KR20080062071A - 이접착성 ２축 연신 폴리아미드 필름의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미연신 또는 1축 방향으로만 연신되고 열처리되어 있지 않은 폴리아미드 필름에 수용성 폴리우레탄수계 에멀젼과 수용성 멜라민계 경화제를 함유하는 코팅액을 프라이머 코팅하고 건조, 연신, 열처리를 통하여 필름 표면에 고형분 두께가 0.05~0.2㎛가 되도록 하는 이접착성 폴리아미드 필름의 제조방법을 제공한다.

이렇게 제조한 이접착성 폴리아미드 필름은 내블록킹성이 양호하고 인쇄잉크, 라미네이트 및 기타 도공제와의 접착성이 우수하며, 특히 끊이는 살균, 레토르트 살균 및 액상물 포장용도에 특히 적합하다.

이접착 코팅, 잉크접착력, 수성 폴리우레탄계 에멀젼, 수성 멜라민계 경화제

Description

이접착성 ２축 연신 폴리아미드 필름의 제조 방법{Producing method of readily bondable biaxially oriented polyamide film}

본 발명은 용이 접착성 필름에 관한 것으로 접착제 또는 인쇄 잉크와 이축 연신 폴리아미드 필름과의 접착력을 강화시켜 내수성, 내열성이 우수한 이접착성 폴리아미드 필름의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 폴리아미드 필름은 타 필름에 비해 강인성, 내열특성, 내유성 등이 우수하며, 특히 뛰어난 내마모성, 내 충격성, 내 굴곡피로성 및 내한성 등이 우수하여 식품포장 재료로 많이 사용되고 있다. 그 중에서 식품 포장용 레토르트 제품은 실런트 필름과 라미네이트하여 제대한 후 내용물을 충진하여 진공 살균 포장하게 되고, 소비자들이 비등수로 레토르트 제품을 처리하므로 강력한 내수성과 내열성이 필요하다. 만일 내수성과 내열성이 약할 경우 보일링이나 기타 가공 도중에 라미네이트제와 기재 필름 사이에 박리가 쉽게 일어난다.

따라서 생면용이나 레토르트용으로 사용하는 폴리아미드 필름은 라미네이트제가 합지될 때 강하게 접착이 되어야 할 뿐 아니라, 합지 사이의 인쇄 잉크와도 접착력이 우수해야 강한 내수성과 내열성을 보유하게 된다.

이를 위해 종래에는 폴리아미드 필름 제조 공정 후에 내수성과 내열성을 보유하고 있는 수지를 도포하여 피막을 형성시켜 주는 공정을 행하는데, 우레탄 수지나 아크릴 수지를 주로 사용하여 앙카코팅 또는 프라이머리 코팅과 같은 오프라인 코팅을 많이 행하고 있다.

그러나 위와 같은 오프라인 코팅 방법으로 코팅을 실시할 경우에는 폴리아미드 필름 제조 공정 이외에 코팅 공정을 한 단계 더 거쳐야 하기 때문에 원가의 부담 이외에도 에너지의 낭비를 초래할 뿐만 아니라 1㎛ 이하의 박막을 균일하게 도포하기는 어렵다.

이를 위해 종래부터 폴리아미드 필름에 접착성을 부여하기 위한 표면 처리를 가하는 것이 행해지고 있다. 예를 들면 이접착성 폴리아미드 필름을 제조할 때에 미 연신 또는 1축 방향으로만 연신된 폴리아미드 필름 표면에 폴리우레탄 수지나 아크릴 수지의 수성 에멀젼을 도포하고 건조한 뒤 연신, 열고정 하는 방법이 개시되어 있다. 그러나 이러한 방법은 코팅액을 도포하고 건조하는 과정에서 건조 온도가 너무 낮거나 혹은 너무 높은 경우에 문제가 발생하게 된다. 연신부(zone)에서의 온도가 100℃ 이하로 너무 낮은 경우에는 예열이 불충분하여 코팅액의 건조가 불량하게 되고 반대로 사용한 멜라민 경화제의 가교 온도보다도 높게 되면 경화가 일어나 연신되는 과정에서 표면 코팅층에 균열이 발생하여 코팅층이 떨어져 나가거나 파단의 원인이 될 수 있다.

또한, 코팅액을 도포하고 건조하는 공정에서 코팅 부위의 용매가 건조되면서 증발 잠열에 의해 열을 빼앗기기 때문에 비코팅 부위와 필름 온도 차가 발생하여 폭 방향으로 온도 불균일이 발생하여 균일하게 연신이 되지 못하는 문제가 발생할 수도 있다.

본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하기 위해 미연신 폴리아미드 필름을 종 방향으로 연신한 후 필름의 편면에 클립으로 파지하기 위한 단부를 남기고 코팅액을 도포하고, 텐터 내의 예열부에서 필름을 건조한 뒤 횡 연신 직전의 코팅부의 필름 온도를 45~65℃로 하고 코팅 부와 비코팅 부의 온도차를 10℃ 이내로 하는 것을 특징으로 하는 우수한 접착성을 갖는 이축 연신 폴리아미드 필름의 제조 방법을 제공하는데 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이접착 코팅액이 도포된 필름의 예열 및 연신 온도를 적절히 선택하여 우수한 접착성을 갖는 이축 연신 폴리아미드 필름의 제조 방법을 제공하는데 있다.

본 발명에 의한 이접착성 2축 연신 폴리아미드 필름의 제조 방법은, 미연신 또는 1축 방향으로만 연신되고 열처리 되지 않은 폴리아미드 필름의 편면에 수용성 폴리우레탄수계 에멀젼과 수용성 멜라민계 경화제를 함유하는 혼합액을 코팅한 후, 텐터로 횡방향 연신하되, 상기 횡방향 연신하기 직전의 코팅 부위의 필름의 온도를 45~65℃로 유지하고, 동시에 상기 코팅 부위와 비코팅 부위의 필름 온도 차이를 10℃ 이하로 유지하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 바람직한 특징에 의하면, 상기 횡방향 연신시 상하에 열풍 분출 노즐을 배치하고 위치별로 풍량 조절이 가능한 구조의 장치를 사용하여 상기 코팅 부위의 건조를 실시하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

미연신 또는 1축 방향으로 연신되고 열처리 되어 있지 않은 폴리아미드 필름의 편면에 수성 폴리우레탄계 에멀젼(A)과 멜라민계 경화제(B)의 혼합액을 코팅한 후, 텐터로 횡 방향 연신하되, 상기 횡방향 연신 전에 필름 코팅 부의 온도를 45~65℃로 하는 것이 필요한데, 그 이유는 코팅부의 필름 온도가 상기 온도 보다 낮은 경우에는 연장을 위한 예열이 불충분하게 되어 횡 연신 응력이 높기 때문에 연신 공정이 원활하게 진행되지 못하고 심한 경우 필름이 파단되는 원인이 되기도 한다. 반대로 상기 범위보다 높은 경우에는 필름의 결정화가 현저히 이루어져 횡 연신성이 저하된다.

또한 코팅부위와 비 코팅부위의 온도차를 10℃ 이내로 하는 것이 필요한데 코팅부위는 건조 중에 용매의 증발 잠열에 의해 열을 빼앗기기 때문에 필름 온도가 오르지 못하게 되고 이 때문에 비 코팅 부위와의 온도차이가 발생하게 되어 균일한 연신이 이루어지지 못하게 된다. 즉, 온도차가 심한 경우에는 필름 양 끝부분의 미코팅 부위에서 넥킹(Necking)이 발생하여 파단 발생 빈도가 증가하게 되어 조업성 에 악영향을 끼치게 된다.

코팅 부의 예열 부에 있어서 건조는 가능한 효율이 우수한 방식으로 행하는 것이 바람직하므로 상하에 열풍 분출 노즐을 배치하고 풍량 조절이 가능한 구조의 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 이것에 의해 코팅 부위와 비 코팅부위의 온도차를 극소화할 수 있고 연장성을 향상 시키는 것이 가능하다.

횡 연신후의 코팅층의 두께는 0.05~0.2㎛이 바람직하고, 코팅 방법은 특별히 한정하는 것이 아니고 그라비아 롤(Gravure Roll), 리버스 롤(Reverse Roll), 리버스 그라비아(Reverse Gravure)법 , 메이어 바(Meyer bar)법 등의 각종 코팅 방식 등을 채용할 수 있다.

또한 종 연신기와 코터(Coater) 사이에 코로나(Corona) 처리 장치를 설치하여 종 연신후의 필름의 표면 장력을 조정할 수 있다.

또한 수용성 폴리우레탄수계 에멀젼과 수용성 멜라민계 경화제를 함유하는 혼합액의 혼합비율은 특별한 제한은 없지만, 폴리우레탄 : 멜라민계 경화제 : 물이 100 : 6~10 : 200~350(중량비)인 것이 바람직하다.

상기의 제조 공정을 거쳐서 제조되는 이접착성 폴리아미드 필름은 코로나 방전 처리한 일반 폴리아미드 필름과 비교하여 접착제나 인쇄잉크와의 접착력을 강화시켜 내수성과 내열성이 보다 우수하게 된다.

이하 실시 예 및 비교 예를 들어 본 발명을 설명하나 본 발명이 이에 한정되 는 것은 아니다.

하기의 실시 예 및 비교 예에서 제조되는 필름의 각종 성능 평가는 다음의 방법으로 실시하였다.

(1) 필름 표면 온도 측정

적외선 열화상 카메라를 이용하여 옆 연장 직전에 있어서 코팅부와 비 코팅 부위의 필름 온도를 측정하였다.

(2) 횡 연신성 평가

횡 연신 시 파단의 빈도를 아래의 규범으로 평가했다.

○ : 횡 연신 시, 파단이 1회 미만/1시간 발생

△ : 횡 연신 시, 파단이 1~2회/1시간 발생

× : 횡 연신 시, 파단이 3회 이상/1시간 발생

(3) 잉크 접착력

코팅된 필름에 파란색 유성 펜으로 마킹하고 일정시간 건조 후 색차계(Color meter)를 이용하여 b치를 측정하고(b1), 3M 스카치 테이프를 이용하여 공기가 혼입되지 않도록 마킹 부위에 붙여 5회 문지른 후 180° 방향으로 재빨리 박리한 후 다시 색차계를 이용하여 b치를 측정하여(b2) b치의 변화율로 평가 했다.

잔류 잉크량 (%) = [박리 후 b치, ( b2 ) / 박리 전 b치, ( b1 )] × 100(%)

[실시예 1]

폴리아미드 6을 티-다이(T-Die)로부터 용융 압출하고 캐스팅 롤(Casting Roll)에 밀착시켜 급냉 시킨 후 가열 롤의 주행 속도차를 이용하여 종 방향으로 2.8배 연신하여 1축 연신된 폴리아미드 필름을 얻었다. 곧바로 종 연신된 폴리아미드 필름의 편면에 고형분 농도 7 중량%로 조제된 수성 폴리우레탄계 에멀젼과 수성 멜라민계 경화제로 이루어진 코팅 조액을 그라비아 코터를 이용하여 횡 연신 후 코팅층 두께가 0.01㎛가 되도록 코팅하였다. 이후, 텐터 예열부를 지나 횡 연신 직전의 필름의 코팅부위의 온도가 45℃, 비 코팅부위의 필름 온도를 50℃로 하여 건조하고 온도 100~140℃의 온도에서 3.2배 연신한 뒤 160~210℃의 온도에서 열고정 처리하여 표면 이접착 코팅된 2축 연신 폴리아미드 필름을 얻었다. 이렇게 얻어진 필름의 성능을 표 1에 정리하였다.

[실시예 2~3]

횡 연신 직전의 코팅 부위의 필름 온도 및 비 코팅 부위의 필름 온도를 각각 아래 표 1에서와 같이 바꾸는 것 이외에는 실시 예 1과 동일한 방법으로 코팅하여 이접착 코팅된 2축 연신 폴리아미드 필름을 얻었다.

[비교예 1~3]

횡 연신 직전의 코팅 부위의 필름 온도 및 비 코팅 부위의 필름 온도를 각각 아래 표 1에서와 같이 바꾸는 것 이외에는 실시 예 1과 동일한 방법으로 코팅하여 이접착 코팅된 2축 연신 폴리아미드 필름을 얻었다.

[표 1]

구 분	횡 연신 직전의 필름 온도(℃)		코팅부/비코팅부 온도 차 (℃)	연신성	잔류잉크량 (%)
	코팅부	비 코팅부
실시예 1	45	50	5	○	80
실시예 2	55	60	5	○	90
실시예 3	60	65	5	○	85
비교예 1	55	70	15	△	70
비교예 2	40	45	5	×	45
비교예 3	70	75	5	×	65

상기 [표 1]에서 보는 바와 같이 실시 예 1~3의 경우, 횡 연신성이 양호하고 잉크 접착성이 우수한 이접착 코팅 폴리아미드 필름이 얻어졌다. 이에 비하여 비교 예 1에서는 코팅 부위 필름의 온도와 비 코팅 부위 필름의 온도차가 15℃로 큰 온도 차이가 발생하게 되어 비 코팅 말단 부위에서 넥킹이 발생하여 균일한 연신이 이루어지지 못하게 되고 파단이 발생하였다. 또한 비교 예 2에서는 건조 온도가 낮아 횡 연신성이 떨어지고, 잉크 접착력도 저하되었다. 비교 예 3에서는 건조 온도가 너무 높아 폴리아미드 필름의 냉 결정화 온도와 유사하여 횡 연신 전에 결정화가 상당히 진행되어 연신성이 떨어지게 되고, 잉크 접착력도 떨어지는 결과를 얻었다.

본 발명을 통하여 제조된 이접착성 폴리아미드 필름은 내블록킹성이 양호하고 인쇄잉크, 라미네이트 및 기타 도공제와의 접착성이 우수하며, 특히 끊이는 살균, 레토르트 살균 및 액상물 포장용도에 특히 적합하다.

Claims (2)

1. 2축 연신 폴리아미드 필름의 제조 방법에 있어서, 미연신 또는 1축 방향으로만 연신되고 열처리 되지 않은 폴리아미드 필름의 편면에 수용성 폴리우레탄수계 에멀젼과 수용성 멜라민계 경화제를 함유하는 혼합액을 코팅한 후, 텐터로 횡방향 연신하되, 상기 횡방향 연신하기 직전의 코팅 부위의 필름의 온도를 45~65℃로 유지하고, 동시에 상기 코팅 부위와 비코팅 부위의 필름 온도 차이를 10℃ 이하로 유지하는 것을 특징으로 하는 이접착성 2축 연신 폴리아미드 필름의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 횡방향 연신시 상하에 열풍 분출 노즐을 배치하고 위치별로 풍량 조절이 가능한 구조의 장치를 사용하여 상기 코팅 부위의 건조를 실시하는 것을 특징으로 하는 이접착성 2축 연신 폴리아미드 필름의 제조 방법.