KR20080057574A

KR20080057574A - 폴리비닐알콜 필름의 제조방법

Info

Publication number: KR20080057574A
Application number: KR1020060131030A
Authority: KR
Inventors: 신재균; 문재룡; 조동진; 박주환; 류원석
Original assignee: (주)텍스테크
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2008-06-25

Abstract

본 발명은 폴리비닐알콜 필름 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 중합도와 비누화도가 서로 다른 폴리비닐알콜폴리머를 특정 비율로 용매하에서 블랜딩하여 제조한 폴리비닐알콜 필름에 관한 것이다. 본 발명에 의해 인장강도, 신도, 빛 투과도, 광택도, 탄성률 등의 물리적 특성이 우수한 폴리비닐알콜 필름을 제공할 수 있다.

폴리비닐알콜, 블랜딩, 수평균중합도, 비누화도

Description

폴리비닐알콜 필름 및 그 제조방법{Poly Vinyl Alcohol Film And Process Of Producing Thereof}

본 발명은 폴리비닐알콜 필름 및 그 제조방법에 관한 것이다. 폴리비닐알코올(이하, "PVA"라 한다.)은 1924년 독일의 헤르만(Herrmann)과 해넬(Haehnel)이 폴리아세트산비닐(polyvinyl acetate)의 비누화 실험 중 처음으로 발견하였다. 폴리비닐알코올은 폴리아세트산비닐이외에도 여러 가지 종류의 폴리비닐에스테르(polyvinylesters) 및 폴리비닐에테르(polyvinylethers) 계열 고분자들을 비누화시켜 제조되는 고분자로서, 초고강도, 내산소투과성, 내알칼리성등 극한 재료의 특성과 수용성, 생체적합성이라는 환경친화적인 특성을 동시에 지니고 있다.

특히, 폴리비닐알코올은 분자량, 입체규칙성(stereoregrularity) 및 비누화도에 따라 수용성에서 내수성에 이르기까지 다양한 특성이 발현되므로 호제, 의류용 섬유, 산업용 섬유, 식품 포장용 필름, 액체 및 기체 분리막, 광학용 편광필름 및 의료용 고분자 물질 등의 제조에 광범위하게 이용될 수 있으며, 산업 활용도가 무궁무진한 매우 유용한 고분자라 할 수 있다.

지금까지 상용화되고 있는 PVA필름의 제조방법은 수평균 중합도 500∼2,600 비누화도 80.0∼99.9mole%의 PVA 등급 중에서 제조코자 하는 PVA필름의 용도에 적합한 단일 등급(grade)의 PVA를 원료로 사용하여 각각의 용도에 맞는 PVA필름을 제조해왔다. 그러나 단일등급의 PVA 폴리머를 사용한 필름은 제반물성의 수치범위가 한정되어 한 가지 물성치가 높으면 또 다른 물성치는 낮거나 하여 여러 가지 물성이 동시에 높아야 하는 용도, 즉 높은 인장강도와 높은 광택도가 동시에 요구되는 의류 및 식품포장 용도나 높은 신도와 높은 빛 투과도가 동시에 요구되는 광학용 용도 혹은 높은 인장강도, 높은 신도, 높은 탄성률이 동시에 요구되는 인조대리석 및 플라스틱가공의 이형용 용도 등 이외에도 많은 응용분야에서 최적물성의 PVA필름 선택이 어려워 다양한 목적을 위한 응용에는 한계가 있을 뿐 아니라 각각의 응용목적에 부합하는 최상의 품질을 구현할 수 없는 실정이다.

본 발명은 서로 다른 수평균 중합도와 비누화도의 PVA를 특정비율로 블랜딩함으로써 제조되는 PVA필름이 종래의 단일 수평균 중합도와 비누화도의 PVA필름으로서는 이룰 수 없었던 물리적 특성을 발현함으로써 인장강도,신도, 빛 투과도, 광택도, 탄성률이 우수한 폴리비닐알콜 필름을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.

그러므로 본 발명에 의하면, 수평균 중합도 1,500∼2,000, 비누화도 88∼ 99.9mole%인 저중합도 PVA 폴리머와 수평균 중합도 2,200∼8,000, 비누화도 99.5∼100mole%인 고중합도 PVA 폴리머를 중량비 90:10∼10:90으로 용매하에서 블랜딩한 후, 진공탈포, 캐스팅, 건조 및 권취하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐알콜 필름의 제조방법이 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면 수평균 중합도 1,500∼2,000, 비누화도 88∼99.9mole%인 저중합도 PVA 폴리머와 수평균 중합도 2,200∼8,000, 비누화도 99.5∼100mole% 인 고중합도 PVA 폴리머가 중량비 90:10∼10:90으로 용매하에서 블랜딩되어 이루어지고, 인장강도가 8.0∼10.0 ㎏/㎟ , 신도가 400∼600%, 빛투과도가 90∼94%, 광택도가 100∼130%, 탄성률이 6.0∼20.0㎏/㎟인 것을 특징으로 하는 폴리비닐알콜필름이 제공된다.

이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 서로 다른 중합도와 비누화도의 PVA를 특정 비율로 블랜딩하여 인장강도, 신도, 빛 투과도, 광택도, 탄성률이 우수하여 플라스틱 성형용, 이형용, 의류 및 식품포장용, 광학용으로 사용할 수 있는 폴리비닐알콜필름 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명의 폴리비닐알콜 필름은 수평균중합도 1,500∼2,000, 비누화도 88.0∼99.9mole%의 저중합도 PVA 폴리머와 수평균중합도 2,200∼8,000, 비누화도 99.5∼100mole% 인 고중합도 PVA 폴리머를 용매하에서 블랜딩한 후, 진공탈포, 캐스팅, 건조 및 권취하여 제공된다.

우선, 본 발명의 폴리비닐알콜필름에 사용되는 PVA폴리머는 수평균 중합도 1,500∼2,000, 비누화도 88.0∼99.9mole%의 저중합도 PVA 폴리머와 수평균 중합도 2,200∼8,000, 비누화도 99.5∼100mole% 인 고중합도 PVA 폴리머를 용매하에서 블랜딩하여 사용한다. 보다 바람직하기로는 수평균 중합도 1,700∼2,000, 비누화도 97.0∼99.9mole%인 저중합도 PVA 폴리머와 수평균 중합도 2,800∼6,000, 비누화도 99.5∼100mole% 인 고중합도 PVA 폴리머를 블랜딩하는 것이 인장강도, 신도, 빛 투과도, 광택도 및 탄성률 등의 물성이 우수하게 될 수 있다.

상기 PVA폴리머는 비닐에스테르를 중합하여 얻어진 폴리비닐에스테르를 비누화(검화)한 것으로서 PVA의 주쇄에 불포화 카르복시산 또는 그의 유도체, α-올레핀 등을 그라프트 공중합시킨 변성 PVA, 비닐에스테르와 불포화 카르복시산 또는 그의 유도체, 불포화 설폰산 또는 그의 유도체등을 공중합시킨 변성 PVA등을 포함할 수 있으며 PVA폴리머의 형태는 가루 혹은 입자상태의 파우더형태를 사용하거나 PVA화이버나 PVA부직포 혹은 PVA필름을 절단, 파쇄하여 사용할 수 있다.

상기 PVA 폴리머는 입체규칙도(tacticity)가 아탁틱(atactic) 또는 신디오탁틱(syndiotatic) 것이 바람직하다.

본 발명에서는 상기 저중합도 PVA 폴리머와 고중합도 PVA 폴리머를 중량비 90:10∼10:90으로 블랜딩하며, 상기 블랜딩 비율은 PVA폴리머간의 상호관계를 상승시키기 위하여 70:30∼30:70이 바람직하며, 60:40∼40:60이 더욱 바람직하다. 본 발명에서는 상기 저중합도 PVA 폴리머와 고중합도 PVA 폴리머의 블랜딩시 용매 를 사용하는데, 용매는 물, 디메칠설폰옥사이드(DMSO) 또는 물과 디메칠설폰옥사이드의 혼합액 중 어느 하나를 사용할 수 있다.

본 발명에서 경우에 따라서는 가소제를 첨가하여 블랜딩할 수 있다. 가소제 첨가량은 총 PVA 폴리머함량대비 5∼60%가 바람직하며 10∼40%가 더욱 바람직하다. 첨가된 가소제에 의하여 폴리비닐알콜필름의 인장강도, 신도, 빛 투과도, 광택도, 탄성율을 변화시킬 수 있다. 사용할 수 있는 가소제로는 에틸렌글리콜, 글리세린, 디에틸글리콜, 디글리세린 중 어느 하나이상인 다가알코올을 사용할 수 있다. 상기 가소제의 첨가시 온도는 50∼90℃가 바람직하다.

상기 블랜딩시 용매함량 대비 총 PVA폴리머의 중량비는 20∼60%가 바람직하고 30∼50%가 더욱 바람직하다. 20%미만에서는 점도가 낮아 필름형성 및 두께 관리가 어렵고, 60%를 초과하는 경우에서는 점도가 증가되어 여과와 토출이 어려운 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명에서는 상기 블랜딩한 PVA 용액을 진공탈포한 후, 캐스팅(casting), 건조 및 권취하여 폴리비닐알콜 필름을 제조한다. 캐스팅온도는 40∼90℃가 바람직하며, 건조온도는 60∼120℃가 바람직하다.

본 발명에 의해 수평균 중합도 1,500∼2,000, 비누화도 88.0∼99.9mole%인 저중합도 PVA 폴리머와 수평균 중합도 2,200∼8,000, 비누화도 99.5∼100mole% 인 고중합도 PVA 폴리머를 중량비 90:10∼10:90으로 용매하에서 블랜딩되어 이루어지고, 인장강도가 8.0∼10.0 ㎏/㎟ , 신도가 400∼600%, 빛투과도가 90∼94%, 광택도가 100∼130%, 탄성률이 6.0∼20.0kg/㎟인 것을 특징으로 하는 폴리비닐알콜필름이 제공되어 플라스틱 성형용, 이형용, 의류 및 식품포장용, 광학용에 적용시 우수한 물성을 발휘할 수 있다.

이하 다음의 실시 예에서는 본 발명의 폴리비닐알콜 필름의 제조방법에 대한 비한정적인 예시를 하고 있다.

[실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 2]

하기 표 1의 조건에 따라 저중합도 PVA 폴리머와 고중합도 PVA 폴리머를 물용매하에서 95℃에서 3시간동안 교반하여 블랜딩한 후, 40℃온도의 진공에서 2시간동안 탈포한 후, 70℃에서 캐스팅하고, 90℃에서 건조하여 폴리비닐알콜필름을 제조하였다. 제조된 필름의 물성을 측정하여 표 2로 나타내었다.

구 분	PVA									가소제 (글리세린)
	저중합 PVA				고중합PVA				용매대비 PVA비율 (%)	PVA 대비 글리세린 비율 (%)
	중합도	비누화도 (mole%)	비율 (%)	입체성	중합도	비누화도 (mole%)	비율 (%)	입체성	용매대비 PVA비율 (%)	PVA 대비 글리세린 비율 (%)
실시예1	1700	99.7	90	A^주)1	4000	99.9	10	A^주)1	40	30
실시예2	1700	99.7	70	A^주)1	4000	99.9	30	A^주)1	40	30
실시예3	1700	99.7	50	A^주)1	4000	99.9	50	A^주)1	40	30
실시예4	1700	99.7	30	A^주)1	4000	99.9	70	A^주)1	40	30
실시예5	1700	99.7	10	A^주)1	4000	99.9	90	A^주)1	40	30
실시예6	2000	99.9	60	A^주)1	4000	100.0	40	A^주)1	35	30
실시예7	2000	99.9	40	A^주)1	4000	100.0	60	A^주)1	35	30
비교예1	1700	99.7		A^주)1					40	30
비교예2					4000	99.9		A^주)1	40	30

^주1)아탁틱

항 목	인장강도 (㎏/㎟)	신도(%)	빛 투과도(%)	광택도	탄성률 (㎏/㎟)
측정방법	ASTM D 882-95	ASTM D 882	ASTM D 1003	ASTM D 523-89(94)	ASTM D 882-02
실시예 1	7.7	406	91.8	105	7.2
실시예 2	9.0	507	91.8	117	9.8
실시예 3	9.8	549	91.6	124	12.0
실시예 4	9.4	538	91.6	113	12.1
실시예 5	9.3	541	91.1	97	12.2
실시예 6	10.0	555	91.6	120	12.3
실시예 7	9.8	544	91.4	111	12.3
비교예 1	6.8	368	91.5	108	5.8
비교예 2	9.7	560	90.4	85	12.4

표 2의 결과를 살펴보면 실시예 1 내지 실시예 7에서는 비교예와 비교해볼 때 블랜딩 비율에 따라 인장강도, 신도, 빛 투과도 , 광택도, 탄성률이 고르게 우수하였으나, 비교예 1에서는 인장강도, 신도 및 탄성률이 현저히 저하되었으며, 비교예 2에서는 인장강도 , 신도 및 탄성률은 우수하였으나 빛 투과도 및 광택도가 현저히 저하되었다.

그러므로 본 발명에 의하면 폴리비닐알콜필름의 인장강도, 신도, 빛투과도, 광택도, 탄성률 등의 제반 물성이 우수하여 플라스틱 성형용, 이형용, 의류 및 식품포장용, 광학용으로 사용할 수 있는 폴리비닐알콜필름을 제공할 수 있는 장점이 있다.

Claims

수평균 중합도 1,500∼2,000, 비누화도 88∼99.9mole%인 저중합도 PVA 폴리머와 수평균 중합도 2,200∼8,000, 비누화도 99.5∼100mole%인 고중합도 PVA 폴리머를 중량비 90:10∼10:90으로 용매하에서 블랜딩한 후, 진공탈포, 캐스팅, 건조 및 권취하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐알콜 필름의 제조방법.
제 1항에 있어서, 수평균 중합도 1,700∼2,000, 비누화도 97.0∼99.9mole%인 저중합도 PVA 폴리머와 수평균 중합도 2,800∼6,000, 비누화도 99.5∼100mole%인 고중합도 PVA 폴리머를 용매하에서 블랜딩하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐알콜 필름의 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 저중합도 PVA 폴리머 및 고중합도 PVA 폴리머는 그 입체규칙도(tacticity)가 아탁틱(atactic) 또는 신디오탁틱(sydiotatic)인 것을 특징으로 하는 폴리비닐알콜 필름의 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 저중합도 PVA 폴리머 및 고중합도 PVA 폴리머를 중량비 70:30∼30:70으로 블랜딩하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐알콜 필름의 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 PVA 폴리머의 블랜딩시 가소제를 총 PVA 폴리머함량대비 5∼60중량% 첨가하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐알콜 필름의 제조방법.
제 5항에 있어서, 상기 가소제는 에틸렌글리콜, 글리세린, 디에틸글리콜, 디글리세린 중 어느 하나이상인 것을 특징으로 하는 폴리비닐알콜 필름의 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 용매는 물, 디메칠설폰옥사이드(DMSO) 또는 물과 디메칠설폰옥사이드의 혼합액 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 폴리비닐알콜 필름의 제조방법.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 용매함량 대비 총 PVA폴리머의 함량은 20∼60중량%인 것을 특징으로 하는 폴리비닐알콜 필름의 제조방법.
수평균 중합도 1,500∼2,000, 비누화도 88∼99.9mole%인 저중합도 PVA 폴리머와 수평균 중합도 2,200∼8,000, 비누화도 99.5∼100mole%인 고중합도 PVA 폴리머가 중량비 90:10∼10:90으로 용매하에서 블랜딩되어 이루어지고, 인장강도가 8.0∼10.0 ㎏/㎟ , 신도가 400∼600%, 빛 투과도가 90∼94%, 광택도가 100 ∼130%, 탄성률이 6.0∼20.0㎏/㎟인 것을 특징으로 하는 폴리비닐알콜 필름.