专利名称：环保长纤维复合无纺布及其制造方法
技术领域：
本发明涉及含有植物提取物成分的环保长纤维复合无纺布及其制造方法，具体涉及使构成无纺布的聚合物中包含将从甘蔗提取的乙醇精制而成的聚乙烯，从而通过使用非石油基聚合物而能够降低二氧化碳排放量，并且提高无纺布的触感，使其具有优异的触感的环保长纤维复合无纺布及其制造方法。
背景技术：
环保材料的发掘及使用随着地球变暖而一直不断地进行着。特别是，从矿物燃料中生产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环保材料。但是，目前的环保材料开发时把其焦点放在可生物降解性，其材料具有的固有特性即加水分解或纺丝性不良、硬的触感等原因，如果要实现商业化，存在很多需要改善的部分。例如，韩国专利申请第2002-0046821号，公开了为改善目前的聚丙烯长纤维纺粘无纺布的触感，与聚乙烯聚合物进行复合纺丝而制造的无纺布及其制造方法，但因使用了 100%石油基聚合物而无法视为环保材料。日本特开平7-48769号(1995)公报、日本特开平 6-264343 号(1994)公报及国际无纺布杂志(International Nonwovens Journal)Vol. 7, No. 2PP69(1995)中记载了长纤维被熔融挤压而积压在筛网，形成纺织网的纺粘技术的聚乳酸无纺布。但是，在上述日本特开平7-48769号公报中只简单揭示了聚乳酸无纺布可通过纺粘技术生产，并未记载具体的制造方法或其性能；日本特开平6-264343号公报中虽揭示了微生物分解性农业用长纤维集合体，但并未记载制造条件的具体细节及无纺布的物理性质。并且根据国际无纺布杂志(International Nonwovens Journal) Vol. 7,No. 2PP69 (1995)，只能获得板状硬而易碎的聚乳酸纺粘布。并且，在上述发明中使用的环保材料聚合物是随着最近出现的发展中国家为中心的粮食不足事件、亚马逊河流域等的森林破坏等问题的触发而成为全球争论中心的材料，因此从长远角度来看，是需要重新考虑是否使用的制造方法，因此需要根据新的材料及方法而生产环保性无纺布。现有技术文献专利文献专利文献I :韩国专利申请第2002-0046821号专利文献2 :日本专利公开7-48769号公报专利文献3 :日本专利公开6-264343号公报非专利文献国际无纺布杂志(International Nonwovens Journal)Vol. 7, No.2PP69 (1995).
发明内容
因此，本发明根据上述的实际情况而提出，本发明的第一目的为以聚丙烯为主要成分的长纤维纺粘无纺布中，与利用从植物提取的乙醇而制作的环保聚乙烯进行混合纺、丝，而提供物理强度优异，并具有卓越触感的长纤维无纺布，从而提供比仅由现有石油基聚合物构成的无纺布，能够开创性地降低二氧化碳排放量的环保长纤维无纺布。本发明的另一目的为提供一种以优秀的工作性制造具有上述特性的、触感优异并包含植物提取物成分的环保长纤维复合无纺布的方法，从而能够提供无制造工艺上的困难，容易制造具有优异触感、环保性及机械性强度和良好的纺丝性的无纺布的制造方法。本发明除了上述目的之外，还可将通过本领域的技术人员实现从上述目的及本说明书的整体技术而容易导出的其它目的作为目的。本发明的技术解决方案在于为了解决上述目的，本发明的含有植物提取物成分的环保长纤维复合无纺布的制造方法，是以构成无纺布的细丝为皮芯型，芯成分为聚丙烯，皮成分为植物提取聚乙烯而制造复合长纤维纺粘无纺布的方法，其特征在于，上述方法包括以下步骤、上述芯成分和上述皮成分分别使用单独的挤压机进行熔融，并将各个聚合物通过复合纺丝喷嘴进行喷射之后，向喷射的细丝赋予冷却空气使之固体化，之后将固体化的细丝通过延伸过程制造成具有小的纤维直径的延伸细丝；将上述延伸细丝聚集在连续驱动的多孔筛网而形成无纺布网；及将上述聚集的无纺布网进行结合，而赋予无纺布网的形状稳定性。根据本发明的另一构成，上述皮芯型细丝中以聚丙烯构成的芯成分和以植物提取聚乙烯构成的皮成分的比例为50 80 50 20。根据本发明的又一构成，上述皮成分的植物提取聚乙烯的熔点为125°C以上，熔融指数为I 60g/10分，熔融密度的范围为0. 94 0. 97g/cm3。根据本发明的又另一构成，上述皮成分的植物提取聚乙烯是从甘蔗的糖浆提取的。为了达到上述的另一目的，本发明的含有植物提取物成分的环保长纤维复合无纺布是根据上述的本发明的制造方法而制造的，纺粘无纺布的基础重量为15 100g/m2。发明效果如上述构成的本发明的含有植物提取物成分的环保长纤维复合无纺布，将聚乙烯长纤维的柔软的特性和聚丙烯长纤维的低伸度、高强度特性进行组合的同时，将构成皮层的聚乙烯材料替换为植物提取聚乙烯，从而提供使用能够保护地球环境的环保材料的柔软的长纤维复合纺粘无纺布。并且，在本发明的构成中使用的植物提取聚乙烯材料为糖浆，因此可解决与作为生物量的问题而正在提升的粮食之间的冲突问题。
图I为从甘蔗中提取聚乙烯的流程图。
具体实施例方式以下，通过优选实施形态对本发明进行更详细的说明。根据本发明的优选实施例，触感卓越并含有植物提取物成分的环保长纤维复合无纺布是以构成无纺布的细丝为皮芯型，并且芯成分为聚丙烯高分子，皮成分为如下述而获得的从甘蔗中提取的聚乙烯的长纤维复合纺粘无纺布。构成上述长纤维复合无纺布的长纤维，根据其结构的成分，分别在单独的挤压机进行熔融，并通过将各聚合物熔融物向纺丝箱输送的旋转泵而供应，通过已定熔融流路的分配板向喷嘴喷射，这时，将使聚丙烯位于复合截面的内侧，相反使从甘蔗中提取的乙醇进行脱水精制的聚乙烯位于外侧而喷射的聚合物进行固化、定位，并将通过定位结晶化的纤维在旋转带(Spin belt)以网状聚集，然后通过热粘或公知的各种方法进行结合而制造。此时，构成上述无纺布的纤维需要将两个相互不同的聚合物以皮芯型复合纺丝的技术，这不仅可以将聚丙烯长纤维的低 伸度、高强力特性和聚乙烯长纤维的柔软性进行结合，而且可以将现有的石油基聚乙烯材料替代为将从甘蔗中提取的乙醇进行脱水精制的聚乙烯材料，从而能够极大化降低二氧化碳排放的效果。根据本发明的另一优选实施例，优选地，上述聚丙烯和植物提取聚乙烯的结构比例是50 80 50 20的比例。更优选地，上述皮芯型细丝的芯成分和皮成分的比例为
50 50。如果构成上述芯成分的聚丙烯的构成比为50%以下时，将降低细丝的低伸度、高强力特性，从而可能降低无纺布的物性；如果构成皮成分的植物提取聚乙烯的构成比为20%以下时，整体无纺布中环保材料的使用量将会减少，而减低二氧化碳的排放效果将极大降低，因此不宜使用。本发明的另一实施例中，构成上述芯成分的聚丙烯使用具有以下特征的，熔点是120°C以上，优选地，为150°C以上，熔融指数为15 60g/10分，熔融密度为0. 9g/cm3 (230。。)。并且，本发明的另一实施例中，形成复合截面的外部的植物提取聚乙烯具有如下特性，熔点是100°c以上，优选地，为120°C以上，并且熔融指数为20 35g/10分。根据本发明，为了制造触感优异并含有植物提取物成分的环保长纤维复合纺粘无纺布，将PP挤压机的熔融温度在熔点+80°C +120°C的温度范围内设定。构成复合截面的皮成分的环保聚乙烯树脂将通过不同于熔融芯成分的挤压机的另外的挤压机进行熔融，熔融温度在熔点+60°C +100°C的范围内设定。但，构成复合细丝的异种聚合物流动性有很大差异时，从喷嘴喷射的聚合物可断裂或者弯曲，而使无纺布的网形成出现问题。因此，要考虑异种聚合物的MI差异而调整温度和压力。各个聚合物通过将熔融物向纺丝箱输送的旋转泵而供应，并通过为了形成皮芯型细丝而设计的分配板向喷嘴散射。此时，PP将位于皮芯型细丝的内部而维持机械硬性，植物提取聚乙烯位于外部，而体现柔软的特性。喷射的细丝在封闭的箱内部为了固化聚合物而供应的约15°C 25°C的冷却空气相遇的同时，通过筛网下部发生的吸引力沿垂直方向长度向下延长0. 5m至5m。此时，纤维的速度为约2000m/min 6000m/min。延伸的细丝以位于延伸区间和网积压的筛网之间的文丘里管，冲突板等各种方法形成非织造纤网而聚集。被聚集的非织造纤网之后以常规方法结合而完成无纺布的形状，如热压结合。结合方式并不限定于热压，可以高压的水结合的水刺布，以超声波结合的超声波焊接、以针刺法结合的针刺法等方式进行结合而制造无纺布垫。根据本发明的另一优选实施例，如上述的本发明的构成使用的植物提取聚乙烯并不限定于此，但优选地，从甘蔗等植物通过酵母发酵提取乙醇之后，通过分子内脱水精制过程，以催化剂聚合生产的聚乙烯，可在商业上得到的植物提取聚乙烯材料的熔融指数为I 20g/10分，该指数可根据实施形态与构成芯成分的聚丙烯的流动指数发生很大差异。因此，控制构成复合纤维的异种聚合物的流动性，而保证稳定的喷射性的过程非常重要。通常高分子合成树脂随着温度的上升，其流动性极大地改善，因此将流动性低的材料的熔融条件调整提高而进行喷射，而使异种聚合物之间的流动性差异最小化。在本发明中可使用的适宜的植物提取聚乙烯的一个具体例为，属于巴西Braskem的绿色塑胶产品组的叫做"Bio-PE"的产品。根据本发明的另一实施例，植物提取聚乙烯的熔融指数约2 60g/10分为适宜，该值意味着在任意的温度(例如190°C )下给予2. 16Kg的负荷10分钟时，能够通过挤压流量计孔(直径0. 0825英寸)强制输送的聚合物的重量(g)。根据本发明的又另一实施例，优选地，上述植物提取聚乙烯使用熔融密度为
0.94 0. 97g/cm3范围的高密度聚乙烯。以聚乳酸为代表的现有的第一代生物原料，随着以发展中国家为中心的粮食危机事件的发生，因从利用以粮食资源如玉米等中提取的生产方式成为舆论焦点，但根据上述的本发明的构成而使用的植物提取聚乙烯是以第二代生物原料而备受瞩目的材料，转换广大的巴西的牧草地或热带稀树草原而栽培，因此没有产生与玉米、大豆等其他作物之间的耕地之争，并且不是将甘蔗直接转换成乙醇，而是使用如图I所示的从甘蔗精制出白糖后剩下的糖浆，因此对白糖的生产也不会产生影响。并且在从糖浆经过乙醇提取聚乙烯的过程中使用的能源全部来自于从甘蔗精制白糖时产生的残渣(甘蔗渣)，因此能够称之为将石油能源的使用最小化的材料。图I中，*1为精制白糖之后剩下的糖液。 并且，在本发明的构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资源，温室气体降低效果也很大，因此比目前使用的石油基聚乙烯具有-5吨CO2/吨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，存在其熔融指数不超过20g/10分的问题，通过控制挤压机的温度和压力，确保复合化优选的聚合物的流动性而解决生产工艺上的问题，制造触感优异并含有植物提取物成分的环保长纤维复合无纺布。本发明中使用的芯成分的聚丙烯将挤压机温度设定为210°C 250°C，植物提取聚乙烯将挤压机温度设定为210°C 250°C，最终在纺丝箱部分与聚丙烯相同设定为20°C 240°C进行喷射，而确保稳定的喷射性。根据本发明的另一实施例，构成细丝的皮芯成分的比例中，构成皮成分的植物提取聚乙烯的重量比为20%以下时，因皮成分的含量少而无法体现柔软的特性，并且减低二氧化碳效果极大降低，不适宜分类为环保材料。相反，将构成皮成分的聚乙烯构成为50%以上时，芯成分的聚丙烯相对减少，因此虽然触感优异但机械强度及物性明显降低，因此存在商业化方面的问题。从而在本发明中将植物提取聚乙烯的构成比例设定为20 50%。以下通过实施例更详细地说明本发明，但本发明的范畴并不限定于这些实施例。在下面的实施例及比较例中，物理特性值设定为如下。(I)熔融指数MI (g/10分):根据ASTM-D-1238的方法在210°C下分析(2)重量(gsm) =EDANA 40. 3-90(3)抗拉强度伸长率(kg/5cm) =EDANA 20. 2-89(4)弯曲长度(Bending Length) (mm) WSP 90. 5实施例I
将熔点为165°C，MI为35g/10分的聚丙烯作为芯成分，将熔点为125°C、MI为20g/10分的植物提取聚乙烯作为皮成分，在芯成分的挤压机温度为230°C，皮成分的挤压机温度为230°C之下对原料进行熔融。熔融的聚合物通过复合纺丝的纺丝箱内的分配板向另外的流路移动，并以复合截面皮芯型进行喷射而形成细丝。此时，构成纤维的皮成分和芯成分的比例为50 50。喷射的细丝积压在多孔筛网而形成网，而网又经过粘接过程制造了最终的无纺布。实施例2除了上述皮成分和芯成分的构成比例为30 70之外，如同实施例I制造了无纺布。实施例3除了上述皮成分和芯成分的构成比例为20 80之外，如同实施例I制造了无纺布。比较例I除了上述皮成分和芯成分的构成比例为10 90之外，如同实施例I制造了无纺布。比较例2除了上述皮成分和芯成分的构成比例为90 10之外，如同实施例I制造了无纺布。比较例3除了将熔点为125°C、MI为30g/10分的石油基聚乙烯作为构成上述无纺布的皮成分，并且皮成分和芯成分的构成比例为30 70之外，如同实施例I制造了无纺布。比较例4除了将熔点为140°C、MI为30g/10分的石油基聚乙烯作为构成上述无纺布的皮成分，并且皮成分和芯成分的构成比例为50 50之外,如同实施例I制造了无纺布。表I分析结果
权利要求
1.一种环保长纤维复合无纺布的制造方法，是以构成无纺布的细丝为皮芯型，其中芯成分为聚丙烯，皮成分为植物提取聚乙烯而制造复合长纤维纺粘无纺布的方法，其特征在于，上述方法包括以下步骤 上述芯成分和上述皮成分分别使用单独的挤压机进行熔融，并将各聚合物通过复合纺丝喷嘴进行喷射之后，向喷射的细丝赋予冷却空气使之固体化，之后将固体化的细丝通过延伸过程制造成具有小的纤维直径的延伸细丝； 将上述延伸细丝聚集在连续驱动的多孔筛网而形成无纺布网； 并且将上述聚集的无纺布网进行结合，而赋予无纺布网形状稳定性。
2.根据权利要求I所述的环保长纤维复合无纺布的制造方法，其特征在于， 上述皮芯型细丝中以聚丙烯构成的芯成分和以植物提取聚乙烯构成的皮成分的比例为 50 80 50 20。
3.根据权利要求I所述的环保长纤维复合无纺布的制造方法，其特征在于， 上述皮成分的植物提取聚乙烯的熔点为125°C以上，熔融指数为I 60g/10分，熔融密度的范围为0. 94 0. 97g/cm3。
4.根据权利要求I所述的环保长纤维复合无纺布的制造方法，其特征在于， 上述皮成分的植物提取聚乙烯是从甘蔗的糖浆中提取的。
5.一种根据权利要求I 4中任一项的制造方法制造的环保长纤维复合无纺布，其特征在于，该纺粘无纺布的基础重量为15 100g/m2。
全文摘要
本发明涉及一种环保长纤维复合无纺布及其制造方法，是以构成无纺布的细丝为皮芯型，芯成分为聚丙烯，皮成分为植物提取聚乙烯而制造复合长纤维纺粘无纺布的方法，其特征在于，包括以下步骤上述芯成分和上述皮成分分别使用单独的挤压机进行熔融，并将各聚合物通过复合纺丝喷嘴进行喷射之后，向喷射的细丝赋予冷却空气使之固体化，之后将固体化的细丝通过延伸过程制造成具有小的纤维直径的延伸细丝；将上述延伸细丝聚集在连续驱动的多孔筛网而形成无纺布网；并且将上述聚集的无纺布网通过热粘等各种方法进行结合，而赋予无纺布网形状稳定性。
文档编号D01F8/06GK102758312SQ20121008370
公开日2012年10月31日 申请日期2012年3月22日 优先权日2011年4月27日
发明者尹英壹, 朴在圭, 朴瑞镇, 金东旭 申请人:东丽尖端素材株式会社