UD-PE 비직물의 품질 및 제조 공정

UD-PE(일방향으로 뽑아낸 폴리에틸렌) 부직포의 품질 기반은 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 칩의 엄격한 선정에서 비롯된다. 용융 흐름 속도가 안정적이며 분자량 분포가 균일한 원료를 신중하게 선택한다. 이러한 원료는 85% 이상의 결정성을 가지며, 이는 우수한 찢김 저항성뿐만 아니라 최종 제품에 뛰어난 화학적 안정성과 내후성을 부여한다. 원료는 진공 건조 처리를 거쳐 미량의 수분(수분 함량 ≤ 0.05%)을 제거하여 스핀닝 공정 중 기포 결함이 생기는 것을 방지하고 후속 공정의 원활한 진행을 보장한다.

핵심 공정: 용융체에서 배향 섬유로의 정밀한 변환

1. 용융 스핀닝: 필라멘트 형성의 핵심 단계

건조된 UD-PE 칩은 나사 압출기로 공급되며, 여기서 점진적인 온도 상승(180-220℃)을 통해 균일하게 용융됩니다. 용융된 PE는 계량 펌프에 의해 배출량이 정밀하게 제어되며(오차 ≤ ±1%), 이후 분사판의 미세한 구멍 배열(구멍 지름: 0.2-0.5mm)로 유입되어 연속적이고 균일한 용융 필라멘트를 형성합니다. 이때 고속 냉각 공기(풍속: 3-5m/s)가 필라멘트에 수직으로 분사되어 급속히 응고되며 원사 상태의 섬유를 생성합니다. 섬유의 지름은 10-30μm 범위 내에서 제어되어 섬유의 세밀함과 유연성을 보장합니다.

2. 일방향 신축: 섬유에 방향성 강도 부여

드로우 롤에 의해 인장된 후, 방사된 직후의 섬유는 단일 방향 인장 유닛으로 진입하게 되며, 이는 UD-PE 부직포의 핵심 기술적 특징이다. 다수의 드로우 롤 세트들 사이의 속도 차이(드로우 비율: 8~12배)를 통해 섬유는 종방향으로 강제적으로 인장되며, 분자 사슬들이 응력 방향을 따라 고도로 배향되고 정렬된다. 이렇게 배향된 섬유의 강도는 비인장 섬유보다 3~5배 높으며, 파단강도는 20~30cN/dtex 수준이다. 종방향 인장 탄성 계수가 크게 향상되어 최종 제품의 단일 방향 하중 지지 성능을 위한 핵심 기반을 마련한다.

3. 웹 형성 및 접합: 구조적 안정성을 위한 성형 공정

일방향 스트레칭 후의 섬유 번들이 웹 성형기계에 의해 균일하게 펼쳐져 연속적인 섬유 웹을 형성한다. 기존의 부직포와 달리 UD-PE 부직포는 열접착 공정을 채택한다. 핫프레스 롤러의 정밀한 온도 제어(120-140℃) 및 압력 조절(0.3-0.5MPa)을 통해 섬유 웹의 표면이 부분적으로 녹아 접착되며, 안정된 구조를 갖는 부직 기판을 형성한다. 열접착 공정 중에는 온도와 압력을 철저히 관리하여 접착 강도를 확보하는 동시에 과도한 섬유 용융로 인한 성능 저하를 방지한다.

핵심 공정 장점 및 제품 특성

지향성 강도: 일방향 연신 공정을 통해 섬유 분자의 정렬이 이루어집니다. 최종 제품의 종단 방향 인장 강도는 일반 폴리에틸렌 부직포보다 3~5배 높으며, 우수한 찢김 저항성을 갖추고 있어 고강도 하중 지지가 요구되는 상황에 적합합니다.

경량 및 친환경성: 원자재는 폴리에틸렌으로, 밀도가 0.94g/cm³에 불과합니다. 최종 제품의 단위면적질량(gsm)은 20~200g/㎡ 범위 내에서 조절이 가능하여 경량성과 고강도를 동시에 구현합니다. 또한 재활용이 가능하여 환경 보호 기준을 충족합니다.

안정성 및 신뢰성: 전체 공정이 자동으로 제어되며(온도, 압력, 연신비 등 주요 파라미터 실시간 모니터링) 제품 합격률이 99% 이상으로, 성능 편차가 매우 적습니다.

다기능 적응성: 원자재 배합, 압출 비율 및 후처리 공정을 조절함으로써 경량 제품(의료 보호 및 군사 방탄용)부터 중형 제품(산업용)까지 다양한 사양의 제품을 생산하여 각 분야의 요구를 충족시킬 수 있습니다.