KR940009905B1 - 폴리아미드 필름 및 그 제조방법 - Google Patents

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Description

폴리아미드 필름 및 그 제조방법

이 발명은 폴리아미드 6필름에 관한 것으로서, 상세하게는 종방향 및 횡방향의 수축율을 같게 하여 필름의 뒤틀림 현상이 없는 폴리아미드 필름 및 그 제조 방법이다.

폴리아미드 6연신 필름은 광택성, 내약품성, 가스 차단성이 우수하고 기계적 강도가 커서 식품 포장, 화학제품 포장 등의 포장재료로 많이 사용되고 있다.

일반적으로 폴리아미드 6연신 필름은, 용융 폴리머를 시트(sheet) 상으로 압출하여 냉각시켜 베이스 필름(base film)을 얻고 이 베이스 필름을 서로 회전 속도가 다른 롤(roll) 사이를 통과시켜 종방향 연신을 행한 후 텐터오븐(tenter oven)에서 횡방향 연신을 하고 연속적으로 열 고정 및 횡방향이 이완(TD Relex) 열 처리하여 제조되어 왔다.

그러나 이와 같은 방법으로 제조된 폴리아미드 6필름은 포장 가공과 같은 후가공 공정중에 가해지는 열에 의한 횡방향 수추귤과 종방향 수축률의 차이가 커서 제품의 열가공후 포장면의 인쇄 마크 어긋남 또는 포장재 뒤틀림 등과 같은 치수 안정성에서의 문제점이 있어 이의 해결 방안이 다각도로 제안되어 왔다.

폴리아미드 6필름의 치수 안정성을 부여하기 위한 방법으로 필름 제조시 연신 공정에서 연신되는 방향으로 형성된 고분자 사슬이 배향(orientation)을 열처리시 결정화(crystalization)에 의해 고정시키거나 긴장된 응력을 완화시켜 주어 필름의 치수 안정성을 높이는 방법이 일반적으로 행하여 졌다.

긴장된 응력의 완화(relax) 방법으로서 통상적으로는 텐터 오븐(tenter oven)에서 횡방향 완화를 실시하여 왔다.

이러한 결과 횡방향 열수축율의 개선은 이루어졌지만 종방향 열수축율의 개선은 여전히 남아 있어 이러한 방법으로 제조된 폴리아미드 6필름을 식품 포장, 용기포장으로 가공 처리할 시 종방향과 횡방향의 수축율이 다르게 되어 인쇄 포장시에는 인쇄 마크가 서로 어긋나고 라미네이트(laminate) 가공 및 접착 가공 포장시에는 가공된 제품이 뒤틀리게 되는 문제점이 있다.

이 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 필름의 종방향 열수축율 및 횡방향 열수축율이 균형을 이루어 폴리아미드 6필름의 치수 안정성이 높은 폴리아미드 6필름 및 그 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 이발명은 폴리아미드 수지를 시트상으로 압출하여 냉각하고, 종, 횡방향 연신을 실시한 후 텐터오븐에서, 횡방향 이완 열처리하고 계속하여 폴리아미드 6필름의 양단을 가열 롤러에 고정 밀착시키면서 전후 가열롤러 속도로 조정하여 종방향 이완 열처리하는 것으로 이루어지는 폴리아미드 6 2축 연신 필름의 제조 방법을 제공한다.

이 방법에서 횡방향 이완 열처리는 텐터 오븐의 온도 190∼X℃, 횡방향 이완율(TD relax ratio) 1.0∼5.0%로 행한다(X는, 폴리아미드 6필름의 융점 -10임).

텐터 오븐의 온도가 190℃ 이하이면 폴리아미드 6필름에서의 열에 안정한 결정 형성이 제대로 이루어지지않아 후가공시 가열에 의한 열수축율이 크게 되며, X(폴리아미드 6필름의 융점 -10)℃ 이상이면 폴리아미드 6필름이 열화되어 기계적 물성이 저하되고, 심하면 열처리중 폴리아미드 6필름의 형상이 변형되거나 파단되는 현상이 발생하게 된다.

횡방향 이완(TD relax)은 폴리아미드 6필름의 연신 공정 중에 형성된 배향 사슬의 긴장 완화(relax)를 위하여 실시하는 것으로 이완율 1.0∼5.0%로 하는 것이 바람직하다.

1.0% 이하이면 배향 사슬의 긴장 완화 효과가 적어 소기의 목적을 달성하기 어려우며 5.0% 이상 이완하게 되면 폴리아미드 6필름의 횡방향 장력(tension)이 약해져서 필름의 휨(bowing) 현상이 일어나며 심하면 주름이 발생하는 등 횡방향으로의 열처리가 불균일하여서 제품의 품질이 저하된다.

이 발명의 구성 공중중에서 가장 특징적인 종방향 이완은 표면의 온도가 170∼Y℃로 가열된 전후 가열 롤러의 회전 속도를 조절하여 횡방향 이완 처리된 폴리아미드 6필름을 롤러의 양단에 밀착시켜 이완율(M.O relax retio) 1.0∼3.0%로 행한다(Y는 횡방향 이완 텐터 오븐 온도이다.)

가열 롤러의 온도가 170℃이하이면 폴리아미드 6필름상에서의 열에 안정한 결정의 형성 속도가 너무 느려 종방향 치수 안정성을 향상시키는 효과가 적다.

반면Y℃ 이상일 때는, 이 발명의 전 공정인 횡방향 이완 열처리 중에 폴리아미드 6필름상에 형성된 횡방향 배향 결정이 용해되어 횡방향 이완 열처리 효과를 감쇄시킬 뿐만 아니라 필름의 점착성이 커져서 가열롤러에 점착되어 공정 진행이 불균일하게 되거나 필름이 주름지게 되며 심하면 필름이 파단되거나 가열 롤러에 말리게 된다.

바람직한 폴리아미드 6필름의 종방향 이완 열처리 온도는 170∼200℃이다.

또한 폴리아미드 6필름의 종방향 이완율(D.M relax retio)은 1.0∼3.0%가 바람직하다.

1.0% 이하에서는 종방향 긴장 완화 효과를 기대하기 어렵고 3.0%이상에서는 필름의 장력이 불균일하여져 폴리상이 접히는 주름이 발생하는 등 필름의 평면성이 나빠져 제품의 품질이 저하된다.

또한 이 발명은, 텐터 오븐 온도 190∼X℃(X는, 폴리아미드 6필름의 융점 -10임.), 횡방향 이완율 1.0∼5.0%로 횡방향 이완 열처리 되고, 이어서 가열 롤러의 표면 온도 170∼Y℃(Y는 텐터 오븐 온도임.), 종방향 이완율 1.0∼3.0%로 종방향 이완 열처리되어 횡방향 열수축율 1.4∼1.7%, 종방향 열수축율 1.8∼2.3%, 횡방향 열수축율과 종방향 열수축율 비 1 : 1∼1 : 1.6인 폴리아미드 6 2축 연신 필름을 제공한다.

다음에 이 발명의 바람직한 실시예를 제시한다.

그러나 다음의 실시예들은 이 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 이 발명이 이들 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

96중량% 황산에 용해하여 25℃에서 측정한 상대용액 점도가 2.9의 중합도를 갖는 폴리아미드 6폴리머를 260℃에서 용융 압출하여 두께 160㎛의 실질적으로 무정형인 미연신 급냉 시트(sheet)를 제조한 후 속도가 서로 다른 롤러 사이에서 종방향으로 3배 연신하고 나서 텐터 오븐에서 횡방향으로 3배 연신한 폴리아미드 6베이스 필름(base film)을 210℃의 텐터 오븐에서 횡방향 이완율 2.5%로 열처리하고 190℃로 표면 가열된 가열 롤러를 이용하여 종방향 이완율 2.5%로 열처리한 후 와인딩(winding)하여 폴리아미드 6필름을 제조 하였다.

이 필름을 200mm∼200mm 정방형으로 절단하여 다음의 방법으로 종방향 열수축율과 횡방향 열수축율을 측정하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

실시예 1에서 횡방향 이완 열처리시 텐터 오븐 온도 200℃, 횡방향 이완율 3.0%로 하고 종방향 이완 열처리시 가열롤러의 표면온도 180℃, 종방향 이완율 1.5%로 한 것을 제외하고는 실제적으로 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 처리하여, 종, 횡방향 이완된 폴리아미드 6필름을 제조하엿다. 이 필름을 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[실시예 3]

실시예 1에서 횡방향 이완 열처리시 텐터 오븐 온도190℃, 횡방향 이완율 4.5%로 하고 종방향 이완 열처리시 가열 롤러의 표면온도 175℃, 종방향 이완율 2.0%로 한 것을 제외하고는 실제적으로 상기 실시예 1 과 동일한 방법으로 치리하여, 종, 횡방향 이완된 폴리아미드 6필름을 제조하였다. 이 필름을 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[실시예 4]

실시예 1에서 횡방향 이완 열처리시 텐터 오븐 온도를 200℃, 횡방향 이완율 4.0%로 하고 종방향 이완 열처리시 가열롤러의 표면온도 195℃, 종방향 이완율 2.0%로 한 것을 제외하고는 실제적으로 상기 실시예 1과 동일하게 처리하여, 종, 횡방향 이완된 폴리아미드 6필름을 제조하였다. 이 필름을 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 1]

실시예 1에서 횡방향 이완 열처리시 텐터 오븐 온도를 210℃, 횡방향 이완율 4.0%로하고 종방향 이완 열처리를 하지 않은 것을 제외하고는 실제적으로 상기 실시예 1과 동일하게 처리하여, 횡방향 이완된 폴리아미드 6필름을 제조하였다. 이 필름을 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 2]

실시예 1에서 횡방향 이완 열처리시 텐터 오븐 온도를 180℃, 횡방향 이완율 4.5%로하고, 종방향 이완 열처리시 가열롤러의 표면온도 160℃, 종방향 이완율 2.5%로 한 것을 제외하고는 실제적으로 상기 실시예 1과 동일하고 처리하여, 종, 횡방향 이완된 폴리아미드 6필름을 제조하였다. 이 필름을 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 3]

실시예 1에서 횡방향 이완 열처리시 텐터 오븐 온도 200℃, 횡방향 이완율 4.0%로하고,하고 종방향 이완 열처리시 가열롤러의 표면온도를 175℃, 종방향 이완율 0.5%로 한 것을 제외하고는 실제적으로 상기 실시예 1과 동일하게 처리하여, 종, 횡방향 이완된 폴리아미드 6필름을 제조하였다. 이필름을 실시에 1과 동일한 방법으로 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[비교예 4]

실시예 1에서 횡방향 이완 열처리시 텐터 오븐 온도를 200℃, 횡방향 이완율 6%로하고, 종방향 이완 열처리시 가열롤러의 표면온도를 180℃, 종방향 이완율 4.0%로 한 것을 제외하고는 실제적으로 살기 실시예 1과 동일한 방법으로 처리하여, 종, 횡방향 이완된 폴리아미드 6필름을 제조하였다. 이 필름을 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.

[평가방법]

1. 열수축율 측정법

100℃의 물에 임의의 두 점을 표시한 200mm×200mm 정방향의 폴리아미드 6필름 시료를 30분간 침지시킨 후 23℃, 상대습도 50%의 실내에 24시간 방치한 후 두점 사이의 거리를 측정하여 다음의 식으로 열 수축율을 평가한다.

ℓ : 열수 침지된 폴리아미드 6필름 시료에 표시된 두점 사이의 거리.

ℓ : 실험 평가후 폴리아미드 6필름 시료에 나타난 두점 사이의 거리.

[표 1] 열처리 조건에 따른 폴리아미드 6필름의 열수축율.

표 1에서 보듯이 이 발명의 횡방향 이완 열처리 및 종방향의 이완 열처리 조건에 의해 제조된 폴리아미드 6필름의 열수축율은 횡방향 열수축율 1.4∼1.7%, 종방향 열수축율 1.8∼2.3%로서 횡방향 열수축율과 종방향 열수축율 비 1 : 1∼1 : 1.6이나 종래 실시되어온 횡방향 이완 열처리에 의해 제조된 폴리아미드 6필름(비교예 1)의 횡방향 열수축율 1.8%, 종방향 수축율 3.6%로서 횡방향 열수축율과 종방향 열수축율 비가 최소 1 : 2로서 이 발명에 의해 제조된 폴리아미드 6필름이 수지 안정성이 높을 뿐만 아니라 종방향 수축과 횡방향 수축이 서로 1 : 1대응하는 균형 수축을 함으로써 종래의 방법으로 제조된 폴리아미드 6필름의 사용에서 문제가 되었던 인쇄 마크의 어긋남, 라미네이트(laminate) 및 접착 포장시 표장면의 균열 및 뒤틀리는 현상을 방지할 수 있게 되었다.

Claims (5)

1. 폴리아미드 6수지를 시트상으로 압출하여 냉각하고, 종, 횡방향 연신을 실시한 후 텐터오븐에서 횡방향 이완 열처리하고 계속하여 폴리아미드 6필름의 양단을 가열롤러에 고정 밀착시키면서 전후 가열롤러의 속도를 조정하여 종방향 이완 열처리 하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 6 2축 연신 필름 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 횡방향 이완 열처리는 텐터 오븐의 온도 190∼X℃(X는 폴리아미드 6필름의 융점 -10℃임). 횡방향 이완율 1.0∼5.0%로 하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 종방향 이완 열처리는 가열 롤러의 표면 온도 170∼Y℃(Y는 횡방향 이완 텐터 오븐 온도임.), 종방향 이완율 1.0∼3.0%로 하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 가열 롤러의 표면온도는 170∼200℃인 것을 특징으로 하는 제조 방법.
5. 텐터 오븐 온도 190∼X℃(X는 폴리아미드 6필름의 융점 -10℃임.), 횡방향 이완율 1.0∼5.0%로 횡방향 이완 열처리되고 이어서 가열 롤러의 표면 온도 170∼Y℃(Y는 텐터 오븐 온도임.), 종방향 이완율 1.0∼3.0%로 종방향 이완 열처리되어, 횡방향 열수축율 1.4∼1.7%, 종방향 열수축율 1.8∼2.3%, 횡방향 열수축율과 종방향 열수축율 비 1 : 1∼1 : 1.6인 것을 특징으로 하는 폴리아미드 6 2축 연신 필름.