging temperature in the aging step. It would be desirable to satisfy ).
식(1) 210≤S+T≤290Equation (1) 210≤S+T≤290
단, S는 방사 단계의 방사속도(mpm)의 정수이고, T는 에이징 단계의 에이징 온도(℃)의 정수임.However, S is an integer of the spinning speed (mpm) of the spinning step, and T is an integer of the aging temperature (℃) of the aging step.
상기 S+T가 210 미만이거나, 290을 초과하면 결정화도 및 결정사이즈가 낮아지게 되어 내절단성의 향상 효과가 저하될 수 있다.When the S+T is less than 210 or exceeds 290, crystallinity and crystal size may be lowered, and thus the effect of improving cutting resistance may be lowered.
상기와 같이 방사 단계(100), 연신 단계(200), 에이징 단계(300)를 포함하여 제조되는 본 발명에 따른 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유는 상기 방사 단계, 연신 단계, 에이징 단계가 연속적으로 실시되는 원 스텝(One step) 공정으로 실시될 수 있으며, 또는 미연신사를 제조하는 방사 단계 실시 후에 연신 단계와 에이징 단계를 연속으로 실시하는 투 스텝(Two step)공정으로 제조할 수 있을 것이다.As described above, the high-strength polyethylene fiber with improved uniformity according to the present invention manufactured including the spinning step 100, the stretching step 200, and the aging step 300 is continuously performed in the spinning step, the stretching step, and the aging step. It may be carried out as a one-step process, or it may be manufactured in a two-step process in which the stretching step and the aging step are successively performed after the spinning step for producing the undrawn yarn.
본 발명에 따른 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유는 균제도가 우수한 것으로 커버링사 제조, 제직 및 편직에 용이하여 최종 제품의 품질을 향상 시킬 수 있으며, 후공정에서 발생되는 결점을 최소화 할 수 있다.The high-strength polyethylene fiber with improved uniformity according to the present invention has excellent uniformity, and is easy to manufacture, weaving, and knitting a covering yarn, thereby improving the quality of the final product, and minimizing defects occurring in subsequent processes.
본 발명의 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유는 단면 편차(%)가 3%이하이고, 균제도 U%가 4%이하인 것이 바람직할 것이다.It is preferable that the high-strength polyethylene fiber with improved uniformity of the present invention has a cross-sectional variation (%) of 3% or less and a uniformity of U% of 4% or less.
상기와 같이 제조되는 본 발명에 따른 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유는 강도가 12 내지 16g/d인 것이 바람직한 것으로 직물이나 편물로 제조하였을 때, 내절단성이 우수하며 내절단성 인덱스(Cut Index)가 7 이상인 내절단성 레벨(Cut Level) 3이상이고 내절단력이 4N 이상인 용품을 제조할 수 있다. The high-strength polyethylene fiber with improved uniformity according to the present invention prepared as described above preferably has a strength of 12 to 16 g/d. When manufactured as a fabric or knitted fabric, it is excellent in cutting resistance and has a cut index. It is possible to manufacture articles with a cut level of 7 or higher and a cutting resistance of 4N or higher.
상기 고강도 폴리에틸렌 섬유는 또한 광범위한 다른 유형의 물품들에 사용될 수도 있다. The high strength polyethylene fibers can also be used in a wide variety of other types of articles.
비제한적인 예시는, 예를 들면, 냉장 유닛(예, 냉장고, 냉동고, 자동 판매기 등)을 위한 절연 물질들; 자동차 부품(예, 전면 또는 후면 시트, 헤드레스트, 암레스트, 도너 패널, 후면 선반/패키지 트레이, 스티어링 휠 및 내장 트림, 대쉬보드 등); 건축 패널 및 부품(예, 지붕, 벽 공동, 언더 플로어 등); 의류(예, 코트, 셔츠, 바지, 장갑, 앞치마, 작업복, 신발, 부츠, 모자, 양말 라이너 등); 가구 및 침구(예, 침낭, 이불 등); 유체 저장/이송 시스템(예, 액체/기체탄화수소, 액체 질소, 산소, 수소, 또는 원유의 파이프 또는 탱크); 극한 환경(예, 수중 또는 우주); 음식 및 음료 제품(예, 컵, 컵 홀더, 접시 등); 용기 및 병; 등을 포함한다. Non-limiting examples include, for example, insulating materials for refrigeration units (eg, refrigerators, freezers, vending machines, etc.); Automotive parts (eg, front or rear seats, headrests, armrests, donor panels, rear shelf/package trays, steering wheel and interior trim, dashboards, etc.); Architectural panels and components (eg roof, wall cavity, underfloor, etc.); Clothing (eg, coats, shirts, pants, gloves, aprons, work clothes, shoes, boots, hats, sock liners, etc.); Furniture and bedding (eg, sleeping bags, duvets, etc.); Fluid storage/transport systems (eg, pipes or tanks of liquid/gas hydrocarbons, liquid nitrogen, oxygen, hydrogen, or crude oil); Extreme environments (eg underwater or space); Food and beverage products (eg cups, cup holders, plates, etc.); Containers and bottles; And the like.
또한, 고강도 폴리에틸렌 섬유는 일반적으로 신체의 일부에 대하여 맞게 되는 형상을 갖는 임의의 용품을 포함하는 것을 의미하는 "의복"에 사용될 수 있다. 이러한 용품의 예는, 제한 없이, 의류(예를 들어, 셔츠, 바지, 청바지, 슬랙스, 스커트, 코트, 액티브웨어, 운동복, 에어로빅, 및 체육복, 수영복, 사이클링 저지 또는 반바지, 수영복/욕실 수트(bathing suit), 레이스 수트, 땀복, 바디수트 등); 신발류(예를 들어, 신발, 양말, 부츠 등); 보호용 의류(예를 들어, 소방관 코트), 의류 액세서리(예를 들어, 벨트, 브라 스트랩, 사이드 패널, 장갑, 양말, 레깅스, 정형외과 교정기(orthopedic brace)등), 속옷(예를 들어, 언더웨어, t-셔츠 등), 압박 옷, 걸치는 옷(예를 들어, 킬트 샅바, 토가, 판초, 망토, 숄등)을 포함한다.In addition, high-strength polyethylene fibers can be used in "garment", which is generally meant to include any article having a shape that fits against a part of the body. Examples of such articles include, without limitation, clothing (e.g., shirts, pants, jeans, slacks, skirts, coats, active wear, sportswear, aerobics, and gym suits, swimwear, cycling jerseys or shorts, swimwear/bathing suits suit), lace suit, sweat suit, body suit, etc.); Footwear (eg, shoes, socks, boots, etc.); Protective clothing (e.g., firefighter coats), clothing accessories (e.g. belts, bra straps, side panels, gloves, socks, leggings, orthopedic braces, etc.), underwear (e.g., underwear, t-shirts, etc.), compression clothing, and wearing clothing (e.g., kilt sash, toga, poncho, cloak, shawl, etc.).
이하 본 발명에 따른 실시예로 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유를 제조하였다. 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, high-strength polyethylene fibers having improved uniformity were prepared in the examples according to the present invention. The present invention is not limited to these examples.
실시예Example 1 내지 9, 1 to 9, 비교예Comparative example 1 내지 4 1 to 4
용융지수 1.0 g/10min, 분자량분포지수 7.0, 중량평균분자량 120,000g/mol인 폴리에틸렌 수지를 압출기에 투입하여 용융 폴리머를 압출시키고, 냉각 장치를 이용하여 냉각시킨 다음, 방사유제 부여 장치를 이용하여 방사유제를 부착하고, 유제가 부착된 미연신사를 권취하였다.A polyethylene resin having a melt index of 1.0 g/10min, a molecular weight distribution index of 7.0, and a weight average molecular weight of 120,000 g/mol is introduced into the extruder to extrude the molten polymer, cooled using a cooling device, and then spun using a spinning emulsion imparting device. The emulsion was attached, and the undrawn yarn to which the emulsion was attached was wound.
상기 미연신사를 약 70~90℃에서 2단 연신으로 전체 연신비(DR) 8.5로 연신하였고, 연신된 폴리에틸렌 섬유를 도 3에서와 같은 장치를 사용하여 에이징 단계를 실시하였다. 그 이후, 교락 장치 및 와인더를 이용하여 권취하여 본 발명에 따른 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유를 제조하였다.The undrawn yarn was stretched at a total draw ratio (DR) of 8.5 by two-stage stretching at about 70 to 90°C, and an aging step was performed on the stretched polyethylene fiber using an apparatus as shown in FIG. 3. Thereafter, a high-strength polyethylene fiber with improved uniformity according to the present invention was manufactured by winding up using a entanglement device and a winder.
각각의 실시예, 비교예에서 용융지수, 중량평균분자량, 분자량분포지수, 방사온도, 방사속도, 에이징 온도는 하기 표 3,4의 조건과 같으며 그 외 방사조건은 동일하게 실시하였다. In each of the Examples and Comparative Examples, the melt index, weight average molecular weight, molecular weight distribution index, spinning temperature, spinning speed, and aging temperature were the same as those of Tables 3 and 4 below, and other spinning conditions were the same.
◈ 측정방법◈ Measurement method
상기 실시예 1 내지 9, 비교예 1 내지 4의 강도, 신도, 내절단성 인덱스 및 레벨, 내절단력, 섬유 단면을 측정하였다.The strength, elongation, cut resistance index and level, cutting resistance, and fiber cross-section of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4 were measured.
상기 내절단성 인덱스 및 레벨, 내절단력은 상기 실시예 1 내지 9와 비교예 1 내지 4의 폴리에틸렌 섬유로 편물을 제조한 후 측정하였다.The cutting resistance index, level, and cutting resistance were measured after preparing a knitted fabric from the polyethylene fibers of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4.
상기 내절단성 평가는 심사에 스판사 140D, PET 140D를 이용하여 폴리에틸렌 섬유와 커버링하고 제조된 커버링사를 13Guage L 사이즈 장갑편직기를 이용하여 장갑 편직하여 편물 제조하여 평가하였다.The cut resistance evaluation was evaluated by covering with polyethylene fibers using span yarn 140D and PET 140D for examination, and knitting the prepared covering yarn with a glove using a 13Guage L size glove knitting machine to prepare a knitted fabric.
실시예들의 내절단성 레벨, 내절단력, 균제도 U%는 표 3, 비교예들의 내절단성 레벨, 내절단력, 균제도 U%는 표 4에 나타내었다.The cutting resistance level, cutting resistance, and uniformity of U% of the examples are shown in Table 3, and the cutting resistance level, cutting resistance, and uniformity of U% of the comparative examples are shown in Table 4.
* 폴리에틸렌 원료 특성 : 고온 GPC를 이용하여 중량평균분자량 및 분자량 분포를 측정하였고, Tosoh사 HLC-8331모델을 이용하여 측정하였으며 측정용매는 TCB+0.4%BHT를 이용하고 칼럼온도는 160℃에서 측정하였다. 시료 농도는 3mg/mol이며, 표준시료는 Polystyrene을 사용하였으나 원활한 Data 확보를 위하여 Mark-Houwink Equation에 의하여 폴리에틸렌의 분자량을 보정하였다. * Polyethylene raw material properties: The weight average molecular weight and molecular weight distribution were measured using high-temperature GPC, and measured using Tosoh's HLC-8331 model. The measurement solvent was TCB+0.4%BHT and the column temperature was measured at 160°C. . The sample concentration was 3mg/mol, and polystyrene was used as the standard sample, but the molecular weight of polyethylene was corrected by Mark-Houwink Equation to secure smooth data.
* 용융지수 측정 : ASTM D1238에 의거하여 측정하였으며 측정온도는 190℃이며 추 무게는 2.16kg으로 정의 하였으며, 측정 중 프리히팅 5분, 프리러닝 3분 진행하였으며, 10회 측정한 값을 평균값으로 정의하였다.* Melt index measurement: measured in accordance with ASTM D1238, the measurement temperature was 190℃ and the weight was defined as 2.16kg. During the measurement, preheating was performed for 5 minutes and free running for 3 minutes, and the measured value of 10 times was defined as the average value. I did.
* 결정화도/결정사이즈 : BRUKER 사 D8 DISCOVER를 이용하여 결정화도 및 결정 사이즈 측정하였다.* Crystallinity/crystal size: Crystallinity and crystal size were measured using a D8 DISCOVER made by BRUKER.
* 강도/신도 측정방법 : ASTM D2256 규격에 의거하여 측정온도 20℃, 습도 65%하에서 Instron사 만능시험기(UTM, Universal Testing Machine)를 이용하여 섬유 강도 및 신도를 측정하였다.* Strength/elongation measurement method: In accordance with ASTM D2256 standard, fiber strength and elongation were measured using an Instron universal testing machine (UTM, Universal Testing Machine) at a measurement temperature of 20℃ and 65% humidity.
* 단면 평균, 단면 편차 : 단면 측정용 틀에 폴리에틸렌 섬유와 블랙 폴리에스테르 단섬유를 함께 넣어 단면도를 이용하여 절단한다. 절단된 섬유의 단면은 Keyence사 Digital Microscope VHX600을 이용하여 50 내지 1,000배로 확대하여 기기 측정 옵션을 활용하여 폴리에틸렌 단면을 측정한다. 섬유의 단면은 샘플당 무작위로 90회 측정하고 이를 동일한 샘플 5개에서 측정하여 평균 값을 계산하였다. 단면 편차는 전체 N수 중 최대값과 최소값의 차이를 전체 N수의 단면 평균값으로 나눈 값을 2로 나누어 ±%로 표시하며 수식으로는 다음과 같다.* Cross-sectional average, cross-sectional deviation: Put polyethylene fiber and short black polyester fiber together in a cross-section measuring frame and cut using a cross-sectional view. The cross section of the cut fiber is enlarged 50 to 1,000 times using a Keyence Digital Microscope VHX600, and the polyethylene cross section is measured using an instrument measurement option. The cross section of the fiber was randomly measured 90 times per sample, and the average value was calculated by measuring it on 5 identical samples. The cross-sectional deviation is expressed as ±% by dividing the difference between the maximum value and the minimum value among the total number of N numbers by the average value of the cross section of the total number of N numbers by 2, and the formula is as follows.
단면 평균=(각각의 단면크기 합)/전체측정 N수)Section average = (sum of each section size)/total N number of measurements)
단면편차=[{(전체단면 최대값-전체단면 최소값)/단면평균값}*100]/2Section deviation=[{(maximum value of total section-minimum value of total section)/average value of section}*100]/2
* 섬유의 균제도 U%:섬도의 균제도이며, 단면의 굵기 또는 단면의 단위 길이에 대한 중량의 변동 정도로 정의한다. 단위 길이당 중량 변동을 평균 편차 백분율로 표시한 것이며 수식으로는 다음과 같다.* Fiber uniformity U%: It is the uniformity of fineness, and it is defined as the degree of fluctuation of the weight with respect to the thickness of the section or the unit length of the section. The weight change per unit length is expressed as an average deviation percentage, and the formula is as follows.
U%=100 * {a/(χ * T)}U%=100 * {a/(χ * T)}
χ : 평균 섬도χ: average fineness
a : 순간 섬도와 평균 섬도 사이의 면적a: area between instantaneous fineness and average fineness
T : 측정 시간T: measurement time
섬유 균제도는 규격화된 설비에 의해 측정 가능하며 본 발명에서 균제도 U%는 KEISOKKI사 EVENNESS TESTER 80 TYPE C 측정 설비를 활용하였다.Fiber uniformity can be measured by standardized equipment, and in the present invention, KEISOKKI's EVENNESS TESTER 80 TYPE C measuring equipment is used for the uniformity of U%.
* 내절단성 인덱스 및 레벨 : 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.* Cut resistance index and level: Mesdan's Glove cut tester, a device manufactured in accordance with EN388 standards, was used to evaluate the cut resistance of knitted fabrics. For the measurement, after attaching the aluminum foil wrapped with filter paper on the rubber support and placing the control sample and the test sample, before the test, the control sample and the test sample were measured and measured five times, and the index was calculated as follows.
<내절단성 인덱스><cut resistance index>
Control specimenC
Control specimen
Test specimenT
Test specimen
Control specimenC
Control specimen
IndexI
Index
[내절단성 인덱스(I) 수식][Cutability index (I) formula]
<내절단성 레벨><Cutting resistance level>
* 내절단력(N) : 직물 혹은 편물의 내절단력 평가 방법은 ISO13997 규격에 의거하여 제조된 장치인 Satara사 STM610 모델을 사용했다. 절단은 힘의 범위가 시료 표면에 수직인 칼날에 적용될 때, 20mm의 칼날질에 재료를 자를 때 필요한 내절단력으로 측정하며 측정 순서는 시료와 칼날 사이를 일정한 힘이 점진적으로 가해지며 5초 이내에 자르기를 시작하고 5mm와 50mm 사이의 절단 길이로 적어도 15개 기록이 얻어질 때까지 다른 힘으로 시험을 반복하여 평가한다. * Cutting resistance (N): Satara's STM610 model, a device manufactured according to ISO13997 standards, was used to evaluate the cutting resistance of fabrics or knitted fabrics. When the range of force is applied to the blade perpendicular to the sample surface, the cutting force is measured by the cutting resistance required when cutting the material with a blade of 20 mm.The measurement sequence is cut within 5 seconds with a constant force applied gradually between the sample and the blade. Start and evaluate by repeating the test with different forces until at least 15 records are obtained with a cut length between 5 mm and 50 mm.
내절단력은 5mm에서 15mm, 15mm에서 30mm, 30mm에서 50mm 범위에서 얻어지며, 보정계수 C와 절단 길이를 곱한 값을 그래프화 하여 절단길이 20mm일 때의 힘을 내절단력으로 측정한다. The cutting resistance is obtained in the range of 5mm to 15mm, 15mm to 30mm, and 30mm to 50mm, and the value obtained by multiplying the correction factor C by the cutting length is graphed, and the force at the cutting length of 20mm is measured as the cutting resistance.
<내절단력 보정계수><Cutting resistance correction factor>
C = K/lC = K/l
C는 보정계수, l은 5.0N 네오프렌상 절단동작길이 mm, K=20C is correction factor, l is 5.0N neoprene cutting motion length mm, K=20
(g/10min)Melt index
(g/10min)
분자량(g/mol)Weight average
Molecular weight (g/mol)
지수Molecular weight distribution
Indices
(℃)Radiation temperature
(℃)
(mpm)Spinning speed
(mpm)
(℃)Aging temperature
(℃)
(Å)Crystal size
(Å)
(g/mol)Weight average molecular weight
(g/mol)
표 3 및 표 4에서와 같이 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 4는 모두 용융지수가 1.0 g/10min, 분자량분포지수가 7.0, 중량평균분자량이 120,000g/mol인 폴리에틸렌 수지를 사용하였으며, 290℃의방사 온도에서 방사하였으나, 방사속도 및 에이징 온도를 달리하여 고강도 폴리에틸렌 섬유를 제조하였다.As in Tables 3 and 4, in Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4, polyethylene resins having a melt index of 1.0 g/10min, a molecular weight distribution index of 7.0, and a weight average molecular weight of 120,000 g/mol were used, Although spun at a spinning temperature of 290° C., high-strength polyethylene fibers were prepared by varying the spinning speed and aging temperature.
표 3 및 표 4에서와 같이 상기 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 4 모두 결정화도 및 결정사이즈가 증가할 경우 내절단성 인덱스(Cut Index) 및 내절단력이 향상되는 것으로 알 수 있다.As shown in Tables 3 and 4, when the crystallinity and crystal size of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 4 are increased, it can be seen that the cut index and the cutting resistance are improved.
상기 실시예 1 내지 9는 방사속도 120~160mpm, 에이징 온도 90~130℃로 제조된 고강도 폴리에틸렌 섬유로 모두 결정화도가 75% 이상, 결정사이즈가 10Å이상이며, 강도가 12g/d이상인 것을 알 수 있다. 또한, 내절단성 인덱스(Cut Index)가 7 이상, 내절단성 레벨(Cut Level) 3이고 내절단력이 4N 이상인 것을 알 수 있다.Examples 1 to 9 are high-strength polyethylene fibers manufactured with a spinning speed of 120 to 160 mpm and an aging temperature of 90 to 130°C. It can be seen that all of them have a crystallinity of 75% or more, a crystal size of 10 Å or more, and a strength of 12 g/d or more. . In addition, it can be seen that the cut index is 7 or more, the cut level is 3, and the cutting resistance is 4N or more.
상기 비교예 1 내지 4는 방사속도 120~160mpm이나, 에이징 온도가 90℃ 미만이거나 130℃를 초과하는 온도에서 실시된 것으로 결정화도가 75% 미만, 결정사이즈가 10Å 미만으로 측정된 것으로 동일 방사 속도에서도 에이징 온도에 따라 결정화도 및 결정사이즈에서 큰차이가 있는 것을 알 수 있다.The comparative examples 1 to 4 were carried out at a spinning speed of 120 to 160 mpm, but an aging temperature of less than 90°C or more than 130°C, and a crystallinity of less than 75% and a crystal size of less than 10 Å were measured, even at the same spinning speed. It can be seen that there is a large difference in crystallinity and crystal size depending on the aging temperature.
또한, 비교예 1 내지 4는 내절단성 인덱스(Cut Index)가 7 미만으로 내절단성 레벨(Cut Level) 2이고 내절단력이 4N 미만으로 실시예 1 내지 9보다 물성이 낮을 것을 알 수 있다.In addition, Comparative Examples 1 to 4 had a cut index of less than 7, a cut level of 2, and a cutting resistance of less than 4N, so that physical properties were lower than those of Examples 1 to 9.
방사속도(S)와 에이징 온도(T)와의 관계에 대해 살펴볼 경우, 방사속도가 120mpm인 실시예 1 내지 3의 결과를 통해 알 수 있듯이 방사속도가 낮을 경우에는 에이징 온도가 높을수록 결정화도 및 결정사이즈가 증가하여 내절단성 인덱스(Cut Index)와 내절단력이 향상되는 것을 알 수 있으며, 방사속도가 140mpm인 실시예 4 내지 6는 에이징 온도가 110℃(실시예5)인 경우 결정화도, 결정사이즈, 강도, 내절단성이 우수하였으며, 방사속도가 160mpm인 실시예 7 내지 9는 에이징 온도가 90℃(실시예7)인 경우 결정화도, 결정사이즈, 강도, 내절단성이 우수한 것으로 방사속도가 증가할 경우 적정 에이징 온도가 존재하는 것을 알 수 있다.When looking at the relationship between the spinning speed (S) and the aging temperature (T), as can be seen from the results of Examples 1 to 3 in which the spinning speed is 120 mpm, when the spinning speed is low, the higher the aging temperature, the higher the crystallinity and crystal size. It can be seen that the increase in the cut index and the cutting resistance are improved, and Examples 4 to 6 with a spinning speed of 140 mpm have crystallinity, crystal size, and aging temperature of 110°C (Example 5). Examples 7 to 9, which had excellent strength and cutting resistance, and a spinning speed of 160 mpm, were excellent in crystallinity, crystal size, strength, and cutting resistance when the aging temperature was 90°C (Example 7), and the spinning speed was increased. In this case, it can be seen that an appropriate aging temperature exists.
즉, 방사속도(S)+에이징 온도(T)는 210~290 범위인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 230~270인 것이다.That is, the spinning speed (S) + aging temperature (T) is preferably in the range of 210 to 290, more preferably 230 to 270.
표 3 및 표 4에서와 같이 상기 실시예 1 내지 9의 단면 편차는 3%이하이고, 균제도 U%는 3~4%이나, 비교예 1 내지 4는 단면 편차가 3%이상이며, 균제도 U%가 4%를 초과하는 것으로 본 발명의 고강도 폴리에틸렌 섬유의 단면이 매우 균일한 것을 알 수 있다.As shown in Tables 3 and 4, the cross-sectional deviation of Examples 1 to 9 is 3% or less, and the uniformity is 3 to 4%, but Comparative Examples 1 to 4 have a cross-sectional deviation of 3% or more, and the uniformity is U%. It can be seen that the cross section of the high-strength polyethylene fiber of the present invention is very uniform as exceeding 4%.
상기 실시예 1 내지 9의 을 통해 알 수 있듯이 단면 편차 및 균제도 U%는 방사속도가 빠를수록, 에이징 온도가 높을수록 낮아지는 것을 알 수 있다.As can be seen from the examples 1 to 9, it can be seen that the cross-sectional deviation and uniformity of U% decrease as the spinning speed increases and the aging temperature increases.
Claims (9)
용융지수가 0.6 내지 2 g/10min이며, 분자량 분포지수가 5 내지 10인 폴리에틸렌 수지를 230~290℃에서 용융방사하여 미연신사를 형성하는 방사 단계;
상기 미연신사를 연신하는 연신 단계; 및,
연신된 폴리에틸렌 섬유를 90~130℃에서 에이징하는 에이징 단계를 포함하여 폴리에틸렌 섬유의 결정화도가 75% 이상, 결정사이즈가 10Å이상이고 균제도 U%가 4%이하이며,
하기의 식(1)을 만족하는 것을 특징으로 하는 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유 제조방법.
식(1) 210≤S+T≤290
단, S는 방사 단계의 방사속도(mpm)의 정수이고, T는 에이징 단계의 에이징 온도(℃)의 정수임.In the high-strength polyethylene fiber manufacturing method with improved fairness,
A spinning step of melt spinning a polyethylene resin having a melt index of 0.6 to 2 g/10min and a molecular weight distribution index of 5 to 10 at 230 to 290°C to form undrawn yarn;
A drawing step of drawing the undrawn yarn; And,
Including the aging step of aging the stretched polyethylene fibers at 90-130°C, the crystallinity of the polyethylene fibers is 75% or more, the crystal size is 10Å or more, and the uniformity is U% or less,
High-strength polyethylene fiber production method with improved uniformity, characterized in that satisfying the following formula (1).
Equation (1) 210≤S+T≤290
However, S is an integer of the spinning speed (mpm) of the spinning step, and T is an integer of the aging temperature (℃) of the aging step.
상기 방사 단계에서 방사 속도는 120~160mpm인 것을 특징으로 하는 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유 제조방법.The method of claim 3,
In the spinning step, the spinning speed is 120 to 160 mpm, characterized in that the uniformity is improved high strength polyethylene fiber manufacturing method.
상기 에이징 단계는 5~20초간 에이징하는 것을 특징으로 하는 균제도가 향상된 고강도 폴리에틸렌 섬유 제조방법.The method of claim 3,
The aging step is a high-strength polyethylene fiber manufacturing method with improved uniformity, characterized in that aging for 5 to 20 seconds.
상기 물품은 내절단성 규격에 의한 레벨(Level)이 3 이상인 것을 특징으로 하는 물품.The method of claim 7,
The article according to the cut resistance standard (Level) is 3 or more, characterized in that the article.
상기 물품은 내절단력이 4.0N 이상인 것을 특징으로 하는 물품.The method of claim 7,
The article is an article, characterized in that the cutting resistance is 4.0N or more.
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