KR20070039137A

KR20070039137A - 열가소성 수지 중공 성형체의 제조 방법

Info

Publication number: KR20070039137A
Application number: KR1020077003319A
Authority: KR
Inventors: 야스오 구로사키; 다카시 하마
Original assignee: 미쓰이 가가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2005-07-27
Publication date: 2007-04-11
Also published as: TWI259799B; JPWO2006011507A1; EP1779994A8; US20070284788A1; JP4823902B2; EP1779994A4; WO2006011507A1; KR100829467B1; TW200611814A; EP1779994A1; EP1779994B1; CN1993217A; CN100515731C

Abstract

본 발명은, 중공 블로우 성형체의 제조 방법에 있어서, 성형기의 대폭적인 변경을 실시하는 일 없이 패리슨의 가열 효율을 향상시켜, 높은 생산성으로 중공 성형체를 제조하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 열가소성 수지 재료로 형성된 패리슨을 가열하는 공정과, 가열된 수지 재료의 패리슨을 블로우 성형하는 공정으로 이루어지는 중공 성형체의 제조 방법으로서, 상기 가열 공정에 있어서, 900nm에서 1500nm의 사이에 방사 파장 극대를 가지는 근적외선 히터(13)와, 그 근적외선 히터(13)의 방사광을 흡수하여 이것보다 장파장의 적외선을 방사하는 패리슨(12) 외부에 설치된 파장 컨버터(10)를 사용하는 것을 특징으로 하는 수지 중공 성형체의 제조 방법이다. 상기 파장 컨버터의 방사 파장 극대는 3000nm에서 5000nm의 사이에 있는 것이 바람직하다.

열가소성 수지, 중공 성형체

Description

열가소성 수지 중공 성형체의 제조 방법{METHOD OF PRODUCING THERMOPLASTIC RESIN HOLLOW MOLDED PRODUCT}

본 발명은, 보틀 등의 중공 성형체를 높은 생산성으로 성형 가공하는 것을 특징으로 하는 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 조미료, 기름, 음료, 화장품, 세제 등의 용기의 소재로서는, 충전 내용물의 종류 및 그 사용 목적에 따라 여러 가지의 수지가 채용되고 있다.

이들 중에서 폴리에스테르 수지 중, 폴리에틸렌테레프탈레이트는 기계적 강도, 내열성, 투명성 및 가스 배리어성이 뛰어나므로, 특히 쥬스, 청량 음료, 탄산음료 등의 음료 충전용 중공 성형체의 소재로서 적합하다.

이러한 폴리에틸렌테레프탈레이트는, 테레프탈산 또는 그 에스테르 형성성 유도체와 에틸렌글리콜 또는 그 에스테르 형성성 유도체를 에스테르화한 후, 중축합 촉매의 존재하에서 액상 중축합하고, 이어서 고상 중축합하여 얻을 수 있다. 그리고 이 폴리에틸렌테레프탈레이트를 사용한 보틀을 성형하는 방법으로서, 먼저 사출 성형 기계 등의 성형기에 공급하여 프리폼(preform) 또는 패리슨(parison)으로 불리는 예비 성형품을 성형한다. 이어서, 이 패리슨은 블로우 성형기에 공급된다. 블로우 성형기는 가열 공정과 블로우 공정의 2공정으로 이루어지며, 가열 공정에서 는 패리슨을 단파장 영역의 적외선 히터를 사용하여 소정의 온도로 가열, 재료를 연화시킨다. 이어서 가열된 패리슨은 블로우 공정으로 이송되어 소정 형상의 금형에 삽입하여, 연신 로드로 불리는 봉과 고압 공기에 의해 연신 블로우 성형을 실시하고, 금형으로부터 보틀을 꺼내 중공 용기를 성형한다. 통상 블로우 성형에서는 가열, 블로우를 연속적으로 실시하는 성형 시스템으로 되어 있다.

또, 특히 일본에서 선호되는 과즙계, 차, 스포츠 음료는 음료를 열 살균하여 보틀에 충전할 필요가 있으며, 그 충전 온도는 음료에 따라 다르나 약 80℃에서 93℃이다. 따라서 보틀에 내열성이 요구되며 내열성이 낮은 보틀은 음료 충전시에 변형을 일으켜 형상을 유지할 수 없다고 하는 문제가 생긴다. 이 변형은 연신 블로우 시에 생성되는 연신 변형에 기인한다. 보틀에 내열성을 부여하기 위해서는 연신 블로우 성형에 있어서 금형 온도를 예를 들면 130℃ 이상으로 컨트롤해서, 고압 공기에 의해 폴리에틸렌테레프탈레이트가 고온의 금형 표면에 부착되었을 때에 열처리(히트 세트)를 실시하는 방법이 있다. 이 히트 세트라 불리는 공정에 있어서 연신 변형은 열에 의해 완화되어 고온의 음료를 충전해도 변형되는 일 없이 형상을 유지시킬 수 있는 내열 보틀이 얻어진다. 또, 히트 세트를 실시했을 경우는, 보틀을 금형으로부터 꺼낼 때에, 수축 변형을 일으킬 가능성이 있다. 이것은, 히트 세트 공정에 있어서 완화되지 않고 잔류된 연신 변형에 기인하고 있다. 그 때문에, 히트 세트 후에 보틀 내부에 냉각 공기를 분사 순환시킴으로써 보틀 내부를 강제적으로 냉각, 고화시켜 보틀을 금형으로부터 꺼낸다.

그렇지만, 종래의 히트 세트를 실시했을 경우, 그 히트 세트에 필요한 시간 과, 금형으로부터 꺼낼 때의 형상의 변형을 막기 위해 냉각 시간이 필요해진다. 냉각 방법으로서는 연신 로드 내부로부터 공기를 분사, 중공 용기 내부로부터 강제적으로 냉각시키는 방법이 일반적이다. 한편, 내열성을 필요로 하지 않는 중공 용기를 성형하는 경우는, 변형을 완화시킬 필요는 없고, 따라서 히트 세트는 불필요하며 금형 온도는 약 30℃로 낮은 온도에서의 성형이 가능하다. 또, 금형 온도가 낮기 때문에 보틀 내부의 강제 냉각도 필요 없이 중공 용기를 꺼낼 수 있다. 즉 내열 보틀의 성형은, 내열성을 필요로 하지 않는 중공 용기의 성형에 비교해, 연신 변형의 완화에 필요한 히트 세트 시간과 중공 성형체를 꺼내기 위해서 필요한 강제 냉각 시간의 블로우 공정에 필요로 하는 시간이 길어져 그 생산성을 현저하게 저하시키고 있다.

따라서 히트 세트를 실시하지 않고도, 높은 생산성으로 내열성이 뛰어난 중공 성형체를 제공하는 방법이 요구되고 있다.

내열 보틀의 생산성을 향상시키기 위해서, 히트 세트한 보틀의 냉각 시간을 단축시키는 방법으로서는, 예를 들면 일본 특허 2632960호에서는, 액체 질소를 공기의 대체로서 사용해 냉각 효율을 향상시키는 방법이 제시되어 있다. 그렇지만 이 방법은, 액체 질소에 의해 비용이 상승되는 것, 또 질소를 사용함에 따른 안전 관리가 필요해진다.

다음에, 히트 세트 공정의 시간을 단축시키는 방법으로서는, 예를 들면 연신 블로우 시 패리슨 온도를 보다 높게 컨트롤하여, 재료를 보다 연화시켜 연신 변형의 생성을 억제하여, 히트 세트에 걸리는 부담을 경감하는 방법을 들 수 있다. 이 방법은, 연신 블로우 시 연신 변형의 생성 억제에 의해 금형 온도를 저감할 수 있기 때문에 공정 시간을 단축할 수 있고, 또 중공 용기의 온도를 낮추므로 금형으로부터 꺼낼 때에 필요한 냉각 시간도 단축할 수 있는 매우 유효한 수단이다.

그렇지만, 블로우 성형기는 상술한 대로 연속형의 시스템이며, 블로우 공정 시간을 단축시켰을 경우, 패리슨의 가열 시간도 단축시키지 않으면 안 된다. 즉 종래의 가열 방법으로는 패리슨을 보다 짧은 시간에 또 보다 고온까지 가열하는 것은 매우 곤란하다.

종래의 가열 방법에서는, 방사 에너지 극대를 약 900nm의 파장 영역 부근에 가지는 적외선 히터를 사용한다. 그렇지만, 적외선 히터의 3000nm 이하의 파장 영역의 큰 에너지량은 패리슨에는 거의 흡수되지 않는다(도 3：폴리에스테르 수지 흡수 스펙트럼 참조). 즉 종래의 가열 방법에서는 적외선 히터로부터의 방사 에너지의 대부분이 투과하여, 반사판에 도달한다(도 1：가열 방법 참조). 패리슨이 흡수하여 온도 상승에 사용되는 것은 방사 에너지가 3000nm보다 장파장 영역의 조사 에너지이다.

그것을 해결하는 수단으로서 예를 들면 일본 특허 1851514호나 일본공개특허공보 평01－294025호에서는, 패리슨 내부에 가열원을 삽입해 통상의 적외선 히터에 의한 외측으로부터의 가열과 병용하는 방법이 제시되어 있다. 또, 일본특허 3163168호에서는, 흑체와 유사한 막대 모양의 장치를 패리슨 내부에 삽입해 통상의 적외선 히터의 파장을 폴리에스테르 수지가 흡수하기 쉬운 장파장의 적외선으로 변환시켜 가열 효율을 향상시키는 방법이 제시되어 있다. 이들 수단은 통상의 가열 방법으로는 곤란한 패리슨 내부의 가열 효율을 향상시키는 방법으로서 유효하지만, 패리슨 내부에 가열원을 삽입하기 위해 현행 성형기의 가열 시스템을 대폭 변경해야 한다.

일본특허 3163168호에 기재된 기술은 막대 모양의 코어를 패리슨 내부에 삽입하는데, 이 경우는 코어가 패리슨보다 작은 사이즈로 제한되기 때문에, 종래의 가열 방식과 마찬가지로, 적외선으로부터 조사된 에너지의 대부분은 패리슨을 투과해서, 반사판에 도달해 그대로 반사된다. 반사판에서 반사되는 적외선의 파장 분포는 변화하지 않는다. 따라서, 반사된 방사광은 패리슨이 흡수 가능한 에너지를 가지지 않고, 반사된 파장 3000nm 이하의 적외광은 패리슨을 투과해 적외선 히터에 도달하여, 히터를 재가열한다. 따라서, 적외선 히터의 온도가 상승되어 고온으로 파손되는 원인이 된다는 문제점을 안고 있다.

또한 일본특허 3163168호에서의 기술은, 패리슨 내부에 가열원이 되는 코어를 삽입해 가열을 실시하고, 다음에 코어를 뽑고나서 블로우 성형할 필요가 있다. 따라서, 성형 프로세스의 고속화에 한계가 있다. 또, 중공 성형체의 용량이나 디자인에 따라 패리슨의 사이즈나 형상은 다르므로, 패리슨의 사이즈나 형상을 바꿀 때에는, 패리슨에 맞추어 코어의 사양도 바꿀 필요가 있다.

(특허 문헌 1)일본특허 2632960호

(특허 문헌 2)일본특허 1851514호

(특허 문헌 3)일본공개특허공보 평01－294025호

(특허 문헌 4)일본특허 3163168호

<발명의 개시>

<발명이 해결하고자 하는 과제>

본 발명은, 상기와 같은 과제를 해결하고자 하는 것으로서, 성형기의 대폭적인 변경을 실시하지 않는 프리폼나 패리슨의 가열 방법을 이용해, 높은 생산성으로 내열성이 뛰어난 중공 성형체를 제공하는 방법을 제안하는 것이다.

<과제를 해결하기 위한 수단>

본 발명자들은 상기 과제에 의거하여, 중공체 블로우 성형에 있어서 패리슨을 효율적으로 가열하는 방법을 예의 검토한 결과, 폴리에스테르에 흡수되어 온도 상승을 일으키는 3000nm 이상의 장파장 영역의 조사 에너지에 착안하여, 종래의 근적외 가열 히터에 더해, 3000nm 이상의 장파장을 방사하는 컨버터를 설치하는 방법을 찾아내어, 본 발명을 완성했다.

즉 본 발명은,

(1) 열가소성 수지 재료로 형성된 패리슨을 가열하는 공정과, 가열된 패리슨을 블로우 성형하는 공정으로 이루어진 중공 성형체의 제조 방법으로서,

상기 가열 공정에 있어서, 파장이 900nm에서 1500nm의 사이에 방사 에너지 극대를 가지는 근적외선 히터와, 그 근적외선 히터의 방사광을 흡수해 이것보다 장파장의 적외선을 방사하는 파장 컨버터를 사용하고, 파장 컨버터가 패리슨의 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 수지 중공 성형체의 제조 방법이다. 가열 공정에서는, 히터에서 방사되는 극대 파장이 900nm에서 1500nm의 사이에 있는 근적외선과, 파장 컨버터로부터 방사되는 근적외선 히터의 극대 파장보다도 장파장의 적외 선에 의해, 열가소성 수지 재료 패리슨이 가열된다.

또한 본 발명의 바람직한 태양을 다음에 든다.

(2) 상기 파장 컨버터의 방사 에너지 극대 파장이 3000nm에서 5000nm의 사이에 있을 것.

(3) 상기 파장 컨버터가 카본 블랙 및/또는 흑연으로 이루어질 것.

(4) 상기 컨버터가 규소, 칼슘, 마그네슘이라는 금속의 산화물을 주로 하는 것이나, 황산칼슘염을 주로 하는 무기 재료 위에 형성되어, 그 두께가 10㎛에서 5mm의 범위에 있을 것.

(5) 파장 컨버터가 가열 대상인 패리슨에 대해서 근적외선 히터의 반대측에 설치될 것.

(6) 파장 컨버터가 복사율 0.9 이상인 재료로 이루어질 것, 또 더욱 바람직하게는 재료가 300℃ 이상의 내열성을 가질 것.

(7) 열가소성 수지가 폴리에틸렌테레프탈레이트, 방향족 폴리에스테르 혹은 폴리에틸렌나프탈레이트에서 선택되는 폴리에스테르 수지일 것.

여기서 말하는 파장 컨버터란, 적외선 히터로부터 방사되는 에너지를 흡수하여, 3000nm 이상의 장파장 영역의 에너지를 조사하는 재료를 가리킨다. 그 재질로서는 그 복사율이 0.9 이상의 표면을 가지는 재질이 적합하다. 이 컨버터를 종래의 반사판 위에 설치하면 패리슨을 투과하여 컨버터에 도달한 방사 에너지가 컨버터에 흡수되어 컨버터의 온도에 대응하는 흑체 방사에 가까운 스펙트럼 분포를 가지는 방사 에너지를 재조사한다. 예를 들면, 컨버터의 온도를 400℃로 하면 방사 에너지 최대치는 파장 4000nm 부근에 있으며, 이 스펙트럼 분포를 가지는 장파장 영역의 적외선은 패리슨에 유효하게 흡수된다.

열가소성 수지 재료는 특별히 한정되지 않지만, 파장 컨버터로부터 방출되는 에너지를 효율적으로 흡수하는 점에서 폴리에스테르 수지가 바람직하고, 특히 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트 또는 폴리에틸렌나프탈레이트에서 선택되는 방향족 폴리에스테르 수지가 바람직하다.

본 발명은 특허 문헌 4의 방법과 비교해서, 컨버터가, 가열되는 수지 프리폼이나 패리슨에 대해서 외측에 위치한다. 즉 히터가 설치되어 있는 장소를 둘러싸고 있는 반사판이나 칸막이 등의 전체 내지 일부를 덮도록 설치된다. 따라서 적외선 히터로부터 조사된 에너지나 데워진 기체의 열을 컨버터가 흡수한다. 따라서, 가열로 내의 분위기 온도가 낮아진다. 즉, 소정의 온도까지 패리슨 가열에 필요한 가열로 내의 분위기 온도가 낮아진다. 분위기 온도가 낮아지면 낮아질수록 적외선 히터의 표면 온도가 저하되기 때문에, 히터의 수명도 길어진다고 하는 장점을 가지고 있다. 또 패리슨의 사이즈에 제한되지 않기 때문에, 컨버터의 사이즈를 크게 할 수가 있다. 그 결과, 적외선 히터로부터 조사되는 에너지의 이용 효율이 높아져, 통상적인 1 파장 적외선 히터를 사용해 가열하는 것이 가능해진다.

<발명의 효과>

본 발명의 열가소성 수지 중공체의 제조 방법은 종래의 보틀의 제조 방법과 비교해 높은 생산성으로 중공체를 제조할 수 있다.

도 1은 종래의 근적외선 히터에 의한 가열 방식을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 근적외선 히터 및 파장 컨버터에 의한 가열 방식을 나타내는 도면.

도 3은 근적외선 히터와 파장 컨버터의 방사 스펙트럼 및 폴리에스테르 수지의 흡수 스펙트럼을 나타내는 도면.

도 4는 패리슨의 중공 블로우 성형 공정을 나타내는 도면.

도 5는 패리슨의 형상을 나타내는 도면.

<부호의 설명>

1　마개부(비연신부)　　

2　연신부 높이　

3　패리슨 외경　

4　패리슨 내경　　

5　패리슨 두께　　

10 파장 컨버터

11 반사판

12 패리슨

13 근적외선 히터

14 블로우 금형

15 연신 로드

16 블로우 공기

17 냉각 공기

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

이하 본 발명에 의한 폴리에스테르 수지제 보틀의 성형에 대하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 플라스틱 용기 제조 방법에 의해 제조되는 용기에는 재료로서 폴리에스테르 수지가 바람직하다. 폴리에스테르 수지는 디카르복실산 또는 그 에스테르 형성성 유도체와, 디올 또는 그 에스테르 형성성 유도체를 원료로 하여 제조한다. 바람직하게는 방향족 디카르복실산 또는 그 에스테르 형성성 유도체와, 지방족 디올 또는 그 에스테르 형성성 유도체를 원료로 하여 중합된 폴리에스테르 수지를 사용한다.

용기로서 예를 들면 블로우 성형에 의해 중공 용기(보틀)를 성형하는 경우, 사출 성형과 블로우 성형의 2 공정에 의해 보틀을 성형한다. 먼저, 사출 성형 공정에 있어서 폴리에스테르 수지를 용융 상태에서 금형으로 사출, 냉각, 취출에 의해 패리슨을 성형한다.

이어서 블로우 성형 공정에 있어서, 패리슨을 일반적으로는 히터로 소정의 온도까지 가열한 후에 원하는 형상의 금형 속에 투입한 후 고압 공기를 불어넣어, 금형에 장착함으로써 보틀을 성형한다. 또, 내열성을 필요로 하는 내열 보틀의 경우는, 금형 온도를 예를 들면 130℃ 이상으로 조정해서 히트 세트라 불리는 방법에 의해, 장착시에 블로우(연신) 시 생성된 변형을 완화시켜도 좋다.

도 4에 블로우 성형 공정을 도시한다.

가열 방법으로서는, 방사 에너지 극대 900nm에서 1500nm의 영역의 적외선을 방사하는 히터를 사용하여, 패리슨 외부로부터 가열한다. 또한, 본 발명에서는 740nm에서 3000nm의 파장 영역을 근적외선이라 한다. 또, 3000nm에서 1000㎛까지의 파장 영역을 원적외선이라 한다. 그렇지만, 폴리에스테르 수지는 근적외선을 거의 투과하기 때문에, 파장 컨버터를 사용하지 않는 종래의 방법에서는 히터와 그 반대측(도 1)에 있는 반사판 사이의 분위기 온도에 의해 가열된다. 따라서, 두터운 패리슨 내부는 가열되기 어려워, 외표면과 내표면의 온도차가 매우 커지기 쉽다. 내열 보틀의 경우는, 보틀 생산성 향상을 위해 블로우(연신)에 의한 변형을 가능한 한 억제해 히트 세트 공정에 걸리는 시간을 단축할 필요가 있다. 이 때문에 패리슨 온도는 내열성을 필요로 하지 않는 보틀과 비교해 보다 높게 할 필요가 있어, 종래의 가열 방법에서는 가열 시간을 길게 하거나, 혹은 가열 히터의 출력을 향상시킬 필요가 있다.

그래서, 가열 방법으로서는 패리슨 내측을 효과적으로 가열하는 방법이 바람직하다.

패리슨의 내측을 효과적으로 가열하기 위해서는 크게 2가지 방법이 있다. 먼저 패리슨 내부에 히터를 삽입하여, 종래의 외부로부터의 가열에 더해 내부로부터도 가열하는 방법이다. 이 방법은, 내부를 직접 가열하는 점에서 우수하지만 연속형 생산기에서는 장치의 대폭적인 개조가 필요해지는 점에서 문제가 있다. 다음에, 전자선에 의한 유도 가열 방법이 있다. 폴리에스테르 수지는 현행 가공기에서 사용되고 있는 히터로부터 방사되는 근적외선은 거의 흡수하지 않고 열로의 변환량은 적다. 따라서, 흡수능이 높은 장파장 영역의 적외선이 유도 가열로서 유효하다. 장파장 영역의 적외선을 방사하는 방법으로서 원적외선 히터를 들 수 있다.

본 발명은, 열원에 종래의 근적외선 히터를 사용하고, 근적외선을 흡수해 보다 장파장의 적외선을 복사하는 파장 컨버터를 프리폼 내지 패리슨의 외부에서 병용하는 것을 특징으로 한다. 근적외 히터에 의해 가열된 컨버터로부터 방사되는 방사 에너지 극대가 3000~5000nm인 적외선은 폴리에스테르에 흡수되기 때문에, 보다 효율적으로 가열하는 것이 가능해진다.

파장 컨버터 재료는 장파장의 적외선을 효율적으로 복사할 필요가 있으며, 복사율은 그 방사능력으로부터 0.9 이상인 것이 바람직하다. 또, 근적외선을 흡수해 파장 컨버터 자체가 고온이 되므로 300℃, 바람직하게는 400℃ 정도의 고온에서도 분해나 열화를 일으키지 않는 것이 필요해진다. 파장 컨버터의 재질로서는 카본 블랙 또는 흑연을 주로 하는 재질이, 0.9 이상의 높은 복사율을 가지기 때문에 바람직하다. 목탄·코크스 등을 사용해도 상관없다. 카본 블랙 또는 흑연은 고체인 채로, 혹은 분말을 굳혀 사용해도 좋고, 물 또는 유기용제에 분산시킨 에멀젼으로 하고, 이것을 고체 기재에 도포해 표면에 파장 컨버터 층을 형성해도 좋다.

또, 컨버터의 설치 방법으로서는, 카본 블랙 또는 흑연 등을 용제에 분산시킨 용액 혹은 페이스트 형상의 상태로 기재에 도포하는 방법이 임의의 크기나 형상의 컨버터를 형성할 수 있으므로 바람직하다. 미리 판 형상으로 가공된 것이어도 좋다. 페이스트 형상 컨버터의 경우는, 컨버터의 두께로서는 통상 10㎛에서 5mm, 바람직하게는 50㎛에서 3mm, 더욱 바람직하게는 100㎛에서 1mm 정도가, 방사가 효 과적이고 또, 컨버터가 기재로부터 떨어지기 어렵다.

또, 컨버터를 도포하는 기재로서는, 본 기술은 이미 현행 블로우 성형기에 설치되어 있는 반사판이라 불리는 가열로 내의 보온에 사용되는 재료를 활용할 수 있다. 단, 기재로부터의 방열이 큰 경우는 컨버터의 온도가 저하되어, 원적외선의 방사는 작아진다. 따라서 금속 등 열전도성이 높은 재료에 설치했을 경우는, 금속판의 이면측으로부터의 방열이 커서 부적당하다. 내열성과 방열성의 관점에서, 기재로서는 규소, 칼슘, 마그네슘에서 선택되는 원소의 산화물, 또는 황산칼슘염을 주로 하는 무기 재료인 것이 바람직하고, 예를 들면 석고나 벽돌 등이 재료로서 적합하다.

도 2에 본 발명의 가열로의 일례를 나타낸다. 파장 컨버터는 가열되는 수지 재료를 사이에 두고 근적외선 히터와 반대측에 설치하는 것이 열효율의 점에서 바람직하지만, 레이아웃은 도 2에 한정되지 않고, 예를 들면 상하나 히터 배면을 덮도록 설치해도 좋다. 또, 도면에서는 평면 형상으로 되어 있지만 곡면이나 요철을 가지고 있어도 좋다.

본 발명은 현행 장치의 개조가 컨버터의 설치만으로 약간이고, 또 근적외선 히터를 유효하게 이용할 수 있는 점에서 원적외선 히터 설치에 비교해 보다 바람직하다. 또, 적외선 히터의 온도 상승을 억제할 수 있어 히터의 파손을 경감할 수 있는 이점도 가지고 있다.

본 발명은, 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 중공 성형체에 적합하게 이용할 수 있다. 폴리에틸렌테레프탈레이트로 이루어진 중공체의 성형에 대해 이하 에 설명한다.

(패리슨의 성형)

패리슨은 열가소성 수지 재료를 사출 성형함으로써 얻어진다. 패리슨은 도 5에 나타내는 바와 같이, 마개부(비연신부)(1)와 바닥이 닫힌 연신부(2)로 구성된다.

사출 성형 공정은, 예를 들면 「포화 폴리에스테르 수지 핸드북」(유키 카즈오 편, 일간공업신문사, 1989년)에 기재되어 있는 바와 같은 공지 방법을 사용할 수 있다. 사출 성형 온도는 270~300℃가 바람직하다.

(중공 블로우 성형 공정)

중공 보틀은 패리슨을 블로우 성형함으로써 얻어진다. 도 4에 블로우 성형 공정을 나타낸다. (A) 패리슨(12)을 일반적으로는 적외선 히터(13)를 사용해 소정의 온도까지 가열한 후에, (B) 소정 형상의 블로우 금형(14) 안에 투입하고 고압 공기(16)를 불어넣는다. (C) 금형(14)에 장착함으로써 보틀을 성형하고, (D) 냉각 후에 꺼낸다.

(블로우 성형 온도)

패리슨을 블로우 성형할 때의 외표면의 온도를 T1, 내표면의 온도를 T2라 할 때, T1은 120~160℃가 바람직하며, 130~140℃가 더욱 바람직하다. 마찬가지로 T2는 110~150℃가 바람직하며, 120~140℃가 더욱 바람직하다. 패리슨 온도가 상기 범위에 있으면, 블로우 성형했을 때에 중공체의 내열성이 향상되기 때문에 바람직하다. 가열 시간은 통상 20~40초이며, 25~30초가 바람직하다.

(블로우 연신비)

패리슨을 중공 블로우 성형할 때의 연신비는 8~10배가 바람직하다. 연신비가 8~10배의 범위에 있으면, 얻어진 중공체의 내열성이 향상되기 때문에 바람직하다.

또한, 연신비는 MD방향(패리슨 원주 방향) 및 TD방향(수직 방향)을 곱한 면적 연신비로 나타낸다.

이하 본 발명을 실시예에 의해 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

(폴리에스테르의 제조)

정상 운전시에 33500 중량부의 반응액이 정류하는 반응기에 고순도 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 혼합하여 제조된 슬러리를 연속적으로 공급하고, 교반 하에, 질소 분위기에서 260℃, 0.9kg/cm²-G의 조건하에서 에스테르화 반응을 실시했다. 고순도 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 각각 6458 중량부/시, 2615 중량부/시의 비율로 혼합함으로써 제조했다.

에스테르화 반응에서는, 물과 에틸렌글리콜의 혼합액이 증류 제거되었다. 에스테르화 반응물(저차 축합물)은, 평균 체류 시간이 3.5시간이 되도록 제어하여 연속적으로 계외로 뽑아냈다.

상기에서 얻어진 에틸렌글리콜과 테레프탈산의 저차 중축합물의 수 평균 분 자량은 600~1300(3~5량체)였다.

이렇게 하여 얻어진 저차 축합물에 게르마늄 촉매 용액을 첨가하여 285℃, 1 torr의 조건에서 액상 중축합반응을 실시했다.

얻어진 비정질의 폴리에틸렌테레프탈레이트의 고유 점도가 0.55dl/g에 도달하기까지 필요한 시간은 50분이었다.

또한 이 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지를 펠릿 형상 그대로, 210℃, 순환 질소 가스 존재하에서 고상중축합을 실시했다. 얻어진 폴리에틸렌테레프탈레이트의 고유 점도는 0.76dl/g이었다.

(패리슨의 성형)

얻어진 폴리에틸렌테레프탈레이트는 제습 공기 건조기를 사용하여 170℃, 4시간 건조시켰다. 건조 후 수지 중의 수분량은 40ppm 이하였다. 건조시킨 폴리에틸렌테레프탈레이트를 HUSKY사제 사출성형기 LX160을 사용하여, 실린더 설정 온도 285~290℃, 성형 사이클 22초 전후에서 성형하여 패리슨을 얻었다.

(보틀의 성형)

얻어진 패리슨을 CORPOPLAST사제 블로우 성형기에 투입하고, 방사 에너지 극대가 약 1000nm인 적외선 히터를 사용해 패리슨 외표면의 온도가 130℃가 될 때까지 약 30초 걸쳐 가열하여, 1 금형 당의 보틀 생산 속도는 1400개/형/시로 하여 블로우 성형을 실시했다. 이 때의 가열 방법을 도 2에 나타낸다. 컨버터는 카본 블랙을 물에 분산시킨 액체를 석고제 반사판 표면에 도포하여 풍건시켰다. 그 때의 두께는 약 200㎛였다. 가열시에 컨버터로부터 복사되는 적외선 파장은, 그 표면 온도 가 400℃이므로 Wien의 법칙(방사 에너지 밀도가 최대가 되는 파장(㎛)=3000/표면 온도(K))에 의거하여, 약 4㎛(4000nm)로 추산되었다(도 3). 또한, 금형 온도는 100℃였다. 이 때의 보틀 내열성 결과를 표 1에 나타낸다.

(보틀의 내열성 측정법：열 수축율)

보틀의 용량을 물로 측정한다(I). 다음에 보틀 속의 물을 제거한 후 보틀을 40℃, 상대습도 90%의 오븐에 일주일간 보존한다. 보존 후, 보틀에 87℃의 열수를 충전하고, 캡으로 마개를 막는다. 보틀을 15초간 옆으로 눕힌 후 거꾸로 세운다. 4분 45초 방치한 후 물을 보틀에 접촉시켜 보틀 내용물을 실온까지 냉각한다. 냉각 시간은 30분였다.

보틀 내용물을 제거하고, 보틀 몸체 및 어깨부의 변형을 확인한다. 또한, 물로 보틀의 용량을 측정한다(II). 열수를 충전하기 전에 측정한 보틀의 용량(I)에서 용량 변화율을 구한다.

　　　용량 변화율(%)=[(I－II)/I]×100

몸체 및 어깨부의, 육안으로 확인되는 변형이 없고, 또한 용량 변화율이 2% 이하인 경우에 합격으로 했다.

(비교예 1)

1 금형 당 보틀 생산 속도를 800개/형/시, 패리슨 외표면의 온도를 115℃, 금형 온도를 130℃로 하고, 컨버터를 설치하지 않은 것 이외는 실시예 1과 같게 하여 폴리에스테르 수지제 보틀을 성형했다. 얻어진 보틀의 내열성 측정은 실시예 1과 같은 방법으로 실시했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

(비교예 2)

패리슨 외표면의 온도를 105℃, 블로우 금형 온도를 30℃로 하고, 컨버터를 설치하지 않은 것 이외는 실시예 1과 같게 하여 폴리에스테르 수지제 보틀을 성형했다. 결과를 표 1에 나타낸다.

실시예와의 대비에 의해, 파장 컨버터를 사용하지 않은 비교예는 보틀 내열성 또는 생산 속도의 어느 것이 떨어지는 것을 알 수 있었다.

(표 1)

	실시예1	비교예1	비교예2
파장 컨버터 (방사 파장 극대㎚)	있음 (4000)	없음	없음
보틀 생산 속도 (개/형/시)	1400	800	1400
금형온도(℃)	100	130	30
프리폼 외표면 온도(℃)	135	115	105
보틀 내열성
몸체 및 어깨부의 변형	없음	없음	있음
용량변화율(%)	0.5	1.0	5.5
합격여부	합격	합격	불합격

Claims

열가소성 수지 재료로 형성된 패리슨을 가열하는 공정과, 가열된 상기 패리슨을 블로우 성형하는 공정으로 이루어지는 중공 성형체의 제조 방법으로서,

상기 가열 공정에 있어서, 파장이 900nm에서 1500nm의 사이에 방사 에너지 극대를 가지는 근적외선 히터와, 상기 근적외선 히터의 방사광을 흡수하여 이것보다 장파장의 적외선을 방사하는 파장 컨버터를 사용하고, 상기 파장 컨버터가 패리슨의 외부에 설치되는 것을 특징으로 하는 수지 중공 성형체의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 파장 컨버터의 방사 에너지 극대 파장이 3000nm에서 5000nm의 사이에 있는 것을 특징으로 하는 수지 중공 성형체의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 파장 컨버터가 카본 블랙 및/또는 흑연으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수지 중공 성형체의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 파장 컨버터가 규소, 칼슘, 마그네슘에서 선택되는 원소의 산화물, 또는 황산칼슘염을 주로 하는 무기 재료 위에 형성되고, 그 두께가 10㎛에서 5mm인 것을 특징으로 하는 수지 중공 성형체의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 파장 컨버터가 상기 패리슨에 대해서 근적외선 히터의 반대측에 설치되는 것을 특징으로 하는 수지 중공 성형체의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 파장 컨버터 재료가 복사율 0.9 이상인 것을 특징으로 하는 수지 중공 성형체의 제조 방법.
제1항에 있어서,

상기 패리슨을 형성하는 열가소성 수지가 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트 또는 폴리에틸렌나프탈레이트에서 선택되는 방향족 폴리에스테르 수지인 수지 중공 성형체의 제조 방법.