KR20080062763A - 내구성 및 형태안정성이 있는 다층용기 제조방법 및 이에의해 생산된 다층용기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 열가소성 폴리에스테르 수지와 배리어물질로 구성되는 다층용기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열가소성 폴리에스테르 수지층 안에 1층의 배리어물질을 중간층으로 구성되는 구조를 갖고, 내구성, 투명성, 산소 이산화탄소 차단성이 우수한 다층용기를 제조하는 방법 및 이에 의해 생산된 다층용기에 관한 것이다.
본 발명에 의한 내구성 및 형태안정성이 있는 다층용기 제조방법은, 내층, 외층 및 배리어층을 포함하여 제조하는 다층 용기 제조방법에 있어서, 내층, 외층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지로 형성되고, 배리어층은 에틸렌 함량 40% 이하의 EVOH 배리어수지를 사출성형하여 다층용기용 프리폼을 제조하되 ⅰ)상기 배리어 수지를 사출전 80 ~ 90℃ 건조기에서 3 ~ 4 시간 건조시키고, 이 때 수분율은 50 ~ 400ppm로 유지하는 단계 ; ⅱ)다층프리폼 제조 공정에서 폴리에스테르 사출배럴의 온도는 290 ~295℃, 배리어물질 사출배럴의 온도는 200 ~ 225℃ 조건으로 각각의 수지를 용융하여 폴리에스테르는 1300psi 내지 1900psi, 배리어물질은 1000 내지 1200psi의 사출압력으로 동시에 사출하여 다층 프리폼을 사출성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
배리어, 프리폼, 사출, EVOH, 헤이즈, 다층용기
Description
도 1은 Kostec 48캐비티(cavity) 다층사출성형기의 개략도,
도 2는 본 발명에 따른 다층 프리폼의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 프리폼 가열 장치의 개략도이다.
본 발명은 열가소성 폴리에스테르 수지와 배리어물질로 구성되는 다층용기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열가소성 폴리에스테르 수지층 안에 1층의 배리어물질을 중간층으로 구성되는 구조를 갖고, 내구성, 투명성, 산소 이산화탄소 차단성이 우수한 다층용기를 제조하는 방법 및 이에 의해 생산된 다층용기에 관한 것이다.
종래 PET계 수지제의 용기는, 성형성, 투명성, 내약품성, 내열성, 기계적 강도 등이 뛰어나 식료품, 음료, 약품등에 많이 사용되고 있었으나, 가스배리어성이 불량하여 맥주, 차, 커피 등의 산소에 민감한 음료용 용기로는 그 사용이 제한되어 왔다.
PET계 블로우 성형용기의 가스 배리어성을 개선하기 위해서, 중간층에 가스 배리어성 수지층을 배치한 다층프리폼을 블로우 성형법에 의해 성형하는 방법이 몇 가지 제안되어 있다.
일본 공개특허공보 소56-64839호에는, 외층 및 내층이 PET층으로 이루어지고, 중간층이 메타크실렌기 함유 폴리아미드 수지로 구성된 다층구조의 프리폼을 형성하고, 이축 연신 블로우 성형하여 다층용기를 제조하는 방법이 제안되어 있다.
MXD6 나일론은 융점이 PET의 융점에 가깝기 때문에, 폴리에스트레르와의 조합으로 매우 양호한 성형성을 나타낸다. 또한 두 수지의 유리온도가 비슷하기 때문에 연신 블로우 성형시의 적정 성형온도의 설정이 용이하다.
그러나 EVOH의 배리어성은 우수하나 PET와의 큰 융점차이로 인하여 박리 저항성이 약하다는 단점을 가지고 있었다. 따라서 큰 융점차로 인하여 프리폼 구성상태가 불량해져 최종 성형된 다층용기의 내구성이 불량해져 폴리에스테르층과 폴리아미드층의 층 분리 및 다층용기 성형성이 불량할 수 있다.
본 발명은 상기 종래의 기술에 있어서의 문제점을 해결하기 위해서 창안된 것으로, 배리어 물질의 전처리 조건 및 가공조건을 조절하여 폴리에스테르 층과 배리어층의 접착상태를 최적화하고, 프리폼 성형공정 이후 블로우공정을 원할하게 진행시켜, MXD6 보다 가스배리어성 및 내구성이 우수한 다층용기를 제공하는 데에 있 다. 결국, 본 발명은 배리어 물질의 건조 조건 및 가공조건을 최적화하여 프리폼 배리어층의 결정성 및 헤이즈의 조절을 통하여 다층 프리폼의 블로우 성형 후 다층용기의 박리를 최적화 하여 가스배리어성 및 형태안정성이 있는 다층용기 제조방법 및 이에 의해 생산된 다층용기를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 내구성 및 형태안정성이 있는 다층용기 제조방법은, 내층, 외층 및 배리어층을 포함하여 제조하는 다층 용기 제조방법에 있어서, 내층, 외층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지로 형성되고, 배리어층은 에틸렌 함량 40% 이하의 EVOH 배리어수지를 사출성형하여 다층용기용 프리폼을 제조하되 ⅰ)상기 배리어 수지를 사출전 80 ~ 90℃ 건조기에서 3 ~ 4 시간 건조시키고, 이 때 수분율은 50 ~ 400ppm로 유지하는 단계 ; ⅱ)다층프리폼 제조 공정에서 폴리에스테르 사출배럴의 온도는 290 ~295℃, 배리어물질 사출배럴의 온도는 200 ~ 225℃ 조건으로 각각의 수지를 용융하여 폴리에스테르는 1300psi 내지 1900psi, 배리어물질은 1000 내지 1200psi의 사출압력으로 동시에 사출하여 다층 프리폼을 사출성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 다층용기는 상기된 방법에 의해 제조한 다층용기에 있어서, 다층용기의 헤이즈가 10% 이하인 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.
본 발명을 달성하기 위해서 예의 연구한 결과, ⅰ) 배리어 물질을 80 ~ 90℃에서 3~ 4 시간 건조하고, 이 때 수분율은 50 ~ 400ppm로 건조하는 단계
ⅱ) 폴리에스테르와 상기의 배리어 물질을 사출하는 단계로 폴리에스테르 사출배럴 온도는 290 ~295℃, 배리어물질 사출배럴은 200 ~ 225℃ 온도 조건으로 각각의 수지를 용융하여 폴리에스테르는 1300psi 내지 1900psi, 배리어물질은 1000 내지 1200psi의 사출압력으로 동시에 다층 프리폼을 사출성형하고, 상기 프리폼을 연신 블로우 성형, 가스 배리어성이 우수하며 결정화 거동을 조절하여 헤이즈를 10% 이하로 조절하여 내구성(내박리성)이 우수한 제조방법에 관한 것이다.
본 발명인 다층용기용 프리폼의 제조방법은 다음 2단계에 의한다.
ⅰ) 단계:
배리어 수지를 사출전 80 ~ 90℃ 건조기에서 3 ~ 4 시간 건조시키고, 배리어 물질의 수분함량이 50ppm 이하일 경우는 배리어물질인 EVOH가 열화되어 최종 용기의 배리어성 및 박리저항성이 불량해 지는 단점이 있다. 또한 수분함량이 400ppm 이상 증가시 배리어 수지내의 수분이 과도할 경우 프리폼 가공시 LE(프리폼 상단 배리어 위치), TE(프리폼 하단 배리어 위치)등의 배리어 위치 및 두께의 조절이 불량해서 추후 박리 저항성 불량해 지고 배리어성이 불량해 진다 이 때 수분율은 50 ~ 400ppm로 유지하고 더 좋기로는 50 ~ 200ppm으로 유지한다.
ⅱ) 단계
다층프리폼 제조 공정에서 폴리에스테르 배럴의 사출온도는 사출배럴의 온도는 290 ~295℃, 배리어물질 사출배럴은 200 ~ 225℃ 온도 조건으로 각각의 수지를 용융하여 폴리에스테르는 1300psi 내지 1900psi, 배리어물질은 1000 내지 1200psi의 사출압력으로 동시에 다층 프리폼을 사출성형한다.
상기된 폴리에스테르와 배리어물질의 사출압력은 현재 통상적인 사출공정에서 적용되어지고 있는 압력이다.
수분이 제거된 수지는 건조기에서 사출기 호퍼내로 이송하였으며 일정량씩 연이어 왕복스크류 사출성형기내로 공급되게 하고 용융가소화 과정을 거쳐 몰드내로 사출성형하게 한다. 사출과정이 완전히 완료되기까지는 소정의 시간이 필요하므로 사출기 호퍼내에는 상당량의 수지가 잔류하게 되며 수분의 재흡습을 막고자 좋기로는 100℃ 이상 더욱 좋기로는 160℃으로 보온한다. 또한 배리어 사출기 호퍼내의 온도는 50℃이상으로 관리한다.
배리어 수지로는 에틸렌 함량이 40% 이하의 EVOH등이다. 또한 폴리에스테르 수지는 테레프탈산을 디카르복실산 성분으르 에틸렌 글리콜을 디히드록시 성분으로 하여 에스테르화(또는 에스테르 교환)와 액상 중축합 및 고상 중합 반응에 의해서 제조되는 공지의 수지이다.
배리어 물질의 수분함량이 50ppm 이하일 경우는 배리어물질인 EVOH가 열화되어 최종 용기의 배리어성 및 박리저항성이 불량해 지는 단점이 있다. 또한 수분함량이 400ppm 이상 증가시 배리어 수지내의 수분이 과도할 경우 프리폼 가공시 LE(프리폼 상단 배리어 위치), TE(프리폼 하단 배리어 위치)등의 배리어 위치 및 두께의 조절이 불량해서 추후 박리 저항성 불량해 지고 배리어성이 불량해 진다.
사출성형시 배리어층의 배럴의 온도가 너무 높을 경우 사출시 배리어 위치 및 두께 조절이 용이 하지 않아, 프리폼의 결정성을 증대시켜 블로우 성형후 박리의 문제를 발생케 한다.
본 발명에서는 Kostec 48캐비티(cavity) 다층사출성형기(도1)를 사용하였으며, 하기의 조건으로 사출성형조건을 사용하여 예비성형품 프리폼을 제조하였고 이때 (도 2)와 같이 프리폼은 폴리에스테르 외층 사이에 배리어물질을 내층으로 포함하는 구조를 이룬다. 사출성형기의 사출 성형 조건을 [표1]에 정리하였다.
주 ) EX1~EX6: 배럴 온도
BHE: 배럴 해드 온도
SP1~SP2: 슈팅포트 온도
DIS: 디스트리뷰터 온도
상기 조건으로 사출성형된 프리폼을 (도3)과 같은 프리폼 가열장치를 이용하여 다층 프리폼은 온도가 100 내지 110℃의 범위에서 히터로 가열하고, 1차 압력 10bar 이하, 2차 압력 40bar 이상의 조건으로 연신 블로우성형을 한다. 이 때 횡축의 연신비는 2배 이상, 종축의 연신비는 4배 이상을 유지한다.
또한 상기 제조 방법에 의해 제조된 다층용기의 헤이즈는 10%이하인 것이 바람직한데, 헤이즈가 10%를 초과하면 투명성이 저하되어서 제품으로서의 가치가 저하되기 때문이다.
이하, 구체적인 실시예 및 비교예를 가지고 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세히 설명하지만, 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 명확하게 이해시키기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다.
[실시예]
본 발명에 따라 제조된 다층용기의 내구성(박리성 개선)은 아래와 같이 평가하였다.
1) 프리폼 배리어층의 수분율 측정
사출성형된 프리폼 바디부를 절단하여 배리어층의 시편을 채취후 수분율을 평가한다.
2) 프리폼 배리어층의 헤이즈 평가
사출성형된 프리폼 바디부를 절단하여 배리어층의 시편을 채취후 시편의 헤이즈를 측정한다
3) 바틀의 낙하 테스트
불로우 성형된 다층용기를 50cm 높이에서 낙하 테스트 실시 후 다층용기의 박리발생 여부를 검사한다.
4) 산소 투과도
용기의 산소투과도 측정장치(Mocon사, OXTRAN 2/21)를 이용하여 22℃, 50RH%(외부), 90%RH(내부)조건에서 산소투과도 데이터가 안정화 되었을 때의 값을 기준으로 3회 측정한다. 이의 평균치에 의하여 평가하였다.
실시예1
고유점도가 0.8dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 선정하여 160℃에서 4시간, EVOH 수지는 90℃에서 4시간동안 건조한다. 상기의 건조된 수지를 이용하여 폴리에스테르 사출온도는 290℃, 배리어물질은 210℃ 조건으로 온도를 설정하고 EVOH 함량이 7%가 되게 다층 프리폼을 사출성형한다.
이 때 다층 프리폼의 표면 온도가 104℃가 되게 히터로 가열하고, 1차 압력 9 bar, 2차 압력 40 bar 조건으로 연신 블로우 성형을 한다.
실시예2
고유점도가 0.8dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 선정하여 160℃에서 4시간, EVOH 수지는 80℃에서 4시간동안 건조한다. 상기의 건조된 수지를 이용하여 폴리에스테르 사출온도는 295℃, 배리어물질은 200℃ 조건으로 온도를 설정하고 EVOH 함량이 7%가 되게 다층 프리폼을 사출성형한다.
이 때 다층 프리폼의 표면 온도가 104℃가 되게 히터로 가열하고, 1차 압력 9 bar, 2차 압력 40 bar 조건으로 연신 블로우 성형을 한다.
실시예3
고유점도가 0.8dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 선정하여 160℃에서 4시간, EVOH 수지는 80℃에서 3시간동안 건조한다. 상기의 건조된 수지를 이용하여 폴리에스테르 사출온도는 290℃, 배리어물질은 210℃ 조건으로 온도를 설정하고 EVOH 함량이 5%가 되게 다층 프리폼을 사출성형한다.
이 때 다층 프리폼의 표면 온도가 104℃가 되게 히터로 가열하고, 1차 압력 9 bar, 2차 압력 40 bar 조건으로 연신 블로우 성형을 한다.
비교예1
고유점도가 0.8dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 선정하여 160℃에서 4시간, EVOH 수지는 70℃에서 4시간동안 건조한다. 상기의 건조된 수지를 이용하여 폴리에스테르 사출온도는 290℃, 배리어물질은 210℃ 조건으로 온도를 설정하고 EVOH 함량이 7%가 되게 다층 프리폼을 사출성형한다.
이 때 다층 프리폼의 표면 온도가 104℃가 되게 히터로 가열하고, 1차 압력 9 bar, 2차 압력 40 bar 조건으로 연신 블로우 성형을 한다.
비교예2
고유점도가 0.8dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 선정하여 160℃에서 4시간, EVOH 수지는 80℃에서 4시간동안 건조한다. 상기의 건조된 수지를 이용하여 폴리에스테르 사출온도는 290℃, 배리어물질은 230℃ 조건으로 온도를 설정하고 EVOH함량이 7%가 되게 다층 프리폼을 사출성형한다.
이 때 다층 프리폼의 표면 온도가 104℃가 되게 히터로 가열하고, 1차 압력 9 bar, 2차 압력 40 bar 조건으로 연신 블로우 성형을 한다
비교예3
고유점도가 0.8dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 선정하여 160℃에서 4시간, EVOH 수지는 80℃에서 5시간동안 건조한다. 상기의 건조된 수지를 이용하여 폴리에스테르 사출온도는 295℃, 배리어물질은 230℃ 조건으로 온도를 설정하고 EVOH 함량이 7%가 되게 다층 프리폼을 사출성형한다.
이 때 다층 프리폼의 표면 온도가 104℃가 되게 히터로 가열하고, 1차 압력 9 bar, 2차 압력 40 bar 조건으로 연신 블로우 성형을 한다
비교예4
고유점도가 0.8dl/g인 폴리에틸렌테레프탈레이트를 선정하여 160℃에서 4시간동안 건조한다. 상기의 건조된 수지를 이용하여 폴리에스테르 사출온도는 290℃조건으로 온도를 단층프리폼을 사출성형한다. 이 때 단층 프리폼의 표면 온도가 104℃가 되게 히터로 가열하고, 1차 압력 9 bar, 2차 압력 40 bar 조건으로 연신 블로우 성형을 한다
| EVOH 건조온도 (℃) | EVOH 건조시간 (hr) | 폴리에스테스테르 사출온도 (℃) | EVOH사출온도 (℃) | |
| 실시예1 | 90 | 4 | 290 | 210 |
| 실시예2 | 80 | 4 | 295 | 200 |
| 실시예3 | 80 | 3 | 290 | 210 |
| 비교예1 | 70 | 4 | 290 | 210 |
| 비교예2 | 80 | 4 | 290 | 230 |
| 비교예3 | 80 | 5 | 295 | 230 |
| 비교예4 | - | - | 290 | 210 |
| 수분율 (ppm) | 프리폼 배리어층의 균일성 | 산소투과도 (주) | 헤이즈 (%) | 낙하테스트 (박리발생 /전체시료) | |
| 실시예1 | 330 | 우수 | 27 | 5.0 | 0/5 |
| 실시예2 | 362 | 우수 | 27 | 4.0 | 0/5 |
| 실시예3 | 333 | 우수 | 27 | 6.0 | 0/5 |
| 비교예1 | 489 | 우수 | 27 | 11.0 | 3/5 |
| 비교예2 | 325 | 불량 | 27 | 7.0 | 3/5 |
| 비교예3 | 321 | 불량 | 27 | 12.0 | 4/5 |
| 비교예4 | - | - | 2.5 | 3.0 | - |
주1) 산소 투과도 : 용기 내 산소 1ppm 투과되는 시간㈜
주2) 낙하테스트 : 우수-> 0-1/5, 보통 ->2/5, 불량 3-5/5
프리폼의 수분율 및 가공온도가 부적절할 경우 프리폼내 배리어층이 균일하게 성형이 되지 않아 최종 용기 성형 이후 박리 문제가 발생된다. 또한 수분이 과도하게 함유하고 있을 경우 열을 과도하게 받아 용기 내면 폴리에스테르층에 냉백화가 발생한다.
본 개발은 배리어물질의 건조 조건 및 사출조건을 조절하여 다층용기의 약점인 박리발생을 개선하여 용기의 내구성이 우수해짐을 확인하였다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 방법에 의하여 생산된 다층용기는 기존방식에 의하여 생산된 다층용기 대비 박리가 개선되어 내구성이 우수하고, 형태안정성이 우수하다. 이에 탄산용 맥주 용기나 핫필이 요구되는 커피, 차 온장고 용기로 유용하게 사용되어질 수 있다.
Claims (2)
- 내층, 외층 및 배리어층을 포함하여 제조하는 다층 용기 제조방법에 있어서, 내층, 외층은 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지로 형성되고, 배리어층은 에틸렌 함량 40% 이하의 EVOH 배리어수지를 사출성형하여 다층용기용 프리폼을 제조하되 ⅰ)상기 배리어 수지를 사출전 80 ~ 90℃ 건조기에서 3 ~ 4 시간 건조시키고, 이 때 수분율은 50 ~ 400ppm로 유지하는 단계 ; ⅱ)다층프리폼 제조 공정에서 폴리에스테르 사출배럴의 온도는 290 ~295℃, 배리어물질 사출배럴의 온도는 200 ~ 225℃ 조건으로 각각의 수지를 용융하여 폴리에스테르는 1300psi 내지 1900psi, 배리어물질은 1000 내지 1200psi의 사출압력으로 동시에 사출하여 다층 프리폼을 사출성형하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구성 및 형태안정성이 있는 다층용기 제조방법.
- 제1항에 의해 제조한 다층용기에 있어서, 다층용기의 헤이즈가 10% 이하인 것을 특징으로 하는 다층용기.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060138855A KR20080062763A (ko) | 2006-12-29 | 2006-12-29 | 내구성 및 형태안정성이 있는 다층용기 제조방법 및 이에의해 생산된 다층용기 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020060138855A KR20080062763A (ko) | 2006-12-29 | 2006-12-29 | 내구성 및 형태안정성이 있는 다층용기 제조방법 및 이에의해 생산된 다층용기 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20080062763A true KR20080062763A (ko) | 2008-07-03 |
Family
ID=39814843
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020060138855A KR20080062763A (ko) | 2006-12-29 | 2006-12-29 | 내구성 및 형태안정성이 있는 다층용기 제조방법 및 이에의해 생산된 다층용기 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20080062763A (ko) |
-
2006
- 2006-12-29 KR KR1020060138855A patent/KR20080062763A/ko not_active Application Discontinuation
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