專利名稱：袋用尼龍膜的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種膜，所述膜由于其摩擦系數低而具有良好的滑動性，由于其模量低而在后處理過程中具有優異的可加工性和在生產袋狀(pouchform)時具有優異的袋深性能(pouch deep-ability)(袋深度形成性)。更具體而言，本發明涉及一種具有低摩擦系數和低模量的膜，其通過混煉具有不同類型和不同粒度的無機粒子和有機粒子制備母料，并在通過使用管式膜制造設備制造所述膜的工藝中加入該母料而制備；本發明還涉及一種尼龍膜，其在包裝袋的制備中具有優異的可加工性以及改善的袋深性能。
背景技術：
尼龍膜比其他膜具有更好的隔氣性能，因此其主要用作真空包裝和氣球等的材料，并且近來用于化學品包裝或二次電池的包裝袋。同時，在制造尼龍膜時加入少量的添加劑以防止在拉伸工藝或熱處理工藝過程中發生粘連和彎曲褶皺。根據膜的種類，各個膜或多或少具有不同的性質，但是它們都需要具有高速生產率和縱切性，并且在后處理過程中可以容易地進行印刷、層合等工藝，以及它們各自的物理性質。如果這些膜不容易進行生產和后加工，盡管它們具有優異的性能，也難以在商業上使用，因此，所述膜的后處理適合性和滑動性是重要的。換句話說，隨著尼龍膜濕氣吸收的增加，許多濕氣被吸收在尼龍膜的表面上，這增加了尼龍膜的摩擦系數，由此造成滑動性能的降低。這個問題劣化了在例如縱切、印刷、層合等的后處理的過程中的移動能力和可加工性。隨著缺陷的增加，這顯著劣化了可加工性，同時降低了生產率，從而增加了制造成本，因此，需要改善滑動性能。為了改善這種滑動性能，可以在所述膜的表面上形成精細凹凸以減小與膜的接觸面積，或者用具有優異活性的材料使所述膜的表面非均相化。作為通過在所述膜的表面上形成精細凹凸以減小接觸面積并由此降低摩擦系數來改善滑動性能的方法的實例，存在下列方法通過在擠出制造膜時由于緩慢冷卻引起球晶生長而在膜的表面上形成凹凸的方法(日本專利申請公開No. Sho 51-7708);由于加入結晶成核劑引起球晶生長而在膜的表面上形成凹凸的方法(日本專利申請公開No. Sho52-41925);在膜的表面上直接涂布二氧化硅或精細滑石粉的方法(日本專利申請公開No. Sho48-33991);通過在使聚合物聚合和制造膜時加入無機粒子而得到膜的方法等。除此之外,還已知壓紋加工和啞光加工等。另外，對于通過使用具有優異活性的材料使所述膜的表面非均相化來改善滑動性能，已知的一個方法是使用其中混合了具有優異活性的另一種材料(例如蠟或雙酰胺、氟碳樹脂等)的原料來形成膜或直接涂布在膜的表面上。然而，雖然上述方法可以改善滑動性能，但是在制造工藝或質量均勻性方面造成許多問題。在擠出形成所述膜時緩慢冷卻的方法由于限制了制造膜的條件，所以顯著劣化了可加工性，而在所述膜的表面上涂布精細粉末的方法惡化了工作環境并且難于調節涂布量或處理雜質微粒。此外,壓紋加工、啞光加工、化學處理等要求復雜的工藝,這增加了成本并且劣化了所述膜的物理性能，例如透 明性和表面光澤。此外，使用其中混合了蠟或氟碳樹脂的原料的方法在后處理的過程中造成印刷或層合方面的粘合缺陷。此外，在聚合時加入無機粒子的方法具有優越的優勢，例如降低制造成本，但是問題在于在聚合時甚至無機粒子也在提取工藝過程中被提取出來，且由于長時間在高溫和高堿性條件下改善分散性的工藝導致粒子破裂或熔融。所述膜在大多數后處理(例如印刷、層合、沉積等)中基本上都要求高粘合強度。這種粘合強度在根本上取決于基膜表面的化學結構，但是在相同化學成分的情況下很大程度上取決于表面的物理形狀。實際上，如果增滑劑大，即使稍微加入增滑劑也可以容易地降低摩擦系數，但是粘合強度已主要由化學方面確定，所以被忽略。因此，考慮到滑動性能，增滑劑的成分、尺寸和形狀等已受到關注，但實際上，在后處理中增滑劑對表面的粘合強度的影響被忽略了。但是，增滑劑中使用的微粒改善了表面的凸起，導致增加了與表面的接觸面積，由此引起在后處理過程中粘合強度的改善，例如在印刷或層合中的粘合強度和在沉積中的粘
口 o特別是，用于化學包裝或二次電池的包裝袋的尼龍膜要求上述的高滑動性能、低模量和柔軟特性，并且，袋狀的深度是非常重要的。
發明內容
技術問題本發明的一個目的是提供一種尼龍膜，其由于減小的摩擦系數而具有改善的滑動性能，并且由于軟膜特性而具有優異的后加工性。技術方案在一個常規方面，根據本發明的尼龍膜包括無機粒子(A)和有機粒子(B)，它們各自具有I至5 ii m的平均粒度；以及無機粒子(C)，其具有0. 05至2 ii m的平均粒度，其中，所述尼龍膜中無機粒子的總含量為1600至13000ppm，根據ASTM D1894摩擦系數為0. 05至0. 3，根據ASTM D882的模量為250至350kg/cm2，以及根據ASTM D1003的膜霧度為10至50。根據本發明的尼龍膜，使用相對粘度為2. 6至3. 5的尼龍作為基礎樹脂，并且如下制備顆粒母料將各自具有I至5 的平均粒度和近似球形形狀的無機粒子(A)和有機粒子(B)以及具有0. 05至2 ii m的平均粒度和不規則塊形的無機粒子(C)混煉。使用圓形口模將所述顆粒母料擠出并以管型方式雙軸拉伸，由此制造所述尼龍膜。本發明的發明人發現，將上述三種粒子混合使用獲得了意料不到的效果，例如由于非常大地降低了摩擦系數以及提高了涂布和印刷的粘合強度而改善了后加工性，從而完成了本發明。這里，所述顆粒母料可以通過分別或同時加入無機粒子(A)、有機粒子(B)和無機粒子(C)而制備。所述無機粒子(A)和無機粒子(C)選自沸石、氧化鋁、二氧化硅和高嶺土，而作為有機粒子(B)，可以使用基于丙烯酸的聚合物粒子、基于苯乙烯的聚合物粒子或基于硅氧烷的聚合物粒子。更特別地，由鋁的硅酸鹽組成的天然或合成沸石、氧化鋁、二氧化硅等可以用作所述無機粒子(A)。所述有機粒子(B)為合成珠型，并且可以使用聚(甲基)丙烯酸甲酯或聚苯乙烯、聚硅氧烷等。所述無機粒子(C)可以使用高嶺土、二氧化硅等。所制備的顆粒母料被加入制造尼龍膜的工藝中以生產尼龍膜，該尼龍膜包含100至IOOOppm的所述無機粒子(A), 1000至IOOOOppm的所述有機粒子(B),和500至2000ppm的所述無機粒子(C)。所述制造膜的工藝可以以管式進行，其是同時雙軸拉伸型。所形成的膜的機械方向(MD)模量為25(T400kg/mm2。以下，將詳細地描述本發明。本發明涉及一種尼龍膜，所述尼龍膜通過加入包含無機粒子的顆粒母料獲得以改善其滑動性能。這里，三種具有不同形狀和不同尺寸的無機粒子作為所述無機粒子。 首先，所述無機粒子(A)和所述有機粒子(B)各自具有I至5 ii m的平均粒度和球形形狀。另外，因為它們具有在膜表面上形成凹凸的優異性能，所以它們在改善滑動性能方面具有優異效果。但是，如果增加它們的添加量，所形成的膜的霧度就會增加。對于具有接近球形形狀的所述無機粒子(A)和所述有機粒子(B)，因為它們的表面積小，顆粒間的親合力變得相對較弱。這使得在拉伸具有接近無定形形態的片時在粒子和聚合物間的界面中產生空隙，而這些空隙增加了霧度。對于具有這些特征的所述無機粒子(A)和所述有機粒子(B)，如果它們的尺寸小，則它們非常昂貴，而如果它們的尺寸大，則它們增加了膜的霧度。因此，為了在商業上使用所述無機粒子(A)和所述有機粒子(B)，需要在膜所要求的霧度范圍內最大程度地減少粒子的量。然而，這導致優異的滑動性能，但是因為在膜表面上形成的凸起的數目小，膜的表面非常光滑。結果，膜的表面積變小，在后處理過程中降低了膜的接觸面積，由此導致粘合強度降低。根據本發明，和所述無機粒子(A)和有機粒子(B) —起加入的還有具有與所述粒子(A)和(B)不同形狀和尺寸的無機粒子(C)。所述無機粒子(C)具有不規則的塊狀和0.5至2 y m的平均尺寸。如此，當還加入無機粒子(C)時，能夠形成大量的凸起，同時能夠增加接觸面積，由此改善了粘合強度。此外，與僅使用無機粒子(A)和有機粒子(B)的情況相比，這種情況下膜的彎曲性質更穩定。另外，這種情況能夠改善在高濕度下的滑動性能。當使用大尺寸的無機粒子時，由于膜霧度而導致不能夠使用大量的粒子，因此粒子的數量絕對不足。因此，在低濕度下顯現出優異的摩擦特征，但是摩擦系數的增加非常迅速。然而，當加入無機粒子(C)時，即使在高濕度下也形成大量小凸起，由此減少了摩擦系數的增加。所述無機粒子(A)和所述有機粒子(B)具有I至5 ii m的平均粒度。如果它們的平均粒度小于I U m，則在制造所述膜后形成凹凸的效果小，由此不能有效地降低摩擦系數。而如果它們的平均粒度大于5 u m,則在制造所述膜時由于粒子導致膜破裂增加，并且膜霧度會快速增加。所述無機粒子(C)具有0. 05至2 ii m的平均粒度和不規則的塊狀。如果它的平均粒度小于0. 05 u m,則在制造所述膜后形成凹凸的效果小，由此難以改善粘合強度，并且在制備母料時在混煉工藝中發生大量聚集，由此降低分散性。而如果它的平均粒度大于2 y m，則由于大量粒子導致膜霧度會快速增加。優選所述無機粒子(C)的粒度為所述無機粒子(A)的1/100至1/25。如果所述無機粒子(C)的粒度大于所述無機粒子(A)的1/25，則由于所述無機粒子(C)的塊狀導致膜的霧度快速增加并且在制備母料或制造膜時容易發生聚集。這些作為膜的缺陷，并因此造成在后續制備電池包裝袋時產生缺陷。而如果所述無機粒子(C)的粒度小于所述無機粒子(A)的1/100，則在制備母料時發生大量粒子聚集，由此難以制備母料。另外，在母料混煉中使用的尼龍膜優選具有2. 6至3. 5的相對粘度(用95%硫酸法測量)。如果相對粘度小于2. 6，則粒子分散性優異，但是在與尼龍膜的基礎樹脂混合時粘度差大。結果，在制造所述膜后在印刷或粘合涂布時產生部分沒有被印刷或粘合涂布的網絡點，導致最終產品質量的劣化。而如果相對粘度大于3. 5，則粒子分散性降低，由此難于滿足膜所需的物理性質。另外，沸石、氧化鋁、二氧化硅、高嶺土、Na2O, CaO等可以用作本發明中的無機粒子(A)和無機粒子(C)，而基于丙烯酸的聚合物粒子、基于苯乙烯的聚合物粒子或基于硅氧烷的聚合物粒子可以用作有機粒子(B)。這些粒子在制備母料時可以單獨或混合地混煉。通過使用所述無機粒子(A)、有機粒子(B)和無機粒子(C)制備的母料優選具有
0.5至30wt%的粒子含量。如果粒子含量小于0. 5wt%,則增加了要制備的母料的量，由此難以保持母料的質量同時增加加工母料的成本，由此增加了制備成本。而如果粒子含量大于30wt%，則粒子分散性劣化，并且由于高含量的粒子導致難以生產均勻質量的母料。而且，膜中的粒子分散性劣化，且難以控制膜中粒子的量。此外，基于膜的總含量，上述無機粒子的含量優選在1600至13000ppm的范圍內。此外，可以包含100至IOOOppm的無機粒子(A)，1000至IOOOOppm的有機粒子(B)和500至2000ppm的無機粒子(C)。如果所述無機粒子(A)的含量低于lOOppm，即使增加具有大尺寸的有機粒子(B)的含量，也會極大地劣化彎曲性能。而如果所述無機粒子的含量大于lOOOppm，則膜的霧度快速增加，而沒有改善彎曲性能或低摩擦特性和制造成本。如果所述有機粒子(B)的含量低于IOOOppm,即使考慮到霧度大量加入具有大尺寸的無機粒子(A)也難以實現低摩擦特性。而如果所述有機粒子(B)的含量大于lOOOOppm，則滑動性質過高使得難以彎曲，并且膜的霧度快速增加并增加了制造成本。 如果無機粒子(C)的含量小于500ppm，則極大地劣化了印刷和粘合特性。而如果無機粒子(C)的含量大于2000ppm，則制造成本增加，而沒有改善印刷和粘合特性。本發明的尼龍膜不限于尼龍6，并且可以包括基于尼龍的雙軸拉伸膜。一般而言，在本發明中使用的尼龍膜的適當厚度可以在5至50 的范圍內，而在尼龍膜中使用的基礎樹脂優選具有3. 0至3. 6的相對粘度。如果基礎膜的相對粘度小于3，則制造后尼龍膜的物理性質劣化。而如果基礎膜的相對粘度大于3. 6，則在熔融擠出時基礎樹脂的流動性不佳，并且拉伸性能不足，這不能滿足所需的物理性質。有益效果本發明能夠提供一種尼龍膜，所述尼龍膜具有低摩擦系數和低模量，并且在袋狀的袋深性能方面具有較好的效果。
具體實施例方式以下將通過實施例詳細描述本發明，但是本發明不限于下列實施例。用下列方法測量本發明膜的物理性質。I)摩擦系數
測量方法ASTMD1894使用儀器摩擦試驗儀(Toyoseiki，型號TR型)測量條件測量尼龍膜的電暈處理過的表面的摩擦系數2)模量測量方法ASTMD882 使用儀器Instron5566測量條件拉伸速度500mm/min，溫度20°C，相對濕度65%樣品尺寸15mm寬，IOOmm長在按照上述方法測量后測定在2%應變時的拉伸應力。3)霧度測量方法ASTMD1003使用儀器顏色和色差儀(Nopon denshoku,型號1001DP)[實施例I]如表I中所示，基于母料的總wt%Jf lwt%的作為無機粒子(A)成分的球形氧化鋁(長徑比1. 02)、5wt%的作為有機粒子(B)成分的PMMA珠(K0L0N Diasphere)和2wt%的作為無機粒子(C)成分的具有不規則塊狀的高嶺土混合到具有3. 3相對粘度的尼龍6中，并通過使用雙螺桿型擠出機在245°C使用所得到的混合物制備混合母料。然后，根據表3中所示的含量，將上述混合母料混合到具有3. 3相對粘度的尼龍6中。通過使用圓形口模在265°C擠出所得混合物，以管型方式以3的拉伸比同時雙軸拉伸3次，隨后熱固化，由此制得尼龍膜。另外，將鋁箔粘附到所制造的膜上以生產袋狀，然后測量該袋狀的深度。結果記錄在表3中。[實施例2至6]除了如表I中所示控制無機粒子(A)、有機粒子(B)和無機粒子(C)的粒度和含量并控制尼龍6的相對粘度以外，以與實施例I相同的方法制備各個混合母料。然后，以表3中所示的含量，將混合母料混合到具有3. 3相對粘度的尼龍6中。通過使用圓形口模在265°C擠出所得混合物，同時以管型方式以3的拉伸比同時雙軸拉伸3次，隨后熱固化，由此制得尼龍膜。另外，將鋁箔粘附到所制造的膜上以生產袋形，然后測量所述袋形的深度并記錄到表3。結果記錄在表3中。[實施例7]將作為無機粒子(A)成分的球形合成沸石混合到具有如表I所示相對粘度的尼龍6中，以使得基于母料的總Wt %，球形合成沸石的含量如表I中所示，并且通過使用雙螺桿型擠出機在245°C使用所得混合物以類似實施例I的方式制備母料A。將作為有機粒子(B)成分的PMMA珠(K0L0N Diasphere)也混合到具有如表I所示相對粘度的尼龍6中，以使得基于母料的總wt%，PMMA珠的含量如表I中所示，并且使用所得混合物以類似實施例I的方式制備母料B。將作為無機粒子(C)成分的塊狀高嶺土混合到具有如表I所示相對粘度的尼龍6中，以使得基于母料的總Wt %，塊狀高嶺土的含量如表I中所示，并且使用所得混合物制備母料C。然后，以表I中所示的含量將三種所制備的母料混合到具有3. 3相對粘度的尼龍6中。使用圓形口模以與實施例I相似的方式將所得混合物擠出并以管型方式雙軸拉伸，由此制得尼龍膜。另外，將鋁箔粘附到所形成的膜上以生產袋狀，然后測量該袋狀的深度并記錄到表3。結果記錄在表3中。[實施例8至12]除了如表I中所示核實要加入的無機粒子(A)、有機粒子(B)和無機粒子(C)的含量以外，以與實施例7相同的方法制備各個尼龍膜。另外，將鋁箔粘附到所形成的膜上以生產袋狀，然后測量袋狀的深度并記錄到表4。結果記錄在表4中。[比較實施例I至6]對于各個比較實施例，制備具有如表2所示含量的各個母料，并以與實施例I相同的方式使用母料制造膜。結果記錄在表4中。表I母料的制備方法(％表示Wt % )
權利要求
1.一種尼龍膜，包括無機粒子(A)和有機粒子(B)，它們各自具有I至5 的平均粒度；以及無機粒子(C)，其具有0. 05至m的平均粒度，其中，所述尼龍膜中無機粒子的總含量為1600至13000ppm，根據ASTMD1894的摩擦系數為0. 05至0. 3，根據ASTM D882的模量為250至350kg/cm2，以及根據ASTM D1003的膜霧度為10至50。
2.權利要求I所述的尼龍膜，其中，所述無機粒子(A)和所述無機粒子(C)選自沸石、氧化招、_■氧化娃、聞嶺土、Na2O和CaO,所述有機粒子(B)是基于丙稀酸的聚合物粒子、基 于苯乙烯的聚合物粒子或基于硅氧烷的聚合物粒子。
3.權利要求I所述的尼龍膜，其中，所述無機粒子(A)和所述有機粒子(B)均為球形，所述無機粒子(C)為不規則塊形。
4.權利要求I所述的尼龍膜，其中，所述無機粒子(C)的平均粒度為所述無機粒子(A)的的平均粒度的1/100至1/25。
5.權利要求I至4中任一項所述的尼龍膜,其中，所述尼龍膜包含100至IOOOppm的所述無機粒子(A), 1000至IOOOOppm的所述有機粒子(B),和500至2000ppm的所述無機粒子(C)。
6.權利要求5所述的尼龍膜，其中，所述尼龍膜通過使用圓形口模擠出和以管式雙軸拉伸來制造。
全文摘要
本發明提供了一種膜，所述膜由于其摩擦系數低而具有良好的滑動性，由于其模量低而在后處理過程中具有優異的可加工性和在制成袋狀時具有優異的袋深性能。
文檔編號C08L77/02GK102971366SQ201180033004
公開日2013年3月13日 申請日期2011年6月28日 優先權日2010年6月29日
發明者曹鉉, 宋起相, 金時敏 申請人:可隆工業株式會社