KR100530173B1 - 개선된윤활제및블록킹방지성을갖는폴리아미드마스터배치및그것의용도 - Google Patents

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Abstract

개선된 미끄럼성 및 블로킹 방지성을 갖는 폴리아미드필름 및 형태화된 물체를 제조하기 위한 폴리아미드기재, 특히 CoPA 6/12에 대한 마스터 배치.
필름은 식품 포장의 분야에서 순환빈도를 증가시키기 위해 자동포장기계에서의 사용을 위해 특히 적합하다.

Description

개선된 윤활제 및 블록킹 방지성을 갖는 폴리아미드 마스터배치 및 그것의 용도{POLYAMIDE MASTER-BATCH WITH IMPROVED LUBRICANT AND ANTI-BLOCKING PROPERTIES, AND ITS USE}
본발명은 폴리아미드 기재에 대한 마스터배치(master-batch) 및 그것의 용도에 관한 것이다.
플라스틱 가공산업에서, 마스터 배치의 사용은 착색, 대전방지대비, 블로킹 방지기능, 흐름촉진 등과 같은 원하는 성질을 달성하기 위해 널리 공지되어 있다.
마스터 배치는, 순수한 첨가제들과 비교하여 보면, 그것들이 깨끗한 취급, 정밀한 계량, 분명히 감소된 혼합저해의 위험, 여러 첨가제의 간단한 조합 및 중합체 화합물에 첨가제들의 신속하고 균일한 분포와 같은 일련의 이점들을 제공하기 때문에 사용되고 있다.
일반적으로, 마스터 배치에서 첨가제들에 대한 캐리어물질로서, 폴리아미드 기재를 고려한 기초재료 또는 이 기초재료와 적합성인 물질이 사용되고 있다.
마스터 배치는 또한 폴리아미드를 처리하는데에 널리 사용되며 부분적인 문제들에 대해 만족스러운 해결책을 제공하나, 지금까지 하나의 단일 마스터 배치 쟤료에 있어서 다음의 문제해결 및 시중요구조건들을 충족할수 있는 폴리아미드에 기초한 마스터 배치는 제조될수 없었다.
a) 동일하고 적합성인 캐리어물질 및 기초물질
b) 블로킹 방지기능
c) 제조된 물품의 증가된 미끄럼성(개선된 표면 미끄럼)
d) 멸균처리에 견디는 첨가제
현재까지, 폴리아미드 마스터 배치는 US 5,109,049 (American National Can Company)로부터 공지되었고, 이것은 블로킹 방지 기능을 제공하나, 미끄럼성에 관해서는 이점을 제공하지 않는다.
EP 0 662 534 A1에서 Hoechst 사에 의해 바람직하게는 방향족 폴리아미드섬유 및 형태화된 구조물을 착색하기에 적합한 특수 폴리아미드 마스터 배치가 기술되어 있다.
오늘까지 필름의 제조에 특히 적합하고 하나의 단일 제품에서 다음의 성질들을 일체화시킨 단일 마스터 배치는 발견할수 없었다:
- 기계적강도, 장벽효과, 광학적성질과 같은 필름의 가장 중요한 성질들을 손상시키지 않고 기초재료 및 혼합물과의 대단히 양호한 적합성,
- 필름의 균일한 결정성,
- 필름의 현저한 미끄럼성,
- 보장된 블로킹 방지성,
- 멸균처리에 견딤,
- 식품에 허용됨.
필름의 개선된 미끄럼성에 관하여, 이들 성질들은 고기 및 치즈에 대해서 특히 새로운 자동 포장기계로서 시중에서 날로 요구되며, 기계 순환빈도(cycle frequencies)를 증가시키기 위해 고도의 미끄럼성을 요한다. 새로운 자동 포장기계(딥 드로우잉 시스템: deep-drawing systems)에서, 최대 가능한 순환 빈도는 필름의 주행 또는 미끄러지는 능력에 의해 미리 정해진다.
포장할 고기 및 치즈 부분들은 게다가 점점 더 크고 무거워지고 있는데, 이것은 포장필름에 대해 증가된 요구를 부여한다.
포장필름의 폴리아미드층에 대한 측정값으로서 DIN 53375에 따라 0.2의 동마찰 계수(COF)를 요한다.
이 낮은 마찰 계수에다가, 시중에서는 모든 더 이상의 상기 언급한 성질들이 마찬가지로 단일 마스터 배치에 함유되는 것을 요한다.
전체 요구되는 범위의 성질들이 여러 가지 마스터 배치들에 의해 조합되어야 하거나 또는 첨가제와 조합하여야 한다면, 이것은 대단히 복잡하고, 종종 불가능하며, 확실히 더 비용집약적인데, 이것은 제조시스템의 대응하여 설계된 하부구조를 요하기 때문이다.
폴리아미드 필름의 제조를 위해 다음의 이점들을 갖는 필름을 제조하는 하나의 단일 마스터 배치를 갖는 것이 포장산업을 위해, 특히 포장필름의 제조업자들에게 대단히 요구될 것이다:
- 포장기계에서 더 좋은 미끄럼성과 더 짧은 포장주기로 인한 필름의 더 이상의 처리에 있어서 분명한 이점들,
- 부착하는 경향이 있는 코폴리아미드의 경우에 특히 필름이 블로킹하는 경향이 없을 것,
- 제어되지 않은 블루밍(blooming)없이 멸균처리에 있어서 절대적 신뢰성,
- 첨가된 마스터 배치의 양에 의하여 요구된 필름성능의 조절,
- 식품에 신빙성 있는 마스터 배치 조제.
이점에서 진행하여, 특히 기초재료와 양호한 적합성을 가지며 제조된 물품에서 증가된 미끄럼성을 가져오는 새로운 마스터 배치를 제안하는 것이 본발명의 목적이다. 제조된 물품은 또한 블로킹 방지기능을 가져야 한다. 제품은 멸균처리에 견뎌야 하는 것이 또한 바람직하다.
이 목적은 청구범위 제 1 항에서의 특징부에 의한 마스터 배치에 관해서와 제 9 항 및 제 10 항에서의 특징부에 의한 폴리아미드 기재에 관해서 달성된다. 종속항들은 유리한 더 이상의 개선점들을 나타낸다.
따라서, 본발명에 따르는 마스터 배치는 60내지 95중량%의 폴리아미드 캐리어물질과 2내지 20중량%의 NN'에틸렌-비스-지방산 아미드를 함유하며, 첨가물의 비율은 100중량% 까지의 필요한 만큼의 비율이다.
상기한 조제로부터의 목적생성물에 의해 미끄럼성필름, 멸균가능성 필름 및 블로킹 방지성과 같은 원하는 성질들이 달성될수 있다는 것이 놀랍게도 명백해졌다. 게다가, 당업자에 의해 예측될수 없었던 요인은 모든 성질들이 동시에 실현될수도 있다는 것이다. 따라서, 본발명에 따르는 마스터 배치로 여러 가지 성질들에 관해 제어된 방법으로 목적생성물에 유리하게 영향을 주는 것이 처음으로 가능하다.
모든 현재 유용한 폴리아미드 타입들은 그 자체로 폴리아미드 캐리어물질로서 사용될수도 있다. 바람직하게는, 코폴리아미드 PA 6/12, 폴리아미드 6, 폴리아미드 12 또는 폴리아미드 6I/6T 와 같은 비정질 폴리아미드가 폴리아미드 캐리어물질로서 사용된다. 만일 130내지 150℃의 융점을 갖는 코폴리아미드 PA 6/12가 폴리아미드 캐리어물질로서 사용된다면 특히 유리함이 증명되었다. 이 코폴리아미드 6/12의 결정적 이점은 이들 중합체에서 융점이 카프로락탐의 라우린락탐에 대한 관계에 의해 넓은 범위내에서 조절될수 있고 따라서 보편적인 정도의 이용이 달성될수 있다.
본 출원의 주제에서 주 요인은 상기한 폴리아미드 담체 60내지 95중량% 가 오로지 특별히 선택된 변성된 합성지방산 아미드 왁스와 조합하여 즉, 2내지 20중량%의 NN'에틸렌-비스-지방산 아미드와 조합하여 사용된다는 것이다. NN'에틸렌-비스-지방산 아미드가 적어도 60%의 C18 지방산 비율로, 바람직하게는 적어도 90%의 C18 지방산 비율로 사용된다면 유리함이 증명되었다. 단지 이런식으로 본발명에 따르는 마스터 배치에 의해 제조된 필름이 현저한 미끄럼 성질을 지니는 것이 가능하다.
상기한 바와같이, 본발명에 따르는 마스터 배치 조제는 게다가 예를들어서 핵형성 보조제, 블로킹방지보조제, 산화방지보조제 및 분쇄보조제와 같은 첨가물질을 100중량% 가 되기까지의 필요한 만큼의 비율을 함유한다. 이 경우에 1.5내지 10% Microtalk 가 핵형성제로서 바람직하고, 1.5내지 10% 탄산칼슘이 블로킹 방지제로서 바람직하다.
특히 바람직한 마스터 배치 조제는 80내지 85중량% PA 6/12, 5내지 10중량%, NN'에틸렌-비스-지방산 아미드, 5중량% Microtalk 및 5중량% 탄산칼슘으로 이루어진다. 상기한 조제는 구체적으로 모든 요구된 성질들을 갖는 제품을 가져온다.
마스터 배치는 예를들어서 독일의 Werner + Pfleiderer사의 시판하는 종래의 2축 압출기에 대해 제조되었다. 저 융점 PA 6/12 캐리어물질은 고융점을 갖는 폴리아미드 보다 분명히 더 낮은 압출온도를 요했는데, 특히 유리함을 증명한다. 이것은 혼합된 첨가제에 대해 낮은 열응력을 가져오고 따라서 그것들이 최대로 효율을 갖게된다.
실시예
마스터 배치의 제조
마스터 배치는 Werner-Pfleiderer 사의 시중 구입되는 2축압출기(ZSK 30)에 대해 제조되었다. 폴리아미드 캐리어 물질을 직접 입구에 삽입하고 한편 예비혼합된 첨가제는 "사이드피더(sidefeeder)"를 통해 단지 제3구역에서 계량해 넣었다. 이 배열은 첨가제를 가능한한 작은 열응력에 노출시키기 위해 선택되었다. 캐리어물질로서 저융점 코폴리아미드 6/12의 사용은 특히 유리한 것으로 증명되었는데 이것들은 160내지 180℃의 상당히 낮은 압출온도에서 처리될수 있기 때문이다.
여러 가지 필름의 제조를 위해서와 후속시험을 위해 사용된 마스터 배치의 정밀한 조성은 표 1에 기재하였다. 필름의 나중 명칭은 사용된 마스터 배치의 명칭에 해당한다.
시험필름의 제조를 위한 마스터 배치 조제
조성 조제 (중량%)
B C D E
폴리아미드 6/12 80 85 94.5 -
폴리아미드 6 - - - 80
NN'에틸렌-비스-스테아르아미드 10 5 2.5 10
Microtalk 5 5 1.5 5
탄산칼슘 5 5 1.5 5
PA-6이 캐리어 물질로서 사용될 때 250내지 270℃의 종래의 처리온도가 사용되었다.
모노 평필름의 제조
본발명에 따라 제조된 마스터 배치는 1내지 8%의 농도로 PA 6(Grilon F34, EMS-CHEMIE AG)에 첨가되었고, PA6와 마스터 배치는 항상 합계 100% 이었다.
바람직한 조성은 98%의 PA 기초재료와 2%의 마스터 배치이었다.
혼합물은 평필름 압출기(Collin 회사의 30-평필름 압출기, D = 30mm: L/D = 25)에서 가공처리하였고, 다음의 가공파라미터가 관찰되었다.
실린더온도: 260내지 270℃
회전속도: 40내지 60rpm
매스압력: 50바아
인출(pull-off)속도: 5내지 10m/분
냉간롤(chillroll)온도: 95℃
다음의 PA 6 필름들을 비교측정을 위해 제조하였다.
A 2% 미국 매사츄세츠 01520-1849 홀덴의 Reed Spectrum 사의 시중구입되는 마스터 배치 Reed Spectrum
B 2% 마스터 배치 제조법 B에 따라, 본발명에 따른 마스터 배치
C 2% 마스터 배치 제조법 C에 따라, 본발명에 따른 마스터 배치
D 2% 마스터 배치 제조법 D에 따라, 본발명에 따른 마스터 배치
E 2% 마스터 배치 제조법 E에 따라, 본발명에 따른 마스터 배치
F 마스터 배치 첨가없음.
모든 필름을 동일한 조건하에서 제조하였다.
결과:
미끄럼성:
미끄럼성을 DIN 53 375 에 따라 구하였다. 이 규정에 따라, 100mm x 100mm 의 필름부분을 100mm/분의 고정속도로 특정 거침도를 가진 강판위에 인발하였다. 50μm 평 필름을 측정하였다: 냉간롤 온도 95℃, 온도설정 260내지 270℃.
요구된 인장력은 그 다음 무차원의 관련 마찰계수로 전환되었다.
측정결과를 도 1에 제공한다.
결과는 자동포장기계 산업에 의해 요구된 약 0.2의 필름에 대해 낮은 마찰계수가 단지 2%의 본발명에 따른 마스터 배치로 제조된 필름 B로 제조될수 있음을 분명히 나타낸다. 결과는 또한 마찰계수에 대해 마스터 배치에서 NN' 에틸렌-비스-스테아르아미드의 영향을 나타낸다. 마스터 배치에서 NN'에틸렌-비스-스테아르아미드의 양의 감소로, 마찰계수는 또한 대응하여 손상된다.
멸균처리에 견딤
본발명에 따라 사용된 미끄럼제인 NN'에틸렌-비스-스테아르아미드는 약 140℃의 융점을 갖는다. 종래의 멸균처리 조건을 121℃에서 30분간 수행한다.
본발명에 따라 제조된 멸균처리된 필름은 아무런 블루밍을 나타내지 않았다.
블로킹방지 기능
블로킹 방지성을 시험하기 위하여 여러 가지 폴리아미드 및 코폴리아미드 필름을 Collin 평필름 시스템에서와 Alpine 사의 3층 블로운 필름(blown film) 시스템에서 본발명에 따른 마스터배치 타입 B로 제조하였다.
표 2는 여러 가지 폴리아미드 필름에 필요한 마스터 배치의 농도를 나타내며, 따라서 제조는 어려움 없이 실행될 수 있다.
여러 가지 PA필름의 제조를 위해 요구된 블로킹방지 마스터 배치농도
폴리아미드 필름타입 요구된 마스터 배치농도
PA 6 1 내지 2%
PA 6/12 3 내지 4%
표 2의 결과는 요구된 마스터배치 첨가제의 양이 제조된 폴리아미드 필름의 타입에 의존함을 나타낸다. 호모폴리아미드 6에 대해서 보다 코폴리아미드 필름의 제조에 대해 마스터 배치의 더 높은 첨가가 요구된다.
적합성
적합성을 시험하기 위해, 기계적 성질과 산소기체 투과값에 관해 비교측정을 필름 B, E 및 F 에 대해 수행하였다. 표 3에서의 결과로부터 알 수 있는 바와같이 본발명에 따르는 마스터 배치첨가제의 결과, 성질들에 대해 확인된 부정적인 영향은 어느 경우에도 없었다.
필름의 투명도와 산소장벽값에 관해서는 실제로 개선이 주목되었다. 개선된 투명도는 더 균일한 결정성에 의해 설명될수 있다.
PA-6 필름의 산소투과도의 기계적 성질에 대한 본발명에 따른 마스터배치 첨가제의 영향
필름성질 단위 필름 B(2% MB 가짐) 필름 E(2% MB 가짐) 필름 F(MB 없음)
인열강도 N/mm2 101 102 100
인열시의 신장율 % 458 460 460
O2장벽(23℃/85% r.F.) cm3/m224h 바아 42 45 70
시험표준
인열강도와 인열시 신장율을 ISO 1184에 따라 구하였다. 산소투과율은 ASTM D 3985에 의해 측정하였다.
본발명에 따르는 마스터 배치로 제조된 폴리아미드 필름 및 형태화된 물체는 개선된 미끄럼성, 블로킹 방지성, 및 멸균가능성들이 달성되며, 더욱이 모든 성질들이 동시에 실현될수 있고, 여러 성질들에 관해 제어된 방법으로 목적생성물에 영향을 줄 수 있다.
도 1은 본발명의 마스터 배치로 제조한 폴리아미드필름(필름 A∼E)의 미끄럼 성과 마스터 배치없는 폴리아미드필름(필름F)의 미끄럼성을 동마찰계수로 나타낸 도면이다.

Claims (11)

  1. 60 내지 95%의 폴리아미드 캐리어 물질과 미끄럼 첨가제로서 2 내지 20%의 NN'에틸렌-비스-지방산 아미드, 총 100중량%가 되도록 하는 비율의 첨가물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 미끄럼 첨가제와, 핵형성제, 블로킹방지제, 산화방지제 및 분쇄보조제로 구성되는 군으로부터 선택된 첨가제를 갖는 폴리아미드 기재에 대한 마스터 배치.
  2. 제 1 항에 있어서, 80 내지 85%의 폴리아미드 캐리어 물질과 5 내지 10%의 미끄럼 첨가제를 함유하는 것을 특징으로 하는 마스터 배치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 폴리아미드 캐리어 물질은 코폴리아미드 PA 6/12, 폴리아미드 6, 폴리아미드 12 또는 폴리아미드 6I/6T인 것을 특징으로 하는 마스터 배치.
  4. 제 3 항에 있어서, 코폴리아미드 PA6/12는 130내지 150℃의 융점을 갖는 것을 특징으로 하는 마스터 배치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 미끄럼 첨가제는 적어도 60%의 C18 지방산 비율을 갖는 NN'에틸렌-비스-지방산 아미드인 것을 특징으로 하는 마스터 배치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 미끄럼 첨가제는 적어도 90%의 C18 지방산 비율을 갖는 NN'에틸렌-비스-지방산 아미드인 것을 특징으로 하는 마스터 배치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 핵형성제로 1.5 내지 10중량%의 Microtalk를 함유하는 것을 특징으로 하는 마스터 배치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 블로킹 방지제로서 1.5 내지 10중량%의 탄산칼슘을 함유하는 것을 특징으로 하는 마스터 배치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 80 내지 85중량%의 PA 6/12, 5 내지 10중량%의 NN'에틸렌-비스-지방산 아미드, 5중량% Microtalk 및 5중량% 탄산칼슘으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 마스터 배치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 평필름, 블로운 필름, 튜브, 취입성형 및 사출성형 물품을 제조하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 마스터 배치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 모노 필름 및 다층 필름을 제조하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 마스터 배치.
KR1019970051710A 1996-10-09 1997-10-09 개선된윤활제및블록킹방지성을갖는폴리아미드마스터배치및그것의용도 KR100530173B1 (ko)

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DE19641659.0 1996-10-09

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