KR100968692B1 - 합성수지제 병체 - Google Patents

Abstract

변형패널벽을 형성하는 일없이, 열충전 혹은 레토르트처리후에 발생하는 감압상태에 의해서도 몸통부의 일부에 함몰변형 등의 부정변형이 발생하지 않는 몸통부의 구성을 찾아내는 것을 기술적 과제로 하고, 감압에 의한 변형이 억제되어, 좌굴강도가 높음과 동시에, 외관형태가 좋은 병체를 얻는 것을 목적으로 한다. 적어도 350mmHg(46.7kPa)의 내부의 감압에 의한, 몸통부의 일부 벽면의 함몰변형이 불가능하게, 몸통부의 벽의 면강성을 설정하는 것에 있다.

Description

합성수지제 병체{SYNTHETIC RESIN BOTTLE}

본 발명은, 내용물을 열충전하기 위한 합성수지, 특히 폴리에틸렌 테레프탈레이트수지제의 열충전용의 2축연신 블로우성형 병체에 관한 것이다.

2축연신 블로우성형된 폴리에틸렌 테레프탈레이트수지(이하, PET라고 한다)제 병체는, PET가 가지는 뛰어난 특성에 의해 두께가 얇고 또한 균일하게 성형할 수 있기 때문에, 경제적이고, 또 내용물 저장성이나 기계적 강도가 우수한 동시에 외관도 좋기 때문에, 액체용기로서 다방면으로 이용되고 있다.

이 PET제 병체는, 두께가 얇은 것에 관계하지 않고 기계적 강도가 우수하지만, 병체의 주체부분인 몸통부가 얇기 때문에, 병체내에 발생한 감압에 의해, 몸통부의 일부가 부정(不正)하게 함몰변형하여, 상품으로서의 병체의 외관을 현저히 열화(劣化)시킨다고 하는 문제가 있다.

특히 최근에는, 85∼95℃ 정도의 온도에서 음료를 열충전하는 비율이 크게 확대되고 있으며, 이 때문에 열충전후에, 병체가 냉각한 단계에서 큰 감압상태가 되므로, 이러한 감압에 의한 변형을 억제할 수 있는 병체에 대한 요구가 점점 더 높아지고 있다.

또한, 내용물을 충전후, 예를 들면 121℃의 가열을 30분간 가한다고 하는 레 토르트 살균을 필요로 하는 용도에서는, 병체를 형성하는 수지의 내열성과 동시에, 더욱 가혹한 감압상태에 대응할 수 있는 능력을 갖는 병체가 요구되고 있다.

이 PET제 병체에 있어서의 감압변형이라는 문제를 해소하기 위해서, 예를 들면 일본 실용공개 소화 57-199511호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 몸통부에 오목형의 함몰변형하기 쉬운 변형패널벽을 복수개 함몰 형성하고, 병체내에 발생한 부압을 이 변형패널벽에서의 일정한 형태의 함몰변형에 의해 흡수하며, 이로써 몸통부의 다른 부분에 부정의 함몰변형이 발생하지 않도록 하여, 몸통부의 외관형상이 열화하는 것을 방지하도록 한 병체가, 각종 제안되어 있다.

그러나, 상기한 종래기술에 있어서의 변형패널벽은, 병체내에 발생한 감압에 의한 함몰변형의 발생이 일어나기 쉽도록, 미리 약간 안쪽으로 단순히 함몰시킨 형태로 성형되어 있기 때문에, 발생한 감압에 대한 함몰변형의 정도에 비해서는 흡수할 수 있는 감압정도가 충분하지 않다고 하는 문제가 있었다.

또한, 변형패널벽은, 몸통부의 일부를 함몰변형시켜 형성되는 것이고, 또한 몸통부의 일부에 치우쳐서 감압변형이 생기지 않도록, 몸통부의 둘레방향을 따라 같은 간격으로 병설되는 것이기 때문에, 이 변형패널벽을 형성하는 것에 의해, 몸통부의 좌굴강도가 저하한다고 하는 문제가 있었다.

그리고, 변형패널벽은, 세로방향으로 함몰형성되는 것이기 때문에, 병체를 보는 각도에 의해서는, 변형패널벽을 형성한 몸통부 부분이, 다른 몸통부 부분에 비교해서 극단적으로 가늘어 보이는 경우가 있고, 이 때문에 병체의 외관 형태가 빈약하게 관찰되는 경우가 있다고 하는 문제가 있었다.

또한, 감압이 발생하는 병체는, 거의 예외 없이 내용액을 가열충전하는 것이지만, 내용액을 가열충전하여 밀봉한 당초에 있어서는, 병체내가 가압상태가 되기 때문에, 변형패널벽은, 감압흡수 이외에, 반대로 가압흡수의 능력도 요구되는 것이지만, 변형패널벽은 단순히 만곡함몰한 형상이기 때문에, 가압흡수를 위한 큰 팽창변형을 할 수 없고, 이 때문에 충분한 가압흡수를 달성할 수 없음과 동시에, 가압정도가 크면 변형패널벽이 탄성팽창변형이 아니라, 반전돌출변형하여 영구변형상태가 되어 버린다고 하는 문제가 있었다.

이와 같이 많은 문제점이 있으면서도, 종래, 특히 심한 감압상태가 되는 85∼95℃ 정도의 열충전 대상의 용도에는, 대부분의 경우, 상술한 변형패널벽을 채용한 병체가 사용되고 있는 것이 실정이었다.

그래서, 본 발명은 상기한 종래기술에 있어서의 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로, 변형패널벽을 형성하는 일 없이, 열충전, 혹은 레토르트 처리후에 발생하는 감압상태에 의해서도, 몸통부의 일부에 함몰변형 등의 부정변형이 발생하지 않는 몸통부의 구성을 찾아내는 것을 기술적 과제로 하여, 감압에 의한 변형이 억제되고, 좌굴강도가 높음과 동시에, 외관 형태가 좋은 병체를 얻는 것을 목적으로 한다.

[발명의 개시]

상기 기술적 과제를 해결하는 본 발명 중, 첫 번째 실시형태의 발명의 수단은, 적어도 350mmHg(46.7kPa)의 내부 감압에 의한 몸통부의 일부 벽면의 함몰변형이 불가능하게 몸통부의 벽의 면강성(面剛性)을 설정하는 것에 있다.

상기 첫 번째 실시형태에 기재된 구성은, 종래기술에 보여지는 것과 같은 몸통부의 벽면의 일부를 함몰변형시키는 변형패널벽을 형성하는 일없이, 몸통부의 벽의 면강성을 높게 함으로써, 열충전공정에서 발생하는 적어도 350mmHg(46.7kPa)의 감압상태에서 기인하는 벽면으로의 가로압력에 대항시키고자 하는 것이다.

그리고, 이 구성은, 몸통부의 벽의 면강성으로, 감압상태에 있어서의 변형을 억제하는 구성이고, 변형패널벽의 채용에 기인하는 함몰변형성의 부족, 좌굴강도부족, 외관의 열화, 가압상태에 있어서의 반전영구변형의 발생등의 문제에 대응할 수 있음과 동시에, 종래의 병체와는 다른 변형패널벽이 없는 새로운 외관 형태의 의장성이 높은 병체를 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 합성수지제 병체는, 특히 PET제의 2축연신 블로우성형병체이지만, 필요에 따라서, PET계의 수지재료의 본질이 손상되지 않는 범위에서 PET, 예를 들면 내열성이나 가스배리어성을 향상시키는 등의 목적을 위해, 폴리에틸렌 나프탈레이트수지, MXD6 나일론수지 등을, 브렌드하거나 중간층으로서 적층하거나 하여 사용할 수가 있다.

본 발명의 두 번째 실시형태의 발명수단은, 상기 첫 번째 실시형태의 발명에 있어서, 몸통부를 원통형상으로 하는 것에 있다.

두 번째 실시형태의 구성에 있어서는, 몸통부를 원통형상으로 하는 것에 의해, 몸통부의 전면에 있어서 벽면은 밖을 향해서 볼록형상이 되어, 몸통부 전체를 면강성이 높은 구조로 할 수 있다.

본 발명의 세 번째 실시형태의 발명의 수단은, 상기 첫 번째 실시형태의 발명에 있어서, 몸통부를 적어도 8각을 가지는 정다각형의 통형상으로 하는 것에 있다.

상기 세 번째 실시형태의 구성에 있어서는, 몸통부의 형상은 원통형뿐만 아니라, 정다각형상의 것도 사용할 수가 있지만, 각의 수가 7이하의 정다각형에서는, 몸통부의 주위에 배치되는 평면형상의, 각각의 벽 패널면의 가로폭이 커져, 감압에 의한 함몰변형이 발생하기 쉽게 되기 때문에, 8개 이상의 각을 가지는 정다각형의 통형상으로 한다.

본 발명의 네 번째 실시형태의 발명의 수단은, 상기 두 번째 또는 세 번째 실시형태의 발명에 있어서, 몸통부에 2개 이상의 홈형상의 둘레형상리브를 둘레로 형성하여, 이 둘레형상 리브중, 최상위의 둘레형상리브를 몸통부의 상단부, 즉 대략 원추대 통형상의 형상을 한 어깨부와의 경계근방에, 최하위의 둘레형상리브를 몸통부의 하단부에 위치하도록 형성하여, 인접하는 둘레형상리브 사이의 거리(H)를 0.2D∼0.6D의 범위로 한 것에 있다(여기서, D는 원통형 몸통부의 지름 또는 정다각형 통형상 몸통부의 대각선의 길이를 나타낸다.).

상기 네 번째 실시형태의 구성에 있어서는, 최상위의 둘레형상리브를, 몸통부의 상단부인 대략 원추대 통형상의 형상을 한 어깨부와의 경계근방에 형성함에 의해, 이 경계근방에 발생하기 쉬운 함몰형상의 변형을 효과적으로 억제할 수가 있다.

또한, 몸통부의 상단부 및 하단부의 둘레형상리브를 포함시켜, 둘레형상리브를 몸통부에 복수개 형성함에 의해, 몸통부의 벽의 면강성이 증강된다.

그리고, 감압에 의해 발생하는 가로방향의 누름압력에 대항하기 위해서 필요 한 둘레형상리브 사이의 간격은, 몸통부의 두께에도 의존하지만, 0.6D 이하의 간격으로 하는 것에 의해, 종래의 변형패널벽을 가지는 열충전 병과 동등한 두께로, 몸통부의 면강성의 증강을 달성할 수가 있고, 또한 0.2D 미만에서는, 둘레형상리브가 지나치게 접근하여, 편평한 외표면의 부분이 없어지게 되어, 라벨을 부착하거나, 슈링크필름으로 커버하는 경우에도, 상품명 등을 명확히 나타내거나, 더욱 꾸미고자 하는 경우에 문제가 된다.

본 발명의 다섯 번째 실시형태의 발명수단은, 상기 실시형태의 발명에 있어서, 둘레형상리브 사이의 거리(H)를 0.3D∼0.45D로 하는 것에 있다.

상기 다섯 번째 실시형태에 기재된 구성에서는, 병체의 두께를 보다, 얇게 할 수 있고, 동등한 두께에서는 보다 엄격한 감압상태, 즉 보다 높은 열충전온도에 대항할 수 있고, 둘레형상리브의 개수도 적게 설정할 수가 있어, 외관상으로도 보다 바람직한 것이 된다.

본 발명의 여섯 번째 실시형태의 발명의 수단은, 상기 첫 번째 내지 다섯 번째 실시형태의 발명에 있어서, 입구부를 제외한 부분의 최저두께를 300㎛ 이상으로 하는 것에 있다.

여섯 번째 실시형태의 상기 구성에서는, 두께를 크게 하는 것에 의해, 면강성을 증강할 수가 있지만, 프리폼의 생산성, 재료비용의 상승, 병체의 중량증가 등으로부터 저절로 한계가 있고, 두께가 적정한 범위는, 최저두께로 300㎛이상, 바람직하게는 평균두께로 350∼650㎛의 범위이다. 최저두께가 300㎛ 미만에서는, 감압에 대항하는 면강성을 확보하는 것이 어렵게 된다.

[도면의 간단한 설명]

도 1은, 본 발명의 합성수지제 병체의 제 1 실시예를 나타내는 전체정면도이다.

도 2는, 도 1에 나타낸 제 1 실시예에 대한 비교예를 나타내는 전체정면도이다.

도 3은, 본 발명의 합성수지제 병체의 제 2 실시예를 나타내는 전체정면도이다.

도 4는, 본 발명의 합성수지제 병체의 제 3 실시예를 나타내는 전체정면도이다.

도 5는, 본 발명의 합성수지제 병체의 제 4 실시예를 나타내는 전체정면도이다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하, 본 발명의 실시형태를, 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 본 발명의 합성수지제 병체의 제 1 실시예를 나타내고, 통상의 2축연신 블로우성형된 200㎖용의 PET제 병체의 전체정면도이고, 원통형상을 한 몸통부 (2)의 상단에, 원추대 통형상을 한 어깨부(4)를 통해 짧은 원통형상의 입구통(3)을 세워 연이어 형성하고, 몸통부(2)의 하단에는 바닥부(7)가 형성된 구조로 되어 있으며, 몸통부(2)의 원통형상의 지름은 54mm, 전체높이는 140mm, 몸통부(2)의 평균두께는 350㎛, 최저두께는 300㎛ 이상이다.

몸통부(2)에는, 단면이 대략 U자형상의 형상을 한 홈형상의 합계 4개의 둘레 형상리브(5)가 같은 간격으로 형성되어 있고, 그 중 최상부의 것은 몸통부(2)의 상단부의, 어깨부(4)와의 경계근방에, 또한 최하위의 것은 몸통부(2)의 하단부의, 바닥부(7)와의 경계근방에 형성되어 있고, 인접하는 둘레형상리브(5)사이의 거리(H)는, 24mm(0.44D)이다.

도 2는, 제 1 실시예에 비교하여, 둘레형상리브(5)의 개수를 3개로 하여, 같은 간격으로 형성한 비교예이고, 거리(H)는 36mm(0.67D)이다.

상기 제 1 실시예와, 비교예의 병체(1)에 대해서 87℃에서의 열충전시험을 실시하여, 실온까지 냉각한 시점에서의 병체(1)의 변형을 관찰한 바, 제 1 실시예의 병체(1)에서는 병체 전체에 걸쳐, 벽면이 함몰변형하고 있는 부분은 볼 수 없었지만, 비교예의 병체(1)에 있어서는 몸통부(2)의 일부에 현저한 함몰변형이 발생되었다.

또한, 제 1 실시예의 병체(1)에 대해서는, 95℃에서의 열충전시험도 실시하였지만, 87℃에서의 시험과 마찬가지로, 벽면이 함몰변형하고 있는 부분은 볼 수 없었다.

상술한 제 1 실시예 및 비교예의 병체(1)에 대해서, 입구부(3)를 밀봉한 병체(1)의 내부를, 진공펌프를 사용하여 서서히 감압하고, 몸통부(2)의 벽면의 일부가 급격히 함몰변형한 시점에서의 감압도를 감압강도{mmHg (kPa)}로 하는 감압강도의 측정을 실시하였지만, 제 1 실시예의 병체(1)의 감압강도는 360mmHg(48.0 kPa), 비교예의 병체(1)의 감압강도는 310 mmHg (41.3 kPa)이었다.

상술한 제 1 실시예의 시험결과로부터, 둘레형상리브(5)사이의 거리(H)가 0.43D 이면, 종래에 사용되고 있는 병체와 동등한 350㎛의 평균두께로, 적어도 350 mmHg(46.7 kPg) 이상의 감압상태에 대응할 수가 있는 면강성을 얻을 수 있고, 85∼ 95℃ 정도의 열충전공정에 기인하는 감압에 의한 함몰변형을 충분히 억제할 수 있는 것을 알 수 있다.

다음에, 레토르트식품 대상에는, 121℃의 조건하에서 약 30분간의 열처리가 실시되고, 이러한 용도에는 "더블블로우"라고 칭해지는(일본 특허공고 평성 4-56734호 공보 참조) 성형방법에 의해 성형된 고내열성의 PET제 병체가 사용된다.

상기 더블블로우 성형법을 상술하면, 미리 원하는 형상으로 성형되어 있는 프리폼을 1차 중간성형품에 2축연신 블로우성형하는 1차 블로우성형공정과, 이 1차 중간성형품을 가열하여 열수축시켜 2차 중간성형품으로 성형하는 공정과, 마지막으로 이 2차 중간성형품을 병체에 블로우성형하는 2차 블로우성형공정으로 이루어져 있고, 1차 중간성형품을 가열하여 열수축시킴으로써, 1차 중간성형품내에 생기는 잔류변형을 소멸시켜, 결정화를 촉진시킨 지극히 내열성이 높은 병체를 얻을 수 있도록 하고 있다.

도 3은, 본 발명의 합성수지제 병체의 제 2 실시예이고, 이 병체(1)는, 121℃의 조건하에서 약 30분간의 열처리가 실시되는 레토르트처리에 대응하기 위해, 1차형 온도 180℃, 가열온도 230℃, 2차형 온도 140℃의 조건에 의해 성형한 것으로, 병체(1)의 형상은 제 1 실시예에 대하여, 평균두께를 400㎛로 하고, 5개의 둘레형상리브(5)를 같은 간격으로 형성하여, 면강성을 더욱 증강한 것으로, 여기서, 둘레형상리브(5)사이의 거리(H)는 18 mm (0.33D)이다.

이 제 2 실시예의 병체(1)에 대해서, 내용물을 충전후, 121℃의 조건하에서 약 30분간의 열처리가 실시되는 레토르트처리를 실시후, 실온까지 냉각하여, 변형을 관찰하였지만, 함몰변형은 관찰되지 않았다. 또한, 이 병체(1)의 감압강도는 525mmHg(70.0 kPa)이고, 이러한 높은 온도처리후의 감압에 대하여도, 둘레형상리브 (5)사이의 거리(H)를 적절히 설정함으로써, 병체로서 허용할 수 있는 두께의 범위내에서, 면강성을 확보할 수가 있다.

또, 본 실시예의 형상은, 당연히 더블블로우 혹은 통상의 2축연신 블로우성형에 의해 성형된 85∼95℃ 정도의 열충전용 병에도 적용 가능하고, 레토르트처리용 병체로서 한정되는 형상이 아니다.

도 4는, 본 발명의 합성수지제 병체의 제 3 실시예이고, 평균두께 350㎛, 몸통부(2)가 정12각형의 통형상의 것으로, 대각선의 길이가 54 mm, 같은 간격으로 5개의 둘레형상리브(5)를 둘레로 형성한 것으로, 87℃의 열충전에 기인하는 감압에 의한 함몰변형은 볼 수 없었다.

또, 제 1 실시예, 제 2 실시예, 제 3 실시예에서는 둘레형상리브(5)를 같은 간격으로 형성하고 있지만, 반드시 같은 간격일 필요는 없고, 같은 간격이 아닌 경우는 가장 넓은 둘레형상리브(5)사이의 거리(H)가 0.2D∼ 0.6D, 보다 바람직하게는 0.3D∼0.45D의 범위에 있으면, 본원의 목적을 달성할 수가 있다.

도 5는, 본 발명의 합성수지제 병체의 제 4 실시예이고, 몸통부(2)의 상단부, 하단부에는 둘레형상리브(5)를 둘레로 형성하여, 이 2개의 둘레형상리브(5) 사이의 부분에는, 둘레형상리브(5)의 변형예로서 같은 단면구조의 나선형상 리브(6) 를 나선형상으로 형성하고 있으며, 새로운 외관형태의 의장성이 높은 병체이다.

이와 같이, 반드시 둘레형상리브(5)가 각각 개별로 형성되어 있을 필요는 없고, 면강성을 효과적으로 증강할 수 있는 범위에서, 이 제 4 실시예와 같은 나선형상리브(6)를 채용할 수도 있다. 이 때, 둘레형상리브(5)사이의 거리(H)는, 도 5에 나타나는 바와 같은 거리(H1, H2, H3) 등을 고려하면 좋고, 본 실시예에서는 그 중에서 가장 넓은 거리(H1)는 27 mm (0.5 D)이다.

본 제 4 실시예의 몸통부(2)의 지름(D)은 54 mm, 평균두께는 350 ㎛이고, 87℃의 열충전에 기인하는 감압에 의한 함몰변형은 볼 수 없었다.

또, 둘레형상리브(5)는, 상술한 어떤 실시예에 있어서도, 적절한 면강성을 달성하기 위해서, 폭 1 mm 이상, 깊이 1 mm 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 각 실시예에서는 200㎖ PET제 병체를 사용하여 확인하였지만, 본 발명에서는, 각 요건을 만족시키는 병체이면, 그 용량은 특별히 규정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.

[발명의 효과]

본 발명은, 상기한 구성으로 하였기 때문에, 이하에 나타내는 효과를 나타낸다.

첫 번째 실시형태의 발명에 있어서는, 몸통부의 벽의 면강성으로, 열충전공정에 기인하는 감압상태에 있어서의 변형을 억제하는 구성이고, 변형패널벽을 채용한 병체에 발생하는 함몰변형성의 부족, 좌굴강도부족, 외관의 열화, 가압상태에 있어서의 반전영구변형의 발생 등의 문제에 대응할 수 있는 동시에, 종래와는 다른 변형패널벽이 없는 새로운 외관형태의 의장성이 높은 병체를 얻을 수 있다.

두 번째 실시형태의 발명에 있어서는, 몸통부를 원통형으로 하는 것에 의해, 몸통부의 전체 면에 있어서 벽면은 밖을 향하여 볼록형상이 되고, 몸통부 전체를 면강성적으로 높은 상태로 할 수 있다.

세 번째 실시형태의 발명에 있어서는, 몸통부를 적어도 8각을 가지는 정다각형의 통형상으로 하는 것에 의해, 면강성을 크게 저하시키는 일없이, 정다각형상의 통형상의 몸통부를 가지는 의장성이 높은 병체를 얻을 수 있다.

네 번째 또는 다섯 번째 실시형태의 발명에 있어서는, 몸통부에 2개 이상의 둘레형상리브를 둘레로 설치하여, 인접하는 둘레형상리브 사이의 거리(H)를 일정 범위내로 하는 것에 의해, 종래의 병체와 대략 동등한 두께의 범위로, 몸통부의 면강성을 열충전공정에 기인하는 감압에 견딜 때까지 증대시킬 수 있다.

여섯 번째 실시형태의 발명에 있어서는, 두께를 최저두께로 300㎛ 이상으로 하는 것에 의해, 적정한 면강성을 확보할 수가 있다. 나아가서는, 그 평균두께를 350∼650㎛의 범위로 설정함으로써 프리폼의 생산성을 유지하여, 재료비용 상승 및 병체의 중량을 억제하면서 적정한 면강성을 확보할 수가 있다.

Claims (6)

1. 내용물을 열충전하는 합성수지제 병체에 있어서, 몸통부(2)에 2개 이상의 홈형상 둘레형상리브(5)를 둘레로 형성하고, 해당 둘레형상리브(5)중, 최상위의 둘레형상리브(5)를 몸통부(2)의 상단부의 원추대 통형상의 형상을 한 어깨부(4)와의 경계근방에, 최하위의 둘레형상리브(5)를 몸통부(2)의 하단부에 위치하도록 형성하고, 인접하는 둘레형상리브(5)사이의 거리(H)를 0.3D ∼ 0.45D의 범위로 하여, 적어도 350 mmHg(46.7 kPa)의 내부의 감압에 의한, 몸통부(2)의 일부 벽면의 함몰변형이 불가능하게, 몸통부(2)의 벽의 면강성을 설정한 2축연신 블로우성형된 합성수지제 병체(여기서, D는 원통형 몸통부의 지름 또는 정다각형 통형상 몸통부의 대각선의 길이를 나타낸다.).
2. 제 1 항에 있어서, 몸통부(2)를 원통형으로 한 합성수지제 병체.
3. 제 1 항에 있어서, 몸통부(2)를 적어도 8각을 가지는 정다각형의 통형상으로 한 합성수지제 병체.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 입구부(3)를 제외한 부분의 최저 두께를 300㎛ 이상으로 한 합성수지제 병체.
5. 삭제
6. 삭제

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