화학공학소재연구정보센터
홈 로그인 로그아웃 연락처 사이트맵
Polymer(Korea), Vol.15, No.2, 162-169, April, 1991
Export Citation
겔방사에 있어 PE섬유의 물성에 미치는 가공변수의 영향: 3. 연신방법
The Effect of Processing Parameters on the Mechanical Properties of High Performance PE Fiber in Gel Spinning Process : 3. Drawing Method
최철림, 장정식, 김경현
초록
가공조건을 최적화함으로써 보다 우수한 물성을 지니는 PE섬유를 제조하기 위하여 Xerogel 섬유를 일단계 또는 이단계 연신하였을 때 섬유의 물성변화에 대해 고찰하였다. 5wt% 농도를 갖는 초고분자량 PE용액을 원추형다이를 통하여 방사하여 겔 섬유를 제조하였으며, 이를 오븐에서 연신시켰다. 연신온도가 80℃이상일 경우에는 섬유의 물성이 연신 온도에 상관없이 연신비에 의해 크게 좌우되었기 때문에, 겔 섬유를 최대로 연신시킬 수 있는 온도인 110℃에서 연신시킬 때 물성이 가장 우수한 PE 섬유를 제조할 수 있었다. 또한 섬유의 물성은 연신방법에 상관없이 연신비에 따라 직선적으로 증가하였다. 그러나 연신방법에 따라 최대연신비가 달라지게 되므로, 얻을 수 있는 최대물성은 겔 섬유를 이단계 연신할 경우에 가장 컸으며, 그 다음으로 겔섬유의 일단계 연신 그리고 Xerogel 섬유를 일단계 연신시킬 경우에는 가장 적었다.
The effect of drawing methods on the mechanical properties of PE fibers was investigated to optimize the processing conditions in the semicontinuous gel spinning process. High density polyethylene used in this study was Hizex Million 340 M with molecular weight of 3,000,000(g/mol) and 5wt% PE solution in prarffin oil was spun through a conical die and then these gel fibers were highly drawn in one or two hot ovens. The drawability of gel fibers was dependent on the drawing temperature. The maximum draw ratios were observed for the fibers drawn at 110℃. Tensile strengths and Young's moduli linearly increased with draw ratios regardless of the drawing temperatures of above 80℃. The best mechanical properties of PE fiber could be obtained at the drawing temperature of 110℃, because the highest maximum draw ratio of the gel fibers were observed at this temperature. The initial modulus and strength of PE fiber linearly increased with increasing overall draw ratios regardless of the drawing methods: (1) one step drawing of the Xerogel fiber, (2) one-step drawing of the gel fibers, (3) two step drawing of the gel fibers. However, we could obtain the best mechanical properties(T.S.=3.1 GPa, E=120 GPa) in the two step gel drawing process.
  1. Smith P, Lemstra PJ, Polymer, 21, 1341 (1980) 
  2. Lemstra PJ, Bastiaansen CWM, Polym. J., 19, 85 (1987) 
  3. Choe CR, Lee KH, Kim K, Polym.(Korea), 14(1), 76 (1990)
  4. Barham PJ, Keller A, J. Mater. Sci., 20, 2281 (1985) 
  5. Smith P, Lemstra PJ, Kiel AM, Colloid Polym. Sci., 259, 1070 (1981) 
  6. Sawatari C, Okumura T, Matsuo M, Polym. J., 18, 741 (1986) 
  7. Choe CR, Lee KH, Kim KH, Polym.(Korea), 13(9), 752 (1989)
  8. Smook J, Hamersma W, Penning AJ, J. Mater. Sci., 19, 1359 (1984) 
  9. Kaveshi S, U.S. Patent, 4,413,110 (1983)
  10. Smook J, Penning AJ, J. Mater. Sci., 19, 31 (1984) 
  11. Nune RW, Martin JR, Johnson JF, Polym. Eng. Sci., 22, 205 (1982) 
  12. Smith P, Lemstra PJ, J. Mater. Sci., 15, 505 (1980) 
  13. Kalb B, Penning AJ, Polym. Bull., 1, 871 (1979)
  14. vanKrevelen DW, "The Properties of Polymers," 2nd Ed., Elsevier Amsterdam (1976)
  15. Smith P, Lemstra PJ, J. Polym. Sci. A: Polym. Chem., 2, 1007 (1981)