KR19990001321A - Method for producing a polyethylene naphthalate copolymer copolymer heat resistant container capable of high temperature filling - Google Patents

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김상필
조성환
이재식
김환기
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김윤
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Abstract

본 발명은 고온 충진이 가능한 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체 내열용기의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온에서도 내용물의 충진이 가능하고 낮은 온도에서도 쉽게 성형할 수 있는 내열성이 우수한 투명성 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체 내열용기를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a polyethylene naphthalate copolymer heat-resistant container capable of high temperature filling, and more particularly, a transparent polyethylene naphthalate system having excellent heat resistance that can be filled at high temperature and easily formed even at low temperature. It relates to a method for producing a copolymer heat-resistant container.

본 발명의 방법에 따르면, 종래의 기술에 비하여 소량의 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체를 사용하여 저온에서도 용기를 성형가공할 수 있으므로 생산원가를 절감할 수 있고, 고온 성형시 발생할 수 있는 아세트알데히드 등의 부산물이 거의 발생하지 않아 내용물의 저장성이 안정한 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체 내열용기를 제조할 수 있다.According to the method of the present invention, since the container can be molded at a low temperature by using a small amount of polyethylene naphthalate copolymer compared to the conventional technology, production cost can be reduced, and acetaldehyde, which may occur during high temperature molding, can be used. Since almost no by-products are generated, a polyethylene naphthalate copolymer heat resistant container having a stable storage property of the contents can be prepared.

Description

고온 충진이 가능한 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체 내열용기의 제조방법Method for producing a polyethylene naphthalate copolymer copolymer heat resistant container capable of high temperature filling

본 발명은 고온 충진이 가능한 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체 내열용기의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고온에서도 내용물의 충진이 가능하고 낮은 온도에서도 쉽게 성형할 수 있는 내열성이 우수한 투명성 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체 내열용기를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a polyethylene naphthalate copolymer heat-resistant container capable of high temperature filling, and more particularly, a transparent polyethylene naphthalate system having excellent heat resistance that can be filled at high temperature and easily formed even at low temperature. It relates to a method for producing a copolymer heat-resistant container.

폴리에틸렌 테레프탈레이트계 공중합체는 성형이 쉽고 투명성이 우수하여 탄산음료, 생수, 과즙 음료 등의 식품용 용기로서 뿐만 아니라 세제 등의 비식품용 용기로서도 광범위하게 사용되고 있으나, 내열성이 요구되는 고온충진 분야에 사용하기 위하여는 1차 블로잉, 힛셋(Heat-set)공정, 2차 블로잉 등의 특별한 처리를 필요로 한다.Polyethylene terephthalate-based copolymer is widely used as a container for non-food containers such as carbonated beverages, bottled water, fruit juices and beverages as well as for foods such as carbonated beverages, bottled water and juice drinks because of its easy molding and transparency. In order to use, special processing such as primary blowing, heat-set process, and secondary blowing is required.

일본 특허공고 제55-12031호는 폴리에틸렌 테레프탈레이트계 용기의 목부위를 열처리해서 백화(결정화)함으로서 열에 의한 변형을 방지하는 것이 필요하다. 또한, 일본 특허공고 제64-85732호는 폴리에틸렌 나프탈레이트 조성이 65 내지 98.5몰%로 높고 백화 및 열처리 공정이 없이 그대로 제품을 블로잉하여 85℃이상의 고온 충진이 가능하게 하였다. 그러나, 폴리에틸렌 나프탈레이트의 원료인 2, 6-나프탈렌 디카본산은 고가이고, 폴리에틸렌 나프탈레이트의 조성이 높은 경우 가공온도가 폴리에틸렌 테레프탈레이트보다 상대적으로 훨씬 높아 아세트알데히드 등의 부산물이 생성되는 문제점이 있다.In Japanese Patent Publication No. 55-12031, it is necessary to prevent heat deformation by heat-processing and whitening (crystallizing) the neck of a polyethylene terephthalate container. In addition, Japanese Patent Publication No. 64-85732 has a high polyethylene naphthalate composition of 65 to 98.5 mol% and blows the product as it is without whitening and heat treatment to enable high temperature filling of 85 ° C or higher. However, 2, 6-naphthalene dicarboxylic acid, which is a raw material of polyethylene naphthalate, is expensive, and when the composition of polyethylene naphthalate is high, the processing temperature is relatively much higher than that of polyethylene terephthalate, which causes byproducts such as acetaldehyde.

본 발명자들은 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체를 별도의 처리없이 성형시 부산물이 발생하지 않고 고온 충진이 가능한 내열용기의 제조에 사용하기 위하여 연구한 결과, 본 발명에 이르게 되었다.The present inventors have studied the polyethylene naphthalate copolymer for use in the manufacture of a heat-resistant container that can be filled at a high temperature without forming by-products during molding without additional treatment.

본 발명의 목적은 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체를 소량 사용하여서도 낮은 온도에서도 쉽게 성형될 수 있고 고온에서 충진이 가능하며 내열성이 우수한 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체 내열용기의 제조방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for producing a polyethylene naphthalate copolymer heat-resistant container which can be easily molded even at a low temperature even using a small amount of polyethylene naphthalate copolymer, can be filled at a high temperature, and has excellent heat resistance.

본 발명은 2, 6-나프탈렌 디카본산 또는 그의 저급 알킬에스테르 8 내지 20몰%에 테레프탈산 또는 그의 저급 알킬에스테르 92 내지 80몰%를 첨가하여 에틸렌글리콜 용액 중에서 반응시키고, 여기에 중축합 촉매를 첨가하여 감압 하에서 중축합반응에 의해 중합체를 제조한 다음, 얻어진 중합체를 190 내지 210℃에서 고상중합하여 고유점도가 0.75 내지 0.80dl/g, 수평균분자량이 90,000 내지 100,000인 중합체를 제조하고 건조하여 프리폼을 사출성형한 후, 금형 온도 100 내지 150℃에서 블로우 성형하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체 내열용기의 제조방법인 것이다.The present invention is added to 8, 20 mol% of 2, 6-naphthalene dicarboxylic acid or lower alkyl ester thereof and 92-80 mol% of terephthalic acid or lower alkyl ester thereof to react in an ethylene glycol solution, to which a polycondensation catalyst is added. After the polymer was prepared by polycondensation under reduced pressure, the polymer obtained was subjected to solid phase polymerization at 190 to 210 ° C to prepare a polymer having an intrinsic viscosity of 0.75 to 0.80 dl / g and a number average molecular weight of 90,000 to 100,000, and drying the preform. After injection molding, it is a method for producing a polyethylene naphthalate copolymer heat-resistant container, which is blow molded at a mold temperature of 100 to 150 ° C.

이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

본 발명에 따른 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체는 2, 6-나프탈렌 디카본산 8 내지 20몰%, 바람직하게는 10 내지 15몰%와 벤젠 디카본산 92 내지 80몰%, 바람직하게는 90 내지 85몰% 및 과량의 에틸렌 글리콜을 중축합하여 제조된다. 상기한 조성의 본 발명에 따른 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체는 종래의 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체와 비교하여 고가의 원료인 2, 6-나프탈렌 디카본산의 사용량이 감소된 것이나 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 비교해서 융점이 약 20℃ 정도 낮기 때문에 낮은 온도에서의 성형이 가능하고, 유리전이온도가 5 내지 10℃이상 높아 우수한 내열성을 나타내므로 85℃ 이상에서의 고온 충진이 가능하다.Polyethylene naphthalate copolymer according to the present invention is 8 to 20 mol%, preferably 10 to 15 mol% of benzene dicarboxylic acid and 90 to 85 mol% of 2, 6-naphthalene dicarboxylic acid And polycondensation of excess ethylene glycol. The polyethylene naphthalate copolymer according to the present invention having the above-described composition has a reduced use amount of 2, 6-naphthalene dicarboxylic acid, which is an expensive raw material, compared with a conventional polyethylene naphthalate copolymer, but a melting point compared with polyethylene terephthalate. Since the temperature is about 20 ° C., it is possible to mold at a low temperature. Since the glass transition temperature is 5 to 10 ° C. or more, it exhibits excellent heat resistance, so that high temperature filling at 85 ° C. or more is possible.

구체적으로, 본 발명에 있어서는, 2, 6-나프탈렌 디카본산 또는 그의 저급 알킬에스테르에 벤젠 디카본산, 바람직하게는 테레프탈산 또는 그의 저급 알킬에스테르와 반응 용매로서 에틸렌글리콜을 첨가하여 통상의 방법으로 에스테르화 또는 에스테르 교환반응시켜 저중합체를 제조한다. 다음으로, 삼산화안티몬, 산화게르마늄 등의 중축합 촉매를 이용하여 감압 하에 260 내지 270℃에서 상기에서 얻어진 저중합체의 중축합반응을 실시하여 원하는 점도의 중합체를 제조한다. 이 중합체를 190 내지 210℃에서 고상중합하여 고유점도가 0.75 내지 0.80dl/g, 수평균분자량이 90,000 내지 100,000의 중합체를 제조하고, 얻어진 중합체를 수분이 0.01중량%, 바람직하게는 0.005 중량% 이하로 건조하고 배럴온도 265 내지 280℃의 온도에서 프리폼을 사출성형한 후, 용기 형태로 블로우 성형하여 내열용기를 제조한다.Specifically, in the present invention, benzenedicarboxylic acid, preferably terephthalic acid or lower alkyl ester thereof and ethylene glycol as a reaction solvent are added to 2, 6-naphthalene dicarboxylic acid or lower alkyl ester thereof, and esterified by conventional methods. The transesterification reaction produces a oligomer. Next, using a polycondensation catalyst such as antimony trioxide and germanium oxide, the polycondensation reaction of the oligomer obtained above is carried out at 260 to 270 ° C. under reduced pressure to produce a polymer having a desired viscosity. This polymer was subjected to solid phase polymerization at 190 to 210 ° C to prepare a polymer having an intrinsic viscosity of 0.75 to 0.80 dl / g and a number average molecular weight of 90,000 to 100,000, and the obtained polymer was 0.01% by weight, preferably 0.005% by weight or less. After drying by injection molding the preform at a barrel temperature of 265 to 280 ℃, blow molding in the form of a container to prepare a heat-resistant container.

상기한 바와 같이 2, 6-나프탈렌 디카본산 또는 그의 저급 알킬에스테르의 사용량을 감소하면 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체의 유리전이온도가 저하되는데, 본 발명에서는 블로우 성형시 금형 온도를 100 내지 160℃, 바람직하게는 140 내지 150℃로 고정하므로써 성형된 제품의 내열성과 강도를 향상시킬 수 있다.As described above, when the amount of 2, 6-naphthalene dicarboxylic acid or lower alkyl ester is decreased, the glass transition temperature of the polyethylene naphthalate-based copolymer is lowered. In the present invention, the mold temperature is 100 to 160 ° C. during blow molding. For example, it is possible to improve heat resistance and strength of the molded product by fixing at 140 to 150 ° C.

본 발명에 있어서 2, 6-나프탈렌 디카본산의 조성이 8몰% 이하일 경우에는 유리전이온도가 낮아져서 원하는 내열성을 얻기 힘들고, 20몰% 이상일 경우에는 용융온도 및 용융점도가 높아져서 사출성형시 상대적으로 가공온도가 높아서 그로 인하여 열분해가 발생할 수 있고, 아세트알데히드 생성 등으로 고품질의 용기를 제조하기가 어렵게 된다.In the present invention, when the composition of 2, 6-naphthalene dicarboxylic acid is 8 mol% or less, the glass transition temperature is lowered to obtain desired heat resistance, and when 20 mol% or more, the melting temperature and the melt viscosity are increased, thereby relatively processing during injection molding. Due to the high temperature, pyrolysis may occur and it becomes difficult to manufacture high quality containers such as acetaldehyde production.

상기한 바와 같이 제조된 본 발명에 따른 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체는 융점이 낮기 때문에 저온에서의 성형이 가능하므로 아세트알데히드의 생성을 방지하여 용기로서의 저장성을 향상시킬 수 있고, 유리전이온도가 높아 우수한 내열성을 나타낼 수 있다.The polyethylene naphthalate-based copolymer according to the present invention prepared as described above can be molded at low temperatures because of its low melting point, thereby preventing the formation of acetaldehyde, improving storage properties as a container, and having a high glass transition temperature. It can exhibit heat resistance.

[실시예]EXAMPLE

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

실시예 1 내지 6Examples 1-6

표 1에 기재된 원료 조성으로 용융중합 및 고상중합하여 얻어진 중합체 칩을 160 내지 170℃에서 4시간 이상 건조하여 사출기에서 배럴온도 270 내지 280℃로 프리폼을 성형한 후, 내용량 1.5ℓ, 중량 55g의 내열용기를 성형하여 각각을 실시예 1 내지 6으로 하였다. 이때 금형의 온도는 140 내지 160℃로 고정하였다.The polymer chips obtained by melt polymerization and solid phase polymerization using the raw material composition shown in Table 1 were dried at 160 to 170 ° C. for at least 4 hours, and the preform was molded at an injection molding machine at a barrel temperature of 270 to 280 ° C., followed by heat resistance of 1.5 L and a weight of 55 g. The containers were molded to make Examples 1 to 6, respectively. At this time, the temperature of the mold was fixed at 140 to 160 ℃.

성형된 용기를 전체 실시예에서 임의로 10본씩 취출하여 85℃, 90℃의 고온 내용물을 충전하고 마개를 하여 1일, 3일, 5일, 10일, 30일동안 정치한 후 외관불량을 조사하고 그 결과를 다음 표 2에 기재였다.The molded container was randomly taken out 10 copies in all the examples, filled with high-temperature contents at 85 ° C. and 90 ° C., and then capped to stand for 1 day, 3 days, 5 days, 10 days, 30 days, and then inspected for appearance defects. The results are listed in Table 2 below.

[표 1]TABLE 1

*2, 6-NDC:2, 6-나프탈렌 디카본산* 2, 6-NDC: 2, 6-naphthalene dicarboxylic acid

TPA:테레프탈산TPA: terephthalic acid

IPA:이소프탈산IPA: Isophthalic Acid

DMT:디메틸테레프탈산DMT: Dimethyl Terephthalic Acid

DMI:디메틸이소프탈산DMI: Dimethyl isophthalic acid

EG:에틸렌글리콜EG: ethylene glycol

* 고유점도:페놀/테트라클로로에탄의 혼합용매로 농도를 0.5g/dl로 조절하여 20℃에서 우베로이드 점도계를 이용하여 측정하였다.* Intrinsic viscosity: The concentration was adjusted to 0.5 g / dl with a mixed solvent of phenol / tetrachloroethane and measured at 20 ° C. using an uberoid viscometer.

* 융점 및 유리전이온도:DSC(Differential Scanning Colorlimeter, 퍼킨엘머사제품) Ⅱ형을 이용하여 20℃/분의 속도로 승온해서 측정하였다.* Melting point and glass transition temperature: measured by heating at a rate of 20 ℃ / min using DSC (Differential Scanning Colorlimeter, manufactured by Perkin Elmer).

[표 2]TABLE 2

비교예 1Comparative Example 1

표 1에 기재된 원료조성을 사용한 것을 제외하고, 실시예와 동일한 방법으로 내열용기를 성형하여 외관불량을 조사하였다. 이때 금형 온도는 사용된 원료에 따라 결정하였다.Except for using the raw material composition shown in Table 1, the heat-resistant container was molded in the same manner as in Example to investigate the appearance defects. The mold temperature was determined according to the raw materials used.

그 결과를 다음 표 3에 기재하였다.The results are shown in Table 3 below.

[표 3]TABLE 3

비교예 2 내지 3Comparative Examples 2 to 3

표 1에 기재된 원료조성을 사용한 것을 제외하고, 실시예와 동일한 방법으로 내열용기를 성형하여 비교예 2와 3으로 하였다. 이때 금형 온도는 사용된 원료에 따라 결정하였다.Except having used the raw material composition of Table 1, the heat-resistant container was shape | molded by the same method as Example, and it was set as the comparative examples 2 and 3. The mold temperature was determined according to the raw materials used.

비교예 2와 3에 있어서는 외관 불량은 발생하지 않았으나 300℃ 이상의 높은 온도에서만 프리폼 성형이 가능하고 그에 따라 1ℓ의 내열용기 당 3㎍이상의 아세트알데히드가 발생하였다.In Comparative Examples 2 and 3, appearance defects did not occur, but preform molding was possible only at a high temperature of 300 ° C. or higher, and thus, acetaldehyde of 3 μg or more was generated per 1 L of heat-resistant container.

본 발명의 방법에 따르면, 종래의 기술에 비하여 소량의 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체를 사용하여 저온에서도 용기를 성형가공할 수 있으므로 생산원가를 절감할 수 있고, 고온 성형시 발생할 수 있는 아세트알데히드 등의 부산물이 거의 발생하지 않아 내용물의 저장성이 안정한 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체 내열용기를 제조할 수 있다.According to the method of the present invention, since the container can be molded at a low temperature by using a small amount of polyethylene naphthalate copolymer compared to the conventional technology, production cost can be reduced, and acetaldehyde, which may occur during high temperature molding, can be used. Since almost no by-products are generated, a polyethylene naphthalate copolymer heat resistant container having a stable storage property of the contents can be prepared.

Claims (1)

2, 6-나프탈렌 디카본산 또는 그의 저급 알킬에스테르 8 내지 20몰%에 테레프탈산 또는 그의 저급 알킬에스테르 92 내지 80몰%를 첨가하여 에틸렌글리콜 용액 중에서 반응시키고, 여기에 중축합 촉매를 첨가하여 감압 하에서 중축합 반응에 의해 중합체를 제조한 다음, 얻어진 중합체를 190 내지 210℃에서 고상중합하여 고유점도가 0.75 내지 0.80dl/g, 수평균분자량이 90,000 내지 100,000인 중합체를 제조하고 건조하여 프리폼을 사출성형한 후, 금형 온도 100 내지 150℃에서 블로우 성형하는 것을 특징으로 하는 폴리에틸렌 나프탈레이트계 공중합체 내열용기의 제조방법.92-80 mol% of terephthalic acid or its lower alkyl ester is added to 8-20 mol% of 2, 6- naphthalene dicarboxylic acid or its lower alkyl ester, and it reacts in an ethylene glycol solution, and polycondensation catalyst is added here and it polycondenses under reduced pressure. After the polymer was prepared by a polymerization reaction, the obtained polymer was solid-phase polymerized at 190 to 210 ° C. to prepare a polymer having an intrinsic viscosity of 0.75 to 0.80 dl / g and a number average molecular weight of 90,000 to 100,000, followed by injection molding. After that, blow molding is performed at a mold temperature of 100 to 150 ° C. A method for producing a polyethylene naphthalate copolymer heat-resistant container.
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