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기술개발의의의고감성융합형슈퍼섬유 강도 20 슈퍼섬유 탄소, 아라미드, UHMWPE 고기능, 산업용고가 슈퍼 + 감성섬유 그린슈퍼 PE 고강도, 내절단성, 착색성 New Market 기능성, 고감성의 새로운소재및용도 10 산업 / 의류용섬유 PET, 나일론, 아크릴, PP 유연성, 고감성, 착색성 기능성 고감성

주요특성 고강도섬유소재별강도비교 내절단성능비교 UHMWPE 그린슈퍼 PE

응용제품의 예시 z 안전 장갑 z 로프 z 보호용 의류 그린 슈퍼 PE 응용 제품 : 원사 비강도 15g/d 이상의 응용 PE로 구성된 산업용 섬유제품

시장동향 주시장 : 미국, 유럽, 일본, 국내 세계시장높높안정성높영속성성장성독점성성격음음음 초경량그린슈퍼 PE 응용제품시장규모 구분 현재시장규모 예상시장규모 (2015 년, 억원 ) (2009 년, 억원 ) (, ) 원사 세계시장 1,800 12,000 한국시장 200 2,000 응용제품 세계시장 26,000 250,000 한국시장 4,000 20,000 출처 : 일본화섬협회기술동향보고서, 2008

주요응용분야및시장규모 Protective gloves Ropes PPE (Personal Protective equipment) 내절단성보호장갑 현재사용량 : 6,000 억원 FPSO, Drill-ship 현재사용량 : 8,000 억원 방도복, 보호의류 현재사용량 : 1 조 2,000 억원 목표잠재시장규모 : 2 조 6,000 억원 출처 : KISTI 슈퍼섬유기술동향보고서, 2006

기술개발의필요성 환경친화 무유기용매 Recycle 가능 고감성 물에뜨는섬유 세데니어다양한색상 초경량 내절단성유연성 기술적측면 다양한용도 그린슈퍼 PE 수입의존대체 경제적측면 가격경쟁력우수보호복 / 안전장갑 / 레저 / 해양용 고부가가치 일본독점전량수입의존 20 배부가가치성장율 33.8%/ 년

기술개발의 Value Chain 분자제어형수지 초경량그린수퍼 PE 섬유 비강도 (g/d) = 15 섬도 (denier) = 1.2 탄성율 (g/d) 친환경복합섬유소재 고연신용융방사형 PE 수지 분자량 = 150,000 000 용융지수 (MI) = 0.6 MWD (Mw/Mn) = 4.5 분해온도 = 180 oc 착색성 = 견뢰도 1등급 슈퍼섬유의고감성화슈퍼섬유의저가격화안전장갑 / 보호복슈퍼섬유의대중화 - 내절단성 (index)= 4+ 무용제친환경 -인열강도 (index)=4+ 공정성산업용로프물에뜨는초경량성세섬도의유연성 MBL(kg f)=32,000 컬러구현의착색성 -Elongation(%) = 5 극한의내절단성극한의내자외선성 고감성고강도응용제품 ( 안전장갑, 로프, 보호의류 ) 표면기능화수지 내마모성 (cycles)=21,000 HDT( o C) = 120 코팅접착력 = 31N/m 표면처리기술로성능향상 고감성고기능소재

기술개발동향 국외동향 PE 수지 전세계적으로 Borealis( 프랑스 ) 외 10 개회사가고분자칩생산 일본미쯔이화학 의공급을받아원활한수급이유지됨 선진국개발시점 일본등선진업체에서 1995 년부터제품개발착수 2008 년 7 월일본도요보에서 Tsunooga TM 라는상품명으로세계최초로제품개발성공 선진국중심의보호용구, 로브메이커등과의긴밀한협력관계를구축 고감성그린슈퍼 PE 섬유 기존용액방사의환경문제야기로인해무용제형그린슈퍼섬유의개발이필요 고강도와고감성이동시에만족되는차세대융합형섬유의개발이필요

용융방사법을이용한경량 & 고강도 PE 섬유소재개발 1. 기술개발의목표달성여부 친환경용융방사공법을이용한고성능 PE 원사개발 기술적 성능지표 단위 전체 비중 (%) 세계 최고 수준 1차년도목표및 달성성과 목표 실제 달성률 시험 기관 평가 방법 인장강 도 g/d 40 15 10 11.5 115% FITI KS K 041 2 고강력 PE 원사 탄성율 g/d 30 500 100 147 147% FITI 단섬도 Dpf 20 1.2 2 2 100% FITI KS K 041 2 KS K 041 2 신도 % 10 5 10 11 90% FITI KS K 041 2

용융방사법을이용한경량 & 고강도 PE 섬유소재개발 2. 기술개발의내용수행실적 1 PE 용융방사관련문헌조사 ( 선행특허공정도 )

용융방사법을이용한경량 & 고강도 PE 섬유소재개발 2. 기술개발의내용수행실적 2 고강도용융방사식 PE 섬유분석 (Toyoboobo 사 Tsunooga TM 분석 ) 원사분석및물성측정 표면특성분석 (SEM) Property Unit Value 섬도 Denier 400 단섬도 dpf 1.2 강도 g/d 15.8 신도 % 6 DSC Tm 132.7 Mw g/mol 103,500 GPC Mn g/mol 43,590 MWD - 237 2.37

용융방사법을이용한경량 & 고강도 PE 섬유소재개발 2. 기술개발의내용수행실적 3 Lab scale 방사, 연신설비설계및제작 Additive Extruder Spin beam Gear pump Hood heater Quenching Take-up Creels Multi-step drawing 1 R/O 2 R/O 3 R/O H/C 1 H/C 2 Winding

용융방사법을이용한경량 & 고강도 PE 섬유소재개발 2. 기술개발의내용수행실적 4 Lab scale 설비제작모습

용융방사법을이용한경량 & 고강도 PE 섬유소재개발 2. 기술개발의내용수행실적 5 방사및연신최적조건확립 온도조건에따른 PE 용융점도거동특성

용융방사법을이용한경량 & 고강도 PE 섬유소재개발 2. 기술개발의내용수행실적 6 방사 / 연신조건에따른 UDY 특성및원사특성 총연신비에따른물성변화 방사속도별연신비에따른강도변화 Mw 방사속도 연신온도 Mw 방사속도 연신온도 (g/mol) (m/min) (1 st /2 nd, ) (g/mol) (m/min) (1 st /2 nd, ) 89,000 100 100/120 89,000 100, 150, 200 100/120 10 강도 200 8 탄성율 160 강도 (g/d d) 6 4 120 80 d) 탄성율 (g/ 2 0 40 0 0 2 4 6 8 10 12 14 연신비

용융방사법을이용한경량 & 고강도 PE 섬유소재개발 2. 기술개발의내용수행실적 6 방사 / 연신조건에따른 UDY 특성및원사특성 연신온도에따른강도변화 방사속도별총연신비에따른물성변화 Mw 방사속도 연신온도 Mw 방사속도 연신온도 (g/mol) (m/min) (1 st /2 nd, ) (g/mol) (m/min) (1 st /2 nd, ) 89,000 200 조건 1, 100/120 조건 2, 25/120 105,500 200, 250 25/120

용융방사법을이용한경량 & 고강도 PE 섬유소재개발 2. 기술개발의내용수행실적 7 안전장갑용원사합연및내절단성테스트 Test 원사 (370denier) 장갑용합사 (PE, Nylon, Spandex) 장갑제조

용융방사법을이용한경량 & 고강도 PE 섬유소재개발 HDPE 원료 구분 Sample 1 Sample 2 Sample 3 MI(g/10min, 190 ) 1.4 1.8 1.2 Density (g/cm 3 ) 0.960 0.960 0.960 T m /T c ( ) 135/119 136.2/118. 136.7/118. 7 2 Mn 21,500 21,500 23,200 GPC Mw 89,700 94,700 105,500 Mw/Mn 4.17 4.40 4.55

수평균분자량 (Mn)/ 중량평균분자량 (Mw)

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