KR19990082336A - 개방 용기를 제조하기 위한 열성형 발포판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 발포 물질로 이루어지거나 적어도 하나의 발포 물질층을 포함하는 열성형 판에 관한 것이다. 본 발명의 판은 판을 드로잉 하거나 디프 드로잉하고 발포 물질을 팽창시키는 것에 의해 특히 식료품 포장 및/또는 먹기 위한 열성형 컵 또는 쟁반에 적용 가능하다. 본 발명의 판의 발포 물질은 50 내지 100%의 높은 용융 세기 폴리프로필렌를 포함하는 폴리프로필렌 혼합물로 이루어지고, 0.1 내지 0.7g/㎤, 바람직하게는 0.25 내지 0.5g/㎤ 사이의 밀도를 가지고, 1㎣ 당 300 내지 3000개 이상의 셀 개수, 바람직하게는 1㎣ 당 800 내지 2500 내의 셀 개수를 갖는다. 본 발명의 판은 높은 드로잉 비(예를 들면, 1.5)로 드로잉 될 수 있고 만들기 어려운 모양으로 성형되도록 팽창될 수 있고, 그로 인하여 어떠한 드로잉 문제도 발생하지 않고 성형된 용기는 균일한 불투명성을 나타낸다.

Description

개방 용기를 제조하기 위한 열성형 발포판
예를 들면 식료품의 포장 및/또는 먹기 위해 자주 사용되는 접시 또는 컵 등의 개방 용기는 통상적으로 열성형(thermoformable) 플라스틱 물질로 이루어진 평면 판 조각을 드로잉 하거나 디프 드로잉 하는 것에 의해 제조된다. 이러한 개방 용기는 바닥 벽 및 측벽 또는 여러 개의 측벽을 갖는다. 상기 판은 통상적으로 한 쌍의 성형 도구 사이에서, 즉 예열된 판이 위치되어 있는 오목부를 갖는 암성형 도구와 암성형 도구의 오목부로 이동 가능한 수성형 도구 사이에서 판을 드로잉 하여 열성형 된다.
본 발명은 포장 산업 분야에 있는 것이고 제 1항의 독립항의 포괄적 부분에 해당하는 열성형 발포판에 관한 것이고, 상기 판은 열성형이 가능하고 팽창 가능한 발포 물질로 구성되거나 또는 적어도 하나의 상기 물질의 층을 포함한다.
발포 물질로 이루어지거나 적어도 하나의 발포 물질층을 포함하는 판의 사용은 발포판 또는 이러한 판 유니트로 만들어진 용기가 통상적으로 동일한 단위 면적 당 중량을 갖는 해당 고체 물질 보다 잘 휘지 않기 때문에 이러한 용기를 만드는 것이 유리하다. 적어도 부분적으로 발포 물질로 이루어진 판 또는 용기는 불투명하다. 용기는 이들의 적용에 따른 최소한의 기계적 물성을 요구하고 이들이 보다 잘 수용되고 이들의 불투명성이 보다 균일하면 이들의 표면은 보다 매끄럽고 광택이 있다.
발포 물질로 이루어지거나 또는 적어도 하나의 상기 물질로 이루어진 층을 포함하는 판의 개방 용기를 제조하는 것의 또 다른 장점은 발포가 열성형 가능한 상태에 있는 경우 발포에 감압을 적용하고, 그로 인해 발포에 트랩된(trapped) 기체가 팽창하고, 여전히 감압 상태 하에서 발포를 냉각하는 것에 의하여 용기 벽의 특정한 부분을 팽창시키는 것이 가능하다는 것이다. 이러한 방법은 예를 들면 US-3846526 또는 JP-60192615에 기재되어 있다. 또한, 개방 용기를 성형하기 위한 발포판을 드로잉 하거나 팽창하기 위한 방법 및 장치는 본 출원과 동일자로 출원한 계류 중의 출원(co-pending application)에 기재되어 있다.
계류 중의 출원에 따르면 용기는 암성형 틀의 오목부로 수성형 틀이 이동하고 그로 인하여 암성형 도구의 오목부를 통해 위치한 예열된 판을 드로잉 하여 성형될 수 있다. 수성형 도구의 이동 동안 적어도 판의 한쪽 면 위의 압력은 감소되어 수성형 도구가 그의 말단 위치에 도달할 때 또는 바로 그 직후에 발포 물질이 팽창하기에 충분히 낮은 대기압 이하의 값(팽창 압력)에 도달한다. 이어서 도구는 말단 위치에서 유지되고 팽창 압력은 판이 그의 합성 온도 이하의 온도로 냉각될 때까지 유지된다. 이어서 성형 용기는 디몰드 된다. 움직이는 수성형 도구가 예열된 판과 접촉하기 전에, 판은 그에 압력 차를 적용하는 것에 의해 예비인장 될 수 있다(암성형 도구 측 위에 보다 낮은 압력 적용). 이러한 예비신장은 특히 디프 드로잉(드로잉 비 > 1)에 의한 용기 및/또는 다른 모양을 갖는 용기(둥근 바닥 벽, 경사가 급한 측 벽을 갖지 않는)를 제조하는 경우에 바람직하다.
마지막 문단에 기재된 방법을 이용하고 판과 도구 표면 사이로부터 공기를 제거하기 위하여 용기의 측벽을 성형하는 도구의 표면의 적어도 일부분 위에 개구의 형태를 갖는 도구를 사용하여(본 출원과 동일자에 출원된 추가적인 계류 중인 출원에 기재되어 있는 바와 같이), 적어도 부분적으로 발포 물질로 이루어진 판으로부터 최소한의 주기 내에 용기가 갖는 기계적 특성에 의해 일차적으로 결정되는 벽 두께와 벽 밀도를 갖는 개방 용기를 제조하는 것이 가능하다. 이것은 드로잉 정도와 팽창 정도에 따라서 다양한 두께 및 특히 다양한 밀도를 가질 수 있다.
상기된 방법에 따른 개방 용기를 제조하기 위하여 예를 들면 폴리스티렌 또는 폴리프로필렌 발포로 이루어지거나 또는 이들을 포함하는 공지의 판을 사용하는 것은, 제조된 용기에서 다양한 드로잉 정도 및/또는 팽창 정도를 갖는 영역에서 특히 주기가 짧고 및/또는 드로잉 비가 높거나 또는 예를 들면 비원형의 바닥 벽을 갖거나 및/또는 매우 경사가 급한 벽을 갖는 용기 모양과 같이 용기 모양이 만들기 어려운 경우 일어나는 기계적인 결점을 광학적으로 나타내고 이르게 할 수 있다는 점에서 문제를 일으킬 수 있다.
따라서 본 발명의 목적은 발포 물질로 이루어지거나 또는 적어도 하나의 발포 물질의 층을 포함하는 판을 만들기 위한 것이고, 이러한 판은 훌륭한 드로잉 특성과 밀도에 따라 거의 변화지 않는 불투명성을 가지며 이 판은 특히 매우 짧은 주기를 갖고 높은 드로잉 비와 만들기 힘든 용기 모양을 갖는 계류 중의 출원 방법을 사용하여 기계적으로 및 미적으로 양질의 용기를 얻을 수 있다. 또한, 판뿐만 아니라 판으로부터 만들어진 용기는 용이하게 재활용될 수 있고 가능한 한 여러 가지 식료품에 적절하게 된다(고체 및 액체, 뜨거운 것 및 차거운 것 등).
본 발명의 목적은 청구항에 의해 정의된 바와 같은 판에 의해 도달될 수 있다.
재활용성 및 음식에 대한 적합성의 조건을 충족하기 위하여, 본 발명의 판은 기본적으로 폴리프로필렌으로 이루어진다. 이것은 판이 완전히 폴리프로필렌 발포 로 이루어지거나 또는 적어도 하나의 폴리프로필렌 발포 층을 포함하고, 또 따른 층 또는 예를 들면 고체 폴리프로필렌의 층 또는 예를 들면 보호 물질(barrier)등의 다른 열성형 물질의 층들을 포함 할 수 있다.
플라스틱 발포 물질의 불투명성은 셀(cell) 벽의 빛의 산란에 기인한다. 상기 셀 벽의 배열이 더욱 미세해 질수록 물질에 떨어지는 빛이 산란 횟수가 많아져 물질이 더욱 불투명해 보인다. 셀 벽의 배열이 더욱 미세할수록, 발포 물질이 매우 높은 정도로 드로잉 되고 또는 팽창되는 경우에도 물질의 변화가 거의 나타나지 않는다. 또한 셀 벽의 배열이 더욱 미세할수록 발포 물질의 드로잉 특성은 더 좋아진다. 상당한 정도로 발포의 드로잉 가능성(draw ability)을 국지적으로 변화시키고 드로잉 시에 구멍이 생기게 할 정도로 충분히 큰 셀의 존재는 셀의 크기가 증가함에 따라 즉 세포 벽 구조의 미세성이 감소함에 따라 예상될 수 있다는 사실에 기인한다.
플라스틱 발포 물질에서 셀 벽 구조의 미세성에 대한 측정은 셀의 개수이다(㎣ 당 셀 개수). 1㎣ 당 300개 이상의 셀을 갖는 폴리프로필렌 발포를 가지고 계류 중의 출원에 따른 방법으로 처리되는 판은 상대적으로 낮은 드로잉 비에 대하여 양질의 용기를 얻는다(개구의 직경으로 나눈 용기의 깊이: 0.5와 1 사이, 용기의 모양과 팽창 비에 의존). 1㎣ 당 최고 3000개까지의 셀을 갖는 폴리프로필렌 발포의 판은 0.8 내지 1.5의 드로잉 비에 대하여 양질의 용기를 얻는다(용기의 모양과 팽창 비에 의존). 계류 중의 출원에 기재되어 있는 바와 같이 드로잉 방법에서 식료품 포장 및/또는 먹기 위한 컵 및 쟁반 등의 용기의 제조를 위하여, 1㎣ 당 800 내지 2500의 셀 개수, 바람직하게는 1㎣ 당 1000 내지 2000개의 셀을 갖는 폴리프로필렌 발포를 갖는 판이 매우 적합하다.
본 발명의 판의 폴리프로필렌 발포는 0.1 내지 0.7gr/㎤, 바람직하게는 0.25 내지 0.5gr/㎤, 더욱 바람직하게는 0.36 내지 0.50gr/㎤의 밀도를 갖는다. 이러한 판은 0.5 내지 3㎜, 바람직하게는 1 내지 2㎜, 더욱 바람직하게는 1,2 내지 1.6㎜의 두께를 갖는다.
폴리프로필렌 발포 물질의 밀도와 만들어진 판의 두께에 의존하여, ca. 24cN의 용융 세기를 갖는 높은 용융 세기 폴리프로필렌을 50 내지 100% 내로 포함하는 폴리프로필렌 혼합물을 사용하는 경우, 상기된 특성을 갖는 판의 압출은 문제없이 가능하다. 높은 용융 세기 폴리프로필렌(긴 측쇄를 갖는 폴리프로필렌)은 단일중합체 또는 공중합체로서 시중에서 이용 가능하다.
폴리프로필렌 혼합물의 용융 세기가 더 높아질수록(즉, 높은 용융 세기 폴리프로필렌의 함량이 높아질수록), 필요한 셀의 개수를 갖는 양질의 판을 제조하는 것이 용이하다. 그러나 높은 용융 세기 폴리프로필렌이 높은 비율로 포함되는 것은 경제적인 단점뿐만 아니라 다소 깨지기 쉬운 벽을 갖는 용기가 얻어지기 때문에, 다른 종류의 폴리프로필렌(단일중합체 또는 공중합체)을 첨가하여 높은 용융 세기 프로필렌을 가능한 한 50% 정도의 낮은 비율로 포함하는 것이 유리하고 그로 인하여 혼합물의 용융 세기를 15N 정도로 낮추고 바람직하게는 18 과 20cN 사이로 낮춘다.
식료품 포장 및/또는 먹기 위해 상기 목적에 적합한 기계적 안정성을 갖는 컵과 쟁반을 생산하기 위하여 계류 중의 출원에 따른 열성형 방법에 적용 가능한 판은 60 내지 90%, 바람직하게 60 내지 80%의 높은 용융 세기 폴리프로필렌을 포함하는 폴리프로필렌 발포로 이루어지거나 포함하는 것이 바람직하다.
압출에 의해 폴리프로필렌 발포로 이루어지거나 이것을 포함하는 판을 제조하기 위해서, 고체 또는 기체 블로잉제가 공지의 방법으로 중합체 혼합물에 첨가된다. 또한, 압출 방법을 향상시키기 위하여 다른 공지된 첨가제가 공지의 농도로 첨가될 뿐만 아니라 예를 들면 발포 물질을 착색하기 위한 안료가 첨가될 수 있다.
압출된 발포 물질의 셀의 개수는 압출된 중합체의 조성물과 사용된 첨가제에 의존할 뿐만 아니라 압출 파라메타에 의존한다. 따라서, 상기에 주어진 조성물의 폴리프로필렌 발포를 갖는 판을 생산하고 예비 결정된 범위의 셀 개수를 갖기 위해서, 적합한 압출 파라메터가 실험에 의해 결정되어야 한다.
판:
폴리프로필렌 혼합물: 높은 용융 세기 폴리프로필렌 80%, 폴리프로필렌 공중합체 20%
첨가제: 블로잉제 1.1%
발포 물질의 두께: 1.4㎜
밀도: 0.43g/㎤
셀 개수: 1㎣ 당 1450개의 셀
예비신장을 이용한 열성형 방법:
공동의 넓이: 1.2㎜
판 온도: ≥160℃
팽창 압력: ≤0.2bar(절대적으로)
성형 시간(예비신장, 드로잉 및 팽창): 1.8sec
판으로부터 만들어진 용기:
둥근 컵: 개구의 직경: 75㎜
깊이: 80㎜
벽 두께: 1 내지 1.2㎜

Claims (11)

  1. 판이 발포 프로필렌 단일중합체 또는 공중합체로 이루어지거나 적어도 하나의 상기 발포 물질의 층을 포함하고 이러한 판은 발포 물질이 열성형 상태에 있는 경우 판을 드로잉 또는 디프 드로잉하고 감압 하에서 발포에 트랩된 기체를 팽창시키는 것에 의해 개방 용기를 제조하기 위해 적용 가능한 열성형 판에 있어서, 발포 프로필렌 단일중합체 또는 공중합체는 높은 용융 세기 프로필렌 단일 중합체 또는 공중합체를 50 내지 100% 내에서 포함하고, 0.1 내지 0.7g/㎤의 밀도를 가지고 1㎣당 300개 이상의 셀 개수를 갖는 것을 특징으로 하는 열성형 판.
  2. 제 1항에 있어서, 발포 물질은 1㎣ 당 800 내지 2500개의 셀을 갖는 것을 특징으로 하는 열성형 판.
  3. 제 1항에 있어서, 발포 물질은 1㎣ 당 1000 내지 2000개의 셀을 갖는 것을 특징으로 하는 열성형 판.
  4. 제 1항에 있어서, 발포 프로필렌 단일중합체 또는 공중합체는 높은 용융 세기 프로필렌 단일중합체 또는 공중합체 60 내지 90%와 적어도 하나의 또 다른 프로필렌 단일중합체 또는 공중합체로 이루어지는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 열성형 판.
  5. 제 1항에 있어서, 발포 프로필렌 단일중합체 또는 공중합체는 높은 용융 세기 프로필렌 단일중합체 또는 공중합체 60 내지 80%와 적어도 하나의 또 다른 프로필렌 단일중합체 또는 공중합체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열성형 판.
  6. 제 1항에 있어서, 발포 프로필렌 단일중합체 또는 공중합체는 0.25 내지 0.50gr/㎤의 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 열성형 판.
  7. 제 1항에 있어서, 발포 프로필렌 단일중합체 또는 공중합체는 0.36 내지 0.50gr/㎤의 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 열성형 판.
  8. 제 1항에 있어서, 판 또는 적어도 하나의 발포층은 0.5 내지 3㎜의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 열성형 판.
  9. 제 1항에 있어서, 판 또는 적어도 하나의 발포층은 1 내지 2㎜의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 열성형 판.
  10. 제 1항에 있어서, 판 또는 적어도 하나의 발포층은 1.2 내지 1.6㎜의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 열성형 판.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 판은 1.4㎜의 두께를 갖고 높은 용융 세기 프로필렌 단일 중합체 또는 공중합체 80%를 포함하는 발포 프로필렌 단일중합체 또는 공중합체로 이루어지고 0.43g/㎤의 밀도를 갖고 1㎣ 당 1450개의 셀 개수를 갖는 것을 특징으로 하는 열성형 판.
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