KR101114752B1 - 폴리에스테르 용기와 그 제조방법 및 폴리에스테르 용기의밀봉방법 - Google Patents

폴리에스테르 용기와 그 제조방법 및 폴리에스테르 용기의밀봉방법 Download PDF

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추토무 이와사키
마사히토 코구레
히데오 가와사키
히사오 이와모토
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도요 세이칸 가부시키가이샤
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Abstract

배향결정화에 의한 플랜지부의 기계강도, 투명성, 내열성을 가지며, 또한 저온 열융착성을 가능하게 하는 폴리에스테르 용기를 제공하기 위하여, 결정화된 플랜지부의 상부면에 돌기부를 형성하고, 또한 해당 돌기부의 적어도 열융착면이 될 부분을 비결정 또는 저결정부로 한다. 그리고 덮개부재와의 밀봉 강도의 불균일을 억제하며, 높은 밀봉성이 안정적으로 얻어질 수 있도록 하기 위하여, 덮개부재를 열융착할 때에 돌기부를 변형시키며, 개구주연부의 상부면에 실질적으로 밀접한 상태로 용기 안쪽에 돌출하는 수지편을 형성하고, 형성된 수지편을 덮개부재의 실런트층에 접합한다.
폴리에스테르 용기, 배향결정화, 열융착성, 밀봉성

Description

폴리에스테르 용기와 그 제조방법 및 폴리에스테르 용기의 밀봉방법{Polyester Container, Process for Producing the same and Method of Sealing Polyester Container}
본 발명은 폴리에스테르 용기에 관한 것으로서, 특히 덮개부재가 열융착되는 개구부의 주연(周緣)을 따르는 부분의 강성, 저온 열융착성 및 밀봉의 용이성 면에서 뛰어나며, 더욱이 덮개부재와의 밀봉 강도의 불균일성을 억제하여 높은 밀봉성을 안정적으로 얻을 수 있는 폴리에스테르 용기에 관한 것이다.
열가소성 수지용기는 내충격성 등이 뛰어나며, 취급이 용이하므로 앞으로도 수요의 증대가 예상된다. 특히, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(polyethylene terephthalate) 등의 열가소성 폴리에스테르 수지 용기는 내충격성에 더하여 투명성, 향료성, 내열성이 뛰어나며, 또한 가스차단(gas barrier)성을 가지므로 각종 용기에 광범위하게 사용되고 있다.
이와 같은 폴리에스테르 용기의 일례로서, 연신(延伸) 또는 미연신 폴리에스테르 수지의 시트를 컵 형상 또는 접시 형상 등의 소정의 용기 형상으로 열성형하여 이루어지는 용기가 있는데, 일반적으로 이러한 종류의 용기는 내용물이 수용된 후에 개구부에 덮개부재가 열융착된다.
또한, 이러한 종류의 용기 제조방법으로서는, 예를 들면 연화된 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 시트를 수형(雄型) 플러그를 사용하여 시트의 유리전이점 이상으로 가열된 암형(雌型) 내에 압신(壓伸) 및 접촉시키고, 열고정한 후 수형 플러그 상에 수축복귀시켜서 냉각하여 제조하는 방법이 있다 (예를 들면, 일본국 특개소58-89319호 공보 참조).
열가소성 폴리에스테르 수지는 성형가공 시에 연신공정, 열고정(heat set)공정을 실시하여, 배향결정화, 열결정화함으로써 기계강도, 투명성, 내열성이 향상되는 사실이 알려져 있다.
그러나, 덮개부재가 열융착되는 개구부의 주연을 따르는 부분이 지름방향으로 일축배향되어 결정화된 경우, 투명성과 내열성은 얻을 수 있으나, 이 개구주연부는 둘레방향의 인장에는 약하며, 상기의 용기를 횡방향으로 낙하시킨 경우, 이 개구주연부가 쉽게 파손되어, 밀봉성을 확보할 수 없게 되는 문제가 있었다.
또한, 폴리에스테르 수지를 배향결정화 또는 열결정화하면, 열융착성이 저하되므로 열융착 온도를 현저하게 높일 필요가 생기며, 덮개부재에 사용하는 재료가 한정되는 문제가 있었다. 또한, 열융착 시간이 오래 걸리며, 충전 밀봉시의 생산성이 떨어지는 문제가 있었다. 더욱이 열융착 강도 자체가 높아지지 않는 경우도 있으며, 낙하충격에 의하여 열융착부가 박리될 우려가 있으며, 열융착이 곤란해지는 문제가 있었다.
이들 과제를 해결할 방법으로서는, 예를 들면 일본국 특개평2-258577호 공보에는 상기 용기의 열융착부에 레이저 빔을 조사하여 결정화도를 저하시킴으로써 열융착성을 부여하는 방법이 제안되고 있다. 이 방법에 의하면 배향결정화 또는 열결정화의 효과를 구비하면서 열융착도 가능해진다.
또한, 이러한 종류의 용기는 가열살균처리나 낙하충격에 의한 내압상승에 의해서도 덮개부재가 벗겨지지 않도록 열융착부에서의 높은 밀봉 강도가 요구되며, 예를 들면 일본국 특개소62-28355호 공보에서는 상향으로 볼록하고 완곡한 밀봉면을 가지는 플랜지부에 덮개부재를 열융착할 시에 밀봉면에 돌출부를 형성하며, 이 돌출부가 덮개부재와 일체로 된 열융착 용기가 제안되고 있다.
이와 같이 구성된 열융착 용기는, 돌출부의 밑동부분이 파단되고 나서 밀봉면에 있어서 박리가 진행되기 때문에, 초기의 밀봉 파괴강도를 돌출부의 파괴강도까지 높일 수 있으므로, 열융착부에서의 높은 밀봉 강도를 실현하는 것이다.
한편, 일본국 특개소62-28355호 공보에 있어서 제안된 것은, 돌출부가 밀봉면의 외주측에도 형성되어, 덮개부재의 개봉용이성이라는 관점에서는 바람직하지 않으며, 비대칭의 단면형상을 가지는 돌기부를 플랜지부에 형성하는 등, 일본국 특개소58-89319호 공보에 있어서의 돌출부와 같은 기능을 하는 수지저류부편이 열융착시에 밀봉면의 내주측에 선택적으로 형성되도록 한 용기도 제안되고 있다 (예를 들면, 일본국 특개평9-99933호 공보, 일본국 특개평11-292140호 공보, 또는 일본국 실개평6-44767호 공보 등).
이들 용기는, 용기 바깥쪽에서 안쪽을 향하여 덮개부재를 박리(개봉)하려는 힘에 대하여는, 덮개부재의 실런트층과 플랜지부와의 계면박리, 또는 실런트층의 응집파괴로 인하여 인력에 의해 쉽게 개봉되도록 하여 개봉용이성을 확보하는 한편, 용기 내부로부터 바깥쪽으로의 박리력에 대하여는 수지저류부편이 세워짐으로 인하여 열융착부의 박리를 방지하고, 이것에 의하여 높은 밀봉 강도를 실현하려고 하는 것이다.
발명의 개시
발명이 해결하려고 하는 과제
그러나, 일본국 특개평2-258577호 공보에 개시된 방법은, 용기의 제조 후에 레이저 빔의 조사공정을 필요로 하며, 새로운 설비도입이 필요하게 된다는 문제가 있다.
또한, 일본국 특개평2-258577호 공보에 개시된 방법으로 제조된 용기를 열융착할 경우, 열융착성이 부여된 저결정부분과 실 헤드와의 높은 정밀도의 위치 맞춤이 필요하게 된다는 문제도 있다.
즉, 개구주연부에 열융착용의 플랜지부를 갖추고 있는 용기를 예로 들면, 저결정부분(220)이 플랜지부면과 동일평면상에 형성되어 있으면, 도 24(a)에 도시한 바와 같은 당접부가 평평한 실 헤드(201)를 사용하여 열융착을 실행할 경우, 플랜지부(211)와 밀봉 부재(212)와의 사이의 공기가 빠져나갈 수 없게 되어, 플랜지부(211)와 밀봉 부재(212)와의 사이에 기포(213)가 남게 되어 밀봉성을 저하시켜 버린다. 특히, 액상 내용물이 플랜지부(211)에 부착된 경우, 즉, 액상물의 교합밀봉시에 밀봉 부재와의 사이에 증기가 발생하여 밀봉불량이 된다.
그러므로, 도 24(b)에 도시한 바와 같은 당접부를 아치 모양으로 한 실 헤드(201)를 저결정부분(220)의 바로 위에 오도록 위치를 정하고, 플랜지부(211)와 시트(212)와의 사이의 공기 및 교합밀봉시의 증기를 빼면서 열융착을 실시하여 왔다.
그러므로, 특수한 실 헤드를 준비하지 않으면 안되며, 또한 저결정부분과 실 헤드와의 위치맞춤을 높은 정밀도로 할 필요가 있었다.
또한, 일본국 특개소62-28355호 공보, 일본국 특개평9-99933호 공보, 일본국 특개평11-292140호 공보, 일본국 실개평6-44767호 공보에 기재된 것과 같은 종래의 기술에 있어서는 돌출부나 수지저류부편은 그 형상이나 크기를 제어할 수 없으며, 열융착 조건이나 환경온도 등에 따라 형상이나 크기에 불균일이 발생하기 쉽다. 이 때문에, 안정된 밀봉 강도를 확보할 수 없으며, 용기마다 뿐만 아니라 하나의 용기의 열융착부의 부위마다 밀봉 강도에 불균일이 발생되는 문제가 있었다. 밀봉 강도는 용기의 밀봉성이나 개봉성에 크게 영향을 미치는 것이며, 밀봉 강도가 불규칙하게 되면 이에 따라 용기의 밀봉성이나 개봉성에도 불균일이 발생되는 문제가 있다.
그리고, 밀봉 강도가 약해지는 쪽으로의 불균일이 크면, 밀봉 누설을 방지하기 위하여 밀봉 강도가 가장 약해지는 경우를 상정하여 열융착 조건을 설정하지 않으면 안되므로, 필요 이상으로 밀봉 강도가 높아져서 개봉성이 훼손된다는 문제도 있다.
이와 같이, 일본국 특개소62-28355호 공보, 일본국 특개평9-99933호 공보, 일본국 특개평11-292140호 공보, 일본국 실개평6-44767호 공보에 기재된 바와 같은 기술은 높은 밀봉성을 구비한 밀봉용기를 안정적으로 공급하기 위하여는 아직 개선의 여지가 있는 것이었다.
본 발명은 상기의 과제를 감안하여 폴리에스테르 용기에 있어서 결정화에 의한 개구주연부의 강성과 내열성을 가지며, 또한 열융착성과 밀봉용이성을 갖는 동시에 나아가 덮개부재와의 밀봉 강도의 불균일을 억제하고, 높은 밀봉성을 안정적으로 얻을 수 있는 폴리에스테르 용기와 그 제조방법 및 폴리에스테르 용기의 밀봉방법의 제공을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
이들 과제를 해결하기 위하여 본 발명자들은 예의연구한 결과 폴리에스테르 용기에 있어서 결정화된 용기의 개구부의 주연을 따른 부분의 상부면에 비결정 또는 저결정 돌기부를 형성함으로써 이 개구주연부에 강성과 내열성을, 돌기부에 저온 열융착성과 밀봉용이성을 부여할 수 있으며, 나아가 개구주연부에 덮개부재를 열융착함에 있어서 상기의 돌기를 변형시키고 개구주연부의 상부면에 실질적으로 밀접한 상태에서 용기 안쪽으로 돌출되는 수지편을 형성함으로써 밀봉 강도의 불균일이 억제될 수 있는 것을 발견하여 본 발명을 완성시켰다.
즉, 폴리에스테르 용기에 있어서 결정화된 개구주연부의 상부면에 돌기부를 형성하고, 또한 해당 돌기부의 적어도 열융착면이 될 부분을 비결정 또는 저결정부로 한 폴리에스테르 용기로 되어 있다.
이와 같이 개구주연부를 결정화하고, 또한 이 개구주연부의 상부면에 적어도 열융착면이 비결정 또는 저결정 돌기부를 형성하면 개구주연부에 강성을 부여하면서 저온 열융착성과 함께 열융착 강도의 향상을 도모할 수 있다.
그리고, 상기의 결정화된 개구주연부의 결정화도는 20% 이상이며, 돌기부의 비결정 또는 저결정부의 결정화도를 0~20% 미만으로 하는 것이 개구주연부의 기계강도와 내열성 및 열융착성을 충분히 확보하는 점에서 바람직하다.
본 발명에 있어서는 상기의 개구주연부에 비결정 또는 저결정부를 형성하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하여 내충격성, 특히 낙하내성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 돌기부의 두께는 0.1~2.0㎜로 하는 것이 바람직하며, 이 돌기부는 개구주연부의 상부면 중앙 및/또는 외주측 또는 중앙으로부터 외주측에 걸쳐서 형성하는 것이 바람직하다.
상기의 돌기부 두께는 0.1㎜보다 얇으면 밀봉할 때에 지장을 초래하는 경우가 있으며, 2.0㎜보다 두꺼우면 돌기부가 개구주연부면으로부터 과도하게 돌출되어 버린다. 또한 돌기부를 개구주연부면의 내주측에 형성하면 후술할 도 16 및 도 10에 도시한 폴리에스테르 용기의 제조방법에 있어서는 용기의 본체를 성형하는 연신공정에서 개구주연부에 형성되는 플랜지부의 파지가 불충분하게 되며, 플랜지부의 일부가 용기의 본체측으로 끌려 들어가기 쉬우므로 바람직하지 못하다.
본 발명의 폴리에스테르 용기는 몸통부가 적어도 배향결정 또는 열결정화되어 있는 것이 바람직하며, 이로써 용기의 몸통부에도 내열성이나 기계강도가 부여되어 자립성이 우수하고 들어올리기 쉬운 용기가 제공된다.
또한, 본 발명의 폴리에스테르 용기는 상기의 개구주연부가 플랜지부를 구비하여, 상기의 플랜지부의 상부면에 상기의 돌기부를 형성한 구성으로 할 수 있으며, 덮개부재를 열융착하기 위한 플랜지부를 개구주연부가 갖추고 있어도 이와 같은 플랜지부에 강성을 부여하면서 저온 열융착성과 함께 열융착 강도의 향상을 도모할 수 있다.
본 발명의 폴리에스테르 용기는 실런트층을 내면에 갖춘 덮개부재가 상기의 돌기부와 상기의 실런트층을 대향시켜서 열융착되며, 열융착시에 상기의 돌기부가 용융압압되어 변형되며, 상기의 개구주연부의 상부면에 실질적으로 밀접된 상태에서 용기의 안쪽에 돌출형성된 수지편을 구비하고, 상기의 수지편이 상기의 덮개부재의 실런트층과 접합되어 있는 구성으로 할 수 있다.
이와 같은 구성으로 함으로써 덮개부재의 실런트층과 접합시켜서 밀봉 강도의 향상을 도모하는 수지편의 형상이나 크기를 규제할 수 있으며, 이에 따라 용기 안쪽으로부터의 밀봉 강도를 높임과 동시에 밀봉 강도의 불균일을 억제하며, 나아가서는 용기 바깥쪽으로부터의 박리개봉성의 불균일이 적은, 높은 밀봉성을 갖춘 밀봉용기를 안정적으로 얻을 수 있다.
또한, 상기의 돌기부보다도 용기 바깥쪽에 있어서의 상기의 개구주연부의 상부면이, 상기의 돌기부보다도 용기 안쪽에 있어서의 상기의 개구주연부의 상부면에 대하여 아래쪽에 형성되며, 상기의 용기 본체에 상기의 덮개부재를 열융착할 때에 용융압압되어 변형하는 상기의 돌기부의 용기 바깥쪽에는 수지저류부가 형성되어 있는 구성으로 할 수도 있으며, 이 경우에 상기의 개구주연부와 상기의 덮개부재의 실런트층이 개봉용이성의 열융착 강도로 접합되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성으로 함으로써 용기 바깥쪽에 형성되는 수지저류부는 용기 안쪽에 돌출형성되는 수지편처럼 세워지지 않고, 덮개부재의 실런트층과 개구주연부와의 접합을 개봉이 용이한 열융착 강도로 적절히 조정하면 용기 바깥쪽으로부터는 박리개봉용이성이 확보되며, 높은 밀봉성과 개봉용이성을 겸비한 밀봉용기가 된다.
또한, 상기의 수지편이 끝이 가늘게 형성되도록 하면 수지편의 밑동 부분은 두껍고 견고하게 할 수 있는 동시에 수지편의 용기 안쪽을 더욱 확실하게 덮개부재와 함께 세워지도록 할 수 있으며, 용기 안쪽에서부터는 밀봉 강도를 높이는 효과와 밀봉 강도의 불균일 억제 효과가 향상된다. 또한, 수지편이 세워지기 쉬운 만큼 덮개부재의 실런트층과 수지편과의 접합이 약해도 되며, 높은 밀봉성을 유지한 채 용기 바깥쪽으로부터의 박리개봉용이성을 높일 수 있다.
본 발명의 폴리에스테르 용기는 상기의 개구주연부의 상부면이 상기의 돌기부의 기부(基部)로부터 용기 안쪽을 향하여 비스듬하게 위쪽으로 경사진 테이퍼면을 구비하고 있는 구성으로 할 수가 있다.
이와 같은 구성으로 함으로써 덮개부재를 열융착할 때에 히트실 헤드에 의하여 용융압압된 돌기부가 테이퍼면을 따라 개구주연부의 상부면에 실질적으로 밀접된 상태로 변형되며, 용기 안쪽에 끝이 가늘어지는 모양으로 돌출된 수지편을 그 형상이나 크기를 규제하면서 형성할 수가 있다. 그러므로 본 용기에 덮개부재를 열융착하는 것만으로도 용기 안쪽으로부터의 밀봉 강도를 높이는 동시에 밀봉 강도의 불균일이 적으며, 높은 밀봉성을 갖춘 밀봉용기를 안정적으로 얻을 수 있다.
본 발명의 폴리에스테르 용기는 상기의 돌기부보다도 용기 바깥쪽에 있어서의 상기의 개구주연부의 상부면이 상기의 돌기부보다도 용기 안쪽의 상기의 개구주연부의 상부면에 대하여 아랫쪽으로 형성되어 있는 구성으로 할 수가 있다.
이러한 구성으로 함으로써 덮개부재를 열융착할 때에 용융압압되어 변형되는 돌기부의 용기 바깥쪽에는 수지저류부가 형성되고, 이 수지저류부는 용기 안쪽에 돌출형성되는 수지편처럼 세워지지 않으며, 덮개부재의 실런트층과 수지저류부와의 접합을 개봉용이성의 열융착 강도로 적절하게 조절하면 높은 밀봉성과 용기 바깥쪽으로부터의 박리개봉용이성을 겸비한 밀봉용기를 얻을 수 있다.
본 발명의 폴리에스테르 용기는 융점이 110℃~225℃의 폴리에스테르 수지로 이루어진 실런트층을 가진 덮개부재를 개구주연부에 열융착한 폴리에스테르 용기가 제공된다.
그리고, 이 실런트층은 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)계 수지가 바람직하며, 통상의 열융착 온도, 예를 들면 250℃ 이하에서 열융착 가능하며, 또한 결정화 속도가 빠르기 때문에 열융착 후의 고화속도가 빠르며, 적당한 내열성과 저온 열융착성을 양립할 수 있으며, 교합밀봉성 등이 뛰어나다.
또한, 본 발명의 폴리에스테르 용기의 밀봉방법은 상기의 개구주연부의 상부면에, 실런트층을 내면에 갖춘 덮개부재를, 상기의 돌기부와 상기의 실런트층을 대 향시켜서 실 헤드로 융착부를 가열가압하여 열융착할 때에, 상기의 실 헤드에 의하여 상기의 돌기부를 용융압압하며, 상기의 돌기부를 상기의 개구주연부의 상부면을 따라 상기의 개구주연부의 상부면에 실질적으로 밀접한 상태로 변형시킴으로써 용기 안쪽에 돌출된 수지편을 형성함과 동시에 상기의 수지편을 상기의 덮개부재의 실런트층과 접합시키는 방법으로 되어 있다.
이와 같은 방법으로 함으로써 개구주연부의 상부면을 따라 개구주연부의 상부면에 실질적으로 밀접된 상태에서 돌기부가 변형되기 때문에, 형성되는 수지편의 형상이나 크기를 규제할 수 있으며, 이에 따라 용기 안쪽으로부터의 밀봉 강도를 높임과 동시에 밀봉 강도의 불균일을 억제하고, 나아가서는 용기 바깥쪽으로부터의 박리개봉성의 불균일이 적으며, 높은 밀봉성을 가진 밀폐용기를 안정적으로 제조할 수가 있다.
또한, 본 발명의 폴리에스테르 용기의 밀봉방법은, 상기의 돌기부보다도 용기 바깥쪽에 있어서의 상기의 개구주연부의 상부면을, 상기의 돌기부보다도 용기 안쪽에 있어서의 상기의 개구주연부의 상부면에 대하여 아래쪽에 형성하며, 상기의 용기 본체에 상기의 덮개부재를 열융착할 시에 용융압압되어 변형되는 상기의 돌기부의 용기 바깥쪽에 수지저류부를 형성하는 방법으로 할 수가 있으며, 이 경우에 상기의 개구주연부와 상기의 덮개부재의 실런트층을 개봉이 용이한 열융착 강도로 접합시키는 것이 바람직하다.
이와 같은 방법으로 함으로써 용기 바깥쪽에 형성되는 수지저류부는 용기 안쪽에 돌출형성되는 수지편처럼 세워지지 않으며, 덮개부재의 실런트층과 개구주연부와의 접합을 개봉이 용이한 열융착 강도로 적절히 조정하면 용기 바깥쪽으로부터의 개봉용이성이 확보되며, 높은 밀봉성과 개봉용이성을 겸비한 밀봉용기를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 폴리에스테르 용기의 밀봉방법은 상기의 돌기부의 용기 바깥쪽을 절결하여 상기 수지저류부의 크기를 제어하는 방법으로 할 수가 있다.
이러한 방법으로 함으로써, 형성되는 수지저류부의 형상이나 크기를 제어하여, 얻어지는 밀봉용기의 개봉용이성을 적절히 조정할 수가 있다.
또한, 본 발명의 폴리에스테르 용기의 밀봉방법은 상기의 돌기부의 기부로부터 용기 안쪽으로 향해서 비스듬히 상방향으로 경사진 테이퍼 면을 형성하며, 상기의 실 헤드에 의하여 용융압압된 돌기부를 상기의 테이퍼 면을 따라 변형시킴으로써 상기의 수지편을 끝이 가늘어지는 모양으로 형성하는 방법으로 할 수가 있다.
이와 같은 방법으로 함으로써, 테이퍼 면을 따라 개구주연부의 상부면에 실질적으로 밀접한 상태에서 돌기부를 변형함으로써 그 형상이나 크기를 규제하면서 용기 안쪽에 끝이 가늘어지는 모양으로 돌출된 수지편을 형성할 수가 있으며, 수지편의 밑동 부분은 두꺼우며, 선단으로 향해서 끝이 가늘어지는 모양으로 형성함으로써 수지편을 보다 확실하게 덮개부재와 함께 세워지도록 할 수가 있으며, 용기 안쪽으로부터의 밀봉 강도를 높이는 효과와, 밀봉 강도의 불균일을 억제하는 효과가 향상된다. 또한, 수지편이 세워지기 쉬운 만큼 덮개부재의 실런트층과 수지편과의 접합이 약해도 되며, 높은 밀봉성을 얻을 수 있음과 동시에 개봉용이성을 높이는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 폴리에스테르 용기의 밀봉방법은, 상기의 실 헤드에 단부를 형성하고, 상기의 단부에 의하여 상기의 수지편의 형상이나 크기를 제어하는 방법으로 할 수가 있다.
이러한 방법으로 함으로써 용기마다 또는 하나의 용기 내에 있어서 열융착 조건 등에 다소의 변동이 있었다고 하더라도 수지편의 두께나 돌출 길이를 규제하고, 보다 형상 재현성이 좋게 수지편을 형성할 수가 있게 된다.
본 발명의 폴리에스테르 용기의 제조방법은 개구주연부가 갖춘 플랜지부의 하부면을 암형으로 지지하며, 상기의 플랜지부의 상부면에 성형면에 홈부를 가진 클램프형으로 돌기부를 형성하고, 상기의 플랜지부의 결정화를, 상기의 클램프형과 암형에 의한 배향결정 및 열결정으로 실행하며, 상기의 돌기부의 비결정화 또는 저결정화를 상기의 클램프형의 홈부에서 실시한다.
즉, 플랜지부는 암형과 클램프형의 죄는 힘에 의하여 유동배향하며, 이것과 함께 결정화도가 높아지고, 돌기부는 클램프형의 홈부에 의하여 두께 변화가 작기 때문에 유동이 억제되어서 배향도가 높아지는 것은 없으며, 무배향 또는 저배향 상태로 가능하며, 결정화된 플랜지부에 비결정 또는 저결정 돌기부분이 형성되며, 이 돌기부분에 있어서 열융착이 가능해진다.
그리고, 유리전이점(Tg) 이상으로 가열한 폴리에스테르 수지 시트, 또는 용기 중간용 성형체의 플랜지부를 이와 같은 금형으로 파지함으로써 결정화된 플랜지부와 비결정 또는 저결정 돌기부를 동시에 성형할 수가 있다.
또한, 클램프형 홈부의 깊이(H)는 0.1~0.35㎜인 것이, 확실하게 돌기부를 무 배향 또는 저배향 상태로 하며, 또한 동시에 돌기부 바로 아래의 플랜지부를 배향결정화 및 열결정화시키는 점에서 바람직하다.
또한, 금형의 온도는 클램프형의 온도를 70~130℃로 하며, 암형의 온도를 130~200℃로 하는 것이 바람직하다.
이로써 플랜지부는 결정화되며, 돌기부가 비결정화 또는 저결정화된 플랜지부를 가진 용기의 제조가 가능해진다.
본 발명의 다른 폴리에스테르 용기의 제조방법은 사출성형 또는 압축성형에 의하여 개구주연부의 상부면에 돌기부를 가진 용기중간용 성형체 또는 용기성형체를 성형하며, 또한 상기의 개구주연부를 열결정화함과 동시에 상기의 개구주연부의 상부면에 형성한 돌기부를 비결정 또는 저결정처리하는 제조방법이 제공된다.
이 경우, 돌기부의 비결정 또는 저결정처리는 돌기부 및/또는 그 근방을 냉각하여 실시하거나, 또는 상기의 돌기부를 가열용융처리하여 급냉하여 실시한다.
발명의 효과
본 발명에 의하면 폴리에스테르 용기에 있어서 덮개부재가 열융착되는 개구주연부의 강성 등의 기계강도, 내열성을 가지며, 또한 저온 열융착성과 밀봉의 용이성을 가진 폴리에스테르 용기 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
특히, 개구주연부의 결정화에 있어서 배향결정을 실시함으로써 개구주연부에 투명성을 부여할 수 있으며, 폴리에스테르 용기 전체로서 투명성을 유지할 수가 있다.
더욱이 개구주연부의 상부면에 형성된 돌기부를, 덮개부재를 열융착할 때에 변형시키며, 개구주연부의 상부면에 실질적으로 밀접한 상태에서 수지편을 형성함으로써 그 형상이나 크기를 규제하면서 형상 재현성이 좋은 수지편을 형성할 수 있으며, 이 수지편을 덮개부재의 실런트층에 접합시킴으로써 용기 안쪽으로부터의 밀봉 강도가 높아지고, 동시에 밀봉 강도와 개봉성의 불균일이 적은, 높은 밀봉성을 갖춘 밀봉용기가 안정적으로 얻어진다.
도1은 폴리에스테르 용기의 일례를 도시한 도면이다.
도2는 본 발명의 폴리에스테르 용기의 플랜지부 및 돌기부의 확대도이다.
도3은 플랜지부의 결정화 상태와 돌기부의 비결정 또는 저결정화 상태를 도시한 도면이다.
도4는 플랜지부의 상부면에 형성되는 돌기부의 형성위치 참고도이다.
도5는 폴리에스테르 용기에 덮개부재를 열융착한 상태를 도시한 도면이다.
도6은 플랜지부의 단면 형상의 일례를 도시한 단면도이다.
도7은 용기 안쪽에으로부터 덮개부재를 벗기려는 힘이 작용한 상태를 개념적으로 도시한 설명도이다.
도8은 수지편이 파단되는 상태를 개략적으로 도시한 설명도이다.
도9는 플랜지부의 단면형상의 다른 일례를 도시한 단면도이다.
도10은 플랜지부의 단면형상의 다른 일례를 도시한 단면도이다.
도11은 플랜지부의 단면형상의 다른 일례를 도시한 단면도이다.
도12는 본 발명의 폴리에스테르 용기 제조방법의 제1 실시형태에 있어서의 연신성형 전의 상태를 도시한 도면이다.
도13은 본 발명의 폴리에스테르 용기 제조방법의 제1 실시형태에 있어서의 연신성형 개시상태를 도시한 도면이다.
도14는 플랜지부 및 돌기부를 성형하는 공정을 도시한 도면이다.
도15는 본 발명의 폴리에스테르 용기 제조방법의 제1 실시형태에 있어서의 클램프형의 예를 도시한 단면도이다.
도16은 본 발명의 플리에스테르 용기 제조방법의 제1 실시형태에 있어서의 연신성형 공정을 도시한 도면이다.
도17은 본 발명의 폴리에스테르 용기 제조방법의 제1 실시형태에 있어서의 냉각부형 공정을 도시한 도면이다.
도18은 본 발명의 폴리에스테르 용기 제조방법의 제2 실시형태에 사용하는 예비성형체 참고도이다.
도19는 본 발명의 폴리에스테르 용기 제조방법의 제2 실시형태를 도시한 도면이다.
도20은 본 발명의 폴리에스테르 용기 제조방법의 제3 실시형태를 도시한 도면이다.
도21은 본 발명의 폴리에스테르 용기 제조방법의 제3 실시형태에 있어서의 변형예를 도시한 도면이다.
도22는 폴리에스테르 용기의 다른 예를 도시한 도면이다.
도23은 폴리에스테르 용기의 다른 예에 있어서의 개구주연부의 단면형상을 도시한 단면도이다.
도24는 열융착에 이용하는 실 헤드의 설명도이다.
부호 설명
1: 컵 형상의 폴리에스테르 용기
2: 몸통부
3: 바닥부
4: 플랜지부(개구주연부)
41: 상부면
5: 돌기부
51, 52, 53, 55, 57: 수지편
54, 56: 수지저류부
6: 덮개부재
61: 실런트층
G: 돌기부보다 안쪽의 플랜지부(개구주연부)의 상부면과 돌기부보다 바깥쪽의 플랜지부(개구주연부)의 상부면과의 갭
10, 20, 30: 성형장치
11, 21, 31: 수형(雄型) 플러그
111, 211: 기체통로
12, 22, 32: 암형(雌型)
121, 221: 기체통로
122: 플랜지부 파지면
13, 23: 클램프형
131: 내부면
132: 플랜지부 파지면
133: 오목부
16: 폴리에스테르 수지 시트
17: 연신부
P: 예비성형체
C: 용기성형체
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
이하, 본 발명의 폴리에스테르 용기와 그 제조방법의 실시형태에 대하여 설명한다. 또한, 본 발명은 이들의 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
[폴리에스테르 용기]
우선 본 발명의 폴리에스테르 용기에 대하여 설명한다.
도1 및 도2는 본 발명의 폴리에스테르 용기의 일 실시형태를 설명하기 위한 도면이다.
도1은 본 발명의 실시형태인 폴리에스테르 용기의 일례를 도시한 도면이다.
이 용기는 컵 형상의 폴리에스테르 용기(1)로서, 몸통부(2)의 하단에 이어지는 바닥부(3)를 구비함과 동시에 몸통부(2)의 상단에 이어지는 개구주연부는 열융착용의 플랜지부(4)를 구비하고 있다.
도2는 폴리에스테르 용기(1)의 플랜지부(4) 및 덮개부재의 열융착용 돌기부(5)의 확대도이다.
도2의 플랜지부(4)에는 그 상부면의 중앙으로부터 외주면측에 걸쳐서 비결정 또는 저결정의 돌기부(5)가 형성되어 있다. 그리고, 플랜지부(4)는 그 성형시에 배향결정화, 열결정화에 의하여 결정화되며, 한편으로 돌기부(5)는 플랜지부(4)에 비하여 배향결정화, 열결정화를 억제하여 무배향 또는 저배향 상태로 형성된다.
그 결과, 플랜지부(4)에 강성을 부여하면서 저온 열융착성과 함께 열융착 강도의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.
상기의 폴리에스테르 용기의 플랜지부(4)의 결정화도는 20% 이상이며, 플랜지부(4) 전체가 비결정 또는 저결정부일 필요는 없으며, 또한 플랜지부(4)의 상부면에 형성하는 돌기부(5)는 적어도 열융착면이 될 부분이 비결정 또는 저결정부이면 되며, 돌기부(5) 전체가 비결정 또는 저결정부일 필요는 없다.
그리고 상기의 플랜지부(4)의 결정화도가 20% 이상인 부분의 비율은 플랜지부(4)의 형상이나 두께에 따라서도 다르지만, 돌기부(5)를 제외한 저결정화 영역의 비율이 0%~60%인 것이 내열성과 기계강도를 양립하는 데에 있어서 바람직하다.
즉, 플랜지부(4)의 저결정화 영역의 비율(%)이라는 것은, 도2에 도시한 바와 같이 플랜지부(4)의 결정화도가 20% 이상인 결정화부를 (a), 결정화도가 20% 미만인 비결정 또는 저결정화부를 (b)로 하면, 상기의 플랜지부(4)의 저결정화 영역(b)의 비율(%)=(b)/[(a)+(b)]×100 으로 표시된다.
플랜지부(4)와 돌기부(5)의 결정화도를 이와 같이 하면 플랜지부(4)가 내열성이 뛰어나고, 돌기부(5)가 열융착성이 뛰어나기 때문에 고온으로 융착하여도 플랜지부(4)가 변형되는 일 없이, 또한 열융착성도 용이하게 실시할 수 있다.
도3은 플랜지부(4)의 결정화 상태와 돌기부(5)의 비결정 또는 저결정화 상태를 도시한 것이며, 도3(a)는 돌기부(5)의 표면을, 도3(b)는 돌기부(5)의 표면과 플랜지부(4)의 내주측을, 도3(c)는 돌기부(5) 전체를, 도3(d)는 돌기부(5) 전체와 플랜지부(4)의 외주측을, 도3(e)는 돌기부(5) 전체와 플랜지부(4)의 상부면을, 도3(f)는 돌기부(5) 전체와 플랜지부(4)의 하부면을, 각각 비결정 또는 저결정화한 것이다.
그리고 이들 중에서도 플랜지부(4)에 비결정 또는 저결정화부를 형성하는 것이 플랜지부에 내충격성을 부여한다는 점에서 바람직하며, 그 비결정 또는 저결정부의 결정화도는 20% 미만인 것이 바람직하다.
플랜지부(4)의 돌기부(5)의 갯수 및 형상 등은 다양하게 적용할 수 있으며, 돌기부(5)의 수는 기계강도 및 열융착성의 균형을 고려하여 하나의 원주(一周) 또는 복수의 원주를 형성한다. 돌기부(5)는 한 원주 상에 연속적 및/또는 단속적으로 형성하여도 되며, 플랜지부면 상에 나선모양 등으로 형성할 수도 있다.
또한, 돌기부(5)의 단면형상에 대하여는 각(角)형상, 반원형상 또는 삼각형상 등이 있으며, 사용수지의 성질, 성형시의 온도, 클램프력(型締力) 등의 조건에 맞추어서 적절하게 선택하지만, 밀봉면적 등을 고려하면, 각형상의 것이 바람직하다. 돌기부(5)의 두께는 0.1~2.0㎜가 바람직하다. 이 두께가 0.1㎜ 미만이 되면 열융착 조건에 따라 다르지만, 열융착 시의 열 및 압력에 의하여 돌기부(5)의 수지가 유동하여 소실되기 쉬우며, 도24(a)에 도시한 상태와 같은 액상 내용물의 교합밀봉시에 플랜지부와 덮개부재와의 사이에 증기에 의한 기포가 발생하여 밀봉불량이 되기 쉽다. 한편, 2.0㎜를 초과하면 밀봉재를 박리개봉할 경우에 개봉 후의 외관이 좋지 않으며, 또한 감촉이 좋지 않다.
또한, 돌기부(5)의 용기 지름방향으로의 폭은 0.5㎜~3.0㎜인 것이 바람직하다. 이 폭이 0.5㎜ 미만이 되면 비결정화 또는 저결정부분이 지나치게 좁아서 밀봉 강도를 유지할 수 없게 되는 경우가 있다. 또한, 내용물에 포함되는 섬유모양의 물질을 교합밀봉할 경우, 단섬유 형상이라도 밀봉불량이 되기 쉽다. 한편, 3.0㎜를 초과하면 밀봉시에 기포를 교합하여 밀봉 강도를 저하시키는 경우가 있다.
또한, 본 발명의 폴리에스테르 용기는 그 크기, 측정부위 등에 따라서도 달라지지만, 일반적으로, 몸통부(2) 및 바닥부(3)가 0.1~5㎜, 특히 0.2~3㎜의 두께를 갖는 것이 용기의 강도나 성형성의 관점에서 바람직하다.
무배향 또는 저배향상태의 돌기부(5)는 도4(a)에 도시한 플랜지부의 외주측, 도4(b)에 도시한 플랜지부의 중앙, 도4(c)에 도시한 플랜지부의 외주측, 또는 도시되어 있지 않으나 플랜지부의 중앙과 외주측 등에 형성할 수 있다.
또한, 도4(d)에 도시한 바와 같이 중앙에 높은 돌기부(5a)를 형성하고, 그 외주측에 낮은 돌기부(5b)를 단계적으로 형성하여도 된다.
플랜지부(4)의 상부면에 열융착용의 돌기부(5)를 형성하면 열융착을 할 때에 당접부가 평평한 통상의 실 헤드를 사용하더라도 플랜지부(4)와 시트 사이의 공기 및 액상내용물 등의 협잡물과 열융착의 열에 의하여 액상내용물로부터 발생하는 증기를 효과적으로 내보낼 수 있다. 이와 같이 당접부가 평평한 실 헤드를 사용할 수 있으므로 실 헤드의 위치를 결정하기도 쉬워진다.
본 발명의 폴리에스테르 용기에 있어서는 돌기부(5)의 형상이나 크기를 제어함으로써 덮개부재의 실런트층에는 다양한 수지재료를 적절하게 선택할 수 있다. 예를 들면 융점이 110~225℃인 폴리에스테르 수지로 이루어진 실런트층을 가진 덮개부재를 사용하는 것이 비교적 저온인, 예를 들면 250℃ 이하에서 열융착이 가능해지며, 덮개부재의 플랜지부로의 열융착 시에 있어서의 상기의 플랜지부의 변형 및 기포의 교합 방지, 열융착성의 점에서 바람직하다.
이 실런트층으로서는 폴리에스테르 수지 중에서도 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)계 수지가 결정화 속도 및 열융착 후의 고화속도가 빠른 점, 적당한 내열성과 저온 열융착성을 양립할 수 있는 점, 교합 밀봉성 등이 뛰어난 점에서 바람직하다.
또한, 실런트층으로서 비결정 내지 저결정상태의 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PBT)계 수지도, 핫 워머(hot warmer)에 견뎌낼 정도의 내열성과 적당한 저온 열융착성을 보이는 동시에, 돌기부(5)에 의한 내용물의 배제효과, 및 열융착할 때에 형성되는 돌기부(5)의 수지저류부의 효과에 의하여 뛰어난 교합밀봉성과 높은 밀봉 강도 성능을 보인다는 점에서 바람직하다.
도5에 도시한 바와 같이 폴리에스테르 용기(1)는 내용물을 수용한 후에, 개구주연부에 덮개부재(6)를 열융착하여, 내용물이 밀봉수용되는 밀봉용기로서 사용된다. 도시한 예에서는 개구주연부가 구비된 플랜지부(4)의 상부면(41)에 실런트층(61)을 내부면에 구비한 덮개부재(6)가 열융착되며, 이것에 의하여 폴리에스테르 용기(1)의 개구부가 밀봉되어 있다.
또한, 도5(a)는 덮개부재(6)를 열융착하여 이루어진 폴리에스테르 용기(1)를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도5(b)는 도5(a)의 A-A단면도이다.
도6(a)는 덮개부재(6)가 열융착되기 전의 플랜지부(4)의 단면형상을 도시한 것이며, 플랜지부(4)의 상부면(41)에는 단면대 형상을 한 돌기부(5)가 형성되어 있다. 돌기부(5)는 전술한 바와 같이 적어도 열융착면이 될 부분이 비결정 또는 저결정부로 되어 있다.
열융착은 플랜지부(4)의 상부면(41)에 덮개부재(6)의 실런트층(61)을 당접시킨 상태이며, 플랜지부(4)를 받이대에 놓고, 히트 실 바(heat seal bar), 고주파 유도가열 히트실 헤드, 유전가열 히트실 헤드, 초음파 히트실 헤드 등에 의하여, 열융착부를 가열가압함으로써 실시된다.
이 때, 플랜지부(4)의 상부면(41)에 형성된 돌기부(5)는 실 헤드로부터의 열에 의하여 용융됨과 동시에 실 헤드에 압압되어 변형되며, 도6(b)에 도시한 바와 같이 플랜지부(4)의 상부면(41)에 밀접되는 수지편(51, 52)이 형성되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 도6(a) 및 (b) 각각은 덮개부재(6)를 열융착하기 전인 폴리에스테르 용기(1) 및 덮개부재(6)를 열융착하여 이루어지는 폴리에스테르 용기(1)에 있어서의 도5(a)의 B-B 단면에 해당하는 부위를 도시한 단면도이다.
덮개부재(6)를 열융착함에 있어서 그 열융착 조건은 플랜지부(4)의 상부면(41)에 밀접된 상태로 수지편(51, 52)이 형성되도록 돌기부(5)가 변형됨과 동시에 덮개부재(6)가 확실하게 밀봉되도록 적절하게 설정되지만, 덮개부재(6)의 재료구성이나 실런트층(61)을 구성하는 실런트 수지, 및 용기 본체(2)의 열융착부를 구성하는 실런트 수지, 나아가서는 충전밀봉기에서의 열융착 방법이나 밀봉속도에 따라서도 다르며, 이것에 한정되는 것은 아니지만, 통상적으로는 180~250℃의 열융착 온도로 실시한다. 또한, 실 헤드의 압압력은 용기(1)의 크기, 돌기부(5)의 형상이나 크기 등에 따라 다르지만, 통상적으로는 1용기 당 50~300㎏f 정도이며, 열융착 시간은 통상적으로 0.5~3초 정도이다.
덮개부재(6)를 플랜지부(4)의 상부면(41)에 열융착할 때에 있어서 용융된 돌기부(5)를 실 헤드에 의하여 압압하고, 플랜지부(4)의 상부면(41)에 밀착된 상태로 수지편(51, 52)을 형성함으로써 수지편(51, 52)의 형상이나 크기를 규제할 수 있다.
즉, 플랜지부(4)의 상부면(41)과, 형성되는 수지편(51, 52)과의 사이에 틈이 있으면 돌기부(5)는 상황에 따라 변형되어 버리며, 수지편(51, 52)의 형상이나 크기를 제어하는 것이 곤란해지며, 열융착 조건이나 환경온도 등에 의하여, 수지편(51, 52)의 형상이나 크기에 불균일이 생겨 버리지만, 플랜지부(4)의 상부면(41)에 밀착된 상태로 수지편(51, 52)이 형성되도록 하면, 위쪽은 실 헤드에 압압된 덮개부재(6)가, 아래쪽은 플랜지부(4)의 상부면(41)이, 각각 변형과정에 있는 돌기부(5)를 사이에 끼워 넣듯이 하여 상하방향으로의 변형을 규제하면서 용기의 안쪽 또는 용기의 바깥쪽으로 돌출하도록 돌기부(5)가 변형되어 수지편(51,52)이 형성되므로, 수지편(51,52)의 형상이나 크기의 제어가 쉬워진다.
또한, 상하의 위치관계에 대하여는, 폴리에스테르 용기(1)의 개구부측을 위쪽, 바닥부(3)측을 아래쪽으로 한다.
따라서, 플랜지부(4)의 상부면(41)에 밀접한 상태로 돌출형성된 수지편(51, 52)은 그 형상이나 크기에 불균일이 적으며, 형상재현성이 좋게 형성된다.
이 때, 예를 들면 도6(b)에 파점선으로 도시한 바와 같이, 열융착에 사용하는 실 헤드(7)의 수지편(51)의 선단에 해당하는 부위에 단부(段部)(71)를 형성하거나, 특히 도시되지 않았으나, 수지편(51,52)의 어느 한 쪽의 선단에 해당하는 부위에 단부를 형성하면 수지편(51,52)의 두께나 돌출길이를 규제할 수도 있다. 또한 수지편(51,52)의 두께나 돌출길이를 규제하기 위해서는 이러한 단부를 실 헤드에 열전도성이 낮은 재료로 형성하는 것도 단부에서의 열융착에 의한 열영향을 작게 하는 점에서 유효하다.
본 실시형태에서는 이들 수단을 병용해도 되며, 이에 따라 열융착 조건의 적정범위가 넓어지며, 보다 형상재현성이 좋게 수지편(51,52)이 형성되도록 할 수 있다.
그리고 이와 같은 수지편(51,52)을 덮개부재(6)의 실런트층(61)과 접합시킴으로써 예를 들면, 용기 내의 압력이 높아지는 등 도7에 도시한 바와 같이 용기 안쪽으로부터 바깥쪽을 향하여 (도면 중 화살표 Z로 표시한 방향으로) 덮개부재(6)를 분리시키는 힘이 작용하면, 용기 안쪽에 돌출되어 형성된 수지편(51)이 덮개부재(6)와 함께 세워지게 된다.
이 때 덮개부재(6)의 실런트층(61)과 수지편(51)과의 계면에서는 도면 중 화살표 Y, X로 표시하는 방향으로 전단박리력이 발생하며, 덮개부재(6)에 작용하는 떼어내는 힘은 수지편(51)이 세워짐에 따라 전단박리력으로 변환된다. 전단박리 강도는 충분히 강하므로 덮개부재(6)가 수지편(51)으로부터 박리되지 않으며, 또한 덮개부재(6)의 열융착 에지에 작용하는 응력은, 이 경우에 수지편(51)의 밑동의 점 O에 작용하므로, 수지편(51)의 보강효과에 의하여 덮개부재(6)의 열융착 에지에서의 파괴도 효과적으로 방지된다.
그러므로 덮개부재(6)의 박리는 도8에 도시한 바와 같이, 수지편(51)이 플랜지부(4)로부터 갈라지는 등의 재료파단에 의하여 이루어지게 되며, 열융착부에 있어서의 밀봉 강도를 높일 수가 있다.
수지편(51)과 실런트층(61)은, 적어도 덮개부재(6)와 함께 수지편(51)이 세워질 수 있을 정도로 접합되면 되지만, 돌기부(5)가 실 헤드에 의하여 용융압압되어 수지편(51)으로 변형될 때에, 실런트층(61)의 수지가 용융유동하여 수지편(51)과 플랜지부(4)의 상부면(41)과의 사이에 들어가서 해당 수지에 의하여 수지편(51)이 덮여지도록 하여, 수지편(51)과 실런트층(61)을 접합시키는 것이 접합강도를 높이는 데 있어서 바람직하다.
이 경우 엄밀하게 말하면 수지편(51)은 직접적으로는 플랜지부(4)의 상부면(41)에 밀접되어 있지 않게 되지만, 실질적으로 밀접한 상태에 있음은 분명하며, 본 발명의 취지를 일탈하는 것은 아니다.
또한, 이것과 관련하여 돌기부(5)가 변형되어 수지편(51)이 형성될 때에 수지편(51)의 밑동부분과 플랜지부(4)의 상부면(41)과의 사이에 빈 틈이 형성되는 경우도 있으나, 그와 같은 경우에도 수지편(51)의 기타부분이 플랜지부(4)의 상부면(41)에 밀접한 상태에 있으면 된다.
그런데, 전술한 바와 같이 수지편(51)을 형성하여 열융착부의 밀봉 강도를 높이는 데 있어서 수지편(51) 밑동부분의 두께가 충분하지 않으면 수지편(51)이 플랜지부(4)로부터 떨어지기 쉬우므로 밀봉 강도가 저하되어 버린다.
그러므로 수지편(51)의 형상재현성이 좋게 형성되어 있지 않고, 그 형상이나 크기에 불균일이 발생하여 수지편(51)의 밑동부분이 일정한 두께로 형성되지 않으면, 수지편(51)의 밑동부분이 얇게 형성된 경우와 두껍게 형성된 경우에서 밀봉 강도에 불균일이 생겨 버린다.
즉, 수지편(51)을 플랜지부(4)로부터 분리시키는 데 필요한 힘은 수지편(51)의 밑동부분의 두께에 따라 다르므로, 수지편(51)의 밑동부분의 두께에 불균일이 있으면 밀봉 강도도 불균일하게 되어 버린다.
또한 수지편(51)의 밑동부분이 일정 두께로 형성되었다고 하더라도 그 이외 부분의 형상이나 크기가 일정하게 형성되어 있지 않으면 수지편(51)이 세워지는 것에도 불균일이 생겨 버리며, 예를 들면 수지편(51)이 세워지기 어려운 형상으로 형성되어 있으면 전술한 바와 같은 효과를 얻을 수 없으며, 이것에 의해서도 밀봉 강도의 불균일이 생겨 버린다.
또한, 이상의 설명에서는 용기 안쪽으로부터 용기 바깥쪽을 향하여 덮개부재(6)를 분리시키는 힘이 작용한 경우의 예를 들었으나, 후술하는 바와 같이 용기 바깥쪽에서부터 안쪽으로 향하여 덮개부재(6)를 분리시키고 개봉하는 경우도 마찬가지이며, 수지편(52)이 형상재현성이 좋게 형성되어 있지 않으면 개봉성에도 불균일이 생겨 버린다.
전술한 바와 같이 플랜지부(4)의 상부면(41)에 밀접한 상태로 수지편(51,52)을 형성하면 수지편(51,52)의 형상이나 크기의 불균일을 억제하며, 형상재현성이 좋게 수지편(51,52)을 형성할 수가 있다.
따라서, 폴리에스테르 용기(1)는 플랜지부(4)의 상부면(41)에 밀접한 상태로 돌출형성된 수지편(51,52)을 구비함으로써 단순히 밀봉 강도가 높아지게 될 뿐만 아니라 밀봉 강도(밀봉성)의 불균일이 적은, 안정된 제품특성을 구비할 수 있게 된다.
특히, 밀봉 강도가 약해지는 쪽으로 불균일이 생기면, 밀봉 누락이 발생하여 제품의 신뢰성을 현저하게 손상시키지만, 상기의 구성을 채용함으로써 밀봉 강도가 약해지는 쪽으로의 불균일이 현격히 적어진다. 이 때문에, 밀봉 강도가 약한 쪽으로 불균일해져 버리는 것을 고려하여, 밀봉 누락이 발생하지 않도록 필요 이상으로 밀봉 강도를 높게 설정할 필요가 없으며, 이것에 의하여 용기 바깥쪽으로부터의 박리개봉성이 저해되는 일도 없다.
도6(a)에 도시한 예에서는 용기 바깥쪽으로부터도 똑같이 높은 밀봉 강도가 얻어지며, 쉽게 분리시켜서 개봉할 수 없기 때문에, 덮개부재(6)를 개구기능이 달린 오버캡이나 스트로 등으로 개봉하는 경우, 장난 방지 기능이 높아져서 유효하다.
그러나, 용기 본체(2)의 재료에 폴리에틸렌 테레프탈레이트계의 열가소성 수지는 그 유리전이점(Tg)보다 낮은 온도환경 하에서는 형성된 수지편(51,52)이 취약하며, 내압이나 낙하충격, 용기 바깥쪽으로부터의 떼어내려는 힘이 작용했을 때에 수지편(51,52)의 밑동에 응력이 집중되어 수지편(51,52)이 파괴되어 버리는 경우가 있다.
이 때문에, 충분한 밀봉성을 얻기 위해서는 수지편(51,52)의 밑동부분을 두껍게 형성할 필요가 있으며, 수지편(51,52) 밑동부분의 두께 제어도 용이하며, 이것에 따라서 수지편(51,52) 밑동부분의 파괴강도를 조절하여 높은 밀봉성을 안정적으로 얻을 수가 있다.
수지편(51,52)의 형상이나 크기에 따라서도 다르지만, 일반적으로 수지편(51,52)은 두껍고 짧을수록 세워지기 어려우며, 이에 따라 충분한 밀봉 강도를 얻기 위하여 덮개부재(6)의 실런트층(61)과 수지편(51,52)과의 접합은 강하게 할 필요가 있다. 반대로 수지편(51,52)은 얇고 길수록 세워지기 쉬우며, 덮개부재(6)의 실런트층(61)과 수지편(51,52)과의 접합을 약하게 할 수가 있다.
본 발명에서는 요구되는 용기 안쪽으로부터의 밀봉 강도(밀봉성)와 용기 바깥쪽으로부터의 박리개봉성을 고려하여, 수지편(51,52)의 형상이나 크기를 적절히 조절한다. 또한, 일반적으로 높은 박리개봉용이성(易剝離開封性)이 요구될 때에는 용기 바깥쪽으로부터 측정되는 덮개부재(6)와 용기(1)와의 접합강도는 5~20N/15㎜ 폭인 것이 바람직하다.
여기에서 본 실시형태에 있어서 용기 안쪽에 돌출되어 형성된 수지편(51)의 길이(L)는 0.5~5㎜ 인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1~3㎜이다.
상기의 범위를 충족시키지 못하면 수지편(51)의 길이가 불충분하게 되어, 덮개부재(6)와 함께 수지편(51)이 세워지지 않게 되며, 덮개부재(6)의 실런트층(61)과 수지편(51)과의 계면박리, 또는 실런트층(61)의 응집박리가 발생하여 버리므로, 충분한 밀봉 강도를 얻을 수 없게 되어 버린다. 나아가서는 용기마다 하나의 용기 내에서의 밀봉 강도(밀봉성)의 불균일이 커지며, 밀봉 누설을 방지하기 위하여 밀봉 강도가 가장 약해지는 경우를 상정하여 열융착 조건을 설정해야 하므로, 필요 이상으로 밀봉 강도가 높아져서 개봉성이 훼손되는 문제도 발생해 버린다.
반대로 상기의 범위를 초과하여 수지편(51)이 길어져 버리면, 수지편(51)이 얇아져서 파괴강도가 약해지는 문제가 발생하게 된다. 또한, 수지편(51)을 두껍게 하기 위하여는 돌기부(5)를 크게 만들고 그와 동시에 열융착 조건을 현실적인 조건범위를 벗어날 정도로 높은 온도, 긴 시간, 높은 압력에서 실시하지 않으면 안된다는 문제가 발생한다.
또한 수지편(51)의 두께는 사용하는 재료나 요구되는 열융착 강도에 따라서도 달라지지만, 적어도 수지편(51)의 밑동부분의 두께(t)가 0.01~1㎜인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.03~0.5㎜이다.
상기의 범위를 충족시키지 못하면 수지편(51)의 강도가 불충분하게 되며, 수지편(51)이 플랜지부(4)로부터 떨어지기 쉬우며, 충분한 밀봉 강도를 얻을 수 없게 되어 버린다.
반대로 상기의 범위를 초과하면, 수지편(51)이 변형하기 어렵게 되어 수지편(51)이 세워지는데 지장을 주게 된다. 또한, 수지편이 세워지는데 지장을 주지 않도록 수지편(51)을 길게 하는 것도 원리적으로는 가능하기는 하지만, 수지편(51)을 형성할 만한 충분한 수지량을 얻기 위하여 돌기를 크게 해야 하며, 열융착 조건도 현실적인 조건범위를 일탈할 정도로 높은 온도, 긴 시간, 높은 압력에서 실시하지 않으면 안된다고 하는 문제도 발생한다.
한편, 용기 바깥쪽에 돌출형성된 수지편(52)의 길이나 두께는 수지편(51)과 같은 범위로 설정할 수도 있으나, 개봉용이성을 고려하여 수지편(52)이 세워지기 어려운 형상으로 하며 덮개부재(6)의 실런트층(61)과 수지편(52)과의 계면박리 또는 실런트층(61)의 응집박리가 발생하기 쉽도록 설정하거나, 수지편(52)이 플랜지부(4)로부터 떨어지기 쉽도록 얇게 하거나 작게 설정할 수도 있다.
또한, 도6(a)에는, 폴리에스테르 용기(1)에 형성되는 돌기부(5)가 사다리꼴 모양의 단면형상을 가지는 예를 도시하였으나, 돌기부(5)의 단면형상은 수지편(51,52)이 원하는 형상, 크기로 형상재현성을 좋게 형성할 수 있는 것이라면 도시된 예에 한정되지 않는다. 돌기부(5)의 단면형상에는 전술한 바와 같은 다양한 형상을 채용할 수가 있으나, 적어도 수지편(51,52)이 원하는 형상, 크기로 형성되는 데에 필요한 수지량을 구비하고 있으면 된다.
또한, 도시하는 돌기부(5)는 용기의 바깥쪽과 안쪽에서 대칭이 되는 단면형상을 이루고 있으나, 비대칭으로 할 수도 있다. 예를 들면, 용기 바깥쪽으로부터 안쪽을 향하여 두꺼워지는 경사면을 구비한 거의 삼각형 모양의 단면형상으로 하는 등, 용기 안쪽으로 돌출하는 수지편(51)이 우선적으로 형성되도록 하면, 개봉용이성을 확보하면서 용기 안쪽으로부터 바깥쪽으로 향하여 덮개부재(6)를 벗기려고 하는 힘에 대하여는 높은 밀봉 강도가 발휘되도록 하는 것도 가능하다.
이상과 같이 돌기부(5)의 형상이나 크기는 수지편(51,52)이 원하는 형상, 크기가 되도록 적절히 설정하면 되며, 한정하는 것은 아니지만 도6(a)에 예시되는 돌기의 경우, 일반적으로 두께는 0.1~2㎜, 용기 지름방향의 폭은 0.5~3㎜인 것이 바람직하다.
개봉용이성을 확보하기 위하여는 플랜지부(4)의 두꺼운 두께를 그 상부면(41)에 형성되는 돌기부(5)를 경계로 용기 바깥쪽과 안쪽으로 다르게 하는 것도 유효하다.
즉, 도6에 도시하는 예에서는, 용기 본체(2)의 플랜지부(4)의 두꺼운 두께를 일정하게 하여, 돌기부(5)보다도 용기 안쪽의 플랜지부(4)의 상부면(41)과, 돌기부(5)보다도 용기 바깥쪽의 플랜지부(4)의 상부면(41)이 동일평면 상에 위치하도록 하고 있으나, 도9(a)에 도시한 바와 같이 돌기부(5)보다도 용기 바깥쪽의 플랜지부(4)의 두꺼운 두께를 얇게 함으로써 돌기부(5)보다도 용기 안쪽의 플랜지부(4)의 상부면(41a)에 대하여, 돌기부(5)보다도 용기 바깥쪽의 플랜지부(4)의 상부면(41b)이 상대적으로 아래쪽에 형성되도록 하면 된다.
이로써 덮개부재(6)를 용기 본체(2)에 열융착할 때에 실 헤드에 용융압압되어 변형된 돌기부(5)에 의하여, 용기 안쪽에는 도6에 도시하는 예에 있어서의 수지편(51)과 마찬가지로, 플랜지부(4)의 상부면(41a)에 밀접한 상태에서, 용기의 안쪽에 돌출하는 수지편(53)이 형성되지만, 용기 바깥쪽에는 도6에 도시한 예에 있어서의 수지편(52)과 같은 수지편은 형성되지 않고, 그 대신 수지저류부(54)가 형성된다.
이와 같이 하여 형성되는 수지저류부(54)는 용기 바깥쪽으로부터 안쪽으로 향하여 덮개부재(6)를 벗기려고 했을 때 도6에 도시한 예에 있어서의 수지편(52)처럼 세워지지는 않는다. 그러므로, 덮개부재(6)의 박리는 덮개부재(6)의 실런트층(61)과 수지저류부(54)와의 계면박리, 또는 실런트층(61)의 응집박리에 의하여 이루어지게 되며, 덮개부재(6)의 실런트층(61)과 수지저류부(54)와의 접합을 개봉이 용이한 열융착 강도로 적절히 조정하면 개봉용이성을 확보할 수가 있다.
도9에 도시하는 예에 있어서, 돌기부(5)보다도 용기 안쪽 플랜지부(4)의 상부면(41a)에 대하여, 돌기부(5)보다도 용기 바깥쪽의 플랜지부(4)의 상부면(41b)을 아래쪽에 형성하는 정도는 수지저류부(54)가 세우기 어렵게 형성되도록 설정할 수 있다. 즉, 상부면(41a)과 상부면(41b)의 갭(G)을 어느 정도로 하는가는 사용하는 재료 등을 고려하여 형성되는 수지저류부(54)가 세우기 어렵게 형성되도록 적절히 설정할 수 있으나, 통상은 0.05~3㎜인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.1~2㎜이다.
상기의 범위를 만족시키지 못하면 형성되는 수지저류부(54)를 세우기는 어렵지 않으나, 개봉용이성을 확보할 수 없게 되어 버린다.
반대로 상기의 범위를 초과하면, 플랜지부(4)의 두꺼운 두께를 확보할 수 없게 되며, 플랜지부(4)의 강도가 저하되어 버린다. 또한 플랜지부(4)의 돌기(5)보다도 용기 바깥쪽의 강도가 충분해지도록 플랜지를 두껍게 하는 것도 가능하지만, 수지 사용량이 증가하는 문제나, 시트로부터 성형한 것에서는 예를 들면 사출성형법이나 압축성형법에 의하여 클래딩(cladding)하지 않으면 안된다는 문제도 발생하여 버린다.
또한, 상부면(41a)과 상부면(41b)의 갭(G)은 상부면(41a)의 가장 위쪽에 위치하는 부위와, 상부면(41b) 돌기부(5)의 기부쪽 부위와의 높이의 차를 말한다. 또한, 돌기(5)보다 용기 바깥쪽에 플랜지를 형성하지 않는 형태로 할 수도 있다.
또한, 도9(a)에 도시하는 바와 같이 돌기부(5)의 용기 바깥쪽의 상연부(上緣部)를 테이퍼 모양으로 절결하여 형성되는 수지저류부(54)의 크기를 제어할 수도 있다.
또한, 도9(a)에 도시하는 예에서는 돌기부(5)의 용기 바깥쪽의 상연부를 테이퍼 모양으로 절결하였으나, 돌기부(5)의 용기 바깥쪽을 절결함으로써 수지저류부(54)의 크기를 제어할 수 있으면 그 절결양태는 특별히 한정되지 않는다.
이와 같이 도9에 나타내는 예에 있어서는, 플랜지부(4)의 상부면(41a)에 밀접한 상태이며, 용기 안쪽에 돌출되어 형성된 수지편(53)을 구비함으로써, 용기 안쪽으로부터 바깥쪽으로 향하여 덮개부재(6)를 벗기려고 하는 힘에 대해서는 불균일이 적은 높은 밀봉 강도를 안정적으로 얻을 수 있는 동시에 용기 바깥쪽으로부터 안쪽으로 향하여 덮개부재(6)를 벗길 때에는 덮개부재(6)를 쉽게 박리할 수가 있는 것과 같이 높은 밀봉 강도와 개봉용이성을 동시에 구비하는 것이 된다.
또한, 플랜지부(4)의 전주(全周)에 걸쳐서, 상부면(41a)과 상부면(41b)과의 사이에 갭(G)을 형성하거나, 돌기부(5)의 용기바깥쪽의 상연부를 테이퍼 모양으로 절결하여도 좋으나, 예를 들면 덮개부재(6)의 개봉개시부에만, 이와 같은 구성을 부분적으로 채용하여 개봉이 용이하도록 하여도 되며, 상부면(41a)과 상부면(41b)과의 갭(G)이나, 돌기부(5)의 용기 바깥쪽의 상연부를 절결하는 테이퍼의 각도나 그 절결하는 크기는 개봉성을 저해하지 않는 범위에서 위치별로 다르게 할 수도 있다. 특히, 이러한 예는 특정한 일부 위치만을 박리개봉하는 경우에 적절히 적용된다.
또한, 플랜지부(4)에는 도10(a)에 도시한 바와 같이 돌기부(5)보다 용기 안쪽 상부면(41a)에, 돌기부(5)의 기부로부터 용기 안쪽을 향하여 비스듬히 위쪽으로 경사진 테이퍼면을 형성하고, 덮개부재(6)를 열융착할 때에 용융압압된 돌기부(5)가 이 테이퍼면을 따라서 플랜지부(4)의 상부면(41a)에 밀착한 상태로 변형함으로써 도10(b)에 도시한 바와 같이 형성되는 수지편(55)이 끝이 가늘어지는 모양이 되도록 할 수도 있다.
이로써 수지편(55)의 돌출길이를 규제하면서 수지편(55)의 형상과 크기에 불균일이 발생하지 않도록, 형상재현성이 좋게 수지편(55)이 형성되도록 할 수가 있는 동시에 한정된 수지량의 범위 내에서 수지편(55)의 기부는 두껍고 견고하게 하며, 끝이 가늘어지는 모양으로 형성함으로써 수지편(55)의 용기 안쪽보다 확실하게 덮개부재(6)와 함께 세울 수가 있으며, 밀봉 강도를 높이는 효과와 밀봉 강도의 불균일 억제 효과가 보다 향상된다. 또한, 수지편(55)이 세워지기 쉬운 만큼 덮개부재(6)의 실런트층(61)과 수지편(55)과의 접합이 약해도 되며, 높은 밀봉성을 유지한 채 용기 바깥쪽으로부터의 박리개봉용이성을 높일 수 있게 된다.
또한, 도10에 도시한 예에서는 상부면(41a)의 전체면을 테이퍼면으로 하고 있으나, 도11(a)에 도시한 바와 같이 상부면(41a) 돌기부(5)의 기부를 따른 부위를 흠모양으로 절결하고, 돌기부(5)의 기부로부터 용기 안쪽을 향하여 비스듬하게 위쪽으로 경사진 테이퍼면이 형성되도록 할 수도 있다.
이 경우 형성되는 수지편(55)의 선단부분은 예를 들면 도11(b)에 도시한 바와 같이 거의 일정한 두께로 형성되는 경우도 있으나, 수지편(55)의 선단쪽 부분이 밑동부분의 두께보다 얇아지며, 수지편(55)의 세워지기가 용이하게 되어 있으면 된다.
즉, 수지편(55)이 덮개부재(6)에 따라 변형되기 쉬워지는 것이라면 수지편(55)은 밑동부분부터 순차적으로 선단을 향하여 얇아지지 않아도 된다. 즉, 선단에 가까운 부분에 얇아진 부분이 있으며, 수지편(55)이 덮개부재(6)를 따라 변형하기 쉽게 되어 있다면 지장을 초래하지 않는 범위에서 수지편(55)의 선단에 더 가까운 부분에 두꺼운 부분이 있어도 된다.
또한, 도10에 도시한 예에서는 상부면(41a)의 전체면의 테이퍼면과 히트실 헤드 선단의 평평한 면(도시하지 않음)에서 형성되는 공간을 이용하여, 끝이 가늘어지는 모양의 수지편(45)을 형성하지만, 열융착 헤드 선단에 테이퍼면을 형성하는 등의 고안을 하여 끝이 가늘어지는 모양의 수지편(55)을 형성해도 된다.
[폴리에스테르 용기의 제조방법]
다음으로 상기의 폴리에스테르 용기의 제조방법에 대하여 설명한다.
도12~도17은 폴리에스테르 용기의 제조방법의 제1 실시형태를 설명하기 위한 도면이다.
제1실시형태
도12는 제1 실시형태 제조방법을 실시하기 위한 성형장치 예의 개략측단면도이며, 도13은 연신성형 당초의 참고도, 도14는 암형과 클램프형의 클램프에 의한 플랜지부 및 돌기부의 성형상태를 도시한 확대도이다.
도12에 도시한 바와 같이, 성형장치(10)는 주로 수형 플러그(11), 암형(12) 및 클램프형(13)으로 구성되며, 성형재료로서는 용융압출 후에 시트화된 폴리에스테르 수지 시트(16), 또는 도시하지 않으나 사출성형, 압축성형에 의한 용기성형용 중간체, 예를 들면 예비성형체(P), 또는 딱지 모양의 시트(S)가 적당히 공급되며, 도13에 도시된 바와 같이 수형 플러그(11) 및 암형(12)에 의하여 연신성형이 개시되고, 컵 형상의 폴리에스테르 용기를 제조한다.
또한, 도시하지 않았으나, 성형재료를 예비성형체(P), 딱지 모양의 시트(S)로 한 경우는 도12에 있어서 시트(16)으로 바꾸어 예비성형체(P), 딱지 모양의 시트(S)가 적당히 공급되며, 마찬가지로 연신공정에 부여되므로, 여기서는 예비성형체(P), 딱지 모양의 시트(S)의 연신가공에 대한 설명은 생략하며, 이하 성형재료를 용융압출 시트(16)로 한 경우에 대하여 설명한다.
연신성형에서 시트(16)의 온도는 사용하는 수지에 따라서 다르지만, 시트가 실질적으로 비결정성 내지 저결정성 상태인 경우에는 유리전이점(Tg)℃~(Tg+60)℃, 바람직하게는 (Tg+15)℃~(Tg+30)℃이다. 시트의 온도가 (Tg+60)℃보다 높으면, 배향결정화가 충분히 일어나지 않으며, 후의 열고정 공정에서 열결정화에 의하여 구정(球晶)을 생성하여 백화현상이 생길 우려가 있으며, Tg℃보다 낮으면 높은 성형력을 필요로 할 뿐만 아니라 성형불능이 되거나 또는 성형 시에 수지가 과연신상태가 되어 백화현상이 생길 우려가 있다.
수형 플러그(11)는 폴리에스테르 수지 시트(16)를 연신성형하며, 또한 연신성형 후 암형(12)으로 열고정한 컵 형상의 용기 본체를 수축부형을 하기 위하여 최종성형체의 외형을 가지고 있다. 수형 플러그(11)에는 연신성형 후의 암형(12)에 의한 열고정 시의 축방향으로 가압, 및 수형 플러그(11)에 의한 수축부형 시에 감압을 위한 기체통로(111)가 형성되어 있다.
암형(12)은 수형 플러그(11)와 함께 컵 형상의 용기 본체를 연신성형하며, 연신성형 후에 열고정을 한다. 암형(12)의 상단면에는 클램프형(13)과 협동(協動)하여 플랜지부 및 돌기를 성형하는 플랜지부 파지면(122)이 형성되어 있다.
또한, 암형(12)의 중심부에는 연신성형시의 기체배출, 및 수형 플러그(11)에 의한 수축부형 시의 기체공급을 위한 기체통로(121)가 형성되어 있다.
수형 플러그(11)와 암형(12)은 동일축에 배치되며, 수형 플러그(11)가 암형(12) 내에 삽입되며, 또한 이격되도록 축방향에 상대적으로 이동할 수 있도록 되어 있다.
도14에 도시한 바와 같이 클램프형(13)은 암형(12)과 협동하여 플랜지부 및 돌기를 성형하는 것이며, 상기 클램프형(13)은 암형(12)의 원통모양 내부면과 거의 같은 직경의 내부면(131)을 가지며, 그 하단면에는 암형(12) 플랜지부 파지면(122)과 대향하는 파지면(132)이 형성되어 있다.
그리고, 암형(12)과 클램프형(13)과 협동하여 암형(12)의 평면모양의 파지면(122)과, 적어도 일부에 홈부를 가진 클램프형(13)의 파지면(132)에서 클램프하며, 돌기부를 가진 플랜지부를 성형한다. 이 때의 홈부의 형상은 도13에 도시한 것에 한정되지 않으며, 도15에 도시한 바와 같은 다양한 형상의 것을 사용할 수 있다.
예를 들면, 클램프형(13)의 홈부(133)의 형상으로서는 전술한 도4(a)~(d)에 도시한 플랜지부와 돌기부를 형성하기 위한 도15(a)~(d)에 도시한 형상을 예시할 수 있다.
플랜지부와 돌기부의 성형에서 상기 암형(12)과 클램프형(13)의 클램프력에 의하여, 플랜지부의 수지는 두께 감소와 함께 유동배향하여 배향결정화되지만, 홈부 내 영역(a)의 수지, 즉 돌기부에 대응하는 수지는 플랜지부 영역(b)의 수지와 비교하여 클램프력에 의한 두께 감소가 적으므로, 유동배향에 의한 배향결정화 정도가 낮으며, 무배향 또는 저배향 상태가 된다.
또한, 이 때에 암형(12)의 온도는 플랜지부에 상기 배향결정화에 더하여 열결정화하며, 플랜지부에 강성 및 내열성을 부여하기 위하여 130~200℃가 바람직하며, 특히 150~180℃가 바람직하다.
한편, 클램프형(13)의 온도는 돌기부의 열결정화를 방지하며, 열융착성을 부여하기 위하여 70~130℃가 바람직하며, 특히 80℃~100℃가 바람직하다.
다음으로 도16에 도시한 바와 같이 도13의 상태로부터 다시 연신공정을 실시한다.
암형(12) 및 클램프형(13)에 의하여 플랜지부와 돌기부를 클램프한 상태에서, 수형 플러그(11)를 스트로크 엔드까지 암형(12) 내부에 삽입하여, 시트(16)를 연신성형하여 배향결정화된 연신부(17)를 성형한다.
그 후 도시하지 않으나, 수형 플러그(11)의 기체통로(111)를 통하여 압축공기를 공급(압공)하며, 연신부(17)를 가열된 암형(12)에 접촉시키고, 연신부(17)를 열고정하여 연신성형시의 잔류응력 제거와 내열성을 부여한다.
마지막으로 도17에 도시한 바와 같이 냉각?부형공정을 실시한다.
이 공정에서는 수형 플러그(11)의 통로(111)로부터 공급되는 압축공기를 정지시키고, 연신부(17)에 자가수축을 일으킨다. 그리고, 수형 플러그(11)의 외표면까지 수축했을 때에, 기체통로(111)를 통하여 흡기(吸氣)를 하여 연신부(17)와 수형 플러그(11) 사이를 진공으로 만들고, 연신부(17)를 수형 플러그(11)의 외표면의 형상으로 부형함과 동시에 냉각시킨다.
이 때의 수형 플러그(11)의 표면온도는, 바람직하게는 70~120℃이며, 가장 바람직하게는 80~100℃이며, 냉각시간은 1초 이상 실시하는 것이 바람직하다.
또한 이 때에 암형(12)의 기체통로(121)로부터 공기를 공급해도 되며, 이와 같이 하면 더욱 부형성이 향상된다.
그 후 금형(金型)을 개방하여, 수형 플러그(11)를 상승시키고, 최종성형체의 컵 형상의 폴리에스테르 용기를 꺼낸다.
제2실시형태
도18 및 도19는, 본 발명 폴리에스테르 용기 제조방법의 제2 실시형태를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시형태에서는 용기의 성형에 앞서서 사출성형 또는 압축성형에 의하여 플랜지부(4)에 돌기부(5)를 가진 예비성형체(P) 등의 용기중간용 성형체를 성형하며, 플랜지부(4)를 열결정화하는 동시에 플랜지부 상부면에 형성한 돌기부(5)에 비결정 또는 저결정 처리를 실시한다.
그리고 상기의 예비성형체(P)의 결정화된 플랜지부의 상부면에 비결정 또는 저결정화된 돌기부를 형성하기 위해서는 수지온도가 130~220℃가 되도록 상기의 플랜지부(4)의 하부면을 가열한 금형에 접촉시키거나 또는 상기의 면으로부터 원적외선 히터 등으로 가열하여 실시하고, 동시에 돌기부(5) 또는 돌기부(5)와 플랜지부(4)의 상부면을 유리전이점 온도(Tg) 이하의 온도로 온도조절한 형태로 냉각시켜서 실시한다.
또한, 상기의 돌기부(5)의 비결정 또는 저결정처리는 플랜지부(4)와 함께 돌기부(5)를 열결정화한 후 적외선 히터, 열반, 열풍 등에 의하여 가열용융처리한 후 냉각반, 냉풍 등에 의하여 급냉하여 실시해도 된다.
또한 상기의 예비성형체(P) 등의 중간용 성형체는 스택 단차(7)를 형성한 형상으로하는 것이 중간용 성형체 또는 컵 형상 등의 최종제품의 삽입성을 좋게 하는 관점에서 바람직하다.
또한 도18에 도시한 바와 같이 이 경우에 있어서의 플랜지부(4)의 열결정화는 플랜지부(4)로부터 스택 단차부(7)(용기 몸통부가 되는 부분을 제외한 부분)까지 실시하여 두는 것이 바람직하다.
이어서 도19(a)에 도시한 바와 같이 상기의 예비성형체(P)를 연신성형온도인 Tg~(Tg+60℃), 바람직하게는 (Tg+15℃)~(Tg+50℃)로 가열하여, 연신 블로우 성형용 성형장치의 암형(22)에 올려 놓는다.
그리고, 도19(b)에 도시한 바와 같이 예비성형체(P)의 플랜지부 및 돌기부를 암형(22) 및 클램프형(23)에 의하여 클램프하며, 수형 플러그(21)와 그 기체통로(211)로부터의 압축공기 공급에 의하여 연신 블로우 성형을 실행함과 동시에 가열된 암형(22)에 접촉시켜서 열고정을 실시하며, 예비성형체(P)를 연신 블로우 성형한다.
그 후 도19(c)에 도시한 바와 같이 수형 플러그(21)의 기체통로(211)로부터 공급되는 압축공기를 정지하고 연신부(27)를 자체수축시키고, 수형 플러그(21)의 외표면까지 수축했을 때에 기체통로(211)를 통하여 흡기를 시행하며, 연신부(27)와 수형 플러그(21) 사이를 진공으로 하며, 연신부(27)를 수형 플러그(21)의 외표면 형상으로 부형함과 동시에 냉각시키고, 컵 형상의 폴리에스테르 용기(1)가 되도록 한다.
또한, 본 실시형태에서 수형 플러그(21), 암형(22) 등의 온도는 상기의 제1 실시형태와 실질적으로 동일하다.
제3실시형태
도20은 본 발명 폴리에스테르 용기의 제조방법인 제3 실시형태를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시형태는 상기의 제2 실시형태와 마찬가지로 용기 성형에 앞서서 사출성형 또는 압축성형에 의하여 플랜지부(4)에 돌기부(5)를 가지는 예비성형체(P) 등의 용기중간용 성형체를 성형하여, 플랜지부(4)를 열결정화함과 동시에 플랜지부 상부면에 형성한 돌기부(5)에 비결정 또는 저결정처리를 한다.
그리고, 도20(a)에 도시한 바와 같이 상기의 예비성형체(P)의 플랜지(4) 및 돌기부(5)를 제외한 부분을 연신성형온도인 Tg~(Tg+60℃), 바람직하게는 (Tg+15℃)~(Tg+50℃)로 가열하여, 매치 몰드용 성형장치(30)의 암형(32)에 올려 놓는다.
이어서 도20(b)에 도시한 바와 같이 수형 플러그(31)를 하강시켜서 매치몰드 성형을 실행하여, 상기의 암형(32)에 의하여 용기 몸통부가 될 부분을 가열하여 열고정, 예를 들면 130~200℃로 가열된 암형(32)에 의하여 열고정을 실시하여, 컵 형상의 폴리에스테르 용기로 만든다.
또한, 본 실시형태에서는 도21(a)에 도시한 바와 같이 사출성형 또는 압축성형에 의하여 플랜지부(4)에 돌기부(5)를 가진 용기성형체(C)를 성형하고, 이어서 도21(b)에 도시한 바와 같이 상기의 방법과 동일한 방법으로 플랜지부(4)를 열결정화하는 동시에 플랜지부(4)의 상부면에 형성한 돌기부(5)에 비결정 또는 저결정처리를 하여, 폴리에스테르 용기(1)를 제조하여도 된다.
본 발명의 폴리에스테르 용기의 제조방법은 상기의 실시형태에 한정되지 않고 다른 여러 종류의 성형방법을 이용할 수 있으며, 예를 들면 컵 형상의 폴리에스테르 용기의 몸통부(2)는 공지의 열성형방법, 예를 들면 블로우 성형, 연신 블로우 성형(1단 연신 블로, 2단 연신 블로), 슈링크백 성형, 진공?압축공기 성형 등의 열성형을 들 수 있다.
본 발명 폴리에스테르 용기의 원료로 사용하는 폴리에스테르로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 호모폴리에스테르, 또는 폴리에틸렌/부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트/2, 6-나프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트/이소프탈레이트나, 이들과 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트/이소프탈레이트, 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트/아디페이트, 폴리에틸렌-2, 6-나프탈레이트/이소프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트/아디페이트 등의 공중합 폴리에스테르, 또는 이들의 2종류 이상의 혼합물이라도 되며, 이들 중에서도 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 호모 폴리머 또는 융점이 200℃ 이상인 공중합 폴리에스테르가 바람직하다.
폴리에스테르 중에는 에틸렌계 중합체, 열가소성 엘라스토머(elastomer), 폴리알릴레이트, 폴리카보네이트 등의 개질수지성분의 적어도 한 종류를 함유시킬 수 있다. 이 개질수지성분의 첨가량은 일반적으로 폴리에스테르 100 중량부 당 50중량부 이하, 특히 5~35 중량부가 바람직하다.
본 발명에 사용하는 폴리에스테르에는 그 자체가 공지의 플라스틱용 배합제, 예를 들면 산화방지제, 열안정제, 자외선 흡수제, 대전방지제, 충전제, 착색제 등을 배합할 수가 있다. 성형용기를 불투명화하는 목적에는 탄산칼슘, 규산칼슘, 알루미나, 실리카, 각종 점토, 소석고, 활석, 마그네시아 등의 충전제나 이산화티탄, 황색 산화철, 적색 산화철, 군청, 산화 크롬 등의 무기안료나 유기안료를 배합할 수가 있다.
본 발명의 용기는 상기의 폴리에스테르 단층으로 구성되는 단층용기, 또는 가스차단성 수지, 리사이클 폴리에스테르 수지, 산소흡수성 수지 등의 다른 수지층과의 다층용기라도 된다.
상기의 다층용기에서의 다른 수지층은 2층 구성으로 외층으로서 사용할 수도 있으며, 또한 3층 이상의 구성으로 중간층으로서 사용할 수도 있다.
가스차단성 수지로서는 공지된 임의의 것, 예를 들면 에틸렌 비닐 알콜 공중합체(EVOH), 나일론 수지(Ny), 가스차단성 폴리에스테르 수지(BPR), 환상 올레핀계 공중합체 등을 이용할 수가 있다.
리사이클 폴리에스테르(PCR)로서는 사용이 끝난 폴리에스테르 용기를 회수하여, 이물을 제거하고, 세정하여, 건조시켜서 얻어지는 입자 형상 또는 분말형상의 폴리에스테르가 사용된다.
리사이클 폴리에스테르는 단독으로 사용할 수도 있으며, 순수 천연 폴리에스테르와의 혼합물로서 사용할 수도 있다. 리사이클 폴리에스테르가 저하된 고유점도를 가진 경우에는 순수 천연 폴리에스테르와 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며, 이 경우 리사이클 폴리에스테르:순수 천연 폴리에스테르의 배합비는 9:1~2:8의 중량비에 있는 것이 바람직하다.
이 리사이클 폴리에스테르(PCR)층은 순수 천연 폴리에스테르로 샌드위치된 3층 이상의 다층구조에서 사용하는 것이 좋다.
상기의 다층용기의 다른 수지층으로서는 산소흡수성 수지를 사용할 수 있다. 산소흡수성 수지로서는 금속계 산화촉매와 산화성 유기성분을 함유하는 것이 사용된다.
산화성 유기성분으로서는 천이(遷移)금속계 촉매의 촉매작용에 의하여 산화되는 수지이며, (ⅰ)탄소측쇄(a)를 포함하며, 또한 주쇄 또는 측쇄에 카르복실산기, 카르복실산 무수물기, 카르복실산 에스테르기, 카르복실산 아미드기 및 카르보닐기로 구성되는 군으로부터 선택된 적어도 1개의 관능기(b)를 포함하는 수지, (ⅱ)폴리아미드 수지, (ⅲ)에틸렌계 불포화기 함유 중합체 등이 사용된다.
천이금속계 촉매로서는 철, 코발트, 니켈 등의 주기율표 제Ⅷ족 금속성분이 바람직하나, 그 외에 동, 은 등의 제Ⅰ족 금속,:주석, 티탄, 질코늄 등의 제Ⅳ족 금속, 바나듐 등의 제Ⅴ족, 크롬 등의 제Ⅵ족, 망간 등의 제Ⅶ족 금속성분을 들 수 있다. 이들 금속성분 중에서도 코발트 성분은 산소흡수속도가 크며, 특히 적합하다.
천이금속계 촉매는 상기의 천이금속의 저가수 무기산염 또는 유기산염 또는 착염 형태로 일반적으로 사용되며, 수지 당 100~1000ppm의 양을 사용하는 것이 좋다.
또한, 다층용기에 있어서는 상기의 폴리에스테르 수지층과 가스차단성 수지, 산소흡수성 수지 등의 다른 수지층과의 사이에 열접착성이 없는 경우에는 양 수지층간에 접착제 수지층을 개재시킬 수 있다.
접착제 수지로서는 특별히 한정되지 않으나, 산변성 올레핀계 수지, 예를 들면 무수 말레산 그라프트 폴리에틸렌, 무수 말레산 그라프트 폴리프로필렌 등을 사용할 수가 있다.
본 발명의 폴리에스테르 용기에 사용하는 덮개부재로서는 그 자체가 공지된 용기형성소재, 예를 들면 수지, 금속 또는 그들의 적층체로부터 형성된다. 예를 들면, 2축연신 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름, 2축연신 나일론 필름 등의 열가소성 수지 필름, 각종 종이기재, 알루미늄박, 주석박, 동박, 함석박 등의 금속박, 에틸렌 비닐 알콜 공중합체(EVOH), 나일론 수지(Ny), 가스차단성 폴리에스테르 수지(BPR), 환상 올레핀계 공중합체 등 각종 가스차단성 수지 내지는 필름을 드라이 라미네이션, 샌드위치 라미네이션, 압출 라미네이션, 서멀 라미네이션 등의 공지된 임의의 방법으로 제조한 적층체를 적용할 수 있다.
그러나, 그들 중에서도 덮개부재는 융점이 110~225℃인 폴리에스테르 수지로 구성되는 실런트층을 가지는 것이 바람직하며, 특히 결정화속도가 빠르며, 열융착 후의 고화속도가 빨라지는 점, 적당한 내열성과 저온 열융착성을 양립하는 점, 교합 밀봉성 등이 뛰어난 점 등으로부터 유리전이점(Tg)이 -75~30℃, 융점이 120~200℃인 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)계 수지를 사용하는 것이 바람직하다.
상기의 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)계 수지라는 것은, 1,4-부탄디올과 테레프탈산 또는 그 저급 알콜 에스테르를 중축합하여 얻어지는 폴리에스테르이며, 호모폴리머 외에 테레프탈산의 일부를 2관능성 내지 다관능성 카르복실산의 1종류 이상성분이며, 및/또는 1,4-부탄디올 성분 일부를 2관능성 내지 다관능성 알콜의 1종류 이상 성분으로 치환한 코폴리에스테르를 포함한다. 2관능성 내지 다관능성 카르복실산으로서는 예를 들면 이소프탈산, 오르트프탈산, 2,6-나프탈렌 디카르복실산, 파라페닐렌 디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산, 호박산, 글루탈산, 아디핀산, 스베린산, 아제라인산, 세바신산, 도데칸디온산, 트리메리트산, 피로메리트산 등을 들 수 있다.
또한, 2관능성 내지 다관능성 알콜로서는 1,2-프로필렌 글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리트리메틸렌 글리콜, 폴리테트라메틸렌 글리콜, 1,4-디클로헥산 디메탄올, 트리메티롤프로판, 펜타에리스리톨 등을 들 수 있다.
상기의 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)계 수지에는, 예를 들면 박리용이성(easy peel)을 부여하는 등의 목적에서, 개질수지성분으로서 다른 폴리에스테르 수지, 에틸렌계 중합체, 열가소성 엘라스토머, 폴리아리레이트, 폴리카보네이트 등의 적어도 1종을 혼합할 수 있다. 이들 개질수지성분은 일반적으로 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)계 수지 100중량부당 60중량부까지의 양, 특히 적합한 것은 3 내지 20중량부의 양으로 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용하는 폴리부틸렌 테레프탈레이트계 수지 필름은 인프레이션법, 캐스트법, 압출코팅법 등, 공지의 막제조방법으로 단층 또는 다층으로, 각각의 성형법에 적합한 Ⅳ의 수지를 적절히 선택함으로써 제막(製膜)할 수 있다. 제막 안정성이라는 점에서는 예를 들면, 인프레이션법에서는 1.2 이상, 캐스트법에서는 1.0~1.4, 압출 코팅법에서는 0.8~1.2인 Ⅳ의 수지가 바람직하다.
상기의 폴리부틸렌 테레프탈레이트계 수지에는 제막성 개선을 목적으로 하여, 에틸렌계 공중합체를 폴리부틸렌 테레프탈레이트계 수지에 3~20 중량부를 첨가할 수 있다. 이것은 예를 들면 캐스트법이나 압출 코팅법에 있어서의 네크인 저감에 효과적으로 작용한다. 예를 들면, 덮개부재에 스트로 등을 꽂을 수 있는 성질의 것을 부여하는 경우나, 덮개부재를 찢어서 개봉하는 경우에는 필름 두께는 예를 들면 40μm 이하, 보다 바람직하게는 30μm 이하로 하는 것이 바람직하며, 또한 Ⅳ는 1.0 이하로 하는 것이 바람직하나, 이 경우에는 캐스트법이나 압출 코팅법으로 생기는 극단적인 네크인, 모서리부의 흔들림, 지그재그 등, 제막상의 문제를 대폭적으로 개선할 수 있다.
제막성 개선을 목적으로 한 에틸렌계 공중합체로서는 예를 들면 저-, 중-, 또는 고-밀도의 폴리에틸렌, 선상 저밀도 폴리에틸렌, 선상 초저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-부텐-1공중합체, 에틸렌-프로필렌-부텐-1공중합체, 에틸렌-아세톤산비닐 공중합체, 이온 가교 올레핀 공중합체(아이오노머), 에틸렌-아크릴산 에스테르 공중합체, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-메타크릴산 공중합체, 에틸렌-말레산 공중합체, 에틸렌-이타콘산 공중합체, 에틸렌-무수 말레산 공중합체, 에틸렌-말레산 모노메틸 에스테르 공중합체, 에틸렌- 말레산 모노에틸 에스테르 공중합체 등을 열거할 수 있다. 아이오노머 이온 종류로서는 Na, K, Zn 등의 것이 사용된다.
이들 중 폴리부틸렌 테레프탈레이트계 수지 중에 분산하기 쉬운 점에 있어서, 예를 들면, 에틸렌-메타크릴산, 아이오노머 등과 같이 분자사슬 중에 극성기를 가진 공중합체가 바람직하다. 또한, 공중합체 중의 산성분 분량으로서는 악취의 관점에서 12중량% 이하가 바람직하며, 특히 6중량% 이하가 바람직하다.
상기의 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)계 수지에는 그 자체가 공지의 플라스틱용 배합제, 예를 들면 산화방지제, 열안정제, 자외선 흡수제, 대전방지제, 충전제, 윤활제, 무기계 내지 유기계 착색제 등을 배합할 수 있다.
상기의 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)계 수지층의 두께로서는 안정된 밀봉성능과 전열성 면에서 3~50μm가 바람직하다. 또한, 열융착시의 스퀴즈를 방지하기 위하여 다층화하는 것이 바람직하며, 실런트층은 3~20μm, 인접하는 층에는 200℃ 이상의 융점을 가진 폴리에스테르계 수지를 공압출법 등에 의하여 10~30μm의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
1. 결정화도의 측정
(1) 플랜지부 및 돌기부의 결정화도 측정
결정화도는 밀도법에 의하여 이하의 식으로부터 산출하였다.
Xcv = (ρc(ρ-ρa))÷(ρ(ρc-ρa))
Xcv : 측정수지시료의 결정화도(%)
ρ : 측정수지시료의 밀도(ｇ／㎤)
ρa : 완전비결정질 수지의 밀도(ｇ／㎤)
ρc : 완전결정질 수지의 밀도(ｇ／㎤)
본 발명에서는 폴리에스테르 수지에서 일반적으로 사용되고 있는 ρa=1.335, ρc=1.455 로 계산하였다.
본 발명에 있어서의 폴리에스테르 용기의 플랜지부, 또는 돌기부의 밀도분포 등 미소(微小)부분의 밀도는 레이저 라만 분광장치를 사용하여 이하의 식으로부터 산출하였다.
ρ = (Δν1/2-κ1)÷κ2
Δν1/2 : 레이저 라만 분광 스펙트럼 상의 파장 1730㎝-1 에 나타나는 최고점의 반치폭(半値幅)(㎝-1 )
κ1 : 반치폭을 종축, 밀도를 횡축으로 한 검량선으로부터 구해지는 절편
κ2 : 반치폭을 종축, 밀도를 횡축으로 한 검량선으로부터 구해지는 경사
(2) 플랜지부 저결정화 영역의 비율
플랜지부(4)의 단면의 결정화도 분포를 측정하여, 결정화도가 20% 이상인 결정화부를 (a), 결정화도가 20% 미만인 비결정 또는 저결정화 영역을 (b)라고 하고, 이하의 식에서 정의한 상기의 플랜지부(4)에 있어서의 비결정 또는 저결정화 영역(b)의 비율을 구하였다 (도2).
저결정화 영역(b)의 비율(%)=(b)/[(a)+(b)]×100
2. 평가
헤드 스페이스가 30cc가 되도록 60℃의 증류수를 컵 형상 폴리에스테르 용기에 충전하며, 덮개부재를 230℃의 플랫 실 헤드를 사용하여, 축가중 980N의 조건에서 1초간 가압을 2회 실시하고, 플랜지부에 물을 부착시킨 교합 상태에서 열융착하여 평가용 샘플로 하였다.
또한, 밀봉한 컵 형상 폴리에스테르 용기를 80℃의 온수 속에 플랜지부를 아래로 하여 30분간 침지하고, 플랜지부의 변형 유무, 밀봉 불량 유무를 눈으로 평가하였다.
3. 덮개부재
4종류의 밀봉자재를 캐스트기로 제막하여, 이것을 우레탄계 접착제를 사용하여 드라이 라미네이트하여, 외층측으로부터 9μm의 2축연신 PET 필름(BO-PET)/15μm의 알루미늄박(AL박)/30μm의 실런트층으로 형성된 3층 구성의 표1에 도시한 덮개부재를 작성하였다.
완성된 덮개부재를 65℃의 과산화수소수에 10초간 침지한 후, 열풍으로 건조하고, 각 실시예, 비교예로 각각 사용하였다.
또한, 덮개부재 1에 관하여는 실런트층 상에 서포트층을 형성하였다.
Figure 112006031426321-pct00004
※실런트층 수지
수지A:폴리부틸렌 테레프탈레이트/이소프탈레이트
수지B:폴리부틸렌 테레프탈레이트
수지C:디올 성분으로서 폴리에테르 글리콜을 함유하는 폴리부틸렌 테레프탈레이트/이소프탈레이트
※덮개부재1:제막성 개선을 위하여, EMAA(에틸렌메타크릴산 공중합체)[미츠이 듀폰(주)제 뉴크렐 AN4228C]를 수지B에 대하여 5중량부 첨가한 서포트층을 형성하였다.
실시예1
폴리에스테르 수지 시트로서, 유리전이온도(Tg) 73℃의 호모폴리에틸렌 테레프탈레이트[(유니치카(주)제 NEH2040H)]로 시작(試作)한 두께 1.8㎜의 비결정 폴리에틸렌 테레프탈레이트 시트를 사용하여, 시트 온도:95℃, 수형 플러그 온도:90℃, 암형 온도:180℃ 및 클램프형 온도:90℃로 하여, 상기의 제1 실시형태의 방법에 의하여 플랜지부에 저결정화부를 가진, 다음의 내열성 컵 형상 폴리에스테르 용기를 성형하였다.
[컵 형상 폴리에스테르 용기의 형상]
컵 높이 :106㎜
플랜지부 내경:61㎜
플랜지부 외경:71㎜
바닥부 직경 :47㎜
돌기부 형상 :도4(a)
돌기부 높이 :0.25㎜
돌기부 폭 :1.8㎜
얻어진 컵 형상의 폴리에스테르 용기에 덮개부재로서 표1 속의 덮개부재(1)를 사용하여 평가하였다.
그 결과를 표2에 표시한다.
실시예2
돌기부 높이를 0.1㎜로 하고, 덮개부재로서 표1 속의 덮개부재 2를 사용한 이외는 실시예 1과 같이 컵 형상의 폴리에스테르 용기를 성형하여, 덮개부재를 열융착하여 평가하였다.
실시예3
돌기 높이를 0.3㎜로 하고, 덮개부재로서 표1 속의 덮개부재 6을 이용한 이외는 실시예 1과 같이 컵 형상의 폴리에스테르 용기를 성형하여, 덮개부재를 열융착하여 평가하였다.
실시예4
사출성형에 의하여 플랜지부를 가진 예비성형체를 성형한 후, 95℃로 가열한 이외는 실시예 1과 같은 방법에 의하여 컵 형상의 폴리에스테르 용기를 성형하였다.
얻어진 컵 형상의 폴리에스테르 용기에 덮개부재로서 표1 속의 덮개부재(4)를 사용하여 실시예 1과 같이 열융착하여 평가하였다.
실시예5
용융압출 후, 일정 치수로 절단한 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지의 용융덩어리를 압축성형하여, 도4(b)에 도시하는 두께 2㎜의 플랜지부(4) 및 높이 0.5㎜, 폭 2.5㎜의 돌기부(5)를 가진 비결정 예비성형체를 작성하였다.
다음으로 이 예비성형체의 플랜지부 상부면 및 돌기부를 금형으로 냉각하면서 플랜지부 측면 및 하부면을 히터로 가열하여, 도3(e)에 도시하는 플랜지부 상부면과 돌기부 및 그 근방이 비결정 또는 저결정이며, 플랜지부 주요부분이 열결정화한 예비성형체를 작성하였다.
또한, 이 예비성형체의 플랜지부 및 돌기부를 제외한 부분을 적외선 히터에 의하여 105℃가 될 때까지 가열하여, 도19에 도시한 상기의 제2 실시형태의 방법(연신 블로우 성형)에 의하여 내열성을 가진 실시예 1과 같은 치수의 컵 형상의 폴리에스테르 용기를 성형하였다.
얻어진 컵 형상 폴리에스테르 용기에 실시예 1과 같이 덮개부재를 열융착하여 평가하였다.
실시예6
예비성형체로부터 만들어진 컵 형상의 폴리에스테르 용기를 도20에 도시한 상기의 제2 실시형태 방법(매치드 몰드 성형)에 의하여 얻은 이외는 실시예 5와 같이 덮개부재를 열융착하여 평가하였다.
비교예1
암형의 온도를 50℃로 하여, 플랜지부를 열결정화하지 않고, 돌기 높이를 0.5㎜로 한 이외는 실시예 1과 같이 컵 형상의 폴리에스테르 용기에 덮개부재를 열융착하여 평가하였다.
비교예2
컵 형상의 폴리에스테르 용기의 플랜지부 상부면에 돌기부를 형성하지 않는 이외는 실시예 1과 같이 컵 형상의 폴리에스테르 용기에 덮개부재를 열융착하여 평가하였다.
비교예3
플랜지부 전체를 비결정 또는 저결정 상태를 유지하기 위하여, 실시예 5에 있어서 히터 가열에 의하여 플랜지부를 열결정화시키는 공정을 생략하는 동시에 블로우 성형금형의 플랜지부가 접촉하는 부분에 냉각수를 흐르게 하여 냉각시킨 이외는 실시예 5와 같이 컵 형상의 폴리에스테르 용기를 성형함과 동시에 덮개부재를 열융착하여 평가하였다.
비교예4
히터 가열에 의하여 플랜지부 전체를 열결정화시킨 이외는 실시예 5와 같이 컵 형상의 폴리에스테르 용기를 성형함과 동시에 덮개부재를 열융착하여 평가하였다.
비교예5
저결정화 영역의 비율을 70%로 한 이외는 실시예 5와 같이 컵 형상의 폴리에스테르 용기를 성형함과 함께 덮개부재 1을 열융착하여 평가하였다.
평가한 결과, 실시예 1~6에 있어서는 밀봉 강도가 뛰어나며,교합 밀봉 시의 발포, 열융착시의 플랜지부의 변형, 중탕시 덮개부재의 박리를 일으키는 경우가 없었다.
이것에 대하여 비교예 1~5에 있어서는 밀봉 강도 저하, 교합 밀봉 시의 발포, 열융착시의 플랜지부의 변형, 중탕시 덮개부재의 박리 중 어느 한 가지 현상이 발생하였다.
이들 결과를 표2에 표시한다.
Figure 112006031426321-pct00005
이상으로 본 발명에 관하여 바람직한 실시형태를 도시하여 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시형태에만 한정되는 것이 아니고 시트로 구성되는 성형품, 사출성형이나 압축성형에 의한 성형품, 나아가서는 이들 성형품을 예비성형체로서 열성형한 성형품 등 본 발명범위에서 여러 가지 변경실시가 가능한 것은 두말할 나위도 없다.
또한, 전술한 실시형태에서는 컵 형상의 용기형상의 것을 일례로서 들었으나, 접시 형상, 병 형상 또는 튜브 형상 등, 기타 형상을 가진 용기에도 적용할 수 있다.
또한, 전술한 실시형태에서는 개구주연부가 열융착용 플랜지부를 구비하고 있는 것을 예로 들었으나, 개구주연부가 플랜지부를 구비하지 않은 용기에도 본 발명은 적용가능하다.
즉, 용기의 개구주연부가 플랜지부를 구비하고 있는지 아닌지에 관계없이 덮개부재가 열융착되는 개구주연부에 강성을 부여하면서 저온 열융착성과 함께 열융착 강도의 향상을 도모할 수 있는 한, 용기의 형상 그 자체는 특별히 한정되지 않는다.
구체적으로는 도22에 도시한 바와 같은 입구가 넓은 병(1a)에도 본 발명을 적용할 수 있다. 도22에 도시하는 입구가 넓은 병(1a)은 개구주연부(4)의 상부면에 내부덮개로서의 내부 밀봉재(6)를 열융착하고, 또한 개구부에 덮개체(蓋體)(도시하지 않음)가 나착(螺着)되도록 구성한 것이다.
이와 같은 입구가 넓은 병(1a)에 있어서도 본 발명을 적용함으로써 내부밀봉재(6)가 열융착되는 개구주연부(4)에 강성을 부여하여, 저온 열융착성과 함께 열융착 강도의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 예를 들면 도23(a)에 도시한 바과 같이 입구가 넓은 병(1a)의 개구주연부(4)의 상부면(41)에 돌기부(5)를 형성하여 두고, 내부 밀봉재(6)를 개구주연부(4)의 상부면(41)에 열융착할 때에 돌기부(5)를 변형시켜, 도23(b)에 도시하는 바와 같이 개구주연부(4)의 상부면(41)에 밀착한 상태에서, 수지편(57)이 용기 안쪽에 돌출하여 형성되도록 하고, 이 수지편(57)을 내부 밀봉재(6)의 실런트층(61)에 접합시킴으로써 밀봉 강도의 불균일을 억제할 수가 있다.
또한, 도23(a)에 도시하는 예에서는 수지편(57)이 용기 안쪽에 형성하기 쉽도록 하기 위하여, 돌기부(5)가 용기 안쪽에 쓰러진 형태로 하고 있다. 이러한 형태는 사출성형이나 압축성형으로 형성할 수 있으며, 또한, 개구주연부의 상부면(41)에, 예를 들면 가열된 비점착성 공구를 압압하는 등의 후가공을 실시함으로써도 형성할 수 있다.
이 외에도 열융착 덮개나 내부 밀봉재에 의하여 개구부를 밀봉하는 병, 튜브, 스파우트가 부착된 파우치 등에도 동일하게 본 발명을 적용할 수 있다.
본 발명 폴리에스테르 용기는 식료, 음료, 의약품 등의 용기로서 특히 내열용 폴리에스테르 용기로서 각종 분야에 있어서 널리 이용할 수 있다.

Claims (30)

  1. 결정화된 개구주연부의 상부면에 돌기부를 형성하고, 또한 해당 돌기부의 적어도 열융착면이 될 부분을 비결정 또는 저결정부로 한 폴리에스테르 용기에 있어서, 실런트층을 내면에 구비한 덮개부재가 상기의 돌기부와 상기의 실런트층을 대향시켜서 열융착되며,
    열융착시에 상기의 돌기부가 용융압압되어서 변형되고, 상기의 개구주연부의 상부면에 밀접한 상태에서 용기 안쪽에 돌출형성된 수지편을 구비하고,
    상기의 수지편이 상기의 덮개부재의 실런트층과 접합되어 있음과 동시에,
    상기의 돌기부보다 용기 바깥쪽에 있어서의 상기의 개구주연부의 상부면이 상기의 돌기부보다 용기 안쪽에 있어서의 상기의 개구주연부의 상부면에 대하여 아래쪽에 형성되고,
    상기의 덮개부재를 열융착할 때에 용융압압되어 변형하는 상기의 돌기부의 용기 바깥쪽에는 수지저류부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기의 결정화된 개구주연부의 결정화도가 20% 이상이며, 돌기부의 비결정 또는 저결정부의 결정화도가 20% 미만인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기의 개구주연부에 비결정 또는 저결정부를 형성한 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기의 돌기부의 두께가 0.1~2.0㎜인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기의 돌기부를 상기의 개구주연부 상부면의 중앙과 외주측의 양쪽 또는 한쪽에, 또는 중앙으로부터 외주측에 걸쳐서 형성한 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    해당 용기가 컵 형상 용기이며, 적어도 몸통부가 배향결정 또는 열결정화되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기의 개구주연부가 플랜지부를 형성하며, 상기의 플랜지부의 상부면에 상기의 돌기부를 형성한 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기.
  8. 개구주연부의 상부면에 돌기부가 형성된 폴리에스테르 용기에 있어서, 실런트층을 내면에 구비한 덮개부재가 상기의 돌기부와 상기의 실런트층을 대향시켜서 열융착되며,
    열융착시에 상기의 돌기부가 용융압압되어 변형하고, 상기의 개구주연부의 상부면에 밀접한 상태에서 용기 안쪽에 돌출형성된 수지편을 구비하며, 상기의 수지편이 상기의 덮개부재의 실런트층과 접합하고 있는 것과 동시에,
    상기의 돌기부보다 용기 바깥쪽에 있어서의 상기의 개구주연부의 상부면이 상기의 돌기부보다 용기 안쪽에 있어서의 상기의 개구주연부의 상부면에 대하여 아래쪽에 형성되고,
    상기의 덮개부재를 열융착할 때에 용융압압되어 변형하는 상기의 돌기부의 용기 바깥쪽에는 수지저류부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기.
  9. 제1항, 제2항 또는 제8항에 있어서,
    상기의 개구주연부와 상기의 덮개부재의 실런트층이, 개봉이 용이한 열융착 강도로 접합되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기.
  10. 제1항, 제2항 또는 제8항에 있어서,
    상기의 수지편이 끝이 가늘어지는 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기.
  11. 개구주연부의 상부면에 돌기부가 형성되고, 실런트층을 내면에 구비한 덮개부재가 상기 돌기부와 상기 실런트층을 대향시켜서 열융착되는 폴리에스테르 용기에 있어서,
    상기 덮개부재를 열융착할 때 용융압압된 상기 돌기부가 상기 개구주연부의 상부면을 따라 상기 개구주연부의 상부면에 밀접한 상태로 변형하여 용기 안쪽에 돌출한 수지편이 되도록 상기의 개구주연부의 상부면이 상기의 돌기부의 기부(基部)에서부터 용기 안쪽을 향하여 비스듬하게 위쪽으로 경사지는 테이퍼면을 형성하고 있는 것과 동시에,
    상기 돌기부의 용기 바깥쪽에는 수지저류부가 형성되도록 상기의 돌기부보다 용기 바깥쪽에 있어서의 상기의 개구주연부의 상부면이 상기의 돌기부보다 용기 안쪽에 있어서의 상기의 개구주연부의 상부면에 대하여 아래쪽으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기.
  12. 제1항, 제2항, 제8항 및 제11항 중 어느 한 항에 기재된 폴리에스테르 용기에 있어서,
    융점이 110℃~225℃인 폴리에스테르 수지로 구성된 실런트층을 가진 덮개부재를 상기의 개구주연부에 열융착한 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기의 실런트층이 폴리부틸렌 테레프탈레이트계 수지인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기.
  14. 결정화된 개구주연부의 상부면에 돌기부를 형성하고, 또한 해당 돌기부의 적어도 열융착면이 될 부분을 비결정 또는 저결정부로 한 폴리에스테르 용기에 있어서,
    상기의 개구주연부의 상부면에 실런트층을 내부면에 구비한 덮개부재를 상기의 돌기부와 상기의 실런트층을 대향시켜서 실 헤드로 밀봉부를 가열가압하여 열융착할 때,
    상기의 실 헤드에 의하여 상기의 돌기부를 용융압압하고,
    상기의 돌기부를 상기의 개구주연부의 상부면을 따라서 상기의 개구주연부의 상부면에 밀접한 상태로 변형시킴으로써 용기 안쪽에 돌출하는 수지편을 형성하면서,
    상기의 수지편을 상기의 덮개부재의 실런트층과 접합시키는 것과 동시에,
    상기의 돌기부보다 용기 바깥쪽에 있어서의 상기의 개구주연부의 상부면을 상기의 돌기부보다 용기 안쪽에 있어서의 상기의 개구주연부의 상부면에 대하여 아래쪽에 형성하고,
    상기의 덮개부재를 열융착할 때에 용융압압되어 변형하는 상기의 돌기부의 용기 바깥쪽에 수지저류부를 형성하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기의 밀봉방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기의 개구주연부와 상기의 덮개부재의 실런트층을 개봉이 용이한 열융착 강도로 접합시키는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기의 밀봉방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기의 돌기부의 용기 바깥쪽을 절결하여, 상기의 수지저류부의 형상이나 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기의 밀봉방법.
  17. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기의 개구주연부의 상부면에 상기의 돌기부의 기부로부터 용기 안쪽을 향하여 비스듬하게 위쪽으로 경사지는 테이퍼면을 형성하고, 상기의 실 헤드에 의하여 용융압압된 돌기부를, 상기의 테이퍼면을 따라서 변형시킴으로써 상기의 수지편을 끝이 가늘어지는 형상으로 형성하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기의 밀봉방법.
  18. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기의 실 헤드에 단부(段部)를 형성하고, 상기 단부에 의하여 상기의 수지편의 형상이나 크기를 제어하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기의 밀봉방법.
  19. 폴리에스테르 용기의 제조방법에 있어서,
    개구주연부가 구비하는 플랜지부의 하부면을 암형으로 지지하며, 상기의 플랜지부의 상부면의 성형면에 홈부를 가진 클램프형으로 돌기부를 형성하고, 상기의 플랜지부의 결정화를 상기 클램프형과 암형에 의한 배향결정 및 열결정으로 실시하고, 상기 돌기부의 비결정화 또는 저결정화를 상기 클램프형의 홈부에서 실행하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기의 제조방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기의 폴리에스테르 용기를 비결정성 또는 저결정성 수지 시트로 성형하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기의 제조방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기의 폴리에스테르 용기를 비결정성 또는 저결정성 사출성형 또는 압축성형에 의하여 형성된 용기중간용 성형체로부터 성형하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기의 제조방법.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기의 클램프형 홈부의 깊이(H)가 0.1~0.35㎜인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기의 제조방법.
  23. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기의 클램프형의 온도를 70~130℃로 하고, 암형의 온도를 130~200℃로 하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기의 제조방법.
  24. 폴리에스테르 용기의 제조방법에 있어서,
    사출성형 또는 압축성형에 의하여 개구주연부의 상부면에 돌기부를 가지며, 상기 돌기부보다 용기 바깥쪽에 있어서의 상기 개구주연부의 상부면이 상기 돌기부보다 용기 안쪽에 있어서의 상기 개구주연부의 상부면에 대하여 아래쪽에 형성된 용기중간용 성형체 또는 용기성형체를 성형하고, 또한, 개구주연부를 열결정화함과 동시에 개구주연부의 상부면에 형성한 돌기부를 비결정 또는 저결정처리하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기의 제조방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기의 돌기부의 비결정 또는 저결정 처리를 돌기부와 그 근방의 양방 또는 일방을 냉각하여 실시하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기의 제조방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기의 돌기부의 비결정 또는 저결정처리를 상기의 돌기부를 가열용융처리 후 급냉하여 실시하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 용기의 제조방법.
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