KR0129836B1 - 폴리아미드 필름의 제조 방법 - Google Patents
폴리아미드 필름의 제조 방법Info
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Abstract
80 내지 98 중량%의 나일론-6 폴리머, 2 내지 20 중량%의 상기 나일론-6과 상용성이 있는 1종 이상의 다른 나일론 폴리머 및 190℃에서 측정한 등온 결정화 속도 파라미티가 1.2 내지 2.3이 되게 하는 양의 무기물 결정핵제를 포함하는 혼합물을 압출하여 시트를 제조하고 그 시트를 연신하는 공정으로 제조된 폴리아미드 필름은 이활성과 연신성이 개선된 우수한 물성의 폴리아미드 필름이다.
Description
본 발명은 폴리아미드 필름의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 표면 이활성 및 연신성이 개선된 폴리아미드 연신 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
종래 기술
종래의 폴리아미드 필름의 표면 이활성을 향상시키기 위한 방법으로는 필름 표면에 유기물질을 코팅하는 방법, 캐스팅롤의 온도를 올려 시트의 결정화 도를 향상시켜 필름의 표면 이활성을 향상시키는 방법 및 연신 후 필름표면에 엠보싱 처리를 하는 방법 등이 있다.
그러나 필름 표면에 유기 물질을 코팅하는 방법의 경우 유기 물질의 분산성에 영향을 받으며 최종 필름의 물성이 저하된다는 문제점이 있다. 캐스팅롤을 가열하여 시트의 결정화 도를 향상시킴으로써 필름의 표면 이활성을 향상시키는 방법은 캐스팅롤에 모노머나 올리고머등의 부착이 심해져 균일한 시트를 얻을 수 없다는 문제점을 지닌다. 또한 연신 후 필름 표면에 엠보싱 처리를 하는 방법은 추가 설비가 요구되므로 그에 의하여 장치 비용이 증가된다는 문제점을 지니므로 폴리아미드 필름의 표면 이활성을 증가시키기 위한 효과적인 방법이 되지 못하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제
본 발명은 표면 이활성 및 연신성이 개선된 우수한 물성의 폴리아미드 연신 필름을 제공하는데 그 목적을 둔다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 수단
상기한 본 발명의 과제를 해결하기 위하여 80 내지 98 중량%의 나일론-6, 2 내지 20중량%의 상기 나일론-6과 상용성이 있는 1종 이상의 다른 나일론 및 190℃에서 측정한 등온 결정화 속도 파타미터가 1.2 내지 2.3이 되게 하는 양의 무기물 결정핵제를 포함하는 혼합물을 압출하여 시트를 제조하고 상기 제조된 시트를 축차이축연신하는 공정을 포함하는 폴리아미드 필름의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 무기물 결정핵제의 입자의 크기는 0.1 내지 5㎛의 입경인 것이 바람직하며, 상기 무기물 결정핵제는 탈크, 실리카, 탄산칼슘, 알루미노실리케이트 및 카올린으로 이루어진 군에서 선택된 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 나일론-6과 상용성이 있는 나일론 폴리머는 나일론-66, 나일론-46, 나일론-11, 나일론-12, 나일론-610, 나일론-611, 나일론-612, 폴리메타자일렌/파라자일일렌아디프아미드(polymethaxylene/poymetaxylyleneadipamide), 폴리메타자일렌세박아미드(polymethaxylene/poymetaxylylenesebacmide) 및 폴리메타자일렌/파라자일일렌서버아미드(polymethaxylene/poymetaxylylenesuberamide)로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 것이 바람직하다.
이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명은 80 내지 98중량%의 나일론-6 및 이 나일론-6과 상용성이 있는 1종 이상의 2 내지 20중량%의 다른 나일론 혼합물에서 무기물 결정핵제를 190℃에서 측정한 등온 결정화 파타미터가 1.2 내지 2.3이 되도록 하는 양으로 가하여 축차 이축 연신 폴리아미드 필름을 제조하는 방법이다.
상기의 나일론-6과 상용성이 있는 나일론 폴리머는 나일론-66, 나일론-46, 나일론-11, 나일론-12, 나일론-610, 나일론-611, 나일론-612, 폴리메타자일렌/파라자일일렌아 디프아미드, 폴리메타자일렌/파라크실자일일렌세박아미드, 포리메타자일렌/파라자일일렌서버아미드 등과 같은 폴리아미드가 바람직하며, 이때 나일론-6과 혼합되는 다른 종류의 나일론은 나일론-6과 상용성을 지닌 2종 이상의 나일론의 혼합물일 수도 있다.
본 발명에 있어서, 나일론-6과 혼합되는 다른 종류의 나일론의 함량이 20중량%를 초과하는 경우에는 치수 안정성, 내연성, 내약품성 및 기계적 강도 등이 떨어지며, 그 함량이 2중량% 미만일 경우에는 연신 응력이 커지며 파단이 발생하는 등의 연신성에 문제가 나타나므로 약 2 내지 20중량%의 양으로 포함되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 무기물 결정핵제로는 탈크, 실리카, 탄산칼슘, 알루미노실리케이트, 카올린 등이 사용될 수 있다. 이와 같은 무기물 결정핵제의 평균 입경은 0.1 내지 5㎛ 정도인 것이 바람직하다. 무기물 결정핵제의 입경이 0.1㎛ 미만이면 이활성이 충분히 개선되지 않으며, 무기물 결정핵제의 입경이 5㎛이상이면 필름 표면의 돌기가 커져서 표면 광택도가 저하된다는 문제가 발생한다. 또한 두께가 15㎛ 정도의 얇은 연신 필름에 사용될 경우에는 연신시 필름의 파단을 방지하기 위하여 10㎛ 이상의 입경을 지니는 이자를 실제적으로 함유하지 않도록 하기 위한 분급 및 분산이 요구된다. 상기 무기물 결정핵제의 투입량은 190℃에서 측정한 등온 결정화 파리미터가 1.2 내지 2.3이 되도록 하는 양이 바람직하다.
190℃에서 측정한 등온 결정화 파타미터가 2.3 이상일 때에는 환방향으로 연신시에 결정화가 촉진되어 연신한 방향과 직각으로 연신할 경우에 파단이 발생하여 축차이축연신을 할 수 없으며, 190℃에서 측정한 등온 결정화 파라미터가 1.2 미만일 경우에는 연신성이 영향을 주지 않으나 이활성이 불량해진다는 문제점이 있다.
이 외에도 필요에 따라 착색제, 산화 방지제, 내열 안정제, 내후성 부여제 및 대전 방지제 등을 배합하여 사용할 수도 있다. 무기물 결정핵제를 나일론에 첨가할 경우에는 무기물 결정핵제를 중합 반응 개시후 임의의 단계에서 첨가해도 무방하나 중합전의 나일론 원료에 직접 첨가하는 것이 더욱 바람직하다. 이외에도 중합 후 칩으로 성형하기 전 또는 성형시 또는 압출전 호퍼에서 나일론에 첨가하는 것도 가능하다.
무기물 결정핵제를 중합전 나일론의 원료에 첨가하는 경우, 예를 들면 ε-카프로락탐과 물을 원료로서 나일론 6을 제조하는 경우, 무기물 결정핵제를 물 또는 10 내지 80중량%의 ε-카프로락탐 수용액에 분산시킨 후 첨가하면 균일하게 분산되어 바람직하다. 또한 무기물 결정핵제를 1.0% 이상 고농도로 함유한 나일론 조성물을 미리 제조하고 이것과 나일론을 성형하기 전에 적당히 배합하는 방법도 바람직하다. 또한 무기물 결정핵제를 가함에 있어서, 무기물 결정핵제를 나일론-에 가하지 않고 나일론-와 상용성을 지니는 나일론-6 이외의 다른 첨가 나일론에 첨가하여도 무방하다.
이와 같이 제조한 나일론 혼합물로부터 필름을 얻는 공정은 하기와 같다. 제조된 나일론 혼합물을 220 내지 300℃의 압출 온도로 T-다이로 압출하여 캐스팅롤 상에서 냉각시켜 제조한다. 이때 캐스팅롤의 온도가 높으면 평탄한 미연신 시트를 얻기에는 유리하나 모노머나 올리고머등의 캐스팅롤상으로의 부착이 심하여서 균일한 시트를 얻을 수 없으며, 투명성도 저하되는 단점이 나타난다. 따라서 가장 바람직한 캐스팅롤의 온도는 10 내지 50℃ 범위이다. 이와 같이 성형시킨 미연신 시트를 50 내지 180℃의 연신온도에서 축차 이축 연신하고, 필요에 따라 3 내지 30초 동안 120℃ 이상이면서 융점보다 10℃ 낮은 온도 범위에서 0 내지 10% 이완시켜 열처리하여 연신 폴리아미드을 얻는다.
이와 같은 본 발명의 방법을 통하여 필름의 이활성과 연신성을 개선한 축차 이축 연신 폴리아미드 필름을 제조하는 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 실시예일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
(실시예 1)
열수추출함량이 0.5중량%, 무기물 결정핵제를 함유하였을 때의 상대점도가 3.0인 나일론-6과 상대점도 2.5인 폴리메타자일일렌아디프아미드(MXD-6)를 사용하였으며, 무기물 결정핵제로는 입경 3㎛의 SiO2를 사용하였다. 상기 무기물 결정핵제의 함량의 하기 표1에서와 같도륵 하였다. 상기 나일론-6과 폴리메타자일일렌아디프아미드와 SiO2를 혼합한 나일론 혼합물을 직경 90mm의 스크류압출기를 가진 T-다이로 시트로 압출하였으며, 이때 냉각롤의 온도는 20℃로 유지하였으며, 시트의 두께는 150㎛로 하였다. 이와 같이 제조한 미연신 필름을 종방향으로 60℃에서 3.2배 연신하고 이어서 72℃에서 횡방향으로 3.5배 연신한 후 200℃에서 10초간 5%의 이완을 주며 열처리하였다. T-다이를 통해 압출한 시트의 190℃에서 측정한 등온 결정화 파라미터와 최종 열처리 필름의 마찰 계수를 측정하고 그 결과를 하기표 1에 나타내었다. 이때 측정 방법은 하기와 같이 하였다.
(1) 평균 입경 측정 : 원심식 자동 입도 분포 측정 장치 HORIBA CAPA-500을 사용하여 평균 입경을 측정하였다.
(2) 이활성 측정 : TOYOSEIKI사 제품 A-111 마찰계수 측정기를 사용하여 ASTM D-1894-63에 의하여 온도 20℃, 상대 습도 65%의 조건으로 정마찰계수(㎲)를 측정하였다.
(3) 상대 점도 측정 : 레진 0.1g을 96% 황산 용액 100m1에 녹여 사용하였으며, 25℃ 항온조에서 Ubbelohde점도계를 사용하여 상대 점도를 측정하였다.
상대 점도=용액의 낙류 초수(sec)/황산의 낙류 초수(sec)
(4) 단량체 함량 측정 : 칩을 욕비가 무한대인 열수(100℃)에서 10시간동안 추출하여 무게의 감량을 계산하였다.
단량체 함량(%)=(추출전의 무게-추출후의 무게)/추출전의 무게×100
(5) 결정화속도 파리미터 : 퍼킨스-엘머사 D.S.C.(D.S.C.-7)를 사용하여 시료 10mg을 정확히 계량한 후 10℃/분으로 실온에서 265℃ 까지 승온시킨 후 3분간 유지시켰다. 다시 300℃/분의 속도로 190℃까지 온도를 내린 후 이 온도에서 결정화속도를 측정하였다. 결정화가 시작되는 시점을 to이라 하였고 결정화가 완전히 진행한 후의 ΔHc를 구비하였으며, ΔHc가 1/2이 되는 시간을 t/2이라 하였다. 무기물 결정핵제를 첨가하지 않은 나일론-6의 t/2를 (t/2)0, 무기물 결정핵제를 첨가한 나일론-6 브랜드의 t/2를 (t/2)B라 할때 (t/2)0/(t/2)B의 비를 결정화속도 파라미터라 정의하였다.
(비교예 1)
열수추출함량이 0.5중량%, 무기물 결정핵제를 첨가하지 않은 상대점도가 3.0인 나일론-6과 상대점도 2.5인 폴리메타자일일렌아디프아미드(MXD-6)를 사용하였다. 이 혼합물을 직경 90mm의 스크류압축기를 가진 T-다이를 통해 시트로 압출하였다. 이때 냉각 롤의 온도는 20℃였으며, 시트의 두께는 150㎛이었다. 이 미연신 필름을 종방향으로 60℃에서 3.2배 연신하고 72℃에서 횡방향으로 3.5배 연신한 후 200℃에서 10초간 5%이완을 주며 열처리하였다. T-다이로 압출한 시트의 190℃에서 측정한 등온 결정화 파라미터와 최종 열처리 필름의 마찰계수를 측정한 후 하기표 1에 그 결과를 나타내었다.
[표 1]
연신성 : ○-8시간동안 제막하였을 때의 파단이 1회 이하인 경우를 나타냄
×-8시간동안 제막하였을 때의 파단이 3회 이상인 경우를 나타냄
상기 실시예에서 알 수 있듯이 본 발명의 공정에 의하여 제조된 폴리아미드 필름은 이활성 및 연신성이 개선된 우수한 물성의 폴리아미드 필름이다.
Claims (4)
- 80 내지 98중량%의 나일론-6; 2 내지 20중량%의 상기 나일론-6과 상용성이 있는 1종 이상의 다른 나일론 및 190℃에서 측정한 등온 결정화 속도 파라미터가 1.2 내지 2.3이 되게하는 양의 무기물 결정핵제를 포함하는 혼합물을 압출하여 시트를 제조하고 상기 제조된 시트를 축차이축연신하는 공정을 포함하는 폴리아미드 필름의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 무기물 결정핵제는 0.1 내지 5㎛의 입경의 것인 폴리아미드 필름의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 무기물 결정핵제는 탈크, 실리카, 탄산칼슘, 알루미노실리게이트 및 카올린으로 이루어진 군에서 선택된 것인 폴리아미드 필름의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 나일론-6과 상용성이 있는 나일론 폴리머는 나일론-66, 나일론-46, 나일론-11, 나일론-12, 나일론-610, 나일론-611, 나일론-612, 폴리메타자일렌/파라자일일렌아디프아미드, 폴리메타자일렌세박아미드 및 폴리메타자일렌/파라자일일렌서버아미드로 이루어진 군에서 하나 이상 선택된 것인 폴리아미드 필름의 제조 방법.
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