KR910005207B1 - 폴리아세탈 수지 필름의 제조방법 - Google Patents

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폴리플라스틱스 가부시끼가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

폴리아세탈 수지 필름의 제조방법
제1도는 발명에 따라 팽창 성형하는 수지가 압출단계를 거치는 과정에서의 수지 온도 범위를 나타내는 그래프.
제2도는 본 발명의 팽창단계를 보인 도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 다이 2 : 관상물체
3 : 변형이 시작되는 점 4 : 기포
본 발명은 폴리아세탈 수지에서 필름을 제조하는 방법에 관한 설명이다. 특히, 가로 세로 양방향에서 작은 파열강도를 갖고 직선으로 찢어질 수 있는 성질을 갖는 필름이 본 발명 방법으로 얻어진다. 이 필름은 직선에 따라 쉽게 찢어진다.
지금까지는 반복단위로 CH2-O-의 결합을 갖는 폴리아세탈 수지들이나 중합체 화합물들이 잘 알려져 있고 전형적인 플라스틱 공학에서 널리 사용되었다. 하지만 그 대부부분이 전적으로 사출성형에 사용되고 압출성형과 특히 필름 성형에는 거의 사용되지 않았다. 그 이유는 그러한 수지들의 필름 성형이 지극히 어렵기 때문이다.
일반적으로 두 가지의 필름 생산 공정이 알려져 있는데, 이름하여 T-다이(T-die) 공정과 팽창 공정이다. T-다이 공정은, 일반적으로 용융된 플라스틱이 가능한한 아주 균일한 두께를 갖도록 변화시키기 위해 한 지점에서 요구되는 필름의 두께까지 끌어들여진 용융된 플라스틱을 확장하는 것과 그것을 엷은 막 형태의 노즐을 통해 막의 형태로 압출하는 것, 그리고는 필름이 되게 식히는 것을 포함한다. 팽창 공정은 폴리에틸렌 필름을 성형하는데 자주 사용된다. 이 공정은 고리모양의 압출 노즐을 통해 용융된 플라스틱을 대롱(관상) 모양으로 압출하고, 공기를 불거나 그와 같은 유체를 불어넣음으로써 관상의 필름을 성형하도록 튜브를 팽창시키는 것을 포함한다.
T-die 공정이나 팽창공정은 각각의 장, 단점을 갖는다. T-die 공정에 비해 일반적으로 팽창공정은 더큰 생산성과 경제성을 갖는다. 그리고 엷은 표준 치수 필름 성형에 적당하다. 그런 반면에 그것의 용융성은 수지물질에 따라 변화한다. 그와 같이 팽창공정이 모든 종류의 수지에 적용될 수 있다고 말할 수 없다.
폴리아세탈 수지에 있어 여러 기술문제-팽창 공정에 의한 수지사용들이 머지 않아 해결되고 폴리아세탈 수지 필름의 생산이 조만간에 공업화될 것이다.
그러한 상황의 견지에서 본 발명자는 팽창공정에 의해 폴리아세탈 수지 필름 제조가 가능하도록 일련의 연구를 했다. 그 결과 그들은 특정한 폴리아세탈 수지와 어떤 온도 조건을 택함으로써 폴리아세탈 수지 필름 제조에 팽창 공정을 이용하는 것이 가능하다는 것을 발견했다. 이러한 발견이 본 발명에 이르게 되었다.
따라서 본 발명은 용융지수 0.3-5.0인 폴리아세탈 수지가 다음 식에 따르는 수지 압출온도 범위 내에서 팽창 공정에 의해 필름이 되는 것을 특징으로 하는 폴리아세탈 수지 필름 제조 방법이다.
용융점(℃)〈수지압출온도(℃)
Figure kpo00001
용융점+100-8×(용융지수)(℃).
이 발명은 단지 용융지수 0.3-5.0을 가지는 폴리아세탈 수지에서만 수지 압출온도가 전술한 식에 따르는 온도 범위 내에 있도록 구성함으로써 수지를 팽창성형에 의해 필름으로 만드는 것이 가능하다는 발견에 근거한다.
발명에 사용되는 용융지수는 ASTM D-1238에 따라 결정된 값을 참고한다. 용융점은 미분온도 분석에 의해 결정된 흡열 최고점 온도를 참고한다.
그런 종류의 폴리아세탈 수지는 상업적으로 이용할 수 있는 폴리아세탈 수지(상대적으로 낮은 용융지수와 더 큰 평균분자량을 갖는)에 상당한다.
더 구체적으로는 단중합체이든 공중합체 이든 간에 용융지수 0.5-3.0을 갖는 폴리아세탈 수지들이 사용된다. 0.3이하의 용융지수를 갖는 폴리아세탈 수지들은 그와 같이 제조하기 어렵다. 5.0보다 큰 용융지수를 갖는 폴리아세탈 수지는 팽창 성형 작용중 수위 저하되기 쉬워 필름 성형이 어렵기 때문에 바람직스럽지 못하다. 특히 선호되는 것은 가교되거나 분지된 분자구조를 갖는 폴리아세탈 수지이다.
그러한 폴리아세탈 수지는 가교되거나 분지된 분자구조를 발생하는 한 개의 기능기보다 많게 되는 화합물이 중합화한 선상 폴리아세탈 중합체와 반응하도록 함으로써 얻어질 수 있다. 그러한 수지는 또한, 분지, 가교반응을 할 수 있는 한 개의 기능기보다 많이 갖는 단량체를 공중합화 효과를 내도록 단량체 성분들과 결합시킴으로서도 얻을 수 잇다. 그러한 수지의 한 예가, 글리사이딜기를 갖는 단량체와 삼산화물이 하나의 성분으로서 중합화된 아세탈 공중합체 수지이다. 물론 다중 공중합체와 전통적으로 사용하는 환상 에테르 같은 공단량체와 결합이 많이 사용될 수 있다.
팽창 성형에서는 언급한 바와 같은 그런 구체적인 M1값을 갖는 폴리아세탈 수지가 용융되고 팽창기술도 고리 모양의 노즐을 통해 압출될때가 중요하다. 수지 온도는 다음 식에 따른 온도범위내에서 유지되어야 한다.
용융점(℃)〈 수지 압출온도(℃)
Figure kpo00002
용융점+100-8×(용융지수)(℃) :
바람직하게는, 수지 온도는 다음식에 따른 온도 범위 내에서 유지한다.
용융점10(℃)
Figure kpo00003
수지의 압출온도(℃)
Figure kpo00004
용융점+80-8×(용융지수)(℃).
팽창성형에 적용할 수 있는 수지온도 범위를 제1도에서 보여준다. 수지온도가 너무 높으면 용융 점성도가 더 낮아지고 수위저하 효과로 필름형성이 어려워지게 된다. 온도가 너무 높으면 용융성도가 더 높아지고 다이에서 야기되는 커다란 압력 손실은 압력기 작동에 필요한 전력을 증가시키고 따라서 생산성이 낮아진다. 게다가 더 높은 수지온도는 필름두께의 불규칙성을 가속화한다.
발명에 따라 팽창공정에 의한 그런 폴리아세탈 수지의 필름형성은 앞서의 기본적 요소들을 유지함으로써 실행할 수 있다. 그 외 다른 조건들은 팽창기술의 일반적인 조건들을 적용할 수 있다.
즉, 크로스 헤드(cross head) 다이를 사용하므로 써 관상의 용융된 폴리아세탈 수지가 아래, 위쪽으로 압출되고 관상의 압출수지 끝이 핀치롤(pinch roll) 사이에 밀착된다. 그리고 튜브(tube)가 원하는 사이즈(size)로 팽창하도록 그 속에 공기가 불어넣어지고 있는 동안 필름은 게속적으로 얻어진다. 그러는 동안 필름 두께의 불규칙성이 방지되도록 다이는 회전하거나 역회전한다. 관상의 필름이 양끝에서 절단되어 백(bag)을 형성하도록 한쪽 끝이 봉해지거나, 하나의 엷은막이나 히트 셋(heat set)으로써, 또는 여러 가지 사용 목적에 알맞고 폴리아세탈 수지의 특성을 이용하는 필름이 적당하게 얻어질 수 있다. 본 발명에 따라 생산된 필름은 팽창 기술의 규정된 표준 치대로 두께가 조정될 수 있다. 이러한 조정의 범위는 일반적으로 0.005-0.1mm에서 이루어진다.
더욱이 본 발명자는 본 발명에 따라 팽창공정으로 준비된 폴리아세탈 수지 필름이 우수한 특성을 갖는 것을 발견했다. 즉, 종방향 파열강도가 횡방향 파열강도 둘다 작고, 파열의 선형성이 우수하다.
일반적으로 압출 성형 공정으로 제조된 플라스틱 필름은 압출방향(이후 종방향으로)의 분자배열을 갖고 그래서 종방향의 파열이 쉽게 일어나지만 횡방향에 있어서의 파열은 더 어렵다. 게다가 압출 방향으로 압출된 필름은 보다 큰 종방향 인장강도를 갖지만 종방향의 파열성 또한 증강된다.
하지만 종횡 양방향에서 쉽게 파열될 수 있는 필름을 아직 발견되지 않았다
발명자는 종횡 양방향에서 작은 파열강도를 가진 필름이 전술한 조건에서 팽창 공정에 따라 폴리아세탈 수지 필름을 만듬으로써 제조될 수 있다는 것을 발견했다. 특히, 우수한 파괴의 선형성과 횡방향에서의 작은 파열강도를 가진 폴리아세탈 수지 필름이 아래 조건에서 팽창공정에 의해 제조될 수 있다 1.2-6.0의 취관비, 1.0-12.0 인발비 아래 공식에서 지정된 취관비와 인발비의 비 :
0.1
Figure kpo00005
취관비/인발비
Figure kpo00006
6.0
본 발명에서 취관비와 인발비의 비는 다음과 같이 정의된다.
제2도에서, 다이 1에서 압출된 용융수지는 거의 같은 직경이 유지되는 동안 튜브물질2를 성형하기 위해 전달되고 그후에 변형 시작점 3에서 팽창된다. 변형 시작점 3에서 튜브물질의 직경이 DN, 그것의 속도가 VE, 변경후 기포 4의 직경이 DE그리고 그 속도가 VE일 때
취관비=DE(mm)/DN
인발비=VE(m/min)/DE(m/min)
본 발명에 따라 압출방향과, 직각방향에서 50kg/cm 이하의 파열강도를 갖고 10kg/cm 이하의 파열 전달 강도와 유사한 파열의 선형성을 갖는 폴리아세탈 수지 필름을 얻을 수 있다. 하지만 취관비와 인발비의 비 값이 위범위 보다 작으면 횡방향(직각방향)에서의 파열강도가 종방향(압출방향)의 파열강도보다 커지고 파열의 선행성이 더 작어진다. 반면에 취관비와 인발비의 비 값이 위 범위보다 커지면 횡방향 파열강도가 종방향 파열 강도보다 작아지고 파열의 선행성이 더 커진다.
본 발명에 따라 팽창 공정으로 얻어진 필름은 압출방향과 또한 직각방향에서 50kg/cm 이하의 파열 강도를 갖고, 10kg/cm 이하의 파열 전달강도와 우수한 파열의 선형성을 갖는다. 그러므로 필름은 보풀없이 잘 찢어질 수 있고 개봉 부분이나 유사한 곳에 잘 사용될 수 있다.
발명의 실시에 사용된 폴리아세탈 수지는 필름 작업의 필요에 따라 통상의 열가소성과 열경화성 수지들에 첨가되는 기지의 물질을 포함할 수 있다. 가령, 가소제, 산화방지제, 자외선흡수제, 정전기 방전제, 표면활성제, 염료, 색소같은 착색제, 유동성 개선 윤활유, 결정가속제(결정제)같은 것들이다. 게다가 필름이 사용되는 목적에 따라 소량의 어떤 열가소성 수지나 무기충전제가 보충적으로 첨가되어질 수 있다.
위에 서술한 바와 같이 발명 방법에 따른 팽창 기술에 의해 폴리아세탈 수지 필름 생산이 가능하고 통상의 T-다이 공정에 비해 이 발명은 향상된 생산성과 경제성을 보장한다. 이 발명은 알려진 기술의 적용을 통한 상대적으로 엷은 필름의 생산을 쉽게 해준다. 결과적으로 얻어진 필름은 폴리아세탈 수지의 우수한 물질 특정을 갖는다. 가령, 우수한 기계적, 물리적, 화학적, 그리고 열적특성과 게다가 산소 비투과성 같은 특성을 갖는다. 그러므로 필름은 그와 같이 그 자체만으로 사용되거나 필름의 특성을 이용하는 다양한 사용목적이나 포장목적으로 어떤 다른 필름이나 금속막의 적층으로 사용될 수 있다. 위에 보여준 본 발명에 의해 얻어진 필름의 적용은 가로, 세로 방향에서 작은 파열강도를 갖고 우수한 파열의 선행성을 갖기 때문에 직선으로 찢어지기 쉽다.
[실시예 1]
아세탈 공중합체수지 P(용융지수 2.5와 용융점 165℃를 갖는)가 (산화 메틸렌 부분과 산화 에틸렌 부분의 무게비가 98 : 2) 사용되었다. 40mm
Figure kpo00007
의 압출기와 다이 직경 50mm
Figure kpo00008
의 다이와 다이 가장자리 간격 3mm를 사용함으로써 관모양의 필름이 200℃의 수지온도와 8.0의 인발비와 2.4의 취관비에서 압출되었다. 필름은 공기 냉각하에서 21m/min의 압출기로 압출되었다. 이런식으로 25μ의 두께를 갖는 필름이 얻어진다.
얻어진 두께 25μ 필름 특성은 아래표 1에서 보여진 바와 같다.
필름과 수지의 특성은 다음 방법으로 결정된다.
M1(용융지수) : 190℃에서 부하 2160g, 1m
Figure kpo00009
의 다이직경×높이 10mm 원통 조건하에서 ASTM D 1238에 따라 측정.
용융점 : 흡열 최고점 온도에서 DSC(가열비 5℃/min인)에 의해 측정.
인장강도/신장도 : ASTM D 882에 따라 측정.
산소 투과도 : ASTM D 1434에 따라 측정.
파열강도 : JIS Z Elmendorf 파열 테스트에 따라 측정되어지나, 초기의 파열은 시료에서 제외.
파열 전달강도 : JIS Z Elmendorf 파열 테스트에 따라 특정된다.
파열의 선행성 : 300mm의 시료의 한쪽을 손으로 직각으로 짼다. 그리고 파열선의 선행성이 측정된다. 직각 방향에서 파열선의 편차는 다음과 같이 판단된다. 10mm 미만…0, 10-50mm…Δ, 50mm보다 크다…X.
[실시예 2]
옥시메틸렌과 옥시에틸렌과 헥사옥시메틸렌 디올글리사이들의 무게비가 97.2 : 2 : 0.8인 아세탈 그래프트 공중합체 수지 Q(용융지수 0.8과 1.66℃의 용융점을 갖는)가 사용되었다. 50mm
Figure kpo00010
압출기, 다이직경 120mm
Figure kpo00011
의 다이와 다이 가장자리 간격 1mm를 사용함으로써 관상필름이 수지온도 210℃, 2.0의 인발비 1.2-3.6의 취관비에서 압출됐다. 필름은 공기 냉각하에서 25-40m/min의 인출비로 인출되었다. 그런 식으로 8-50μ 두께의 필름이 얻어졌다.
얻어진 25μ와 50μ 두께 필름 특성들은 아래 표 2에서 보여진 바와 같다.
[표 1]
Figure kpo00012
[표 2]
Figure kpo00013
[비교예 1]
산화메틸렌과 산화 에틸렌 부분의 무게비가 98 : 2인 아세탈 공중합체 수지(용융수지 9.0이고 165℃의 용융점을 갖는)가 사용됐다. 예 1에서와 똑같은 방법으로 다양한 수지 압출온도에서 팽창성형이 시도되었지만 어떠한 안정된 필름 성형을 얻을 수 없었다.
[실시예 3,4(비교예 2,3)]
실시예 1과 2에서 사용된 것과 같은 폴리아세탈 공중합체 P와 Q를 사용함으로써 필름 성형 시도가 이루어졌다. 결과는 표 3과 4에서 나타낸 바와 같다.
[표 3]
Figure kpo00014
[표 4]
Figure kpo00015
[실시예 5(비교예 4)]
두께 25μ의 필름이 예 1에서와 같이 유사한 조건하에서 성형되었다. 그러나 거기서는 3.6의 취관비와 2.0의 인발비로 되었고, 필름들의 성질이 유사하게 판단되었다. 그 결과는 표 5에 서술되었다. 비교예 4는 저밀도의 두께 25μ인 폴리에틸렌 필름(용융지수 0.2)이 같은 조건하에서 성형되었다. 그 결과 또한 표 5에서 서술되었다.
[표 5]
Figure kpo00016

Claims (5)

  1. 0.3-5.0의 M1를 갖는 폴리아세탈 수지가 다음 하기의 식에 따르는 수지 압출온도 범위내에서 팽창공정으로 필름이 되는 것을 특징으로 하는 폴리아세틸 수지 필름의 제조 방법.
    용융점(℃)〈수지압출온도(℃)
    Figure kpo00017
    용융점+100-8×(용융지수)(℃).
  2. 제1항에 있어서, 폴리아세탈 용융지수가 0.5-3.0인 폴리아세탈 수지 필름의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 수지 압출 온도가 다음 조건을 만족하는 폴리아세탈 수지 필름의 제조방법.
    용융점+10(℃)
    Figure kpo00018
    수지 압출온도(℃)
    Figure kpo00019
    용융점(℃)+80-8×(용융지수)(℃).
  4. 제1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 폴리아세탈 수지가 교차연결과 분지된 분자구조를 갖는 폴리아세탈 수지 필름의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 팽창 공정에서의 취관비는 1.2-6.0, 인발비는 1-12의 범위에 있고 취관비와 인발비의 비는 0.1
    Figure kpo00020
    취관비/인발비
    Figure kpo00021
    6.0 인 폴리아세틸 수지 필름 제조방법.
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