KR100457349B1 - 아세트알데히드가저감된용기및그성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아세트알데히드가 저감된 용기 및 그 성형방법에 관한 것으로서,

아세트알데히드 현출량을 저감할 수 있는 용기의 성형방법, 이 방법은 프리폼을 일차 블로우 성형품에 연신블로우 성형하는 일차 블로우 성형공정과, 일차 블로우 성형품에 대해 아세트알데히드를 저감시키는 처리를 실행하는 아세트알데히드 저감공정과, 이 아세트알데히드가 저감된 일차 블로우 성형품을 최종용기에 연신블로우 성형하는 최종블로우 성형공정을 갖고,

일차 블로우 성형공정은 크기가 최종용기보다 크고, 연신된 몸통부의 평균두께가 최종용기의 몸통부의 평균 두께보다도 얇은 0.3㎜ 이하의 일차 블로우 성형품을 형성하며,

아세트알데히드 저감공정은 일차 블로우 성형품의 얇은 두께의 몸통부를 비교적 단시간에 고온으로 가열하고, 이 결과 내벽에서의 아세트알데히드의 현출량을 저감시킨 최종 용기가 성형되는 것을 특징으로 한다.

Description

아세트알데히드가 저감된 용기 및 그 성형방법

본 발명은 아세트알데히드가 저감된 용기 및 그 성형방법에 관한 것으로서, 특히 식품포장용으로 이용되는 폴리에스테르 수지제의 용기, 특히 비내열성 용기의 성형방법 및 비내열용기에 관한 것이다.

종래부터 미네랄 워터와 탄산음료 등의 용기로서 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 포화 폴리에스테르를 이축 연신블로우 성형하여 얻을 수 있는 용기(PET병)가 널리 이용되었다.

이와 같은 용기에 이용되는 폴리에스테르 수지로는 그 재료중에 아세트알데히드를 함유하고 있는 것이 알려져 있다. 이 아세트알데히드는 폴리에스테르 재료중에 함유되어 있는 것 이외에, 사출성형시와 압출성형시의 체류와 전단(剪斷)발열 등에 의해 폴리에스테르가 열분해하여 새롭게 생성된 것이다.

이 아세트알데히드는 특유의 방향을 갖는 유기물이고, 폴리에스테르를 용기의 성형재료로서 선택한 경우, 내용물의 미각에 영향을 주는 문제를 제기한다.

이 때문에, 용기중의 아세트알데히드를 될 수 있는 한 저감하는 것이 요망되고 있고, 이 아세트알데히드의 저감에 관한 제안은 지금까지도 많이 이루어지고 있다.

그러한 제안의 대부분은 폴리에스테르 재료중에 존재하는 아세트알데히드의 저감에 관한 것이고, 그 제안 중 몇 개는 시판되는 재료에서도 실적이 있지만, 통상의 재료보다도 매우 고가이고, 제품에 드는 비용이 비싸다.

또, 이와 같은 고가의 재료를 이용해도 사출성형시 등에 발생하는 아세트알데히드를 비약적으로 저하시킬 수는 없었다.

또, 본원 출원인은 일본국 특공평 6-88314호 공보, 일본국 특공평 8-5118호 공보 및 일본국 특공평 6-55418호 공보에 나타낸 내열용기의 제조방법을 제안하고 있다.

이러한 제안은 모두 프리폼을 연신블로우 성형하여 용기형상의 일차 블로우 성형품을 성형하고, 이 일차 블로우 성형품을 가열로내에서 가열하여 결정화도를 향상시키고, 또 가열에 의해 열수축을 실행시킨 후, 최종성형품인 내열용기에 연신블로우 성형하는 것이다.

특히, 일본국 특공평 6-88314호 공보 및 일본국 특공평 8-5118호 공보의 제조방법은 가열에 의해 아세트알데히드의 발생을 현저하게 저감할 수 있는 획기적인 것이다.

그러나, 이 제조방법에 있어서는 일차 블로우 성형품을 긴 가열로를 통과시켜서 20∼120초, 바람직하게는 30초 이상의 비교적 긴 시간에 걸쳐 가열하도록 하고 있다.

이와 같이 가열에 비교적 긴 시간을 요하면 성형사이클이 길어지고, 시간당 생산량이 저하되며 운전 비용이 비싸진다. 또, 가열로를 이용하여 가열을 실행하면 장치의 전체 길이가 길어지고, 장치가 대형화되고, 설비비와 유지비가 비싸진다. 이것은 결과적으로 용기의 단가를 비싸게 하는 것이 된다.

내열용기라면 내열성이라고 하는 부가가치가 있기 때문에, 비내열성 용기에 비해 고가여도 좋지만, 비내열성 용기는 보다 비용 절감하지 않으면 안 된다.

이 때문에, 특히 비내열성 용기로서 아세트알데히드를 저감하는 시도는 성형재료와 사출조건의 선택에 의한 것밖에 없고, 그것에 의해서도 아세트알데히드의 저감에는 한계가 있었다.

본 발명의 목적은 특별히 내열성이 요구되지 않는 용기의 성형방법에 굳이 내열성 용기의 성형방법을 채용하고, 또 내열용기의 성형방법보다도 가열시간을 대폭 단축하면서도 아세트알데히드를 저감할 수 있는 용기 및 그 성형방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 일차 블로우 성형품의 두께를 얇게 하여 가열시간을 단축시킴으로써 장치의 대형화와 생산량의 저하를 초래하지 않고, 아세트알데히드의 저감을 효율적으로 실행할 수 있는 용기 및 그 성형방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 일차 성형품을 접촉가열하여 가열시간을 보다 단축하고, 성형효율을 보다 향상시키는데 있다.

도 1은 본 발명의 한 실시형태에 관련된 용기의 성형방법을 나타낸 도면이다.

본 발명의 한 태양에 의하면 프리폼을 일차 블로우 성형품에 연신블로우 성형하는 일차 블로우 성형공정과, 상기 일차 블로우 성형품에 대해 아세트알데히드를 저감시키는 처리를 실행하는 아세트알데히드 저감공정과, 이 아세트알데히드가 저감된 일차 블로우 성형품을 최종 용기에 연신블로우 성형하는 최종 블로우 성형공정을 갖고,

상기 일차 블로우 성형공정으로 크기가 상기 최종용기보다 크고, 연신된 몸통부의 평균두께가 상기 최종용기의 몸통부의 평균두께보다도 얇은 0.3㎜ 이하의 일차 블로우 성형품을 성형하고,

상기 아세트알데히드 저감공정은 상기 일차 블로우 성형품의 얇은 두께의 상기 몸통부를 고온으로 가열하는 공정을 갖고,

그것에 의해 내벽부터의 아세트알데히드의 현출량을 저감시킨 최종용기를 성형하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 통상의 수지재료 또는 저아세트알데히드의 수지재료를 이용하여 성형된 프리폼을 일차 블로우 성형품에 연신블로우 성형하고, 이 일차 블로우 성형품을 아세트알데히드 저감처리하여 아세트알데히드 현출량이 매우 낮은 용기를 용이하게 성형할 수 있다.

특히, 일차 블로우 성형품은 최종용기보다 크고, 그 몸통부의 평균 두께는 최종 용기보다도 얇은 0.3㎜ 이하가 되어, 매우 얇은 상태이기 때문에, 아세트알데히드 저감공정에서의 가열을 단시간에 실행하고, 생산성을 향상시킬 수 있다. 게다가, 최종용기의 내벽부터의 아세트알데히드 현출량을 저감시킬 수 있어, 효율적인 아세트알데히드의 저감처리를 실행할 수 있다. 또, 가열이 단시간으로 끝나기 때문에 가열을 위한 스페이스도 적게 할 수 있어서 장치의 소형화, 저비용화가 가능하게 된다.

또, 최종블로우 성형공정전에 아세트알데히드 저감을 위해 가열되었기 때문에, 최종블로우 성형시에 있어서 부형성(賦形成)이 향상된다.

이와 같이 하여 얻은 용기는 내열성은 그다지 우수하게 얻을 수 없기 때문에, 65℃ 이하의 온도로 내용물, 특히 미네랄 워터 등의 음료 또는 음식물이 충전되는 비내열성 용기로서 적합하게 사용할 수 있다. 아세트알데히드 특유의 방향이 대폭 저감되기 때문이다.

여기에서 몸통부의 평균두께가 0.3㎜ 이하인 일차 블로우 성형품을 연신블로우 성형하여 얻을 수 있는 최종 용기의 몸통부의 평균 두께는 0.3㎜ 미만인 것이 바람직하다.

최종 용기의 몸통부의 평균 두께는 0.3㎜ 미만으로 하면 일차 블로우 성형품의 몸통부의 평균 두께가 보다 얇아지고, 아세트알데히드의 저감처리에 필요한 시간을 단축하여 성형효율을 향상시킬 수 있다.

아세트알데히드 저감공정은 가열온도 140℃ 이상으로 일차 블로우 성형품을 가열하는 공정을 포함하는 것이 바람직하다. 가열온도 140℃를 경계로 하여 그 이상의 온도로 아세트알데히드가 급격하게 감소되기 때문이다. 이 경우, 일차 블로우 성형품을 가열하는 가열시간 6초 이하로 단축할 수 있다. 또, 가열온도를 190℃ 이상으로 하면 가열시간 1초 이하가 된다. 이와 같이 매우 단시간으로 높은 아세트알데히드의 저감효과를 얻을 수 있어서 생산성을 보다 향상시킬 수 있다.

아세트알데히드 저감공정에서는 일차 블로우 성형품의 아세트알데히드 현출량이 0.0040㎍/㎠ 이하가 되도록 일차 블로우 성형품을 가열하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 최종 블로우 성형후의 최종용기를 22℃에서 24시간 보관한 상태에서의 단위표면적당 아세트알데히드 현출량을 0.0020㎍/㎠ 이하까지 저감할 수 있다.

아세트알데히드 저감공정으로는 일차 블로우 성형품과 실질적으로 같은 크기의 가열된 금형 내면에 상기 일차 블로우 성형품을 접촉시켜서 가열하는 것이 바람직하다. 일차 블로우 성형품의 얇은 두께의 몸통부를 일차 블로우 성형품과 실질적으로 같은 크기의 가열된 금형 내면에 접촉시켜서 가열하여 가열시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다. 또, 가열을 위한 스페이스는 금형분의 스페이스로 가능하기 때문에 블로우 성형기의 소형화에 기여할 수 있고, 저비용화를 꾀할 수 있다.

본 발명의 다른 태양에 의하면 프리폼을 일차 블로우 성형품에 연신블로우 성형하는 일차 블로우 성형공정과, 상기 일차 블로우 성형품에 대해 아세트알데히드를 저감시킨 처리를 실행하는 아세트알데히드 저감공정과, 이 아세트알데히드가 저감된 일차 블로우 성형품을 최종 용기에 연신블로우 성형하는 최종 블로우 성형공정을 갖고,

상기 일차 블로우 성형공정에서 표면적에 대한 중량의 비율이 0.06g/㎠ 이하가 되도록 상기 일차 블로우 성형품을 성형하고,

상기 아세트알데히드 저감공정으로 상기 일차 블로우 성형품의 몸통부를 고온으로 가열하고,

그것에 의해 내벽부터의 아세트알데히드의 현출량을 저감시킨 최종 용기를 성형하는 것을 특징으로 한다.

표면적에 대한 중량의 비율이 0.06g/㎠ 이하로 하면 일차 블로우 성형품의 몸통부의 평균 두께가 매우 얇아진다. 이 때문에, 아세트알데히드 저감공정에서의 가열을 단시간으로 실행할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 적합한 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시형태에 관련된 용기의 성형방법을 나타낸 도면이다. 도 1에서는 프리폼(10)의 넥부(10a)를 아래로 향하게 한 거꾸로 세운 상태에서 운송하고, 일차 블로우 성형품(12)을 거쳐 최종 용기(14)를 성형하는 방법을 나타내고 있다.

도 1의 제 1 공정은 프리폼(10)의 사출성형 공정을 나타내고 있고, 제 2 공정은 프리폼(10)을 용기의 형태를 갖는 일차 블로우 성형품(12)에 일차 블로우 성형하는 공정을 나타내고 있다. 제 3 공정은 일차 블로우 성형품(12)에 대해 아세트알데히드 저감처리를 실행한 아세트알데히드 저감공정을 나타내고 있다. 그리고, 제 4 공정은 아세트알데히드가 저감된 일차 블로우 성형품(12)을 최종 용기(14)에 블로우 성형하는 최종 블로우 성형공정을 나타내고 있다.

프리폼(10)은 폴리에스테르 수지를 사출성형하여 얻을 수 있다. 이프리폼(10)은 최종 용기(14)의 소망하는 품질, 용량에 따라 두께, 길이 등이 설정된다.

폴리에스테르 수지는 시판되는 저아세트알데히드를 목적으로 한 것, 또는 저아세트알데히드를 목적으로 하지 않은 통상의 것 모두 채용할 수 있다.

또, 프리폼(10)은 사출성형시의 온도를 유지한 상태에서, 또는 미리 사출성형된 것을 가열하여 연신블로우 성형에 적합한 온도로 조정된 후에, 일차 블로우 성형품(12)에 이축 연신블로우 성형된다.

비내열성 용기를 성형하기 위해서 이용하는 프리폼(10)의 중량은 최종 용기(14)의 용량이 500㎖인 경우에 14∼25g, 1000㎖인 경우에 22∼35g, 1500㎖인 경우에 30∼45g이고, 내열성 용기를 성형하기 위해 이용하는 프리폼의 중량보다 가볍다. 즉, 내열성 용기를 성형하기 위해 이용하는 프리폼(10)의 중량은 최종 용기(14)의 용량이 500㎖인 경우에 30∼45g, 1000㎖인 경우에 45∼50g, 1500㎖인 경우에 55∼60g이다.

일차 블로우 성형공정에서는 일차 블로우 금형(16)을 이용하여 연신블로우 성형을 실행하여 일차 블로우 성형품(12)을 얻을 수 있다.

이 일차 블로우 성형품(12)에 있어서, 프리폼(10)에 대한 연신배율은 종축방향으로 2.2∼2.6배이다. 또, 일차 블로우 성형품(12)은 최종용기(14)보다도 크게 형성되고, 최종 용기(14)에 대해 용적비로 예를 들면 1.15∼1.3배 정도 크게 성형된다.

본 실시예의 일차 블로우 성형공정에서의 연신배율은 일본국 특공평 6-88314호 공보 및 일본국 특공평 8-5118호 공보에 개시된 내열용기의 성형방법에서의 일차 블로우 성형공정의 연신배율보다도 작다. 왜냐하면, 본 실시예에서는 내열성의 확보는 기도하지 않기 때문에 내열용기의 경우정도의 고연신은 불필요하기 때문이다. 또, 내열용기의 경우정도의 고연신을 실시하면 일차 블로우 성형품은 두께가 너무 얇아져서 파열되어 버릴 것이다.

즉, 내열용기인 경우에는 일차 블로우 성형품의 프리폼에 대한 연신배율은 종축방향으로 2.7∼3.0배 정도이다.

또, 이 일차 블로우 성형품(12)의 몸통부(12a)의 평균 두께는 최종 용기(14)의 몸통부(14a)의 평균 두께보다도 얇고, 0.3㎜ 이하의 얇은 두께로 형성된다. 여기에서, 일차 블로우 성형품(12)의 몸통부(12a)는 넥부(12b)(나사부, 서포트 링 등을 포함한다), 넥부(12b) 근방의 연신도가 낮은 두께부 및 바닥부(12c)를 제외한 영역이다. 일차 블로우 성형품(12)의 몸통부(12a)의 평균 두께는 얇은 만큼 효과적으로 아세트알데히드의 감소효과를 단시간 내에 얻기 쉽고, 평균 0.3㎜ 이하인 것이 바람직하고, 또 통상 폴리에스테르 수지의 연신블로우 성형에 있어서는 0.15㎜ 미만으로 일차 블로우 성형시에 파열되거나 백화하는 등의 바람직하지 않은 영향이 있다. 따라서, 일차 블로우 성형품(12)의 몸통부(12a)의 평균 두께를 T로 했을 때, 0.15㎜≤T≤0.3㎜로 하는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는 일차 블로우 성형품(12)을 최종 블로우 성형하여 얻을 수 있는 최종 용기(14)의 몸통부의 평균 두께가 0.3㎜보다도 얇아지도록 설정하여 비교적 두꺼운 두께의 내열용기인 경우보다도 보다 단시간으로 아세트알데히드의 감소효과를 얻을 수 있도록 하면 좋다 . 즉, 내열용기를 성형하는 경우의 일차 블로우 성형품의 몸통부의 평균 두께는 거의 0.35㎜ 이상이고, 본 실시예의 경우보다도 16% 이상 두껍게 된다.

이 몸통부의 평균 두께는 넥부(12b)의 밑(서포트 링 아래) 20㎜의 위치에서 접지면 위 20㎜의 위치까지의 사이가 연신된 몸통부의 높이 방향에서 수단계(3∼6 개소)의 위치에서 원주방향으로 수개소(4에서 8개소)를 측정한 평균값이다.

또, 이 때의 일차 블로우 성형품(12)의 표면적에 대한 중량의 비율을 측정해 봤다. 일차 블로우 성형품(12)의 중량은 프리폼 중량과 일치한다. 또, 일차 블로우 성형품(12)의 표면적은 몸통부(12a) 이외에 넥부(12b) 및 바닥부(12c)를 포함한 표면적이다. 본 실시예에서의 일차 블로우 성형품(12)의 표면적에 대한 중량의 비율은 0.06g/㎠ 이하가 된다. 또, 중량의 비율이 작은 것은 0.04g/㎠ 정도이고, 이 미만이 되면 연신블로우 성형이 곤란하게 된다. 따라서, 일차 블로우 성형품(12)의 표면적을 S로 하고, 그 중량을 W로 할 때, 0.04g/㎠≤W/S≤0.06g/㎠로 하는 것이 바람직하다. 즉, 내열용기인 경우의 일차 블로우 성형품(12)의 표면적에 대한 중량의 비율은 0.07g/㎠ 정도이다.

여기에서 얻을 수 있는 일차 블로우 성형품(12)의 아세트알데히드 현출량은 0.0030㎍/㎠∼0.0080㎍/㎠정도이지만, 최종 성형품(14)의 아세트알데히드 현출량이 0.0020㎍/㎠로 하기 위해서는 일차 블로우 성형품(12)의 아세트알데히드 현출량이 거의 0.0040㎍/㎠ 이하가 되도록 프리폼(10)의 성형조건과, 재료의 건조조건 등, 통상 알려진 연구를 하는 것이 바람직하다.

아세트알데히드 저감공정은 금형(18)을 이용하여 아세트알데히드 저감처리가 실행된다. 금형(18)은 일차 블로우 금형(16)과 동일 형상의 내면을 갖고, 도시화하지 않은 가열수단에 의해 가열되도록 되어 있다.

그리고, 금형(18)내에 일차 블로우 성형품(12)을 배치하고, 일차 블로우 성형품(12)의 내부에서 가압하여 순식간에 금형(18)의 내면에 일차 블로우 성형품(12)을 접촉시킬 수 있다. 이것에 의해 얇은 두께의 몸통부(12a)를 고온으로 가열하여 아세트알데히드의 발생을 저감시키도록 하고 있다.

이 아세트알데히드 저감의 메커니즘은 아직 해명되어 있지 않지만, 고온으로 얇은 두께의 몸통부(12a)를 가열하여 아세트알데히드를 몸통부(12a)에서 방출(증발)시키거나, 또는 분자의 배열상태의 변화에 의해 아세트알데히드의 움직임을 제약하지는 않는지 연구하였다.

이 경우, 가열온도 140℃ 이상, 가열시간 1초∼6초의 가열조건으로 가열을 실행하는 것이 바람직하다. 가열온도가 120℃이면, 아세트알데히드의 저감이 현저하게 되기까지의 가열시간은 20초 이상 필요하게 되고, 가열에 필요한 시간이 너무 길어져서 성형효율이 그다지 좋지 않게 된다. 가열온도가 140℃ 이상에서는 가열시간이 6초 이하가 되고, 가열온도 190℃ 이상에서는 가열시간이 1초 정도라는 매우 단시간으로 아세트알데히드가 급격하게 저감한다.

또, 통상 220℃를 넘으면 일차 블로우 성형품(12)이 금형 표면에 부착하고, 그 표면이 거칠어지는 현상이 일어나기 때문에 바람직하지 않다.

이 아세트알데히드 저감공정은 그 후의 최종블로우 성형공정으로 얻을 수 있는 최종 용기(14)의 아세트알데히드 함유값이 0.0020㎍/㎠ 이하가 되기까지 일차 블로우 성형품(120)을 가열하는 것이 바람직하다. 이 아세트알데히드 저감공정은 매우 얇은 몸통부(12a)를 고온의 금형(18) 내면에 접촉시켜서 실행하여 매우 단시간 내에 아세트알데히드의 발생량을 반감시킬 수 있고, 생산성을 저하시키지 않고 실행된다.

또, 금형(18)에서 추출된 일차 블로우 성형품(12)은 높이 방향에 있어서 최종용기(14)와 같거나 약간 작게 수축한다.

최종 블로우 성형공정은 최종 블로우 금형(20)을 이용하여 일차 블로우 성형품(12)을 최종 용기(14)에 연신블로우 성형한다.

이 경우, 아세트알데히드 저감공정으로 일차 블로우 성형품(12)이 가열되고, 고온상태를 유지한채 연신블로우 성형을 실행하여 부형성이 현저하게 향상한다.

또, 부형성을 향상시키기 위해 최종 블로우 금형(20)을 20℃∼60℃ 정도로 온도조절해 두면 좋다.

닛세이 에이·에스·비 기카이(주)제 프리폼 성형기 PM-45를 이용하여 닛폰유니펫트(주)의 블로우 성형용 폴리에스테르 수지(제품번호 RT-543K)를 용융한 후, 사출성형하여 투명한 프리폼을 얻었다. 이 폴리에스테르 수지는 저아세트알데히드를 목적으로 한 재료이고, 재료중에 포함된 아세트알데히드는 1ppm 이하이다.

종래, 사출성형하여 얻은 프리폼의 아세트알데히드 함유값(ppm)을 낮게 하기 위해서 폴리에스테르 수지의 고상(固相)중축합공정에서의 연구와 사출장치의 온도관리, 스크류 디자인, 스크류 회전수, 사출속도, 핫러너 디자인 등의 여러 가지 연구가 이루어졌다.

이러한 연구에 의해 얻을 수 있는 프리폼의 아세트알데히드 함유량은 최소 6ppm정도이고, 병으로 성형한 후의 아세트알데히드 발생량이 중요하지만, 이 정도로는 미네랄 워터 등의 미각을 중요시하는 업계에서는 만족할 수 있는 것은 아니다.

이 실험에 있어서 프리폼의 아세트알데히드의 함유량을 비교하는 것은 그다지 중요하지 않고 표준적인 측정규격도 없지만, 본 실험에서는 6ppm∼10ppm 정도였다.

얻은 프리폼을 닛세이 에이에스비 기카이(주)제 블로우 성형기 HS-45-6으로 블로우 성형하여 용기를 성형했다.

이 블로우 성형기는 프리폼을 연신에 적합한 온도까지 가열한 적외선 히터가 복수 배치된 가열부와, 틀조임기구에 부착된 일차 블로우 금형내에서 연신에 적합한 온도의 프리폼을 일차 연신블로우 성형하는 일차 블로우 성형부와, 일차 블로우 금형과 같은 형상을 한 열처리형 내에서 일차 블로우 성형부에서 얻은 일차 블로우 성형품을 열처리하는 열처리부와, 열처리하여 얻은 고온의 일차 블로우 성형품을 틀조임기구에 부착된 최종 블로우 금형내에서 재온연신블로우 성형하여 용량 500㎖의 최종 용기를 얻은 것이다.

이 실험에서 성형된 일차 블로우 성형품은 몸통부의 평균두께가 약 0.3㎜이고, 단위표면적당 중량이 0.06g/㎠ 이하이고, 최종 성형품보다도 용량으로 16%정도 크고, 최종 블로우 성형품은 충전용량으로 500㎖이다.

이 실험으로는 아세트알데히드의 저감상태를 비교하기 위해서 성형된 용기를 22℃로 24시간 보관후, 그 용기중에 발생한 단위표면적당 아세트알데히드량을 측정했다. 용기내에 현출한 아세트알데히드의 양은 표면적의 크기에 의해 영향받기 때문에 내용량이 다른 용기에서도 단위표면적당 현출량이면 아세트알데히드의 저감의 정도를 비교할 수 있다.

이 실험의 열처리형 벽면온도와, 열처리시간과, 최종성형품을 성형직후에 22℃에서 24시간 보관할 때의 단위표면적당 아세트알데히드 현출량을 측정한 실험결과를 표 1에 나타낸다.

실험번호	열처리 벽면온도(℃)	열처리시간(초)	아세트알데히드량(㎍/㎠)
1	0	0	0.0034
2	120	20	0.0019
3	140	2	0.0019
4	140	6	0.0016
5	160	2	0.0015
6	180	2	0.0012
7	190	1	0.0012

표 1에 있어서, 실험번호 1은 열처리를 실시하지 않은 일차 블로우 성형품의 아세트알데히드량을 비교하기 위해 나타냈다.

이 표 1의 실험결과에서 아세트알데히드는 열처리온도가 120℃부근부터 저하가 현저해지고, 20초 정도에서 0.0020㎍/㎠ 이하까지 저감할 수 있는 것이 판명되었다(실험번호 2). 그러나, 이 열처리시간은 성형효율상, 충분히 만족할 수 있는 시간이라고는 할 수 없다.

또 열처리온도가 140℃ 이상이 되면 급격하게 아세트알데히드는 저감하고, 열처리시간 2초 정도로 120℃, 20초의 열처리와 동등한 결과를 얻을 수 있는 것이판명되었다(실험번호 3).

또, 열처리온도를 140℃로 설정한 경우, 열처리시간을 6초까지 늘려서 아세트알데히드는 열처리하지 않은 일차 블로우 성형품(실험번호 1)의 반분 이하까지 저감하는 것을 알 수 있었다(실험번호 4).

프리폼의 사출성형 시간분을 열처리시간에 맞출 수 있는 1스테이지방식의 성형기는 120℃, 20초라고 하는 실험번호 2의 조건도 충분히 생산성은 있지만, 사출성형 사이클의 영향을 받지 않는 콜드패리슨(cold parison)방식의 장치 등은 보다 생산효율을 향상시키기 위해 140℃ 이상의 열처리온도에서 6초 이하의 성형사이클을 이용하는 것이 산업이용상 바람직하다.

실험번호 7의 결과에서 열처리온도가 190℃ 이상이면 1초 이하의 열처리시간에서도 실험번호 6(180℃, 2초)과 동등한 충분한 아세트알데히드를 저감할 수 있는 것을 알 수 있는데, 금형으로의 접촉시간이 짧기 때문에 성형품마다의 불균일이 커지기 때문에, 적어도 1초 이상의 열처리시간을 설정하는 것이 품질안정성을 요구하는 업자에게는 바람직하다.

또, 표 1에는 기재하지 않았지만, 마찬가지로 열처리온도를 180℃로 설정하고, 10초간 열처리를 실행하여 아세트알데히드의 발생량은 0.0007㎍/㎠이 되고, 열처리시간을 연장하여 아세트알데히드가 효과적으로 저감되는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 가열시간과 가열온도와의 조합에 의해 아세트알데히드의 발생량을 0.0010㎍/㎠ 이하로 하는 것도 가능하다.

또, 상기한 실험에서는 500㎖의 용기로 측정을 실행했는데, 1500㎖의 용기로실험, 측정하여 거의 같은 결과를 얻을 수 있었다.

또, 이 실험에 이용한 장치는 열처리를 금형의 내벽면에 접촉시켜서 열처리하였지만, 열처리의 방법은 외부에서의 적외선 히터와 열풍 또는 마이크로파에 의한 가열 등으로도 가능하다.

그러나, 금형의 내벽면에 접촉한 경우, 일차 블로우 성형품의 벽면온도가 급격하게 목적 온도를 달성하기 때문에, 승온으로 인한 시간이 거의 필요하지 않지만, 비접촉인 경우에는 어떻게 해도 승온시간이 필요하게 된다.

따라서, 그 경우에는 열처리시간을 일차 블로우 성형품의 벽면온도가 상기 열처리형의 온도에 도달한 후의 시간이라고 생각하면 좋다.

또, 이 실험에 이용한 장치는 프리폼 성형장치와, 블로우 성형장치가 별체였지만 사출성형으로부터 최종 블로우 성형까지를 하나의 성형기 상에서 실행하는 1스테이지방식의 장치여도 좋고, 또 일차 블로우 금형과 열처리형을 별체로 하고 있지만, 일차 블로우 금형을 가열하여 열처리형과 겸용해도 좋다. 단, 이와 같은 경우, 일차 블로우 성형시의 두께분포를 조정하기 어렵다고 하는 불리한 면도 있다.

또, 열처리형의 시간을 더욱 단축하기 위해서 열처리형에서 추출된 일차 블로우 성형품을 외부 히터에서 가열하는 것도 가능하다.

본 실험으로 성형된 최종용기에 65℃를 넘는 온도로 고온살균된 것이 없는 미네랄 워터 등의 음료, 음식물을 충전하여 아세트알데히드 특유의 방향은 거의 느낄 수 없었다.

본 발명의 용기 및 성형방법에 있어서, 일차 블로우 성형품의 두께를 얇게 하고, 일차 성형품을 접촉가열하여 가열시간을 대폭 단축시킴으로써 아세트알데히드가 저감된 용기 및 성형방법을 제공할 수 있다.

Claims (13)

1. 프리폼을 일차 블로우 성형품에 연신블로우 성형하는 일차 블로우 성형공정과,

   상기 일차 블로우 성형품에 대해 아세트알데히드를 저감시키는 처리를 실행하는 아세트알데히드 저감공정과,

   이 아세트알데히드가 저감된 일차 블로우 성형품을 최종용기에 연신블로우 성형하는 최종 블로우 성형공정을 갖고,

   상기 일차 블로우 성형공정으로 크기가 상기 최종 용기보다 크고, 연신된 몸통부의 평균두께가 상기 최종용기의 몸통부의 평균 두께보다도 얇은 0.3㎜ 이하의 일차 블로우 성형품을 성형하고,

   상기 아세트알데히드 저감공정은 상기 일차 블로우 성형품의 얇은 두께의 상기 몸통부를 고온으로 가열하는 공정을 갖고,

   그것에 의해 내벽으로부터의 아세트알데히드의 현출량을 저감시킨 최종용기를 성형하는 것을 특징으로 하는 용기의 성형방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 최종 블로우 성형공정에서는 상기 최종 용기의 몸통부의 평균 두께를 0.3㎜ 미만으로 하는 것을 특징으로 하는 용기의 성형방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 아세트알데히드 저감공정은 가열온도 140℃ 이상으로 상기 일차 블로우 성형품을 가열하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 용기의 성형방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 아세트알데히드 저감공정은 가열시간 6초 이하로 상기 일차 블로우 성형품을 가열하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 용기의 성형방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 아세트알데히드 저감공정에서는 상기 일차 블로우 성형품의 아세트알데히드 현출량을 0.0040㎍/㎠ 이하가 되기까지 상기 일차 블로우 성형품을 가열하는 것을 특징으로 하는 용기의 성형방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 아세트알데히드 저감공정은 상기 일차 블로우 성형품과 실질적으로 같은 크기의 가열된 금형 내면에 상기 일차 블로우 성형품을 접촉시켜서 가열하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 용기의 성형방법.
7. 프리폼을 일차 블로우 성형품에 연신블로우 성형하는 일차 블로우 성형공정과,

   상기 일차 블로우 성형품에 대해 아세트알데히드를 저감시키는 처리를 실행하는 아세트알데히드 저감공정과,

   이 아세트알데히드가 저감된 일차 블로우 성형품을 최종 용기에 연신블로우 성형하는 최종 블로우 성형공정을 갖고,

   상기 일차 블로우 성형공정에서 표면적에 대한 중량의 비율이 0.06g/㎠ 이하가 되도록 상기 일차 블로우 성형품을 성형하고,

   상기 아세트알데히드 저감공정에서 상기 일차 블로우 성형품의 몸통부를 고온으로 가열하고,

   그것에 의해 내벽에서의 아세트알데히드의 현출량을 저감시킨 최종 용기를 성형하는 것을 특징으로 하는 용기의 제조방법.
8. 제 1 항에 기재된 방법에 의해 성형된 것을 특징으로 하는 용기.
9. 제 8 항에 있어서,

   65℃이하의 내용물이 충전된 비내열성을 갖는 것을 특징으로 하는 용기.
10. 제 8 항에 있어서,

    상기 최종 블로우 성형후에 22℃로 24시간 보관한 상태에서 아세트알데히드 현출량이 0.0020㎍/㎠ 이하인 것을 특징으로 하는 용기.
11. 제 7 항에 기재된 방법에 의해 성형된 것을 특징으로 하는 용기.
12. 제 11 항에 있어서,

    65℃ 이하의 내용물이 충전된 비내열성을 갖는 것을 특징으로 하는 용기.
13. 제 11 항에 있어서,

    상기 최종 블로우 성형후에 22℃로 24시간 보관한 상태에서 아세트알데히드 현출량이 0.0020㎍/㎠ 이하인 것을 특징으로 하는 용기.