KR101171585B1 - 배리어성이 우수한 합성수지제 용기 - Google Patents
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Abstract
장기에 걸쳐 보관해도 미연신부에 백탁이 생기지 않는 배리어성이 우수한 합성수지제 용기를 제공한다. 본 발명의 PET 병은 PET으로 이루어지는 기재층(11)과, 이 기재층(11)보다 기체 투과성이 낮은 배리어층(12)을 가지고, 이 배리어층(12)을, 메타자일렌기 함유 폴리아미드로 이루어지는 배리어재에 메타자일렌이소프탈아미드 구조와 헥사메틸렌 이소프탈아미드 구조를 가지는 비결정성 폴리아미드를 함유시킨다. 이 비결정성 폴리아미드에는 메타자일렌디아민과 이소프탈산의 공중합체(MXDI)와, 헥사메틸렌디아민과 이소프탈산의 공중합체(6I)의 코폴리아미드(MXDI/6I)를 이용하며 배리어층(12)에서의 비결정성 폴리아미드의 함유량을 15중량퍼센트 이상, 25중량퍼센트 이하의 범위로 한다.
Description
본 발명은 합성수지로 이루어지는 기재층과, 이 기재층보다 기체 투과성이 낮은 배리어층을 가지는 배리어성이 우수한 합성수지제 용기에 관한 것이다.
PET(폴리에틸렌테레프탈레이트) 병으로 대표되는 합성수지제 용기는 약간이지만 산소나 탄산 가스 등을 투과시킨다고 알려져 있어, 이것을 저지할 목적으로 PET 수지로 이루어지는 기재층에 가스 배리어층을 적층한 것이 제안되어 있다(예를 들어 특허문헌1 참조).
그러나 이러한 용기를 블로우 성형하는 경우, 해당 제품을 장기에 걸쳐 보관하면 미연신부(예를 들어 블로우 성형품이 병인 경우, 그 네크부)에 백탁이 생기는 경우가 있다. 이러한 백탁은 용기 본래의 성능에는 아무런 문제가 없기는 하지만 용기의 외관이 나빠진다는 문제가 있다.
이에 대하여 본원 발명자는 백탁의 원인이 가스 배리어층에 있다는 것을 찾아냈다. 예를 들어 가스 배리어층의 재료로서 메타자일렌디아민과 아디프산의 축중합에 의해 얻어지는 폴리아미드 MXD6(미쓰비시가스화학 주식회사 제조)을 이용한 경우를 예로 하면, 백탁의 원인은 MXD6의 결정화에 있다. 또 MXD6의 결정화는 MXD6의 수분율이 상승함으로써 유리전이 온도와 결정화 온도가 저하되면 촉진된다.
그래서 본원 발명자는 적어도 가스 배리어층의 결정화 온도를 향상시키면 미신연부에서의 백탁의 발생을 억제할 수 있는 것을 인식하기에 이르렀다.
본 발명이 해결해야 할 과제는 기재층과 배리어층을 가지며 배리어성이 우수한 합성수지제 용기를 블로우 성형하고 장기에 걸쳐 보관하면 미연신부에 백탁이 생기는 점에 있으며, 본 발명의 목적은 장기에 걸쳐 보관해도 미연신부에 백탁이 생기는 일이 없는 배리어성이 우수한 합성수지제 용기를 제공하는 것에 있다.
본 발명인 배리어성이 우수한 합성수지제 용기는, 합성수지로 이루어지는 기재층과 이 기재층보다 기체 투과성이 낮은 배리어층을 가지는 배리어성이 우수한 합성수지제 용기에 있어서, 상기 배리어층은 결정화 피크 온도가 150℃ 이상인 합성수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.
"결정화 피크 온도"란 시차주사열량계(DSC)를 사용해 결정화에 의한 발열량을 측정하고 이 발열량 특성을 기초로 하여 산출한 온도지만, 본 발명에서는 20℃에서 10℃/min의 승온 속도로 270℃까지 가열하여 그 상태를 5분간 유지한 후 일단 20℃까지 빙랭시키고, 다시 20℃에서 10℃/min의 승온 속도로 270℃까지 가열한 후의 결정화 피크 온도를 말한다.
또 결정화 피크 온도의 더 적합한 범위로는 150℃ 이상 170℃ 이하의 범위이다.
본 발명에 관련된 배리어층으로는, 메타자일렌이소프탈아미드 구조와 헥사메틸렌이소프탈아미드 구조를 가지는 비결정성 폴리아미드를 함유하고, 이 비결정성 폴리아미드가 배리어층에 함유되는 비율이 15중량퍼센트 이상 25중량퍼센트 이하의 범위에 있는 것을 들 수 있다.
배리어층의 구체예로는, 상기 비결정성 폴리아미드와, 기재층을 구성하는 재질보다 기체 투과성이 낮은 배리어재로 이루어지고, 이 배리어재가 메타자일렌기 함유 폴리아미드인 것을 들 수 있다. 또, 메타자일렌기 함유 폴리아미드로는 메타자일렌디아민과 아디프산을 축중합하여 얻어지는 폴리아미드를 들 수 있다.
이에 대해, 상기 비결정성 폴리아미드로는 메타자일렌디아민과 이소프탈산의 공중합체(MXDI: 폴리메타자일렌이소프탈아미드)와, 헥사메틸렌디아민과 이소프탈산의 공중합체(6I: 폴리헥사메틸렌이소프탈아미드)의 코폴리아미드(MXDI/6I)를 들 수 있다. 또한 상기 기재층으로는 폴리에틸렌테레프탈레이트에 의해 구성된 것을 들 수 있다.
본 발명에 따라 배리어층으로서 20℃에서 10℃/min의 승온 속도로 270℃까지 가열하여 그 상태를 5분간 유지한 후 일단 20℃까지 빙랭시키고, 다시 20℃에서 10℃/min의 승온 속도로 270℃까지 가열했을 때의 결정화 피크 온도가 150℃ 이상인 합성수지를 이용하면, 블로우 성형품으로서 장기에 걸쳐 보관해도 그 미신연부가 백탁되기 어려워진다.
즉, 본 발명에 의하면 장기에 걸쳐 가스 배리어 성능을 발휘하면서 미감을 해치는 일이 없다. 따라서 본 발명에 의하면 장기에 걸쳐 보관해도 백탁이 생기기 어려운, 배리어성이 우수한 합성수지제 용기를 제공할 수 있다.
또 상기 배리어층으로서 메타자일렌이소프탈아미드 구조와 헥사메틸렌이소프탈아미드 구조를 가지는 비결정성 폴리아미드를 함유하고, 이 비결정성 폴리아미드가 배리어층에 함유되는 비율이 15중량퍼센트 이상 25중량퍼센트 이하의 범위의 합성수지를 이용하면, 상기 서술한 백탁 방지의 효과를 용이한 방법으로 실현할 수 있다.
그리고 상기 배리어층이 상기 비결정성 폴리아미드와, 기재층을 구성하는 재질보다 기체 투과성이 낮은 배리어재로 이루어질 때, 이 배리어재로서 메타자일렌기 함유 폴리아미드를 이용하면 백탁 방지가 우수한 효과를 나타낸다.
또 본 발명에 관련된 비결정성 폴리아미드로서 메타자일렌디아민과 이소프탈산의 공중합체(MXDI), 헥사메틸렌디아민과 이소프탈산의 공중합체(6I)의 코폴리아미드를 이용하면, 백탁 방지가 우수한 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 PET 병(1)을 일부 단면으로 나타내는 측면도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 한 형태를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 PET 병(1)을 일부 단면으로 나타내는 측면도이다.
부호 1은 구부(2), 네크부(3), 숄더부(4), 몸체부(5) 및 바닥부(6)로 이루어지는 블로우 성형 병(이하, "병"이라 약칭한다)이다. 이러한 병(1)은 도면의 영역 X에 나타내는 바와 같이, 병 본체의 기본 형상을 형태짓는 기재층(11)을 내층 및 외층으로 하고, 이들 기재층(11) 사이에 가스 배리어층(12)이 개재되는 적층체이다.
기재층(11)은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(이하, "PET 수지"라 한다) 또는 PET 수지를 주성분으로 하는 합성수지로 이루어진다.
가스 배리어층(12)에는 20℃ 상태에서 승온 속도 10℃/min로 270℃까지 가열하여 그 상태를 5분간 유지한 제1 공정(이하, "1st_Run"이라 한다)을 거친 후 일단 20℃까지 빙랭시키고, 다시 20℃에서 승온 속도 10℃/min로 270℃까지 가열한 제2 공정(이하, "2nd_Run"이라 한다) 후의 결정화 피크 온도(Tpc)가 150℃ 이상 170℃ 이하의 범위에 있는 합성수지를 이용한다.
구체예로는, 기재층(11)보다 기체 투과성이 낮은 배리어재의 주성분에, 메타자일렌이소프탈아미드 구조와 헥사메틸렌이소프탈아미드 구조를 가지는 비결정성 폴리아미드(이하, "비결정성 폴리아미드"라 한다.)를 함유시킨 것을 이용한다.
또한 배리어재로는 메타자일렌기 함유 폴리아미드를 들 수 있으며, 예를 들어 메타자일렌디아민과 아디프산의 공중합체에 의해 구성된다.
이에 대해, 비결정성 폴리아미드로는 예를 들어 메타자일렌디아민과 이소프탈산의 공중합체(MXDI), 헥사메틸렌디아민과 이소프탈산의 공중합체(6I)의 코폴리아미드를 들 수 있다.
가스 배리어층(12)에서의 비결정성 폴리아미드의 함유율은 15중량퍼센트 이상, 25중량퍼센트 이하의 범위로 한다. 즉, 배리어재와 비결정성 폴리아미드의 혼합률(중량비)을 배리어재:비결정성 폴리아미드=85:15~75:25로 한다.
본 발명에 따라, 가스 배리어층(12)으로서 2nd_Run를 거친 후의 결정화 피크 온도(Tpc)가 150℃ 이상 170℃ 이하의 범위에 있는 합성수지를 이용하면, 블로우 성형품으로서 장기에 걸쳐 보관해 두어도 그 미신연부인 네크부(3)가 백탁되기 어려워진다.
즉, 병(1)에 의하면 장기에 걸쳐 가스 배리어 성능을 발휘하면서 미감을 해치는 일이 없다. 따라서 병(1)에 의하면 장기에 걸쳐 보관해도 백탁을 일으키기 어려운, 배리어성이 우수한 블로우 성형 병을 제공할 수 있다.
특히 본 형태와 같이 배리어층(12)으로서 메타자일렌이소프탈아미드 구조와 헥사메틸렌이소프탈아미드 구조를 가지는 비결정성 폴리아미드를 함유하고, 이 비결정성 폴리아미드가 배리어층(12)에 함유되는 비율이 15중량퍼센트 이상 25중량퍼센트 이하의 범위에 있는 합성수지를 이용하면, 상기 서술한 백탁 방지의 효과를 용이한 방법으로 실현할 수 있다.
그리고 본 형태와 같이 배리어층(12)이 비결정성 폴리아미드와 기재층(11)을 구성하는 재질(본 형태에서는 PET 수지)보다 기체 투과성이 낮은 배리어재로 이루어질 때, 이 배리어재로서 메타자일렌기 함유 폴리아미드를 이용하면 백탁 방지가 우수한 효과를 나타낸다.
또한 본 형태와 같이 비결정성 폴리아미드로서 메타자일렌디아민과 이소프탈산의 공중합체(MXDI)와 헥사메틸렌디아민과 이소프탈산의 공중합체(6I)의 코폴리아미드를 이용하면 백탁 방지가 우수한 효과를 나타낸다.
또한 본 발명에 따르는 용기의 층 구성은 본 형태의 층 구성으로 한정되는 것은 아니고, 적어도 기재층(11)과 가스 배리어층(12)의 2층이면 된다. 또 본 발명에 따르면, 병(1)을 가스 배리어층(12)만으로 형성해도 된다.
<실시예>
이하, 본 발명의 실시예와 그 비교예를 JIS K 7121에 준거한 방법으로 측정했을 때의 평가를 나타낸다.
평가에 이용한 샘플은 총중량 32g이고 500ml 내용량인 도 1에 나타내는 병에서 기재층(11)을 없애고, 그 네크부(3)에 있는 가스 배리어층(12)의 일부인 약 10mg을 시험편으로 한 것으로, 측정 장치로는 시차주사열량계 DSC6220(SIINT사 제조)를 사용했다.
또 이하의 표 1 내지 3에 나타내는 측정치는 각각 보외 결정화 개시 온도(Tic), 결정화 피크 온도(Tpc) 및 보외 결정화 종료 온도(Tec)이며, 첨가량의 단위계는 wt%(중량퍼센트)이다.
또한 표 1 내지 3의 측정치는 모두 20℃ 상태에서 승온 속도 10℃/min로 270℃까지 가열하여 그 상태를 5분간 유지한 "1st_RUN"을 거친 후 일단 20℃까지 빙랭시키고, 다시 20℃에서 승온 속도 10℃/min로 270℃까지 가열한 "2nd_RUN" 후에 측정한 수치이다.
또 표 1은 구부(2) 미연신부의 배리어층을 샘플로 하고 있다. 그리고 표 2는 연신부인 몸체부(5)의 배리어층을 샘플로 한 것이다.
MXD6 혼합률(%) | HB FE7103 혼합률(%) |
Tic (℃) |
Tpc (℃) |
Tec (℃) |
온도폭 (Tec-Tic) |
|
비교예 1 | 100 | 0 | 132.6 | 140.0 | 145.4 | 12.8 |
비교예 2 | 90 | 10 | 134.3 | 140.1 | 144.3 | 10.0 |
실시예 1 | 85 | 15 | 146.6 | 155.5 | 163.1 | 16.5 |
실시예 2 | 80 | 20 | 151.9 | 160.7 | 168.8 | 16.9 |
실시예 3 | 75 | 25 | 157.8 | 167.1 | 176.0 | 18.2 |
MXD6 혼합률(%) | HB FE7103 혼합률(%) |
Tic(℃) | Tpc(℃) | Tec(℃) | 온도폭 (Tec-Tic) |
|
비교예 1 | 100 | 0 | 129.5 | 136.4 | 141.9 | 12.4 |
비교예 2 | 90 | 10 | 133.3 | 138.7 | 143.3 | 10.0 |
실시예 1 | 85 | 15 | 145.4 | 153.7 | 160.9 | 15.5 |
실시예 2 | 80 | 20 | 152.3 | 161.9 | 171.1 | 18.8 |
실시예 3 | 75 | 25 | 156.6 | 166.1 | 175.9 | 19.3 |
비교예 1은 MXD6(미쓰비시가스화학 주식회사 제조 s6011)의 배리어재만으로 이루어지는 샘플이다. 또 비교예 2는 배리어재로서의 MXD6과 비결정성 폴리아미드(Grivory HB FE7103 EMS사 제조)를 90:10의 비율로 혼합한 샘플이다.
이에 대해, 실시예 1 내지 3은 각각 비교예 2와 동일한 배리어재 및 비결정성 폴리아미드를 85:15, 80:20, 75:25로 한 것이다.
상기 비교예 1, 2 및 실시예 1 내지 3을 각각 물을 충전하여 23℃-55%RH의 보존 환경하에서 보관했더니, 비교예 1에 대해서는 46일째에 네크부(3)에 백탁이 생겼고, 비교예 2에 대해서는 70일째에서 네크부(3)에 백탁이 생겼지만, 실시예 1 내지 3에서는 3개월이 경과한 시점에서도 백탁이 생기지 않았다.
이에 대해, 상기 비교예 1, 2 및 실시예 1 내지 3을 각각 물을 충전하여 40℃-75%RH의 보존 환경하에서 보관했더니, 비교예 1, 2에 대해서는 각각 8일째와 11일째에, 또 실시예 1 내지 3에 대해서는 각각 12일째, 14일째, 14일째에서 네크부(3)에 백탁이 생겼다.
23℃-55%RH | 40℃-75%RH | |
비교예 1 | 46일 백탁 | 8일 백탁 |
비교예 2 | 70일 백탁 | 11일 백탁 |
실시예 1 | 3개월 이상 | 12일 백탁 |
실시예 2 | 3개월 이상 | 14일 백탁 |
실시예 3 | 3개월 이상 | 14일 백탁 |
또 표 1 내지 3을 참조하면 보외 결정화 종료 온도(Tec)와 보외 결정화 개시 온도(Tic)의 온도폭이 클수록, 즉 결정화 속도가 느릴수록 백탁을 일으키기 어려운 것이 분명하다.
또 이하의 표 4는 상기 비교예 1, 실시예 1 내지 3에 대해 중간점 유리전이 온도(Tmg), 결정화 피크 온도(Tpc) 및 융해 피크 온도(Tpm)를 각각 1st_Run과 2nd_Run의 각각에서 계측한 결과이다.
Tmg(℃) | Tpc(℃) | Tpm(℃) | ||
비교예 1 |
1st_Run | 49.3 | 114.2 | 238.2 |
2nd_Run | 84.0 | 140.1 | 237.3 | |
실시예 1 |
1st_Run | 51.7 | 108.3 | 235.7 |
2nd_Run | 91.3 | 155.3 | 234.5 | |
실시예 2 |
1st_Run | 53.5 | 123.6 | 235.4 |
2nd_Run | 92.7 | 160.8 | 233.9 | |
실시예 3 | 1st_Run | 53.6 | 129.6 | 233.5 |
2nd_Run | 95.5 | 167.2 | 232.2 |
그리고 표 5는 각각 네크부(3)의 가스 배리어층(12)을 벗겨낸 시험편 일부의 흡수율 2% 부근에서의 중간점 유리전이 온도(Tmg), 결정화 피크 온도(Tpc) 및 융해 피크 온도(Tpm)의 DSC 측정에 의한 결과이다. 또한 흡수율은 교토전자공업 제조 칼피셔 수분율계 MKC-610, 측정 온도 180℃에서 측정했다.
흡수율(%) | Tmg | Tpc | Tpm | ||
비교예 1 | 2.0 | 1st_Run | 46.4 | 114.0 | 237.8 |
- | 2nd_Run | 84.0 | 140.1 | 237.3 | |
실시예 1 |
2.2 | 1st_Run | 51.7 | 108.3 | 235.7 |
0 | 2nd_Run | 91.3 | 155.3 | 234.5 | |
실시예 2 |
2.0 | 1st_Run | 52.6 | 135.2 | 235.3 |
- | 2nd_Run | 92.7 | 160.8 | 233.9 | |
실시예 3 |
1.8 | 1st_Run | 53.4 | 137.5 | 233.9 |
- | 2nd_Run | 95.5 | 167.2 | 232.2 |
표 5의 결과에 의하면, 흡수율이 커지면 유리전이 온도와 결정화 온도의 저하를 볼 수 있다. 따라서 미연신부의 백탁의 발생은 결정화 피크 온도(Tpc)로 대표되는 결정화 온도를 높이는 것뿐만 아니라 유리전이 온도에 관해서도 마찬가지라는 것이 분명하다.
본 발명 용기는 병에 한정되지 않고, 내용물의 품질 유지가 목적인 용기라면 여러 가지 형태의 용기에 채용할 수 있다.
1: PET 병 2: 구부
3: 네크부 4: 숄더부
5: 몸체부 6: 바닥부
11: 기재층 12: 가스 배리어층
3: 네크부 4: 숄더부
5: 몸체부 6: 바닥부
11: 기재층 12: 가스 배리어층
Claims (5)
- 삭제
- 합성수지로 이루어지는 기재층과 이 기재층보다 기체 투과성이 낮은 배리어층을 가지는 배리어성이 우수한 합성수지제 용기에 있어서,
상기 배리어층은 결정화 피크 온도가 150℃ 이상인 합성수지로 이루어지고,
상기 배리어층은 메타자일렌이소프탈아미드 구조와 헥사메틸렌이소프탈아미드 구조를 가지는 비결정성 폴리아미드를 함유하고,
이 비결정성 폴리아미드가 배리어층에 함유되는 비율이 15중량퍼센트 이상, 25중량퍼센트 이하의 범위의 합성수지인 것을 특징으로 하는 배리어성이 우수한 합성수지제 용기. - 합성수지로 이루어지는 기재층과 이 기재층보다 기체 투과성이 낮은 배리어층을 가지는 배리어성이 우수한 합성수지제 용기에 있어서,
상기 배리어층은 결정화 피크 온도가 150℃ 이상인 합성수지로 이루어지고,
상기 배리어층은 메타자일렌이소프탈아미드 구조와 헥사메틸렌이소프탈아미드 구조를 가지는 비결정성 폴리아미드를 함유하고,
상기 배리어층은 상기 비결정성 폴리아미드와, 기재층을 구성하는 재질보다 기체 투과성이 낮은 배리어재로 이루어지고,
이 배리어재는 메타자일렌기 함유 폴리아미드인 것을 특징으로 하는 배리어성이 우수한 합성수지제 용기. - 제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 비결정성 폴리아미드가, 메타자일렌디아민과 이소프탈산의 공중합체(MXDI)와, 헥사메틸렌디아민과 이소프탈산의 공중합체(6I)의 코폴리아미드(MXDI/6I)인 것을 특징으로 하는 배리어성이 우수한 합성수지제 용기. - 제2항 또는 제3항에 있어서,
기재층은 폴리에틸렌테레프탈레이트에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 배리어성이 우수한 합성수지제 용기.
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