KR940003175B1 - 폴리아미드 필름의 제조방법 - Google Patents

폴리아미드 필름의 제조방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

폴리아미드 필름의 제조방법
도면은, 본 발명의 폴리아미드 필름의 제조방법의 흐름을 설명하기 위한 장치의 개략도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 칩 홉퍼 2 : 압출기
3 : 환형다이 4 : 냉각조
5 : 미연신 튜브 6 : 링 가열기
7 : 연신 필름 8 : 열 처리부
본 발명은 폴리아미드 필름의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 필름의 강도, 투명도, 다른 필름과의 접착성이 동시에 만족되는 인플레이션(Inflation) 방식에 의한 폴리아미드 필름의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 폴리아미드 필름은, 티-다이(T-Die)법, 인플레이션(Inflation)법 등에 의하여 제조되나, 티-다이법에는 비교적 저점도의 폴리아미드가 사용되는 것에 비해, 인플레이션법에는 상대점도가 비교적 높은 고점도의 폴리아미드가 제막 안정성을 위해 필요하다.
폴리아미드 필름은 그의 강인성, 광택성, 내용제성, 높은 가스 배리어(Gas barrier)성의 특징으로 인해 식품포장, 각종 화학제품포장, 기타 일반포장재로서 널리 사용되고 있다. 반면에 이 필름은 분자쇄중에 아미드 결합이 많기 대문에 흡습성이 큰 단점을 갖기 때문에 실제 사용시, 이를 보완하기 위해 흡습성이 없는 폴리올레핀 필름과 적층하여 사용하고 있으며, 이때에는 폴리올레핀 필름과의 접착성이 좋아야만 한다.
종래에, 인플레이션 방식에 의해 폴리아미드 필름을 제조하는 기술로서는 일본 특허공고 소60-49085호에 개시된 바와 같이, 상대점도 3.00∼3.50인 폴리아미드에 술폰아미드계 등의 가소제 및 고급지방산 유도체등의 활성제 중 어느 한가지또는 혼합물또는 양자의 혼합물을 0.05%이상 첨가하고, 이를 220∼230℃에서 통 형상으로 상향 압출시켜 100㎛ 이하의 미연신 폴리아미드 필름을 제조하는 기술을 들 수 있다. 그러나, 이와 같은 방법에 있어서는 사용되는 폴리아미드의 상대점도가 너무 낮아서 필름의 물성을 제대로 발현시킬 수 없을 뿐만 아니라, 가소제 및 활재의 사용에 의해 다른 필름과의 접착성이 불량하고, 또한 상향 압출하여 공냉함으로 인해 필름의 투명성이 약화되는 문제점이 있다. 본 발명은, 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 폴리아미드 필름의 물성을 개선시키되, 특히 필름의 강도, 투명도 및 다른 필름과의 접착성이 동시에 만족되는 인플레이션 방식에 의한 폴리아미드 필름의 제조방법을 제공하는 데에 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상대점도가 3.50∼4.00이고, 분자량분포가 1.40∼1.70인 폴리아미드를 용융한 후, 환형다이를 통해 튜브상태로 하향 압출하여 10∼40℃의 물로 냉각한 후 연신함을 특징으로 하는 폴리아미드 필름의 제조방법을 제공한다.
본 발명에서 사용 가능한 기본 폴리아미드로서는, 예를 들면 ε-카프로락탐, 아미노카프론산, 7-아미노헵타논산, 11-운데카논산, 9-아미노노나논산, α-피롤리딘, α-피레리딘 등의 중합체, 헥사메틸렌디아민, 노나메틸렌디아민, 운데카메틸렌디아민, 도데카메틸렌디아민, 메타크실렌디아민 등의 디아민과 테레프탈산, 이소프탈산, 세바신산, 아디핀산 등의 디카르복실산과를 축중합하여 얻어진 중합체또는 공중합체를 들 수 있으며, 간단히 나일론-6, 나일론-6,6, 나일론-12, 나일론-6,10, 나일론-6,11, 나일론-6,12또는 이의 공중합체 혼합물 등의 폴리아미드류 등을 들 수 있다. 도한 이와 같은 폴리아미드를 주체로 다른 폴리머와의 혼합물도 사용 가능하다.
이러한 폴리아미드 중에서, 특히 본 발명에 적합한 폴리아미드는, 25℃에서 96% 황산용매 100ml에 시료 1g을 용해하여 측정한 상대점도가 3.50∼4.00 범위 내에 있는 폴리아미드로서, 또한 분자량 분포는 GPC 측정법으로 1.40∼1.70인 폴리아미드이다. 분자량 분포의 척도는 중량 평균 분자량/수 평균 분자량의 비로 나타낸다. 사용되는 폴리아미드의 상대점도가 3.50 미만일 경우에는, 튜브의 제막 안정성이 떨어지며, 최종 필름의 강도가 저하되는 문제점이 나타나며, 상대점도가 4.0을 초과하면 필름의 강도는 개선되나 용융점도의 급격한 상승으로 인해 압출기의 부하가 증가하여 압출이 곤란할 뿐 아니라, 폴리아미드 제조비용이 증가하는 단점이 있다. 이와 같은 폴리아미드의 제조는 공지의 폴리아미드 제조방법인 용융중합이나 고상중합법을 사용하여 행할 수 있다. 또한 본 발명에 사용되는 폴리아미드의 중요한 특징으로는, 분자량 분포가 1.40∼1.70인 폴리아미드를 사용하는 것이 바람직하다. 분자량 분포가 1.40미만일 경우에는 제막조건의 설정이 어렵고, 결정화가 너무 빠르게 진행되어 투명성이 나빠지는 단점이 나타나며, 분자량 분포가 1.70을 초과하는 경우에는 압출과정에서 상대적으로 많은 저분자량체가 표면으로 이행되면서 환형 다이 부근에 응집하여 필름의 표면손상 및 생산주기를 떨어뜨리는 문제점이 발생한다. 분자량 분포의 조절은 공지의 방법 ; 즉, 중합온도, 중합시간, 고상중합조건, 분자량분포가 다른 폴리머끼리의 혼합 등을 통해 가능하다.
이렇게 하여 얻어진 폴리아미드를, 도면에 나타낸 바와 같은 장치 흐름에 따라 용융한 후, 환형다이를 통해 튜브상태로 하향 압출하고 10∼40℃의 물로 급냉하여, 50∼180℃ 사이의 온도에서 동시 2축연신한 뒤, 융점보다 10℃ 낮은 온도에서 열처리하여 원하는 두께의 필름을 제조한다.
물을 사용하여 급냉하지 않을 경우에는, 필름의 투명성이 손상되는 문제점이 발생하며, 냉각온도가 10℃미만인 경우에는 냉각 효과가 포화상태가 되어 큰 차이가 없으며, 냉각온도가 40℃를 초과하는 경우에는 냉각효과가 나타나지 않아 투명성의 개선이 거의 없게 된다.
이상과 같은 본 발명의 제조방법을 통해, 필름 물성이 양호하고 투명성 및 다른 필름과의 접착성이 양호한 인플레이션 방식에 의한 폴리아미드 필름을 얻을 수 있다.
다음에 본 발명의 바람직한 실시예를 기재한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 더욱 용이하게 이해하도록 예시된 것일 뿐, 본 발명이 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1-5 및 비교예 1-5]
하기 표 1에 나타낸 바와 같은 상대점도 및 분자량 분포를 갖는 나일론-6 칩 재료를 40mmφ 압출기(L/D=25)를 사용하여 260℃에서 용융하고, 직경 100mmφ의 환형다이를 사용하여 하향 압출하여, 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 온도의 물로 급냉한 후, 120℃에서 필름직경 400mmφ, 두께 45㎛인 인플레이션 필름은 얻은 뒤, 200℃에서 10초간 열처리하였다. 얻어진 필름의 제조 조건에 따른 물성변화를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
[비교예 6]
상대점도가 3.40인 나일론-6 칩에 부틸아미드 벤젠술포네이트 0.1중량% 및 스테아린산 마그네슘 0.05중량%를 첨가하고 혼합한 후, 이것을 압출기에서 230∼240℃ 온도에서 용융하고, 220℃에서 압출하여 공냉한 후, 상기한 실시예와 동일한 방법으로 처리하여 두께가 45㎛인 필름을 제조하였다. 얻어진 필름의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
한편, 필름 물성치의 측정방법은 다음과 같았다.
(1) 분자량 분포측정 기기 및 조건
GPC ; Water사-840
Column ; Micro styragel 105+104+103
농도 ; 0.25 중량%(헥사플루오로이소프로판올)
Mobile phase ; 클로로필름/메타 크레졸=1/4(v/v)
유동속도 ; 1.0ml/분
(2) 필름의 기계적강도 ; F-5 값(단위 ; Kg/㎟), 필름 시료폭 15mm, 필름길이 ; 50mm, 연장속도 ; 500mm/분 조건으로 인장시험 후, 5% 변형시의 인장강도를 F-5 값으로 나타내었다.
(3) 투명도 : ASTM D 1003-61에 의해 일본전색공업(주) 제품(NDH 1001DP) 헤이즈 미터를 사용하여 측정하였다(단위 ; %).
(4) 다이-라인 발생평가 ; 주어진 폴리아미드를 연속적으로 압출하여 필름 제조시 환형 다이 부근에 저분자량체가 표면으로 이행되어 응집하여 필름 표면에 라인을 발생시키는 상태로 평가하였다.
(5) 압출기 부하 : 폴리머 용융 압출력(Polymer melt pressure)으로 나타내었다(단위 ; Kg/㎠).
(6) 접착강력 ; 얻어진 폴리아미드 필름을 저밀도 폴리에틸렌 필름과 140℃에서 압력과 열로 융착시킨 후, 폴리에틸렌 필름과 폴리아미드 필름의 접착강도를 'Instron'으로 측정하여 이때 걸리는 힘을 무게(g)로 나타내었다.
[표 1]

Claims (1)

  1. 상대점도가 3.50∼4.00이고, 분자량분포가 1.40∼1.70인 폴리아미드를 용융한 후, 환형다이를 통해 튜브상태로 하향 압출하여 10∼40℃의 물로 냉각한 후 연신함을 특징으로 하는 폴리아미드 필름의 제조방법.
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