CN104178933B - 含有植物来源组合物的环保性复合长纤维无纺布及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及含有植物来源组合物的环保性复合长纤维无纺布及其制造方法，该方法中，把构成无纺布的长纤维纺丝制成芯鞘型，把纺丝的长纤维层叠于带上形成网，进行热轧或针刺而制造无纺布，其特征在于，所述长纤维在两个独立的纺丝箱A及B中纺丝，在A纺丝箱中，以聚丙烯为芯成分，以植物来源聚乙烯为鞘成分，芯成分与鞘成分的比例为50:50至80:20，在B纺丝箱中，以聚丙烯为芯成分，以石油来源聚乙烯为鞘成分，芯成分与鞘成分的比例为50:50，纺丝成芯鞘型。通过本发明的方法，从长纤维的熔融纺丝直到网形成均保持稳定，显著改善断丝的发生，提高工序稳定性，能够提高环保无纺布的生产率，并提高诸如拉伸强度及刚柔性的物性。

Description

含有植物来源组合物的环保性复合长纤维无纺布及其制造 方法
技术领域
本发明涉及含有植物来源组合物的环保性复合长纤维无纺布及其制造方法，更详细而言，涉及一种含有植物来源组合物的环保性复合长纤维无纺布及其制造方法，使构成无纺布的聚合物中含有对从植物提取的乙醇进行精制而成的聚乙烯，从而提供因使用非石油系聚合物而降低二氧化碳排放量的效果，以及以特定结构制造改善无纺布触感的复合环保长纤维无纺布的方法，能够提高原有含有植物来源组合物的复合环保无纺布的生产率及物性。
背景技术
随着环境污染导致的地球变暖进一步加速，旨在解决这种问题的环保材料的发掘及应用正在不断进行，特别是从化石燃料生产的聚合物，其在埋藏量方面存在局限，二氧化碳的排放量高，面临亟待用环保材料替代的局面。但是，原有的环保材料存在的缺点是，产品开发主要将其焦点置于生物降解性，而且由于材料所具有的固有特性，即，由于加水分解或纺丝性不良、硬邦邦的触感等理由，在实际实用化方面需要改善的部分很多。
因此，提出了旨在改善这种缺点的多种方法，以使用聚乙烯聚合物者为例，在韩国第2002-0046821号专利申请中，公开了为改善以往的聚丙烯长纤维纺粘无纺布的触感而与聚乙烯聚合物复合纺丝进行制造的无纺布及其制造方法，所述方法使用聚乙烯及聚丙烯等石油系聚合物，因而无法视为环保材料，在日本特开平7-48769号及日本特开平6-264343号中，对长纤维熔融挤出并层叠于丝网上形成无纺纤维网的纺粘技术的聚乳酸无纺布进行了记述，但在所述日本特开平7-48769号中，只简单提出了聚乳酸无纺布可以通过纺粘技术生产，对于具体的制造方法或性能并未记载，在日本特开平6-264343号中，就微生物分解性农业用长纤维集合体进行了记述，但不仅未详细提及制造条件，而且也未记述无纺布的物理性质。另外，就所述发明中使用的环保材料聚合物而言，随着最近以发展中国家为中心的粮食不足局面、亚马逊河流域等森林破坏问题等的爆发，作为处于世界性争议中心的材料，需要从长远角度重新审视其使用的制造方法，迫切需要对采用于新材料及方法的环保性无纺布进行研究。
因此，为了解决这种问题，本发明人等在韩国第2011-0039493号专利申请中公开了“一种含有植物来源组合物的复合环保长纤维无纺布的制造方法，作为采用芯鞘型作为构成无纺布的长纤维，使聚丙烯位于芯成分中，使来源于植物的聚乙烯位于鞘成分中，制造复合长纤维纺粘无纺布的方法，所述方法的特征在于，包括：延伸长纤维步骤，利用各自独立的挤出机使所述芯成分与所述鞘成分熔融，利用复合纺丝喷嘴对各个聚合物进行纺丝后，向纺丝的长纤维供应冷却空气使得固体化，把固体化的长纤维通过延伸过程形成具有较小纤维直径的延伸长纤维；无纺布网形成步骤，把所述延伸长纤维积累于连续驱动的多孔性网带，形成无纺布网；以及形态稳定步骤，利用诸如热粘合的多种方法结合所述积累的无纺布网，赋予无纺布网的形态稳定性”。
但是，所述以往方法的含有植物来源组合物的复合环保长纤维无纺布由于降低CO2排放，因而环保性比原有聚丙烯(PP)单独无纺布优秀，但聚合物的纺丝性不良，生产率低下，存在无法满足其它无纺布物性的问题，因此，为了解决这些问题而进行着不懈研究。
【在先技术文献】
【专利文献】
专利文献1：韩国第2002-0046821号专利申请
专利文献2：日本特开平7-48769号
专利文献3：日本特开平6-264343号
专利文献4：韩国第2011-0039493号专利申请
发明内容
因此，本发明是鉴于所述以往技术水平及这些技术中的问题，为了解决这些问题而研发的，本发明的主要目的旨在提供一种生产率优秀的环保性复合长纤维无纺布，对利用聚丙烯和从植物中提取的乙醇制成的环保性聚乙烯进行复合纺丝，能够提供一种在使无纺布物性变得优秀的同时，无生产率下降地高效进行生产的无纺布制造方法，从而与以往只由石油系聚合物构成的无纺布相比，能够显著降低二氧化碳排放量。
本发明的另一目的旨在提供一种容易的制造方法，能够以优秀的生产率，制造含有具有所述优秀物性的植物来源组合物的环保性复合长纤维无纺布。
在所述明确的目的之外，本发明的目的还可以是，达成能够由所述技术领域的技术人员容易地从这种目的及本说明书的通篇记述中导出的其它目的。
就所述本发明的目的而言，与以往的石油系聚丙烯单独无纺布相比，利用植物来源聚乙烯复合纺丝虽然能够使环保性更加优秀，但在复合纺丝时由于流动指数互不相同的两种原料在纺丝时发生断丝及缺陷，导致生产率下降，认识到这种缺点后，为了解决这种缺点，经过深入研究，提出了分别对植物来源组合物与石油来源组合物进行纺丝，因而能够对生产方式进行优化的方法，从而能够实现所述本发明的目的。
旨在达成所述目的的本发明的含有植物来源组合物的环保性复合长纤维无纺布的制造方法是，
把构成无纺布的长纤维纺丝制成芯鞘型，把纺丝的长纤维层叠于带上形成网，进行热轧或针刺而制造无纺布，其特征在于，
所述长纤维在两个独立的纺丝箱A及B中纺丝，此时，在作为一个纺丝箱的A纺丝箱中，以聚丙烯为芯成分，以植物来源聚乙烯为鞘成分，芯成分与鞘成分的比例为50:50至80:20，在作为另一个纺丝箱的B纺丝箱中，以聚丙烯为芯成分，以石油来源聚乙烯为鞘成分，芯成分与鞘成分的比例为50:50，纺丝成芯鞘型。
根据本发明的其他构成，其特征在于，借助于以下步骤制造，所述A纺丝箱及B纺丝箱的芯成分与鞘成分利用各自独立的挤出机熔融，利用复合纺丝喷嘴对各聚合物进行纺丝后，向纺丝的长纤维供应冷却空气使得固体化，把固体化的长纤维通过延伸过程制成具有较小纤维直径的延伸长纤维。
根据本发明的又一构成，其特征在于，在所述鞘成分中，作为抗氧化剂，按300至1000ppm添加磷系抗氧化剂。由于如此在鞘成分中添加抗氧化剂，使用来源于植物的聚乙烯，因而提供能够防止聚乙烯的氧化，使纺丝性实现稳定化，防止断丝的作用效果。
根据本发明的又一构成，其特征在于，所述无纺布如果进行热轧制造，则热轧所需轧辊的温度范围定为144至152℃进行制造。
根据本发明的又一构成，其特征在于，所述无纺布的纤度制造成2至3旦尼尔。
旨在达成所述另一目的的本发明的含有植物来源组合物的环保性复合长纤维无纺布的特征在于，
根据所述本发明的制造方法获得，无纺布的基重为10至100g/m2。
就如上所述构成的本发明的含有植物来源组合物的环保性复合长纤维无纺布及其制造方法而言，由于构成无纺布的长纤维使用借助于独立的两个纺丝箱纺丝成不同的成分者，因而从长纤维的熔融纺丝直到网形成均保持稳定，显著改善断丝的发生，提高工序稳定性，因而能够提高环保无纺布的生产率，另外，提高诸如拉伸强度及刚柔性的物性，消除了所述的以往问题。
具体实施方式
下面根据优选实施形态，进一步详细说明本发明。
本发明优选实施形态的含有植物来源组合物的环保性复合长纤维无纺布的制造方法，作为把构成无纺布的长纤维纺丝制成芯鞘型，把纺丝的长纤维层叠于带上形成网，进行热轧或针刺而制造无纺布的方法，所述长纤维在两个独立的纺丝箱A及B中纺丝，此时，在作为一个纺丝箱的A纺丝箱中，以聚丙烯为芯成分，以植物来源聚乙烯为鞘成分，芯成分与鞘成分的比例为50:50至80:20，在作为另一个纺丝箱的B纺丝箱中，以聚丙烯为芯成分，以石油来源聚乙烯为鞘成分，芯成分与鞘成分的比例为50:50，纺丝制成芯鞘型。
根据本方法的优选实施形态，本发明的制造方法包括：延伸长纤维步骤，利用各自独立的挤出机使所述各纺丝箱的芯成分和鞘成分熔融，利用复合纺丝喷嘴对各聚合物进行纺丝后，向纺丝的长纤维供应冷却空气使得固体化，把固体化的长纤维通过延伸过程形成具有较小纤维直径的延伸长纤维；无纺布网形成步骤，把所述延伸长纤维积累于连续驱动的多孔性网带，形成无纺布网；以及形态稳定步骤，利用诸如热粘合的多种方法结合所述积累的无纺布网，赋予无纺布网的形态稳定性；在所述各纺丝箱的鞘成分中，作为抗氧化剂添加磷系抗氧化剂进行纺丝，能够生产长纤维。
如上所述，本发明的无纺布的制造方法是在对石油来源组合物及植物来源组合物分别进行纺丝并热轧后制造无纺布，此时需要指出的是，热轧后无纺布的物性根据石油来源组合物及植物来源组合物的含有量而异，生产率也随着热轧条件而呈现出差异，因而选定最佳条件，提高了生产率及物性。具体而言，使用独立的两个纺丝箱，使用不同的芯成分与鞘成分比例，另外，各纺丝箱的鞘成分使用具有不同熔融指数的不同来源的聚乙烯，将与之相应的热轧温度定为144至152℃，能够提高物性。此时，如果热轧温度不足144℃，则石油来源组合物层与植物来源组合物层间由于热而导致粘合力低下，强度降低，可能严重发生起毛，如果定为152℃以上，则导致热轧的无纺布层热轧缠绕于驱动辊的缠卷现象，无法生产，因而不被看好。
另外，根据本发明的另一实施形态，在以往的技术中，由于鞘成分中含有的酚系抗氧化剂，当在既定温度以上熔融并纺丝时，导致发生断丝，存在生产率显著降低的问题，为了解决这种问题，在本发明中，可以提供在鞘成分中含有的酚系抗氧化剂基础上添加磷系抗氧化剂的构成。此时添加的磷系抗氧化剂的含有量应按300至1000ppm构成，当所述磷系抗氧化剂不足300ppm时，无法实现作为抗氧化剂原本作用的防止氧化，因而在制造无纺布后，发生颜色改变的黄变现象，当超过1000ppm时，存在纺丝性反而下降的忧虑，因而不被看好。
根据本发明的另一实施形态，在所述A纺丝箱中纺丝的芯鞘型长纤维的由聚丙烯构成的芯成分与由来源于植物的聚乙烯构成的鞘成分优选可以按50:50至80:20的比例构成。最优选所述芯鞘型长纤维的芯成分与鞘成分按60:40的比例构成。当构成所述鞘成分的植物来源聚乙烯的构成比超过50％时，无纺布的柔软特性减小，利用所述无纺布的产品存在商品价值降低的忧虑，当构成鞘成分的植物来源聚乙烯的构成比不足20％时，在整体无纺布中，环保材料的使用量下降，二氧化碳(CO2)降低效果大幅减小，因而不被看好。
在本发明的另一实施形态中，构成所述芯成分的聚丙烯可以使用具有熔点120℃以上(最好150℃以上)、熔融指数为15至60g/10分钟水平、熔融密度为0.9g/cm3(230℃)的特性者，构成鞘成分的植物来源聚乙烯的熔点为120至130℃，熔融指数为10至40g/10分钟水平，优选为20g/10分钟，石油来源聚乙烯的熔点为120至130℃，熔融指数为20至50g/10分钟水平，优选为32g/10分钟水平。
根据所述本发明而纺丝的长纤维积累于纺丝带上，形成无纺纤维网，该网在以后通过热轧等方法结合，完成无纺布形态，结合方式并非限定于热轧，也可以以诸如利用高压水进行结合的水刺、利用超声波进行结合的超声波焊接、利用针刺进行结合的针刺法等的方式进行结合，制造无纺布片，但优选地，使用热轧方法，把热轧所需的轧辊温度范围定为144至152℃进行制造。因此，能够优化无纺布的生产率及物理性质。
另外，根据本发明，所述长纤维可以制造成纤度2至3旦尼尔，从这种长纤维获得的纺粘无纺布的基重可以为10至100g/㎡。
下面根据实施例，更具体说明本发明，但本发明的范围并非限定于这些实施例。
实施例1
在一个纺丝箱(A纺丝箱)中，把熔点为165℃、熔融指数(MI)为35的聚丙烯当作芯成分，把熔点为125℃、MI为20的植物来源聚乙烯当作鞘成分，芯成分的挤出机温度为230℃，鞘成分的挤出机为250℃，在这种状态下使原料熔融，在另一个纺丝箱(B纺丝箱)中，把熔点为165℃、MI为35的聚丙烯当作芯成分，把熔点为125℃、MI为32的石油来源聚乙烯当作鞘成分，芯成分的挤出机温度为230℃，鞘成分的挤出机为230℃，在这种状态下使原料熔融。熔融的聚合物借助于复合纺丝纺丝箱内的分配板，通过独立的流路移动，纺丝成复合剖面芯鞘型，形成长纤维，此时，对于构成纤维的鞘成分与芯成分的比例，使A纺丝箱为60:40，B纺丝箱为50:50。纺丝的长纤维层叠于多孔性纺丝带，形成网，把热轧所需的轧辊的温度定为148℃，经过热轧过程后，最终制造了无纺布。计量无纺布制造时的断丝数，并测量了制造的无纺布的拉伸强度及刚柔性，将其结果显示于下表1中。
实施例2
除所述A纺丝箱的芯成分与鞘成分的比例按70:30构成之外，与实施例1相同地制造了无纺布。
对比例1
除所述B纺丝箱的芯成分与鞘成分的比例按60:40构成，用植物来源聚乙烯替代石油来源聚乙烯构成之外，与实施例1相同地制造了无纺布。
对比例2
除所述A纺丝箱的芯成分与鞘成分的比例按40:60构成之外，与实施例1相同地制造了无纺布。
对比例3
除把所述热轧所需的轧辊温度定为155℃之外，与实施例1相同地制造了无纺布。
对比例4
除把所述热轧所需的轧辊温度定为140℃之外，与实施例1相同地制造了无纺布。
【表1】
在所述本发明的详细说明中，虽然列举限定的实施例进行了说明，但在本发明的技术思想范围内，可以进行多种变形及修改，这是所属技术领域的技术人员不言而喻的，这种变形及修改当然属于权利要求所保护的范围。

Claims (3)

1.一种含有植物来源组合物的环保性复合长纤维无纺布的制造方法，该方法中，把构成无纺布的长纤维纺丝制成芯鞘型，把纺丝的长纤维层叠于带上形成网，进行热轧或针刺而制造无纺布，其特征在于，
所述长纤维在两个独立的纺丝箱A及B中纺丝，此时，在作为一个纺丝箱的A纺丝箱中，以聚丙烯为芯成分，以植物来源聚乙烯为鞘成分，芯成分与鞘成分的比例为50:50至80:20，在作为另一个纺丝箱的B纺丝箱中，以聚丙烯为芯成分，以石油来源聚乙烯为鞘成分，芯成分与鞘成分的比例为50:50，纺丝成芯鞘型；
并且，借助于以下步骤制造：所述A纺丝箱及B纺丝箱的芯成分与鞘成分利用各自独立的挤出机熔融，利用复合纺丝喷嘴对各聚合物进行纺丝后，向纺丝的长纤维供应冷却空气使其固体化，把固体化的长纤维通过延伸过程制成具有较小纤维直径的延伸长纤维，
所述鞘成分中含有酚系抗氧化剂和磷系抗氧化剂，并且在所述鞘成分中，按300至1000ppm添加磷系抗氧化剂，
所述无纺布如果进行热轧制造，则将热轧所需轧辊的温度范围定为144至152℃进行制造。
2.根据权利要求1所述的含有植物来源组合物的环保性复合长纤维无纺布的制造方法，其特征在于，
所述无纺布的纤度制造成2至3旦尼尔。
3.一种含有植物来源组合物的环保性复合长纤维无纺布，其特征在于，根据权利要求1或2的制造方法获得，无纺布的基重为10至100g/㎡。
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