KR20030096407A - 강화된 이축 배향된 필름 - Google Patents

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KR20030096407A KR10-2003-7014922A KR20037014922A KR20030096407A KR 20030096407 A KR20030096407 A KR 20030096407A KR 20037014922 A KR20037014922 A KR 20037014922A KR 20030096407 A KR20030096407 A KR 20030096407A
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스타스코우키토마스엘.
포터시몬제이.
마제스틱앤엠.
크로추니스안토니비.
발드작게리엠.
블리셋델로이쥐.
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허니웰 인터내셔널 인코포레이티드
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Abstract

i) 폴리아미드 단일중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물; 및 ii) 말레산 무수물, 에틸 아크릴레이트 및 올레핀을 포함하는 작용화된 폴리올레핀 3량체를 건조 혼합(dry blending)하여 건조 혼합물을 형성하여 제조되는, 강화된 이축 배향된 폴리아미드 필름이 제공된다. 상기 건조 혼합물은 용융되어 중합체 혼합물을 형성하고, 그 다음 이는 중합체 필름으로 형성된다. 상기 필름의 가장자리는 캐스팅 롤에 고정되고, 그리고 그 필름은 최소 하나의 워터 배쓰에서 가소화된다. 상기 중합체 필름은 연속적으로 이축 배향된다. 그 결과 핀홀, 크랙 및 기타 구조적 결함에 저항성을 갖는 강화된 이축 배향된 필름이 얻어진다. 이러한 필름은 여러가지 식품에 대한 포장 재료를 만드는데 특히 적합하다.

Description

강화된 이축 배향된 필름{TOUGHENED BIAXIALLY ORIENTED FILM}
이축 배향된 폴리아미드 필름을 제조하는 것은 이 기술 분야에 알려져 있다. 이러한 필름의 제조는 전형적으로 폴리아미드 수지를 용융 압출하고, 압출된 필름을 냉각 및 고형화하고, 비배향된 필름을 재가열하고 이를 기계 방향(MD) 및 횡단 방향(TD)로 드로잉하고, 드로잉한 필름을 열-경화하는 단계를 포함한다. 드로잉은 일반적으로 평평한 형태로 연속 이축 드로잉, 평평한 형태로 동시 이축 드로잉, 또는 관 형태로 동시 이축 드로잉하는 것으로 수행된다.
불행하게도, 이축 배향된 폴리아미드 필름은 때때로 핀홀, 크랙, 및 기타 구조적 결함과 같은 여러가지 결점을 갖는 것으로 알려져 있다. 따라서 보다 우수한 강도를 가지며 핀홀 등에 대한 내성을 갖는 이축 배향된 폴리아미드 필름을 제조하는 것이 요구된다. 또한 현재 기술의 성능을 넘는 향상을 값비싼 비용을 들이지 않고 이러한 필름을 획득할 수 있는 제조방법을 개발하는 것이 요구된다.
본 발명은 이축 배향된(biaxially oriented) 폴리아미드 필름에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 우수한 강도를 가지며 핀홀, 크랙 및 기타 구조적 결함에 대하여 내성을 갖는 강화된 이축 배향된 폴리아미드 필름을 제조하는 방법이 기술된다.
본 발명은
a) i) 폴리아미드 단일중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물; 및 ii) 말레산 무수물, 에틸 아크릴레이트 및 올레핀을 포함하는 작용화된 폴리올레핀 3량체를 건조 혼합(dry blending)하여 건조 혼합물을 형성하는 단계;
b) 상기 건조 혼합물을 용융하여 중합체 혼합물을 형성하는 단계;
c) 상기 중합체 혼합물을 중합체 필름으로 형성하는 단계;
d) 상기 필름의 가장자리를 캐스팅 롤에 고정(pinning)하는 단계;
e) 상기 필름을 최소 하나의 워터 배쓰에서 처리하여 중합체 필름을 가소화하는 단계; 및
f) 상기 필름을 이축 배향하는 단계;
를 포함하는 이축 배향된 필름을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 상기 방법에 의해 제조된 이축 배향된 필름을 제공한다.
본 발명은 또한
a) i) 폴리아미드 단일중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물; 및 ii) 에틸 아크릴레이트는 3량체의 약 20-40중량%의 양으로 작용화된 폴리올레핀 3량체내에존재하며; 그리고 말레산 무수물은 3량체의 약 0.1-1중량%의 양으로 작용화된 폴리올레핀 3량체내에 존재하며; 그리고 올레핀은 3량체의 약 59-79.9중량%의 양으로 작용화된 폴리올레핀 3량체내에 존재하는, 말레산 무수물, 에틸 아크릴레이트 및 올레핀을 포함하는 작용화된 폴리올레핀 3량체를 건조 혼합(dry blending)하여 건조 혼합물을 형성하는 단계;
b) 상기 건조 혼합물을 용융하여 중합체 혼합물을 형성하는 단계;
c) 상기 중합체 혼합물을 중합체 필름으로 형성하는 단계; 및
d) 상기 필름을 이축 배향하는 단계;
를 포함하는 이축 배향된 필름을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명은 또한
a) i) 폴리아미드 단일중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물; 및 ii) 말레산 무수물, 에틸 아크릴레이트 및 올레핀을 포함하는 작용화된 폴리올레핀 3량체를 건조 혼합(dry blending)하여 건조 혼합물을 형성하는 단계;
b) 상기 건조 혼합물을 용융하여 중합체 혼합물을 형성하는 단계;
c) 상기 중합체 혼합물을 원형 다이를 통해 압출하고, 이를 중합체 필름으로 블로잉하고 퀀칭(quenching)하여 중간 배향된 필름을 생성하는 단계;
d) 상기 중간 배향된 필름을 재가열하고 기계 방향 및 횡단 방향 모두로 이축 재배향하는 단계;
e) 이에 따라 생성된 필름을 그 배향물이 경화되기에 충분한 조건하에 가열하는 단계;
를 포함하는 이축 배향된 필름을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명자들은 본 발명이 종래 기술의 문제에 대한 해결방안을 제공함을 예기치 않게 발견하였다. 본 발명은 강화된 이축 배향된 폴리아미드 필름을 제공한다. 본 발명의 필름은 i) 폴리아미드 단일중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물; 및 ii) 말레산 무수물, 에틸 아크릴레이트 및 올레핀을 포함하는 작용화된 폴리올레핀 3량체를 건조 혼합(dry blending)하여 건조 혼합물을 형성함으로써 제조된다. 상기 건조 혼합물은 용융되어 중합체 혼합물을 형성하며, 그 다음 이는 중합체 필름으로 형성된다. 상기 필름의 가장자리는 캐스팅 롤에 고정되고 임의로 예를들어 저분자량 첨가체 또는 워터 배쓰를 이용하여 가소화될 수 있다. 상기 중합체 필름은 후속적으로 이축 배향된다. 그 결과 핀홀, 크랙 및 기타 구조적 결함에 대한 내성을 갖는 강화된 이축 배향된 필름이 얻어진다. 이러한 필름은 특히 여러가지 식품에 대한 포장 재료를 만드는데 적합하다.
강화된 이축 배향된 필름을 제조하는 방법이 제공된다. 이 방법은 우선 i) 폴리아미드 단일중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물; 및 ii) 말레산 무수물, 에틸 아크릴레이트 및 올레핀을 포함하는 작용화된 폴리올레핀 3량체를 건조 혼합하여 건조 혼합물을 형성하는 것을 포함한다. 그 다음 상기 혼합물은 용융되어 필름으로 형성되어지며, 임의로 하지만 바람직하게 캐스팅 롤에 고정하고, 임의로 하지만 바람직하게 워터 배쓰에 처리한 다음 이축 배향한다.
상기 폴리아미드 단일중합체, 공중합체, 또는 이들의 혼합물은 상기 폴리아미드 성분이 본 발명의 다른 성분과 함께 건조 혼합되어 건조 혼합물을 형성하도록 바람직하게 작은 건조 펠렛 또는 파티클의 형태로 존재한다. 이러한 폴리아미드는 비제한적으로 나일론 6; 나일론 6,12; 나일론 6,6; 나일론 MDX-6 등 및 이들의 혼합물과 같은 나일론의 단일중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 이중 나일론 6이 바람직하다. 나일론 6은 Honeywell International Inc.(Morristown, New Jersey, USA)로부터 상표명 Capron으로 상업적으로 이용가능하다. 상기 폴리아미드 성분은 바람직하게 건조 혼합물내에 전체 건조 혼합물의 중량기준으로 약 85-99.5중량%, 보다 바람직하게 약 89-97.5중량%, 그리고 가장 바람직하게는 약 93-96중량%로 존재한다.
상기 작용화된 폴리올레핀 3량체는 그 결과물인 본 발명의 필름이 핀홀, 크래킹, 및 기타 구조적 결함에 고 저항성이 되도록 강화제로 작용한다. 상기 3량체 성분은 건조 혼합물내에 바람직하게 전체 건조 혼합물의 약 0.5-15중량%, 보다 바람직하게 약 1-10중량%, 그리고 가장 바람직하게는 약 2-7.5중량%로 존재한다. 상기 3량체는 말레산 무수물, 에틸 아크릴레이트 및 올레핀을 포함한다. 예를들어, 에틸렌/에틸 아크릴레이트/말레산 무수물 3량체는 Autofina(Philadelphia, PA)로 부터 이용가능한 상표명 Lotader로 상업적으로 얻어질 수 있다.
상기 말레산 무수물 성분은 작용화된 폴리올레핀 3량체내에 전체 3량체의 약 0.1-1중량%, 보다 바람직하게 약 0.1-0.5중량%, 그리고 가장 바람직하게는 약 0.2-0.3중량%의 양으로 존재한다. 말레산 무수물의 양이 약 1%를 넘는 경우 배향시 해로운 영향을 줄 수 있다.
상기 올레핀 성분은 작용화된 폴리올레핀 3량체내에 전체 3량체의 약 59-79.9중량%, 보다 바람직하게 약 60-78중량%, 그리고 가장 바람직하게 약 65-75중량%의 양으로 존재한다. 적절한 올레핀은 비제한적으로 에틸렌, 메틸렌, 프로필렌, 부틸렌 등을 포함하며 그리고 이들의 혼합물을 포함한다. 이중 에틸렌이 가장 바람직하다.
상기 에틸 아크릴레이트 성분은 3량체내에 전체 3량체의 약 20-40중량%, 보다 바람직하게 약 25-35중량%, 그리고 가장 바람직하게는 약 28-32중량%의 양으로 존재한다.
상기 작용화된 폴리올레핀 3량체의 성분은 바람직하게 작은 건조 펠렛 또는 분말과 같은 파티클의 형태로 존재하며, 이는 본 발명의 다른 성분과 건조 혼합물의 형태로 함께 건조 혼합될 수 있다. 본 발명의 중요한 특징은 하기에 기술되는 바와 같이 건조 혼합물을 용융 혼합하기전에 상기 폴리아미드 성분 및 3량체 성분이 건조 혼합되는 것이다.
상기 건조 혼합물은 또한 임의로 실리카를 포함할 수 있다. 실리카는 실리카 및 폴리아미드를 포함하는 안티블록 마스터배치의 형태로 존재할 수 있다. 이러한 폴리아미드는 비제한적으로 상기 언급된 폴리아미드들을 포함한다. 만일 존재하는 경우, 실리카 성분은 건조 혼합물내에 전체 혼합물의 약 0.5중량%미만의 양으로 존재한다.
본 발명의 건조 혼합물은 또한 이 기술분야의 숙련자에게 그 사용이 잘 알려진 하나 또는 그 이상의 통상적인 첨가제를 포함할 수 있다. 이러한 첨가제의 사용은 혼합물의 공정을 증진시키는데 바람직할 뿐만 아니라 이로부터 형성된 제품 혹은 물품을 향상시키는데 바람직할 수 있다. 이러한 첨가제의 예는 산화제 및 열 안정화제, 윤활제, 성형 방출제, 방염제, 산화 방지제, 산화 스캐빈저, 염료, 안료 및 기타 착색제, 자외선 안정화제, 미립자성 및 섬유성 필러를 포함하는 유기 혹은 무기 필러, 강화제, 핵 형성제(nucleators), 가소제 뿐만 아니라 이 기술분야에 알려진 기타 통상적인 첨가제를 포함한다. 이들은 예를들어 전체 건조 혼합물의 최대 약 10중량%의 양으로 사용될 수 있다.
적절한 자외선 가소제는 여러가지 치환된 레소르시놀, 살리실레이트, 벤조트리아졸, 벤조페놀 등을 포함한다. 적절한 윤활제, 가소제 및 성형 방출제는 스테아르산, 스테아릴 알코올, 스테아라마이드, 소르비탄 모노-라우레이트, 칼슘 스테아레이트 및 긴 사슬 첨가제를 포함한다. 가소화 보조제가 종종 약 3중량%미만의 수준으로 첨가된다. 적절한 방염제는 디카르브로모디페닐 에테르 등을 포함하는 유기 할로겐화 화합물 뿐만 아니라 무기 화합물을 포함한다. 염료 및 안료를 포함하는 적절한 착색제는 카드뮴 술피드, 카드뮴 셀레나이드, 티타늄 디옥사이드, 프탈로시아닌, 울트라마린 블루, 나이그로신, 카본 블랙 등을 포함한다. 대표적인 산화제 및 열 안정화제는 소디움 할라이드, 포타슘 할라이드, 리튬 할라이드 뿐만 아니라 제1 구리 할라이드와 같은 원소 주기율표의 그룹 1 금속 할라이드; 및 클로라이드, 브로마이드, 요오드를 포함한다. 또한, 힌더드 페놀, 하이드로퀴논, 방향족 아민 뿐만 아니라 상기 언급된 그룹의 치환된 멤버 및 이들의 조합을 포함한다. 적절한 가소제는 카프로락탐 및 라우릴 락탐과 같은 락탐, o,p-톨루엔술폰아미드 및 N-에틸, N-부틸 베닐렌술폰아미드와 같은 술폰 아미드 및 상기의 어느 조합 뿐만 아니라 이 기술분야에 알려진 다른 가소제를 포함한다.
적합한 필러 및 증량제로는 플래이트렛 혹은 과립질 뿐만 아니라 이들의 혼합물을 포함하는 정밀한 입자 크기(약 0.01~10u)의 무기 필러를 포함한다. 보다 바람직한 입자 크기는 약 0.05~5u이다. 가장 바람직한 입자 크기는 약 0.1~1u이다. 이러한 필러로는 운모, 점토, 고령토, 벤토나이트 및 알루미늄 실리케이트를 포함하는 실리케이트를 포함한다. 다른 정밀한 입자의 필러로는 알루미나, 실리카, 마그네슘 산화물, 지르코늄 산화물, 티타늄 산화물과 같은 금속 산화물을 포함한다.다른 정밀한 입자 크기로는 칼슘카보네이트, 마그네슘카보네이트 및 돌로마이트와 같은 카보네이트, 칼슘 술페이트, 및 바륨 술페이트를 포함하는 술페이트 뿐만 아니라 본 발명에 특별히 개시되지 않은 다른 물질을 포함한다.
그 후, 건조 혼합물을 용융 혼합하여 중합체 혼합물을 제조한다. 용융은 이 기술분야에 알려진 어떠한 통상적인 방법을 사용할 수 있으며, 혼합 스크류 혹은 롤 혼합기등을 갖는 단일 스크류 압출기로 용융 압출된다. 일반적인 용융 온도의 범위는 나일론 6 및 그 공중합체의 경우에 약 230~300℃, 바람직하게는 약 235~280℃, 그리고 보다 바람직하게는 약 240~260℃이다. 실질적으로 균일한 혼합물이 얻어지도록 필요한 시간동안 혼합이 진행된다. 이는 이 기술분야에 알려진 방법으로 쉽게 결정될 수 있다.
용융 혼합 후에, 상기 중합체 혼합물을 중합체 필름으로 제조한다. 이는 상기 중합체 혼합물을 가열된 다이에 이동시키고 표준 주조롤을 사용하여 중합체 필름을 형성하는 어떠한 알려진 방법을 사용하여 행하여질 수 있다. 어떠한 통상적인 방법은 압출기술, 블로운(blown) 필름 기술 및 열성형 기술을 포함하는 필름, 시이트, 및 물품을 제조하는 어떠한 기술이 사용될 수 있다. 예를 들어, 중합체 혼합물을 압출기의 송입 호퍼로 공급할 수 있다. 압출기에서 용융된 스트림을 단일 매니포울드 다이로 공급하고 층으로 압출한다. 그 후, 단일 층 필름으로서 다이로부터 빼낸다. 다이에서 배출된 후, 상기 필름은 제 1조절 온도 주조롤에서 주조되고, 제1롤 및 제 2조절온도 롤을 통과하며, 일반적으로 제 1롤 보다 더 차갑다. 상기 조절 온도 롤은 다이를 빠져나온 후 필름의 냉각 속도를 대부분 조절한다. 일단 냉각, 경화되면, 상기 결과 필름은 바람직하게 실질적으로 투명하다.
일단 상기 중합체 필름이 형성되면, 상기 필름은 주조롤로 그 가장자리를 따라 핀으로 고정될 수 있다. 이는 예를 들어, 정전기 피너(pinner)를 사용하여 행하여질 수 있다.
일단 형성되면, 상기 중합체 필름을 최소 하나의 수조에서 처리할 수 있다. 상기 수조는 배향되기 전에 필름을 가소화하는 역할을 한다. 상기 수조는 물을 포함하며, 임의로 중화제등과 같은 다른 첨가제를 포함할 수 있다. 적합한 중화제로는 카보네이트를 포함한다. 일 바람직한 중화제는 소디움 바이카보네이트를 포함한다. 수조의 바람직한 온도는 약 20~80℃, 보다 바람직하게는 25~75℃, 그리고 가장 바람직하게는 약 30~60℃이다. 수조에서의 머무름 시간은 바람직하게 약 10~600초, 보다 바람직하게는 약 20~400초, 그리고 가장 바람직하게는 약 30~300초이다. 어떠한 수의 배스가 사용될 수 있으며, 이러한 배스의 시간 및 온도는 이 기술분야의 숙련자에 의해 필요에 따라 조정될 수 있다. 가장 바람직한 구현에 있어서, 상기 중합체 필름은 약 30초 미만동안 약 43℃(110℉)의 온도로 제 1수조에서 처리된 다음 약 2분동안 약 52℃(125℉)의 온도에서 처리된다. 배향하기 전에 본 발명의 필름은 필름의 중량으로 약 3%이상의 물함량을 갖는 것이 중요하다.
본 발명에 따라서, 상기 중합체 필름은 이축으로 배향된다. 이는 필름을 배향하는 이 기술분야의 어떠한 통상적인 알려진 방법을 사용하여 행하여 질 수 있다. 상기 필름은 필름 형성 장치로부터 회수되는 필름의 이동방향과 일치하는 세로 방향으로 단일축으로 스트레치될 수 있으며, 이를 또한 "기계방향"이라 칭하며, 기계방향에 수직인 방향을 "횡단방향"이라 칭하며 이에 따라 이축으로 배향된 필름이 형성된다. 일 바람직한 구현에 있어서, 이축 배향은 세로 및 횡단방향으로 필름을 순차적으로 배향함으로써 진행한다. 배향 공정 후에, 상기 필름은 수축(shrink) 및 결정도를 조절하도록 가열 세트된다. 다른 바람직한 구현에 있어서, 이축 배향은 가열된 오븐을 통해 상기 필름을 통과시킴으로서 그 세로 및 횡단방향으로 각각 필름을 동시에 배향하여 진행된다. 여러개의 가열 지역 사용은 배향을 용이하게 하며 수축을 조절한다. 오븐의 예비 가열 지역이 상대적으로 높으며(예를 들어, 약 180~205℃), 스트레치 지역의 온도가 상대적으로 높은(예를 들어, 약 170~180℃) 것이 바람직하다. 배향후에, 상기 필름은 수축 및 결정도를 조절하도록 내부의 열세팅 공정을 후속적으로 통과한다.
다른 바람직한 구현에 있어서, 상기 이축 배향된 필름은 "이중" 버블 블로운 필름 공정으로 제조될 수 있다. "이중" 버블 공정에서, 상기 중합체 혼합물은 원형 다이를 통해 압출되며 최소한의 블로우 업 비율로 블로운된 다음 담금된다. 이러한 초기 배향 공정은 용융 상태에서의 불량한 배향으로 인해 불충분한 물성을 갖는 필름을 생성한다. 초기 제조된 필름은 기계 및 횡단 방향 모두에서 2회 미만으로 배향되는 것이 가장 일반적이다. 초기 담금(quenching) 단계후에, 상기 필름은 분해된 버블이 기계 및 횡단 방향 모두로 약 3회 배향되도록 후속적으로 재가열된다. 배향후, 필름은 배향을 "설정(set)"하고 수축을 제한하기 위해 연속의 가열지역을 통과시킨다. 본 발명에 따라 제조된 필름은 각 방향으로 약 1.1:1~10:1, 바람직하게는 약 2:1~5:1의 당김비율(dra ratio)로 필름을 스트레치하거나 혹은 당김으로써 배향될 수 있다. 본 발명에서 사용되는 용어 "당김 비율"은 당김의 방향으로 치수의 증가를 나타낸다. 따라서, 2:1의 당김 비율을 갖는 필름은 담김 공정 도중에 2배가 된 길이를 갖는다. 일반적으로, 상기 필름은 연속의 예비가열 및 가열 롤을 통과시키거나 혹은 연속의 예기가열 고온공기 오븐을 통과시켜 당겨진다. 그 후, 가열된 필름은 단일 방향으로 배향되도록 업스트림 위치에서 닙롤(nip roll)에 들어가는 필름보다 빠른 속도로 닙롤 다운 스트림의 세트를 통하여 이동될 수 있거나 혹은 배향 오븐을 통과시킴에 따라 가장자리에 의해 필름을 유지하여 동시에 배향할 수 있다. 속도의 변화는 필름에서 스트레치되어 상쇄된다.
본 발명의 따른 이러한 필름의 두께는 바람직하게는 약 0.05밀(mils)(1.3㎛)~100밀(2540㎛), 보다 바람직하게는 약 0.05(1.3㎛)~50밀(1270㎛)이다. 이러한 두께는 쉽게 가요성인 필름을 제공하기에 바람직하며, 다른 필름 두께는 본 발명의 범주를 만족하도록 제조될 수 있는 것으로 이해되며; 이러한 두께는 플래이트, 두꺼운 필름, 및 시이트를 포함하며, 이는 상온(약 20℃)에서 쉽게가요성이지 않다. 배향 도중에, 몇몇 혹은 모든 필름의 수함량은 증발될 수 있다. 바람직하게, 결과물인 필름은 전체 필름의 약 0.5~0.02중량% 미만의 수함량을 갖는다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위한 설명에 불과한 것이며 이로서 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
실시예 1
95%(w/w) 나일론 6(Honeywell의 Capron) 및 5%(w/w)에틸렌/에틸 아크릴레이트/말레산 무수물 3량체(AutoFina의 Lotader 4720)의 건조 혼합물을 제조하고 이를 혼합 스크류가 장치된 단일 스크류 압출기의 공급 드로우트로 장입하였다. 이 건조 혼합물에 약 7%의 실리카를 함유하는 안티블록 매스터배치을 1.3%를 첨가하였다. 상기 건조 혼합물을 배럴의 길이를 따라 이동시키고 약 266℃(510℉)의 용융 온도로 용융혼합하여 중합체 혼합물을 형성하였다. 압출기로부터 T-다이로 이동시킨 후에 상기 중합체 혼합물을 약 7℃(45℉)의 온도로 유지되는 폴리시 롤에서 주조하였다. 다이 온도는 원하는 주조 중합체 필름 거즈 프로파일이 되도록 하는 온도로 유지되었다. 초기 주조 중합체 필름의 두께는 이축 배향 후 최종 중합체 필름의 원하는 두께의 약 10배였다. 상기 주조 중합체 필름의 가장자리를 에어 제트를갖는 주조 롤 표면과 접촉시켜 바로 위치시켰다. 추가의 피닝을 정전기 피너를 사용하여 용이하게 하고, 약 18~25kW의 전력으로 조작하였다. 주조 롤상에서 중합체 필름을 담금한 후, 상기 필름을 연속의 고온수조를 통과시켰다. 제 1수조를 약 43℃(110℉)로 유지하고, 제 2배스를 52℃(125℉)의 온도로 유지하였다. 통과 경로는 배향전에 필름이 약 3.5%(w/w)의 수분 함량을 갖도록 조절되었다. 가소 후에, 상기 필름을 기계 및 횡단 방향으로 모두 동시에 배향하였으며, 최종 배향은 3x3이었다. 필름은 11개의 가열 지역을 통과하며, 이는 배향 및 조절된 수축성 모두를 용이하게 하였다. 배향 전의 예비 가열 지역은 약 185℃(365℉)이며, 스트레치 지역은 약 168℃(335℉)였으며, 상기 가열 세팅 지역은 약 185℃(365℉)였다. 배향 후에, 상기 필름은 코로나 처리되었으며 수집 보빈(collection bobbin)에 감았다.
비교예 2
정전기 피닝을 사용하지 않고, 상기 제 2 배스를 약 60℃(140℉)로 유지하며, 필름의 수분 함량이 약 2.0%이며, 배향전의 예비가열 지역이 약 177℃(350℉)이며, 스트레치 지역이 약 149℃(300℉)인 것을 제외하고 실시예 1을 반복하였다. 배향은 필름이 최종 필름 너비에 따라 균일하게 배향되지 않았기 때문에 성공적이지 못하였다.
비교예 3
나일론 6 97.5% 3량체 2.5%가 함유된 건조 혼합물, 배향전의 수분 함량이 약4.0%인 것을 제외하고 실시예 1을 반복하였다. 이러한 배향 공정은 필름이 최종 필름 너비에 따라 균일하게 배향되지 않았기 때문에 성공적이지 못하였다.
실시예 4
나일론 6 97.5% 및 3량체 2.5%를 함유하는 건조 혼합물, 제 1 및 제 2배스의 온도가 각각 약 38℃(100℉) 및 약 49℃(120℉)이며, 수분 함량이 약 3.3%이며, 배향전의 예비가열 지역이 약 177℃(350℉)이며, 스트레치 지역이 약 149℃(300℉)인 것을 제외하고 실시예 1을 반복하였다. 상기 필름은 전체의 최종 필름 너비를 따라 이축으로 성공적으로 배향되었다.
비교예 5
실시예1의 혼합물을 사용하고 정전기 피닝을 사용하지 않은 것을 제외하고 실시예 4를 반복하였다. 상기 필름은 다이를 빠져나온 용융 변동(fructuation)으로 인해 이중으로 배향될 수 없었으며, 오븐 보정 클립을 배향하여 필름을 유지할 수 없었다.
상기 실시예의 결과를 표 1에 나타낸다.
[표 1]
실시예 # 첨가제 농도 수분함량 정전기 피닝 배향
1 5% 3.5% O ★
2 5% 2.0% X ◆
3 2.5% 4.0% X ◆
4 2.5% 3.3% O ★
5 5% 3.3% X ◎
★ 최종 필름 너비를 따라 완전히 배향
◆ 배향 - 최종 필름 너비의 95%
◎ 배향되지 않음
비교예 6
작용화된 폴리올레핀 3량체가 없는 나일론 필름
필름 조성물에 어떠한 3량체가 사용되지 않은 것을 제외하고 실시예 1을 반복하였다. 또한, 주조롤의 온도는 약 10℃(50℉)였으며, 정전기 피닝을 사용하지 않았고 제 2수조의 온도는 약 60℃(140℉)였다. 상기 필름은 11개의 가열 지역을 통과하였으며, 이는 배향 및 조절된 수축성 모두를 촉진시켰다.
실시예 1 및 6에 따라 제조된 필름의 핀홀 저항성(pinhole resistance)은 Gelbo flexing(ASTM F372)에 필름을 적용시켜 측정되었으며, 이는 압축 및 트위스팅 모션을 모두 포함한다. 모든 필름은 분당 45사이클로 10,000 플렉스(flex) 사이클 및 약 25℃(75℉)의 온도 및 50% RH로 적용되었다. 플렉싱 후에, 상기 필름 샘플을 시각화 염료 및 침투제를 사용하여 핀홀을 테스트하였다.
~7000mm2에서 검출된 핀홀의 수
실시예 1 9
실시예 6 51
상기한 바와 같이, 매우 적은 핀홀이 본 발명에 따른 필름에 나타난다.
본 발명의 특정한 구현에 대하여 기술한 상기한 바로부터, 다양한 변형, 조절 및 개선은 이 기술분야의 기술자에게 쉽게 이해될 수 있을 것이다. 이러한 변형, 조절 및 개선 모두는 본 발명의 범주에 속하는 것으로 이해된다. 따라서, 상기한 사항은 단지 본 발명을 예시하는 것으로 이로써 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

Claims (30)

  1. a) i) 폴리아미드 단일중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물; 및 ii) 말레산 무수물, 에틸 아크릴레이트 및 올레핀을 포함하는 작용화된 폴리올레핀 3량체를 건조 혼합(dry blending)하여 건조 혼합물을 형성하는 단계;
    b) 상기 건조 혼합물을 용융하여 중합체 혼합물을 형성하는 단계;
    c) 상기 중합체 혼합물을 중합체 필름으로 형성하는 단계;
    d) 상기 필름의 가장자리를 캐스팅 롤에 고정(pinning)하는 단계;
    e) 상기 필름을 최소 하나의 워터 배쓰에 처리하여 중합체 필름을 가소화하는 단계; 및
    f) 상기 필름을 이축 배향(biaxially orienting)하는 단계;
    를 포함하는 이축 배향된 필름 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 중합체 혼합물은 실리카를 더욱 포함함을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 실리카는 전체 혼합물의 약 0.5중량%미만의 양으로 중합체 혼합물내에 존재함을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 작용화된 폴리올레핀 3량체는 전체 혼합물의 약 0.5-15중량%의 양으로 중합체 혼합물내에 존재함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 폴리아미드는 나일론 6을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 폴리아미드는 전체 혼합물의 약 85-99.5중량%의 양으로 중합체 혼합물내에 존재함을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 올레핀은 에틸렌을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 에틸 아크릴레이트는 상기 3량체의 약 20-40중량%의 양으로 상기 작용화된 폴리올레핀 3량체내에 존재함을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 말레산 무수물은 상기 3량체의 약 0.1-1중량%의 양으로 상기 작용화된 폴리올레핀 3량체내에 존재함을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 올레핀은 상기 3량체의 약 59-79.9중량%의 양으로 상기 작용화된 폴리올레핀 3량체내에 존재함을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 에틸 아크릴레이트는 3량체의 약 20-40중량%의 양으로 작용화된 폴리올레핀 3량체내에 존재하며; 그리고 상기 말레산 무수물은 3량체의 약 0.1-1중량%의 양으로 작용화된 폴리올레핀 3량체내에 존재하며; 그리고 상기 올레핀은 3량체의 약 59-79.9중량%의 양으로 작용화된 폴리올레핀 3량체내에 존재함을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 중합체 필름은 배향전에 중합체 필름의 약 3중량%이상의 수 함량을 가짐을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 1항에 있어서, 상기 이축 배향은 필름을 각각 그 세로 및 가로 방향으로 둘중 어느 하나의 순서로 연속적으로 배향함으로써 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 이축 배향은 필름을 각각 그 세로 및 가로 방향으로 동시에 배향함으로써 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 고정 단계는 필름의 가장자리를 캐스팅 롤에 정전기적으로 고정시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 1항의 방법에 의해 형성된 이축 배향된 필름.
  17. 제 3항의 방법에 의해 형성된 이축 배향된 필름.
  18. 제 7항의 방법에 의해 형성된 이축 배향된 필름.
  19. 제 11항의 방법에 의해 형성된 이축 배향된 필름.
  20. 제 12항의 방법에 의해 형성된 이축 배향된 필름.
  21. 제 13항의 방법에 의해 형성된 이축 배향된 필름.
  22. 제 14항의 방법에 의해 형성된 이축 배향된 필름.
  23. 제 15항의 방법에 의해 형성된 이축 배향된 필름.
  24. a) i) 폴리아미드 단일중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물; 및 ii) 에틸 아크릴레이트는 3량체의 약 20-40중량%의 양으로 작용화된 폴리올레핀 3량체내에 존재하며; 그리고 말레산 무수물은 3량체의 약 0.1-1중량%의 양으로 작용화된 폴리올레핀 3량체내에 존재하며; 그리고 올레핀은 3량체의 약 59-79.9중량%의 양으로 작용화된 폴리올레핀 3량체내에 존재하는, 말레산 무수물, 에틸 아크릴레이트 및 올레핀을 포함하는 작용화된 폴리올레핀 3량체를 건조 혼합하여 건조 혼합물을 형성하는 단계;
    b) 상기 건조 혼합물을 용융하여 중합체 혼합물을 형성하는 단계;
    c) 상기 중합체 혼합물을 중합체 필름으로 형성하는 단계; 및
    d) 상기 필름을 이축 배향하는 단계;
    를 포함하는 이축 배향된 필름 제조 방법.
  25. 제 24항에 있어서, 나아가 필름을 이축 배향하기전에 필름의 가장자리를 캐스팅 롤에 고정하는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 고정 단계는 필름의 가장자리를 캐스팅 롤에 정전기적으로 고정시키는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  27. 제 24항에 있어서, 나아가 중합체 필름을 최소 하나의 워터 배쓰(water bath)에서 처리하여 필름을 가소화하는 것을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  28. 제 24항에 있어서, 상기 이축 배향은 필름을 각각 그 세로 및 가로 방향으로 둘중 어느 하나의 순서로 연속적으로 배향함으로써 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  29. 제 24항에 있어서, 상기 이축 배향은 필름을 각각 그 세로 및 가로 방향으로 동시에 배향함으로써 수행됨을 특징으로 하는 방법.
  30. a) i) 폴리아미드 단일중합체, 공중합체 또는 이들의 혼합물; 및 ii) 말레산 무수물, 에틸 아크릴레이트 및 올레핀을 포함하는 작용화된 폴리올레핀 3량체를 건조 혼합하여 건조 혼합물을 형성하는 단계;
    b) 상기 건조 혼합물을 용융하여 중합체 혼합물을 형성하는 단계;
    c) 상기 중합체 혼합물을 원형 다이를 통해 압출하고, 이를 중합체 필름으로 블로잉하고 퀀칭(quenching)하여 중간 배향된 필름을 생성하는 단계;
    d) 상기 중간 배향된 필름을 재가열하고 기계 방향 및 횡단 방향 모두로 이축 재배향하는 단계;
    e) 이에 따라 생성된 필름을 그 배향물이 경화되기에 충분한 조건하에 가열하는 단계;
    를 포함하는 이축 배향된 필름 제조 방법.
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