聚醯胺膜的製造方法
2023-06-03 08:14:06
專利名稱：聚醯胺膜的製造方法
技術領域：
本發明涉及聚醯胺膜的製造方法。
背景技術：
含有聚醯胺樹脂的聚醯胺膜，一般來說機械特性、光學特性、熱特性、氣體屏蔽性、強韌性等優異，主要用於包裝用途、特別是食品包裝用途而被廣泛使用。
一般如下那樣製造聚醯胺膜。即，將聚醯胺樹脂從T型口模或圓形口模擠出制膜後，用平式同時雙軸拉伸法、平式逐次雙軸拉伸法、吹塑拉伸法等進行雙軸拉伸、熱固定之後，用卷繞機暫時卷繞為寬幅、長尺的原始卷形物(原反ロ一ル)。然後，用切條機將從原始卷形物陸續放出的膜按照所希望的寬度、長度進行切斷，作為製品卷形物出廠、銷售。
但是，聚醯胺膜的吸溼性高，具有因吸溼而尺寸容易變化的特性。因這種吸溼導致的尺寸變化容易引起很多麻煩。例如，原始卷形物由於是在聚醯胺膜的製造過程中於高溫下被熱固定之後而被卷繞而成的，所以幾乎呈絕對乾燥狀態，如果暴露在周圍的環境中，則因吸溼拉伸而在卷形物表面產生皺褶或者寬度不準。
在膜的切條工序中，在高速運轉中，從原始卷形物陸續放出到卷繞成製品卷形物為止的膜，因為暴露在周圍環境中的時間短，所以吸溼的影響幾乎表現不出來。但是，從製品卷形物卷繞完之後到開始卷繞下一個製品卷形物為止，必須取出該製品卷形物、安裝下一個卷繞芯、將膜向該卷繞芯貼附等操作，在該操作時間中，原始卷形物的表面或切條工序內的膜吸溼而容易產生皺褶。其皺褶的程度增大時，則有皺褶混入到製品卷形物的卷芯中的問題。
為了減少上述因吸溼帶來的影響，提出了若干方案。例如，在專利文獻1中，提出了將雙軸拉伸聚醯胺膜熱固定後，在將膜冷卻直到卷繞為止的工序中，用噴槍對熱固定後的膜噴水霧來將膜急速冷卻，接著噴吹150℃以下的加溼空氣，由此將膜的水分率預先調溼到0.5～2.0％的範圍的方法。
在專利文獻2中，提案有如下方法將切條時賦予各個帶子的張力對應於長尺寸物體的溼度收縮度，例如，對收縮部分的帶子賦予比不收縮部分的帶子更大的張力來進行切條，對切條的帶子的各個單元進行獨立調整。
然而，對於在專利文獻1中記載的方法來說，用噴槍將膜均勻地急速冷卻是困難的，因此，有膜的各種物性產生偏差的問題。另外，由於吸溼而滑動性降低，在切條工序或轉化工序中有可能產生各種不良。
在專利文獻2中記載的方法，在像帶子那樣切條後寬度非常小的情況下是有效的，但是像包裝用膜那樣具有一定寬度的情況下，有各個張力控制困難的問題。
專利文獻1特開平5-261806號公報專利文獻2特開2003-311678號公報發明內容本發明的課題是將聚醯胺膜切條後進行卷繞時，控制在切條工序中的聚醯胺膜的吸溼，由此來防止皺褶混入到製品卷形物中，得到在卷芯皺褶少的聚醯胺膜卷形物。
本發明人研究了將聚醯胺膜切條後進行卷繞時環境的溼度與聚醯胺膜的吸溼伸長以及與其水分率的關係，反覆專心致志的研究，結果發現通過將具有特定吸溼特性的聚醯胺膜在特定環境下進行切條，可以達成上述的目的，從而完成了本發明。
即，本發明的內容是一種聚醯胺膜的製造方法，其特徵在於，在將聚醯胺膜卷繞成的卷形物進行切條時，作為所述聚醯胺膜，使用吸溼伸長率為2.0％以下的物質，並且，將切條時的環境控制在絕對溼度為0.006～0.018kg/kg。
通過本發明，可以製造在卷芯皺褶少、減少在印刷或壓層等轉化工序中因皺褶帶來的損失、高品質的聚醯胺膜卷形物。
具體實施例方式
在本發明的方法中，為了將在切條工序中的吸溼影響控制在最低限度，供給切條的聚醯胺膜的吸溼伸長率必須為2.0％以下。優選吸溼伸長率為1.8％以下，進一步優選為1.5％以下。
在此，吸溼伸長率是指將聚醯胺膜從23℃、0％RH(RH相對溼度；絕對溼度0.00kg/kg)的環境下向23℃、100％RH(絕對溼度0.018kg/kg)的環境下進行溼度變化時，膜的橫方向(TD)的伸長率。換句話說，吸溼伸長率是將絕對乾燥狀態的聚醯胺膜暴露到後述的切條環境的上限溼度時的伸長率。
吸溼伸長率的值超過2.0％時，則在後述的用於切條工序的環境下，因吸溼導致的聚醯胺膜尺寸變化量增大，而引起到卷繞終止時皺褶容易進入等問題。
將吸溼伸長率設為2.0％以下的聚醯胺膜，可以通過公知的技術製造。後面詳細敘述。
在本發明中，聚醯胺膜優選以以下的聚醯胺樹脂為主成分的膜。詳細地說，作為聚醯胺樹脂，可以舉出尼龍4、6、7、8、11、12、6·6、6·10、6·11、6·12、6T、6/6·6、6/12、6/6T、6I/6T等。從機械特性和熱特性優異的觀點考慮，作為包裝用聚醯胺膜，優選以尼龍6作為主成分。
在聚醯胺樹脂中，根據需要，可以配合通常被配合的各種添加劑和改性劑，例如潤滑材料、耐熱穩定劑、紫外線吸收劑、光穩定劑、抗氧化劑、防靜電劑、粘合性賦予劑、密封性改良劑、防霧劑、結晶核劑、脫模劑、增塑劑、交聯劑、阻燃劑、著色劑(顏料、染料等)等。
聚醯胺膜基本是將無定形、無取向的聚醯胺膜(未拉伸膜)進行雙軸拉伸而得的物質。作為拉伸方法，可以舉出同時雙軸拉伸法、逐次雙軸拉伸法、吹塑拉伸法等。
為了得到未拉伸膜，例如將聚醯胺在擠出機中加熱熔融後從T型口模以膜狀擠出後，對其應用氣刀鑄塑(air knife cast)法、施加靜電鑄塑法等公知的鑄塑法，從而在旋轉的冷卻滾筒上冷卻固化後，進行急速冷卻制膜。如果該未拉伸膜有取向，則在後續工序中有時拉伸性會降低。
對通過同時雙軸拉伸法拉伸該未拉伸膜的方法進行敘述。對於未拉伸膜，預先在溫水浴中將水分率調溼到2～8％，然後用拉幅機(tenter)式同時雙軸拉伸機在140～200℃的溫度範圍下分別在縱方向、橫方向同時雙軸拉伸到2.0～4.0倍。其後，在同一拉幅機內以一定寬度的狀態下於150～215℃、優選於170～210℃的溫度下進行熱固定，緊接著在190～210℃的溫度下進行鬆弛處理，使得鬆弛率達到2.0～7.0％、優選達到3.0～6.0％。最後，將拉伸機的夾持部分切除後，用卷繞機進行卷繞，由此得到原始卷形物。
如前所述，為了使吸溼伸長率達到2.0％以下，優選在直到鬆弛處理前在定寬下進行熱固定時使其緩慢地升溫(徐徐升溫)，或者減小在鬆弛處理中的鬆弛率。具體地說，例如將在定寬下的熱固定區分割成3個區，在將各個區(以下稱「1S」「2S」「3S」)設為170℃、200℃、210℃的條件下對膜升溫，在鬆弛率達到5.0％的情況下，可以使吸溼伸長率達到2.0％以下。通過較之進一步緩慢地升溫、或者進一步減小鬆弛率，可以使吸溼伸長率達到2％以下的更低的值。
與此相對，使區2S呈現最高溫度，例如在將1S和2S以及3S的溫度設為170℃、210℃、200℃的條件下急速升溫，在鬆弛率增大到8％的情況下，吸溼伸長率超過2.0％。
為了賦予聚醯胺膜以功能性，還可以使用流水線塗裝拉伸方法，對未拉伸的聚醯胺膜塗敷防靜電劑、粘合改良組合物、屏蔽性樹脂等後，進行拉伸。
在本發明的方法中，供給切條的聚醯胺膜，優選水分率在1.0％以下，進一步優選在0.5％以下。水分率意味著使該聚醯胺膜變成絕對乾燥狀態時的重量變化率。
按照通常的聚醯胺膜的製法製造原始卷形物時，由於經過在如上述那樣的高溫下進行熱固定的工序，所以該原始卷形物的水分率通常在0.5％以下。對於聚醯胺膜來說，隨著水分率變高，表面之間的氫結合性增高，因此，滑動性降低或者引起阻滯。因此，對於原始卷形物來說，為了防止在保存中的吸溼，優選直到切條前為止進行防溼包裝。
對於幾乎絕對乾燥狀態的聚醯胺膜的原始卷形物，因製造後的吸溼，其水分率超過了1.0％時，由此產生吸溼伸長而導致皺褶進入的情況多。預先通過某種手段，例如像專利文獻1記載的那樣，用噴槍對熱固定後的膜噴水霧來使膜急速冷卻，接著噴吹150℃以下的加溼空氣，對於在吸溼達到水分率超過1.0％程度的狀態下製造成的原始卷形物，由於膜的滑動性降低，如果提高卷繞速度，則皺褶容易進入。因此，不得不低速卷繞，因而生產性不高。
在本發明中，必須積極控制切條場所的環境。詳細而言，作為切條環境，絕對溼度必須為0.006～0.018kg/kg。優選0.008～0.016kg/kg，進一步優選0.010～0.014kg/kg。
控制切條環境的方法沒有特別的限定，可以單獨或者組合實行如下方法運行空調設備、加溼機、除溼機等適當的方法。
絕對溼度如果超過0.018kg/kg，則在切條工序中吸溼進行，卷芯容易產生皺褶。絕對溼度不足0.006kg/kg時，容易產生靜電，產生因剝離帶電導致的火花，或者製品卷形物帶電。
在本發明的方法中，作為切條方式，可以使用公知的技術。例如，作為切斷方式，可以使用分切、雷射切、縱切等的方式。作為卷繞驅動方式，可以使用中心驅動方式、表面驅動方式、中心表面並用驅動方式等的方式。作為卷繞方式，可以使用滾筒接觸型或個別接觸輥接觸型等的方式。這些各種方式可以根據需要來選擇。
為了在切條工序中將長尺的原始卷形物卷繞成所希望的製品長度，對於1根原始卷形物的切條，通常進行數次卷繞的製品卷形物的更換操作。由於在該更換操作之間切條工序內的膜和原始卷形物表層的膜吸溼，所以皺褶進入製品卷形物卷芯的情況多。因此，優選從製品卷形物卷好之後到開始卷下一個製品卷形物的時間短，優選10分鐘以內。進一步優選7分鐘以內。
實施例以下，通過實施例具體說明本發明。但是，只要不脫離本發明的內容就不限定於這些實施例。另外，膜的各物性通過以下所示的方法進行測定。
(1)吸溼伸長率從原始卷形物中切出縱方向(MD)×橫方向(TD)＝10mm×150mm的樣品，在23℃、0％RH的條件下調溼1天後，測定初期樣品TD長(Xmm)。然後使環境變化至23℃、100％RH，調溼1天後，測定樣品TD長(Ymm)。用這些測定結果由下述式算出吸溼伸長率(Z％)。
Z(％)＝(Y-X)/X×100(2)水分率從切條前的原始卷形物進行膜採樣，裝入稱量瓶後，進行乾燥，由乾燥前後的質量變化算出水分率。
(聚醯胺膜原始卷形物的製造)將含有0.2質量％作為潤滑材料的平均粒徑為1.5μm的二氧化矽粒子且含有0.05質量％亞乙基雙硬脂醯胺的尼龍6(熔點220℃)在260℃下從T型口模以片狀熔融擠出，然後，通過氣刀鑄塑法使其附著到15℃的旋轉滾筒上來急速冷卻，得到厚度150μm的基本為無定形、沒有取向的未拉伸膜。
然後，將該未拉伸膜導入到調整到60℃的溫水槽中，進行調溼，得到水分率為5％的未拉伸膜。
接著，將該未拉伸膜導入拉幅機式同時雙軸拉伸機中用夾子夾住，在200℃進行預熱後，在190℃下在縱方向(MD)拉伸到3倍、在橫方向(TD)拉伸到3.3倍。其後，在表1所示的熱固定溫度條件下，直到鬆弛處理前為止實施定寬熱固定，在200℃實施鬆弛處理，用卷繞機卷繞，得到原始卷形物A。該原始卷形物A的寬度為4000mm，長度為21000m。
同樣地操作，得到表1所示的原始卷形物B～E。其中，原始卷形物C是將原始卷形物A在40℃、85％RH的環境下放置3天而得的物質。另外，原始卷形物E是在表1的條件下製造後，在40℃、85％RH的環境下放置1天而得的物質。
表1
(實施例1)將切條機室調整至絕對溼度為0.013kg/kg(溫度25℃，相對溼度(RH)65％)。使用中心驅動方式的滾筒接觸型切條機，切條條件設定如下取800mm寬×5條，卷繞張力為98N/m(10kgf/m)，卷繞接壓為196N/m(20kgf/m)，卷繞速度為300m/min。
將原始卷形物A設置在切條機的卷出部，給紙到卷繞部為止，為了去除在保存中受到吸溼影響的表面卷繞了100m。然後，將卷繞側換成新紙管，將膜貼附後開始卷繞，卷繞了4000m的製品卷形物。其後，同樣地卷繞4000m的製品卷形物4次。此時，從卷繞停止到再開始卷繞為止的時間為6分鐘。
這樣，由於使用水分率低、吸溼伸長率低的原始卷形物A，而且將切條時環境的絕對溼度調節到規定條件，所以可以得到從卷芯到表層完全沒有皺褶、不帶電、高品質的製品卷形物。
(實施例2)將切條機室的絕對溼度變更為0.009kg/kg(溫度23℃，相對溼度(RH)50％)。而且將從卷繞停止到再開始卷繞為止的時間變更為12分鐘。除此之外與實施例1同樣地操作。這樣，由於到再開始卷繞為止的時間變長而在卷芯稍微看到皺褶，但是由於使用水分率低且吸溼伸長小的原始卷形物A，而且由於將切條時環境的絕對溼度調節到規定條件，所以可以得到皺褶幾乎達不到表層、不帶電、高品質的製品卷形物。
(實施例3)將原始卷形物變更為C，卷繞速度變更為150m/min。除此之外與實施例1同樣地操作。這樣，由於使用吸溼伸長小的原始卷形物，調節了切條時環境的絕對溼度，所以可以得到從卷芯到表層完全沒有皺褶、不帶電、高品質的製品卷形物。但是，該原始卷形物C由於水分率高，所以滑動性降低，因而卷繞速度無法提高。
(實施例4)將原始卷形物變更為D，將切條機室的絕對溼度變更為0.006kg/kg(溫度20℃，相對溼度(RH)50％)。除此之外與實施例1同樣地操作。這樣，由於使用水分率低、吸溼伸長率為規定範圍的原始卷形物D，而且調節了切條時環境的絕對溼度，所以可以得到從卷芯到表層完全沒有皺褶、不帶電、高品質的製品卷形物。但是由於吸溼伸長率為本發明規定範圍的上限、切條環境的絕對溼度為本發明規定範圍的下限，所以在管理上要注意使製品卷形物不吸溼。
(實施例5)將原始卷形物變更為E，將切條機室的絕對溼度變更為0.006kg/kg(溫度20℃，相對溼度(RH)40％)。另外，卷繞速度變更為230m/min。除此之外與實施例1同樣地操作。這樣，由於使用吸溼伸長率特別低的原始卷形物E，而且調節了切條時環境的絕對溼度，所以可以得到從卷芯到表層完全沒有皺褶、不帶電、非常高品質的製品卷形物。但是，原始卷形物E由於水分率高，所以滑動性降低，因而卷繞速度無法提高。
(實施例6)將原始卷形物變更為C，將切條機室的絕對溼度變更為0.018kg/kg(溫度28℃，相對溼度(RH)75％)。另外，卷繞速度變更為150m/min。除此之外與實施例1同樣地操作。這樣，由於將切條時環境的絕對溼度調節到本發明規定範圍的上限，所以儘管在卷芯稍微看到皺褶，但是由於使用吸溼伸長小的原始卷形物C，所以得到皺褶幾乎沒有達到表層、不帶電、高品質的製品卷形物。但由於原始卷形物C水分率高，所以滑動性降低，因而卷繞速度無法提高。
(實施例7)將原始卷形物變更為E，將切條機室的絕對溼度變更為0.018kg/kg(溫度28℃，相對溼度(RH)75％)。除此之外與實施例1同樣地操作。這樣，儘管將切條時環境的絕對溼度調節到本發明規定範圍的上限，由於使用吸溼伸長率低的原始卷形物E，所以可以得到從卷芯到表層完全沒有皺褶、不帶電、高品質的製品卷形物。
(比較例1)將原始卷形物變更為B，除此之外與實施例1同樣地操作。但是，由於該原始卷形物B的吸溼伸長率高，所以在卷好的製品卷形物的更換中受到吸溼的影響，皺褶進入下一個製品卷形物的卷芯。
(比較例2)將切條機室的絕對溼度變更為0.004kg/kg(溫度15℃，相對溼度40％)。除此之外與實施例1同樣地操作。
由於切條時環境的絕對溼度低於本發明的範圍，所以在原始卷出部發生剝離帶電，製品卷形物帶電。
(比較例3)將切條機室的絕對溼度變更為0.020kg/kg(溫度30℃，相對溼度75％)。除此之外與實施例1同樣地操作。
由於切條時環境的絕對溼度高於本發明的範圍，所以皺褶進入卷芯，沒有得到高品質的製品卷形物。
對於各實施例、比較例的製品卷形物，將其物性等概括在表2中。
表2
權利要求
1.一種聚醯胺膜的製造方法，其特徵在於，在將聚醯胺膜卷繞成的卷形物進行切條時，作為所述聚醯胺膜，使用吸溼伸長率為2.0％以下的物質，並且，將切條時的環境控制在絕對溼度為0.006～0.018kg/kg。
全文摘要
將聚醯胺膜切條進行卷繞時，控制在切條工序的聚醯胺膜的吸溼，由此防止皺褶向製品卷形物的混入，得到在卷芯皺褶少的聚醯胺膜卷形物。在將聚醯胺膜卷繞成的卷形物進行切條時，作為聚醯胺膜，使用吸溼伸長率為2.0％以下的物質，並且，將切條時的環境控制在絕對溼度為0.006～0.018kg/kg。
文檔編號B26D5/00GK101058644SQ200710096980
公開日2007年10月24日 申請日期2007年4月23日 優先權日2007年3月26日
發明者南條一成 申請人:尤尼吉可株式會社, 尤尼吉可宇治製造株式會社