KR101267673B1 - 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 식물에서 유래한 폴리유산을 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 복합 친환경 장섬유 부직포는 폴리에틸렌 장섬유의 유연한 특성으로 폴리유산 장섬유의 저신도 및 딱딱함을 보완하면서, 동시에 초측을 구성하는 폴리에틸렌 소재를 식물유래 폴리에틸렌으로 대체 함으로써 100% 지구 환경을 지킬 수 있는 친환경소재를 적용한 부드러운 복합 장섬유 스펀본드 부직포를 제공할 수 있게 한다. 또한, 본 발명의 구성에 사용된 식물 유래 폴리에틸렌 소재의 비율을 높일경우 폐당밀을 이용하므로 폴리유산등의 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 relates to a filament constituting the nonwoven fabric with a vinegar type, wherein a polylactic acid derived from a plant is placed in a core component, There is a method for producing a composite long-fiber spunbond nonwoven fabric by placing a plant-derived polyethylene, wherein the core component and the herb component are melted by a separate extruder to spin each polymer with a composite spinning nozzle After the solidified by imparting cooling air to the spun filament after the step, the solidified filament to 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 of the present invention configured as described above is 100% by supplementing the low elongation and rigidity of the polylactic acid long fiber with the flexible property of the polyethylene long fiber, and at the same time replacing the polyethylene material constituting the ultra-side with plant-derived polyethylene. To provide a soft composite long fiber spunbond nonwoven fabric that uses eco-friendly materials to protect the global environment. In addition, since the waste molasses is used to increase the proportion of the plant-derived polyethylene material used in the composition of the present invention, the problem of collision with food, which is emerging as a problem of biomass such as polylactic acid, can 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 폴리에틸렌과 옥수수에서 추출된 폴리유산을 함유시킴으로써, 비석유계 폴리머의 사용에 따른 이산화탄소 발생량 저감 효과와 함께 부직포의 촉감을 좋게 하여 우수한 촉감을 갖는 복합 친환경 장섬유 부직포와 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a composite eco-friendly long-fiber nonwoven fabric containing a plant-derived composition and a method for producing the same, and more particularly, to a polymer constituting the nonwoven fabric containing polyethylene and polylactic acid extracted from corn ethanol extracted from sugar cane. The present invention relates to a composite eco-friendly long-fiber nonwoven fabric having a superior touch with a non-woven fabric and a method of manufacturing the same, together with an effect of reducing the amount of carbon dioxide generated by the use of a non-petroleum polymer.

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 Application 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 장섬유 스펀본드 부직포에 있어서 식물에서 추출된 에탄올을 이용하여 만든 자연친화적 폴리에틸렌과 옥수수에서 추출한 폴리유산을 복합방사하여 폴리유산이 가지는 딱딱한 촉감이나 물리적 성질저하를 보완하고 뛰어난 촉감을 가지는 장섬유 부직포를 제공함으로써 기존 석유계 폴리머 만으로 구성된 부직포에 비하여 이산화탄소 발생량을 획기적으로 저감시키고 부직포의 바이오도를 높일 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 of a spunbond nonwoven fabric, a spunbonded natural polyethylene made from ethanol extracted from plants and polylactic acid extracted from corn composite spinning By supplementing the hard touch or physical property deterioration of polylactic acid and providing long-fiber nonwoven fabric with excellent touch, it is an eco-friendly sheet that can dramatically reduce carbon dioxide generation and increase the biodegradability of nonwoven fabrics, compared to nonwoven fabrics composed only of existing petroleum polymers. It is for providing a fiber nonwoven fabric.

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 directed to accomplish these and other objects, which can be easily derived by those skilled in the art from the overall description of the present specification, in addition to the above-mentioned and obvious objects.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포와 그 제조방법은;Composite eco-friendly long fiber nonwoven fabric containing the plant-derived composition of the present invention for achieving the above object and a method for producing the same;

부직포를 구성하는 필라멘트를 심초형으로 하여 심성분에는 폴리유산을 위치시키고, 초 성분에는 식물에서 유래한 폴리에틸렌을 위치시켜 복합 장섬유 스펀본드 부직포를 제조하는 방법으로, 상기 방법은The filament constituting the nonwoven fabric is a herbaceous form, and a polylactic acid is placed in the core component, and a plant-derived polyethylene 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 폴리유산으로 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 heart component consisting of the polylactic acid 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 되며, 사탕수수의 폐당밀로부터 추출하여 얻은 것을 사용함을 특징으로 한다. According to another configuration of the present invention, the plant-derived polyethylene of the herb component has a melting point of 125 ° C. or more, a melt index of 1 to 60 g / 10 min, a melt density of 0.94 to 0.97 g / cm 3, and sugarcane It is characterized by using the extract obtained from waste molasses.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 심성분의 폴리유산은 식물에서 유래된 유산을 축합중합하여 직접적으로 제조된 방법을 사용하여 생산된 원료나, 개환중합에 의해 유산의 이량체로부터 간접적으로 제조된 폴리유산을 사용함을 특징으로 한다. According to another configuration of the present invention, the polylactic acid of the core component is indirectly prepared from a dimer of lactic acid by raw material produced by a method directly prepared by condensation polymerization of plant-derived lactic acid, or ring-opening polymerization. It is characterized by using a polylactic acid.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 심성분의 폴리유산은 용융지수 (MI:melt index 210℃)가 15 내지 60g/10min이며, 옥수수에서 추출하여 얻은 것을 사용함을 특징으로 한다.According to still another aspect of the present invention, the polylactic acid of the core component has a melt index (MI: melt index 210 ° C.) of 15 to 60 g / 10 min, and is obtained by extracting from corn.

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 특성이 폴리유산 장섬유가 가지는 방사성 저하나 딱딱함 등의 특성을 보완해주고, 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. 뿐만 아니라, 심초를 구성하는 고분자 소재를 모두 친환경 소재로 구성함으로써 100% 친환경 소재 장섬유 스펀본드 부직포를 제공할 수 있게 한다.
The composite eco-friendly long fiber nonwoven fabric containing the plant-derived composition of the present invention configured as described above is a flexible property of the polyethylene long fiber to complement the properties such as radioactive deterioration and hardness of the polylactic acid long fiber, and at the same time constitute the polyethylene side By replacing the material with plant-derived polyethylene, it is possible to provide a soft composite long-fiber spunbonded nonwoven fabric with 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. In addition, it is possible to provide a 100% eco-friendly material long-fiber spunbond nonwoven fabric by constructing all the polymer material constituting the heart plant with an environmentally friendly material.

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 폴리유산 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 폴리유산은 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 제조한다.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 polylactic acid 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 is radiated to the nozzle through a determined distribution plate, where the polylactic acid is located inside the composite section, while the ethanol extracted from sugar cane is dehydrated and purified. A polyethylene is placed on the outside to solidify the polymer being spun High, stretched, stretched and crystallized fibers are fabricated 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 폴리유산 장섬유의 방사성 저하 및 딱딱한 촉감을 폴리에틸렌 장섬유의 유연함과 결합시켜 보완해 줌은 물론 기존의 석유계 폴리에틸렌 소재를 사탕수수에서 추출된 에탄올을 탈수·정제한 폴리에틸렌 소재로 대체함에 따라 두개의 이종 폴리머가 모두 친환경 소재로 구성 됨으로써, 100% 친환경 부직포임과 동시에 이산화탄소발생 감소효과를 극대화할 수 있다.At this time, the fiber constituting the nonwoven fabric is required to combine the two different polymers in the form of a composite spinning in the form of the vinegar, which is complemented by combining the softness of polyethylene filament with the radioactive degradation and hard touch of the polylactic acid long fiber Of course, by replacing the existing petroleum-based polyethylene material with ethanol extracted from sugarcane with dehydrated and refined polyethylene material, two different polymers are composed of eco-friendly materials, which are 100% eco-friendly non-woven fabrics and maximize the effect of reducing carbon dioxide. can do.

본 발명의 다른 바람직한 실시형태에 따르면, 상기 폴리락트산과 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 폴리락트산의 구성비가 50중량% 미만일 경우 필라멘트의 저신도 고강성 특성이 감소되어 부직포의 물성이 저하될 우려가 있으며, 초성분을 구성하는 식물유래 폴리에틸렌의 구성비를 20중량% 미만으로 할 경우 폴리락트산 특유의 딱딱함을 식물유래 폴리에틸렌을 이용해 보완하기가 어려워진다. According to another preferred embodiment of the present invention, the polylactic acid and the plant-derived polyethylene is 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 polylactic acid constituting the core component is less than 50% by weight, the low elongation and high stiffness characteristics of the filament may be reduced, and thus the physical properties of the nonwoven fabric may be deteriorated. If it is less than% by weight, it is difficult to supplement the polylactic acid-specific hardness with plant-derived polyethylene.

본 발명의 다른 실시형태에 있어서, 상기 심성분을 구성하는 폴리락트산은 전형적으로 융점이 약 100℃ 내지 약 240℃, 일부 실시양태에서 약 120℃ 내지 약 220℃, 일부 실시양태에서 약 140℃ 내지 약 200℃이다. 이러한 저융점의 폴리락트산은 이들이 고속으로 생분해된다는 점에서 유용하다. 폴리락트산의 유리전이온도("Tg")도 또한 중합체의 가용성 및 가공성을 개선시키도록 비교적 낮다. 예를 들어, Tg는 약 80℃ 이하, 일부 실시양태에서 약 70℃ 이하, 일부 실시양태에서 약 65℃ 이하일 수 있다.In another embodiment of the present invention, the polylactic acid constituting the core component typically has a melting point of about 100 ° C. to about 240 ° C., in some embodiments from about 120 ° C. to about 220 ° C., and in some embodiments from about 140 ° C. to About 200 ° C. These low melting polylactic acids are useful in that they biodegrade at high speed. The glass transition temperature (“Tg”) of polylactic acid is also relatively low to improve the solubility and processability of the polymer. For example, the Tg may be about 80 ° C. or less, in some embodiments about 70 ° C. or less, and in some embodiments about 65 ° C. or less.

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, 폴리유산 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 compositions according to the present invention, the melting temperature of the polylactic acid 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 폴리유산은 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 polylactic acid is located inside the pleated filament to maintain mechanical rigidity, 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 폴리유산의 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 compared with the flow index of the polylactic acid 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 60g/10min이 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 suitably about 2 to 60 g / 10 min, which is an extruded flow meter when a load of 2.16 KG is applied for 10 minutes at any temperature (eg 190 ° C.). The weight in grams of polymer that can be forced through an orifice (0.0825 inches in diameter).

본 발명의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 식물유래 폴리에틸렌은 용융밀도가 0.94 내지 0.97g/㎤ 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 g / cm 3.

폴리유산 등으로 대표되는 종래의 1세대 바이오 원료들은, 개도국을 중심으로 한 식량부족 사태가 발생함에 따라 식량자원으로 활용가능한 옥수수 등에서 추출하는 생산방식으로 인해 논란의 중심에 서게 되었다. 따라서 본 발명은 폴리유산 뿐 아니라 식물유래 폴리에틸렌을 복합방사 함으로써 그 복합화 비율에 따라 식량자원과의 충돌을 최소화할 수 있다. 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, which are 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 occurs in developing countries. Therefore, the present invention can minimize the collision with the food resources according to the compounding ratio by complex spinning not only polylactic acid but also plant-derived polyethylene. Plant-derived polyethylene used according to the configuration of the present invention described above is a material that is attracting attention as a second-generation bio raw material, by cultivating the vast Brazilian grassland or savannah by cultivating it, as well as no competition for arable land with other crops such as corn and soybeans. Rather than converting itself to ethanol, the sugar produced from sugar cane is refined and the remaining waste molasses is used, as shown below, which 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 112011053297204-pat00001
Figure 112011053297204-pat00001

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 폴리유산은 익스트루더 온도 210℃ 내지 250℃로, 식물유래 폴리에틸렌은 익스트루더 온도 210℃ 내지 250℃로 설정하고 최종 빔 부분에서는 두 개의 이종 폴리머가 동일하게 220℃ 내지 240℃로 설정하여 방사함으로써 안정적인 방사성을 확보하였다.The polylactic acid 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 the two heteropolymers are equal to 220 in the final beam portion. Stable radioactivity was secured by spinning at a temperature ranging from 0 ° C to 240 ° C.

본 발명의 또 다른 실시형태를 보면 필라멘트를 구성하는 심초 성분의 비율에 있어서 초성분을 구성하는 식물유래 폴리에틸렌의 중량비가 20% 미만일 경우, 초 성분의 함량이 적어 부드러운 특성을 나타내기 어렵고, CO2 저감효과가 크게 감소된다. 반대로 초성분을 구성하는 폴리에틸렌을 50% 이상으로 구성할 경우, 심성분의 폴리유산이 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.
Write the content of the In still another embodiment of the invention, if the weight ratio of the plant-derived polyethylene constituting the sheath component according to the ratio of core to sheath component was less than 20% constituting the filaments, the sheath component is difficult to indicate a soft characteristic, CO 2 The reduction effect is greatly reduced. On the contrary, when the polyethylene constituting the primary component is composed of 50% or more, the polylactic acid 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, the 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 약 15 내지 30인 폴리유산을 심 성분으로 하고, 융점이 125℃이고 MI가 20인 식물유래 폴리에틸렌을 초성분으로 하여 심성분과 초성분의 익스트루더 온도를 각각 225℃로 하여 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 polylactic acid having a melting point of 165 ° C and a MI of about 15 to 30 is used as the core component, and the extruder temperature of the core component and the initial component is 225 ° C using a plant-derived polyethylene having a melting point of 125 ° C and a MI of 20. The raw material was melted. 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 were laminated on a porous spin belt to form a web, and the web was subjected to a bonding process to produce a final nonwoven fabric.

실시예 2Example 2

상기 초성분과 심성분의 구성비율을 30:70의 중량비율로 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 ratios of the initial component and the core component were composed of a weight ratio of 30:70.

실시예 3Example 3

상기 초성분과 심성분의 구성비율을 20:80의 중량비율로 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 ratios of the initial component and the core component were composed of a weight ratio of 20:80.

비교예 1Comparative Example 1

상기 초성분과 심성분의 구성비율을 10:90의 중량비율로 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 ratios of the initial component and the core component were composed of a weight ratio of 10:90.

비교예 2Comparative Example 2

상기 초성분과 심성분의 구성비율을 90:10의 중량비율로 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 ratios of the initial component and the core component were formed in a weight ratio of 90:10.

분석결과Analysis 비율ratio 중량weight 강도burglar 신도Shindo

room
four
castle
초성분Ingredient 심성분Ingredient MDMD CDCD MDMD CDCD gsmgsm Kg/5cmKg / 5cm %% 실시예1Example 1 5050 5050 4040 6.46.4 3.13.1 5454 7373 실시예2Example 2 3030 7070 4040 7.57.5 3.63.6 6868 8686 실시예3Example 3 2020 8080 4040 7.87.8 3.63.6 6161 7070 비교예1Comparative Example 1 1010 9090 4040 7.47.4 3.83.8 6262 7575 비교예2Comparative Example 2 9090 1010 4040 3.73.7 2.42.4 9898 102102 X

※ 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 폴리유산을 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 폴리유산은 익스트루더 온도는 폴리유산의 융점 + 80 내지 120℃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 폴리유산과 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 열접착 또는 니들펀칭으로 결합하여 부직포 웹의 형태안정성을 부여하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포의 제조방법.
A method for producing a composite long-fiber spunbond nonwoven fabric comprising filaments constituting the nonwoven fabric having a vinegar type, with polylactic acid placed in the core component and polyethylene derived from a plant placed in the supercomponent 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. Forming a stretched filament having a diameter; Here, the polylactic acid of the core component is the extruder temperature is set to the melting point of the polylactic acid + 80 to 120 ℃, the plant-derived polyethylene of the herbal component is 125 ℃ melting temperature is 20 to 60g / 10min and 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 polylactic acid;
Integrating the drawn filaments on a continuously driven porous screen belt to form a nonwoven web; And
Method for producing a composite eco-friendly long-fiber nonwoven fabric containing a plant-derived composition comprising the step of combining the integrated nonwoven web by heat bonding or needle punching to impart morphological stability of the nonwoven web.
제 1항에 있어서, 상기 심초형 필라멘트의 폴리유산으로 구성된 심성분과 식물에서 유래된 폴리에틸렌으로 구성된 초성분이 50~80 : 20~50의 중량비율로 구성되도록 함을 특징으로 하는 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포의 제조방법.
The plant-derived composition according to claim 1, wherein the heart component consisting of the polylactic acid of the herbaceous filament and the herbaceous component consisting 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 심 성분의 폴리유산은 식물에서 유래된 유산을 축합중합하여 직접적으로 제조된 방법을 사용하여 생산된 원료나, 개환중합에 의해 유산의 이량체로부터 간접적으로 제조된 폴리유산을 사용함을 특징으로 하는 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포의 제조방법.
The polylactic acid of claim 1, wherein the polylactic acid of the shim component is a raw material produced using a method directly prepared by condensation polymerization of plant-derived lactic acid, or a polylactic acid indirectly prepared from a dimer of lactic acid by ring-opening polymerization. Method for producing a composite eco-friendly long fiber nonwoven fabric containing a plant-derived composition, characterized in that using.
청구항 제1항, 제2항 및 제4항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 얻어진 것으로, 스판본드 부직포의 기초중량이 15 내지 100g/㎡인 것을 특징으로 하는 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포.
Claims 1, 2 and 4 of claim 1, wherein the spunbond nonwoven fabric has a basis weight of 15 to 100g / ㎡ composite eco-friendly long fiber containing a plant-derived composition Non-woven.
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