KR101422308B1

KR101422308B1 - 박육 2축 연신 폴리에스테르병

Info

Publication number: KR101422308B1
Application number: KR1020097008538A
Authority: KR
Inventors: 다쿠야 후지카와; 고우지 마에다; 히로시 하야시
Original assignee: 도요세이칸 그룹 홀딩스 가부시키가이샤
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2007-10-10
Publication date: 2014-07-22
Also published as: KR20090061665A; EP2080605A4; US20090304969A1; CN101553353A; JPWO2008044793A1; US8349425B2; WO2008044793A1; JP5353242B2; EP2080605A1

Abstract

본 발명의 2축 연신 폴리에스테르병은, 병 본체부 중앙부가, (i) 실온에서의 인장 시험에 있어서 원주 방향의 신장이 종방향의 신장보다도 큰 것, 또는 (ii) 라만 분광법에 의한 원주 방향의 배향 파라미터가 종방향의 배향 파라미터보다도 작은 것 중의 적어도 한쪽을 만족하는 것으로, 이에 따라, 본체부의 평균 두께가 250 ㎛ 이하로 박육화되어 있어도, 외관 특성이 우수하고, 내낙하 충격성도 구비하고 있다.

Description

박육 2축 연신 폴리에스테르병{BIAXIALLY STRETCHED THIN-WALLED POLYESTER BOTTLE}

본 발명은, 병 본체부가 고도로 박육화된 2축 연신 폴리에스테르병에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 내낙하 충격성 및 외관 특성이 우수한 박육 2축 연신 폴리에스테르병에 관한 것이다.

종래로부터 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르수지로 이루어지는 프리폼(preform)을 2축 연신 블로우 성형하여 이루어지는 2축 연신 폴리에스테르병은 알려져 있고, 이 2축 연신 폴리에스테르병은, 투명성, 표면 광택, 내충격성, 가스 차단성이 우수하며, 각종 음료, 식료품, 액체 세제 등의 용기로서 널리 사용되고 있다.

일반적으로 음료용으로 이용되고 있는 2축 연신 폴리에스테르병은, 0.25∼0.30 ㎜ 정도의 평균 두께를 갖고 있지만, 비용 삭감이나 경량화 등의 관점에서, 사용 수지량을 더 저감하는 것에 대한 요구가 높아지고 있다.

이러한 관점에서, 예컨대 일본 특허 공개 평성 제7-257534호 공보에는, 본체부의 평균 두께를 0.25 ㎜ 이하로 하고, 평균 연신 배율을 10배 이상이 되도록 블로우 성형하여 이루어지는 병형 용기가 제안되어 있다.

그러나, 이러한 병형 용기에 있어서는, 5000 mL 등의 대용량 용기의 경우에는 경량화를 도모할 수 있다고 하더라도, 2000 mL 이하의 비교적 용량이 작은 용기의 경우에는 경량화를 도모하는 것이 어렵다고 하는 문제가 있었다. 또한, 이 병형 용기의 제조법에 있어서는, 2축 연신 블로우 성형에서의 평균 연신 배율을 10배 이상으로 하도록 하고 있지만, 종연신 배율에 대해서는, 통상의 2∼2.7배의 범위이고, 이 이상으로 종연신 배율을 높이고자 하면, 과연신에 따른 백화가 발생하거나, 적층 박리(층간 분리)나 파열(버스트) 등의 문제가 발생하여, 성형하기가 어렵다고 하는 문제가 있다.

또한, 용기의 일부분을 박육화하여 경량화를 도모할 수 있는 박육병도 제안되어 있고, 예컨대 일본 특허 공개 제2001-122237호 공보에는, 500 mL 정도의 병으로 숄더부의 평균 두께를 0.2∼0.3 ㎜로 하고, 본체부의 평균 두께를 0.02∼0.05 ㎜로 하며, 본체부에 변형 강도를 높이는 가로 리브를 형성하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 이러한 두께의 변화량이 큰 병을 연신 블로우 성형하는 경우에는, 미리 프리폼을 사출 성형하는 경우에 두께에 변화를 줄 필요가 있다거나, 프리폼을 연신 블로우 성형하는 경우의 성형 조건의 설정 등이 어렵다고 하는 문제가 있다.

또한 본 출원인은, 일본 특허 공개 제2003-191319호 공보에 있어서, 평균 두께가 0.1∼0.2 ㎜로 박육화된 폴리에스테르제의 2축 연신 블로우 성형병을 제안하고 있고, 이러한 2축 연신 블로우 성형병에 있어서는, 과연신에 따른 백화가 없고, 자립 가능한 박육의 병형 용기를 성형할 수 있으며, 수지의 사용량의 삭감과 경량화를 도모하는 것이 가능해졌다.

그러나, 상기 제조 방법으로 성형된 2축 연신 블로우 성형병은, 블로우 성형 초기의 단계에서 버스트가 발생하거나, 혹은 버스트가 발생하지 않는 경우에도 온도 저하한 부분이 링형의 후육부로서 잔존해 버리는 경우가 있고, 외관 특성의 관점에서 뒤떨어지며, 내낙하 충격성이 뒤떨어진다고 하는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 본체부가 250 ㎛ 이하로 박육화, 바람하게는 평균 두께가 200 ㎛ 이하로 박육화된 2축 연신 폴리에스테르병으로서, 외관 특성이 우수하고, 내낙하 충격성도 구비한 2축 연신 폴리에스테르병을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 폴리에스테르수지로 이루어지는 프리폼을 2축 연신 블로우 성형하여 이루어지는 2축 연신 폴리에스테르병에 있어서, 병 본체부 중앙부가, (i) 실온에서의 인장 시험에 있어서 원주 방향의 신장이 종방향의 신장보다도 큰 것, 또는 (ii) 라만 분광법에 의한 원주 방향의 배향 파라미터가 종방향의 배향 파라미터보다도 작은 것 중의 적어도 한쪽을 만족하는 것을 특징으로 하는 2축 연신 폴리에스테르병이 제공된다.

본 발명의 2축 연신 폴리에스테르병에 있어서는,

1. 병 본체부의 평균 두께가 250 ㎛ 이하인 것,

2. 원주 방향의 신장율이 100% 이상, 특히 100∼1000%의 범위에 있는 것,

3. 원주 방향의 배향 파라미터가 3.5 이하, 특히 1.5∼3.5의 범위에 있는 것,

4. 연신 온도로 가열된 폴리에스테르제 프리폼을 스트레치 로드(stretch rod)에 의해 연신하고 에어 블로우에 의해 연신하여 이루어지는 2축 연신 폴리에스테르병의 제조 방법에 있어서, 상기 스트레치 로드에 의한 연신을 행할 때, 프리폼이 스트레치 로드의 선단 이외의 부분 및 금형 표면과 접촉하는 경우가 없는 유량의 블로우 에어를 프리폼 내부에 유입하는 것을 특징으로 하는 제조 방법에 의해 제조되어 있는 것

이 바람직하다.

본 발명의 2축 연신 폴리에스테르병에 있어서는, 병 본체부의 평균 두께를 250 ㎛ 이하의 박육으로 하여도, 종래의 박육 2축 연신 폴리에스테르병에 생겼던 링형의 후육부가 형성되지 않고, 외관 특성이 우수하며, 내낙하 충격성도 우수하다.

또한 매우 박육이기 때문에, 수지의 사용량을 저감할 수 있고, 경량화를 도모하는 것도 가능해진다.

또한, 본 명세서에 있어서 「박육」의 2축 연신 폴리에스테르병이란, 병의 본체부 평균 두께가 약 250 ㎛ 이하의 범위에 있는 폴리에스테르병을 말한다. 여기서, 병의 본체부 평균 두께(t)는, 병의 네크링(neck ring)보다 아래의 부분(네크링과 캡 체결용의 나사부를 제외한 부분)의 중량(병목 하부 중량)(G) 및 사용 수지의 비중(γ)으로부터 병목 하부 체적(V)을 구하고, 병의 네크링보다 아래의 부분의 표면적(병목 하부 표면적)(S)을 산출하여, 병목 하부 체적(V)을 병목 하부 표면적으로 나눈 값(t=V/S)을 말한다.

전술한 바와 같이, 병 본체부의 평균 두께가 250 ㎛ 미만인 박육의 2축 연신 폴리에스테르병의 성형에 있어서는, 성형 도중에 버스트가 발생하는 경우가 많고, 버스트가 발생하지 않고 성형할 수 있었던 용기라도, 외관 특성 및 내낙하 충격성이 뒤떨어지는 것이었다.

본 출원인은, 이러한 관점에서, 병 본체부의 평균 두께가 200 ㎛ 이하인 박육 2축 연신 폴리에스테르병의 성형 방법으로서, 연신 온도로 가열된 폴리에스테르제 프리폼을 스트레치 로드에 의해 연신하고 에어 블로우에 의해 연신하여 이루어지는 2축 연신 폴리에스테르병을 제조하는 방법에 있어서, 상기 스트레치 로드에 의한 연신을 행할 때, 프리폼이 스트레치 로드의 선단 이외의 부분 및 금형 표면과 접촉하지 않는 유량의 블로우 에어를 프리폼 내부에 유입하는 것을 특징으로 하는 성형 방법을 제안했다(WO 2007/83396).

이러한 제조법에 의해 얻어진 본 발명의 2축 연신 폴리에스테르병에 있어서는, 본체부 중앙부의 실온에서의 인장 시험에 있어서 원주 방향의 신장이 종방향의 신장보다도 크고, 또한 본체부 중앙부의 라만 분광법에 의한 원주 방향의 배향 파라미터가 종방향의 배향 파라미터보다도 작다고 하는, 전술한 본 출원인에 의한 일본 특허 공개 제2003-191319호 공보에 기재된 방법에 따라 얻어진 병 본체부의 평균 두께가 200 ㎛ 이하인 박육 2축 연신 폴리에스테르병(이하, 이 병을 「종래의 박육병」이라고 함)이나, 병 본체부의 평균 두께가 250 ㎛보다도 두껍고, 종래의 통상의 두께의 2축 연신 폴리에스테르병(이하, 이 병을 「통상 두께의 병」이라고 함)에서는 보이지 않는 특성을 가진 것을 발견하였고, 이러한 특성을 만족시키는 박육 2축 연신 폴리에스테르병은 종래의 박육병보다도 외관 특성이 우수하며, 또한 내낙하 충격성이 현저히 향상되어 있는 것을 발견하였다.

도 1은 후술하는 실시예 및 비교예에 의해 작성된, 본 발명의 2축 연신 폴리에스테르병(실시예 1), 종래의 박육병(비교예 1), 통상 두께의 병(비교예 2)에 대해, 본체부에서 잘라낸 5×40 ㎜ 크기의 시험편을 이용하여, 척(chuck)간 거리 5 ㎜, 인장 속도 10 mm/min의 조건으로, 인장 시험을 행했을 때의 신장과 응력의 관계를 도시하는 것이다.

이 도 1의 결과에서 명확해진 바와 같이, 종래의 박육병은, 종방향 및 원주 방향 중 어느 방향에 있어서도 신장이 그다지 크지 않고, 또한 종방향 및 원주 방향의 신장 사이에 그다지 차가 없다. 또한, 통상 두께의 병은, 종방향의 신장이 횡방향의 신장보다도 크다고 하는 공통의 경향을 갖고 있다.

이에 비해, 본 발명의 박육 2축 연신 폴리에스테르병은, 원주 방향의 신장이 비교예 1, 2의 병에 비해 현저하게 크고, 원주 방향의 신장이 종방향의 신장보다도 현저하게 크다고 하는, 다른 병에는 보이지 않는 특징을 갖고 있는 것이 명확하다.

또한, 도 2는 후술하는 실시예 및 비교예에 따라 작성된, 본 발명의 2축 연신 폴리에스테르병(실시예 1), 종래의 박육병(비교예 1), 통상 두께의 병(비교예 2)에 대해, 파장 532 ㎚의 레이저를 이용하여, 1800 ㎝^-1∼600 ㎝^-1의 측정 범위에서, 5초의 측정 초수, 적분 횟수 2회의 측정 조건으로, 라만 분광에 의한 배향을 도시하는 것이다.

이 도 2에서 명확해진 바와 같이, 종래의 박육병[도 2의 (B)]은, 종방향에 비해 원주 방향의 배향이 크고, 또한 통상 두께의 병[도 2의 (C)]도, 종방향에 비해 원주 방향의 배향이 크다.

이에 비해, 본 발명의 박육 2축 연신 폴리에스테르병[도 2의 (A)]은, 두께 방향의 어느 쪽의 위치에서도 종방향의 배향이 원주 방향의 배향보다도 크다고 하는, 다른 병에는 보이지 않는 특징을 갖고 있는 것이 명확하다.

이러한 특징을 갖는 본 발명의 2축 연신 폴리에스테르병이, 종래의 박육병이나, 통상 두께의 병에 비해, 사용 수지량의 저감, 병의 경량화를 도모하고, 우수한 외관 특성 및 내낙하 충격성의 모든 특성을 갖고 있는 것은 후술하는 실시예의 결과에서 명확해진다.

즉, 종래의 박육병은, 병 본체부의 평균 두께는 200 ㎛ 이하이고, 사용 수지량이 적어 경량화를 도모할 수 있지만, 두꺼운 링부가 형성되어버려 외관 특성에서 뒤떨어지며, 내낙하 충격성도 낙하 허용 높이가 90 ㎝로 본 발명의 2축 연신 폴리에스테르병에 비해 뒤떨어지고 있다(비교예 1). 또한, 통상 두께의 병은, 내낙하 충격성의 관점에서는 만족스러운 것이지만, 본체부의 평균 두께가 0.25 ㎜ 초과 0.30 ㎜ 이하로 두껍기 때문에, 사용 수지량의 저감 및 경량화를 도모할 수 없다(비교예 2).

이에 비해, 본 발명의 2축 연신 폴리에스테르병은, 병 본체부의 평균 두께가 250 ㎛ 이하, 특히 200 ㎛ 이하이고, 사용 수지량이 적어 경량화를 도모할 수 있으며, 균일한 두께를 가지고 외관 특성에서도 우수하다. 또한, 낙하 허용 높이가 120 ㎝로 내낙하 충격성에서도 우수한 것이 명확하다(실시예 1).

도 1은 각종 2축 연신 폴리에스테르병의 인장 시험에 의한 신장과 응력의 관계를 도시하는 도면이다.

도 2는 각종 2축 연신 폴리에스테르병의 라만 분광에 의한 배향과 외면으로부터의 거리와의 관계를 도시하는 도면이다.

도 3은 본 발명의 2축 연신 폴리에스테르병의 일례를 도시하는 측면도이다.

도 4는 본 발명의 2축 연신 폴리에스테르병의 성형 공정의 일례를 도시하는 도면이다.

(2축 연신 폴리에스테르병)

도 3은 본 발명의 2축 연신 폴리에스테르병의 일례를 도시하는 측면도이고, 폴리에스테르병(10)은, 연신되지 않은 입구부(11) 및 서포트링(12)과, 연신된 숄더부(13), 본체부(14) 및 바닥부(15)를 포함하고, 바닥부(15)에 마련되는 오목부(16)에 의해 자립 가능한 형상으로 성형되어 있다.

이 폴리에스테르병(10)은, 경량화를 도모하고, 사용 수지의 삭감이 도모되어 있으며, 연신된 숄더부(13), 본체부(14) 및 바닥부(15)의 평균 두께가 0.05∼0.25 ㎜의 범위, 보다 바람직하게는 0.07∼0.20 ㎜의 범위, 특히 0.07∼0.15 ㎜의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 이에 따라, 그 두께 변화량은 0.1 ㎜ 이내, 바람직하게는 0.05 ㎜ 이내가 되고 있으며, 대폭적인 경량화가 도모되어 있다.

본 발명의 2축 연신 폴리에스테르병은, 경량화·박육화에 따라 강성이나 강 도를 보강하기 위한 보강용 비드 등의 보강 부분을 특별히 필요로 하지 않지만, 본체부의 중앙에 내측으로 움푹 들어간 보강용 리브가 환형으로 형성되어 있어도 좋다.

(폴리에스테르수지)

본 발명의 2축 연신 폴리에스테르병을 구성하는 폴리에스테르수지는, 종래로부터 2축 연신 블로우 성형에 이용되고 있는, 공지의 폴리에스테르수지를 이용할 수 있다.

폴리에스테르수지를 구성하는 디카르복실산 성분으로서는, 디카르복실산 성분의 50% 이상, 특히 80%가 테레프탈산인 것이 기계적 성질이나 열적 성질에서 바람직하지만, 테레프탈산 이외의 카르복실산 성분을 함유하는 것도 물론 가능하다. 테레프탈산 이외의 카르복실산 성분으로서는, 이소프탈산, 나프탈렌디카르복실산, p-β-옥시에톡시안식향산, 비페닐-4,4'-디카르복실산, 디페녹시에탄-4,4'-디카르복실산, 5-나트륨술포이소프탈산, 헥사히드로테레프탈산, 아디프산, 세바신산 등을 들 수 있다.

한편, 디올 성분으로서는, 디올 성분의 50% 이상, 특히 80% 이상이 에틸렌글리콜인 것이, 기계적 성질이나 열적 성질에서 바람직하고, 에틸렌글리콜 이외의 디올 성분으로서는, 1,4-부탄디올, 프로필렌글리콜, 네오벤틸글리콜, 1,6-헥실렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 시클로헥산디메탄올, 비스페놀 A의 에틸렌옥사이드부가물, 글리세롤, 트리메틸올프로판 등을 들 수 있다.

또한, 트리멜리트산, 피로멜리트산, 헤미메리트산, 1,1,2,2-에탄테트라카르 복실산, 1,1,2-에탄트리카르복실산, 1,3,5-펜탄트리카르복실산, 1,2,3,4-시클로펜탄테트라카르복실산, 비페닐-3,4,3',4'-테트라카르복실산 등이나, 펜타에리스리톨, 글리세롤, 트리메틸올프로판, 1,2,6-헥산트리올, 소르비톨, 1,1,4,4-테트라키스(히드록시메틸)시클로헥산 등의 3관능성 이상의 다염기산 및 다가알콜을 포함하고 있어도 좋다.

또한, 폴리에스테르수지에는, 그 자체가 공지된 수지용 배합제, 예컨대 착색제, 항산화제, 안정제, 각종 대전방지제, 이형제, 윤활제, 핵제 등을 최종 성형품의 품질을 손상하지 않는 범위에서 공지의 처방에 따라 배합할 수 있다.

(성형 방법)

본 발명의 2축 연신 폴리에스테르병의 성형에 이용하는 프리폼은, 전술한 폴리에스테르수지를 이용하여, 종래 공지의 제조법, 예컨대 사출 성형 혹은 압축 성형 등에 의해 성형할 수 있고, 성형된 프리폼은 필요에 따라 입구부를 가열하여 열결정화시킨다.

본 발명에 이용하는 프리폼은, 상기 폴리에스테르수지의 단층(單層) 구조의 것이라도 좋고, 혹은 상기 폴리에스테르수지를 내외층으로 하고, 중간층으로서 다른 열가소성수지나, 혹은 가스 차단성, 산소 흡수성, 산소 흡수 가스 차단성 등의 기능을 갖는 종래 공지의 기능성 수지조성물 등을 이용한 다층 구조를 갖는 것이라도 좋다.

성형된 프리폼은, 연신 블로우 성형 처리를 받기 전에, 연신 온도로 가열되지만, 프리폼의 외면의 온도가 100℃~130℃, 특히 115℃~125℃의 범위에 있고, 또 한 프리폼 외면과 내면의 온도차가 2℃ 이내에 있도록, 프리폼을 가열하는 것이 바람직하다. 프리폼의 외면 온도가 130℃보다도 높은 경우에는, 프리폼이 열결정화에 의해 백화해버리기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 프리폼의 내외면의 온도차가 2℃ 이내이고, 두께 방향으로 균일하게 가열되고 있는 것에 의해, 연신 시에 발생되는 열응력을 내외면에서 거의 동일하게 할 수 있고, 고르지 않은 곳이 없게 균일하게 연신할 수 있으며, 과연신에 의한 백화나 이상 수축에 따른 버스트가 유효하게 방지된다. 그 결과, 보다 박육화된 2축 연신 폴리에스테르병을 수율 좋게 성형하는 것이 가능해지는 것이다.

다음으로 연신 블로우 성형의 일 실시형태에 대해, 도 4에 도시하는 공정도에 따라 그 개략을 설명한다.

도 4의 (A)에 도시하는 바와 같이, 전술한 가열 조건에 따라 균일하게 고온으로 가열된 프리폼(20)이 입구부를 고정시켜, 블로우 금형(21) 내에 넣은 상태에서, 도 4의 (B)에 도시하는 바와 같이, 프리폼이 스트레치 로드의 선단 이외의 부분 및 금형 표면과 접촉하지 않는 유량의 블로우 에어를 프리폼 내부에 유입하면서, 스트레치 로드(22)에 의해 프리폼(20)을 그 축방향(종방향)으로 연신하기 시작한다.

도 4에 도시하는 구체예에서는, 스트레치 로드(22)가 최종 성형품(10)의 목 아래로부터 접지면까지의 거리의 거의 95% 정도까지 연신을 행하지만[도 4의 (C)], 이 시점에서 성형되고 있는 프리폼은 금형 표면에는 아직 접촉하지 않는다.

스트레치 로드에 의한 연신을 종료한 시점에서, 본 발명의 한 가지 양태에서 는, 블로우 에어의 유량을 변화시키지 않고, 그대로의 유량으로 최종 성형품까지 블로우 성형을 행함으로써, 실질적으로 주위 방향의 연신이 행해지며, 프리폼은 금형 표면에 접촉하여 최종 성형품의 형상으로 부형(賦形)할 수 있다[도 4의 (D)].

또한, 본 발명의 2축 연신 폴리에스테르병의 성형 방법의 다른 양태에서는, 스트레치 로드에 의한 연신을 종료한 시점에서, 상기 유량보다도 유량이 많은 메인 블로우가 행해지고, 이에 따라 실질적으로 주위 방향의 연신이 행해지며, 프리폼은 금형 표면에 접촉하여 최종 성형품의 형상으로 부형된다[도 4의 (D)].

블로우 성형 후의 병은, 열고정 처리를 받은 후, 냉각되어 최종 성형품으로서 완성된다. 열고정은, 블로우 성형 금형 내에서 행하는 원몰드법으로 행할 수도 있고, 블로우 성형 금형과는 별개의 열고정용 금형 내에서 행하는 투몰드법으로 행할 수도 있다. 열고정의 온도는 일반적으로 60℃~180℃의 범위가 적당하다.

전술한 스트레치 로드(22)에 의한 연신에서는, 최종 성형품(10)의 숄더부(13)에 상당하는 부분이 연신되고, 이어서 본체부(14)의 상부에 상당하는 부분이 연신되며, 계속해서 프리폼(20)의 폴리에스테르병(10)의 본체부(14)의 하부 및 바닥부(15)에 상당하는 부분의 대부분이 연신된다. 또한, 전술한 바와 같이, 스트레치 로드에 의한 연신 시에 소정 유량의 블로우 에어가 유입됨으로써, 스트레치 로드의 직경에 상관없이 프리폼이 스트레치 로드에 접촉하는 것을 예방하는 것이 가능해진다.

이 프리폼이 스트레치 로드의 선단 이외의 부분 및 금형 표면과 접촉하는 경우가 없는 유량은, 프리폼의 크기나 스트레치 로드의 직경 혹은 최종 성형품의 형 상 등에 따라 상이하고, 일괄적으로 규정할 수 없지만, 0.05 MPa~0.5 MPa의 압력으로 조정된 블로우 에어를 이용할 수 있으며, 최종 형상이 도 4에 도시하는 바와 같은 횡단면이 원형인 2000 mL의 2축 연신 폴리에스테르병인 경우에는, 0.05 MPa~0.1 MPa의 범위에 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 블로우 에어의 유량을 낮게 함으로써, 에어 탱크 안으로부터 프리폼에 유입된 블로우 에어의 단열팽창에 따른 온도 변화를 억제하고, 에어 탱크에 설정한 온도로 연신 블로우 성형하는 것이 가능해진다.

또한, 이 블로우 에어는, 에어 탱크 내의 설정 온도로 60℃~300℃, 특히 100℃~200℃의 범위의 온도로 조정되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이, 블로우 에어를 고온으로 조정함으로써, 프리폼의 온도 저하를 억제할 수 있고, 이에 따라 균일한 연신이 가능해지며, 2축 연신 폴리에스테르병의 원주 방향의 배향을 억제하는 것이 가능해지고, 고도로 박육화하는 것이 가능해지는 것이다.

본 발명의 2축 연신 폴리에스테르병은, 연신 블로우 성형의 종료시까지, 프리폼에 유입하는 블로우 에어의 유량을, 프리폼이 스트레치 로드의 선단 이외의 부분 및 금형 표면과 접촉하는 경우가 없는 유량으로, 연신 블로우함으로써도, 버스트 등을 발생시키지 않고 성형할 수 있지만, 연신에 소요되는 시간을 단축하여 생산성을 향상할 수 있는 관점에서는, 스트레치 로드에 의한 연신을 행할 때의 블로우 에어의 유입을 프리 블로우(pre-blow)로서 행하고, 스트레치 로드에 의한 연신 종료와 동시에 프리 블로우를 종료하며, 그 후 메인 블로우에 의한 연신을 행하는 것이 특히 바람직하다.

이 경우, 스트레치 로드에 의한 연신 시에 행하는 프리 블로우가, 최종 성형품인 2축 연신 폴리에스테르병의 내부 용적의 10%~50%, 특히 25%~40%의 양을 유입하는 것이 적합하다.

또한, 스트레치 로드는, 병의 최종 치수에 있어서 목 아래로부터 접지면까지의 거리[도 3의 서포트링(12)으로부터 접지면까지의 수직 거리)의 70% 이상의 거리까지 프리폼을 종방향으로 연신하는 것이 적합하다. 70% 미만이면, 블로우 에어에 의한 연신량이 지나치게 많아지고, 특히 프리 블로우와 메인 블로우로 나누어 연신을 행하는 경우에는, 메인 블로우에서의 급격한 연신에 의해, 과연신이나 부형불량, 혹은 버스트가 발생하기 쉬워질 우려가 있다.

스트레치 로드에 의한 종방향의 연신의 상한은, 병의 최종 치수에 있어서의 목 아래로부터 접지면까지의 거리에 대하여, 바닥부 중앙의 두께와 바닥부 중앙에 오목부를 마련하는 경우에는 오목부의 깊이를 제외한 거리보다 짧은 거리인 것은 물론이다. 일반적으로 2000 mL의 폴리에스테르병의 경우에, 병의 최종 치수에 있어서 목 아래로부터 접지면까지의 거리의 95% 정도인 것이 바람직하다.

스트레치 로드에 의한 연신에 있어서는, 스트레치 로드의 최고 속도가, 700 ㎜/sec 이하, 특히 200 ㎜/sec~500 ㎜/sec의 범위에 있는 것과, 스트레치 로드 선단이 프리폼 바닥부 내면에 접촉할 때의 속도가 200 ㎜/sec 이하 또는 일시 정지하는 것이 적합하다.

이와 같이 스트레치 로드에 의한 연신을 완만하게 행함으로써, 균일하게 연신하는 것이 가능해지고, 성형된 2축 연신 폴리에스테르병의 종방향의 신장 및 배 향을 억제할 수 있어, 전술한 특성을 구비하는 것이 가능해지며, 급격한 연신에 의해 발생되는 과연신이나 부형불량, 혹은 버스트의 발생을 유효하게 예방할 수 있다.

스트레치 로드에 의한 연신 종료 후의 메인 블로우는, 0.5 MPa~4.0 MPa의 압력으로 조정되고, 60℃~300℃의 온도로 조정된 블로우 에어인 것이 바람직하며, 프리 블로우에 사용되었던 블로우 에어와 동일한 온도로, 프리 블로우 이상의 압력으로 조정된 블로우 에어를 이용하는 것이, 연신 블로우 성형 장치에 있어서의 에어 탱크를 하나로 할 수 있기 때문에 생산성의 관점에서 바람직하다.

본 발명의 2축 연신 폴리에스테르병의 제조 방법에 있어서, 연신 배율은, 종연신 배율이 2.7배 이상이면서 면적 배율이 12배~25배인 것이 적합하고, 이에 따라 박육화, 경량화된 2축 연신 폴리에스테르병을 얻는 것이 가능해진다.

실시예

(실시예 1)

폴리에스테르수지를 이용하여, 사출 성형기에서 질량 19 g의 프리폼을 성형하고, 이 프리폼을 115℃까지 가열하며, 200 ㎜/sec의 속도로 스트레치 로드에 의한 연신을 행하고, 프리 블로우로서 프리폼이 스트레치 로드의 선단 이외의 부분 및 금형 표면과 접촉하지 않는 유량(0.07 MPa)의 블로우 에어를 프리폼 내부에 유입하며, 메인 블로우를 2 MPa로 더 블로우하여, 내부 용적 2000 mL의 병을 성형했다.

얻어진 병(N= 5개)에 대해 바닥부로부터 12 ㎝의 위치에 있어서의 본체부의 평균 두께를 구한 결과 90 ㎛이었다.

또한, 바닥부로부터 12 ㎝의 위치의 본체부에서 잘라낸 5×40 ㎜의 크기의 시험편을 이용하여, 척간 거리 5 ㎜, 인장 속도 10 ㎜/min의 조건으로, 인장 시험을 행했다. 결과를 도 1에 도시한다.

또한, 얻어진 병에 대해 바닥부로부터 12 ㎝의 위치에 있어서의 본체부에서 시료를 잘라내고, 파장 532 ㎚의 레이저를 이용하여, 1800 ㎝^-1∼600 ㎝^-1의 측정 범위에서, 5초의 측정 초수, 적분 횟수 2회의 측정 조건으로, 라만 분광에 의한 배향을 측정했다. 외면으로부터 거리에 대한 배향 파라미터(OP)의 값을 도 2의 (A)에 도시한다.

또한, 얻어진 병에 대해, 내낙하 충격성에 대해 평가한 결과, 낙하 허용 높이는 120 ㎝이었다.

또한, 낙하 허용 높이의 측정 방법은 이하와 같다.

가득 채운 상태의 병을 수지 도장된 바닥 면에, (1) 병을 바로 선 상태로 바닥부로 낙하하는 것과, (2) 병을 측면으로 낙하하는 것을, 이 순서로 5회 반복하여 행했다. 본체 파괴 및 바닥 균열이 발생되지 않는 최대 높이를 낙하 허용 높이로 했다.

(비교예 1)

폴리에스테르수지를 이용하여, 사출 성형기에서 질량 19 g의 프리폼을 성형하고, 이 프리폼을 124℃까지 가열하며, 200 ㎜/sec의 속도로 스트레치 로드에 의 한 연신을 행하고, 프리 블로우로서 0.8 MPa의 블로우 에어를 프리폼 내부에 유입하며, 메인 블로우를 3 MPa로 더 블로우하여, 내부 용적 2000 mL의 병을 성형했다.

얻어진 병에 대해, 실시예 1과 동일하게 하여 본체부의 평균 두께를 측정한 결과, 80 ㎛이었다.

또한, 실시예 1과 동일하게 하여, 인장 시험 및 라만 분광에 의한 배향을 측정하여, 결과를 도 1 및 도 2의 (B)에 나타냈다.

또한, 실시예 1과 동일하게 하여, 내낙하 충격성에 대해 평가한 결과, 낙하 허용 높이는 90 cm이었다.

(비교예 2)

폴리에스테르수지를 이용하여, 사출 성형기에서 질량 45 g의 프리폼을 성형하고, 이 프리폼을 110℃까지 가열하며, 800 ㎜/sec의 속도로 스트레치 로드에 의한 연신을 행하고, 프리 블로우로서 0.8 MPa의 블로우 에어를 프리폼 내부에 유입하며, 메인 블로우를 2 MPa로 더 블로우하여, 내부 용적 2000 mL의 병을 성형했다.

얻어진 병에 대해, 실시예 1과 동일하게 하여 본체부의 평균 두께를 측정한 결과, 260 ㎛이었다.

또한, 실시예 1과 동일하게 하여, 인장 시험 및 라만 분광에 의한 배향을 측정한 결과를 도 1 및 도 2의 (C)에 나타냈다.

또한, 실시예 1과 동일하게 하여, 내낙하 충격성에 대해 평가한 바, 낙하 허용 높이는 120 ㎝이었다.

Claims

연신 온도로 가열된 폴리에스테르제 프리폼을 스트레치 로드에 의해 연신하고 에어 블로우에 의해 연신하여 이루어지는 2축 연신 폴리에스테르병의 제조 방법으로, 상기 스트레치 로드에 의한 연신을 행할 때, 프리폼이 스트레치 로드의 선단 이외의 부분 및 금형 표면과 접촉하지 않는 유량의 블로우 에어를 프리폼 내부에 유입하는 것을 특징으로 하는 제조 방법에 의해 제조된 것인 2축 연신 폴리에스테르병으로서,

병 본체부의 중앙부가, (i) 실온에서의 인장 시험에 있어서 원주 방향의 신장이 종방향의 신장보다도 큰 것, 또는 (ii) 라만 분광법에 의한 원주 방향의 배향 파라미터가 종방향의 배향 파라미터보다도 작은 것 중의 어느 하나 혹은 양자 모두를 만족하는 것을 특징으로 하는 2축 연신 폴리에스테르병.
제1항에 있어서, 상기 병 본체부의 평균 두께가 250 ㎛ 이하인 것인 2축 연신 폴리에스테르병.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 원주 방향의 신장율이 100% 이상인 것인 2축 연신 폴리에스테르병.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 원주 방향의 배향 파라미터가 3.5 이하인 것인 2축 연신 폴리에스테르병.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 블로우 에어가, 에어 탱크 내의 설정 온도로 60℃~300℃의 범위의 온도로 조정되어 있는 것인 2축 연신 폴리에스테르병.