KR101231985B1 - Composite non-woven fabric comprising a composition derived from a plant and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로, 본 발명은 부직포를 구성하는 필라멘트를 심초형으로 하여 심성분에는 폴리프로필렌을 위치시키고, 초 성분에는 식물에서 유래한 폴리에틸렌을 위치시켜 복합 장섬유 스펀본드 부직포를 제조하는 방법으로, 상기 방법은 상기 심성분과 상기 초성분을 각각 별개의 익스트루더로 용융시켜 각각의 폴리머를 복합방사 노즐로 방사한 후 방사된 필라멘트에 냉각공기를 부여하여 고체화시킨 후, 고체화된 필라멘트를 연신과정을 통해 작은 섬유 직경을 가지는 연신 필라멘트로 하는 단계; 상기 연신 필라멘트를 연속적으로 구동되는 다공성 스크린 벨트에 집적하여 부직포 웹을 형성하는 단계; 및 상기 집적된 부직포 웹을 열접착과 같은 다양한 방법으로 결합하여 부직포 웹의 형태안정성을 부여하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포는 폴리에틸렌 장섬유의 유연한 특성과 폴리프로필렌 장섬유의 저신도 고강성 특성을 조합하면서, 동시에 초측을 구성하는 폴리에틸렌 소재를 식물유래 폴리에틸렌으로 대체 함으로써 지구 환경을 지킬 수 있는 친환경소재를 적용한 부드러운 복합 장섬유 스펀본드 부직포를 제공할 수 있게 한다. 또한, 본 발명의 구성에 사용된 식물 유래 폴리에틸렌 소재는 폐당밀을 이용하므로 바이오매스의 문제점으로 대두되고 있는 식량과의 충돌 문제도 해결할 수 있다.
The present invention relates to a composite eco-friendly long-fiber nonwoven fabric containing a plant-derived composition, and a method for manufacturing the same. The present invention uses a filament constituting the nonwoven fabric as a vinegar type to place polypropylene in a core component and a plant-derived derivative in a plant component. A method for manufacturing a composite long fiber spunbond nonwoven fabric by placing one polyethylene, wherein the core component and the supercomponent are melted with separate extruders to spin each polymer with a composite spinning nozzle, and then the spun filament Giving solidified air to the cooling air, and then solidifying the filament into a stretched filament having a small fiber diameter through the stretching process; Integrating the drawn filaments on a continuously driven porous screen belt to form a nonwoven web; And imparting shape stability of the nonwoven web by combining the integrated nonwoven web in various ways such as thermal bonding.
The composite eco-friendly long-fiber nonwoven fabric containing the plant-derived composition of the present invention configured as described above is made of a polyethylene material constituting the primary side while combining the flexible property of the polyethylene long fiber and the low elongation and high rigidity property of the polypropylene long fiber. By replacing the derived polyethylene, it is possible to provide a soft composite long fiber spunbond nonwoven fabric using an eco-friendly material that can protect the global environment. In addition, since the plant-derived polyethylene material used in the composition of the present invention uses waste molasses, the problem of collision with food, which is emerging as a problem of biomass, can also be solved.

Description

식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포 및 그 제조방법{Composite non-woven fabric comprising a composition derived from a plant and manufacturing method thereof}Composite non-woven fabric comprising a composition derived from a plant and manufacturing method

본 발명은 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 부직포를 구성하는 폴리머에 사탕수수에서 추출한 에탄올을 정제하여 만든 폴리에틸렌을 함유시킴으로써, 비석유계 폴리머의 사용에 따른 이산화탄소 발생량 저감 효과와 함께 부직포의 촉감을 좋게 하여 우수한 촉감을 갖는 복합 친환경 장섬유 부직포 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a composite environmentally friendly long-fiber nonwoven fabric containing a plant-derived composition and a method for producing the same, more particularly, by using a non-petroleum polymer by containing a polyethylene made by refining ethanol extracted from sugar cane in the polymer constituting the nonwoven fabric The present invention relates to a composite eco-friendly long-fiber nonwoven fabric having an excellent touch by reducing the amount of carbon dioxide produced according to the present invention and having a good touch.

친환경 소재의 발굴 및 적용은 지구온난화가 가속화됨에 따라 꾸준히 진행되어 오고 있다. 특히, 화석연료로부터 생산되는 폴리머는 그 매장량에 있어 한계가 있으며 이산화탄소의 배출량이 높아 친환경 소재로의 대체가 시급한 상황이다. 그러나, 기존의 친환경 소재는 생분해성에 주로 그 초점을 두고 제품이 개발되어 오면서 소재가 가진 고유 특성인 가수분해나 방사성 불량, 딱딱한 촉감 등의 이유로 실제 상용화하기에는 개선이 필요한 부분이 많다는 단점이 있었다. 예를 들어, 대한민국 특허출원 제2002-0046821호의 경우 기존의 폴리프로필렌 장섬유 스펀본드 부직포의 촉감을 개선하기 위해 폴리에틸렌 폴리머와 복합방사하여 제조된 부직포 및 그 제조방법을 개시하였으나, 100% 석유계 폴리머를 사용함으로써 친환경소재라 볼 수 없으며, 일본국 특개평 7-48769호(1995), 일본국 특개평 6-264343호(1994) 및 국제 부직포 잡지(International Nonwovens Journal) Vol.7, NO.2 PP69(1995)에는 장섬유들이 용융 압출되고 스크린에 적층되어 부직 웹을 형성하는 스펀본드 기술의 폴리유산 부직포에 대해 기술하고 있다. 그러나, 상기 일본국 특개평 7-48769호에서는 폴리유산 부직포가 스펀본드 기술을 통해 생산가능하다는 것만 간단하게 제시되어 있고 구체적인 제조방법이나 성능에 대해서는 기재되어 있지 않으며, 일본국 특개평 6-264343호에서는 미생물 분해성 농업용 장섬유 집합체에 관해 나타나 있지만, 제조조건에 대한 세부적인 언급은 물론, 부직포의 물리적인 성질 또한 기술되어 있지 않다. 또 국제 부직포 잡지(International Nonwovens Journal) Vol.7, NO.2 PP69(1995)에 따라서는 단순히 판상이 단단하고 부서지시 쉬운 폴리유산 스펀본드밖에 얻을 수 없다. 또한, 상기 발명들에서 사용된 친환경 소재 폴리머의 경우, 최근 개도국을 중심으로 한 식량부족 사태, 아마존 강 유역 등의 삼림파괴 문제 등이 촉발되면서 세계적인 논란의 중심에 선 소재로 장기적인 안목에서 사용을 재고해 볼 필요가 있는 제조방법으로, 새로운 소재 및 방법에 따른 친환경성 부직포에 대한 요구가 있는 실정이다.
Discovery and application of eco-friendly materials have been steadily progressing as global warming accelerates. In particular, polymers produced from fossil fuels have limitations in their reserves, and there is an urgent need to replace them with environmentally friendly materials due to high carbon dioxide emissions. However, the existing eco-friendly material has a disadvantage in that there are many parts that need to be improved for the actual commercialization due to the hydrolysis, radioactive defects, hard touch, etc., which are inherent characteristics of the material as the product has been developed with a focus on biodegradability. For example, Korean Patent Application No. 2002-0046821 discloses a nonwoven fabric manufactured by complex spinning with a polyethylene polymer and a manufacturing method thereof to improve the feel of a conventional polypropylene long fiber spunbond nonwoven fabric. It is not considered to be an eco-friendly material, and is Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-48769 (1995), Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-264343 (1994) and International Nonwovens Journal Vol.7, NO.2 PP69 (1995) describes a polylactic acid nonwoven fabric of spunbond technology in which long fibers are melt extruded and laminated to a screen to form a nonwoven web. However, Japanese Patent Laid-Open No. 7-48769 simply shows that a polylactic acid nonwoven fabric can be produced through spunbond technology, and does not describe a specific manufacturing method or performance, and Japanese Patent Laid-Open No. 6-264343. Although microbial degradable agricultural long-fiber aggregates are shown, the physical properties of the nonwovens are not described, as well as details of the manufacturing conditions. In addition, according to International Nonwovens Journal Vol.7, NO.2 PP69 (1995), only a polylactic acid spunbond that is hard to break and easily breakable can be obtained. In addition, in the case of the eco-friendly polymer used in the above inventions, the recent food shortages in developing countries and deforestation problems such as the Amazon River basin triggered the use of the material in the long-term perspective as a material that has become the center of global controversy. As a manufacturing method that needs to be tried, there is a demand for environmentally friendly fabrics according to new products and methods.

특허문헌 1: 대한민국 특허출원 제2002-0046821호Patent Document 1: Republic of Korea Patent Application No. 2002-0046821 특허문헌 2: 일본국 특개평7-48769호Patent Document 2: Japanese Patent Laid-Open No. 7-48769 특허문헌 3: 일본국 특개평6-264343호Patent Document 3: Japanese Patent Laid-Open No. 6-264343

국제 부직포 잡지(International Nonwovens Journal) Vol.7, NO.2 PP69(1995).International Nonwovens Journal Vol. 7, NO.2 PP69 (1995).

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 실정을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 제일 목적은 폴리프로필렌을 주성분으로 하는 장섬유 스펀본드 부직포에 있어서 식물에서 추출된 에탄올을 이용하여 만든 자연친화적 폴리에틸렌을 복합방사하여 물리적 강도는 우수하며 뛰어난 촉감을 가지는 장섬유 부직포를 제공함으로써 기존 석유계 폴리머 만으로 구성된 부직포에 비하여 이산화탄소 발생량을 획기적으로 저감시킬 수 있는 친환경 장섬유 부직포를 제공하기 위한 것이다.Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional situation, and the first object of the present invention is a spunbond nonwoven fabric containing polypropylene as a main component of the spunbonded natural spun polyethylene made from ethanol extracted from plants. By providing a long-fiber nonwoven fabric having excellent physical strength and excellent touch, it is to provide an eco-friendly long-fiber nonwoven fabric that can significantly reduce carbon dioxide generation compared to a nonwoven fabric composed of conventional petroleum polymer only.

본 발명의 다른 목적은 상기한 특성을 갖는 촉감이 우수하고 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포를 우수한 작업성으로 제조할 수 있는 방법을 제공하므로 제조 공정상의 어려움이 없이 우수한 촉감과 친환경성 및 기계적 강도 그리고 양호한 방사성을 같이 가지는 부직포를 보다 용이하게 제조할 수 있는 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.
It is another object of the present invention to provide a method capable of producing a composite eco-friendly long fiber nonwoven fabric having excellent touch properties and containing plant-derived composition with excellent workability, thus providing excellent touch and eco-friendliness without difficulty in the manufacturing process. And it is to provide a manufacturing method that can more easily produce a nonwoven fabric having both mechanical strength and good spinning properties.

본 발명은 또한 상기한 명확한 목적 이외에 이러한 목적 및 본 명세서의 전반적인 기술로부터 이 분야의 통상인에 의해 용이하게 도출될 수 있는 다른 목적을 달성함을 그 목적으로 할 수 있다.
The present invention may also be aimed at achieving, in addition to the above-mentioned specific objects, other objects which can be easily derived by those skilled in the art from this and the overall description of the present specification.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포의 제조방법은;Method for producing a composite environmentally friendly long fiber nonwoven fabric containing a plant-derived composition of the present invention for achieving the above object;

부직포를 구성하는 필라멘트를 심초형으로 하여 심성분에는 폴리프로필렌을 위치시키고, 초 성분에는 식물에서 유래한 폴리에틸렌을 위치시켜 복합 장섬유 스펀본드 부직포를 제조하는 방법으로, 상기 방법은The filament constituting the nonwoven fabric is made of a vinegar type, and a polypropylene is placed in the core component, and a polyethylene derived from a plant is placed in the core component to produce a composite long fiber spunbond nonwoven fabric.

상기 심성분과 상기 초성분을 각각 별개의 익스트루더로 용융시켜 각각의 폴리머를 복합방사 노즐로 방사한 후 방사된 필라멘트에 냉각공기를 부여하여 고체화시킨 후, 고체화된 필라멘트를 연신과정을 통해 작은 섬유 직경을 가지는 연신 필라멘트로 하는 단계;The core component and the supercomponent are melted by separate extruders, each polymer is spun by a composite spinning nozzle, and the cooling filaments are imparted with cooling air to be solidified, and the solidified filaments are stretched into small fibers. Forming a stretched filament having a diameter;

상기 연신 필라멘트를 연속적으로 구동되는 다공성 스크린 벨트에 집적하여 부직포 웹을 형성하는 단계; 및Integrating the stretched filaments into a continuously driven porous screen belt to form a nonwoven web; And

상기 집적된 부직포 웹을 열접착과 같은 다양한 방법으로 결합하여 부직포 웹의 형태안정성을 부여하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.Combining the integrated nonwoven web in various ways such as thermal bonding to impart form stability of the nonwoven web.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 심초형 필라멘트의 폴리프로필렌으로 구성된 심성분과 식물에서 유래된 폴리에틸렌으로 구성된 초성분이 50~80 : 20~50의 중량비율로 구성되도록 함을 특징으로 한다.According to another configuration of the present invention, the core component consisting of the polypropylene of the myelin sheath filament and the herbaceous component consisting of polyethylene derived from plants are characterized in that the weight ratio of 50 ~ 80: 20 ~ 50.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 초 성분의 식물 유래 폴리에틸렌은 융점이 125℃ 이상이고 용융지수는 1 내지 60g/10min이며, 용융밀도는 0.94 내지 0.97g/㎤ 사이의 범위로 되는 것임을 특징으로 한다. According to another configuration of the present invention, the plant-derived polyethylene of the ultracomponent has a melting point of 125 ° C. or more, a melt index of 1 to 60 g / 10 min, and a melt density of 0.94 to 0.97 g / cm 3. do.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 초 성분의 식물 유래 폴리에틸렌은 사탕수수의 폐당밀로부터 추출하여 얻은 것을 사용함을 특징으로 한다.
According to another configuration of the invention, the plant-derived polyethylene of the herb component is characterized in that it is obtained by extracting from waste molasses of sugar cane.

상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포는;Composite eco-friendly long fiber nonwoven fabric containing the plant-derived composition of the present invention for achieving the above another object;

상기한 본 발명의 제조방법에 따라 얻어진 것으로, 스판본드 부직포의 기초중량이 15 내지 100g/㎡인 것을 특징으로 한다.
It is obtained according to the above-described manufacturing method of the present invention, and the basis weight of the spunbond nonwoven fabric is 15 to 100 g / m 2.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포는 폴리에틸렌 장섬유의 유연한 특성과 폴리프로필렌 장섬유의 저신도 고강성 특성을 조합하면서, 동시에 초측을 구성하는 폴리에틸렌 소재를 식물유래 폴리에틸렌으로 대체 함으로써 지구 환경을 지킬 수 있는 친환경소재를 적용한 부드러운 복합 장섬유 스펀본드 부직포를 제공할 수 있게 한다. 또한, 본 발명의 구성에 사용된 식물 유래 폴리에틸렌 소재는 폐당밀을 이용하므로 바이오매스의 문제점으로 대두되고 있는 식량과의 충돌 문제도 해결할 수 있다.
The composite eco-friendly long-fiber nonwoven fabric containing the plant-derived composition of the present invention configured as described above is made of a polyethylene material constituting the primary side while combining the flexible property of the polyethylene long fiber and the low elongation and high rigidity property of the polypropylene long fiber. By replacing the derived polyethylene, it is possible to provide a soft composite long fiber spunbond nonwoven fabric using an eco-friendly material that can protect the global environment. In addition, since the plant-derived polyethylene material used in the composition of the present invention uses waste molasses, the problem of collision with food, which is emerging as a problem of biomass, can also be solved.

이하에서, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to preferred embodiments.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 촉감이 우수하고 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포는 부직포를 구성하는 필라멘트를 심초형으로 하여 심성분에는 폴리프로필렌 고분자를 위치시키고 초 성분에는, 아래에 기술하는 바와 같이 하여 얻은, 사탕수수에서 유래된 폴리에틸렌이 되도록 하는 복합 장섬유 스펀본드 부직포로, 상기 복합 장섬유 부직포를 구성하는 장섬유는 그 구성 성분에 따라 각각 별개의 익스트루더에서 용융시켜 각 폴리머 용융물을 방사 빔으로 공급하는 스핀펌프를 통해서 공급되고 용융 유로가 결정된 분배판을 통해서 노즐로 방사하며, 이때 폴리프로필렌은 복합단면의 내측에 위치하도록 하고, 반면 사탕수수에서 추출된 에탄올을 탈수·정제한 폴리에틸렌을 외측에 위치하도록 구성하여 방사되는 폴리머를 고화시키고, 연신하고, 연신에 의해서 결정화된 섬유를 스핀벨트(Spin belt)상에 웹 형태로 집적하고, 그런 다음 열접착 또는 기타 공지된 다양한 방법으로 결합하여 제조한다다.The composite eco-friendly long-fiber nonwoven fabric having excellent touch and containing plant-derived composition according to a preferred embodiment of the present invention has a filament constituting the nonwoven fabric as a vinegar type, so that a polypropylene polymer is placed in the core component and described below in the super component. A composite long-fiber spunbond nonwoven fabric obtained by making a cane-derived polyethylene, wherein the long fibers constituting the composite long-fiber nonwoven fabric are melted in separate extruders according to the constituents of each polymer. The melt is fed through a spin pump that feeds the radiation beam and the melt flow path spins through the distribution plate to the nozzle, while the polypropylene is positioned inside the composite section, while the ethanol extracted from sugar cane is dehydrated and purified. One polyethylene is placed on the outside, Fibers which solidify, stretch, and crystallized by stretching are prepared by integrating webs on a spin belt in the form of a web, and then bonding by heat bonding or other various known methods.

이때, 상기 부직포를 구성하는 섬유는 두 개의 서로 다른 폴리머를 심초형태로 복합방사하는 기술이 요구되어 지는데 이는 폴리프로필렌 장섬유의 저신도 고강력 특성과 폴리에틸렌 장섬유의 유연함을 결합함은 물론 기존의 석유계 폴리에틸렌 소재를 사탕수수에서 추출된 에탄올을 탈수·정제한 폴리에틸렌 소재로 대체함에 따라 이산화탄소 발생감소효과를 극대화할 수 있게 할 수 있다.At this time, the fiber constituting the nonwoven fabric is required to technology for complex spinning two different polymers in the form of a poncho, which combines the low-strength, high-strength characteristics of the polypropylene long fiber and the flexibility of the polyethylene long fiber as well as the existing By replacing petroleum-based polyethylene with ethanol extracted from sugar cane with polyethylene, which is dehydrated and refined, it is possible to maximize the carbon dioxide reduction effect.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 폴리프로필렌과 식물유래 폴리에틸렌의 구성 비율은 50~80 : 20~50의 중량비율로 구성되는 것이 바람직하다. 가장 바람직하기로는 상기 심초형 필라멘트의 심성분과 초성분이 50:50의 중량비율로 구성된다. 만일, 상기 심성분을 구성하는 폴리프로필렌의 구성비가 50중량% 미만일 경우 필라멘트의 저신도 고강성 특성이 감소되어 부직포의 물성이 저하될 우려가 있으며, 초성분을 구성하는 식물유래 폴리에틸렌의 구성비를 20중량% 미만으로 할 경우 전체 부직포에서 친환경 소재의 사용량이 떨어져 이산화탄소(CO2) 저감 효과가 크게 감소하여 바람직하지 않다. According to another preferred embodiment of the present invention, the polypropylene and the plant-derived polyethylene are preferably composed of a weight ratio of 50 to 80:20 to 50. Most preferably, the core component and the vinegar component of the vinegar filament are composed of a weight ratio of 50:50. If the composition ratio of the polypropylene constituting the core component is less than 50% by weight, the low elongation and high stiffness characteristics of the filament may be reduced, thereby reducing the physical properties of the nonwoven fabric. If the amount is less than the weight%, the amount of eco-friendly materials is reduced in the entire nonwoven fabric, and thus the carbon dioxide (CO 2 ) reduction effect is greatly reduced, which is not preferable.

본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 심성분을 구성하는 폴리프로필렌은 융점이 120℃ 이상, 우수하기로는 150℃이상이고, 용융지수는 15 내지 60g/10분 수준이고, 용융밀도는 0.9 g/cm3(230℃)의 특성을 갖는 것을 사용한다.In another embodiment of the present invention, the polypropylene constituting the core component has a melting point of 120 ° C. or higher, excellently 150 ° C. or higher, a melt index of 15 to 60 g / 10 min, and a melt density of 0.9 g / One having a characteristic of cm 3 (230 ° C.) is used.

또한, 본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 복합 단면의 외부를 형성하는 식물유래 폴리에틸렌의 융점은 100℃ 이상이며, 우수하기로는 120℃ 이상이다. 또 용융지수는 20 내지 35g/10분의 특성을 갖는 것을 사용한다. Moreover, in another embodiment of this invention, melting | fusing point of the plant origin polyethylene which forms the exterior of a composite cross section is 100 degreeC or more, Preferably it is 120 degreeC or more. In addition, the melt index is used having a characteristic of 20 to 35g / 10 minutes.

본 발명에 따라 촉감이 우수하고 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 스펀본드 부직포를 제조하기 위해서는, PP 익스트루더의 용융온도를 융점 + 80℃ 내지 +120℃의 온도 범위에서 설정한다. 복합 단면의 초성분을 구성하는 친환경 폴리에틸렌수지는 심성분을 용융시키는 익스트루더와는 별개의 익스트루더를 통해 용융되며 용융온도는 융점 +60℃ 내지 +100℃의 범위에서 설정한다. 단, 복합 필라멘트를 구성하는 이종 폴리머의 흐름성이 크게 차이가 날 경우 노즐에서 방사된 폴리머가 끊어지거나 휘어서 부직포 웹 형성에 문제가 생길 수 있다. 따라서, 이종 폴리머의 MI차이를 감안하여 온도와 압력을 조정한다.In order to produce a composite eco-friendly long fiber spunbond nonwoven fabric having excellent touch and containing plant-derived composition according to the present invention, the melting temperature of the PP extruder is set at a melting point + 80 ° C to + 120 ° C. The eco-friendly polyethylene resin constituting the supercomponent of the composite cross section is melted through an extruder separate from the extruder for melting the core component, and the melting temperature is set at a melting point of + 60 ° C to + 100 ° C. However, when the flowability of the heterogeneous polymer constituting the composite filament is significantly different, the polymer radiated from the nozzle may be broken or bent, which may cause a problem in forming the nonwoven web. Therefore, temperature and pressure are adjusted in consideration of the MI difference of a heterogeneous polymer.

각각의 폴리머는 용융물을 방사빔으로 공급하는 스핀펌프를 통해 공급되고, 심초형 필라멘트를 형성시켜 주기 위해 설계된 분배판을 통해 노즐로 방사된다. 이때 PP는 심초형 필라멘트의 내부에 위치하여 기계적 강성을 유지해 주고, 식물유래 폴리에틸렌은 외부에 위치하여 부드러운 특성을 발현해 준다. 방사된 필라멘트는 밀폐된 챔버 내부에서 폴리머를 고화시키기 위해 공급되는 온도 약 15℃ 내지 25℃의 냉각공기와 만남과 동시에 스크린벨트 하부에서 발생한 흡인력에 의해 길이 0.5m 내지 5m 수직 방향으로 하향 연신한다. 이때 섬유의 속도는 약 2000m/min 내지 6000m/min이다. 연신된 필라멘트는 연신구간과 웹이 적층되는 스크린 벨트 사이에 위치한 벤츄리, 충돌판 등의 다양한 방법으로 부직 웹을 형성하여 집적된다. 집적된 부직 웹은 이후 열압착 등의 방법으로 결합되어 부직포 형태를 완성한다.Each polymer is fed through a spin pump that feeds the melt into the radiation beam and is emitted to the nozzle through a distribution plate designed to form the pleated filaments. At this time, the PP is located inside the poncho filament to maintain mechanical stiffness, and the plant-derived polyethylene is located outside to express soft properties. The spun filament is drawn downward in the vertical direction of 0.5 m to 5 m in length by the suction force generated at the bottom of the screen belt at the same time as the cooling air at a temperature of about 15 ℃ to 25 ℃ supplied to solidify the polymer in the closed chamber. At this time, the speed of the fiber is about 2000m / min to 6000m / min. The stretched filaments are formed by forming nonwoven webs in various ways such as venturis and impingement plates located between the drawing sections and the screen belts on which the webs are laminated. The integrated nonwoven web is then combined by thermocompression or the like to complete the nonwoven form.

결합방식은 열 압착으로 한정하는 것은 아니며 고압의 물로 결합하는 스펀레이스, 초음파로 결합하는 초음파 본딩, 니들펀칭으로 결합하는 니들펀칭법 등과 같은 방식으로 결합하여 부직포 시트를 만들 수 있다.The bonding method is not limited to thermocompression bonding, and the nonwoven fabric sheet may be made by combining in a manner such as spunlace bonding with high pressure water, ultrasonic bonding bonding with ultrasonic waves, and needle punching bonding with needle punching.

본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에 따르면, 상술한 바와 같은 본 발명의 구성에 사용된 식물유래 폴리에틸렌은, 여기에 한정하는 것은 아니지만, 바람직하기로는 사탕수수 등의 식물에서 효모 발효를 통해 에탄올을 추출 한 후 분자 내 탈수 정제 과정을 거쳐 촉매 중합으로 생산된 폴리에틸렌으로, 상업적으로 입수 가능한 식물유래 폴리에틸렌 소재의 용융지수는 1 내지 20g/10min이며, 이는 심성분을 구성하는 폴리프로필렌의 흐름지수와는 그 실시형태에 따라 큰 차이가 발생할 수 있다. 따라서, 복합섬유를 구성하는 이종폴리머의 흐름성을 제어하여 안정적인 방사성을 확보하는 과정이 매우 중요하다. 일반적으로 고분자 합성수지는 온도가 상승함에 따라, 흐름성이 크게 개선되기 때문에 흐름성이 낮은 소재의 용융조건을 상향 조정하여 방사함으로써 이종 폴리머 간의 흐름성 차이를 최소화하였다.According to another preferred embodiment of the present invention, the plant-derived polyethylene used in the composition of the present invention as described above is not limited thereto, but preferably ethanol is extracted through yeast fermentation from plants such as sugar cane. Polyethylene produced by catalytic polymerization after the intramolecular dehydration purification process. The commercially available plant-derived polyethylene material has a melt index of 1 to 20 g / 10 min, which is different from the flow index of polypropylene constituting the core component. Large differences can occur depending on the form. Therefore, it is very important to control the flowability of the heteropolymer constituting the composite fiber to secure stable spinning. In general, since the polymer synthetic resin is greatly improved as the temperature increases, the flowability between materials with low flowability is minimized by spinning up the melting conditions of materials with low flowability.

본 발명에 사용될 수 있는 적합한 식물유래 폴리에틸렌의 하나의 구체적인 예는 브라질 브라스켐사의 그린 플라스틱 제품군에 속하는 "Bio-PE" 라는 이름으로 입수 가능하다. One specific example of a suitable plant-derived polyethylene that can be used in the present invention is available under the name "Bio-PE" belonging to Braschem's Green Plastics family.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 식물유래 폴리에틸렌의 용융지수는 약 2에서 60이 적당하며 이 값은 임의의 온도(예컨대, 190℃)에서 10분 동안에 2.16KG의 하중이 적용될 때 압출 유량계 오리피스(직경 0.0825 인치)를 통해 강제로 보내질 수 있는 중합체의 중량(g)을 의미한다. According to another embodiment of the present invention, the melt index of the plant-derived polyethylene is suitable from about 2 to 60 and this value is determined by the extruded flow meter orifice when a load of 2.16 KG is applied for 10 minutes at any temperature (eg 190 ° C.). Weight in grams of polymer that can be forced through a diameter of 0.0825 inches).

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 식물유래 폴리에틸렌은 용융밀도가 0.94 내지 0.97 범위의 특성을 갖는 고밀도 폴리에틸렌을 사용하는 것이 바람직하다. According to another embodiment of the present invention, it is preferable that the plant-derived polyethylene uses a high density polyethylene having a melt density in the range of 0.94 to 0.97.

폴리유산 등으로 대표되는 종래의 1세대 바이오 원료들은, 개도국을 중심으로 한 식량부족 사태가 발생함에 따라 식량자원으로 활용가능한 옥수수 등에서 추출하는 생산방식으로 인해 논란의 중심에 서게 되었으나, 상기한 본 발명의 구성에 따라 사용되는 식물유래 폴리에틸렌은 2세대 바이오 원료로 주목받는 소재로써 광대한 브라질의 목초지나 사바나를 전환하여 재배함으로써 옥수수 대두 등 타 작물과의 경작지 경쟁이 없을 뿐만 아니라 사탕수수 자체를 에탄올로 전환시키는 것이 아니라, 아래에 나타난 바와 같이 사탕수수에서 설탕을 정제하고 남은 폐당밀을 사용함으로써 설탕의 생산에도 전혀 영향을 미치지 않는다. 게다가 폐당밀에서 에탄올을 거쳐 폴리에틸렌을 추출해 내는 과정에서 사용되는 에너지는 모두 사탕수수에서 설탕을 정제할 때 나오는 바가스(사탕수수 찌꺼기)를 사용하기 때문에 석유에너지의 사용을 최소화하는 소재라고 할 수 있다. Conventional first generation bio raw materials represented by polylactic acid have been at the center of the controversy due to the production method of extracting from corn, which can be used as a food resource, as a food shortage situation in developing countries occurs. Plant-derived polyethylene, which is used according to its composition, is attracting attention as a second-generation bio raw material, and is grown by converting vast Brazilian pastures or savannahs, so that there is no competition for arable land with other crops such as corn soybeans and sugar cane itself with ethanol. Rather than converting, as shown below, refinement of sugar in sugar cane and use of the remaining waste molasses has no effect on sugar production. In addition, all of the energy used to extract polyethylene from waste molasses through ethanol is used to minimize the use of petroleum energy because it uses bagas (sugarcane residue), which is produced when sugar is refined from sugar cane. .

Figure 112011031306582-pat00001
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또한, 본 발명의 구성에 사용된 식물유래 폴리에틸렌 소재는 석유계가 아닌 식물자원에 그 근본을 두기 때문에 온실가스 감소효과도 매우 커서 기존에 사용하던 석유계 폴리에틸렌 대비 -5ton CO2/ton PE의 이산화탄소 저감 효과를 갖는다. 다만, 상용화된 식물유래 폴리에틸렌의 경우 그 용융지수가 20을 넘지 못하는 문제점이 있어 익스트루더의 온도와 압력 제어를 통해 복합화에 바람직한 폴리머의 흐름성을 확보하여 생산공정상의 문제점을 해결하고 촉감이 우수하고 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포를 제조할 수 있게 되었다.
In addition, since the plant-derived polyethylene material used in the composition of the present invention is based on plant resources other than petroleum, the greenhouse gas reduction effect is also very large, thus reducing the carbon dioxide of -5ton CO 2 / ton PE compared to the conventional petroleum-based polyethylene. Has an effect. However, the commercialized plant-derived polyethylene has a problem that its melt index does not exceed 20, so it is possible to solve the problems in the production process by ensuring the flowability of the polymer suitable for compounding by controlling the temperature and pressure of the extruder, and the touch is excellent. And it was possible to manufacture a composite eco-friendly long fiber nonwoven fabric containing a plant-derived composition.

본 발명에 사용된 심성분의 폴리프로필렌은 익스트루더 온도 210℃ 내지 250℃로, 식물유래 폴리에틸렌은 익스트루더 온도 210℃ 내지 250℃로 설정하고 최종 빔 부분에서는 폴리프로필렌과 동일하게 220℃ 내지 240℃로 설정하여 방사함으로써 안정적인 방사성을 확보하였다.The polypropylene of the core component used in the present invention is set at an extruder temperature of 210 ° C to 250 ° C, and the plant-derived polyethylene is set at an extruder temperature of 210 ° C to 250 ° C and at 220 ° C to the same as the polypropylene in the final beam part. Stable radioactivity was secured by spinning at 240 ° C.

본 발명의 또 다른 실시형태를 보면 필라멘트를 구성하는 심초 성분의 비율에 있어서 초성분을 구성하는 식물유래 폴리에틸렌의 중량비가 20중량% 미만일 경우, 초 성분의 함량이 적어 부드러운 특성을 나타내기 어렵고, CO2 저감효과가 크게 감소되어 친환경 소재로 분류하기에도 적합하지 않다. 반대로 초성분을 구성하는 폴리에틸렌을 50중량% 이상으로 구성할 경우, 심성분의 폴리프로필렌이 상대적으로 적어 촉감은 우수하지만 기계적인 강도 및 물성이 현저하게 저하되어 상업화시 문제가 될 수 있다. 따라서 본 발명에서는 식물유래 폴리에틸렌의 구성 비율을 20~50%가 되도록 하였다.
According to another embodiment of the present invention, when the weight ratio of the plant-derived polyethylene constituting the herbaceous component in the proportion of the vinegar component constituting the filament is less than 20% by weight, the content of the herbaceous component is small and it is difficult to exhibit soft characteristics. 2 The reduction effect is greatly reduced, making it unsuitable for classifying eco-friendly materials. On the contrary, when the polyethylene constituting the primary component is composed of 50% by weight or more, the polypropylene of the core component is relatively low, so the touch is excellent, but the mechanical strength and physical properties are significantly lowered, which may be a problem in commercialization. Therefore, in the present invention, the composition ratio of the plant-derived polyethylene was set to 20 to 50%.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범주가 이들 실시예에 한정되는 것이 아님은 물론이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but it goes without saying that the scope of the present invention is not limited to these examples.

다음의 실시예 및 비교예들에서, 물리적 특성 값들은 아래에 의해서 결정되었다:In the following examples and comparative examples, physical property values were determined by:

(1) 용융지수, MI(g/10분): ASTM-D-1238의 방법에 따라서 210℃에서 분석(1) Melt Index, MI (g / 10min): Analyzed at 210 ° C according to ASTM-D-1238

(2) 중량(gsm): EDANA 40.3-90(2) Weight (gsm): EDANA 40.3-90

(3) 인장강신도(kg/5cm):EDANA 20.2-89(3) Tensile strength (kg / 5cm): EDANA 20.2-89

(4) 강연도(mm): Bending Length, WSP 90.5
(4) Lecture (mm): Bending Length, WSP 90.5

실시예 1Example 1

융점이 165℃ 이고 MI가 35인 폴리프로필렌을 심 성분으로 하고, 융점이 125℃이고 MI가 20인 식물유래 폴리에틸렌을 초성분으로 하여 심성분의 익스트루더 온도를 230℃ 초성분의 익스트루더는 230℃에서 원료를 용융시켰다. 용융된 폴리머는 복합방사 스핀빔 내의 분배판에 의해 별도의 유로로 이동하여 복합 단면 심초형으로 방사되어 필라멘트를 형성하였다. 이때 섬유를 구성하는 초성분과 심성분의 중량비율은 50:50였다. 방사된 필라멘트는 다공성 스핀벨트에 적층되어 웹을 형성하며, 웹은 본딩과정을 거쳐 최종 부직포를 제조하였다.
The extruder temperature of the core component is 230 ° C. The extruder temperature of the core component is 230 ° C using polypropylene having a melting point of 165 ° C and a MI of 35 as the core component and a plant-derived polyethylene having a melting point of 125 ° C and a MI of 20. Melted the raw material at 230 ° C. The molten polymer was moved to a separate flow path by a distribution plate in the composite spinning spin beam and spun into a composite cross-sectional eccho form to form filaments. At this time, the weight ratio of the initial component and the core component constituting the fiber was 50:50. The spun filaments are laminated to a porous spin belt to form a web, and the web is bonded to prepare a final nonwoven fabric.

실시예 2Example 2

상기 초성분과 심성분의 구성 중량비율을 30:70으로 구성한 것 이외에는 실시예 1과 같이 하여 부직포를 제조하였다.
A nonwoven fabric was produced in the same manner as in Example 1 except that the constituent weight ratio of the initial component and the core component was 30:70.

실시예 3Example 3

상기 초성분과 심성분의 구성 중량비율을 20:80으로 구성한 것 이외에는 실시예 1과 같이 하여 부직포를 제조하였다.
A nonwoven fabric was produced in the same manner as in Example 1 except that the constituent weight ratio of the initial component and the core component was 20:80.

비교예 1Comparative Example 1

상기 초성분과 심성분의 구성 중량비율을 10:90으로 구성한 것 이외에는 실시예 1과 같이 하여 부직포를 제조하였다.
A nonwoven fabric was produced in the same manner as in Example 1 except that the constituent weight ratio of the initial component and the core component was 10:90.

비교예 2Comparative Example 2

상기 초성분과 심성분의 구성 중량비율을 90:10으로 구성한 것 이외에는 실시예 1과 같이 하여 부직포를 제조하였다.
A nonwoven fabric was produced in the same manner as in Example 1 except that the constituent weight ratio of the initial component and the core component was 90:10.

비교예 3Comparative Example 3

상기 부직포를 구성하는 초성분을 융점이 125℃ 이고 MI가 30g/10min인 석유계 폴리에틸렌으로 하여 초성분과 심성분의 구성 중량비율을 30:70으로 구성한 것 이외에는 실시예 1과 같이 하여 부직포를 제조하였다.
A nonwoven fabric was prepared in the same manner as in Example 1, except that the first component constituting the nonwoven fabric was a petroleum polyethylene having a melting point of 125 ° C. and a MI of 30 g / 10 min. It was.

비교예 4Comparative Example 4

상기 부직포를 구성하는 초성분을 융점이 140℃ 이고 MI가 30g/10min인 석유계 폴리에틸렌으로 하여 초성분과 심성분의 구성 중량비율을 50:50으로 구성한 것 이외에는 실시예 1과 같이 하여 부직포를 제조하였다.A nonwoven fabric was prepared in the same manner as in Example 1, except that the first component constituting the nonwoven fabric was a petroleum polyethylene having a melting point of 140 ° C. and a MI of 30 g / 10 min. It was.

분석결과Analysis 비율ratio 중량weight 강도burglar 신도Shinto 강연도Lecture

room
four
castle
Bio PEBio PE PPPP MDMD CDCD MDMD CDCD MDMD 초성분Ingredient 심성분Ingredient gsmgsm Kg/5cmKg / 5cm %% mmmm 실시예1Example 1 5050 5050 4040 4.74.7 2.32.3 163163 205205 3535 실시예2Example 2 3030 7070 4040 4.74.7 2.42.4 160160 202202 4141 실시예3Example 3 2020 8080 4040 4.64.6 2.42.4 160160 209209 4040 비교예1Comparative Example 1 1010 9090 4040 4.94.9 2.72.7 125125 187187 4747 비교예2Comparative Example 2 9090 1010 4040 3.83.8 1.91.9 165165 208208 2626 X 비교예3Comparative Example 3 3030 7070 4040 4.84.8 2.52.5 161161 198198 4444 비교예4Comparative Example 4 5050 5050 4040 4.64.6 2.42.4 158158 211211 4040

※ 방사성은 우수/보통/불량에 따라 ○/△/X 로 표기
※ Radioactivity is indicated as ○ / △ / X depending on rain, rain or rain

Claims (5)

부직포를 구성하는 필라멘트를 심초형으로 하여 심성분에는 폴리프로필렌을 위치시키고, 초 성분에는 식물에서 유래한 폴리에틸렌을 위치시켜 복합 장섬유 스펀본드 부직포를 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은
상기 심성분과 상기 초성분을 각각 별개의 익스트루더로 용융시켜 각각의 폴리머를 복합방사 노즐로 방사한 후 방사된 필라멘트에 냉각공기를 부여하여 고체화시킨 후, 고체화된 필라멘트를 연신과정을 통해 작은 섬유 직경을 가지는 연신 필라멘트로 하는 단계, 여기서, 심성분의 폴리프로필렌은 익스트루더 온도 210℃ 내지 250℃로 설정하고, 초성분의 식물유래 폴리에틸렌은 융점이 125℃이고 용융지수는 20 내지 60g/10min이며 용융밀도가 0.94 내지 0.97g/㎤ 사이로 되는 것으로 이를 익스트루더 온도 210℃ 내지 250℃로 설정하고 최종 빔 부분에서는 폴리프로필렌과 동일하게 220℃ 내지 240℃로 설정하여 방사함;
상기 연신 필라멘트를 연속적으로 구동되는 다공성 스크린 벨트에 집적하여 부직포 웹을 형성하는 단계; 및
상기 집적된 부직포 웹을 열 압착, 스펀레이스, 초음파 본딩, 또는 니들펀칭법에서 선택된 어느 하나의 방법으로 결합하여 부직포 웹의 형태안정성을 부여하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포의 제조방법.
In the method for producing a composite long-fiber spunbond nonwoven fabric by placing the filaments constituting the nonwoven fabric in the form of the heart sheath, polypropylene in the core component, and polyethylene derived from the plant in the super component.
The core component and the supercomponent are melted by separate extruders, each polymer is spun by a composite spinning nozzle, and the cooling filaments are imparted with cooling air to be solidified, and the solidified filaments are stretched into small fibers. A stretched filament having a diameter, wherein the core polypropylene is set at an extruder temperature of 210 ° C. to 250 ° C., and the plant-derived polyethylene of the super ingredient has a melting point of 125 ° C. and a melt index of 20 to 60 g / 10 min. The melt density is between 0.94 and 0.97 g / cm 3, which is set at an extruder temperature of 210 ° C. to 250 ° C. and set at 220 ° C. to 240 ° C. in the final beam portion, in the same manner as polypropylene;
Integrating the drawn filaments on a continuously driven porous screen belt to form a nonwoven web; And
Combining the integrated nonwoven web by any one method selected from thermocompression, spunlace, ultrasonic bonding, or needle punching methods to impart morphological stability of the nonwoven web. Manufacturing method of composite eco-friendly long fiber nonwoven fabric.
제 1항에 있어서, 상기 심초형 필라멘트의 폴리프로필렌으로 구성된 심성분과 식물에서 유래된 폴리에틸렌으로 구성된 초성분이 50~80 : 20~50의 중량비율로 구성되도록 함을 특징으로 하는 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포의 제조방법.
[Claim 2] The plant-derived composition according to claim 1, wherein the heart component composed of polypropylene of the herbicidal filament and the herbicidal component composed of polyethylene derived from a plant are composed of a weight ratio of 50 to 80:20 to 50. A method of manufacturing a composite eco-friendly long fiber nonwoven fabric.
삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 초 성분의 식물 유래 폴리에틸렌은 사탕수수의 폐당밀로부터 추출하여 얻은 것을 사용함을 특징으로 하는 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포의 제조방법.
The method according to claim 1, wherein the plant-derived polyethylene of the herb component is obtained by extracting from waste molasses of sugar cane.
청구항 1, 2 또는 4중 어느 한 항의 제조방법에 따라 얻어진 것으로, 스판본드 부직포의 기초중량이 15 내지 100g/㎡인 것을 특징으로 하는 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포.The composite eco-friendly long fiber nonwoven fabric containing the plant-derived composition obtained by the manufacturing method of any one of Claims 1, 2 or 4 and whose basis weight of a spunbond nonwoven fabric is 15-100 g / m <2>.
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