KR100292215B1 - 고함량의재순환물질을포함하는폴리아미드및폴리올레핀게심교성형성밀봉성다층재순환필름 - Google Patents

고함량의재순환물질을포함하는폴리아미드및폴리올레핀게심교성형성밀봉성다층재순환필름 Download PDF

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Abstract

본 발명은 필름이 심교성형 가능하고; 스크랩층이 재순환된 폴리아미드/폴리올레핀 및 프라이머로 이루어지며 스크랩층 중에서 재순환 물질의 비율은 60 내지 98중량%이고 프라이머의 비율은 2 내지 40중량%이며; 재순환 물질의 폴리아미드 함량이 3 내지 45중량%이며; 밀봉층은 폴리올레핀계 중합체 또는 공중합체로 이루어지며, 하나 이상의 경우에 따라 동일하거나 상이한 층을 포함함을 특징으로 하는, 하나 이상의 스크랩층 및 하나의 밀봉층을 포함하는 밀봉성 다층 재순환 필름에 관한 것이다.

Description

[발명의 명칭]
고함량의 재순환 물질을 포함하는 폴리아미드 및 폴리올레핀계 심교성형성 밀봉성 다층 재순환 필름
[발명의 상세한 설명]
본 발명은, 예를 들어, 적층 필름 제조 중에 발생하는 폴리아미드 및 폴리올레핀계 폐기물을 기본으로 하는 재순환 필름에 관한 것이다. 본 발명은 제조 공정중에 발생하는 폐기물의 이용에 관한 것으로서, 환경 및 경제적으로 매우 중요하다. 심교성형 필름은 산업적 의료장비, 반완성품 및 완성품의 포장 및 식품의 포장용으로 현대의 심교성형 자동 기계 중에서 사용 가능하다. 본 발명에 따라 제조되는 필름은 완전히 재순환될 수 있다.
선행 기술에서 폴리아미드 및 폴리올레핀을 기본으로 하는 스크랩 물질을 함유하는 다양한 복합 필름이 공지되어 있다. 본 명세서에서 "스크랩 물질(scrap material)"은, 예를 들어, 적층 필름의 제조 중에 발생하는 폐기 필름, 예를 들어, 에지 트리밍(edge trimming), 출발 롤(starting roll) 또는 커팅 폐기물(cutting waste)을 의미하며, 이는 이어서 응집되고 임의로 재과립화된다. 스크랩 물질로부터 제조된 대부분의 필름은 단층 필름(참조: JP 제04-1119809호 또는 제03-237143호)이며, 여기서 더이상 고려되지 않는다.
다층 필름 섹터에서, 제조 공정에서 불가피하게 발생하는 에지 트리밍으로부터 기인하는 스크랩 물질을 가능한 경우 공정으로 순환시킨다. 이를 "에지 트리밍의 재순환"으로 부른다. 필름의 특성(예: 기계적 및 광학적 특성 또는 투명성)에 영향을 미치치 않으면서 실질적으로 스크랩 물질을 혼입시키는 것이 목적이다. 그 결과 단지 소량의 스크랩 물질만이 이러한 방식으로 혼입될 수 있다. 스크랩 물질은 필름의 층(보통 내부)에 소량으로 가해지거나 존재하는 층들 사이에서 단일층을 형성한다. 폴리아미드 및 폴리올레핀 스크랩 층은 형태학적으로 비균질하며 선행 기술에서는 그 자체로 심교성형될 수 없다. 형성된 층이 비친화성이기 때문에 장력이 가해지지 않을때조차 미세균열이 발생하여 인장 장력하에 분쇄가 너무 빨리 일어난다[참조: Braun, D.: Chemische Prozesse bei der Herstellung und Verarbeitung von Polymerblends: [D. Braun: "Chemical processes during the manufacture and processing of polymer blend"] in "Aufbereiten von Polymerblends, VDI Verlag,, pages 129 ff].
AU 제88-26-473-A호는 동일한 필름으로부터의 스크랩 물질(예: 에지 트리밍)을 포함할 수 있는 중간층을 함유하는 적층물을 기술하고 있다. 이 경우, 명백히 전체 복합재는 비균질하고 쉽게 인열되는 스크랩 층이 양면이 지지되는 경우에만 열 변형될 수 있다. 스크랩 층을 캡슐화하기 위한 기계가 GB 제2075-914호에 기술되어 있다.
US-PS 제4 668 571호는 동일 필름으로부터의 스크랩 물질을 혼입할 수 있는 내부층을 갖는 3층 구조물을 기술하고 있다. 이 경우 목적하는 특성을 수득하기 위해 인접층으로부터의 순수한 물질을 스크랩 층과 혼합해야 한다.
US-PS 제4 647 509호는 제1 층과 제2 층의 두 층으로부터의 스크랩 물질이 제2 층으로 회귀되어 재순환될 수 있도록 디자인된 제1 층과 제2 층을 갖는 폴리스티렌 함유 다층 구조물을 기술하고 있다.
상술한 모든 필름은 동일 필름으로부터의 스크랩 물질만이 회귀될 수 있다는 단점이 있으며 이 물질은 스크랩에 전혀 혼입될 수 없다. 이제까지 단지 하나의 인접한 지지층을 갖는 스크랩 층을 포함하고 전체 필름과 비교하여 재순환된 물질을 50중량% 이상 함유하며 심교성형 가능한 복합 필름을 수득하려는 시도가 성공하지 못했었다.
문제점은 심교성형 가능하고 밀봉성이며, 많은 양의 폴리아미드 및 폴리올레핀계 재순환 물질을 함유하는 다층 필름을 제조하는 것이다.
이를 위해 재순환 물질은, 예를 들어, 폴리아미드/폴리올레핀 필름 제조 중에 생성된 비분리된 폴리아미드/폴리올레핀 폐기 필름을 함유할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르는 필름 구조물은 완전히 재순환 가능한 것 이외에도 다른 폴리아미드-폴리올레핀 필름 구조물로부터의 폐기 필름을 혼입할 수 있는 스크랩 층을 포함해야 한다.
필름은 심교성형 가능하고 밀봉성이며 결과적으로 포장용 커버 필름 또는 블리스터 필름으로서 현대의 심교성형 자동화 기계 중에서 사용되야 한다. 이를 위해 필름은 또한 우수한 윤활성을 가져야 한다.
필름은 심교성형된 상태 및 성형 전 상태 모두에서 광학적으로 균질한 외관을 가져야 한다.
놀랍게도, 이는 필름이 심교성형 가능하고; 스크랩 층이 재순환된 폴리아미드/폴리올레핀 및 프라이머로 이루어지며 스크랩 층 중의 재순환 물질의 비율이 60 내지 98중량%이고 프라이머의 비율이 2 내지 40중량%이며; 재순환 물질 중의 폴리아미드 함랑이 3 내지 45중량%이고, 밀봉층이 폴리올레핀계 중합체 또는 공중합체로 이루어지며, 하나 이상의 동일하거나 상이한 층을 포함함을 특징으로 하는, 하나 이상의 스크랩 층과 하나의 밀봉층을 포함하는 밀봉성 다층 재순환 필름으로 성취된다.
폴리아미드/폴리올레핀 재순환 물질은 재생되거나(재용융 후에 혼합물과 과립화되거나), 재과립화되거나(재용융 후에 혼합물없이 과립화되거나) 응집되거나 (혼합물 없이), 폐기 필름으로부터 제조될 수 있다. 재순환 물질 중의 폴리아미드의 비율은 3 내지 45중량%이다. 폴리아미드는 PA 6, PA 11, PA 12, PA 66, PA 6.66, PA 6.8. PA 6.9. PA 6.10, PA 6.11 또는 PA 6.12와 같은 지방족 폴리아미드이거나 이들의 단량체 단위들의 공중합체 또는 상술한 지방족 폴리아미드의 혼합물이다. 폴리올레핀계 성분은 고밀도, 중밀도, 저밀도 또는 직쇄 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리프로필렌 공중합체, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌/비닐 알콜 공중합체, 에틸렌 아크릴 아세테이트 공중합체, 에틸렌/메타크릴 아세테이트 공중합체, 이오노머 또는 적층 복합 필름으로부터의 접착성 잔류물 같은 중합체로 이루어진다.
프라이머는 무수물 개질된 폴리올레핀 또는 무수물 개질된 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체이다. 에틸렌, 프로필렌 또는 말레산 무수물로 그래프트된 에틸렌/비닐 아세테이트계 프라이머가 바람직하다.
밀봉층은 통상적인 밀봉 물질로 제조되며, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리프로필렌 공중합체, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌/아크릴산 공중합체, 에틸렌/메틸렌 아크릴산 공중합체 또는 이오노머, 또는 상술한 중합체의 혼합물일 수 있다.
임의로 본 발명은 폴리아미드 또는 폴리올레핀으로 이루어지거나 폴리아미드/EVOH-폴리아미드 구조를 갖거나 프라이머가 풍부한 폴리아미드와 폴리올레핀과의 혼합물로 이루어지는 중간층을 함유할 수 있다. 또한, 임의로 중간층과 동일한 물질을 사용하는 피복층이 밀봉층과 떨어진 면위에 제공될 수 있다. 두 경우에서 필름은 접착 접층 및/또는 동시 압출시켜 제조할 수 있다.
중간층과 피복층은 필름에 심교성형성을 제공하는데에 불필요하기 때문에, 필름의 특성(예: 외관 및 차단성)을 변화시키기 위해 사용될 수 있다. 특히, 투명한 외관과 우수한 기계적 강도를 취득하기 위해서는 폴리아미드를, 수증기에 대한 우수한 차단성을 취득하기 위해서는 폴리올레핀을, 가변적 조절 가능한 특성을 취득하기 위해서는 프라이머가 풍부한 폴리아미드와 폴리올레핀과의 혼합물을, 우수한 산소 차단성을 위해서는 폴리아미드/EVOH/폴리아미드 구조물을 사용할 수 있다.
놀랍게도, 본 발명에 따르는 필름 구조물의 결과로 심교성형과 밀봉에 관한 특정 요건이 만족되었다. 소량의 프라이머와 단지 하나의 인접한 지지층을 갖는 층으로 가공되는 비상용 중합체의 혼합물이 다층 복합 구조물로 심교성형가능하다는 것은 기대밖이다. 스크랩 층이 동일한 필름으로부터 기인하지 않는 폴리아미드 및 폴리올레핀계 재순환 물질을 함유할 수 있음은 또한 놀라운 사실이다. 놀랍게도, 필름은 광학적으로 균질하고 본래 상태와 심교성형 상태 모두 친화성이다.
청구된 필름은 동시 압출로 제조하는 것이 유리하다. 동시 압출이 불가능한 경우, 각각의 층을 하나씩 제조한 후, 이어서 접착 적층법으로 결합시킨다. 선행 기술로부터 공지된 통상의 장치를 사용할 수 있다.
본 발명을 발명하기 위한 중요한 특성은 심교성형능이다. 심교성형능을 결정하기 위하여 미리 제조된 필름 샘플을 포장 산업에서 사용되는 현대의 자동화 심교성형기(예: Tiromat 또는 Multivac) 상에서 시험한다. 이를 위해, 기계에서 장력을 받는 필름 웹을 가열판에서 부분적으로 가열한다. 밀봉면에서부터 가열하거나 이로부터 멀리 떨어진 면에서부터 가열할 수 있다. 100 내지 110℃의 온도의 판으로 예비 가열한 후, 틀의 치수가 185 × 115mm인 공동 속으로 대기압보다 낮은 압력(negative pressure)으로 필름을 연신한다. 공동의 깊이는 20 내지 70mm이다.
심교성형 결과는 하기와 같이 나타낸다:
1. 불만족 "(--)"; 공동을 형성하려는 매번의 시도는 필름의 인열을 유발.
2. 결합 "(-)"; 공동을 형성하려는 많은 시도는 필름의 균열을 유발.
3. 우수 "(+)"; 균열이 발생하지 않으며 공동의 형태가 우수.
DIN 53 455에 따르는 인열 신도는 심교성형능을 실험적으로 평가하면서 동시에 측정한다. "인열 신도"는 시험 조각의 본래의 길이(mm)와 인열력하에서의 시험 조각의 길이의 변화(mm)를 비교한 것이다[DIN 53 455에서의 정의 참조]. 이를 위해 상기의 DIN에 따라 인장 시험을 수행한다. 너비 15mm의 시험 조각을 23℃ 및 50% 상대습도에서 조사한다. 시험 속도는 100mm/min이다.
본 발명은 하기 실시예를 참조로 설명된다:
[실시예 및 비교 실시예]
A. 실시예 1
스크랩/EVA(120/50㎛) 구조의 2층 필름:
동시 압출시켜 필름을 제조한다. 스크랩 층은 프라이머 20중량%와 재순환 물질 80중량%를 함유한다. 프라이머는 말레산 무수물로 그래프트된 LLDPE계 중합체이다. 재순환 물질 중의 폴리아미드의 비율은 33중량%이다. EVA는 비닐 아세테이트 5중량%를 함유하는 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체이다.
B. 실시예 2
스크랩/PE(70/70㎛) 구조의 2층 필름:
접착 적층시켜 필름을 제조하는데, 스크랩 층과 PE 층은 단일층 필름 형태로 먼저 압출된다. 스크랩 층은 프라이머 15중량%와 재순환 물질 85중량%를 함유한다. 프라이머는 말레산 무수물로 그래프트된 LLDPE계 중합체이다. 재순환 물질중의 폴리아미드의 비율은 33중량%이다. PE는 시판되는 저밀도 폴리에틸렌이다.
C. 비교 실시예 1
스크랩(70μ) 구조의 단일층 필름:
필름을 단일층으로 압출한다. 스크랩 층은 프라이머 15중량%와 재순환 물질 85중량%를 함유한다. 프라이머는 말레산 무수물로 그레프트핀 LLDPE계 중합체이다. 재순환 물질 중의 폴리아미드의 비율은 33중량%이다.
D. 비교 실시예 2
스크랩(70μ) 구조의 단일층 필름:
필름을 단일층으로 압출한다. 스크랩 층은 프라이머 〈1중량%와 재순환 물질 〈99중량%를 함유한다. 재순환 물질 중의 폴리아미드의 비율은 33중량%이다.
상술한 필름 A, B, C 및 D의 인열 신도를 DIN 53 455에 따라 측정하고 상술한 바와 같이 심교성형능을 평가한다. 결과는 표 1에 기재한다.
실질적으로 프라이머 없이 제조된 단일층 필름 D는 분명히 심교성형되지 않는다. 필름 C는 단독으로 사용되는 경우 프라이머가 적절한 심교성형능을 제공하지 않음을 보여준다. 본 발명에 따라 제조된 A와 B는 놀랍게도 심교성형 가능하다. 측정된 인열 신도는 측정된 심교성형능을 강조한다. 심교성형성 필름 A와 B는 심교성형성이 아닌 필름 C와 D보다 인열 신도가 훨씬 크다.

Claims (10)

  1. 하나 이상의 스크랩 층과 하나의 밀봉층을 포함하는 밀봉성 다층 재순환 필름에 있어서, 필름이 심교성형(deep-drawing) 가능하고; 스크랩 층이 재순환된 폴리아미드/폴리올레핀 및 프라이머로 이루어지며 스크랩 층 중의 재순환 물질의 비율이 60 내지 95중량%이고 프라이머의 비율이 2 내지 20중량%이며; 재순환 물질 중의 폴리아미드 함량이 3 내지 45중량%이고, 밀봉층이 폴리올레핀계 중합체 또는 공중합체로 이루어지며, 하나 이상의 동일하거나 상이한 층을 포함함을 특징으로 하는 필름.
  2. 제1항에 있어서, 필름이 접착 적층, 압출, 동시 압출, 압출 적층 및 압출 피복으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 방법에 의해 제조되는 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 밀봉층 중의 폴리올레핀계 중합체 또는 공중합체가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리프로필렌 공중합체, 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌/아크릴산 공중합체, 에틸렌/메틸렌 아크릴산 공중합체 또는 이오노머, 또는 이들 중합체의 혼합물인 필름.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 재순환 물질이 폴리아미드/폴리올레핀 필름 폐기물을 기본으로 하여 재생되거나, 재과립화되거나 응집되거나 상술한 물질 2개 또는 3개의 혼합물인 필름.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리아미드가 PA 6, PA 11, PA 12, PA 66, PA 6.66, PA 6.8, PA 6.9, PA 6.10, PA 6.11 또는 PA 6.12를 포함하는 지방족 폴리아미드이거나 이들의 단량체 단위들의 공중합체 또는 상술한 지방족 폴리아미드의 혼합물인 필름.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 프라이머가 무수물 개질된 폴리올레핀 또는 무수물 개질된 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체인 필름.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 스크랩 층과 밀봉층을 포함하는 필름 두께를 기준으로 하여, 스크랩 층이 30 내지 90%를 구성하고, 밀봉층이 10 내지 70%를 구성하는 필름.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 필름의 총 두께가 0.050 내지 0.500mm인 필름.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나 이상의 층이 착색되거나 날염되거나 착색되고 날염되는 필름.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 산업적 의료 장비, 반완성품 및 완성품의 포장 또는 식품의 포장에 사용되는 필름.
KR1019940009092A 1993-04-30 1994-04-28 고함량의재순환물질을포함하는폴리아미드및폴리올레핀게심교성형성밀봉성다층재순환필름 KR100292215B1 (ko)

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