JP3161801B2 - 新規なポリビニルアルコール - Google Patents

新規なポリビニルアルコール

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JP3161801B2 JP08965892A JP8965892A JP3161801B2 JP 3161801 B2 JP3161801 B2 JP 3161801B2 JP 08965892 A JP08965892 A JP 08965892A JP 8965892 A JP8965892 A JP 8965892A JP 3161801 B2 JP3161801 B2 JP 3161801B2
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直樹 藤原
和俊 寺田
哲也 片山
重喜 高田
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  • Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、フイルム強度に優れ、
溶液の流動特性に特異な性質を有する分子量分布の非常
に広いポリビニルアルコールに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、ポリビニルアルコール(以
下、ポリビニルアルコールをPVAと略記する)は各種
バインダー、接着剤、フイルムあるいは表面処理剤など
に幅広く使用されており、造膜性および強度において他
のポリマーの追従を許さぬ優れた性能を有することが知
られている。その一例として、表面強度やバリヤー性を
必要とする紙用コーティング剤などの用途、強度やタフ
ネスを必要とする接着剤やフイルムなどの用途が挙げら
れる。これらの用途において、より高い性能が要求され
る場合には、塗布量やフイルムの厚みを増加することに
より、一応は性能不足を補うこともできるが、コスト高
になったり、性能の発現が遅延したり、作業性に問題が
生じたりする。従来のPVAの最大の問題点は、性能に
限界があることである。従来のPVAの性能をさらに向
上させるために、PVAの重合度をより高いものにする
ことが従来より検討されてきている。しかしながら、こ
の方法では水溶液や糊剤の粘度が非常に高くなり、作業
性に問題が生じる。
【0003】従来、重合度の異なる2種以上のPVAを
ブレンドして用いることが知られている。例えば、特開
昭54−10388号によると、重合度2500のPV
Aと重合度350のフェニル基含有PVAとを重量比で
70対30で配合したPVAを塩ビ懸濁重合用分散剤と
して用いることが記載されているが、Pw/Pnが6以
下と小さく、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー
(以下、GPCと略記する)測定による分子量分布にお
いて最大の分子量のピーク位置が重合度2500程度で
あり、その効果も十分なものではなかった。また、特開
平1−240501号によると、重合度3100のPV
Aと重合度250の末端にアルキル基を有するPVAと
のブレンド物が記載されているが、Pw/Pnが8以下
で、GPC測定による分子量分布において最大の分子量
のピーク位置が3100程度であるPVAを塩ビ懸濁重
合用分散剤に用いることが記載されているが、その性能
は必ずしも十分ではなかった。また、特開平1−221
512号によると、重合度15000のPVAと重合度
1700のPVAとのブレンド物をPVA繊維に用いる
ことが記載されているが、Pw/Pnが8以下で、GP
C測定による分子量分布において最大の分子量のピーク
位置が重合度15000程度であるPVAが記載されて
いるが、その性能は必ずしも十分ではなかった。また、
特開平3−177434号によると、Pw/Pnが9以
下で、GPC測定による分子量分布において最大の分子
量のピーク位置が重合度4000以下であるPVAをP
VA系樹脂フイルムに用いることが記載されているが、
その性能は必ずしも十分ではなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の用途物性をさらに向上させ、従来から問題であった作
業性についても大幅に改善されたPVAを提供すること
にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記課題を
解決するために鋭意検討を重ねた結果、粘度平均重合度
が200以上で、重量平均重合度(Pw)と数平均重合
度(Pn)の比Pw/Pnが10以上であり、かつGP
C測定による分子量分布において最大の分子量のピーク
位置が重合度3500以上であるPVAを見出し、本発
明を完成させるに至った。本発明のPVAは粘度平均重
合度が200以上であること、Pw/Pnが10以上で
あること、およびGPC測定による分子量分布において
最大の分子量のピーク位置が重合度3500以上である
ことの3条件を同時に満足することが必要であり、1条
件でも欠けると本発明のPVAが有する優れた特性が失
われる。
【0006】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
PVAはポリビニルエステルの加水分解あるいはアルコ
リシスによって製造される。ポリビニルエステルとして
は、ビニルエステルの単独重合体、2種以上のビニルエ
ステルの共重合体およびビニルエステルと他のエチレン
性不飽和単量体との共重合体が含まれる。ここで、ビニ
ルエステルとしては、ギ酸ビニル、酢酸ビニル、プロピ
オン酸ビニル、バーサティック酸ビニル、ピバリン酸ビ
ニル等が使用できるが、そのなかでも工業的には安価な
酢酸ビニルが一般的に用いられる。本発明で使用するP
VAは、他の単量体と共重合を行ってもよく、また連鎖
移動剤を使用してポリマー末端を修飾したものも使用で
きる。ビニルエステルと共重合可能なエチレン性不飽和
単量体としては、ビニルエステルと共重合可能なもので
あれば特に制限はなく、α−オレフィン、ハロゲン含有
単量体、カルボン酸含有単量体、(メタ)アクリル酸エ
ステル、ビニルエーテル、スルホン酸基含有単量体、ア
ミド基含有単量体、アミノ基含有単量体、第4級アンモ
ニウム塩基含有単量体、シリル基含有単量体、水酸基含
有単量体、アセチル基含有単量体等が挙げられる。
【0007】本発明のPVAの重合度は粘度平均重合度
が200以上であることが必要である。粘度平均重合度
が200未満の場合には、分子量分布が大であって(P
w/Pnが10以上であって)、最大の分子量のピーク
位置が重合度3500以上であっても、フイルムの強度
やタフネスの発現がない。粘度平均重合度の上限につい
ては特に制限はないが、好ましくは5000、さらに好
ましくは3000である。粘度平均重合度が5000よ
り大の場合には、塗工時や押し出し時などにおいて作業
性にやや問題が生じることがある。したがって粘度平均
重合度は、200〜5000が好ましく、300〜30
00がより好ましい。ここで粘度平均重合度とは、JI
S K6726に準じて測定した値をいう。次に、分子
量分布の指標であるPw/Pnは10以上であることが
必要である。Pw/Pnが10未満の場合には、本発明
のPVAに含有される高分子量側の寄与が小さくなり、
フイルム物性の向上が見られず、また溶液の粘度挙動が
大きく変化しない。本発明におけるPw/PnはGPC
測定により求めることができる。次に、GPC測定によ
る分子量分布において最大の分子量のピーク位置が重合
度3500以上であることが必要である。本発明のPV
Aの分子量分布をGPCで測定する方法としては、PV
Aの水溶液について水系のカラムを用いて測定する方
法、本発明のPVAを無水酢酸を用いてピリジン中で再
酢化して得られたポリ酢酸ビニルをテトラヒドロフラン
などの有機溶媒溶液について有機溶剤系のカラムを用い
て測定する方法が挙げられる。本発明におけるGPC測
定の好ましい測定条件としては、理論段数6000の有
機溶媒系のカラムを用いて、カラム温度40℃、ポリ酢
酸ビニル0.25重量%のテトラヒドロフラン溶液を5
00マイクロリットル注入し、テトラヒドロフラン流量
1ミリリットル/分の測定条件が挙げられる。これらの
測定により得られた分子量分布において最大の分子量の
ピーク位置が重合度3500以上であることが必要であ
り、好ましくは4000以上である。分子量分布におい
て最大の分子量のピーク位置とは、単純に独立した数峰
のピークが得られた場合には最大の分子量のピーク位置
をいうが、実際には機器自体が有する装置関数の広がり
や隣接したピークの広がりなどによりいくつかの単一ピ
ーク波形が重畳した形で得られることが多い。このよう
な場合には、各ピークを分離してそのピーク位置、高
さ、面積などの正確な値を抽出することが必要となる
が、このピークの分離処理方法としては、Gauss−
Newton法(GN法)、Davidon−Flec
her−Powell法(DFP法)、Simplex
法、Damped−Least−Squares法(D
LS法)などのコンピューターを用いた多くの方法が知
られており、さらにこれらの改良法も数多く提案されて
おり、いずれの方法も使用できる。これらの処理方法に
より分離されたピークのうち最大の分子量のピーク位置
が重合度3500以上であることが必要である。尚、本
発明においてGPC測定による分子量分布において最大
のピーク位置の重合度とは、標準ポリスチレン換算の値
をいう。さらに、この分離処理して得られた最大の分子
量のピークの面積から計算された最大の分子量に相当す
るPVAの含有量としては特に制限はないが、全PVA
に対して5重量%以上であることが好ましい。すなわ
ち、本発明のPVAは重合度3500以上の高分子量P
VA部分を必ず含むことが必要であり、このPVA部分
が皮膜物性の強度およびタフネスの向上に寄与している
と考えられる。
【0008】本発明のPVAの製造方法としては特に制
限はなく、いずれの方法で製造してもよい。例えば、予
め重合度の異なるPVAを製造しておき、これをブレン
ドする方法;予め重合度が異なるように別々に重合した
ポリビニルエステルのぺーストをブレンドした後にけん
化する方法;複数の重合槽を用いてポリビニルエステル
を連続重合中に重合が進んだ方の重合槽中のポリビニル
エステル溶液を前の重合槽にフイードバックし、得られ
たポリビニルエステルをけん化する方法;低分子量部分
を有するPVAを乳化安定剤として使用して、酢酸ビニ
ルを低温エマルジョン重合した後、けん化する方法など
が挙げられる。重合度3500以上の高分子量部分のP
VAは、従来より知られているメタノール溶液からの6
0℃前後での酢酸ビニルの重合では製造が困難であり、
高濃度モノマーで低重合速度で重合し低重合率で停止す
る方法や、重合度が8000以上のPVAの製造の場合
には室温領域から氷点下数10度で塊状またはエマルジ
ョン重合する方法によって製造される。
【0009】本発明のPVAのけん化度は特に制限はな
く、各用途に最適なけん化度に設定して使用することが
できる。一般的にはけん化度30〜100モル%、好ま
しくは50〜100モル%である。本発明で使用される
PVAの形状としては、粉末、フレーク、ペレット、チ
ップなどが挙げられるが、これら以外の形状のものでも
一向に差し支えない。また本発明において使用されるP
VAは、必要に応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑
剤、着色剤、充填剤、熱安定化剤、可塑剤、防腐剤、防
黴剤などを加えて用いることもできる。また他の高分子
化合物も、本発明のPVAを使用するにあたり、支障を
きたさない程度に併用して使用することもできる。
【0010】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく
説明するが、本発明はこれによって限定されるものでは
ない。なお実施例中とくに断りのない限り、「%」およ
び「部」は重量基準を表す。以下の実施例におけるGP
C測定は段落番号0007において記載されたGPC測
定の好ましい測定条件を採用した。
【0011】実施例1 粘度平均重合度340、Pw/Pn=2.4のポリ酢酸
ビニル61部と、粘度平均重合度8150、Pw/Pn
=2.5のポリ酢酸ビニル39部をメタノール溶液で混
合した後、アルカリ触媒を投入して、その酢酸ビニル部
分の88モル%をけん化した後、乾燥することにより、
粘度平均重合度2450、Pw/Pn=14.9のPV
Aを得た。該PVAを無水酢酸およびピリジンの存在
下、窒素雰囲気下で105℃、24時間の条件で再酸化
反応を行いポリ酢酸ビニルを得た。得られたポリ酢酸ビ
ニルのテトラヒドロフラン溶液からGPCによる分子量
分布の測定を行ったところ、独立した2つのピークが得
られ最大の分子量のピーク位置の重合度は8100であ
った。このPVAを水に溶解し6.0%の水溶液を作成
した。ブルックフィールド型(B型)粘度計で50℃に
おける粘度を測定したところ102センチポイズであっ
た。せん断速度依存性を見るためにハーキュレス型粘度
計でせん断速度と粘度の関係を測定した。せん断速度1
0(1/sec)での粘度は100センチポイズ、10
00(1/sec)では54センチポイズ、10000
0(1/sec)では11センチポイズとなり著しいシ
ェアーシンニング性を示した。
【0012】比較例1 粘度平均重合度2430、けん化度88モル%の市販の
PVAを実施例1と同様にして再酸化反応を行いポリ酢
酸ビニルにした後、GPCによる分子量分布の測定を行
ったところ、単一ピークのチャートが得られた。ピーク
位置の重合度は2400、Pw/Pn=2.34であっ
た。実施例1と同様にして、このPVAを水に溶解し
6.0%の水溶液を作成した。ブルックフィールド型
(B型)粘度計で50℃における粘度を測定したところ
100センチポイズであった。せん断速度依存性を見る
ためにハーキュレス型粘度計でせん断速度と粘度の関係
を測定した。せん断速度10(1/sec)での粘度は
98.5センチポイズ、1000(1/sec)では8
6センチポイズ、100000(1/sec)ではチャ
ートが乱れて測定不能になった。
【0013】実施例2 粘度平均重合度200、Pw/Pn=2.36、けん化
度98.5モル%のPVA90部と、粘度平均重合度8
150、Pw/Pn=2.50、けん化度98.2モル
%のPVA10部をブレンドして本発明のPVAを作成
した。このPVAを実施例1と同様にして再酸化を行
い、GPCで分子量分布を測定したところ、粘度平均重
合度550、数平均重合度102、重量平均重合度11
20、Pw/Pn=11であった。このチャートも独立
した2つのピークが得られ、最大の分子量のピーク位置
の重合度は8200であった。このPVAを水に溶解し
10%水溶液を作成した。この水溶液から70℃でロー
ル製膜し厚さ45μmのフイルムを作成した。このフイ
ルムを20℃、65%RHで調湿オートグラフでフイル
ムの強伸度を測定した。引張強度5.0kg/mm↑2、伸
度205%であり、市販の粘度平均重合度が同等のPV
Aのフイルム物性と比較したところ、強度および伸度と
も優れている(比較例2参照のこと)。
【0014】比較例2 粘度平均重合度550、けん化度98.5モル%の市販
のPVAについて、実施例2と同様にして厚さ43μm
のフイルム作成し、同じ調湿条件下で強伸度を測定し
た。引張強度3.4kg/mm↑2、伸度173%であっ
た。なおGPC測定から求めたPw/Pn=2.4であ
った。
【0015】実施例3 −20℃で水/メタノールを溶媒に用いてエマルジョン
重合して得られた粘度平均重合度18000のPVA1
6部と粘度平均重合度340のPVAをブレンドして本
発明のPVAを得た。このPVAの粘度平均重合度17
60、けん化度88モル%であった。このPVAを実施
例1と同様にして再酸化を行い、GPCによる分子量分
布の測定を行ったところ、数平均重合度185、重量平
均重合度3560、Pw/Pn=19であった。このチ
ャートも独立した2つのピークが得られ、最大の分子量
のピーク位置の重合度は17800であった。該PVA
を水に溶解し9.0%の水溶液を得た。ブルックフィー
ルド型(B型)粘度計で50℃における粘度を測定した
ところ105センチポイズであった。せん断速度依存性
を見るためにハーキュレス型粘度計でせん断速度と粘度
の関係を測定した。せん断速度10(1/sec)での
粘度は103センチポイズ、1000(1/sec)で
は36センチポイズ、100000(1/sec)では
8センチポイズとなり著しいシェアーシンニング性を示
した。
【0016】比較例3 粘度平均重合度1750、けん化度88モル%の市販の
粘度平均重合度が同等のPVAのせん断速度と粘度の関
係を見たところせん断速度10(1/sec)での粘度
は100センチポイズ、1000(1/sec)では8
4センチポイズ、100000(1/sec)では測定
不能であった。
【0017】
【発明の効果】本発明のPVAの特徴は、皮膜を形成し
た場合に、同じ粘度平均重合度で、Pw/Pnが3以下
の従来のPVAと比較して優れた皮膜強度とタフネスが
得られる。また本発明のPVAと同じ粘度平均重合度を
有する従来型のPVAの水溶液粘度のせん断速度依存性
を同一濃度の溶液で比較すると、低せん断速度領域では
ほぼ同一粘度を示すが、高せん断速度領域では本発明の
PVAは大きく粘度低下が起こり、著しいシェアーシン
ニング性を示すことが見出された。この性質はPVA水
溶液を高せん断速度で塗工する場合や、絞りロールで繊
維や紙にサイジングする場合などにおいて、従来問題に
されていたPVA水溶液の塗工作業性に大きな改善が期
待されるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 重喜 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社ク ラレ内 (72)発明者 丸山 均 岡山県倉敷市酒津1621番地 株式会社ク ラレ内 審査官 佐藤 邦彦 (56)参考文献 特開 平3−177434(JP,A) 特開 昭54−10388(JP,A) 特開 平3−287630(JP,A) 特開 昭61−283526(JP,A) 特開 平4−77542(JP,A) 特開 昭62−39648(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C08F 8/12 C08F 16/06

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 粘度平均重合度が200以上で、重量平
    均重合度(Pw)と数平均重合度(Pn)の比Pw/P
    nが10以上であり、かつゲルパーミエーションクロマ
    トグラフィー測定による分子量分布において最大の分子
    量のピーク位置が重合度3500以上であるポリビニル
    アルコール。
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