[논문]폴리비닐알코올 필름의 제조 및 연신 특성

김훈민; 이정언; 박재민; 박재형; 최진현; 염정현

doi:10.5764/tcf.2021.33.3.147

폴리비닐알코올 필름의 제조 및 연신 특성
Preparation and Drawing Property of Poly(vinyl alcohol) Film 원문보기

韓國染色加工學會誌 = Textile coloration and finishing, v.33 no.3, 2021년, pp.147 - 152

김훈민 (경북대학교 바이오섬유소재학과) , 이정언 (경북대학교 바이오섬유소재학과) , 박재민 (경북대학교 바이오섬유소재학과) , 박재형 (경북대학교 바이오섬유소재학과) , 최진현 (경북대학교 바이오섬유소재학과) , 염정현 (경북대학교 바이오섬유소재학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Bulk polymerization was used to produce poly(vinyl acetate) with different molecular weights, which were then saponified to prepare poly(vinyl alcohol) (PVA) with different molecular weights. With Pn of 2,060 and 3,240, the optimum film formation concentrations of PVA were found 7.5wt.% and 6.5wt.%, respectively. The drawing characteristics of the PVA film prepared at the optimum film formation concentrations were experimented, as well as the thermal characteristics of the PVA film based on the drawing ratio were observed. When the drawing velocity was fixed, it was found that the drawing ratios of all samples decreased as the heat band gap increased, and the melting temperature of the PVA film slightly increased as the drawing ratio increased regardless of the Pn of PVA.

주제어

표/그림 (8)

표 Table 1. The condition of bulk polymerization for the synthesis of PVAc
표 Table 2. The drawing condition of the prepared PVA film
그림 Figure 1. Conversion of the PVAc from VAc depending on different polymerization time(30 and 50℃).
그림 Figure 2. ¹H-NMR spectrum of the PVA prepared by saponification using prepared PVAc.
표 Table 3. Number-average molecular weight and degree of polymerization of the synthesized PVAc and the saponified PVA
그림 Figure 3. Optimum polymer concentration of PVA with different P_n of (a) 2,060 and (b) 3,240.
그림 Figure 4. Drawing ratio of PVA film with different P_n of 2,060 and 3,240 depending on various band heater gap of 1, 3, and 5 mm, and temperature of (a) 150℃ and (b) 200℃, respectively.
그림 Figure 5. Melting temperature of stretched PVA depending on the different drawing ratio(P_n of PVA= 2,060 and 3,240).

AI 본문요약
AI-Helper

제안 방법

2종의 수평균중합도를 갖는 PVA 필름의 연신비는 연신온도, 열판의 간격 및 연신속도를 달리한 후 연신하여 확인하였다. 연신하중은 15MPa로 고정하여 실험을 Table 2에 진행하였다.
본 연구에서는 벌크중합과 비누화공정을 통하여 2종의 수평 균 중합도를 가지는 PVA를 제조하였고, 제조된 PVA를 용액 캐스팅법에 의하여 필름을 제조하였다. 연신온도, 연신속도 및 열판 간격에 따른 다양한 연신비의 필름을 제조하였고, 연신 특성 및 열적특성에 대한 다음과 같은 결론을 도출하였다.
본 연구에서는 수평균중합도가 약 2, 060, 3, 240인 PVA의 최적 성막농도를 확인한 후(Figure 3), 연신에 필요한 필름을 각각 제조하였다.
본 연구에서는 중합온도를 다르게 하여 분자량이 다른 폴리아세트산비닐(PVAc)을 제조한 후 비누화 반응을 통해 분자량이 다른 PVA를 제조하였다. 제조된 PVA 필름의 연신조건에 따른 연신 특성을 확인하였고, 연신비에 따른 열적특성을 고찰하였다.
본 연구에서는 벌크중합과 비누화공정을 통하여 2종의 수평 균 중합도를 가지는 PVA를 제조하였고, 제조된 PVA를 용액 캐스팅법에 의하여 필름을 제조하였다. 연신온도, 연신속도 및 열판 간격에 따른 다양한 연신비의 필름을 제조하였고, 연신 특성 및 열적특성에 대한 다음과 같은 결론을 도출하였다.
본 연구에서는 중합온도를 다르게 하여 분자량이 다른 폴리아세트산비닐(PVAc)을 제조한 후 비누화 반응을 통해 분자량이 다른 PVA를 제조하였다. 제조된 PVA 필름의 연신조건에 따른 연신 특성을 확인하였고, 연신비에 따른 열적특성을 고찰하였다.

이론/모형

PVA의 전구체인 PVAc는 VAc의 벌크중합법에 의하여 합성되었으며, 중합조건에 대한 상세 내용은 Table 1에 명시하였다.

성능/효과

1-3). 폴리비닐알코올(PVA) 필름의 경우에는 PVA 수지의 용융온도와 열분해 온도의 차이가 적기 때문에 용융가공 시 열분해의 우려가 있으므로 용액 캐스팅법을 선호한다⁴⁾.
, Korea)은 NaHSO₄ 40% 수용액으로 세척하고, 분자체(molecular sieve)에 보관한 것을 사용하였다. 개시제는2, 2&rsquo;-azobis(2, 4-dimethylvaleronitrile) (ADMVN, Wako Pure Chemicals, Japan)을 사용하였으며, 실험 전 메탄올을 이용하여 2회 재결정하였다. 필름 제조를 위한 용매는 디 메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide, DMSO, Duksan general science, Korea)를 사용하였다.
3). 폴리비닐알코올(PVA) 필름의 경우에는 PVA 수지의 용융온도와 열분해 온도의 차이가 적기 때문에 용융가공 시 열분해의 우려가 있으므로 용액 캐스팅법을 선호한다⁴⁾.
본 연구에서는 제조된 PVA 필름의 연신조건 중 연신속도를 10mm/min로 설정한 후 수평균중합도가 약 2, 060인 PVA를사용하여 연신온도 200℃에서 열판간격을 1mm로 연신하였을경우 약 5배 이상 연신됨을 확인할 수 있었다.
%에서 최적 성막 농도가 나타났다. 분자량이 증가할수록 최적 성막농도는 감소하는 경향을 보였다.
수평균중합도가 약 2, 060인 경우 7.5wt.%에서 최적 성막 농도가 나타났으며, 3, 240인 경우에는 6.5wt.%에서 최적 성막 농도가 나타났다. 분자량이 증가할수록 최적 성막농도가 감소하는 경향을 보이는데, 이는 분자량이 증가할수록 고분자의 길이가 증가하여 고분자 용액 내 사슬 얽힘에 필요한 고분자 수가 감소하기 때문인 것으로 판단된다.
열판 간격이 1mm인 경우에는 열판 간격이 5mm인 경우보다 연신성이 증가한 것을 확인할 수 있었다. 연신 속도를 10mm/min로 설정하고, 수평균중합도가 약 2, 060인 PVA를 사용하여 200℃에서 열판 간격을 1mm로 설정하여 연신 하였을 경우 약 5배 이상 연신됨을 확인할 수 있었다.
연신온도가 증가함에 따라 PVA 필름의 연신비가 증가하는 결과를 얻었다. 연신속도를 10mm/min에서 50mm /min으로 증가시켰을 경우에는 연신비가 다소 감소하는 경향이 나타났다. 열판 간격이 1mm인 경우에는 열판 간격이 5mm인 경우보다 연신성이 증가한 것을 확인할 수 있었다.
2. 연신온도가 증가함에 따라 PVA 필름의 연신비가 증가하는 결과를 얻었다. 연신속도를 10mm/min에서 50mm /min으로 증가시켰을 경우에는 연신비가 다소 감소하는 경향이 나타났다.
연신속도를 10mm/min에서 50mm /min으로 증가시켰을 경우에는 연신비가 다소 감소하는 경향이 나타났다. 열판 간격이 1mm인 경우에는 열판 간격이 5mm인 경우보다 연신성이 증가한 것을 확인할 수 있었다. 연신 속도를 10mm/min로 설정하고, 수평균중합도가 약 2, 060인 PVA를 사용하여 200℃에서 열판 간격을 1mm로 설정하여 연신 하였을 경우 약 5배 이상 연신됨을 확인할 수 있었다.
3. 유사한 연신비를 가지는 PVA 연신필름에 대해서 수평 균 중합도가 약 3, 240인 PVA 필름의 열적특성이 더 우수한 결과를 나타내었으나, 연신비가 증가함에 따라 수평 균 중합도가 약 3, 240인 PVA필름과 약 2, 060인 PVA 필름의 결정 용융온도 차이가 점점 감소하는 것을 확인할 수 있었다.
본 연구에서도 연신비가 증가할수록 두 종류의 수평 균 중합도를 가진 PVA 필름의 결정 용융온도가 증가함을 확인할 수 있었다(Figure 5). 유사한 연신비를 가지는 PVA 연신필름에 대해서 수평균중합도가 약 3, 240인 PVA 필름의 결정 용융온도가 우수함을 확인할 수 있었고, 필름의 연신비가 증가함에 따라 결정 용융온도 차이가 점점 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 1.

참고문헌 (18)

D. Acierno, L. D. Maio, and C. C. Ammirati, Film Casting of Polyethylene Terephthalate: Experiments and Model Comparisons, Polym. Eng. Sci., 40(1), 108(2000).

상세보기
C. D. Han and J. Y. Park, Studies on Blown Film Extrusion II, Analysis of the Deformation and Heat Transfer Processes, J. Appl. Polym. Sci., 19(12), 3291(1975).

상세보기
T. J. Garino and H. K. Bowen, Kinetics of Constrained-Film Sintering, J. Am. Ceram. Soc., 73(2), 251(1990).

상세보기
L. Dai, K. Ide, and K. Yamaura, Thermal Properties of Solution Flow-induced PVA Crystals, J. Appl. Polym. Sci., 64(7), 1337(1997).

상세보기
T. Lupke, S. Dunger, J. Sanze, and H. J. Radusch, Sequential Biaxial Drawing of Polypropylene Films, Polymer, 45(20), 6861(2004).

상세보기
H. S. Lee, S. C. Park, and Y. H. Kim, Structural Changes of Poly(trimethylene terephthalate) Film upon Uniaxial and Biaxial Drawing, Macromolecules, 33(21), 7994(2000).

상세보기
F. Sadeghi, S. H. Tabatabaei, and A. Ajji, Properties of Uniaxially Stretched Polypropylene Films: Effect of Drawing Temperature and Random Copolymer Content, Can. J. Chem. Eng., 88(6), 1091(2010).

상세보기
H. Fujiwara, M. Shibayama, J. H. Chen, and S. Nomura, Preparation of High-strength Poly(vinyl alcohol) Fibers by Crosslinking Wet Spinning, J. Appl. Polym. Sci., 37(5), 1403(1989).

상세보기
W. S. Lyoo and W. S. Ha, Structure and Properties of Microfibrillar Poly(vinyl alcohol) Fibres Prepared by Saponification Under Shearing Force of Poly(vinyl pivalate), Polymer, 37(14), 3121(1996).

상세보기
G. Paradossi, F. Cavalieri, E. Chiessi, C. Spagnoli, and M. K. Cowman, Poly(vinyl alcohol) as Versatile Biomaterial for Potential Biomedical Applications, J. Mater. Sci. Mater. Med., 14(8), 687(2003).

상세보기
M. Suzuki, T. Tanigami, S. Matsuzawa, and K. Yamaura, Influence of Molecular Weight and Syndiotacticity on the Structure of High-performance Poly(vinyl alcohol) Fibers Prepared by Gel Spinning, J. Appl. Polym. Sci., 86(8), 1970(2002).

상세보기
P. D. Hong and K. Miyasaka, Structure of the Amorphous Phase in Highly Drawn Poly(vinyl alcohol) Fibres, Polymer, 35(7), 1369(1994).

상세보기
S. Ichiro, T. Ito, and K. Nakamae, Elastic Moduli of the Crystal Lattices of Polymers, J. Polym. Sci. Part C: Polym. Symp., 15(1), 75(1967).

상세보기
J. L. White and J. E. Spruiell, The Specification of Orientation and its Development in Polymer Processing, Polym. Sci. Eng., 23, 247(1983).

상세보기
W. S. Lyoo, C. J. Lee, K. H. Park, N. Kim, and B. C. Kim, Preparation and Molecular Structure of Poly(Vinyl Alcohol) by Low Temperature Bulk Polymerization of Vinyl Acetate and Saponification, Int. J. Polym. Mater., 46(1-2), 181(2000).

상세보기
J. H. Kim, W. S. Yoon, J. H. Yeum, B. B. Ji, H. S. Kim, H. J. Jeon, and W. S. Lyoo, A Zone Drawing Method to Determine Optimum Initial Concentration of Poly(vinyl alcohol) to make Films with Different Degree of Saponification, Polym. Polym. Compos., 12(3), 235(2004).

상세보기
J. Qin, P. Hu, J. Zhao, Z. Wu, and B. Qian, The Method of Measuring Macromolecular Entanglements of Polymers using Swelling Differential Scanning Calorimetry(DSC), J. Appl. Polym. Sci., 51(8), 1433(1994).

상세보기
J. Smook and J. Pennings, Influence of Draw Ratio on Morphological and Structural Changes in Hot-drawing of UHMW Polyethylene Fibres as Revealed by DSC, Colloid Polym. Sci., 262(9), 712(1984).

상세보기

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증