KR100374685B1 - 폴리아미드 필름의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리아미드 필름의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 폴리아미드 무기미립자와 스테아린산 금속염, 고급 지방산 아미드를 마스타 칩을 이용하여 폴리아미드에 혼합하여 제조하는 폴리아미드 필름의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 제조방법은 슬립성, 투명성등이 개량된 폴리아미드 필름을 제공하며, 그 단순한 공정으로 작업성을 향상시킨다.

Description

폴리아미드 필름의 제조방법

본 발명은 폴리아미드 필름의 제조방법에 관한 것이다.

폴리아미드 필름은 그의 강인성, 광택성, 내용제성, 높은 기체차단성등의 특성으로 인하여 식품포장, 각종 화학품 포장, 기타 일반 포장재료로서 널리 사용되고 있다. 이와 같은 용도로 사용되기 위해서는 폴리아미드 필름은 기본적인 물성외에 투명성, 슬립성, 표면광택성, 두께균일성이 좋을 것이 요구된다. 또한, 폴리아미드 필름은 분자쇄중에 아미드 결합이 많아 흡습성이 큰 단점이 있기 때문에 실제 사용시 이를 보관하기 위하여 흡습성이 없는 폴리올레핀 필름과 적층하여 사용하고 있으므로 플리 올레핀 필름과의 라미네이트 적성이 좋아야 한다.

따라서, 폴리아미드 필름의 투명성 및 슬립성을 개량하기 위하여 핵제, 활제를 첨가시키는 방법이 연구되어 왔다. 보다 구체적으로는, 일본 특허 공개 76-47045호에서는 폴리아미드와 상용성이 적은 폴리올레핀, 즉 융점이 120℃ 이상의 폴리에틸렌 수지를 1-4중량% 첨가하여, 투명성을 향상시키는 것이 제안되어 있으나, 슬립성의 개선은 없고 표면광택도 저하된다. 상기 특허에서 또한 슬립성의 개선을 위해 10㎛ 이상의 입자를 함유하지 않은 무기 미립자를 0.1-1중량% 첨가하도록 제안하고 있으나, 입자량의 과다로 입자가 뭉치는 현상(Fish-eye)이 발생하고, 투명성도 저하된다. 상기 특허에는 고급 지방산 아미드의 사용도 제시되고 있으나 이를 0.05-0.5% 사용하는 것은 이 자체의 단독 사용으로는 균일분산이 어렵고, 성형가공성의 개선도 없고, 특히 라미네이트 적성이 불량한 단점을 가지고 있다.

이와같은 단점을 해결하기 위하여 본 발명자들에 의해 한국 특허공고 94-1075가 출원되었으며, 이 특허에서는 폴리아미드에 무기입자, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르, 스테아르산 금속염 및 고급지방산 아미드를 첨가하여 투명성, 슬립성, 제막가공성이 개량된 폴리아미드 필름용 조성물을 제안하고 있다. 그러나 필름의 투명성, 슬립성, 제막가공성등을 개량하기 위하여 첨가된 성분중 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르는 흡습성이 있어서 필름 물성에 역행할 우려가 있을 뿐 아니라, 필름 성능에는 영향이 없고 단순히 타 성분의 혼입을 돕기 위한 것으로 오히려 필름 성능에 상승 작용을 하는 타 성분의 효과를 저해하며 필름의 제조 공정 또한 복잡하게 될 우려가 있다. 또한 첨가 방법으로 사용되는 폴리아미드 칩과 드라이 브랜드 하는 방법은 분말상 첨가제의 탈락, 누적 때문에 균일 분산이 어려운 것으로 판단된다.

따라서 본 발명자는 이러한 단점을 개량하고자 연구한 결과 표면특성, 제막가공성, 광학특성이 동시에 개량되는 폴리아미드 필름을 제공하면서도 공정이 단순하여 작업성이 개선된 플리아미드 필름의 제조하는 방법을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 폴리아미드 필름의 제조방법을 제공하는데 있다. 즉, 본 발명은 폴리아미드에 대해 10㎛ 이상의 조대입자를 함유하지 않는 평균입경 0.1-5.0㎛인 무기입자 0.01-0.2%(중량)와 스테아린산 금속염 0.01-0.1%, 고급지방산 아미드 0.01-0.1%를 함유하는 성능이 개선된 폴리아미드 필름을 제조하는 방법에 있어서, 상기 첨가제가 포함된 마스타 칩을 사용하여 폴리아미드 필름을 제조하는 방법에 관한것이다.

본 발명을 더욱 상세히 설명하면, 필름의 성능을 상승시키는 상기 성분을 첨가하기 위한 기존의 방법, 즉 첨가제로 폴리 옥시에틸렌 솔비탄 지방산 에스테르를 이용하거나 칩과 분말의 드라이 브랜드는 상술한 단점을 지니고 있으므로, 본 발명에서는 이 문제를 해결하기 위하여 폴리에스테르 솔비탄 지방산 에스테르는 사용하지 않고 상기 3가지 성분 모두를 미리 고농도로 첨가 분산한 칩(마스타칩)을 이용하여 혼합사용한다.

더욱 상세히 설명하면, 무기미립자, 스테아린산 금속염과 고급지방산 아미드를 미리 고농도로 첨가분산한 폴리아미드 수지(마스터 칩)를 만들어서 폴리아미드 수지(버진 칩)와 적정 비율로 혼합 사용한다. 마스타 칩에 포함되는 첨가제의 총 농도는 0.5-10.0% 이며, 바람직하게는 1-3.5%이다. 첨가제가 투입될 때에는 첨가제 모두가 포함된 마스타 칩을 제조하거나 첨가제 각각이 포함된 마스타 칩을 제조하여 투입할 수 있으며, 버진칩에 대한 마스타칩의 혼합비율은 1-5% 이다.

물론 본 발명 조성물에 이상의 첨가제 이외에 대전방지제, 내후성 향상제, 염료, 안료등의 착색제, 활제를 첨가하는 것도 가능하다.

이러한 방법으로 첨가제가 첨가된 본 발명의 조성물은 주지의 여러가지 방법에 의해 제막된다. 예를 들면, 압출기에 따라 필름, 시트, 필라멘트 등의 제품을만들수 있다. 특히 수냉식 인플레이션 필름을 제조하는 경우에 더욱 좋은 결과를 나타낸다. 수냉식 인플레이션 필름의 제조는 주지의 수냉식 인플레이션 필름 제조장치로 실시 가능하며, 예를 들면, 폴리아미드 220 - 280℃의 온도에서 환형 다이를 통과하여 압출하고 10-30℃의 물을 환류하여 이루어진 수냉 링의 표면에 접촉시켜 급냉하고 일반적인 온도에서 길이 방향과 폭 방향으로 3배씩 동시 2축 연신 후 180-220℃ 사이에서 열처리 후 슬리팅하여 권취하여 얻어진다. 물론, 본 발명 조성물을 사용하여 공냉식 인플레이션 필름 및 티-다이(T-Die)법 필름을 제조하는 경우로, 필름 물성이 양호한 필름을 얻는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 폴리아미드 필름의 제조방법은 필름의 성능을 높이는 첨가제 조성물을 폴리아미드에 첨가하는 기존의 제조방법과는 달리 첨가제가 고르게 분산되어 슬립성, 제막가공성 및 투명성이 개량된 필름을 제공하며 그 제조공정도 간단하여 작업성이 개선된다.

본 발명은 다음의 실시예를 통해 더욱 상세히 기술하였으나 발명의 내용이 실시예에 한정된 것은 아니다.

필름물성의 측정방법

(1) 마찰계수(정마찰계수)

ASTM D1894-63에 의해 도요세이끼의 제품 (TOYOSEIKI, A-Ⅲ) 슬립 테스터 (Slip tester)를 사용하여 측정하였다. 슬립성을 평가하는 방법의 하나로서 마찰계수가 낮은 것이 양호한 슬립성을 나타낸다.

(2) 필름 헤이즈(Film Haze)

ASTM D 1003-61에 의해 일본 전색공업(주) 제품(NDH 1001 DP) 헤이즈미터 (Hazemeter)를 사용하여 측정하였다. 필름의 투명성을 평가하는 방법의 하나로서 헤이즈가 낮은 것이 양호한 투명성을 나타낸다.

(3) 피쉬아이(Fish-Eye)

30cm×20cm 필름을 50배 현미경으로 관철하여 100㎛ 이상의 피쉬아이수를 계수하여 피쉬아이수로 나타내었다.

(4) 표면광택도 (Gloss)

ASTM D-2457--65에 의해 입사각 20˚에서의 광선의 반사율을, 반사가 전혀 없는 표면연마 흑색 유리의 경우 100%로서 나타내며, 필름의 경우 반사율을 %로 표시하였다. 표면 조도가 큰 경우에는 광택도가 저하된다.

(5) 성형유동성 평가

압출 후 폴리아미드 필름의 표면상태를 관찰하여 다음 기준으로 평가하였다(연신전 상태). 성형 유동성이 양호할수록 작업에 문제가 없다.

×: 압출 방향으로 다수의 라인이 발생함

△: 압출 방향으로 약간의 라인이 발생함

○: 라인 발생이 없이 양호함

(6) 라미네이트 강도 평가

얻어진 폴리아미드 필름을 저밀도 폴리에틸렌 필름과 140℃서 압력과 열로 융착시킨후 PE필름과 폴리아미드 필름의 라미네이트 접착 강도를 인스트론 (Instron)으로 측정하여 이때 걸리는 힘을 무게(g)로 나타내었다.

라미네이트 강도는 필름의 후가공시 품질을 평가하는 하나의 기준이 된다.

(7) 무기입자의 입도 분포 평가

자동입도 분포 측정장치 콜터 카운터(Coulter Counter)를 사용하여 10㎛ 이상의 조대입자 함량과 평균입경을 측정하였다.

(8) 안티블록킹썽성

폴리아미드 필름을 40℃, 80% 습도하에서 롤 권취상태에서 48시간 방치후 필름끼리의 블록킹 상태를 육안으로 관찰하였다. 이는 슬립성 평가를 위한 수단으로 블록킹성이 없는 것이 슬립성이 좋은 것을 의미한다.

다음의 실시예 및 비교예에 나타낸 %는 모두 중량 %를 의미한다.

실시예 1

나이론 6 (RV: JISK-6810법, 3.45)으로 제조된 버진칩과 미국 화이자사 활석, 마이크로플렉스 1200(Microflex 1200, 평균입경 1.5㎛, 10㎛ 이상 없음) 0.12%, 일본 유지사의 스테아린산 칼슘 S-C 1800을 1.5%, 고급지방산 아미드로서 일본 유지사의 N,N'-에털렌 비스 스테아린아미드 알플로우 에이치-50-에프(Alflow H-50-F) 3.5%를 나이론 6(RV : JISK-6810, 3.45) 첨가하여 혼합, 압출하여 제조한 마스타칩을 무게비료 버진칩 대 마스타칩 = 49 : 1 로 혼합하여, 50mmØ의 압출기의 수냉식 2축 연산 인플레이션 필름 제막기대에서 제막하였다. 제막조건은 압출온도 2.45℃, 다이의 지름 127mmØ를 통과하여 20℃ 수조에서 급냉한 후 무정형 튜불라 필름을 제조한 다음 73℃에서 길이 방향과 폭 방향으로 각각 3배씩 동시 2축 연신 후, 205℃에서 10초간 열처리를 거쳐 폭 450mm, 5㎛ 두게의 2축 연신 폴리아미드-6 필름을 얻었다. 이와같이 얻은 필름에 대해, 필름 물성을 측정한 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 2

실시예 1 에서 활석 대신 미 후지 데이비슨사의 SYLOID-150 GRADE(평균 입경 1.28, 10㎛ 이상 없음)을 0.12% 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1과 각각 동일하다. 필름물성은 표 1에 나타내었다.

비교예 1

실시예 1 활석을 마이크로플렉스-1200(Microflex-1200) 대신 노르웨인 탈크사(Norweign Talc)의 마이크로-탈크 아이티 엑스트라(Micro-Talc IT Extra, 평균입경 2.50㎛, 10㎛ 이상 1%)을 0.12% 첨가한 것을 제외하고 실시예 1과 각각 동일하다. 필름 물성은 표 1에 나타내었다.

비교예 2

실시예 1에서 활석 대신 미국 후지데이비슨사의 SYLOID-150 GRADE를 0.009% 첨가하여 제막을 실시한 것을 제외하고는 실시예 1과 각각 동일하다. 필름 물성은 표 1에 나타내었다.

실시예 3

실시예 1에서 N,N'-에틸렌 비스 스테아린 아미드 Alflow-H-50-F 대신에 올레인아미드 알플로우 이-10(Alflow E-10)을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 각각동일하다. 물성은 표 2에 나타내었다.

비교예 3

실시예 3에서 알플로우 이-10의 함량을 0.15% 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다. 물성은 표 2에 나타내었다.

비교예 4

나일론 6 미츄비쉬 케미컬(Nylon 6 Mitsubishi Chemical)의 고밀도 폴리에틸렌 ET01M(융점 131℃)를 2%, 무기입자를 미 엔젤할드 미네랄과 케미컬사(Engelhald Minerals & Chemicals Corp)의 카오라인 사틴톤 #4(Kaoline SATINTON #4, 평균입경 2㎛, 10㎛ 이상 없음) 0.5% 및 N, N'-에틸렌 비스 스테아린아미드 0.15%를 사용하여 실시예 1과 같은 방법으로 각각 제막하였다. 물성은 표 2에 나타내었다.

표 1

표 2

상기 표에서 본 바와 같이 본 발명에 따라 폴리아미드 필름을 제조하는 경우성형유동성이 양호하여 작업성이 개선된 것을 알수 있으며 제조된 필름의 투명성, 슬립성및 제막가공성도 개량되었음을 알수 있다.

Claims (2)

1. 폴리아미드와 폴리아미드에 비해 평균입경 0.1-5.0㎛의 무기미립자를 0.01-0.2 중량%와 스테아린산 금속염 0.01-0.1 중량%, 고급지방산 아미드 0.01-0.1 중량%를 포함하는 폴리아미드 필름을 제조하는 방법에 있어서, 상기 첨가제 성분 3가지를 포함하는 마스타 칩을 사용하여 필름을 제조하는 것을 특징으로 하는 폴리아미드 필름의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서, 마스타 칩에 포함되는 첨가제의 총 농도가 0.5-10.0%인 것을 특징으로하는 폴리아미드 필름의 제조방법.