KR20160079770A - Polylactic acid blended non-woven fabric having improved flexibility and method for preparing same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유연성이 향상된 폴리락트산 블렌드 부직포 및 그 제조방법에 대한 것으로, 상기한 본 발명의 유연성이 향상된 폴리락트산 블렌드 부직포는 폴리락트산과 폴리프로필렌 블렌드 방사를 통해 제조된 부직포에 있어서, 상기 블렌딩을 위한 고분자 혼합물의 총중량 중 폴리락트산의 중량은 10 내지 80중량%이고, 폴리프로필렌의 중량은 10 내지 89중량%이며, 분산제의 중량은 1 내지 7중량%이고, 유연제의 중량은 1 내지 3중량%로 구성되며 상기 부직포의 전체 중량은 10 내지 100gsm으로 된 것임을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 유연성이 향상된 폴리락트산 블렌드 부직포 및 그 제조방법은 특정한 유연제를 일정한 비율로 첨가하므로 부직포의 표면의 마찰계수를 낮춰주어 유연성을 향상시켜, 종래의 폴리프로필렌/폴리락트산 부직포의 낮은 탄소배출 특성에 부가하여 폴리락트산 특유의 딱딱한 성질(Stiffness) 때문에 유연성이 떨어지는 단점을 해결하였고, 또한 분산제를 사용하여 혼합 및 방사시 제조 공정 조건의 특정하게 조절하여 폴리락트산과 폴리프로필렌이 균일하게 혼합되어 방사 및 부직포화 되도록 하여 생산성을 고양하여 상기한 종래의 문제점을 해소하였다.The present invention relates to a polylactic acid blend nonwoven fabric having improved flexibility and a method for producing the same, wherein the polylactic acid blend nonwoven fabric having improved flexibility according to the present invention is a nonwoven fabric prepared by spinning polylactic acid and polypropylene blend, The weight of the polylactic acid is 10 to 80% by weight, the weight of the polypropylene is 10 to 89% by weight, the weight of the dispersant is 1 to 7% by weight, the weight of the softener is 1 to 3% by weight And the total weight of the nonwoven fabric is 10 to 100 gsm.
The polylactic acid blend nonwoven fabric having improved flexibility according to the present invention and the method of manufacturing the same having the above-described structure and the method of manufacturing the same have improved flexibility by lowering the friction coefficient of the surface of the nonwoven fabric by adding a specific softener at a certain ratio, The polylactic acid and the polypropylene are uniformly dispersed in the polylactic acid and the polylactic acid and the polypropylene are uniformly controlled in the mixing and spinning processes using a dispersant. So as to be spinnable and nonwoven fabric, thereby improving the productivity and solving the above-mentioned conventional problems.
Description
본 발명은 유연성이 향상된 폴리락트산 블렌드 부직포 및 그 제조방법에 대한 것으로, 더욱 자세하게는, 생분해성이 우수한 폴리락트산에 특정한 분산제를 사용하여 폴리락트산과 폴리프로필렌을 블렌드하여 특정한 조건으로 방사하여 부직포를 제조하므로 탄소배출 저감에 용이한 폴리락트산 블렌드 부직포에 있어서 부직포 표면의 마찰계수를 낮추고 유연성을 향상하여 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 유연성이 향상된 폴리락트산 블렌드 부직포 및 그 제조방법에 대한 것이다.The present invention relates to a polylactic acid blend nonwoven fabric having improved flexibility and a method for producing the same. More particularly, the present invention relates to a blend of polylactic acid and polypropylene using a dispersant specific to polylactic acid having excellent biodegradability, The present invention relates to a polylactic acid blend nonwoven fabric which can be easily reduced in carbon emission and which has improved flexibility and which can improve the quality of a product by lowering the friction coefficient of the nonwoven fabric surface and improving flexibility.
기술의 발전과 삶의 질의 향상에 따라 기하급수적으로 늘어나는 폐 고분자에 의한 환경오염 문제와 석유값 급등으로 인하여, 환경 부담이 적고 바이오매스(biomass)로부터 얻어 재생이 가능한 식물유래 고분자 재료가 주목받고 있다. 특히, 근래 환경오염이 심해지면서 토양 또는 매립지에서 자연 분해될 수 있는 생분해성 고분자가 각광을 받고 있다.Polymer materials derived from plants that can be regenerated from biomass due to environmental pollution and soaring petroleum prices due to the exponential increase of waste polymers due to technological advancement and quality of life are attracting attention . In particular, biodegradable polymers that can be decomposed spontaneously in soil or landfill are attracting attention as environmental pollution becomes worse in recent years.
이러한 고분자 중 지방족 폴리에스테르 고분자는 가공성이 우수하고 분해 특성의 조절이 용이하여 생분해성 고분자로서 가장 많이 연구되고 있는데, 특히 그 중 폴리락트산(polylactic acid: PLA)의 경우 전세계에 10만 톤 규모의 시장을 형성하고 있고, 식품 포장재 및 용기, 전자제품 케이스 등의 일반 플라스틱이 사용되었던 분야까지 그 적용 범위가 확대되고 있는 실정이다. 현재까지 폴리락트산 수지의 주된 용도는 폴리락트산의 생분해성 특성을 이용한 일회용 제품, 예를 들면 식품 용기, 랩, 필름 등에 이용되는 것이 일반적이었다.Among these polymers, aliphatic polyester polymers have been studied extensively as biodegradable polymers because of their excellent processability and easy control of their decomposition properties. Among them, polylactic acid (PLA) And applications to general plastic such as food packaging materials, containers and electronic product cases have been expanded. Until now, the main use of polylactic acid resin has been generally used for disposable products using biodegradable properties of polylactic acid, such as food containers, wraps, and films.
또한, 근래에는 폴리락트산과 폴리프로필렌을 블렌드(blend)하는 연구가 진행되고 있는데, 상기한 폴리락트산을 폴리프로필렌과 블렌드하여 사용할 경우에 석유 원료 유래의 범용 수지의 사용량을 억제할 수 있어 결과적으로 석유 원료의 사용량이 억제될 수 있으며, 또한 폐기시의 탄산가스의 발생과 연소열을 저하시킬 수 있어 환경 부담을 줄일 수 있는 방법으로 각광받고 있다. 특히, 현재 일회용 위생제품에 가장 많이 쓰이고 있는 폴리프로필렌의 경우 1톤의 폴리프로필렌을 연소시키는데 발생하는 이산화탄소의 양이 3,200kg 인데 반해, 폴리락트산의 경우 1,830kg로 폴리프로필렌의 57% 수준밖에 되지 않아 매우 유리한 위치에 있다고 볼 수 있다.In recent years, studies have been conducted to blend polylactic acid and polypropylene. When the polylactic acid is blended with polypropylene, the use amount of the general-purpose resin derived from a petroleum raw material can be suppressed. As a result, The use amount of the raw material can be suppressed, and the generation of carbon dioxide gas at the time of disposal and the heat of combustion can be lowered, and thus it has been attracting attention as a method for reducing environmental burden. Especially, polypropylene which is most used in disposable hygiene products, the amount of carbon dioxide generated in burning 1 ton of polypropylene is 3,200 kg, whereas the amount of polylactic acid is 1,830 kg, which is only 57% of polypropylene It can be said that it is in a very favorable position.
그러나, 상기한 유리한 측면에도 불구하고, 상기 폴리락트산과 폴리프로필렌을 블렌드할 경우에 폴리락트산과 폴리프로필렌과의 분산성이 충분하지 않아 내열성이나 기계적 특성을 향상시키지 못하는 문제점이 있으며, 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 폴리락트산과 폴리락트산 이외의 열가소성 수지와의 블렌드화하는 방법과, 폴리락트산과 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate)와의 블렌드를 개시하고 있으나, 상기 방법들은 폴리락트산과 비상용성인 폴리프로필렌에 있어서 상용성을 향상시키는 데에는 한계가 있었고, 또한, 폴리락트산과 범용수지를 블렌드하여 방사할 경우에는 제조 공정에 따라 다이의 심한 압력 상승과 실 끊어짐 현상 등의 문제점이 발생되어 현실적으로 사용할 수 없었는데, 이는 폴리락트산과 범용수지 간 상용성이 좋더라도 방사 제조 공정이 뒷받침되지 않으면 부직포를 제조할 수 없음을 의미한다. 따라서, 상기한 문제점을 해결하기 위한 연구가 지속되어 대한민국 특허공개공보 제2002-0029110호에서는 유체 처리 특성을 갖는 생분해성 부직 재료를 갖는 일회용 흡수 제품을 제공하기 위한 것으로, 열가소성 조성물의 제조 및 가공처리를 개선시키기 위하여 상용화제를 사용하는 것과 폴리락트산과 폴리프로필렌 및 상용화제를 사용하여 섬유들을 제조하는 것에 대해 개시하였으며, 대한민국 특허공개공보 제2012-0063063호에서는, 폴리락트산의 블렌드 방사를 통한 생분해성과 낮은 탄소배출 특성을 갖는 부직포는 폴리락트산과 폴리프로필렌 블렌드 방사를 통해 제조된 부직포에 있어서, 상기 블렌딩을 위한 고분자 혼합물의 총중량 중 폴리락트산의 중량은 10 내지 80중량%이고, 폴리프로필렌의 중량은 10 내지 89중량%이며, 분산제의 중량은 1 내지 10중량%로 구성되며, 상기 부직포의 전체 중량은 10 내지 100gsm으로 된 것임을 특징으로 하는 폴리락트산의 블렌드 방사를 통한 생분해성과 낮은 탄소배출 특성을 갖는 부직포 및 그 제조 방법을 개시하였다.However, in spite of the above-mentioned advantageous aspect, when the polylactic acid and the polypropylene are blended, the dispersibility of the polylactic acid and the polypropylene is not sufficient and the heat resistance and the mechanical properties can not be improved. A method of blending polylactic acid with a thermoplastic resin other than polylactic acid and a method of blending polylactic acid with polymethylmethacrylate have been disclosed. However, these methods are not suitable for polylactic acid and polypropylene There has been a limit to improve the compatibility and in addition, when blending polylactic acid with a general-purpose resin and spinning, problems such as a serious pressure rise of the die and a yarn breaking phenomenon may occur depending on the manufacturing process, Commercial use between lactic acid and general-purpose resin It means that the nonwoven fabric can not be manufactured unless the spinning process is supported even if the properties are good. Therefore, in order to solve the above-mentioned problem, researches continue. Korean Unexamined Patent Application Publication No. 2002-0029110 proposes a disposable absorbent product having a biodegradable nonwoven material having fluid treatment properties. And polylactic acid and polypropylene and a compatibilizing agent. Korean Patent Laid-Open Publication No. 2002-0063063 discloses a method for producing biodegradable polylactic acid by blend spinning of polylactic acid Wherein the weight of the polylactic acid in the total weight of the polymer blend for blending is 10 to 80% by weight, the weight of the polypropylene is 10 to 10% by weight, To 89% by weight, the weight of the dispersing agent is 1 to 10% by weight %, And the total weight of the nonwoven fabric is 10 to 100 gsm. The nonwoven fabric having biodegradability and low carbon emission characteristics by blend spinning of polylactic acid and a method for producing the nonwoven fabric are disclosed.
그러나, 상기한 종래의 폴리락트산 블렌드 부직포들은 주로 수지 혼합성에 따른 방사성의 개선에 초점을 두고 있는 것으로, 이들의 블렌드 부직포의 기계적 또는 물리적 물성 개선에 대해서는 거의 인식하고 있지 않으며, 따라서 이에 대한 연구는 거의 없는 실정이다.However, the above-mentioned conventional polylactic acid blend nonwoven fabrics mainly focus on improvement of radioactivity due to resin mixing property, and little or no improvement in the mechanical or physical properties of these blend nonwoven fabrics is recognized. Therefore, It is absent.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 기술적인 상황을 감안하여 된 것으로 본 발명의 주요 목적은 폴리락트산과 범용수지 간 상용성을 우수하게 하여 방사하므로 제조하므로 기계적 물성이 개선되고 탄소배출량을 줄일 수 있는 부직포에 있어서 이들 제조된 부직포의 물리적 물성인 유연성이 우수하게 되어 다양한 용도로 사용될 수 있게 되어 상품성이 향상된 폴리락트산 블렌드 부직포를 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above-mentioned technical circumstances, and it is a main object of the present invention to provide a polylactic acid composition which is excellent in compatibility between a polylactic acid and a general- The present invention is to provide a polylactic acid blend nonwoven fabric which is excellent in flexibility as a physical property of the nonwoven fabric and can be used for various purposes.
본 발명의 다른 목적은 상기한 우수한 물리적 특성을 갖는 부직포를 보다 용이하게 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a nonwoven fabric having excellent physical properties as described above more easily.
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 본 발명의 목적은 폴리락트산과 폴리프로필렌과의 블렌드시 상용성을 향상시키는 특정한 분산제를 적용하면서 또한 유연제를 일정비율로 부가하므로 폴리프로필렌 내에 폴리락트산을 고르게 분산시킬 수 있어 방사시 제조 공정 조건의 조절에 따라 부직포의 방사성이 우수하면서도 제조된 부직포의 유연성이 현저하게 개선할 수 있음을 밝혀내어 달성되었다.It is an object of the present invention to provide a method for producing polylactic acid by dispersing polylactic acid in a polypropylene uniformly while applying a specific dispersant for improving compatibility with polylactic acid and polypropylene, The flexibility of the produced nonwoven fabric can be remarkably improved while being excellent in radioactivity of the nonwoven fabric.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유연성이 향상된 폴리락트산 블렌드 부직포는;To achieve the above object, the present invention provides a polylactic acid blend nonwoven fabric having improved flexibility;
폴리락트산과 폴리프로필렌 블렌드 방사를 통해 제조된 부직포에 있어서,In a nonwoven fabric produced by polylactic acid and polypropylene blend spinning,
상기 블렌딩을 위한 고분자 혼합물의 총중량 중 폴리락트산의 중량은 10 내지 80중량%이고, 폴리프로필렌의 중량은 10 내지 89중량%이며, 분산제의 중량은 1 내지 7중량%이고, 유연제의 중량은 1 내지 3중량%로 구성되며 상기 부직포의 전체 중량은 10 내지 100gsm으로 된 것임을 특징으로 한다.Wherein the weight of the polylactic acid is 10 to 80 wt%, the weight of the polypropylene is 10 to 89 wt%, the weight of the dispersant is 1 to 7 wt%, the weight of the softener is 1 to 10 wt% 3 wt%, and the total weight of the nonwoven fabric is 10 to 100 gsm.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 유연제는 에루카미드(Erucamide)계 유연제를 사용한 것임을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, the softening agent is an erucamide softening agent.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 에루카미드(erucamide)는 스테아릴 에루카미드 또는 에루실 에루카미드임을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the erucamide is a stearyl erucamide or an erucyl erucamide.
본 발명의 다른 구성에 따르면, 상기 분산제는 폴리락트산 중합체와 혼화성으로 되는 친수성 부분 및 폴리프로필렌 중합체와 혼화성으로 되는 소수성 부분을 포함하는 것임을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, the dispersing agent comprises a hydrophilic part which is miscible with the polylactic acid polymer and a hydrophobic part which is miscible with the polypropylene polymer.
상기한 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유연성이 향상된 폴리락트산 블렌드 부직포의 제조방법은;According to another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a polylactic acid blend nonwoven fabric having improved flexibility, comprising:
폴리락트산과 폴리프로필렌 블렌드 방사를 통해 부직포를 제조하는 방법에 있어서,A method for producing a nonwoven fabric by spinning a polylactic acid and a polypropylene blend,
상기 제조방법은 블렌딩을 위한 고분자 혼합물의 총중량 중 폴리락트산의 중량을 10 내지 80중량%, 폴리프로필렌의 중량을 10 내지 89중량%, 분산제의 중량을 1 내지 7중량%, 유연제의 중량을 1 내지 3중량%로 구성하여 실질적인 연속상으로서의 폴리락트산과 폴리프로필렌을 분산제를 통하여 폴리프로필렌 수지 내에 폴리락트산을 고르게 건식 혼합하여 분산시키므로 열가소성 조성물 건조 혼합물을 형성하는 단계;Wherein the weight of the polylactic acid is 10 to 80 wt%, the weight of the polypropylene is 10 to 89 wt%, the weight of the dispersant is 1 to 7 wt%, the weight of the softener is 1 to 7 wt% 3% by weight of polylactic acid and polypropylene as a substantially continuous phase are dispersed in the polypropylene resin through the dispersing agent so that the polylactic acid is evenly mixed and dispersed to form a dry mixture of the thermoplastic composition;
상기 열가소성 조성물 건조 혼합물을 유리하게는 교반시키거나, 휘젓거나 또는 다른 방식으로 블렌딩하여 폴리락트산 중합체, 폴리프로필렌 중합체 및 분산제를 효과적으로 균일하게 혼합하여 균질한 건조 혼합물을 형성시키는 단계;Effectively mixing the polylactic acid polymer, the polypropylene polymer and the dispersing agent uniformly to form a homogeneous dry mixture by agitating, agitating or otherwise blending the dry mixture of thermoplastic compositions;
상기 건조 혼합물을 압출기 중에서 용융 블렌딩시켜 폴리락트산 중합체, 폴리프로필렌 중합체 및 분산제를 효과적으로 균일하게 혼합하여 균질한 용융 혼합물을 형성시키는 단계; 및Melt blending the dry mixture in an extruder to effectively and uniformly mix the polylactic acid polymer, the polypropylene polymer and the dispersant to form a homogeneous molten mixture; And
상기 용융 혼합물을 방사하여 웹을 형성하고 열압착하여 부직포를 형성하는 단계로 구성되며;Forming a web by spinning the molten mixture to form a nonwoven fabric by thermocompression;
상기 부직포의 전체 중량을 10 내지 100gsm으로 되도록 제조함을 특징으로 한다.The total weight of the nonwoven fabric is 10 to 100 gsm.
본 발명의 또 다른 구성에 따르면, 상기 폴리락트산은 용융흐름지수(MI: Melt Index, 210℃)가 15 내지 30g/10분인 폴리락트산을 사용함을 특징으로 한다.According to another embodiment of the present invention, the polylactic acid is characterized by using polylactic acid having a melt flow index (MI: Melt Index, 210 ° C) of 15 to 30 g / 10 min.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 유연성이 향상된 폴리락트산 블렌드 부직포 및 그 제조방법은 특정한 유연제를 일정한 비율로 첨가하므로 부직포의 표면의 마찰계수를 낮춰주어 유연성을 향상시켜, 종래의 폴리프로필렌/폴리락트산 부직포의 낮은 탄소배출 특성에 부가하여 폴리락트산 특유의 딱딱한 성질(Stiffness) 때문에 유연성이 떨어지는 단점을 해결하였고, 또한 분산제를 사용하여 혼합 및 방사시 제조 공정 조건의 특정하게 조절하여 폴리락트산과 폴리프로필렌이 균일하게 혼합되어 방사 및 부직포화 되도록 하여 생산성을 고양하여 상기한 종래의 문제점을 해소하였다.The polylactic acid blend nonwoven fabric having improved flexibility according to the present invention and the method of manufacturing the same having the above-described structure and the method of manufacturing the same have improved flexibility by lowering the friction coefficient of the surface of the nonwoven fabric by adding a specific softener at a certain ratio, The polylactic acid and the polypropylene are uniformly dispersed in the polylactic acid and the polylactic acid and the polypropylene are uniformly controlled in the mixing and spinning processes using a dispersant. So as to be spinnable and nonwoven fabric, thereby improving the productivity and solving the above-mentioned conventional problems.
발명의 실시를 위한 최선의 형태Best Mode for Carrying Out the Invention
이하, 본 발명을 바람직한 실시형태에 의해 보다 자세하게 설명한다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the preferred embodiments.
본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서 본 발명의 명세서 전반에 걸쳐 사용된 상기한 폴리락트산에 대해 먼저 정의하면, 폴리락트산은 일반적으로 락트산 또는 락티드의 중합에 의해 제조되는 것이며, 따라서 본 발명에서 사용되는 용어 "폴리락트산"은 락트산 또는 락티드의 중합에 의해 제조되는 중합체를 나타내고자 한 것이다. 임의의 공지의 중합방법, 예를 들어, 중축합 또는 개환 중합을 사용하여 락트산을 중합할 수 있다. 중축합 방법에서, 예를 들어 L-락트산, D-락트산 또는 이들의 혼합물은 탈수-중축합에 직접 적용된다. 개환 중합 방법에서, 락트산의 시클릭다이머인 락티드는 중합조절제 및 촉매의 도움으로 중합에 적용된다. 락티드는 L-락티드, D-락티드 및 DL-락티드(메조(meso)-락티드, L-락트산과 D-락트산의 축합물로도 불림)를 포함할 수 있다. 각각의 상기 락티드 (즉,L-락티드, D-락티드 및 DL-락티드)는 다이머이다. 즉, 이들은 2개의 락트산 단위로 이루어진다. 그의 키랄 중심 때문에, 락트산은 2개의 상이한 입체화학적 이성체, 즉 R 이성체 및 S 이성체 형상을 갖는다. D-락티드는 2개의 R 이성체를 포함하고, L-락티드는 2개의 S 이성체를 포함하고, 메조-락티드는 R 이성체 및 S 이성체를 포함한다. 상이한 이성체를 혼합하고 필요한 경우 중합하여 아래에서 보다 상세히 설명되는 임의의 요구되는 조성 및 결정도를 갖는 폴리락트산을 얻을 수 있다. 또한, 소량의 사슬 연장제 (예를 들어 아래에서 설명되는 디이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물 또는 산 무수물)를 사용하여 폴리락트산의 분자량을 증가시킬 수 있다. 적합하게는, 폴리락트산의 중량 평균 분자량은 약 60,000 내지 약 1,000,000이다.Prior to describing the present invention in detail, the above-mentioned polylactic acid used throughout the specification of the present invention is defined first, polylactic acid is generally prepared by polymerization of lactic acid or lactide, The term "polylactic acid" is intended to refer to a polymer produced by the polymerization of lactic acid or lactide. Any known polymerization method, for example, polycondensation or ring-opening polymerization, can be used to polymerize the lactic acid. In the polycondensation process, for example, L-lactic acid, D-lactic acid or a mixture thereof is applied directly to the dehydration-polycondensation. In ring-opening polymerization processes, the lactide, a cyclic dimer of lactic acid, is applied to the polymerization with the aid of polymerization regulators and catalysts. Lactides may include L-lactide, D-lactide and DL-lactide (also referred to as condensates of meso-lactide, L-lactic acid and D-lactic acid). Each of the lactides (i.e., L-lactide, D-lactide and DL-lactide) is a dimer. That is, they consist of two lactic acid units. Because of its chiral center, lactic acid has two different stereochemically isomeric forms, namely the R and S isomeric forms. The D-lactide comprises two R-isomers, the L-lactide comprises two S-isomers, and the meso-lactide comprises R-isomers and S-isomers. The different isomers may be mixed and, if necessary, polymerized to obtain a polylactic acid having any desired composition and crystallinity as described in more detail below. In addition, the molecular weight of the polylactic acid can be increased by using a small amount of a chain extender (for example, a diisocyanate compound, an epoxy compound or an acid anhydride as described below). Suitably, the weight average molecular weight of the polylactic acid is from about 60,000 to about 1,000,000.
본 발명에 사용될 수 있는 적합한 폴리락트산 중합체로는, 여기에 한정되는 것은 아니지만, 하나의 구체적인 예로는 미국 미네소타주 미네아폴리스 소재의 네이처웍스(Natureworks)(네어처웍스(등록상표)) 이라는 이름으로 상업적으로 입수가능하다. 다른 적합한 폴리락트산 중합체는 독일 크라일링 소재의 비오머 인코포레이티드(Biomer, Inc.)로부터 비오머(BIOMER™) L9000 또는 미쓰이 케미칼(Mitsui Chemical)(라세아(LACEA™))로부터 상업적으로 입수가능하다. 또 다른 적합한 폴리락트산은 본 발명에 참조로 인용되는 미국 특허 제4,797,468호; 제5,470,944호; 제5,770,682호; 제5,821,327호; 제5,880,254호; 및 제6,326,458호에 기술되어 있는 것을 사용할 수 있다.Suitable polylactic acid polymers that may be used in the present invention include, but are not limited to, those commercially available under the name Natureworks (Mineral Works < (R) >) from Minneapolis, Minn. Available. Other suitable polylactic acid polymers are commercially available from BIOMER (TM) L9000 or Mitsui Chemical (LACEA (TM)) from Biomer, Inc. of Krailling, Germany. It is possible. Another suitable polylactic acid is disclosed in U.S. Patent Nos. 4,797,468; 5,470,944; 5,770,682; 5,821, 327; 5,880,254; And 6,326,458 may be used.
또한, 상기 폴리락트산의 용융유동 지수는 임의의 온도(예컨대, 210℃)에서 10분에 2160g의 하중에 적용될 때 압출 유량계 오리피스(직경 0.0825인치)를 통해 강제로 보내질 수 있는, ASTM 시험방법 D1238-E에 따라 측정되는 중합체의 중량(g)을 나타낸다. 폴리락트산은 또한 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. 이하에 더 상세하게 논의되는 바와 같이, 융점 및 유리전이온도는 모두 ASTM D-3417에 따라 시차 주사 열량계("DSC")를 사용하여 결정될 수 있다.In addition, the melt flow index of the polylactic acid can be determined by ASTM Test Method D1238-A, which can be forced through an extrusion flow meter orifice (diameter 0.0825 inch) when applied to a load of 2160 grams at 10 minutes at any temperature E < / RTI > The polylactic acid is also typically at a melting point of from about 100 占 폚 to about 240 占 폚, in some embodiments from about 120 占 폚 to about 220 占 폚, and in some embodiments, from about 140 占 폚 to about 200 占 폚. These low melting point polylactic acid are useful in that they are biodegraded at high speed. The glass transition temperature ("Tg") of the polylactic acid is also relatively low to improve the solubility and processability of the polymer. For example, the Tg may be about 80 캜 or less, in some embodiments about 70 캜 or less, in some embodiments about 65 캜 or less. As discussed in more detail below, the melting point and the glass transition temperature can both be determined using a differential scanning calorimeter ("DSC") in accordance with ASTM D-3417.
상기한 폴리락트산 중합체는 일반적으로 락트산의 중합반응에 의해 제조된다. 그러나, 화학적으로 등가의 재료가 또한 락타이드의 중합반응에 의해 제조될 수 있음을 당 업계의 통상의 숙련인은 알 수 있을 것이다. 이 때문에, 본 명세서에서 사용되는 '폴리락트산 중합체'란 용어는 락트산 또는 락타이드의 중합반응에 의해 제조되는 중합체를 나타내기 위한 것이다.The above-mentioned polylactic acid polymer is generally produced by polymerization reaction of lactic acid. However, one of ordinary skill in the art will recognize that chemically equivalent materials can also be prepared by polymerization of lactide. For this reason, the term " polylactic acid polymer " as used herein is intended to mean a polymer produced by the polymerization reaction of lactic acid or lactide.
일반적으로, 폴리락트산 중합체는 바람직한 특성을 나타내는 열가소성 조성물(예를 들면, 폴리프로필렌 중합체)을 생성시키는데 효과적인 양으로 열가소성 조성물 중에 존재하는 것이 바람직하다. 폴리락트산 중합체는 일반적으로 약 10 중량% 내지 약 80 중량%, 적합하게는 약 15 중량% 내지 약 70 중량%, 더욱 적합하게는 약 20 중량% 내지 약 60 중량%의 양으로 열가소성 조성물에 존재하게 되는데, 이때 모든 중량%는 열가소성 조성물에 존재하는 폴리락트산 중합체, 폴리프로필렌 중합체 및 분산제의 총 중량을 기준으로 한다. 열가소성 조성물이 실질적으로 방사되어 부직포를 형성하기 위해서는 폴리프로필렌 중합체가 일반적으로 실질적인 연속상이어야 할 필요가 있기 때문에, 열가소성 조성물 중의 3개의 성분들의 조성비를 유지하는 것이 중요하다. 성분비의 대략적인 한계는 성분들의 밀도를 기준으로 결정될 수 있다. 성분의 밀도를 부피로 환산하고(각 성분 100g으로 추정), 성분들의 부피를 함께 더하여 전체 열가소성 조성물의 부피를 구하고, 성분들의 중량 평균을 계산하여 블렌드 중의 폴리락트산 중합체가 부피 대부분을 차지하는 열가소성 조성물을 제조하는데 필요한 각 성분의 대략적인 최소비를 얻을 수 있다.In general, the polylactic acid polymer is preferably present in the thermoplastic composition in an amount effective to produce a thermoplastic composition (e. G., A polypropylene polymer) exhibiting the desired properties. The polylactic acid polymer is generally present in the thermoplastic composition in an amount of from about 10 wt% to about 80 wt%, suitably from about 15 wt% to about 70 wt%, more preferably from about 20 wt% to about 60 wt% Wherein all weight percentages are based on the total weight of the polylactic acid polymer, polypropylene polymer, and dispersant present in the thermoplastic composition. It is important to maintain the compositional ratio of the three components in the thermoplastic composition, since the polypropylene polymer generally needs to be a substantially continuous phase in order for the thermoplastic composition to be substantially radiated to form a nonwoven. The approximate limit of composition ratios can be determined based on the density of the components. The volume of the component is converted to the volume (estimated at 100 g of each component), the volumes of the components are added together to determine the volume of the total thermoplastic composition, and the weight average of the components is calculated so that the thermoplastic composition in which the polylactic acid polymer in the blend occupies most of the volume The approximate minimum ratio of each component required for production can be obtained.
또한, 폴리프로필렌 중합체는 폴리올레핀계 중합체에 속하는 수지로서 당 업계에 공지되어 있다. 물품으로 제조될 수 있는 임의의 폴리올레핀, 예를 들면 스펀본드 장섬유가 본 발명에 사용하기 적합한 것으로 생각된다. 폴리프로필렌은 고밀도 또는 저밀도일 수 있고, 일반적으로 직쇄 또는 분지쇄 중합체일 수 있다. 폴리프로필렌의 제조 방법은 당업계의 통상의 숙련인에게 공지되어 있다.Further, the polypropylene polymer is known in the art as a resin belonging to a polyolefin-based polymer. Any polyolefin, e. G., Spunbond long fibers, which may be made into articles, are considered suitable for use in the present invention. The polypropylene can be high density or low density, and can generally be a straight chain or branched chain polymer. Methods for making polypropylene are known to those of ordinary skill in the art.
상기한 바와 같은 폴리프로필렌은 일반적으로 자연적으로 소수성이다. 본 명세서에서 사용된 용어 '소수성'이란 공기 중에서의 물의 접촉각이 적어도 90도인 재료를 말한다. 대조적으로, 본 명세서에서 용어 '친수성'이란 공기 중에서의 물의 접촉각이 90도 미만인 재료를 말한다. 본 발명에 따르면, 상기 접촉각 측정치는 문헌[Robert J. Good and Robert J. Stromberg, Ed., in 'Surface and Colloid Science - Experimental Methods', Vol. II,(Plenum Press, 1979), pages 63-70]에 기재되어 있는 바와 같이 하여 구할 수 있다.Polypropylene as described above is generally naturally hydrophobic. As used herein, the term " hydrophobic " refers to a material having a contact angle of water in air of at least 90 degrees. In contrast, the term " hydrophilic " as used herein refers to a material having a contact angle of water in air of less than 90 degrees. According to the present invention, the contact angle measurements are described in Robert J. Good and Robert J. Stromberg, Ed., In 'Surface and Colloid Science - Experimental Methods', Vol. II, (Plenum Press, 1979), pages 63-70.
일반적으로 폴리락트산 중합체 및 폴리프로필렌이 모두 용융 가공가능한 것이 일반적으로 바람직하다. 그러므로, 폴리락트산 중합체 및 폴리프로필렌은 10분 당 약 1 그램 내지 10분 당 약 200 그램, 적합하게는 10분 당 약 10 그램 내지 10분 당 약 100 그램, 보다 적합하게는 10분 당 약 20 그램 내지 10분 당 약 40 그램의 용융 유량을 나타내는 것이 바람직하다. 재료의 용융 유량은 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되어 있는 ASTM 시험 방법 D1238-E에 따라 구할 수 있다.Generally, it is generally preferable that both the polylactic acid polymer and the polypropylene can be melt-processed. Therefore, the polylactic acid polymer and polypropylene should have a viscosity of from about 1 gram per 10 minutes to about 200 grams per 10 minutes, suitably from about 10 grams per 10 minutes to about 100 grams per 10 minutes, more preferably from about 20 grams per 10 minutes To about 10 grams per minute. The melt flow rate of the material can be obtained according to ASTM Test Method D1238-E, which is incorporated herein by reference.
상기 중합체들이 화학적으로 동일하지 않고, 따라서 서로 다소 불혼화성이어서 상기 중합체들의 혼합물의 가공처리에 나쁜 영향을 미치기 쉽기 때문에, 폴리락트산 중합체 및 폴리프로필렌 중합체의 가공성을 개선시키는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다. 예를 들면, 폴리락트산 중합체 및 폴리프로필렌 중합체 때때로 그들 스스로 효과적으로 혼합하기 어렵고 본질적으로 균질한 혼합물로서 제조하기 어렵다. 일반적으로, 폴리락트산 중합체 및 폴리프로필렌 중합체의 효과적인 제조 및 단일 열가소성 조성물로의 가공처리를 돕기 위하여 분산제를 사용하는 것이 바람직한 것으로 밝혀졌다.It has been found desirable to improve the processability of the polylactic acid polymer and the polypropylene polymer, since the polymers are not chemically identical and are thus somewhat incompatible with each other, which is likely to adversely affect the processing of the mixture of the polymers. For example, polylactic acid polymers and polypropylene polymers are sometimes difficult to manufacture as an essentially homogeneous mixture which is difficult to mix effectively on their own. In general, it has been found desirable to use dispersants to aid in the effective manufacture of polylactic acid polymers and polypropylene polymers and in the processing of single thermoplastic compositions.
본 발명에 사용하기 적합한 분산제는 일반적으로 폴리락트산 중합체와 혼화성으로 되는 친수성 부분 및 폴리프로필렌 중합체와 혼화성으로 되는 소수성 부분을 일반적으로 포함한다. 이들 친수성 및 소수성 부분은 일반적으로 별도의 블록으로 존재하여 전체 분산제 구조는 디블록 또는 랜덤 블록일 수 있다. 분산제는 열가소성 조성물의 제조 및 가공처리를 개선시키기 위하여 처음에는 가소화제로서 작용하는 것이 일반적으로 바람직하다. 이어서 열가소성 조성물로부터 가공처리된 재료인 본 발명의 부직 재료 중에서, 가공처리된 재료의 공기 중에서의 물의 접촉각을 변화시킴으로써 분산제가 계면활성제로서 작용하는 것이 일반적으로 바람직하다. 분산제의 소수성 부분은 폴리스타이렌일 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다. 분산제의 친수성 부분은 에틸렌 옥시드, 에톡실레이트, 글리콜, 알콜 또는 이들의 임의의 혼합물을 함유할 수 있다. 적합한 분산제의 성분은 스타이렌-에틸렌-부틸렌-스타이렌 블록 공중합체 성분인 것이 바람직하다.Dispersants suitable for use in the present invention generally comprise a hydrophilic moiety that is miscible with the polylactic acid polymer and a hydrophobic moiety that becomes miscible with the polypropylene polymer. These hydrophilic and hydrophobic moieties are generally present in separate blocks and the overall dispersant structure may be a diblock or random block. It is generally preferred that the dispersant act as a plasticizer initially to improve the preparation and processing of the thermoplastic composition. It is then generally preferred that the dispersing agent act as a surfactant by varying the contact angle of water in the air of the processed material in the nonwoven material of the present invention which is a material that has been processed from the thermoplastic composition. The hydrophobic portion of the dispersant can be, but is not limited to, polystyrene. The hydrophilic portion of the dispersant may contain ethylene oxide, ethoxylate, glycols, alcohols or any mixture thereof. The component of the suitable dispersing agent is preferably a styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer component.
분산제가 바람직한 특성을 나타내는 열가소성 조성물을 생성시키는데 효과적인 양으로 열가소성 조성물 중에 존재하는 것이 일반적으로 바람직하다. 일반적으로, 최소량의 분산제가 열가소성 조성물 중에서 다른 성분들과의 효과적인 블렌딩 및 가공처리를 달성하는데 필요하게 된다. 일반적으로, 너무 많은 양의 분산제는 열가소성 조성물의 가공처리 문제를 초래하게 된다. 분산제는 유리하게는 약 1 중량% 내지 약 7 중량%, 바람직하게는 약 1.5 중량% 내지 약 6 중량%, 보다 바람직하게는 약 2 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 열가소성 조성물 중에 존재하게 되며, 이때 모든 중량%는 열가소성 조성물 중에 존재하는 폴리락트산 중합체, 폴리프로필렌 중합체 및 분산제의 총 중량을 기준으로 한다.It is generally preferred that the dispersant be present in the thermoplastic composition in an amount effective to produce the thermoplastic composition exhibiting the desired properties. In general, a minimum amount of dispersant is required to achieve effective blending and processing with other components in the thermoplastic composition. In general, too much dispersant will result in processing problems of the thermoplastic composition. The dispersant is advantageously present in the thermoplastic composition in an amount of from about 1% to about 7%, preferably from about 1.5% to about 6%, more preferably from about 2% to about 5% , Wherein all weight percentages are based on the total weight of the polylactic acid polymer, polypropylene polymer and dispersant present in the thermoplastic composition.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 유연제가 1 내지 3 중량%가 혼합되는데, 상기 유연제는 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)11CONH2의 에루카미드(Erucamide)계 유연제를 사용하는 것이 바람직하고, 상기 에루카미드계로는 특히 스테아릴 에루카미드 또는 에루실 에루카미드를 예를 들 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, 1 to 3% by weight of a softener is mixed, wherein the softener is an erucamide softener of CH 3 (CH 2 ) 7 CH═CH (CH 2 ) 11 CONH 2 And examples of the erucamide system include stearyl erucamide and erucyl erucamide.
상기와 같이 본 발명에 따른 폴리락트산의 블렌드 방사를 통한 생분해성과 낮은 탄소배출 특성 및 유연성이 향상된 부직포로써 상기 유연제는 1 내지 3% 중량이 바람직한데, 그 이유로는 유연제 함량이 1% 미만이면 부직포 표면의 마찰 계수를 낮춰주는 효과가 미미하며, 3%가 초과되면 마찰 계수를 낮춰주는 효과는 좋지만 부직포가 벨트를 통과하는 공정에서 슬립이 발생하여 공정상의 문제를 일으켜 바람직하지 않다.As described above, the non-woven fabric improved in biodegradability, low carbon emission characteristics and flexibility through blend spinning of the polylactic acid according to the present invention is preferably 1 to 3% by weight. If the content of the softener is less than 1% The effect of reducing the coefficient of friction of the nonwoven fabric is low. However, when the content of the nonwoven fabric is less than 3%, the effect of lowering the coefficient of friction is good.
본 발명에 따른 부직포의 제조를 위한 열가소성 조성물의 주 성분들을 앞에서 설명하였지만, 상기 열가소성 조성물은 이들로 제한되지 않고 얻어지는 부직포의 바람직한 특성에 악영향을 미치는 않는 다른 성분들을 포함할 수 있다. 추가의 성분으로 사용될 수 있는 재료의 예로는, 안료, 항산화제, 안정화제, 계면활성제, 왁스, 유동성 촉진제, 고상 용매, 가소화제, 핵제, 미립자, 및 열가소성 조성물의 가공성을 향상시키기 위하여 첨가된 재료들을 비제한적으로 포함할 수 있다. 상기 추가의 성분들이 열가소성 조성물 중에 포함되는 경우, 상기 추가의 성분들은 유리하게는 약 5 중량% 미만, 보다 유리하게는 약 3 중량% 미만, 적합하게는 약 1 중량% 미만의 양으로 사용되는 것이 일반적으로 바람직하며, 이때 모든 중량%는 열가소성 조성물 중에 존재하는 폴리락트산 중합체, 폴리프로필렌, 분산제 및 유연제의 총 중량을 기준으로 한다.Although the main components of the thermoplastic composition for making the nonwoven fabric according to the present invention have been described above, the thermoplastic composition is not limited thereto and may include other components that do not adversely affect the desired properties of the resulting nonwoven fabric. Examples of materials that can be used as additional components include pigments, antioxidants, stabilizers, surfactants, waxes, flow promoters, solid solvents, plasticizers, nucleating agents, particulates, and materials added to improve the processability of thermoplastic compositions As shown in FIG. If the additional ingredients are included in the thermoplastic composition, the additional ingredients advantageously are used in amounts of less than about 5% by weight, more advantageously less than about 3% by weight, suitably less than about 1% by weight Where all weight percentages are based on the total weight of the polylactic acid polymer, polypropylene, dispersant, and softener present in the thermoplastic composition.
본 발명에 사용된 열가소성 조성물은 일반적으로 폴리락트산 중합체, 폴리프로필렌 중합체, 분산제 및 유연제와 임의의 추가의 성분들의 혼합물의 형태로 얻어지는 것이다. 폴리락트산 중합체는 실질적인 폴리프로필렌 중합체의 연속 상 내에 둘러 싸여진 실질적인 불연속 상을 형성한다. 열가소성 조성물에 바람직한 특성을 달성하기 위해서는, 폴리락트산 중합체, 폴리프로필렌 중합체, 분산제 및 유연제가 서로 실질적으로 반응되지 않은 채로 유지되는 것이 바람직하다. 이 때문에, 폴리락트산 중합체, 폴리프로필렌, 분산제 및 유연제 각각은 열가소성 조성물의 별도의 성분들로 남아 있는다. 또한, 폴리프로필렌 중합체는 실질적인 연속 상을 형성하고, 폴리락트산 중합체는 실질적인 불연속상을 형성하고, 이때 폴리프로필렌 중합체 연속 상은 실질적으로 그의 구조 내에서 폴리락트산 중합체를 둘러싼다.The thermoplastic compositions used in the present invention are generally obtained in the form of a mixture of polylactic acid polymers, polypropylene polymers, dispersants and softeners and any additional components. The polylactic acid polymer forms a substantially discontinuous phase enclosed within the continuous phase of the substantially polypropylene polymer. In order to achieve the desired properties for the thermoplastic composition, it is preferred that the polylactic acid polymer, the polypropylene polymer, the dispersant and the softener remain substantially unreacted with each other. For this reason, each of the polylactic acid polymer, polypropylene, dispersant and softener remains as separate components of the thermoplastic composition. In addition, the polypropylene polymer forms a substantially continuous phase, and the polylactic acid polymer forms a substantially discontinuous phase, wherein the polypropylene polymer continuous phase substantially encloses the polylactic acid polymer within its structure.
본 발명의 한 실시형태에 있어서는 폴리락트산 중합체, 폴리프로필렌 중합체, 분산제 및 유연제를 함께 건식 혼합하여 열가소성 조성물 건조 혼합물을 형성시킨 후, 이 열가소성 조성물 건조 혼합물을 유리하게는 교반시키거나, 휘젓거나 또는 다른 방식으로 블렌딩하여 폴리락트산 중합체, 폴리프로필렌 중합체, 분산제 및 유연제를 효과적으로 균일하게 혼합하여 본질적으로 균질한 건조 혼합물을 형성시킨다. 이어서, 건조 혼합물을 예를 들면 압출기 중에서, 용융 블렌딩시켜 폴리락트산 중합체, 폴리프로필렌 중합체 및 분산제를 효과적으로 균일하게 혼합하여 본질적으로 균질한 용융 혼합물을 형성시킨다.In one embodiment of the present invention, the polylactic acid polymer, the polypropylene polymer, the dispersant and the softening agent are dry mixed together to form a dry mixture of the thermoplastic composition, and then the dry mixture of the thermoplastic composition is advantageously stirred, stirred, To effectively uniformly mix the polylactic acid polymer, the polypropylene polymer, the dispersant, and the softener to form an essentially homogeneous dry mixture. The dry mixture is then melt-blended, for example, in an extruder to effectively mix the polylactic acid polymer, polypropylene polymer and dispersant uniformly to form an essentially homogeneous molten mixture.
앞에서 설명된 열가소성 조성물로부터 제조되는 다성분 섬유의 제조 방법을 설명하도록 한다. 중합체의 용융 방사는 연속 필라멘트, 예를 들면 스펀본드 또는 멜트블로운, 및 비연속 필라멘트, 예를 들면 스테이플 및 숏컷(short-cut) 섬유의 구조물의 제조를 포함한다. 스펀본드 또는 멜트블로운 섬유를 제조하기 위하여, 일반적으로 열가소성 조성물을 압출시켜 분배 시스템에 공급하는데, 여기서 열가소성 조성물이 방사구 플레이트 내로 도입된다. 방사된 섬유를 이어서 냉각시키고, 고화시키고, 공기역학 시스템으로 연신시켜 종래의 부직포로 성형시킨다. 한편, 숏컷 또는 스테이플 섬유를 제조하기 위하여, 직접 부직 구조물로 성형시키기 보다는 방사된 섬유를 냉각시키고, 고화시키고, 일반적으로 기계적 롤 시스템으로 중간 필라멘트 직경으로 연신시키고 수집한다. 이어서, 섬유를 그의 연화 온도 이하의 온도에서 바람직한 최종 섬유 직경으로 '냉각 연신'시키고, 크림핑시키거나 또는 모양부착시키고, 바람직한 섬유 직경으로 절단한다.A method for producing a multicomponent fiber produced from the thermoplastic composition described above will be described. Melt spinning of the polymer involves the production of continuous filaments, such as spunbond or meltblown, and the construction of non-continuous filaments, such as staples and short-cut fibers. To produce spunbond or meltblown fibers, a thermoplastic composition is typically extruded and fed to a dispensing system wherein the thermoplastic composition is introduced into the spinneret plate. The spun fibers are then cooled, solidified, stretched into an aerodynamic system and molded into a conventional nonwoven. On the other hand, to produce short cut or staple fibers, rather than being molded into a direct nonwoven structure, the spun fibers are allowed to cool, solidify, and generally stretch to an intermediate filament diameter with a mechanical roll system and collect. The fiber is then 'cold stretched' to the desired final fiber diameter at a temperature below its softening temperature, crimped or patterned, and cut to the desired fiber diameter.
압출된 열가소성 조성물 및/또는 섬유의 연신을 위한 냉각 공정은 조성물이 수용성 성분들을 포함하기 때문에 물을 포함하지 않는 냉각 수단을 사용하는 것이 바람직하다. 냉각은 일반적으로 주위 온도 또는 주위 온도 미만의 공기를 압출된 중합체 위로 송풍시켜 달성된다. 이때 냉각 온도는 일반적으로 10 내지 20℃ 사이가 바람직하며 더욱 바람직하게는 13 내지 18℃가 바람직하다.The cooling process for stretching the extruded thermoplastic composition and / or fibers is preferably a cooling means that does not include water, since the composition comprises water-soluble components. Cooling is generally accomplished by blowing air below the ambient or ambient temperature onto the extruded polymer. At this time, the cooling temperature is generally preferably between 10 and 20 ° C, more preferably between 13 and 18 ° C.
폴리락트산 재료는 공정후반의 열 가공처리 동안 종종 열 수축을 행한다. 열 수축은 주로 비정질 상 및 불완전한 결정질 상에서 중합체 세그먼트들의 열 유도된 사슬 이완 때문에 일어난다. 이러한 문제를 극복하기 위하여, 사슬 이완 및 불완전한 결정질 구조의 재정렬을 가능하게 하기보다는 열 에너지가 직접 용융시키도록 결합 단계 전에 재료의 결정화를 최대화시키는 것이 일반적으로 바람직하다. 이러한 문제에 대한 대표적인 해결책은 재료에 열경화 처리를 가하는 것이다. 이 때문에, 제조된 재료, 예를 들면 섬유가 결합 롤에 도달하여 열경화 처리를 받을 때, 섬유는 이미 완전히 또는 매우 많이 배향되어 있기 때문에 실질적으로 수축하지 않게 된다. 본 발명은 다성분 섬유의 형태 때문에 이러한 추가의 가공처리 단계에 대한 필요성을 없앤다. 전술된 바와 같이 폴리프로필렌은 일반적으로 폴리락트산의 예측되는 열 수축을 최소화시키는 강화 구조를 제공한다.The polylactic acid material often undergoes thermal contraction during the thermal processing of the second half of the process. Heat shrinkage is mainly due to thermally induced chain relaxation of the polymer segments in the amorphous phase and incomplete crystalline phase. In order to overcome this problem, it is generally desirable to maximize the crystallization of the material prior to the bonding step so that the thermal energy melts directly rather than allowing chain relaxation and rearrangement of incomplete crystalline structures. A typical solution to this problem is to apply heat curing treatment to the material. For this reason, when the produced material, such as fibers, reaches the binding roll and undergoes a heat curing treatment, the fibers do not substantially shrink because they are already completely or very much oriented. The present invention eliminates the need for this additional processing step due to the shape of the multicomponent fiber. Polypropylene as described above generally provides a reinforcing structure that minimizes the predicted thermal shrinkage of the polylactic acid.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 폴리락트산과 폴리프로필렌 블렌드 방사를 통한 부직포의 제조 방법은 실질적인 연속상으로서의 폴리락트산과 폴리프로필렌을 분산제를 통화여 폴리프로필렌 수지 내에 폴리락트산을 고르게 분산시킴으로써 실질적으로 분해될 수 있지만, 섬유의 효과적인 기계적 특성 및 액체 처리 특성을 나타내는 부직 구조물로 용이하게 가공될 수 있는 부직포를 제조할 수 있게 한다.As described above, the method for producing a nonwoven fabric by spinning of polylactic acid and polypropylene blend according to the present invention is characterized in that polylactic acid and polypropylene as a substantially continuous phase are dispersed in a polylactic acid by uniformly dispersing polylactic acid in a polypropylene resin But it is possible to prepare a nonwoven fabric which can be easily processed into a nonwoven structure exhibiting effective mechanical properties and liquid treatment characteristics of the fibers.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따르면, 폴리락트산/폴리프로필렌 블렌드 방사를 통한 부직포 제조 방법에 있어서 폴리락트산과 분산제를 원료를 계량하는 도징(Dosing) 시스템을 이용하여 폴리프로필렌과 함께 일정한 비율로 익스트루더로 전달될 수 있으며, 이때 폴리락트산의 투입율은 상기한 바와 같이 유리하게는 약 10 중량% 내지 약 80 중량%, 적합하게는 약 15 중량% 내지 약 70 중량%, 더욱 적합하게는 약 20 중량% 내지 약60 중량%의 양인 것이 바람직하다. 만일, 폴리락트산 투입율이 10 중량% 미만으로 투입시에는 탄소저감 효율이 낮은 문제점이 있고, 90 중량% 초과시에는 통산의 설비에서 부원료의 투입량이 많아 어려운 문제가 있고, 원가 상승의 문제가 있기 때문에 바람직하지 않다.According to a preferred embodiment of the present invention, in a method for producing a nonwoven fabric by polylactic acid / polypropylene blend spinning, polylactic acid and a dispersant are extruded at a constant ratio together with polypropylene using a dosing system, , Wherein the loading rate of the polylactic acid is advantageously from about 10% to about 80% by weight, suitably from about 15% to about 70% by weight, more preferably from about 20% % To about 60% by weight. If the polylactic acid feed rate is less than 10% by weight, the carbon reduction efficiency is low. If the polylactic acid feed rate is more than 90% by weight, there is a problem in that the amount of the sub- It is not preferable.
상기 분산제를 포함한 폴리락트산/폴리프로필렌 블렌드 혼합물은 열가소성 또는 방사가능한 고분자이다. 본 명세서에서 사용되는 "혼합물"이라는 용어는 두 개 이상의 고분자의 균질 혼합물 또는 이성분 섬유(Bi-comonent)와 같이 두 개 이상의 물리적으로 별개의 고분자의 비균질 혼합물을 포함한다. 다음으로, 분산제를 포함한 폴리락트산/폴리프로필렌 블렌드 혼합물을 방사하는데, 방사된 필라멘트는 벌집 모양의 챔버를 통하여 분사되는 냉각공기에 의해 고화되고 상부에서 불어주는 공기와 컨베이어 벨트 하부에서 흡입하는 공기의 압력에 의해 연신되고 컨베이어 벨트 상에 일정한 중량으로 적층되어 웹이 형성된다. 웹은 단층(멜트블로운 층 M, 또는 스펀본드 층 S), 두 층(SS 또는 SM)의 복합물 또는 3개 이상의 층(SMS, SMMS, SSMMS, SSMMSS 웹)의 복합화 층을 포함할 수 있다. 특정한 웹은 중량(gsm)이 크게 다를 수 있고 이러한 중량 변화는 층별의 토출량 및 이송되는 벨트의 속도로 조정될 수 있다. 마지막으로 집적된 웹은 역학적 특성 및 형태안정성으로 부여하기 위하여 열적으로 결합한다. 접착면적을 한정하는 것은 아니지만 칼렌더(Calender) 롤(Roll)의 구성은 한쪽은 통상적으로 접착면적이 10~20중량%를 가지는 엠보스(Emboss) 롤 면, 다른 한쪽은 표면이 매끄러운 롤로 구성되어 있으며 다층으로 집적된 웹은 상기 롤을 통과하면서 시트화 된다. 집적된 웹의 결합에 있어서 상기의 열적 결합뿐만 아니라 화학적 본딩(레진 본딩), 수류 결합 및 니들 펀칭로 이루어진 군으로부터 선택된 프로세스와 같은 본 기술분야에서 잘 알려진 임의의 프로세스에 의해서 장섬유 부직포 웹을 결합하여 부직포를 형성할 수 있다. 바람직하게는 열적 본딩이 상용될 수 있다.The polylactic acid / polypropylene blend mixture containing the dispersant is a thermoplastic or radiation polymer. As used herein, the term "mixture" includes a heterogeneous mixture of two or more physically discrete polymers, such as a homogeneous mixture of two or more polymers or a bi-comonent. Next, the polylactic acid / polypropylene blend mixture containing the dispersing agent is spun, the spun filaments are solidified by the cooling air injected through the honeycomb-shaped chamber and the pressure of the air blowing from the upper part and the air sucked from the lower part of the conveyor belt And is laminated on the conveyor belt at a constant weight to form a web. The web can comprise a single layer (meltblown layer M, or spunbond layer S), a composite of two layers (SS or SM) or a composite layer of three or more layers (SMS, SMMS, SSMMS, SSMMSS web). Certain webs can vary greatly in weight (gsm) and this weight change can be adjusted by the amount of stratification and the velocity of the conveyed belt. Finally, the integrated web thermally couples to impart mechanical properties and shape stability. Although the adhesive area is not limited, the configuration of the calender roll is normally composed of an emboss roll surface having an adhesive area of 10 to 20% by weight, and the other is a smooth surface roll The multi-layered web is passed through the roll and sheeted. The nonwoven web of long fibers may be joined by any process well known in the art, such as a process selected from the group consisting of chemical bonding (resin bonding), water binding and needle punching as well as thermal bonding as described above in the bonding of the integrated web. Thereby forming a nonwoven fabric. Preferably, thermal bonding can be employed.
발명의 실시를 위한 형태DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
이하, 실시예에 의하여 본 발명의 부직포에 대하여 구체적으로 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the nonwoven fabric of the present invention will be described in detail by way of examples. It will be apparent to those skilled in the art that these embodiments are provided by way of illustration only for the purpose of more particularly illustrating the present invention and that the scope of the present invention is not limited by these embodiments .
또한, 다음의 실시예 및 비교예에서는 다양한 양의 폴리락트산, 폴리프로필렌, 분산제 및 유연제를 사용하여 섬유들을 제조하였는데, 이들 폴리락트산 중합체(PLA)는 미국 미네소타주 미네아폴리스 소재의 네이처웍스(Natureworks)로부터 입수하였으며 용융흐름지수(MI : Melt Index)가 15 내지 30g/10분이었고, 폴리프로필렌 중합체(PP)는 호남석유화학으로부터 상품명 SFR-171H를 입수하였으며 용융흐름지수(MI : Melt Index)가 35g/10분이었고, 약 160 ℃의 용융 온도를 가졌으며, 분산제는 일본 츠키지 추구 소재의 제이에스알 코포레이션(JSR Corporation)으로부터 상품명 다이나론(DYNARON) 8630P를 입수하여 사용하였으며, 이를 사용한 부직포의 제조 방법에 있어는 폴리락트산과 분산제를 원료를 계량하는 도징(Dosing) 시스템을 이용하여 폴리프로필렌과 각각의 실시예 및 비교예에 따른 일정한 비율로 익스트루더로 전달하여 혼합물을 방사하며, 방사된 필라멘트는 벌집모양의 챔버를 통하여 분사되는 냉각공기에 의해 고화하고 상부에서 불어주는 공기와 컨베이어 벨트 하부에서 흡입하는 공기의 압력에 의해 연신하고 컨베이어 벨트 상에 일정한 중량으로 적층하여 웹을 형성한 후, 열적 본딩을 하여 부직포를 제조하였다.In the following examples and comparative examples, fibers were prepared using various amounts of polylactic acid, polypropylene, dispersant, and softening agent, and these polylactic acid polymers (PLA) were obtained from Natureworks, Minneapolis, Minn. The polypropylene polymer (PP) was obtained from Honam Petrochemical under the trade name SFR-171H and the melt index (MI) was 35 g / 10 min. The melt flow index (MI) 10 minutes and had a melting temperature of about 160 DEG C and a dispersant was obtained from JSR Corporation of Tsukishi Seisakusho, Japan under the trade name of DYNARON 8630P, ≪ RTI ID = 0.0 > polylactic acid < / RTI > and a dispersant were weighed using a dosing system to meter the raw materials, And the radiated filaments are solidified by the cooling air injected through the honeycomb-shaped chamber, and the pressure of the air blowing from the upper part and the air sucked from the lower part of the conveyor belt Followed by laminating on a conveyor belt at a constant weight to form a web, followed by thermal bonding to produce a nonwoven fabric.
실시예 1Example 1
폴리락트산 20 중량%와 분산제 3 중량%, 유연제 1 중량%, 폴리프로필렌 수지 76 중량%를 투입하여 용융 방사시켜 섬유화하고 다공성의 컨베이어벨트 상에서 연신하여 기초 중량이 40gsm인 폴리락트산/폴리프로필렌 부직포를 제조하였으며, 제조된 부직포의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.20% by weight of polylactic acid, 3% by weight of dispersant, 1% by weight of softener and 76% by weight of polypropylene resin were melt-spun into fibers and drawn on a porous conveyor belt to produce polylactic acid / polypropylene nonwoven fabric having a basis weight of 40 gsm The properties of the fabricated nonwoven fabric were measured and are shown in Table 1 below.
실시예 2Example 2
폴리락트산 20 중량%와 분산제 3 중량%, 유연제 3 중량% 폴리프로필렌 수지 74 중량%를 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제조하였으며, 제조된 부직포의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.A nonwoven fabric was prepared in the same manner as in Example 1 except that 20% by weight of polylactic acid, 3% by weight of dispersant and 3% by weight of softener and 74% by weight of polypropylene resin were added, Respectively.
비교예 1Comparative Example 1
폴리락트산 20 중량%와 분산제 3 중량%, 폴리프로필렌 수지 77 중량%를 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제조하였으며, 제조된 부직포의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.A nonwoven fabric was prepared in the same manner as in Example 1, except that 20 wt% of polylactic acid, 3 wt% of dispersant, and 77 wt% of polypropylene resin were added, and physical properties of the resultant nonwoven fabric were measured and shown in Table 1 .
비교예 2Comparative Example 2
폴리락트산 20 중량%와 분산제 3 중량%, 유연제 0.5 중량%, 폴리프로필렌 수지 76.5 중량%를 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제조하였으며, 제조된 부직포의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.A nonwoven fabric was prepared in the same manner as in Example 1 except that 20 wt% of polylactic acid, 3 wt% of dispersant, 0.5 wt% of softener, and 76.5 wt% of polypropylene resin were added, Table 1 shows the results.
비교예 3Comparative Example 3
폴리락트산 20 중량%와 분산제 3 중량%, 유연제 5 중량%, 폴리프로필렌 수지 72 중량%를 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 같은 방법으로 부직포를 제조하였으며, 제조된 부직포의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.A nonwoven fabric was prepared in the same manner as in Example 1 except that 20% by weight of polylactic acid, 3% by weight of dispersant, 5% by weight of softener and 72% by weight of polypropylene resin were added, Table 1 shows the results.
실험예Experimental Example
상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 부직포에 대해 다음과 같이 각각이 물성을 평가하였다.The properties of the nonwoven fabric prepared according to the above Examples and Comparative Examples were evaluated as follows.
(1) 단위면적당 무게(중량:g/㎡): ASTM D 3776-1985의 방법에 준해 측정하였다.(1) Weight per unit area (weight: g / m 2): Measured according to the method of ASTM D 3776-1985.
(2) 인장강도: 인장강신도기(Instron) 측정설비를 이용하여 KSK 0520법에 의해 시험 편 폭 5cm, 간격 10cm의 시험 편을 인장속도 500mm/min의 조건으로 인장하여 최대 하중을 구하였다.(2) Tensile strength: The maximum load was determined by pulling a test piece having a test piece width of 5 cm and an interval of 10 cm at a tensile speed of 500 mm / min by the KSK 0520 method using a tensile-strength steel instrument measuring device.
(3) 인장신도: 상기 (2)의 방법으로 측정한 최대 신장시의 신도를 구하였다.(3) Tensile elongation: The elongation at the maximum elongation measured by the method of (2) above was determined.
(4) 유연성(마찰계수): KS M 3009의 방법을 이용하여 마찰계수 측정 설비를 작동시키면 측정장치가 자동으로 기울어지면서 플레이트(plate)가 아래로 미끄러져 센서를 누르면 정지한다. 이때 정지상태에서의 각도의 값을 변환한다.(4) Flexibility (coefficient of friction): When the friction coefficient measuring device is operated using the method of KS M 3009, the measuring device automatically tilts and the plate slides down and stops when the sensor is pressed. At this time, the value of the angle in the stop state is converted.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시형태에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시형태는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit and scope of the present invention, and it is therefore intended that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.
Claims (6)
상기 블렌딩을 위한 고분자 혼합물의 총중량 중 폴리락트산의 중량은 10 내지 80중량%이고, 폴리프로필렌의 중량은 10 내지 89중량%이며, 분산제의 중량은 1 내지 7중량%이고, 유연제의 중량은 1 내지 3중량%로 구성되며 상기 부직포의 전체 중량은 10 내지 100gsm으로 된 것임을 특징으로 하는 유연성이 향상된 폴리락트산 블렌드 부직포.In a nonwoven fabric produced by polylactic acid and polypropylene blend spinning,
Wherein the weight of the polylactic acid is 10 to 80 wt%, the weight of the polypropylene is 10 to 89 wt%, the weight of the dispersant is 1 to 7 wt%, the weight of the softener is 1 to 10 wt% 3% by weight, and the total weight of the nonwoven fabric is 10 to 100 gsm.
상기 제조방법은 블렌딩을 위한 고분자 혼합물의 총중량 중 폴리락트산의 중량을 10 내지 80중량%, 폴리프로필렌의 중량을 10 내지 89중량%, 분산제의 중량을 1 내지 7중량%, 유연제의 중량을 1 내지 3중량%로 구성하여 실질적인 연속상으로서의 폴리락트산과 폴리프로필렌을 분산제를 통하여 폴리프로필렌 수지 내에 폴리락트산을 고르게 건식 혼합하여 분산시키므로 열가소성 조성물 건조 혼합물을 형성하는 단계;
상기 열가소성 조성물 건조 혼합물을 유리하게는 교반시키거나, 휘젓거나 또는 다른 방식으로 블렌딩하여 폴리락트산 중합체, 폴리프로필렌 중합체 및 분산제를 효과적으로 균일하게 혼합하여 균질한 건조 혼합물을 형성시키는 단계;
상기 건조 혼합물을 압출기 중에서 용융 블렌딩시켜 폴리락트산 중합체, 폴리프로필렌 중합체 및 분산제를 효과적으로 균일하게 혼합하여 균질한 용융 혼합물을 형성시키는 단계; 및
상기 용융 혼합물을 방사하여 웹을 형성하고 열압착하여 부직포를 형성하는 단계로 구성되며;
상기 부직포의 전체 중량을 10 내지 100gsm으로 되도록 제조함을 특징으로 하는 유연성이 향상된 폴리락트산 블렌드 부직포의 제조방법.A method for producing a nonwoven fabric by spinning a polylactic acid and a polypropylene blend,
Wherein the weight of the polylactic acid is 10 to 80 wt%, the weight of the polypropylene is 10 to 89 wt%, the weight of the dispersant is 1 to 7 wt%, the weight of the softener is 1 to 7 wt% 3% by weight of polylactic acid and polypropylene as a substantially continuous phase are dispersed in the polypropylene resin through the dispersing agent so that the polylactic acid is evenly mixed and dispersed to form a dry mixture of the thermoplastic composition;
Effectively mixing the polylactic acid polymer, the polypropylene polymer and the dispersing agent uniformly to form a homogeneous dry mixture by agitating, agitating or otherwise blending the dry mixture of thermoplastic compositions;
Melt blending the dry mixture in an extruder to effectively and uniformly mix the polylactic acid polymer, the polypropylene polymer and the dispersant to form a homogeneous molten mixture; And
Forming a web by spinning the molten mixture to form a nonwoven fabric by thermocompression;
Wherein the total weight of the nonwoven fabric is 10 to 100 gsm. ≪ RTI ID = 0.0 > 11. < / RTI >
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