CN102971366A

CN102971366A - 袋用尼龙膜

Info

Publication number: CN102971366A
Application number: CN2011800330044A
Authority: CN
Inventors: 曹铉; 宋起相; 金时敏
Original assignee: Kolon Corp
Current assignee: Kolon Industries Inc; Kolon Corp
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2011-06-28
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2031-06-28
Also published as: TWI492977B; KR101427677B1; TW201202329A; JP5844807B2; CN102971366B; KR20120001643A; JP2013533913A

Abstract

本发明提供了一种膜，所述膜由于其摩擦系数低而具有良好的滑动性，由于其模量低而在后处理过程中具有优异的可加工性和在制成袋状时具有优异的袋深性能。

Description

袋用尼龙膜

技术领域

本发明涉及一种膜，所述膜由于其摩擦系数低而具有良好的滑动性，由于其模量低而在后处理过程中具有优异的可加工性和在生产袋状（pouchform）时具有优异的袋深性能（pouch deep-ability）（袋深度形成性）。

更具体而言，本发明涉及一种具有低摩擦系数和低模量的膜，其通过混炼具有不同类型和不同粒度的无机粒子和有机粒子制备母料，并在通过使用管式膜制造设备制造所述膜的工艺中加入该母料而制备；本发明还涉及一种尼龙膜，其在包装袋的制备中具有优异的可加工性以及改善的袋深性能。

背景技术

尼龙膜比其他膜具有更好的隔气性能，因此其主要用作真空包装和气球等的材料，并且近来用于化学品包装或二次电池的包装袋。

同时，在制造尼龙膜时加入少量的添加剂以防止在拉伸工艺或热处理工艺过程中发生粘连和弯曲褶皱。根据膜的种类，各个膜或多或少具有不同的性质，但是它们都需要具有高速生产率和纵切性，并且在后处理过程中可以容易地进行印刷、层合等工艺，以及它们各自的物理性质。

如果这些膜不容易进行生产和后加工，尽管它们具有优异的性能，也难以在商业上使用，因此，所述膜的后处理适合性和滑动性是重要的。

换句话说，随着尼龙膜湿气吸收的增加，许多湿气被吸收在尼龙膜的表面上，这增加了尼龙膜的摩擦系数，由此造成滑动性能的降低。这个问题劣化了在例如纵切、印刷、层合等的后处理的过程中的移动能力和可加工性。随着缺陷的增加，这显著劣化了可加工性，同时降低了生产率，从而增加了制造成本，因此，需要改善滑动性能。

为了改善这种滑动性能，可以在所述膜的表面上形成精细凹凸以减小与膜的接触面积，或者用具有优异活性的材料使所述膜的表面非均相化。

作为通过在所述膜的表面上形成精细凹凸以减小接触面积并由此降低摩擦系数来改善滑动性能的方法的实例，存在下列方法：通过在挤出制造膜时由于缓慢冷却引起球晶生长而在膜的表面上形成凹凸的方法（日本专利申请公开No.Sho 51-7708）；由于加入结晶成核剂引起球晶生长而在膜的表面上形成凹凸的方法（日本专利申请公开No.Sho52-41925）；在膜的表面上直接涂布二氧化硅或精细滑石粉的方法（日本专利申请公开No.Sho48-33991）；通过在使聚合物聚合和制造膜时加入无机粒子而得到膜的方法等。除此之外，还已知压纹加工和哑光加工等。

另外，对于通过使用具有优异活性的材料使所述膜的表面非均相化来改善滑动性能，已知的一个方法是使用其中混合了具有优异活性的另一种材料（例如蜡或双酰胺、氟碳树脂等）的原料来形成膜或直接涂布在膜的表面上。

然而，虽然上述方法可以改善滑动性能，但是在制造工艺或质量均匀性方面造成许多问题。在挤出形成所述膜时缓慢冷却的方法由于限制了制造膜的条件，所以显著劣化了可加工性，而在所述膜的表面上涂布精细粉末的方法恶化了工作环境并且难于调节涂布量或处理杂质微粒。此外，压纹加工、哑光加工、化学处理等要求复杂的工艺，这增加了成本并且劣化了所述膜的物理性能，例如透明性和表面光泽。此外，使用其中混合了蜡或氟碳树脂的原料的方法在后处理的过程中造成印刷或层合方面的粘合缺陷。

此外，在聚合时加入无机粒子的方法具有优越的优势，例如降低制造成本，但是问题在于在聚合时甚至无机粒子也在提取工艺过程中被提取出来，且由于长时间在高温和高碱性条件下改善分散性的工艺导致粒子破裂或熔融。

所述膜在大多数后处理（例如印刷、层合、沉积等）中基本上都要求高粘合强度。这种粘合强度在根本上取决于基膜表面的化学结构，但是在相同化学成分的情况下很大程度上取决于表面的物理形状。

实际上，如果增滑剂大，即使稍微加入增滑剂也可以容易地降低摩擦系数，但是粘合强度已主要由化学方面确定，所以被忽略。因此，考虑到滑动性能，增滑剂的成分、尺寸和形状等已受到关注，但实际上，在后处理中增滑剂对表面的粘合强度的影响被忽略了。

但是，增滑剂中使用的微粒改善了表面的凸起，导致增加了与表面的接触面积，由此引起在后处理过程中粘合强度的改善，例如在印刷或层合中的粘合强度和在沉积中的粘合。

特别是，用于化学包装或二次电池的包装袋的尼龙膜要求上述的高滑动性能、低模量和柔软特性，并且，袋状的深度是非常重要的。

发明内容

技术问题

本发明的一个目的是提供一种尼龙膜，其由于减小的摩擦系数而具有改善的滑动性能，并且由于软膜特性而具有优异的后加工性。

技术方案

在一个常规方面，根据本发明的尼龙膜包括：无机粒子（A）和有机粒子（B），它们各自具有1至5μm的平均粒度；以及无机粒子（C），其具有0.05至2μm的平均粒度，其中，所述尼龙膜中无机粒子的总含量为1600至13000ppm，根据ASTM D1894摩擦系数为0.05至0.3，根据ASTM D882的模量为250至350kg/cm²，以及根据ASTM D1003的膜雾度为10至50。

根据本发明的尼龙膜，使用相对粘度为2.6至3.5的尼龙作为基础树脂，并且如下制备颗粒母料：将各自具有1至5μm的平均粒度和近似球形形状的无机粒子（A）和有机粒子（B）以及具有0.05至2μm的平均粒度和不规则块形的无机粒子（C）混炼。使用圆形口模将所述颗粒母料挤出并以管型方式双轴拉伸，由此制造所述尼龙膜。

本发明的发明人发现，将上述三种粒子混合使用获得了意料不到的效果，例如由于非常大地降低了摩擦系数以及提高了涂布和印刷的粘合强度而改善了后加工性，从而完成了本发明。

这里，所述颗粒母料可以通过分别或同时加入无机粒子（A）、有机粒子（B）和无机粒子（C）而制备。所述无机粒子（A）和无机粒子（C）选自沸石、氧化铝、二氧化硅和高岭土，而作为有机粒子（B），可以使用基于丙烯酸的聚合物粒子、基于苯乙烯的聚合物粒子或基于硅氧烷的聚合物粒子。更特别地，由铝的硅酸盐组成的天然或合成沸石、氧化铝、二氧化硅等可以用作所述无机粒子（A）。所述有机粒子（B）为合成珠型，并且可以使用聚（甲基）丙烯酸甲酯或聚苯乙烯、聚硅氧烷等。所述无机粒子（C）可以使用高岭土、二氧化硅等。

所制备的颗粒母料被加入制造尼龙膜的工艺中以生产尼龙膜，该尼龙膜包含100至1000ppm的所述无机粒子（A），1000至10000ppm的所述有机粒子（B），和500至2000ppm的所述无机粒子（C）。所述制造膜的工艺可以以管式进行，其是同时双轴拉伸型。所形成的膜的机械方向（MD）模量为250~400kg/mm²。

以下，将详细地描述本发明。

本发明涉及一种尼龙膜，所述尼龙膜通过加入包含无机粒子的颗粒母料获得以改善其滑动性能。这里，三种具有不同形状和不同尺寸的无机粒子作为所述无机粒子。

首先，所述无机粒子（A）和所述有机粒子（B）各自具有1至5μm的平均粒度和球形形状。另外，因为它们具有在膜表面上形成凹凸的优异性能，所以它们在改善滑动性能方面具有优异效果。但是，如果增加它们的添加量，所形成的膜的雾度就会增加。对于具有接近球形形状的所述无机粒子（A）和所述有机粒子（B），因为它们的表面积小，颗粒间的亲合力变得相对较弱。这使得在拉伸具有接近无定形形态的片时在粒子和聚合物间的界面中产生空隙，而这些空隙增加了雾度。对于具有这些特征的所述无机粒子（A）和所述有机粒子（B），如果它们的尺寸小，则它们非常昂贵，而如果它们的尺寸大，则它们增加了膜的雾度。因此，为了在商业上使用所述无机粒子（A）和所述有机粒子（B），需要在膜所要求的雾度范围内最大程度地减少粒子的量。然而，这导致优异的滑动性能，但是因为在膜表面上形成的凸起的数目小，膜的表面非常光滑。结果，膜的表面积变小，在后处理过程中降低了膜的接触面积，由此导致粘合强度降低。

根据本发明，和所述无机粒子（A）和有机粒子（B）一起加入的还有具有与所述粒子（A）和（B）不同形状和尺寸的无机粒子（C）。所述无机粒子（C）具有不规则的块状和0.5至2μm的平均尺寸。如此，当还加入无机粒子（C）时，能够形成大量的凸起，同时能够增加接触面积，由此改善了粘合强度。此外，与仅使用无机粒子（A）和有机粒子（B）的情况相比，这种情况下膜的弯曲性质更稳定。另外，这种情况能够改善在高湿度下的滑动性能。当使用大尺寸的无机粒子时，由于膜雾度而导致不能够使用大量的粒子，因此粒子的数量绝对不足。因此，在低湿度下显现出优异的摩擦特征，但是摩擦系数的增加非常迅速。然而，当加入无机粒子（C）时，即使在高湿度下也形成大量小凸起，由此减少了摩擦系数的增加。

所述无机粒子（A）和所述有机粒子（B）具有1至5μm的平均粒度。如果它们的平均粒度小于1μm，则在制造所述膜后形成凹凸的效果小，由此不能有效地降低摩擦系数。而如果它们的平均粒度大于5μm，则在制造所述膜时由于粒子导致膜破裂增加，并且膜雾度会快速增加。

所述无机粒子（C）具有0.05至2μm的平均粒度和不规则的块状。如果它的平均粒度小于0.05μm，则在制造所述膜后形成凹凸的效果小，由此难以改善粘合强度，并且在制备母料时在混炼工艺中发生大量聚集，由此降低分散性。而如果它的平均粒度大于2μm，则由于大量粒子导致膜雾度会快速增加。优选所述无机粒子（C）的粒度为所述无机粒子（A）的1/100至1/25。如果所述无机粒子（C）的粒度大于所述无机粒子（A）的1/25，则由于所述无机粒子（C）的块状导致膜的雾度快速增加并且在制备母料或制造膜时容易发生聚集。这些作为膜的缺陷，并因此造成在后续制备电池包装袋时产生缺陷。而如果所述无机粒子（C）的粒度小于所述无机粒子（A）的1/100，则在制备母料时发生大量粒子聚集，由此难以制备母料。另外，在母料混炼中使用的尼龙膜优选具有2.6至3.5的相对粘度（用95%硫酸法测量）。如果相对粘度小于2.6，则粒子分散性优异，但是在与尼龙膜的基础树脂混合时粘度差大。结果，在制造所述膜后在印刷或粘合涂布时产生部分没有被印刷或粘合涂布的网络点，导致最终产品质量的劣化。而如果相对粘度大于3.5，则粒子分散性降低，由此难于满足膜所需的物理性质。

另外，沸石、氧化铝、二氧化硅、高岭土、Na₂O、CaO等可以用作本发明中的无机粒子（A）和无机粒子（C），而基于丙烯酸的聚合物粒子、基于苯乙烯的聚合物粒子或基于硅氧烷的聚合物粒子可以用作有机粒子（B）。这些粒子在制备母料时可以单独或混合地混炼。

通过使用所述无机粒子（A）、有机粒子（B）和无机粒子（Ｃ）制备的母料优选具有0.5至30wt%的粒子含量。如果粒子含量小于0.5wt%，则增加了要制备的母料的量，由此难以保持母料的质量同时增加加工母料的成本，由此增加了制备成本。而如果粒子含量大于30wt%，则粒子分散性劣化，并且由于高含量的粒子导致难以生产均匀质量的母料。而且，膜中的粒子分散性劣化，且难以控制膜中粒子的量。此外，基于膜的总含量，上述无机粒子的含量优选在1600至13000ppm的范围内。

此外，可以包含100至1000ppm的无机粒子（A），1000至10000ppm的有机粒子（B）和500至2000ppm的无机粒子（C）。

如果所述无机粒子（A）的含量低于100ppm，即使增加具有大尺寸的有机粒子（B）的含量，也会极大地劣化弯曲性能。而如果所述无机粒子的含量大于1000ppm，则膜的雾度快速增加，而没有改善弯曲性能或低摩擦特性和制造成本。

如果所述有机粒子（B）的含量低于1000ppm，即使考虑到雾度大量加入具有大尺寸的无机粒子（A）也难以实现低摩擦特性。而如果所述有机粒子（B）的含量大于10000ppm，则滑动性质过高使得难以弯曲，并且膜的雾度快速增加并增加了制造成本。

如果无机粒子（C）的含量小于500ppm，则极大地劣化了印刷和粘合特性。而如果无机粒子（C）的含量大于2000ppm，则制造成本增加，而没有改善印刷和粘合特性。

本发明的尼龙膜不限于尼龙6，并且可以包括基于尼龙的双轴拉伸膜。一般而言，在本发明中使用的尼龙膜的适当厚度可以在5至50μm的范围内，而在尼龙膜中使用的基础树脂优选具有3.0至3.6的相对粘度。如果基础膜的相对粘度小于3，则制造后尼龙膜的物理性质劣化。而如果基础膜的相对粘度大于3.6，则在熔融挤出时基础树脂的流动性不佳，并且拉伸性能不足，这不能满足所需的物理性质。

有益效果

本发明能够提供一种尼龙膜，所述尼龙膜具有低摩擦系数和低模量，并且在袋状的袋深性能方面具有较好的效果。

具体实施方式

以下将通过实施例详细描述本发明，但是本发明不限于下列实施例。

用下列方法测量本发明膜的物理性质。

1）摩擦系数

测量方法：ASTM D1894

使用仪器：摩擦试验仪（Toyoseiki，型号：TR型）

测量条件：测量尼龙膜的电晕处理过的表面的摩擦系数

2）模量

测量方法：ASTM D882

使用仪器：Instron 5566

测量条件：拉伸速度500mm/min，温度20℃，相对湿度65%

样品尺寸：15mm宽，100mm长

在按照上述方法测量后测定在2%应变时的拉伸应力。

3）雾度

测量方法：ASTM D1003

使用仪器：颜色和色差仪(Nopon denshoku，型号1001DP)

[实施例1]

如表1中所示，基于母料的总wt%，将1wt%的作为无机粒子（A）成分的球形氧化铝（长径比：1.02）、5wt%的作为有机粒子（B）成分的PMMA珠（KOLON Diasphere）和2wt%的作为无机粒子（C）成分的具有不规则块状的高岭土混合到具有3.3相对粘度的尼龙6中，并通过使用双螺杆型挤出机在245℃使用所得到的混合物制备混合母料。

然后，根据表3中所示的含量，将上述混合母料混合到具有3.3相对粘度的尼龙6中。通过使用圆形口模在265℃挤出所得混合物，以管型方式以3的拉伸比同时双轴拉伸3次，随后热固化，由此制得尼龙膜。另外，将铝箔粘附到所制造的膜上以生产袋状，然后测量该袋状的深度。

结果记录在表3中。

[实施例2至6]

除了如表1中所示控制无机粒子（A）、有机粒子（B）和无机粒子（C）的粒度和含量并控制尼龙6的相对粘度以外，以与实施例1相同的方法制备各个混合母料。

然后，以表3中所示的含量，将混合母料混合到具有3.3相对粘度的尼龙6中。通过使用圆形口模在265℃挤出所得混合物，同时以管型方式以3的拉伸比同时双轴拉伸3次，随后热固化，由此制得尼龙膜。另外，将铝箔粘附到所制造的膜上以生产袋形，然后测量所述袋形的深度并记录到表3。

结果记录在表3中。

[实施例7]

将作为无机粒子（A）成分的球形合成沸石混合到具有如表1所示相对粘度的尼龙6中，以使得基于母料的总wt％，球形合成沸石的含量如表1中所示，并且通过使用双螺杆型挤出机在245℃使用所得混合物以类似实施例1的方式制备母料A。

将作为有机粒子（B）成分的PMMA珠（KOLON Diasphere）也混合到具有如表1所示相对粘度的尼龙6中，以使得基于母料的总wt%，PMMA珠的含量如表1中所示，并且使用所得混合物以类似实施例1的方式制备母料B。

将作为无机粒子（C）成分的块状高岭土混合到具有如表1所示相对粘度的尼龙6中，以使得基于母料的总wt％，块状高岭土的含量如表1中所示，并且使用所得混合物制备母料C。

然后，以表1中所示的含量将三种所制备的母料混合到具有3.3相对粘度的尼龙6中。使用圆形口模以与实施例1相似的方式将所得混合物挤出并以管型方式双轴拉伸，由此制得尼龙膜。另外，将铝箔粘附到所形成的膜上以生产袋状，然后测量该袋状的深度并记录到表3。

结果记录在表3中。

[实施例8至12]

除了如表1中所示核实要加入的无机粒子（A）、有机粒子（B）和无机粒子（C）的含量以外，以与实施例7相同的方法制备各个尼龙膜。另外，将铝箔粘附到所形成的膜上以生产袋状，然后测量袋状的深度并记录到表4。

结果记录在表4中。

[比较实施例1至6]

对于各个比较实施例，制备具有如表2所示含量的各个母料，并以与实施例1相同的方式使用母料制造膜。结果记录在表4中。

表1母料的制备方法（%表示wt％）

表2（%表示wt%）

表3（%表示wt%）

*在生产袋状时发生铝箔和比较实施例3之间的脱层。

表4（%表示wt%）

*由于非常高的雾度和许多颗粒聚集缺陷，比较实施例6不能用作电池包装袋。

由表3和4的结果可以看出，根据本发明制造的尼龙膜具有较低的摩擦系数和较低的模量，以及袋状的较好的袋深性能。

Claims

1.一种尼龙膜，包括：无机粒子（A）和有机粒子（B），它们各自具有1至5μm的平均粒度；以及无机粒子（C），其具有0.05至2μm的平均粒度，其中，所述尼龙膜中无机粒子的总含量为1600至13000ppm，根据ASTMD1894的摩擦系数为0.05至0.3，根据ASTM D882的模量为250至350kg/cm²，以及根据ASTM D1003的膜雾度为10至50。

2.权利要求1所述的尼龙膜，其中，所述无机粒子（A）和所述无机粒子（C）选自沸石、氧化铝、二氧化硅、高岭土、Na₂O和CaO，所述有机粒子（B）是基于丙烯酸的聚合物粒子、基于苯乙烯的聚合物粒子或基于硅氧烷的聚合物粒子。

3.权利要求1所述的尼龙膜，其中，所述无机粒子（A）和所述有机粒子（B）均为球形，所述无机粒子（C）为不规则块形。

4.权利要求1所述的尼龙膜，其中，所述无机粒子（C）的平均粒度为所述无机粒子（A）的的平均粒度的1/100至1/25。

5.权利要求1至4中任一项所述的尼龙膜，其中，所述尼龙膜包含：100至1000ppm的所述无机粒子（A），1000至10000ppm的所述有机粒子（B），和500至2000ppm的所述无机粒子（C）。

6.权利要求5所述的尼龙膜，其中，所述尼龙膜通过使用圆形口模挤出和以管式双轴拉伸来制造。