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KR102256125B1 - Poly(vinyl alcohol) resin composition comprising cellulose nano fiber and film prepared using the same - Google Patents

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KR102256125B1
KR102256125B1 KR1020170088258A KR20170088258A KR102256125B1 KR 102256125 B1 KR102256125 B1 KR 102256125B1 KR 1020170088258 A KR1020170088258 A KR 1020170088258A KR 20170088258 A KR20170088258 A KR 20170088258A KR 102256125 B1 KR102256125 B1 KR 102256125B1
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Abstract

본원 발명은 셀룰로오스 나노섬유를 포함하는 폴리비닐 알콜계 수지 조성물 및 이를 이용한 필름에 대한 것으로 보다 구체적으로는 폴리비닐 알콜계 수지 100 중량부에 다가 알콜 가소제인 글리세롤(glycerol: GC)을 1 내지 20 중량부 및 셀룰로오스 나노섬유가 0.01 내지 0.1 중량%를 포함하여 구성되는 폴리비닐 알콜계 수지 조성물과 이를 이용하여 제조되는 광학적 특성이 우수하고 인장강도 및 연신율이 향상된 폴리비닐 알콜계 수지 필름 및 이의 제조방법에 대한 것이다. 본원 발명에 따른 폴리비닐 알코올계 수지 조성물은 필름상에서 85% 이상의 투광도를 가지고 있어 우수한 광학적 특성을 나타내며, 제조된 폴리비닐 알코올계 수지 필름은 인장강도가 우수하며 연신성에 있어서도 향상된 물성을 가지는 장점이 있다.The present invention relates to a polyvinyl alcohol-based resin composition containing cellulose nanofibers and a film using the same, and more specifically, 1 to 20 parts by weight of glycerol (glycerol: GC), a polyhydric alcohol plasticizer, to 100 parts by weight of a polyvinyl alcohol-based resin. A polyvinyl alcohol-based resin composition comprising 0.01 to 0.1% by weight of part and cellulose nanofibers, and a polyvinyl alcohol-based resin film having excellent optical properties and improved tensile strength and elongation, and a method for producing the same. For. The polyvinyl alcohol-based resin composition according to the present invention exhibits excellent optical properties because it has a transmittance of 85% or more on the film, and the manufactured polyvinyl alcohol-based resin film has the advantage of having excellent tensile strength and improved physical properties in stretchability. .

Description

셀룰로오스 나노섬유를 포함하는 폴리비닐 알콜계 수지 조성물 및 이를 이용한 필름{Poly(vinyl alcohol) resin composition comprising cellulose nano fiber and film prepared using the same}Poly(vinyl alcohol) resin composition comprising cellulose nano fiber and film prepared using the same}

본원 발명은 셀룰로오스 나노섬유 및 가소제 혼합물을 포함하는 폴리비닐 알콜계 수지 조성물 및 이를 이용한 필름에 대한 것이다.The present invention relates to a polyvinyl alcohol-based resin composition comprising a mixture of cellulose nanofibers and a plasticizer, and a film using the same.

보다 구체적으로는 폴리비닐 알콜계 수지 100 중량부에 다가 알콜 가소제를 1 내지 20 중량부 및 번들형태의 셀룰로오스 나노섬유(CNF: cellulose nanofiber) 또는 단섬유 형태의 셀룰로오스 나노섬유(TOCN: TEMPO-Oxidized cellulose nanofiber)중 어느 하나인 셀룰로오스 나노섬유가 0.01 내지 0.1 중량%를 포함하여 구성되는 광학적 특성이 우수하고 인장강도 및 연신율이 향상된 폴리비닐 알콜계 수지 필름 및 이의 제조방법에 대한 것이다.More specifically, 1 to 20 parts by weight of a polyvinyl alcohol plasticizer is added to 100 parts by weight of a polyvinyl alcohol resin, and cellulose nanofibers (CNF) or cellulose nanofibers in the form of short fibers (TOCN: TEMPO-Oxidized cellulose) in a bundle form. nanofiber), including 0.01 to 0.1% by weight of cellulose nanofibers, excellent optical properties, and improved tensile strength and elongation, and a method of manufacturing the same.

폴리비닐 알코올계 수지는 그 투명성이 좋고, 적당한 습도 아래에서 유연하며 강도가 크며, 생분해가 가능하고, 비누화도를 낮추면 수분산성이 매우 좋은 등의 특징을 가지고 있어 다양한 산업분야에서 넓게 이용되고 있다. 그러나 폴리비닐알코올계 수지는 OH기를 가지고 있기 때문에, 폴리비닐 알코올계 수지 조성물의 함수율 변동에 의한 물성 변화가 크다. 즉, 폴리비닐 알코올계 수지 조성물은 고습도 하에서는 유연하고 강인하지만, 저습도 하에서는 딱딱하고 부러지는 경향을 가지고 있으며 이 점의 개선이 요구되고 있어 이러한 단점을 개선하기 위하여 일본 공개특허공보 JP1994-220287A호에서는 글리콜류나 글리세린류 등의 가소제를 첨가하거나 폴리비닐알코올의 비누화도를 낮추거나 다른 모노머 성분과 공중합시킴으로써, 폴리비닐알코올계 수지의 융점을 저하시켜 폴리비닐알코올계 수지 조성물을 열 용융 성형하는 것이 시도되었다. 그러나 열 용융 성형시에도 충분히 유연하도록 단지 가소제를 다량으로 첨가하는 등의 방법에서는 열 용융 성형시에 가소제가 비산 또는 증발하거나 성형 후에 가소제의 블리드 아웃이 현저하거나 수지 성형물이 너무 유연하게 되는 등의 문제가 있었다. Polyvinyl alcohol-based resins are widely used in various industrial fields because they have good transparency, flexibility under moderate humidity, high strength, biodegradability, and very good water dispersibility when saponification is lowered. However, since the polyvinyl alcohol-based resin has an OH group, the change in physical properties due to the change in the moisture content of the polyvinyl alcohol-based resin composition is large. That is, the polyvinyl alcohol-based resin composition is flexible and strong under high humidity, but has a tendency to be hard and brittle under low humidity, and improvement in this point is required. It has been attempted to thermally melt molding a polyvinyl alcohol-based resin composition by lowering the melting point of a polyvinyl alcohol-based resin by adding a plasticizer such as glycols or glycerin, lowering the saponification degree of polyvinyl alcohol, or copolymerizing with other monomer components. . However, in methods such as simply adding a large amount of plasticizer to be sufficiently flexible during hot melt molding, problems such as scattering or evaporation of the plasticizer during hot melt molding, remarkable bleed out of the plasticizer after molding, or the resin molding becomes too flexible. There was.

한편, 폴리비닐 알콜계 필름은 투명성이 우수한 필름으로서 많은 용도에 이용되고 있고, 그 유용한 용도의 하나로 편광막을 들 수 있다. 이러한 편광막은 액정 디스플레이의 기본 구성 요소로서 이용되고 있고, 최근에는 고품질이고 고신뢰성이 요구되는 기기로 그 사용이 확대되고 있으며, 그 중에서, 액정 텔레비전 등의 화면의 고휘도화, 고선명화에 따라 종래보다 광학 특성이 한 단계 더 우수한 편광막이 요구되고 있다. 이러한 광학용 폴리비닐 알코올계 수지 필름에 있어서 한국 등록특허공보 제10-1226875호에서는 단순히 다가 알콜을 가소제로 사용할 수 있음이 기재되어 있고 이를 통하여 어느 정도 광학적 성능의 저하는 해결하였으나, 여전히 인장강도와 연신성 저하 문제는 해결하지 못하고 있는 실정이다.On the other hand, as a film excellent in transparency, a polyvinyl alcohol-based film is used in many applications, and one of its useful uses is a polarizing film. Such a polarizing film is used as a basic component of a liquid crystal display, and recently, its use is expanding as a device requiring high quality and high reliability. There is a demand for a polarizing film having an improved optical property. For such an optical polyvinyl alcohol-based resin film, Korean Patent Publication No. 10-1226875 describes that a polyhydric alcohol can be simply used as a plasticizer. The problem of lowering the stretchability has not been solved.

일본 공개특허공보 JP1994-220287A호.Japanese Patent Application Publication No. JP1994-220287A. 한국 등록특허공보 제10-1226875호.Korean Patent Publication No. 10-1226875.

본원 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 개발된 것으로, 우수한 광학적 특성을 훼손하지 않고 인장강도 및 연신율이 향상된 폴리비닐 알코올계 수지 필름 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been developed to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a polyvinyl alcohol-based resin film having improved tensile strength and elongation without impairing excellent optical properties, and a method for manufacturing the same.

본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 폴리비닐 알콜계 수지 100 중량부에 다가 알콜 가소제를 1 내지 20 중량부 및 셀룰로오스 나노섬유가 0.01 내지 0.1 중량%를 포함하여 구성되는 폴리비닐 알콜계 수지 조성물 및 이를 이용하여 제조되는 폴리비닐 알콜계 수지 필름을 제공한다.In the present invention, in order to solve the above problems, a polyvinyl alcohol-based resin composition comprising 1 to 20 parts by weight of a polyhydric alcohol plasticizer and 0.01 to 0.1% by weight of cellulose nanofibers in 100 parts by weight of a polyvinyl alcohol-based resin, and the same It provides a polyvinyl alcohol-based resin film prepared by using.

이상에서 설명한 바와 같이 본원 발명에 따른 폴리비닐 알코올계 수지 조성물은 용액상에서 85% 이상의 투광도를 가지며 제조된 필름의 경우에도 85% 이상의 투광도를 가지고 있어 우수한 광학적 특성을 나타낸다.As described above, the polyvinyl alcohol-based resin composition according to the present invention has a transmittance of 85% or more in a solution, and even in the case of a prepared film, has a transmittance of 85% or more, thus exhibiting excellent optical properties.

또한, 본원 발명에 따른 폴리비닐 알코올계 수지 필름은 인장강도가 우수하며 연신성에 있어서도 향상된 물성을 가지는 장점이 있다.In addition, the polyvinyl alcohol-based resin film according to the present invention has an advantage of having excellent tensile strength and improved physical properties in stretchability.

도 1은 본원 발명의 일 구현예에 따른 (a) 폴리비닐 알콜/가소제/셀룰로오스 나노섬유 혼합물 필름의 광 투과도를 나타낸 것이다.
도 2는 본원 발명의 일 구현예에 따른 (a) 폴리비닐 알콜/가소제/번들형태의 셀룰로오스 나노섬유(CNF) 혼합물 필름의 인장 강도(tensile strength), (b) 폴리비닐 알콜/가소제/번들형태의 셀룰로오스 나노섬유(CNF) 혼합물 필름의 연신율(elongation)을 나타낸 것이다.
도 3은 본원 발명의 일 구현예에 따른 (a) 폴리비닐 알콜/가소제/단섬유 형태의 셀룰로오스 나노섬유(TOCN) 혼합물 필름의 인장 강도(tensile strength), (b) 폴리비닐 알콜/가소제/단섬유 형태의 셀룰로오스 나노섬유(TOCN) 혼합물 필름의 연신율(elongation)을 나타낸 것이다.
1 shows the light transmittance of (a) a polyvinyl alcohol/plasticizer/cellulose nanofiber mixture film according to an embodiment of the present invention.
2 is a tensile strength of (a) polyvinyl alcohol/plasticizer/bundle-type cellulose nanofiber (CNF) mixture film, (b) polyvinyl alcohol/plasticizer/bundle type according to an embodiment of the present invention. It shows the elongation (elongation) of the cellulose nanofiber (CNF) mixture film.
3 is the tensile strength of the (a) polyvinyl alcohol/plasticizer/short fiber cellulose nanofiber (TOCN) mixture film according to an embodiment of the present invention, (b) polyvinyl alcohol/plasticizer/short It shows the elongation of a fiber-type cellulose nanofiber (TOCN) mixture film.

이하, 본원 발명에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본원 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. The terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to describe his own invention in the best way. It should be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that there is.

본원 명세서의 전반에 걸쳐 사용되는 용어인 "폴리비닐 알콜계 수지"는 비닐 알콜(CH2=CHOH)의 직쇄 중합물로 폴리비닐에스테르의 가수분해(hydroysis) 혹은 알콜리시스(alcoholysis)에 의해 제조될 수 있고, 폴리비닐에스테르로서는 1종의 비닐에스테르의 단독 중합체, 2종 이상이 다른 비닐에스테르의 공중합체 및 비닐에스테르와 다른 에틸렌성 불포화 단량체와의 공중합체가 포함된다. 일반적으로는 폴리초산비닐(poly(vinyl acetate))을 비누화 또는 검화(saponification) 라고 불리는 알칼리 가수분해를 통한 탈아세틸화(deacetylation)를 통하여 제조되는 수용성 수지를 의미한다.The term "polyvinyl alcohol-based resin" as used throughout the specification of the present application is a linear polymer of vinyl alcohol (CH2=CHOH) and can be prepared by hydrolysis or alcoholysis of polyvinyl ester. The polyvinyl ester includes a homopolymer of one vinyl ester, a copolymer of two or more different vinyl esters, and a copolymer of vinyl ester and other ethylenically unsaturated monomers. In general, it refers to a water-soluble resin prepared through deacetylation of poly(vinyl acetate) through alkaline hydrolysis called saponification or saponification.

본원 발명으로 사용되는 폴리비닐 알코올계 수지는 비누화도가 20~99.9몰%인 것이 필요하고 바람직하게는 50~99.9몰%, 또한 바람직하게는 70~99.9몰%, 또한 보다 바람직하게는 85~99.9몰%이다. 비누화도가 20 몰%미만일 경우에는 그 유리 전이 온도가 낮아져 너무 유연하게 되어서 또한 가소제와의 상용성이 나빠지기 때문에 바람직하지 않다. 비누화도가 99.9 몰%보다 큰 경우에는 그 융점이 높아지고 열분해 개시 온도에 가까워져, 또한 가소제와의 상용성이 나빠지기 때문에 바람직하지 않다. 폴리비닐알코올계 수지의 평균 중합도는 바람직하게는 100~5000이며 또한 바람직하게는 1000~5000, 또한 보다 바람직하게는 2000~4000이다. 평균 중합도가 100보다 작아지면, 강도가 부족해, 평균 중합도가 4000보다 커지면, 용융 점도가 커져 성형성이 나빠지기 때문에 바람직하지 않다. The polyvinyl alcohol-based resin used in the present invention needs to have a saponification degree of 20 to 99.9 mol%, preferably 50 to 99.9 mol%, further preferably 70 to 99.9 mol%, and more preferably 85 to 99.9 mol%. It is mol%. When the degree of saponification is less than 20 mol%, the glass transition temperature is lowered to become too flexible, and the compatibility with the plasticizer is deteriorated, which is not preferable. When the degree of saponification is greater than 99.9 mol%, the melting point becomes high, the temperature approaches the thermal decomposition start temperature, and the compatibility with the plasticizer deteriorates, which is not preferable. The average degree of polymerization of the polyvinyl alcohol-based resin is preferably 100 to 5000, preferably 1000 to 5000, and more preferably 2000 to 4000. If the average degree of polymerization is less than 100, the strength is insufficient, and if the average degree of polymerization is more than 4000, the melt viscosity increases and moldability deteriorates, which is not preferable.

본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 폴리비닐 알콜계 수지 100 중량부; 다가 알콜 가소제 1 내지 20 중량부 및 셀룰로오스 나노섬유는 0.01 내지 0.1 중량%를 포함하여 구성되는 폴리비닐 알콜계 수지 조성물을 제공한다.In the present invention, in order to solve the above problems, 100 parts by weight of a polyvinyl alcohol-based resin; It provides a polyvinyl alcohol-based resin composition comprising 1 to 20 parts by weight of a polyhydric alcohol plasticizer and 0.01 to 0.1% by weight of cellulose nanofibers.

본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 셀룰로오스 나노섬유는 번들형태의 셀룰로오스 나노섬유(CNF) 또는 단섬유 형태의 셀룰로오스 나노섬유(TOCN) 중 어느 하나일 수 있고, 보다 바람직하게 상기 셀룰로오스 나노섬유는 종횡비가 100 이상인 목재펄프 유래의 단일 섬유 형태의 셀룰로오스 나노섬유(TOCN)일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the cellulose nanofibers may be any one of bundled cellulose nanofibers (CNF) or short fiber cellulose nanofibers (TOCN), and more preferably, the cellulose nanofibers have an aspect ratio. It may be a cellulose nanofiber (TOCN) in the form of a single fiber derived from wood pulp having 100 or more.

본원 발명의 일 구현예에 따른 셀룰로오스 나노섬유는 화학적 처리를 통해 섬유폭은 3 내지 50 nm, 섬유길이는 1 내지 10 μm, 종횡비는 100 이상인 단일 나노섬유일 수 있다.Cellulose nanofibers according to an embodiment of the present invention may be a single nanofiber having a fiber width of 3 to 50 nm, a fiber length of 1 to 10 μm, and an aspect ratio of 100 or more through chemical treatment.

본원 발명의 일 구현예에 따른 상기 폴리비닐 알콜계 수지는 비누화도가 85내지 99.9 몰%일 수 있다.The polyvinyl alcohol-based resin according to an embodiment of the present invention may have a degree of saponification of 85 to 99.9 mol%.

본원 발명의 일 구현예에 따른 상기 폴리비닐 알코올계 수지는 폴리비닐에스테르의 가수분해 혹은 알콜리시스에 의해 제조될 수 있다. 폴리비닐에스테르로서는 1종의 비닐에스테르의 단독 중합체, 2종 이상이 다른 비닐에스테르의 공중합체 및 비닐에스테르와 다른 에틸렌성 불포화 단량체와의 공중합체가 포함된다. 비닐에스테르로서는 탄소수1~25의 지방산의 비닐에스테르가 바람직하고 탄소수1~12의 지방산의 비닐에스테르가 또한 바람직하고 그 중에서도 초산비닐이 특히 바람직하다. 그 중에서도 설폰산기 함유 단량체 및 그 염, 카르복실산 함유 단량체 및 그염, 수산기 함유 단량체, 아미노기 함유 단량체 등이 폴리비닐알코올계 수지 조성물의 수용성, 유연성 점에서 바람직하고 설폰산기 함유 단량체 및 그 염이 더욱 바람직하고 2-아크릴아미드-2-메틸 프로판 설폰산 소다가 폴리비닐알코올계 수지 조성물의 수용성, 유연성 및 열 용융 성형시의 안정성 점에서 또한 바람직하다.The polyvinyl alcohol-based resin according to an embodiment of the present invention may be prepared by hydrolysis or alcoholysis of a polyvinyl ester. The polyvinyl ester includes a homopolymer of one type of vinyl ester, a copolymer of two or more different vinyl esters, and a copolymer of vinyl ester and other ethylenically unsaturated monomers. As the vinyl ester, a vinyl ester of a fatty acid having 1 to 25 carbon atoms is preferable, a vinyl ester of a fatty acid having 1 to 12 carbon atoms is further preferable, and among them, vinyl acetate is particularly preferable. Among them, sulfonic acid group-containing monomers and their salts, carboxylic acid-containing monomers and their salts, hydroxyl group-containing monomers, amino group-containing monomers, and the like are preferable from the viewpoint of water solubility and flexibility of the polyvinyl alcohol-based resin composition, and sulfonic acid group-containing monomers and salts thereof are more It is preferable, and 2-acrylamide-2-methyl propane sulfonic acid soda is also preferable from the viewpoint of water solubility, flexibility, and stability during hot melt molding of the polyvinyl alcohol-based resin composition.

본원 발명의 일 구현예에 따른 상기 폴리비닐 알콜계 수지는 비닐에스테르 단량체와 공중합이 가능한 α-올레핀계 단량체, 스티렌계 단량체, 아크릴산 에스테르계 단량체, 아크릴계 단량체, 메타크릴계 단량체, 비닐에테르계, 아크릴 아미드계 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 단량체와의 공중합체일 수 있다.The polyvinyl alcohol-based resin according to an embodiment of the present invention is an α-olefin-based monomer copolymerizable with a vinyl ester monomer, a styrene-based monomer, an acrylic acid ester-based monomer, an acrylic monomer, a methacrylic monomer, a vinyl ether-based, and an acrylic It may be a copolymer with a monomer selected from the group consisting of amide-based monomers.

보다 구체적으로 본원 발명의 일 구현예에 따른 폴리비닐 알코올계 수지는 비닐아세테이트 단독 중합체 또는 비닐에스테르 및 이의 공중합체일 수 있고, 비닐에스테르와 공중합 가능한 단량체는 제한되지 않으며 예를 들면 에틸렌, 프로필렌, n-부텐, 이소부텐,1-헥사데센 등의α-올레핀류, 스티렌, α-메틸스타이렌 등의 스티렌류, 염화비닐, 염화비닐리덴, 테트라플루오로에틸렌 등의 할로겐 함유 단량체, (메타)아크릴산, 푸마르산, 이타콘산, 크로톤산, 말레산, 무수 말레산 등의 카르복실산 함유 단량체 및 그 염, (메타)아크릴산 메틸, (메타)아크릴산 에틸, (메타)아크릴산 n-부틸, (메타)아크릴산2-하이드록시에틸, (메타)아크릴산2-에틸헥실, (메타)아크릴산 스테아릴 등의 (메타)아크릴산 에스테르류, 푸마르산 디메틸, 이타콘산 디메틸, 말레인산 디메틸, 말레산 모노메틸, 크로톤산 디메틸 등의 에스테르류, 메틸 비닐 에테르, 에틸 비닐 에테르, 부틸비닐에테르, 라우릴 비닐 에테르, 스테아릴 비닐 에테르 등의 비닐에테르류, 비닐 술폰산, 아릴술폰산, 메타아리르스르혼산,2-아크릴아미드-2-메틸 프로판 설폰산 등의 설폰산기 함유의 단량체 및 그 염, (메타)아크릴아미드, N,N-디메틸(메타)아크릴아미드, N-메틸올(메타)아크릴아미드, N-t-부톡시(메타)아크릴아미드, N-t-옥틸(메타)아크릴아미드, N-비닐 피롤리돈 등의 아미드기 함유의 단량체, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴아미드 등의 아크릴아미드, N-비닐 피롤리돈 등의 아미드기 함유의 단량체, 디메틸아미노에틸(메타)아크릴아미드 등의 아미노기 함유의 단량체, (메타)아크릴아미드-프로필-트리메틸 암모늄 클로라이드 등의 4 급 암모늄염 함유의 단량체, 비닐트리메톡시실란, (메타)아크릴산-3-트리메톡시실릴프로필 등의 실릴기 함유의 단량체, 아릴알코올, 디메틸아릴알코올, 이소프로페닐 알코올 등의 수산기 함유의 단량체, 알릴 아세테이트, 디메틸알릴 아세테이트, 이소프로페닐 아세테이트 등의 아세틸기 함유의 단량체 등을 들 수 있다.More specifically, the polyvinyl alcohol-based resin according to an embodiment of the present invention may be a vinyl acetate homopolymer or a vinyl ester and a copolymer thereof, and a monomer copolymerizable with a vinyl ester is not limited, and for example, ethylene, propylene, n -Α-olefins such as butene, isobutene, 1-hexadecene, styrene such as styrene and α-methylstyrene, halogen-containing monomers such as vinyl chloride, vinylidene chloride, and tetrafluoroethylene, (meth)acrylic acid , Fumaric acid, itaconic acid, crotonic acid, maleic acid, maleic anhydride, and other carboxylic acid-containing monomers and salts thereof, methyl (meth)acrylate, ethyl (meth)acrylate, n-butyl (meth)acrylate, (meth)acrylic acid (Meth)acrylic acid esters such as 2-hydroxyethyl, 2-ethylhexyl (meth)acrylate, stearyl (meth)acrylate, dimethyl fumarate, dimethyl itaconic acid, dimethyl maleate, monomethyl maleate, dimethyl crotonate, etc. Vinyl ethers such as esters, methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether, lauryl vinyl ether, and stearyl vinyl ether, vinyl sulfonic acid, aryl sulfonic acid, metaarisulfonic acid, 2-acrylamide-2-methyl Monomers containing sulfonic acid groups such as propane sulfonic acid and salts thereof, (meth)acrylamide, N,N-dimethyl (meth)acrylamide, N-methylol (meth)acrylamide, Nt-butoxy (meth)acrylamide , Amide group-containing monomers such as Nt-octyl (meth)acrylamide, N-vinyl pyrrolidone, acrylamides such as dimethylaminoethyl (meth)acrylamide, and amide group-containing monomers such as N-vinyl pyrrolidone , Amino group-containing monomers such as dimethylaminoethyl (meth)acrylamide, quaternary ammonium salt-containing monomers such as (meth)acrylamide-propyl-trimethyl ammonium chloride, vinyltrimethoxysilane, (meth)acrylic acid-3-tri Silyl group-containing monomers such as methoxysilylpropyl, hydroxyl group-containing monomers such as aryl alcohol, dimethylaryl alcohol, and isopropenyl alcohol, and acetyl group-containing monomers such as allyl acetate, dimethylallyl acetate, and isopropenyl acetate. Can be lifted.

본원 발명의 일 구현예에 따른 상기 다가 알콜 가소제는 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 분자량 1000 미만의 폴리에틸렌 글리콜, 트리메틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 펜타메틸렌 글리콜, 헥사메틸렌글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌글리콜, 트리프로필렌글리콜, 분자량 1000 미만의 폴리프로필렌 글리콜, 글리세롤, 1,3-부탄디올, 2,3-부탄디올 등의 디올류, 트리메티롤프로판, 디글리세린, 3-메틸-1,3,5-펜탄트리올, 소르비톨, 만니톨 등으로 이루어진 군에서 선택되는 될 수 있다. 보다 바람직하게는 글리세롤일 수 있다.The polyhydric alcohol plasticizer according to an embodiment of the present invention is ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, tetramethylene glycol, polyethylene glycol having a molecular weight of less than 1000, trimethylene glycol, tetramethylene glycol, pentamethylene glycol, hexamethylene glycol , Propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, polypropylene glycol having a molecular weight of less than 1000, glycerol, 1,3-butanediol, diols such as 2,3-butanediol, trimethylolpropane, diglycerin, 3-methyl- It may be selected from the group consisting of 1,3,5-pentanetriol, sorbitol, mannitol, and the like. More preferably, it may be glycerol.

또한, 본원 발명의 일 구현예에 따른 상기 다가 알콜 가소제는 폴리비닐 알콜계 수지 100 중량부에 대하여 1 내지 20 중량부 포함될 수 있다.In addition, the polyhydric alcohol plasticizer according to an embodiment of the present invention may be included in 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyvinyl alcohol-based resin.

본원 발명의 일 구현예에 따른 상기 다가 알콜 가소제는 글리세롤 1 내지 20 중량부일 수 있다.The polyhydric alcohol plasticizer according to an embodiment of the present invention may be 1 to 20 parts by weight of glycerol.

또한, 본원 발명에서는 상기 과제를 해결하기 위하여 폴리비닐 알콜계 수지 100 중량부; 다가 알콜 가소제 1 내지 20 중량부 및 셀룰로오스 나노섬유는 0.01 내지 0.1 중량%를 포함하여 구성되는 폴리비닐 알콜계 수지 조성물을 열에 의한 용융공정 또는 용매를 이용한 용액공정을 이용하여 시트 형상으로 제조한 것을 특징으로 하는 폴리비닐 알콜계 수지 필름을 제공한다. In addition, in the present invention, in order to solve the above problems, 100 parts by weight of a polyvinyl alcohol-based resin; A polyvinyl alcohol-based resin composition comprising 1 to 20 parts by weight of a polyhydric alcohol plasticizer and 0.01 to 0.1% by weight of cellulose nanofibers is prepared in a sheet shape using a melting process by heat or a solution process using a solvent. It provides a polyvinyl alcohol-based resin film.

본원 발명의 일 구현예에 따르면 폴리비닐 알콜계 수지 조성물은 공지의 다양한 방법인 열에 의한 용융공정 또는 용매를 이용한 용액공정 등의 방법을 통하여 필름 등 다양한 형태로 성형될 수 있다. 바람직하게 폴리비닐 알콜계 수지 필름은 폴리비닐 알콜계 수지 조성물을 용매를 이용한 필름 캐스팅(film casting)의 방법으로 제조될 수 있다According to an embodiment of the present invention, the polyvinyl alcohol-based resin composition may be molded into various forms such as a film through various known methods such as a melting process by heat or a solution process using a solvent. Preferably, the polyvinyl alcohol-based resin film may be prepared by film casting using a polyvinyl alcohol-based resin composition using a solvent.

본원 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 셀룰로오스 나노섬유는 번들형태의 셀룰로오스 나노섬유(CNF) 또는 단섬유 형태의 셀룰로오스 나노섬유(TOCN) 중 어느 하나일 수 있고, 보다 바람직하게 상기 셀룰로오스 나노섬유는 종횡비가 100 이상인 목재펄프 유래의 단일 섬유 형태의 셀룰로오스 나노섬유(TOCN)일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the cellulose nanofibers may be any one of bundled cellulose nanofibers (CNF) or short fiber cellulose nanofibers (TOCN), and more preferably, the cellulose nanofibers have an aspect ratio. It may be a cellulose nanofiber (TOCN) in the form of a single fiber derived from wood pulp having 100 or more.

본원 발명의 일 구현예에 따른 셀룰로오스 나노섬유는 화학적 처리를 통해 섬유폭은 3 내지 50 nm, 섬유길이는 1 내지 10 μm, 종횡비는 100 이상인 단일 나노섬유일 수 있다. 이러한 대표적인 화학적처리로는 목재펄프 유래 히이드록시 셀롤로오스(hydroxy celluose)와 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl(TEMPO) 라디칼의 반응을 들 수 있다.Cellulose nanofibers according to an embodiment of the present invention may be a single nanofiber having a fiber width of 3 to 50 nm, a fiber length of 1 to 10 μm, and an aspect ratio of 100 or more through chemical treatment. Such typical chemical treatments include the reaction of wood pulp-derived hydroxy celluose and 2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl (TEMPO) radicals.

본원 발명의 일 구현예에 따른 폴리비닐 알콜계 수지 필름에 있어서, 상기 폴리비닐 알콜계 수지는 비닐에스테르 단량체와 공중합이 가능한 α-올레핀계 단량체, 스티렌계 단량체, 아크릴산 에스테르계 단량체, 아크릴계 단량체, 메타크릴계 단량체, 비닐에테르계, 아크릴 아미드계 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 단량체와의 공중합체일 수 있다.In the polyvinyl alcohol-based resin film according to an embodiment of the present invention, the polyvinyl alcohol-based resin is an α-olefin-based monomer copolymerizable with a vinyl ester monomer, a styrene-based monomer, an acrylic acid ester-based monomer, an acrylic monomer, and a meta. It may be a copolymer with a monomer selected from the group consisting of a krill-based monomer, a vinyl ether-based, and an acrylamide-based monomer.

본원 발명의 일 구현예에 따른 폴리비닐 알콜계 수지 필름의 인장강도(tensile strength)는 58 내지 70 MPa일 수 있고, 본원 발명의 일 구현예에 따른 폴리비닐 알콜계 수지 필름의 신장율(elongation)은 446 내지 534 %일 수 있다.The tensile strength of the polyvinyl alcohol-based resin film according to an embodiment of the present invention may be 58 to 70 MPa, and the elongation of the polyvinyl alcohol-based resin film according to an embodiment of the present invention is 446 to 534%.

이하, 본원 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면과 같이 본원이 속하는 기술 분야에서 일반적인 지식을 가진 자가 쉽게 실시할 수 있도록 본원의 구현 예 및 실시 예를 상세히 설명한다. 특히 이것에 의해 본원 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한을 받지 않는다. 또한, 본원 발명의 내용은 여러 가지 다른 형태의 장비로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 구현 예 및 실시 예에 한정되지 않는다.Hereinafter, implementation examples and examples of the present application will be described in detail so that those with general knowledge in the technical field to which the present application pertains can be easily implemented, as shown in the accompanying drawings. In particular, the technical idea of the present invention and its core configuration and operation are not limited by this. In addition, the content of the present invention may be implemented in various different types of equipment, and is not limited to the implementation examples and examples described herein.

제조예 1: 폴리비닐 알콜계 수지 조성물의 제조Preparation Example 1: Preparation of polyvinyl alcohol-based resin composition

폴리비닐 알콜계 수지는 구라레이(Kuraray)의 중합도 2,400이고 99% 이상 가수분해된 PVA(Poval-124)를 90℃의 증류수에 녹여 10 중량%의 용액을 제조하였고, 제조된 용액에 시그마-알드리치사의 글리세롤(glycerol: GC) 가소제를 용액을 기준으로 10 중량부 및 셀룰로오스 나노섬유가 0.01 내지 0.1 중량%를 투입하여 폴리비닐 알콜계 수지 조성물을 제조하였다.Polyvinyl alcohol-based resin has a polymerization degree of 2,400 of Kuraray, and a 10% by weight solution was prepared by dissolving PVA (Poval-124) hydrolyzed at least 99% in distilled water at 90°C. A polyvinyl alcohol-based resin composition was prepared by adding 10 parts by weight of the company's glycerol (GC) plasticizer and 0.01 to 0.1% by weight of cellulose nanofibers based on the solution.

제조예 2: 폴리비닐 알콜계 수지 필름의 제조Preparation Example 2: Preparation of polyvinyl alcohol-based resin film

폴리비닐 알콜계 수지 필름의 제조에 있어서 제조예 1에서 제조된 폴리비닐 알콜계 수지의 수용액을 유리판 위에 부어 용액 캐스팅하였다. 캐스팅한 용액을 24시간 건조시킨 후 유리판으로부터 박리시켰으며, 박리된 폴리비닐 알콜계 수지 필름은 인장강도와 인장률 측정을 위하여 온도 25℃, 습도 55%의 항온/항습기에 보관하였다.In the preparation of a polyvinyl alcohol-based resin film, the aqueous solution of the polyvinyl alcohol-based resin prepared in Preparation Example 1 was poured onto a glass plate, followed by solution casting. The cast solution was dried for 24 hours and then peeled from the glass plate, and the peeled polyvinyl alcohol-based resin film was stored in a constant temperature/humidifier with a temperature of 25° C. and a humidity of 55% for measuring tensile strength and tensile modulus.

분석예 1: 폴리비닐 알콜계 수지 조성물과 필름의 광학특성 분석>Analysis Example 1: Analysis of optical properties of polyvinyl alcohol-based resin composition and film>

상기 제조예 1에 따라 제조한 폴리비닐 알콜계 수지와 가소제의 혼합물의 용액과 상기 제조예 2에 따라 제조한 폴리비닐 알콜계 수지 필름의 광학특성을 Hitach Spectrophotometer U-4100을 사용하여 분석하였다.The optical properties of the solution of the mixture of the polyvinyl alcohol-based resin and plasticizer prepared according to Preparation Example 1 and the polyvinyl alcohol-based resin film prepared according to Preparation Example 2 were analyzed using a Hitach Spectrophotometer U-4100.

도 1은 본원 발명의 일 구현예에 따른 폴리비닐 알콜/가소제/셀룰로오스 나노섬유 혼합물 필름의 광 투과도를 나타낸 것이다.1 shows the light transmittance of a polyvinyl alcohol/plasticizer/cellulose nanofiber mixture film according to an embodiment of the present invention.

도 1에 나타낸 바와 같이 본원 발명의 일구현예에 따라 제조된 용액의 광투과도(transmittance)는 번들형태의 셀룰로오스 나노섬유(CNF)를 사용한 경우와 단섬유 형태의 셀룰로오스 나노섬유(TOCN)를 사용한 경우 모두 85% 이상으로 매우 우수하였고, 단섬유 형태의 셀룰로오스 나노섬유(TOCN)를 사용했을 때 광학적 특성이 더욱 우수한 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 1, the light transmittance of the solution prepared according to an embodiment of the present invention is when bundle-type cellulose nanofibers (CNF) are used and when short fiber-type cellulose nanofibers (TOCN) are used. All were very excellent at 85% or more, and it can be seen that the optical properties were more excellent when the cellulose nanofibers (TOCN) in the form of short fibers were used.

이상으로부터 본원 발명에 따른 폴리비닐 알코올계 수지 조성물은 용액상에서 뿐만 아니라 필름의 상태에서도 매우 우수한 광학적 특성을 가짐을 알 수 있다.From the above, it can be seen that the polyvinyl alcohol-based resin composition according to the present invention has very excellent optical properties not only in the form of a solution but also in the state of a film.

<폴리비닐 알콜계 수지 필름의 인장강도 및 연신율 분석><Analysis of tensile strength and elongation of polyvinyl alcohol-based resin film>

도 2는 본원 발명의 일 구현예에 따른 (a) 폴리비닐 알콜/가소제/번들형태의 셀룰로오스 나노섬유(CNF) 혼합물 필름의 인장 강도(tensile strength), (b) 폴리비닐 알콜/가소제/번들형태의 셀룰로오스 나노섬유(CNF) 혼합물 필름의 연신율(elongation)을 나타낸 것이다. 도 2에 나타낸 인장강도와 연신율을 하기 표 1에 정리하였다.2 is a tensile strength of (a) polyvinyl alcohol/plasticizer/bundle-type cellulose nanofiber (CNF) mixture film according to an embodiment of the present invention, (b) polyvinyl alcohol/plasticizer/bundle type It shows the elongation (elongation) of the cellulose nanofiber (CNF) mixture film. The tensile strength and elongation shown in FIG. 2 are summarized in Table 1 below.

번들형태의 셀룰로오스 나노섬유(CNF) 함유량
(중량%)
Content of cellulose nanofibers (CNF) in bundles
(weight%)
00 0.010.01 0.050.05 0.10.1 인장강도
(MPa)
The tensile strength
(MPa)
5858 6060 6262 6767
연신율
(Elongation)
(%)
Elongation
(Elongation)
(%)
446446 446446 484484 482482

도 2와 표 1의 결과에서 알 수 있듯이 본원 발명의 일 구현예에 따라 제조된 폴리비닐 알콜/가소제/번들형태의 셀룰로오스 나노섬유(CNF) 혼합물 필름의 인장강도는 셀룰로오스 나노섬유(CNF) 0.1 중량 %일 때 최대 67 MPa였고, 폴리비닐 알콜/가소제/번들형태의 셀룰로오스 나노섬유(CNF) 혼합물 필름의 연신율은 셀룰로오스 나노섬유(CNF) 0.05 중량%일 때 최대 482% 였다. As can be seen from the results of Figure 2 and Table 1, the tensile strength of the polyvinyl alcohol/plasticizer/bundle-type cellulose nanofiber (CNF) mixture film prepared according to an embodiment of the present invention is 0.1 weight of cellulose nanofiber (CNF) %, the maximum elongation of the polyvinyl alcohol/plasticizer/bundle-type cellulose nanofiber (CNF) mixture film was 482% when the cellulose nanofiber (CNF) was 0.05% by weight.

도 3은 본원 발명의 일 구현예에 따른 (a) 폴리비닐 알콜/가소제/단섬유 형태의 셀룰로오스 나노섬유(TOCN) 혼합물 필름의 인장 강도(tensile strength), (b) 폴리비닐 알콜/가소제/단섬유 형태의 셀룰로오스 나노섬유(TOCN) 혼합물 필름의 연신율(elongation)을 나타낸 것이다. 도 3에 나타낸 인장강도와 연신율을 하기 표 2에 정리하였다.Figure 3 is the tensile strength (a) polyvinyl alcohol / plasticizer / cellulose nanofibers (TOCN) mixture film in the form of short fibers according to an embodiment of the present invention, (b) polyvinyl alcohol / plasticizer / stage It shows the elongation of a fiber-type cellulose nanofiber (TOCN) mixture film. The tensile strength and elongation shown in FIG. 3 are summarized in Table 2 below.

단섬유 형태의 셀룰로오스 나노섬유(TOCN) 함유량
(중량%)
Content of cellulose nanofibers (TOCN) in the form of short fibers
(weight%)
00 0.010.01 0.050.05 0.10.1 인장강도
(MPa)
The tensile strength
(MPa)
6060 7070 6565 6565
연신율
(Elongation)
(%)
Elongation
(Elongation)
(%)
499499 534534 527527 517517

도 3와 표 2의 결과에서 알 수 있듯이 본원 발명의 일 구현예에 따라 제조된 폴리비닐 알콜/가소제/단섬유 형태의 셀룰로오스 나노섬유(TOCN) 혼합물 필름의 인장강도는 셀룰로오스 나노섬유(TOCN) 0.01 중량%일 때 최대 70 MPa였고, 폴리비닐 알콜/가소제/단섬유 형태의 셀룰로오스 나노섬유(TOCN) 혼합물 필름의 연신율은 셀룰로오스 나노섬유(TOCN) 0.01 중량%일 때 최대 534% 였다. As can be seen from the results of FIG. 3 and Table 2, the tensile strength of the polyvinyl alcohol/plasticizer/short fiber cellulose nanofiber (TOCN) mixture film prepared according to an embodiment of the present invention is 0.01 cellulose nanofiber (TOCN). The maximum elongation of the polyvinyl alcohol/plasticizer/short fiber cellulose nanofiber (TOCN) mixture film was 534% by weight when the cellulose nanofiber (TOCN) was 0.01% by weight.

따라서 연신율을 저하시키지 않으면서 폴리비닐 알콜/가소제/단섬유 형태의 셀룰로오스 나노섬유(TOCN) 혼합물 필름의 인장강도를 향상시킬 수 있었다.Therefore, it was possible to improve the tensile strength of the polyvinyl alcohol/plasticizer/short fiber cellulose nanofiber (TOCN) mixture film without lowering the elongation.

Claims (10)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 폴리비닐 알콜계 수지 100 중량부;
다가 알콜 가소제 1 내지 20 중량부 및
종횡비가 100 이상인 목재펄프 유래의 단일 섬유 형태의 셀룰로오스 나노섬유(TOCN) 0.01 내지 0.1 중량%를 포함하여 구성되는 폴리비닐 알콜계 수지 조성물을 열에 의한 용융공정 또는 용매를 이용한 용액공정을 이용하여 시트 형상으로 제조되어,
인장강도(tensile strength)가 65 내지 70 MPa이고, 연신율(elongation)이 517 내지 534 %인 것을 특징으로 하는 폴리비닐 알콜계 수지 필름.
100 parts by weight of a polyvinyl alcohol-based resin;
1 to 20 parts by weight of a polyhydric alcohol plasticizer, and
Sheet shape using a polyvinyl alcohol-based resin composition comprising 0.01 to 0.1 wt% of cellulose nanofibers (TOCN) in the form of single fibers derived from wood pulp having an aspect ratio of 100 or more using a heat melting process or a solution process using a solvent Is manufactured with,
A polyvinyl alcohol-based resin film having a tensile strength of 65 to 70 MPa and an elongation of 517 to 534%.
청구항 6에 있어서,
상기 폴리비닐 알콜계 수지는 비누화도가 20 내지 99 몰%인 것을 특징으로 하는 폴리비닐 알콜계 수지 필름.
The method of claim 6,
The polyvinyl alcohol-based resin is a polyvinyl alcohol-based resin film, characterized in that the saponification degree is 20 to 99 mol%.
청구항 6에 있어서,
상기 폴리비닐 알콜계 수지는 비닐에스테르 단량체와 공중합이 가능한 α-올레핀계 단량체, 스티렌계 단량체, 아크릴산 에스테르계 단량체, 아크릴계 단량체, 메타크릴계 단량체, 비닐에테르계, 아크릴 아미드계 단량체로 이루어진 군에서 선택되는 단량체와의 공중합체인 것을 특징으로 하는 폴리비닐 알콜계 수지 필름.
The method of claim 6,
The polyvinyl alcohol-based resin is selected from the group consisting of an α-olefin-based monomer capable of copolymerizing with a vinyl ester monomer, a styrene-based monomer, an acrylic acid ester-based monomer, an acrylic monomer, a methacrylic monomer, a vinyl ether-based, and an acrylamide-based monomer. Polyvinyl alcohol-based resin film, characterized in that it is a copolymer with a monomer.
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