包含植物来源的聚乙烯的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物以及用于制造其的方法

技术领域

本发明涉及包含植物来源的聚乙烯的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物以及用于生产其的方法，并且更具体地涉及通过对植物来源的聚乙烯和石油来源的聚丙烯进行复合纺丝而生产的复合纤维和使用这样的复合纤维的纺粘非织造织物。

背景技术

作为构成非织造织物的纤维原材料，主要使用来源于化石燃料的材料例如聚丙烯和聚乙烯。然而，在其中环境污染的问题被认为是严重的全球性问题并且持续进行用于解决所述问题的生态友好型材料的研究的情况下，来源于石油的材料在从石油中提取期间具有高的二氧化碳排放量并且需要用生态友好型材料代替。

然而，由于常规的生态友好型材料聚焦于在处理时容易分解的可生物降解性而正在被开发并且被发布为产品，因此其与一般的石油来源的材料相比在性能和物理特性方面差并且在美观性和耐用性方面差，并因此在各种领域中还不可商购。

为了解决这样的问题，韩国注册专利第10-1231985号公开了用于通过以下来生产复合长纤维纺粘非织造织物的方法：使构成非织造织物的长丝形成为芯-壳型，将聚丙烯放置在芯组分中，以及将植物来源的聚乙烯放置在壳组分中。然而，该专利具有由于聚合物的可纺性差造成的生产率差的问题、以及具有无法实现其他非织造织物所需的物理特性的问题。特别地，由此形成的非织造网具有没有卷曲的简单结构，这导致热粘合过程期间形成薄的非织造物。因此，由于这样的非织造网形成高膨松(high loft)非织造织物是困难的，因此存在膨松性低和柔软性低的问题。

技术问题

已做出本发明以解决相关领域的上述问题，并且提供了生态友好型复合纤维和使用其的纺粘非织造织物，所述生态友好型复合纤维使生产期间产生的二氧化碳的量减少并且在具有厚度感的同时具有改善的柔软性。

从以下示例性实施方案的描述中，本发明的以上和其他目的和优点将变得更加明显。

技术方案

该目的通过由包含聚丙烯的第一组分和包含植物来源的聚乙烯的第二组分的复合纺丝而生产的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物来实现，其中第一组分的粘度和熔点高于第二组分的粘度和熔点。

优选地，第一组分的熔点可以为150℃至170℃，以及熔体流动指数可以为25g/10分钟至60g/10分钟。优选地，第二组分的熔点可以为120℃至130℃，以及熔体流动指数可以为16g/10分钟至24g/10分钟。此时，优选第一组分与第二组分之间的熔体流动指数的差值为20g/10分钟或更小。

优选地，第一组分和第二组分的重量比可以为70:30至50:50。

优选地，在单独纺丝和焚烧时，第二组分排放1,350kgCO

优选地，复合纤维纺粘非织造织物的厚度可以为0.6mm至0.8mm。

优选地，复合纤维纺粘非织造织物的手感-o-测试仪(Handle-o-meter，HOM)测量结果可以为2.5gf至4.5gf。

优选地，复合纤维纺粘非织造织物可以形成为使得第二组分的一部分以暴露于外面的形式纺丝或者以并排形式纺丝。

优选地，复合纤维纺粘非织造织物可以通过经由使用压花辊的热粘合来赋予形态稳定性而被制成为非织造织物。

优选地，复合纤维纺粘非织造织物可以通过以下形成：用单独的挤出机使第一组分和第二组分熔化，用能够并排纺丝的喷嘴对各聚合物进行纺丝，以及通过施加冷却空气使经纺丝的长丝固化。

此外，以上目的通过包含植物来源的聚乙烯的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物来实现，所述生态友好型复合纤维纺粘非织造织物通过以下形成：用单独的挤出机使包含聚丙烯的第一组分和包含植物来源的聚乙烯的第二组分熔化，用能够并排纺丝的喷嘴对各聚合物进行纺丝，通过施加冷却空气使经纺丝的长丝固化，通过拉长过程将固化的长丝拉长，然后使拉长的长丝在连续驱动的多孔筛网带上堆积以形成非织造网，以及使堆积的非织造网热粘合以向非织造网赋予形态稳定性，其中第一组分的粘度和熔点高于第二组分的粘度和熔点。

以上目的还通过用于生产包含植物来源的聚乙烯的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物的方法来实现，所述方法包括：用单独的挤出机使包含聚丙烯的第一组分和包含植物来源的聚乙烯的第二组分熔化并且用能够并排纺丝的喷嘴对各聚合物进行纺丝；通过施加冷却空气使经纺丝的长丝固化，通过拉长过程将固化的长丝拉长，然后使拉长的长丝在连续驱动的多孔筛网带上堆积以形成非织造网；以及使堆积的非织造网热粘合以向非织造网赋予形态稳定性，其中第一组分的粘度和熔点高于第二组分的粘度和熔点。

有益效果

如上所述，根据本发明的一个实施方案的包含植物来源的聚乙烯的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物通过经由以组合使用植物来源的聚乙烯来减少纤维材料的制造过程期间产生的二氧化碳的量而具有生态友好的特性。

此外，根据本发明的一个实施方案的包含植物来源的聚乙烯的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物可以提供高膨松非织造织物，所述高膨松非织造织物尽管使用生态友好型材料，但是在具有厚度感的同时保持柔软性。

此外，根据本发明的一个实施方案的包含植物来源的聚乙烯的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物通过包含植物来源的聚乙烯而具有在其在使用之后被燃烧和丢弃时二氧化碳排放量低的特征。

此外，根据本发明的一个实施方案的包含植物来源的聚乙烯的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物通过卷曲结构可以形成厚的高膨松非织造织物并且具有高膨松性，并且因此可以用于尿布和卫生巾的背片。

然而，本发明的效果不限于上述效果，并且本领域技术人员从上述描述中可以清楚地理解其他未提及的效果。

附图说明

图1为用于描述根据本发明的一个实施方案的包含植物来源的聚乙烯的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物的拉长的状态的视图。

具体实施方案

下文中，将参照本发明的实施方案和附图来详细地描述本发明。对本领域技术人员而言明显的是，这些实施方案仅通过实例的方式呈现以更具体地说明本发明，并且本发明的范围不限于这些实施例。

为了清楚起见，各个层和区域以增加的厚度示于图中。在整个说明书中，将相同的附图标记分配给相似的部件。当层、膜、区域、板等的部分被称为在另一个部分的“上方”时，这包括其中存在插入其间的另一个部分的情况以及存在“直接在……上方”的部分的情况。相反，当部分被称为直接在另一个部分的“上方”时，其意指不存在插入其间的其他部分。

除非另有限定，否则本文所使用的所有技术术语和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。在冲突的情况下，包括限定的本发明将是优先的。虽然也可以在实际中或者本发明的测试中使用与本文描述的方法和材料相似或等同的方法和材料，但是本文描述了合适的方法和材料。

根据本发明的一个实施方案的包含植物来源的聚乙烯的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物通过包含石油来源的聚丙烯的第一组分和包含植物来源的聚乙烯的第二组分的复合纺丝来生产。

此时，包含石油来源的聚丙烯的第一组分的粘度和熔点优选地高于包含植物来源的聚乙烯的第二组分的粘度和熔点。这是因为，当石油来源的聚丙烯和植物来源的聚乙烯经受并排复合纺丝时，由于存在不同种类的原材料之间的粘度和熔点的差异，因此更可能形成卷曲。

更具体地，包含石油来源的聚丙烯的第一组分的熔点优选为150℃至170℃。当第一组分的熔点低于150℃时，存在在热压过程中第一组分粘附至压花辊的问题；而当第一组分的熔点高于170℃时，由于需要大大增加热压温度以进行热压，因此出现增加的电力成本的问题。

第一组分的熔体流动指数优选为25g/10分钟至60g/10分钟。这是因为当第一组分的熔体流动指数小于25g/10分钟时，流动性不好，并因此出现不良纺丝的问题；而当第一组分的熔体流动指数大于60g/10分钟时，流动性太好，并因此在这种情况下也出现不良纺丝的问题。

包含植物来源的聚乙烯的第二组分的熔点优选为120℃至130℃。当第二组分的熔点低于120℃时，存在在热压过程中第二组分粘附至压花辊的问题；而当第二组分的熔点高于130℃时，由于需要大大增加热压温度以进行热压，因此出现增加的电力成本的问题。

此外，第二组分的熔体流动指数优选为16g/10分钟至24g/10分钟。当第二组分的熔体流动指数小于16g/10分钟时，流动性不好，并因此存在不良纺丝的问题；而当熔体流动指数大于24g/10分钟时，流动性太好，并因此在这种情况下仍然存在不良纺丝的问题。

此外，第一组分与第二组分之间的熔体流动指数的差值优选为20g/10分钟或更小。当第一组分与第二组分之间的熔体流动指数的差值大于20g/10分钟时，熔体流动指数之间的差值变大，并因此出现不良纺丝的问题。因此，优选将所述差值设定为以上范围。

此外，优选地，在复合纺丝中，构成复合纤维的第一组分和第二组分的重量比为70:30至50:50。当第一组分与第二组分的重量比大于70:30时，在全部复合纤维中使用的生态友好型材料的量减少，并因此大幅降低了二氧化碳减少的效果，这不是优选的；而当第一组分与第二组分的重量比小于50:50时，复合纤维和由复合纤维生产的非织造织物的柔软特性降低，使得使用所述非织造织物的产品的商业价值可能降低。

根据本发明的一个实施方案的包含植物来源的聚乙烯的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物使得使用之后的非织造织物或复合纤维的处理期间的焚烧期间产生的二氧化碳最小化以增强环境友好性。为此，在本发明中，优选对包含植物来源的聚乙烯的第二组分进行单独纺丝以在焚烧时排放1,350kgCO

通过包含石油来源的聚丙烯的第一组分和包含植物来源的聚乙烯的第二组分的复合纺丝而生产的复合纤维纺粘非织造织物的厚度为0.6mm至0.8mm。当复合纤维纺粘非织造织物的厚度小于0.6mm时，存在不容易感受厚度感的问题；而当厚度大于0.8mm时，其在加工非织造织物以生产产品时存在可加工性差的问题。

此外，复合纤维纺粘非织造织物的手感-o-测试仪(HOM)测量结果优选为2.5gf至4.5gf。当HOM的测量结果小于2.5gf时，存在在加工非织造织物以生产产品时可加工性差的问题；而当该结果超过4.5gf时，触感不柔软。

除了石油来源的聚丙烯组分之外，在不损害本发明的目的的范围内，第一组分根据需要可以包含其他组分。其他组分可以包括已知的耐热稳定剂、耐候稳定剂、各种类型的稳定剂、抗静电剂、防粘连剂、防混浊剂、填料、染料、颜料、天然油、合成油、蜡、或其组合。

稳定剂可以包括抗老化剂，例如2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)等；酚类抗氧化剂，例如四[亚甲基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯]甲烷、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸烷基酯等；2,2’-草酰氨基双[乙基-3-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸酯；脂肪酸金属盐，例如硬脂酸锌、硬脂酸钙和1,2-羟基硬脂酸钙等；多元醇脂肪酸酯，例如甘油单硬脂酸酯、甘油二硬脂酸酯、季戊四醇单硬脂酸酯、季戊四醇二硬脂酸酯和季戊四醇三硬脂酸酯等；或其组合。

填料可以包括二氧化硅、硅藻土、氧化铝、氧化钛、氧化镁、浮石粉、浮石球、氢氧化铝、氢氧化镁、碱性碳酸镁、白云石、硫酸钙、钛酸钾、硫酸钡、亚硫酸钙、滑石、粘土、云母、石棉、硅酸钙、蒙脱土、膨润土、石墨、铝粉、硫化钼、或其组合。

可以使用已知方法将上述基于丙烯的聚合物和根据需要使用的其他组分混合。

作为用于生产使用这样的复合纤维的非织造织物的方法，根据本发明的一个实施方案的用于生产包含植物来源的聚乙烯的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物的方法包括：用单独的挤出机使包含聚丙烯的第一组分和包含植物来源的聚乙烯的第二组分熔化并且用能够并排纺丝的喷嘴对各聚合物进行纺丝；通过施加冷却空气使经纺丝的长丝固化，通过拉长过程将固化的长丝拉长，然后使具有小的纤维直径的拉长的长丝在连续驱动的多孔筛网带上堆积以形成非织造网；以及通过热粘合或针刺使堆积的非织造网粘合以向非织造网赋予形态稳定性。此时，第一组分的粘度和熔点优选地高于第二组分的粘度和熔点。

如上所述，根据根据本发明的一个实施方案的用于生产包含植物来源的聚乙烯的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物的方法，首先生产包含第一组分和第二组分的复合纤维。通过单独的挤出机使石油来源的聚丙烯(第一组分)和植物来源的聚乙烯(第二组分)各自熔化，然后用能够并排纺丝的喷嘴对两种熔化的聚合物(第一组分聚合物和第二组分聚合物)进行纺丝，从而生产并排型复合纤维。此时，当复合纤维以并排形式进行复合纺丝时，第一组分和第二组分的重量比优选为70:30至50:50。

接下来，通过施加用于使长丝冷却的空气使得用各单独的挤出机熔化并且通过喷嘴纺丝的长丝以并排形式固化，从而生产复合纤维。然后，通过拉长过程将固化的长丝拉长，然后使具有小的纤维直径的拉长的长丝在连续驱动的多孔筛网带上堆积以形成非织造网。

当由如此纺丝的长丝形成非织造网时，非织造网的粘合向非织造网赋予形态稳定性，从而完成非织造形态。在这种情况下，作为用于向非织造网赋予形态稳定性的方法，可以使用热粘合法、针刺法等，并且优选地，可以使用热粘合法。此时，发现热粘合之后的非织造织物的物理特性根据包含石油来源的聚丙烯的第一组分和包含植物来源的聚乙烯的第二组分的含量而改变，并且发现生产率也根据热粘合条件而改变，并因此生产率或物理特性通过选择最佳的条件而得到改善。

具体地，所述物理特性可以通过经由能够并排纺丝的喷嘴使用不同比率的第一组分和第二组分、使得第一组分和第二组分的熔点和熔体流动指数满足上述条件、以及根据其将热粘合温度设定为144℃至152℃而改善。此时，当热粘合温度低于144℃时，石油来源的聚丙烯与植物来源的聚乙烯之间由于热的粘合强度是低的，并因此可能降低强度并且可能严重地产生绒毛；而当所述温度高于152℃时，热粘合的非织造织物层引起围绕热粘合驱动辊卷绕的现象，并因此生产变得不可能，这不是优选的。

在本发明中，用压花辊进行加工可以优选地作为使非织造网热粘合的方法。可以在其中粘合率(即，压花面积比)为13％或更小并且非压花单元面积为0.2mm

在此，非压花单元面积是指在所有侧上被压花部分围绕的非压花部分的最小单元中内接在压花中的矩形的最大面积。当在该范围内的条件下进行压花时，可以在保持需要的非织造织物强度的同时获得具有较高膨松性的非织造织物。

粘合率和非压花单元面积可以通过改变压花图案来调节。作为压花过程的结果，非织造织物可以包括压花部分和非压花部分，并且压花部分可以包括在开放的压花类型中以相等或不同的间隔顺序排列的多个单元压花图案部分。

图1为用于描述根据本发明的一个实施方案的包含植物来源的聚乙烯的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物的拉长的状态的视图。

参照图1，关于根据本发明的一个实施方案的包含植物来源的聚乙烯的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物，用单独的挤出机使各长丝熔化，使通过能够并排纺丝的喷嘴而纺丝的长丝冷却并且固化，然后，通过拉长过程，使具有小的纤维直径的拉长的长丝在连续驱动的多孔筛网带上堆积以形成非织造网。此时，在拉长期间由于并排纺丝使得包含聚丙烯的第一组分(A)和包含植物来源的聚乙烯的第二组分(B)在长丝中产生卷曲。因此，根据本发明的包含植物来源的聚乙烯的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物具有在复合长丝中形成有卷曲的复杂结构以形成厚的非织造织物。因此，本发明可以通过复合纤维长丝的卷曲结构来确保高膨松非织造织物的物理特性。

根据本发明的一个实施方案的包含植物来源的聚乙烯的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物可以为尿布、吸收制品、卫生间制品、卫生巾、支撑层或顶片、背片、或侧面收拢物(side gather)。

将参照实施例和比较例更详细地描述本发明的构成及其效果。然而，本实施例旨在具体地说明本发明，并且本公开内容的范围不限于这些实施例。

[实施例]

[实施例1]

将70重量％的聚丙烯树脂和30重量％的植物来源的聚乙烯树脂放入单独的挤出机中，捏合，通过具有多个孔的喷嘴进行熔融纺丝，然后使长丝在多孔传输带上随机堆积，使其穿过压花辊并且进行热压以生产重量为25gsm的非织造织物。

在这种情况下，聚丙烯聚合物(PP)为可从LG Chemical商购的商品名H7700并且具有34g/10分钟的熔体流动指数(MI)。此外，植物来源的聚乙烯聚合物(生物PE)为可从Braskem(巴西)商购的SHA7260并且具有20g/10分钟的熔体流动指数(MI)。

[实施例2]

以与实施例1中相同的方式制备非织造织物，不同之处在于添加50重量％的聚丙烯树脂和50重量％的植物来源的聚乙烯树脂。

[比较例1]

以与实施例1中相同的方式制备非织造织物，不同之处在于添加80重量％的聚丙烯树脂和20重量％的植物来源的聚乙烯树脂。

[比较例2]

以与实施例1中相同的方式制备非织造织物，不同之处在于添加40重量％的聚丙烯树脂和60重量％的植物来源的聚乙烯树脂。

[比较例3]

以与实施例1中相同的方式制备非织造织物，不同之处在于添加熔体流动指数为30g/10分钟的植物来源的聚乙烯树脂。

[比较例4]

以与实施例1中相同的方式制备非织造织物，不同之处在于添加熔体流动指数为10g/10分钟的植物来源的聚乙烯树脂。

[比较例5]

以与实施例1中相同的方式制备非织造织物，不同之处在于添加熔体流动指数为70g/10分钟的聚丙烯树脂。

[比较例6]

以与实施例1中相同的方式制备非织造织物，不同之处在于添加熔体流动指数为18g/10分钟的聚丙烯树脂。

[比较例7]

以与实施例1中相同的方式制备非织造织物，不同之处在于用石油来源的聚乙烯树脂代替植物来源的聚乙烯。在这种情况下，石油来源的聚乙烯聚合物(PE)为来自SKChemical的MM810并且具有30g/10分钟的熔体流动指数(MI)。

[比较例8]

以与实施例2中相同的方式制备非织造织物，不同之处在于用石油来源的聚乙烯树脂代替植物来源的聚乙烯。在这种情况下，石油来源的聚乙烯聚合物(PE)为来自SKChemical的MM810并且具有30g/10分钟的熔体流动指数(MI)。

[实验例]

通过如下测量根据以上实施例和比较例生产的非织造织物的物理特性来对其进行评估。

(1)重量的测量

根据作为测试方法的INDA标准测试(INDA Standard Test，IST)方法编号WSP130.1测量重量。

(2)拉伸强度和伸长率的测量

根据作为测试方法的INDA标准测试(IST)方法编号WSP 110.4测量拉伸强度和伸长率。

(3)手感-o-测试仪(HOM)的测量

根据作为测试方法的INDA标准测试(IST)方法编号WSP 90.3测量HOM值。

(4)厚度的测量

根据作为测试方法的INDA标准测试(IST)方法编号WSP 120.1测量厚度。

(5)碳排放量的测量

对于石油来源的聚丙烯和石油来源的聚乙烯的碳排放，参照关于国家LCI数据库信息网络中的均聚聚丙烯生产的数据。

对于植物来源的聚乙烯的碳排放，参照由作为实施例和比较例中使用的植物来源的聚乙烯SHA7260的制造商的Braskem(巴西)提供的数据。

根据上述实施例1和2以及比较例1至8的物理特性和根据以上实验例测量的实验结果示于表1和表2中。

[表1]

[表2]

实施例1和2使用聚丙烯树脂作为复合纤维的第一组分并且使用植物来源的聚乙烯树脂作为复合纤维的第二组分，并且第一组分和第二组分的重量比和熔体流动指数满足本文所需的条件。可以看出实施例1和2分别具有0.71mm和0.62mm的厚度，并且满足0.6mm至0.8mm的厚度条件以及满足HOM条件(分别具有2.9gf和3.3gf的HOM测量值)，使得高膨松非织造织物具有需要的厚度和柔软性。

然而，由于不满足聚丙烯树脂和植物来源的聚乙烯树脂的含量(按重量％计)为70:30至50:50的条件的比较例1和2的厚度分别为0.48mm和0.88mm，并且HOM测量结果分别为5.5gf和1.8gf，因此可以看出厚度太薄并因此获得过度柔软的特性，或者可以看出厚度太厚并因此柔软特性不足，使得高膨松非织造织物无法实现合适的物理特性。

此外，由于其中植物来源的聚乙烯的熔体流动指数高于所需条件的比较例3的厚度为0.39mm，并且HOM测量结果为5.1gf，因此可以看出厚度太薄并且非织造织物不具有柔软性。

此外，可以看出其中植物来源的聚乙烯的熔体流动指数低于所需条件的比较例4不能被纺丝以形成正常的非织造织物。

此外，可以看出其中植物来源的聚乙烯和聚丙烯之间的熔体流动指数的差值过大的比较例5不能被纺丝以形成正常的非织造织物。

此外，由于其中聚丙烯树脂的熔体流动指数低于25g/10分钟并且低于植物来源的聚乙烯的熔体流动指数的比较例6的厚度为0.38mm，并且HOM测量结果为5.2gf，因此可以看出厚度太薄并且柔软性差，使得高膨松非织造织物无法实现合适的物理特性。

此外，由于使用石油来源的聚乙烯而不是植物来源的聚乙烯的比较例7和8的二氧化碳排放量分别为4595kgCO

如上所述，根据根据本发明的一个实施方案的包含植物来源的聚乙烯的生态友好型复合纤维纺粘非织造织物及其生产方法，通过包含植物来源的聚乙烯(生物PE)作为生态友好型材料，与常规的高膨松非织造织物相比，改善了厚度和柔软特性(柔软的)，并且实现了二氧化碳减少的效果。更具体地，可以确定在并排型高膨松的常规聚丙烯材料的情况下，厚度为约0.62cm，而本发明更厚，例如0.62mm至0.71mm，并且HOM值甚至更柔软，例如2.9gf至3.2gf。

虽然以上已经详细地描述了本发明的示例性实施方案，但是本发明的范围不限于此，并且本领域技术人员使用所附权利要求书中限定的本公开内容的基本构思而进行的各种修改和改进也落入本发明的范围内。

(附图标记)

A：用包含聚丙烯的第一组分纺丝的长丝

B：用包含植物来源的聚乙烯的第二组分纺丝的长丝