環保長纖維復合無紡布及其制造方法

專利名稱：環保長纖維復合無紡布及其制造方法
技術領域：
本發明涉及含有植物提取物成分的環保長纖維復合無紡布及其制造方法，具體涉及使構成無紡布的聚合物中包含將從甘蔗提取的乙醇精制而成的聚乙烯，從而通過使用非石油基聚合物而能夠降低二氧化碳排放量，并且提高無紡布的觸感，使其具有優異的觸感的環保長纖維復合無紡布及其制造方法。
背景技術：
環保材料的發掘及使用隨著地球變暖而一直不斷地進行著。特別是，從礦物燃料中生產的聚合物其埋藏量有限，并且二氧化碳的排放量高，因此迫切需要可替代使用的環保材料。但是，目前的環保材料開發時把其焦點放在可生物降解性，其材料具有的固有特性即加水分解或紡絲性不良、硬的觸感等原因，如果要實現商業化，存在很多需要改善的部分。例如，韓國專利申請第2002-0046821號，公開了為改善目前的聚丙烯長纖維紡粘無紡布的觸感，與聚乙烯聚合物進行復合紡絲而制造的無紡布及其制造方法，但因使用了 100%石油基聚合物而無法視為環保材料。日本特開平7-48769號(1995)公報、日本特開平 6-264343 號(1994)公報及國際無紡布雜志(International Nonwovens Journal)Vol. 7, No. 2PP69(1995)中記載了長纖維被熔融擠壓而積壓在篩網，形成紡織網的紡粘技術的聚乳酸無紡布。但是，在上述日本特開平7-48769號公報中只簡單揭示了聚乳酸無紡布可通過紡粘技術生產，并未記載具體的制造方法或其性能；日本特開平6-264343號公報中雖揭示了微生物分解性農業用長纖維集合體，但并未記載制造條件的具體細節及無紡布的物理性質。并且根據國際無紡布雜志(International Nonwovens Journal) Vol. 7,No. 2PP69 (1995)，只能獲得板狀硬而易碎的聚乳酸紡粘布。并且，在上述發明中使用的環保材料聚合物是隨著最近出現的發展中國家為中心的糧食不足事件、亞馬遜河流域等的森林破壞等問題的觸發而成為全球爭論中心的材料，因此從長遠角度來看，是需要重新考慮是否使用的制造方法，因此需要根據新的材料及方法而生產環保性無紡布。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :韓國專利申請第2002-0046821號專利文獻2 :日本專利公開7-48769號公報專利文獻3 :日本專利公開6-264343號公報非專利文獻國際無紡布雜志(International Nonwovens Journal)Vol. 7, No.2PP69 (1995).

發明內容
因此，本發明根據上述的實際情況而提出，本發明的第一目的為以聚丙烯為主要成分的長纖維紡粘無紡布中，與利用從植物提取的乙醇而制作的環保聚乙烯進行混合紡、絲，而提供物理強度優異，并具有卓越觸感的長纖維無紡布，從而提供比僅由現有石油基聚合物構成的無紡布，能夠開創性地降低二氧化碳排放量的環保長纖維無紡布。本發明的另一目的為提供一種以優秀的工作性制造具有上述特性的、觸感優異并包含植物提取物成分的環保長纖維復合無紡布的方法，從而能夠提供無制造工藝上的困難，容易制造具有優異觸感、環保性及機械性強度和良好的紡絲性的無紡布的制造方法。本發明除了上述目的之外，還可將通過本領域的技術人員實現從上述目的及本說明書的整體技術而容易導出的其它目的作為目的。本發明的技術解決方案在于為了解決上述目的，本發明的含有植物提取物成分的環保長纖維復合無紡布的制造方法，是以構成無紡布的細絲為皮芯型，芯成分為聚丙烯，皮成分為植物提取聚乙烯而制造復合長纖維紡粘無紡布的方法，其特征在于，上述方法包括以下步驟、上述芯成分和上述皮成分分別使用單獨的擠壓機進行熔融，并將各個聚合物通過復合紡絲噴嘴進行噴射之后，向噴射的細絲賦予冷卻空氣使之固體化，之后將固體化的細絲通過延伸過程制造成具有小的纖維直徑的延伸細絲；將上述延伸細絲聚集在連續驅動的多孔篩網而形成無紡布網；及將上述聚集的無紡布網進行結合，而賦予無紡布網的形狀穩定性。根據本發明的另一構成，上述皮芯型細絲中以聚丙烯構成的芯成分和以植物提取聚乙烯構成的皮成分的比例為50 80 50 20。根據本發明的又一構成，上述皮成分的植物提取聚乙烯的熔點為125°C以上，熔融指數為I 60g/10分，熔融密度的范圍為0. 94 0. 97g/cm3。根據本發明的又另一構成，上述皮成分的植物提取聚乙烯是從甘蔗的糖漿提取的。為了達到上述的另一目的，本發明的含有植物提取物成分的環保長纖維復合無紡布是根據上述的本發明的制造方法而制造的，紡粘無紡布的基礎重量為15 100g/m2。發明效果如上述構成的本發明的含有植物提取物成分的環保長纖維復合無紡布，將聚乙烯長纖維的柔軟的特性和聚丙烯長纖維的低伸度、高強度特性進行組合的同時，將構成皮層的聚乙烯材料替換為植物提取聚乙烯，從而提供使用能夠保護地球環境的環保材料的柔軟的長纖維復合紡粘無紡布。并且，在本發明的構成中使用的植物提取聚乙烯材料為糖漿，因此可解決與作為生物量的問題而正在提升的糧食之間的沖突問題。


圖I為從甘蔗中提取聚乙烯的流程圖。
具體實施例方式以下，通過優選實施形態對本發明進行更詳細的說明。根據本發明的優選實施例，觸感卓越并含有植物提取物成分的環保長纖維復合無紡布是以構成無紡布的細絲為皮芯型，并且芯成分為聚丙烯高分子，皮成分為如下述而獲得的從甘蔗中提取的聚乙烯的長纖維復合紡粘無紡布。構成上述長纖維復合無紡布的長纖維，根據其結構的成分，分別在單獨的擠壓機進行熔融，并通過將各聚合物熔融物向紡絲箱輸送的旋轉泵而供應，通過已定熔融流路的分配板向噴嘴噴射，這時，將使聚丙烯位于復合截面的內側，相反使從甘蔗中提取的乙醇進行脫水精制的聚乙烯位于外側而噴射的聚合物進行固化、定位，并將通過定位結晶化的纖維在旋轉帶(Spin belt)以網狀聚集，然后通過熱粘或公知的各種方法進行結合而制造。此時，構成上述無紡布的纖維需要將兩個相互不同的聚合物以皮芯型復合紡絲的技術，這不僅可以將聚丙烯長纖維的低 伸度、高強力特性和聚乙烯長纖維的柔軟性進行結合，而且可以將現有的石油基聚乙烯材料替代為將從甘蔗中提取的乙醇進行脫水精制的聚乙烯材料，從而能夠極大化降低二氧化碳排放的效果。根據本發明的另一優選實施例，優選地，上述聚丙烯和植物提取聚乙烯的結構比例是50 80 50 20的比例。更優選地，上述皮芯型細絲的芯成分和皮成分的比例為
50 50。如果構成上述芯成分的聚丙烯的構成比為50%以下時，將降低細絲的低伸度、高強力特性，從而可能降低無紡布的物性；如果構成皮成分的植物提取聚乙烯的構成比為20%以下時，整體無紡布中環保材料的使用量將會減少，而減低二氧化碳的排放效果將極大降低，因此不宜使用。本發明的另一實施例中，構成上述芯成分的聚丙烯使用具有以下特征的，熔點是120°C以上，優選地，為150°C以上，熔融指數為15 60g/10分，熔融密度為0. 9g/cm3 (230。。)。并且，本發明的另一實施例中，形成復合截面的外部的植物提取聚乙烯具有如下特性，熔點是100°c以上，優選地，為120°C以上，并且熔融指數為20 35g/10分。根據本發明，為了制造觸感優異并含有植物提取物成分的環保長纖維復合紡粘無紡布，將PP擠壓機的熔融溫度在熔點+80°C +120°C的溫度范圍內設定。構成復合截面的皮成分的環保聚乙烯樹脂將通過不同于熔融芯成分的擠壓機的另外的擠壓機進行熔融，熔融溫度在熔點+60°C +100°C的范圍內設定。但，構成復合細絲的異種聚合物流動性有很大差異時，從噴嘴噴射的聚合物可斷裂或者彎曲，而使無紡布的網形成出現問題。因此，要考慮異種聚合物的MI差異而調整溫度和壓力。各個聚合物通過將熔融物向紡絲箱輸送的旋轉泵而供應，并通過為了形成皮芯型細絲而設計的分配板向噴嘴散射。此時，PP將位于皮芯型細絲的內部而維持機械硬性，植物提取聚乙烯位于外部，而體現柔軟的特性。噴射的細絲在封閉的箱內部為了固化聚合物而供應的約15°C 25°C的冷卻空氣相遇的同時，通過篩網下部發生的吸引力沿垂直方向長度向下延長0. 5m至5m。此時，纖維的速度為約2000m/min 6000m/min。延伸的細絲以位于延伸區間和網積壓的篩網之間的文丘里管，沖突板等各種方法形成非織造纖網而聚集。被聚集的非織造纖網之后以常規方法結合而完成無紡布的形狀，如熱壓結合。結合方式并不限定于熱壓，可以高壓的水結合的水刺布，以超聲波結合的超聲波焊接、以針刺法結合的針刺法等方式進行結合而制造無紡布墊。根據本發明的另一優選實施例，如上述的本發明的構成使用的植物提取聚乙烯并不限定于此，但優選地，從甘蔗等植物通過酵母發酵提取乙醇之后，通過分子內脫水精制過程，以催化劑聚合生產的聚乙烯，可在商業上得到的植物提取聚乙烯材料的熔融指數為I 20g/10分，該指數可根據實施形態與構成芯成分的聚丙烯的流動指數發生很大差異。因此，控制構成復合纖維的異種聚合物的流動性，而保證穩定的噴射性的過程非常重要。通常高分子合成樹脂隨著溫度的上升，其流動性極大地改善，因此將流動性低的材料的熔融條件調整提高而進行噴射，而使異種聚合物之間的流動性差異最小化。在本發明中可使用的適宜的植物提取聚乙烯的一個具體例為，屬于巴西Braskem的綠色塑膠產品組的叫做"Bio-PE"的產品。根據本發明的另一實施例，植物提取聚乙烯的熔融指數約2 60g/10分為適宜，該值意味著在任意的溫度(例如190°C )下給予2. 16Kg的負荷10分鐘時，能夠通過擠壓流量計孔(直徑0. 0825英寸)強制輸送的聚合物的重量(g)。根據本發明的又另一實施例，優選地，上述植物提取聚乙烯使用熔融密度為
0.94 0. 97g/cm3范圍的高密度聚乙烯。以聚乳酸為代表的現有的第一代生物原料，隨著以發展中國家為中心的糧食危機事件的發生，因從利用以糧食資源如玉米等中提取的生產方式成為輿論焦點，但根據上述的本發明的構成而使用的植物提取聚乙烯是以第二代生物原料而備受矚目的材料，轉換廣大的巴西的牧草地或熱帶稀樹草原而栽培，因此沒有產生與玉米、大豆等其他作物之間的耕地之爭，并且不是將甘蔗直接轉換成乙醇，而是使用如圖I所示的從甘蔗精制出白糖后剩下的糖漿，因此對白糖的生產也不會產生影響。并且在從糖漿經過乙醇提取聚乙烯的過程中使用的能源全部來自于從甘蔗精制白糖時產生的殘渣(甘蔗渣)，因此能夠稱之為將石油能源的使用最小化的材料。圖I中，*1為精制白糖之后剩下的糖液。 并且，在本發明的構成中使用的植物提取聚乙烯材料，其根本在于不是石油基而是植物資源，溫室氣體降低效果也很大，因此比目前使用的石油基聚乙烯具有-5噸CO2/噸PE的二氧化碳的降低效果。但如果是商用化的植物提取聚乙烯，存在其熔融指數不超過20g/10分的問題，通過控制擠壓機的溫度和壓力，確保復合化優選的聚合物的流動性而解決生產工藝上的問題，制造觸感優異并含有植物提取物成分的環保長纖維復合無紡布。本發明中使用的芯成分的聚丙烯將擠壓機溫度設定為210°C 250°C，植物提取聚乙烯將擠壓機溫度設定為210°C 250°C，最終在紡絲箱部分與聚丙烯相同設定為20°C 240°C進行噴射，而確保穩定的噴射性。根據本發明的另一實施例，構成細絲的皮芯成分的比例中，構成皮成分的植物提取聚乙烯的重量比為20%以下時，因皮成分的含量少而無法體現柔軟的特性，并且減低二氧化碳效果極大降低，不適宜分類為環保材料。相反，將構成皮成分的聚乙烯構成為50%以上時，芯成分的聚丙烯相對減少，因此雖然觸感優異但機械強度及物性明顯降低，因此存在商業化方面的問題。從而在本發明中將植物提取聚乙烯的構成比例設定為20 50%。以下通過實施例更詳細地說明本發明，但本發明的范疇并不限定于這些實施例。在下面的實施例及比較例中，物理特性值設定為如下。(I)熔融指數MI (g/10分):根據ASTM-D-1238的方法在210°C下分析(2)重量(gsm) =EDANA 40. 3-90(3)抗拉強度伸長率(kg/5cm) =EDANA 20. 2-89(4)彎曲長度(Bending Length) (mm) WSP 90. 5實施例I
將熔點為165°C，MI為35g/10分的聚丙烯作為芯成分，將熔點為125°C、MI為20g/10分的植物提取聚乙烯作為皮成分，在芯成分的擠壓機溫度為230°C，皮成分的擠壓機溫度為230°C之下對原料進行熔融。熔融的聚合物通過復合紡絲的紡絲箱內的分配板向另外的流路移動，并以復合截面皮芯型進行噴射而形成細絲。此時，構成纖維的皮成分和芯成分的比例為50 50。噴射的細絲積壓在多孔篩網而形成網，而網又經過粘接過程制造了最終的無紡布。實施例2除了上述皮成分和芯成分的構成比例為30 70之外，如同實施例I制造了無紡布。實施例3除了上述皮成分和芯成分的構成比例為20 80之外，如同實施例I制造了無紡布。比較例I除了上述皮成分和芯成分的構成比例為10 90之外，如同實施例I制造了無紡布。比較例2除了上述皮成分和芯成分的構成比例為90 10之外，如同實施例I制造了無紡布。比較例3除了將熔點為125°C、MI為30g/10分的石油基聚乙烯作為構成上述無紡布的皮成分，并且皮成分和芯成分的構成比例為30 70之外，如同實施例I制造了無紡布。比較例4除了將熔點為140°C、MI為30g/10分的石油基聚乙烯作為構成上述無紡布的皮成分，并且皮成分和芯成分的構成比例為50 50之外,如同實施例I制造了無紡布。表I分析結果
權利要求
1.一種環保長纖維復合無紡布的制造方法，是以構成無紡布的細絲為皮芯型，其中芯成分為聚丙烯，皮成分為植物提取聚乙烯而制造復合長纖維紡粘無紡布的方法，其特征在于，上述方法包括以下步驟 上述芯成分和上述皮成分分別使用單獨的擠壓機進行熔融，并將各聚合物通過復合紡絲噴嘴進行噴射之后，向噴射的細絲賦予冷卻空氣使之固體化，之后將固體化的細絲通過延伸過程制造成具有小的纖維直徑的延伸細絲； 將上述延伸細絲聚集在連續驅動的多孔篩網而形成無紡布網； 并且將上述聚集的無紡布網進行結合，而賦予無紡布網形狀穩定性。
2.根據權利要求I所述的環保長纖維復合無紡布的制造方法，其特征在于， 上述皮芯型細絲中以聚丙烯構成的芯成分和以植物提取聚乙烯構成的皮成分的比例為 50 80 50 20。
3.根據權利要求I所述的環保長纖維復合無紡布的制造方法，其特征在于， 上述皮成分的植物提取聚乙烯的熔點為125°C以上，熔融指數為I 60g/10分，熔融密度的范圍為0. 94 0. 97g/cm3。
4.根據權利要求I所述的環保長纖維復合無紡布的制造方法，其特征在于， 上述皮成分的植物提取聚乙烯是從甘蔗的糖漿中提取的。
5.一種根據權利要求I 4中任一項的制造方法制造的環保長纖維復合無紡布，其特征在于，該紡粘無紡布的基礎重量為15 100g/m2。
全文摘要
本發明涉及一種環保長纖維復合無紡布及其制造方法，是以構成無紡布的細絲為皮芯型，芯成分為聚丙烯，皮成分為植物提取聚乙烯而制造復合長纖維紡粘無紡布的方法，其特征在于，包括以下步驟上述芯成分和上述皮成分分別使用單獨的擠壓機進行熔融，并將各聚合物通過復合紡絲噴嘴進行噴射之后，向噴射的細絲賦予冷卻空氣使之固體化，之后將固體化的細絲通過延伸過程制造成具有小的纖維直徑的延伸細絲；將上述延伸細絲聚集在連續驅動的多孔篩網而形成無紡布網；并且將上述聚集的無紡布網通過熱粘等各種方法進行結合，而賦予無紡布網形狀穩定性。
文檔編號D01F8/06GK102758312SQ20121008370
公開日2012年10月31日 申請日期2012年3月22日 優先權日2011年4月27日
發明者尹英壹, 樸在圭, 樸瑞鎮, 金東旭 申請人:東麗尖端素材株式會社