KR20140083359A - 생산성이 향상된 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 생산성이 향상된 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포 및 그 제조방법에 대한 것으로, 상기한 본 발명의 생산성이 향상된 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포의 제조방법은 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 포함하고, 상기 방사에 있어서 초성분에 함유되는 산화방지제는 인계 산화방지제를 첨가하여 방사함을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 생산성이 향상된 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포의 제조방법은 초성분에 함유되는 산화방지제는 인계 산화방지제를 첨가하여 제조함에 의해 방사시 사절 및 결점이 현저히 줄어들게 개선하므로 공정안정성이 향상되어 친환경 부직포의 생산성을 높일 수 있게 한다.

Description

생산성이 향상된 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}

본 발명은 생산성이 향상된 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포 및 그 제조방법에 대한 것으로, 보다 자세하게는 부직포를 구성하는 폴리머에 식물에서 추출한 에탄올을 정제하여 만든 폴리에틸렌을 함유시키므로서 비석유계 폴리머의 사용에 따른 이산화탄소 발생량 저감 효과와 함께 부직포의 촉감을 좋게 하는 복합 친환경 장섬유 부직포를 특정한 공정에 의해 제조할 수 있는 방법을 제공하므로서 생산성을 향상시켜 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포를 효과적으로 제조할 수 있는 방법 및 이에 의해 제조된 부직포에 대한 것이다.

친환경 소재의 발굴 및 적용은 지구온난화가 가속화됨에 따라 꾸준히 진행되어 오고 있으며, 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.

따라서, 이러한 단점을 개선하기 위한 다양한 방법들이 제안되었는데, 예를 들어 대한민국 특허출원 제2002-0046821호에서는 종래의 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) 및 일본국 특개평 6-264343호(1994)에는 장섬유들이 용융 압출되고 스크린에 적층되어 부직 웹을 형성하는 스펀본드 기술의 폴리유산 부직포에 대해 기술하고 있으나, 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. 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 실정이었다.

따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명자 등은 대한민국 특허출원번호 제2011-003943호에서, "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 하는 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포의 제조방법"을 개시하였다.

그러나, 상기한 종래의 방법에 따른 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포는 CO₂ 배출 저감으로 기존 PP 단독 부직포에 비해 친환경성이 우수하지만 폴리머의 방사성이 나빠 생산성이 저하한다는 문제점이 있다.

특허문헌 1: 대한민국 특허출원번호 제2002-0046821호 특허문헌 2: 일본국 특개평7-48769호 특허문헌 3: 일본국 특개평6-264343호 특허문헌 4: 대한민국 특허출원번호 제2011-003943호

따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 있어서의 문제점을 감안하여 된 것으로, 본 발명의 주목적은 폴리프로필렌을 주성분으로 하고 식물에서 추출된 에탄올을 이용하여 자연친화적 폴리에틸렌을 복합방사하여 물리적 강도와 촉감이 우수한 장섬유 부직포를 생산성의 저하 없이 효과적을 생산할 수 있는 방법을 제공하므로서 기존 석유계 폴리머 만으로 구성된 부직포에 비하여 이산화탄소 발생량을 획기적으로 저감시킬 수 있는, 생산성이 향상된 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기한 특성을 갖는 촉감이 우수하고 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포를 우수한 작업성으로 제조할 수 있는 방법을 제공하기 위한 것이다.

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.

상기한 본 발명의 목적은 종래의 폴리프로필렌 단독 부직포에 비해 식물 유래 폴리에틸렌의 복합방사는 친환경성이 우수하지만 복합방사시 흐름 지수가 서로 다른 두 가지 원료가 방사될 때 야기되는 사절 발생 및 결점 발생으로 인한 생산성이 떨어지는 단점이 있음을 인지하고 이에 대한 해결을 위해 원료 개선을 통해 최적화할 수 있는 방법을 밝혀 냄으로서 달성될 수 있었다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 생산성이 향상된 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포의 제조방법은;

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 포함하고,

상기 방사에 있어서 초성분은 산화방지제를 부가한 식물에서 유래한 폴리에틸렌을 사용하여 산화를 방지하므로 방사성을 안정화시키고 결점발생을 줄이면서 방사하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 초성분에 부가되는 산화방지제는 인계 산화방지제로 300 내지 1000ppm으로 첨가하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 심초형 필라멘트의 폴리프로필렌으로 구성된 심성분과 식물에서 유래된 폴리에틸렌으로 구성된 초성분이 50~80 : 20~50의 비율로 구성되도록 함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 필라멘트는 섬도 2 내지 3데니어로 제조함을 특징으로 한다.

상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 생산성이 향상된 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포는;

상기한 본 발명의 제조방법에 따라 얻어진 것으로, 부직포의 기초중량이 10 내지 100g/㎡인 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 생산성이 향상된 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포의 제조방법은 초성분에 함유되는 산화방지제를 인계 산화방지제를 첨가함으로써 초성분의 식물유래 폴리에틸렌이 용융부터 웹 형성(Web Forming)까지 안정되어 사절 발생 및 결점 발생 부분을 개선하므로 공정안정성이 향상되어 친환경 부직포의 생산성을 높일 수 있게 한다.

이하에서, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 실시형태에 따른 생산성이 향상된 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포의 제조방법 부직포를 구성하는 필라멘트를 심초형으로 하여 심성분에는 폴리프로필렌을 위치시키고, 초 성분에는 식물에서 유래한 폴리에틸렌을 위치시켜 복합 장섬유 스펀본드 부직포를 제조하는 방법으로서, 본 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 포함하여 구성되고, 특히 상기 초성분에는 산화방지제로 인계 산화방지제를 첨가하여 방사하여 필라멘트를 생산한다.

상기 종래의 기술에서 설명된 선행특허 등에서는 복합 방사시 사절발생 및 결점 발생으로 인하여 생산성이 현저히 떨어지는 문제점을, 상기와 같이 본 발명에 따른 원료 개선으로 사절 발생 및 결점 발생을 방지하여 생산성을 높일 수 있게 되었다. 구체적으로는, 상기에 개시된 종래의 기술 방법에 따라 방사할 경우 초성분에 함유되어 있는 페놀계 산화방지제는 일정 온도이상으로 용융하여 방사시 사절 및 결점 발생을 야기하여 생산성이 현저하게 저하되는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명에서는 초성분에 함유되어 있는 페놀계 산화방지제에 부가하여 인계 산화방지제를 첨가하는 구성을 제공한다. 이때 첨가하는 인계 산화방지제의 함유량은 300 내지 1000ppm으로 구성되어야 하며, 만일 상기 인계 산화방지제가 300ppm 미만일 경우에는 산화방지제 본연의 역할인 산화방지가 제대로 되지 않아 부직포를 제조 후 색이 변하는 황변 현상이 발생하며, 1000ppm을 초과할 경우에는 방사성이 오히려 저하될 우려가 있어 바람직하지 않다.

본 발명의 다른 실시형태에 따르면, 상기 심초형 필라멘트의 폴리프로필렌으로 구성된 심성분과 식물에서 유래된 폴리에틸렌으로 구성된 초성분이 바람직하기로는 50~80 : 20~50의 비율로 구성되어 질 수 있다. 가장 바람직하기로는 상기 심초형 필라멘트의 심성분과 초성분이 50:50의 비율로 구성된다. 만일, 상기 심성분을 구성하는 폴리프로필렌의 구성비가 50% 미만일 경우 필라멘트의 저신도 고강성 특성이 감소되어 부직포의 물성이 저하될 우려가 있으며, 초성분을 구성하는 식물유래 폴리에틸렌의 구성비를 20% 미만으로 할 경우 전체 부직포에서 친환경 소재의 사용량이 떨어져 이산화탄소(CO₂) 저감 효과가 크게 감소하여 바람직하지 않다.

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 사용할 수 있다.

상기 본 발명에 따라 집적된 부직 웹은 이후 열압착 등의 방법으로 결합되어 부직포 형태를 완성하는데, 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.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 필라멘트는 섬도 2 내지 3데니어로 제조되어 질 수 있고, 이러한 필라멘트로부터 얻어진 스판본드 부직포의 기초중량은 10 내지 100g/㎡인 것으로 할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 범주가 이들 실시예에 한정되는 것이 아님은 물론이다.

실시예 1

융점이 165℃인 폴리프로필렌을 심성분으로 하고, 융점이 125℃인 식물유래 폴리에틸렌을 초성분으로 하여 각각의 익스트루더에서 원료를 용융시켰다. 용융된 폴리머는 복합방사 스핀빔 내의 분배판에 의해 별도의 유로로 이동하여 복합 단면 심초형으로 방사되어 필라멘트를 형성하게 되는데, 이때 초성분은 페놀계 산화방지제와 인계 산화방지제 500ppm을 포함한 식물유래 폴리에틸렌을 사용하였다. 이때 섬유를 구성하는 초성분과 심성분의 비율은 50:50이었다. 방사된 필라멘트는 다공성 스핀벨트에 적층되어 웹을 형성하며, 웹은 본딩과정을 거쳐 최종 부직포를 제조하였다.

비교예 1

상기 초성분의 산화방지제를 페놀계 산화방지제만 함유한 식물유래 폴리에틸렌으로 방사한 것 이외에는 실시예 1과 같이 하여 부직포를 제조하였다.

비교예 2

상기 초성분의 산화방지제를 인계 산화방지제만 함유한 식물유래 폴리에틸렌으로 방사한 것 이외에는 실시예 1과 같이 하여 부직포를 제조하였다.

비교예 3

상기 초성분의 인계 산화방지제를 200ppm 함유한 식물유래 폴리에틸렌으로 방사한 것 이외에는 실시예 1과 같이 하여 부직포를 제조하였다.

비교예 4

상기 초성분의 인계 산화방지제를 1300ppm 함유한 식물유래 폴리에틸렌으로 방사한 것 이외에는 실시예 1과 같이 하여 부직포를 제조하였다.

상기 표에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명인 실시예 1에 따른 방법은 종래의 통상적인 방법인 비교예들의 방법에 비하여 방사성이 현저하게 우수하게 됨을 알 수 있으며, 또한 사절의 수 및 결점의 수 또한 현격하게 감소되었다.

상기 본 발명의 상세한 설명에서는 비록 한정된 실시예를 예시하여 설명하고 있으나, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (5)

1. 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 포함하고,
   상기 방사에 있어서 초성분은 산화방지제를 부가한 식물에서 유래한 폴리에틸렌을 사용하여 산화를 방지하므로 방사성을 안정화시키고 결점발생을 줄이면서 방사하는 것을 특징으로 하는 생산성이 향상된 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포의 제조방법.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 초성분에 부가되는 산화방지제는 인계 산화방지제로 300 내지 1000ppm으로 첨가하는 것을 특징으로 하는 생산성이 향상된 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포의 제조방법.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 심초형 필라멘트의 폴리프로필렌으로 구성된 심성분과 식물에서 유래된 폴리에틸렌으로 구성된 초성분이 50~80 : 20~50의 비율로 구성되도록 함을 특징으로 하는 생산성이 향상된 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포의 제조방법.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 필라멘트는 섬도 2 내지 3데니어로 제조함을 특징으로 하는 생산성이 향상된 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포의 제조방법.
   
5. 청구항 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 제조방법에 따라 얻어진 것으로, 부직포의 기초 중량이 10 내지 100g/㎡인 것을 특징으로 하는 식물유래 조성물을 함유한 복합 친환경 장섬유 부직포.