KR20140146169A

KR20140146169A - 발포 연신 플라스틱 보틀

Info

Publication number: KR20140146169A
Application number: KR1020147031029A
Authority: KR
Inventors: 히로키 이이노; 겐타로 이치카와; 노부히사 고이소; 노리오 아쿠자와; 데츠로 노무라
Original assignee: 도요세이칸 그룹 홀딩스 가부시키가이샤
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2014-12-24
Also published as: US20150083737A1; MX2014012672A; EP2842879B1; CN104379458B; CA2870998A1; CN104379458A; EP2842879A4; CA2870998C; KR101658927B1; KR20160046921A; CN105501598A; US20170174383A1; KR101639742B1; MX364888B; EP2842879A1; US9694929B2; US10414534B2; CN105501598B; WO2013161813A1

Abstract

본 발명에 따르면, 발포 셀이 내부에 분포한 발포 영역이 몸통부에 형성되어 있는 발포 연신 플라스틱 보틀에 있어서, 해당 발포 영역의 적어도 일부에서, 해당 발포 셀의 보틀 축 방향 길이는 해당 발포 셀이 존재하는 위치가 몸통부의 외면측으로부터 중심부측에 존재하는 것으로 감에 따라 점차 작아지고, 이어서 중심부측으로부터 내면측에 존재하는 것으로 감에 따라 점차 커지는 길이 분포를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 발포 연신 플라스틱 보틀이 제공된다. 본 발명은 뛰어난 차광성을 나타내는 발포 연신 플라스틱 보틀이다.

Description

발포 연신 플라스틱 보틀{FOAMED STRETCHED PLASTIC BOTTLE}

본 발명은 기포가 내부에 분포하고 있는 발포 영역이 몸통부에 형성되어 있는 발포 연신 플라스틱 보틀에 관한 것이다.

현재, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)로 대표되는 폴리에스테르 용기는 투명성, 내열성, 가스 차단성 등의 특성이 뛰어나 여러 가지 용도로 널리 사용되고 있다.

한편, 근래에는 자원의 재이용이 강하게 요구되어 상기와 같은 폴리에스테르 용기에 관해서도 다 쓴 용기를 회수하여 리사이클 수지로서 여러 가지 용도로의 재이용이 도모되고 있다. 그런데 포장 용기 내에 수용되는 내용물에 대해서, 빛에 의해 변질되기 쉬운 것, 예를 들면 어떤 종류의 음료, 의약품, 화장품 등은 안료 등의 착색제를 수지에 배합한 수지 조성물을 이용하여 성형된 불투명 용기에 수용되어 제공된다. 그런데 자원의 재이용이라는 점에서는 착색제의 배합은 바람직하지 않다(리사이클 수지에 투명성을 확보하는 것이 어려워진다). 이 때문에 투명 용기의 사용이 요구되고 있는 실정이다. 따라서, 빛 변질성 내용물의 수용에 적합한 불투명성 용기에 대해서도 리사이클 적성의 개선이 필요하다.

착색제를 배합하지 않고 차광성(불투명성)을 부여하기 위해서는 용기 벽에 기포를 존재시켜 발포 용기로 하는 것을 생각할 수 있다. 이와 같은 발포 플라스틱 용기에 관해서는 여러 가지가 제안되고 있다. 예를 들면, 특허 문헌 1에는 발포 셀의 평균 지름이 변화하고 있다는 특징을 가지고 있고, 표면측에 존재하는 발포 셀의 평균 지름이 내부에 존재하는 발포 셀의 평균 지름보다 매우 작게 되어 있는 발포 성형품이 개시되어 있다.

그러나 특허 문헌 1에서 제안하고 있는 발포 셀의 평균 지름이 변화하고 있는 성형체에서는 중심 부분에 두께가 두꺼운 비발포부(발포 셀이 존재하지 않는 부분)가 형성되기 때문에 충분한 차광성을 얻을 수 없다. 이 경우 벽부 전체에 발포 셀을 분포시키고 중심 부분에 두께가 두꺼운 비발포부를 형성하지 않도록 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나 이 수단에 의하면, 몸통부의 중심 부분에 매우 큰 발포 셀이 분포하게 되므로 발포에 의한 강도 저하가 현저하여 실용적으로는 채용할 수 없다.

또 특허 문헌 2에는 본 출원인에 의해 상기와 같은 문제가 해결된 발포 플라스틱 용기가 제안되어 있다. 이 특허 문헌 2의 용기는 발포 셀이 분포한 플라스틱에 의해 형성된 용기 벽을 가지고 있고, 해당 용기 벽의 면 방향의 발포 셀의 길이가 용기 외면으로부터 내면을 향해 작아지고 있는 것이며, 내면측에 형성되어 있는 셀의 크기를 작게 함으로써 가스 차단성 저하를 억제한 것이다.

그러나 특허 문헌 2의 용기에서는 용기의 내면측을 향해 발포 셀의 크기가 점점 작아지기 때문에, 역시 발포 셀의 형성에 의해 초래되는 차광성이 저하되어 버린다는 문제가 있다. 특히 프리폼을 연신 성형(블로우 연신)함으로써 얻어지는 보틀에서는 몸통부 벽의 두께가 얇고 두께 방향에서의 발포 셀의 겹침 정도도 적어지기 때문에, 발포 셀의 부분에서의 다중 반사 등이 적어져 버려 차광성의 저하 경향은 현저하다. 이를 보완하고자 더욱 발포를 촉진하면 외면측의 기포의 조대화(粗大化)도 초래해 버려 높은 경면 광택성을 얻지 못해 개선의 여지가 남아 있다.

본 출원인은 특허 문헌 3에서 최대 연신 방향을 따른 용기 벽 단면에서 보아 평균 긴 지름이 400㎛ 이하이고 또 평균 애스펙트비(긴 지름/짧은 지름)가 6 이상인 편평형상을 갖는 발포 셀이 두께 방향으로 겹치도록 하여 벽 중에 분포하고 있는 발포 플라스틱 용기를 제안하고 있다. 이 용기는 펄감의 외관을 띠고 있어 상품 가치가 높다는 이점을 가지고 있다. 그러나 특허 문헌 2와 마찬가지로 특허 문헌 3의 플라스틱 용기 역시 보틀과 같이 발포 셀이 형성되는 부분의 두께가 비교적 얇게 제한되어 있는 경우에는 높은 차광성과 동시에 높은 경면 광택성을 얻지 못한다는 면에서 아직 개선의 여지가 남아 있다. 즉, 특허 문헌 2 및 3 모두 발포 셀의 형상은 편평형상을 가지고 있지만, 발포 셀의 수를 증대시키면 그 경면 광택성이 훼손된다는 문제가 있었던 것이다.

일본국 특개 2005-246822호 일본국 특개 2009-234627호 일본국 특개 2007-22554호

따라서 본 발명의 목적은 뛰어난 차광성을 나타내는 발포 연신 플라스틱 보틀을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 다른 목적은 차광성과 경면 광택성이 모두 뛰어난 발포 연신 플라스틱 보틀을 제공하는 것에 있다.

본 발명자 등은 불활성 가스를 발포제로서 이용한 발포(이른바 마이크로 셀룰러 기술에 의한 발포)에 의해 미세한 발포 셀이 용기 몸통부에 형성된 연신 발포 보틀에 대해 많은 실험을 거듭해 연구한 결과, 발포 셀의 크기(용기 축 방향 길이)에 종래 공지의 발포 용기 중의 발포 셀에서는 볼 수 없는 분포를 갖게 함으로써, 차광성을 크게 향상시킬 수 있는 것을 찾아내어 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명에 따르면, 발포 셀이 내부에 분포한 발포 영역을 몸통부에 갖는 발포 연신 플라스틱 보틀에 있어서, 해당 발포 영역의 적어도 일부에서, 해당 발포 셀의 보틀 축 방향 길이는 해당 발포 셀이 존재하는 위치가 몸통부의 외면측으로부터 중심부측에 존재하는 것으로 감에 따라 점차 작아지고, 이어서 중심부측으로부터 내면측에 존재하는 것으로 감에 따라 점차 커지는 길이 분포를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 발포 연신 플라스틱 보틀이 제공된다.

본 발명의 발포 연신 플라스틱 보틀(이하, 단순히 "발포 연신 보틀"이라고 하기도 한다)에 있어서는, 보틀 축 방향 단면에서 보아, 발포 셀의 보틀 축 방향 길이가 상기 길이 분포를 가지고 있는 영역을, 상기 발포 셀이 차지하는 면적 비율이 5~50% 범위에 있는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 발포 연신 보틀에 있어서, 이 길이 분포를 갖는 영역에서의 전광선 투과율은 10% 이하로, 그 차광성은 매우 높다.

또 본 발명에 따르면, 발포 셀이 내부에 분포한 발포 영역이 몸통부에 형성되어 있는 발포 연신 플라스틱 보틀에 있어서, 해당 발포 영역의 적어도 일부에서, 해당 발포 셀의 보틀 축 방향 길이는 해당 발포 셀이 존재하는 위치가 몸통부의 내면측에 위치한 것이 가장 크고, 외면측에 존재하는 것이 가장 작게 되어 있는 경사 분포를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 발포 연신 플라스틱 보틀이 제공된다.

이 발포 연신 보틀에 있어서는 상기 발포 영역 중 발포 셀의 보틀 축 방향 길이가 상기 경사 분포를 가지고 있는 영역에 있어서, 외면측에는 발포 셀이 존재하지 않는 표피층이 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 발포 연신 플라스틱 보틀에 있어서는 상기 경사 분포를 가지고 있는 영역에서의 전광선 투과율이 20% 이하이며, 또한 이 영역에서의 몸통부 외면의 20도 경면 광택도(JIS Z8741)가 40% 이상으로, 차광성과 함께 경면 광택성도 뛰어나다.

또, 20도 경면 광택도(JIS Z8741)는 가시 파장 범위 전반에 걸쳐 1.567의 굴절률을 나타내는 유리 표면에, 규정된 입사각 θ(20도)에서의 경면 광택도를 기준 값으로 하고, 이 기준값을 100%로 나타낸 것이다.

또한, 본 발명에 따르면, 발포 셀이 내부에 분포한 발포 영역이 몸통부에 형성되어 있는 발포 연신 플라스틱 보틀에 있어서, 그 발포 영역에는, 해당 발포 셀의 보틀 축 방향 길이가, 해당 발포 셀이 존재하는 위치가 몸통부 외면측으로부터 중심부측에 존재하는 것으로 감에 따라 점차 작아지고, 이어서 중심부측으로부터 내면측에 존재하는 것으로 감에 따라 점차 커지는 길이 분포를 갖는 영역;과, 해당 발포 셀의 보틀 축 방향 길이가 해당 발포 셀이 존재하는 위치가 몸통부의 내면측에 위치하는 것이 가장 크고, 외면측에 존재하는 것이 가장 작게 되어 있는 경사 분포를 갖는 영역;이 포함되는 것을 특징으로 하는 발포 연신 플라스틱 보틀이 제공된다.

본 발명의 발포 연신 보틀은 몸통부에 형성되어 있는 발포 영역 중의 발포 셀이 신규한 길이 분포를 가지고 있다.

구체적으로는 발포 셀의 보틀 축 방향 길이가, 외면측에 위치하는 것으로부터 중심부측에 위치하는 것으로 감에 따라 점차 작아지고, 이어서 중심부측으로부터 내면측을 향해 점차 커져 가는 길이 분포를 갖는다. 이와 같은 발포 셀의 길이 분포에 의해 발포 셀의 거대화 등에 의한 강도 저하를 일으키는 일 없이 뛰어난 차광성을 얻을 수 있다. 본 명세서에서는 이와 같은 길이 분포를 갖는 본 발명의 발포 연신 플라스틱 보틀을 α 발포 연신 플라스틱 보틀이라 한다.

한편, 본 발명의 발포 연신 보틀에는 발포 셀의 보틀 축 방향 길이가, 발포 셀이 존재하는 위치가 몸통부의 내면측일수록 크고, 외면측에 존재할수록 작은 길이 분포를 갖는 것도 있다. 이 길이 분포는 전술한 특허 문헌 2의 발포 용기에서 형성되어 있는 발포 셀과는 정반대이다. 발포 셀의 보틀 축 방향 길이가 이와 같은 역방향으로 경사진 길이 분포를 가지고 있으면, 차광성과 경면 광택 모두를 만족시킬 수 있다. 본 명세서에서는 이와 같은 길이 분포를 갖는 본 발명의 발포 연신 플라스틱 보틀을 β 발포 연신 플라스틱 보틀이라 한다. 또 β 발포 연신 플라스틱 보틀이 갖는 길이 분포를 경사 분포라 부르기도 한다.

예를 들면, 발포 셀의 보틀 축 방향 길이(이하, 「셀 길이」라고 한다)가 보틀 외면측으로부터 내면측을 향해 점차 작아지는 경사 기울기를 가지고 있는 경우에는 보틀 내면측을 향해 셀 길이가 매우 작아져 가므로 차광성은 불만족한 것이 된다. 보틀의 내면측으로 감에 따라 발포 셀의 겹침이 적어지고, 발포 셀에 의한 다중 반사 등이 적어지며, 보틀 몸통부 벽을 투과하는 빛이 증대하기 때문이다.

그런데 본 발명의 α 발포 연신 보틀에 있어서는, 몸통부 벽의 중심 부분에서는 셀 길이가 작아진다고 해도 거기에서 더욱 내면측을 향해 다시 셀 길이가 증대하여 발포 셀의 겹침이 증대해 간다. 이 때문에 연신에 의해 보틀의 몸통부가 박육화되어 있다고 해도 발포 셀끼리의 겹침 정도가 높은 레벨로 유지되고, 이 결과, 발포 셀에 의한 다중 반사 등이 유효하게 발생하여 보틀 몸통부 벽을 투과하는 빛이 감소해 보다 높은 차광성이 확보된다.

또, 본 발명의 β 발포 연신 보틀의 셀 길이의 경사 분포에서는, 보틀의 몸통부 외면측에 위치하는 발포 셀이 가장 작은 셀 길이를 가지고 있고, 이 결과 높은 경면 광택의 확보가 가능해진다. 즉, 최외면측에 위치하는 발포 셀의 셀 길이를 작게함으로써 외면에서의 산란 반사광이 저강도가 되어 경면 광택도가 높아지는 것이다. 최외면측의 발포 셀의 셀 길이가 크면, 외면에서의 산란 반사광이 고강도가 되어 경면 광택도가 저하하게 된다.

상기 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 외면측의 발포 셀의 셀 길이를 작게함으로써 경면 광택도를 높일 수 있는 것이지만, 반면 셀 길이를 작게하면 반사면이 작아지고, 그 결과 반사광량이 적어져 차광성의 저하를 초래한다. 그런데 본 발명의 β 발포 연신 보틀에서는 이 셀 길이가 경사 분포를 가지고 있고, 내면측에 위치하는 발포 셀일수록 셀 길이가 크고, 반사면의 저하를 완화하는 동시에 두께 방향에서 발포 셀의 겹침 정도를 높여 다중으로 산란 및 반사가 일어나게 되어 있다. 이 결과 외면측의 셀 길이를 작게하여 경면 광택도를 높이고 있음에도 불구하고 뛰어난 차광성을 유지할 수 있다.

또한 경면 광택이란 물체 표면의 물리적 성질로, 「표면의 선택적 방향 특성에 의해 물체의 밝은 반사가 그 표면에 비쳐 보이는 것」으로 JIS에는 정의되어 있다. 이와 같은 경면 광택의 정도는 정반사광과 산란 반사광의 세기의 비에 크게 의존하고, 정반사광이 강할수록 경면 광택도가 높고, 산 란반사광이 강해질수록 경면 광택도가 낮아진다.

도 1은 본 발명의 α 발포 연신 보틀의 몸통부에서의 보틀 축 방향 단면의 개략을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 몸통부를 갖는 α 플라스틱 보틀의 제조 프로세스를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 α 발포 연신 보틀에 대해, 블로우 성형 전의 발포 프리폼 몸통부의 축 방향 단면의 개략을 나타내는 도면이다.
도 4는 실험예 1에 의해 제작된 α 발포 연신 보틀의 몸통부 단면에 대한 SEM사진이다.
도 5는 본 발명의 β 발포 연신 보틀의 몸통부에서의 보틀 축 방향 단면의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 β 발포 연신 보틀의 몸통부에서의 보틀 축 방향 단면의 다른 예를 나타내는 개략도이다.
도 7은 도 5의 몸통부를 갖는 β 플라스틱 보틀의 제조 프로세스를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 β 발포 연신 보틀에 대해, 블로우 성형 전의 발포 프리폼의 형태를 나타내는 도면이다.
도 9는 도 5 혹은 도 6의 β 발포 연신 보틀의 몸통부에 대응하는 발포 프리폼의 몸통부의 축 방향 단면의 개략을 나타내는 도면이다.
도 10은 실험예 6에 의해 제작된 β 발포 연신 보틀의 몸통부 단면에 대한 SEM사진이다.
도 11은 실험예 7에 의해 제작된 β 발포 연신 보틀의 몸통부 단면에 대한 SEM사진이다.

본 발명의 발포 연신 플라스틱 보틀에서는, 예를 들어 도 1, 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이 전체로서 10으로 나타낸 보틀 몸통부 벽에 발포 셀(1)이 분포하고 있다. 이들 도면으로부터 이해되는 바와 같이 발포 셀(1)은 보틀 축 방향(최대 연신 방향에 상당)을 지향한 편평형상을 가지고 있고, 두께 방향으로 다중으로 서로 겹쳐져 분포하고 있다. 즉, 본 발명에 있어서는, 몸통부 벽내에 존재하는 발포 셀(1)의 형상이 연신에 의해 편평형상이 되고, 이들 셀(1)끼리의 두께 방향에서의 겹침이 넓어져, 따라서 이와 같은 발포 셀(1)이 내부에 존재하고 있는 영역은 차광성을 나타낸다는 것이 기본적인 원리이다.

이러한 특징을 갖는 본 발명의 발포 연신 플라스틱 보틀에는 발포 셀(1)의 보틀 축 방향의 길이, 즉 셀 길이(L)의 분포에 따라 2가지 타입이 있다. 하나는 발포 셀(1)의 셀 길이(L)가 몸통부 벽(10)의 외면측에서부터 내면측으로 감에 따라 점차 작아지고 있고, 가장 작아진 부분에서부터 내면측으로 감에 따라 다시 점차 커지고 있는 길이 분포를 갖는 발포 플라스틱 보틀(α 발포 플라스틱 보틀)이다. 또 하나는 발포 셀(1)의 셀 길이(L)가 몸통부 벽(10)의 내면측에서 가장 크고, 외면측으로 감에 따라 점차 작아져, 몸통부 벽(10)의 외면측에서 가장 작아져 있는 경사 분포를 갖는 발포 플라스틱 보틀(β 발포 연신 플라스틱 보틀)이다.

<α 발포 연신 플라스틱 보틀>

이하, 본 발명의 α 발포 연신 플라스틱 보틀에 대해 상세히 설명한다.

이미 기술한 바와 같이, 본 발명의 α 발포 연신 보틀에서는 발포 셀(1)의 셀 길이(L)는 몸통부 벽(10)의 외면측에서부터 내면측으로 감에 따라 점차 작아지고 있고, 가장 작아진 부분에서부터 내면측으로 감에 따라 다시 점차 커지고 있다. 도 1에서 몸통부 벽(10)의 외면측에 위치하는 발포 셀(1)의 셀 길이(L)는 L₁으로 나타내고, 중심부 근방에 위치하는 발포 셀(1)의 셀 길이(L)는 L₂로 나타내며, 내면측에 위치하는 발포 셀(1)의 셀 길이(L)는 L₃로 나타내고 있다. 본 발명의 α 발포 연신 보틀에서는 L₁＞L₂＜L₃의 관계로 되어 있는 것이다.

본 발명의 α 발포 연신 보틀에 있어서는 두께 방향으로 셀 길이(L)가 상기와 같은 분포를 가지고 있으므로 몸통부가 연신되어 얇은 벽으로 되어 있음에도 불구하고 발포 셀(1)의 두께 방향에서의 겹침을 많게 할 수 있어 뛰어난 차광성을 발현시킬 수 있는 것이다.

예를 들어 최소 셀 길이L(L₂)가 커서 L₁＝L₂ 혹은 L₂＝L₃가 되면, 발포 셀(1)이 필요 이상으로 크게 성장하고, 이 결과, 발포 셀(1)끼리의 융합 등에 의해 발포 셀(1)의 겹침이 감소해 버려, 따라서 차광성이 저하되어 버린다. 또 발포 셀(1)끼리의 융합은 몸통부 벽(10)의 큰 강도 저하를 초래한다.

본 발명의 α 발포 연신 보틀에서는 L₁＞L₂＜L₃의 관계가 성립하는 길이 분포가 형성되어 있으면 되고, 그 분포의 정도(최소 셀 길이를 향한 외면측 혹은 내면측으로부터의 기울기 정도)나 최소 셀 길이(L₂)를 갖는 발포 셀(1)의 위치 등은 몸통부 벽(10)의 두께 등에 따라서도 다르기 때문에 특별히 제한되지 않는다. 그러나, 몸통부 벽(10)(L₁＞L₂＜L₃의 관계가 성립하는 발포 영역)을 외층, 심층(芯層) 및 내층으로 균등하게 3분할하여, 상술한 셀 길이(L₁, L₂ 및 L₃)를 각각 외층, 심층 및 내층에서의 발포 셀의 셀 길이의 평균값으로 하면, 외층의 평균 셀 길이(L₁) 혹은 내층의 평균 셀 길이(L₃)는 바람직하게는 20~200㎛ 정도, 더 바람직하게는 20~60㎛ 정도이다. 또 심층의 평균 셀 길이(L₂)는 외층의 평균 셀 길이(L₁) 및 내층의 평균 셀 길이(L₃)의 50~80% 정도의 값으로 되어 있는 것이 높은 차광성을 확보하기에 알맞다.

또 본 발명의 α 발포 연신 보틀에 있어서는 도 1에 나타내어져 있는 보틀 축 방향 단면에서 보아 발포 셀(1)이 몸통부 벽(10)(L₁＞L₂＜L₃의 관계가 성립하는 발포 영역)을 차지하는 면적 비율이 5~50%, 바람직하게는 10~50%, 특히 바람직하게는 20~35% 범위에 있다. 발포 셀(1)이 몸통부 벽(10)(L₁＞L₂＜L₃의 관계가 성립하는 발포 영역)의 심층을 차지하는 면적 비율은 바람직하게는 10% 이하이다. 이 면적 비율이 너무 적어도 혹은 너무 많아도, 발포 셀(1)의 개수가 적어 두께 방향에서의 발포 셀(1)끼리의 겹침이 적어져 버려 차광성이 저하되어 버릴 우려가 있기 때문이다. 또 면적 비율이 너무 많은 경우에는 발포에 의한 강도 저하가 현저해지는 경우가 있다. 따라서 상술한 범위가 알맞다. 또한 발포 셀의 면적 비율은 SEM으로 촬영한 단면 화상으로 시판의 화상 해석식 입도분포 측정소프트(마운테크(Mountec)사 제조 Mac-View)를 이용하여 측정한다.

또한 본 발명의 α 발포 연신 보틀에서는 도 1에 나타내어져 있는 바와 같이, 그 외표면 및 내표면에 발포 셀이 존재하지 않는 얇은 표피층(10a, 10b)이 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 표피층(10a, 10b)의 두께는 통상 2~200㎛ 정도이며, 이와 같은 표피층(10a, 10b)을 형성함으로써 예를 들면 외면측에서는 보틀의 몸통부 벽(10)의 인쇄 적성이나 라벨 점착성을 향상시킬 수 있다. 또 내면측에서는 내용액 충진 시의 버블링 발생을 회피하거나, 보틀 내용액의 배출성을 높여 내용액을 따라낼 때 보틀 안에 내용액이 부착하여 잔존해 버리는 불편을 효과적으로 회피할 수 있다.

상술한 길이 분포를 갖는 발포 셀(1)이 형성되어 있는 몸통부 벽(10)(발포 영역)에서는 그 전광선 투과율은 10% 이하, 특히 8% 이하, 가장 바람직하게는 5% 이하로 되어 있어, 현저히 높은 차광성을 나타낸다.

또한 상술한 길이 분포를 갖는 발포 셀(1)을 구비한 발포 영역이 몸통부 벽에 형성되어 있는 본 발명의 α 발포 연신 보틀은 마이크로 셀룰러 기술을 이용한 발포, 구체적으로는 후술하는 불활성 가스를 함침시킨 물리 발포에 의해 제조된다. 따라서 이러한 보틀 벽(10)을 구성하는 수지로는 불활성 가스의 함침이 가능하고 또 블로우 연신이 가능한 한 특별히 제한되지 않으며, 그 자체 공지의 열가소성 수지, 예를 들면,

저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리1-부텐, 폴리4-메틸-1-펜텐 혹은 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 4-메틸-1-펜텐 등의 α-올레핀끼리의 랜덤 혹은 블록 공중합체, 환상 올레핀 공중합체 등의 올레핀계 수지;

에틸렌·초산비닐 공중합체, 에틸렌·비닐 알코올 공중합체, 에틸렌·염화비닐 공중합체 등의 에틸렌·비닐계 공중합체;

폴리스티렌, 아크릴로니트릴·스티렌 공중합체, ABS, α-메틸스티렌·스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지;

폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 염화비닐·염화비닐리덴 공중합체, 폴리아크릴산메틸, 폴리메타크릴산메틸 등의 비닐계 수지;

나일론 6, 나일론 6-6, 나일론 6-10, 나일론 11, 나일론 12 등의 폴리아미드 수지;

폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 및 이들의 공중합 폴리에스테르 등의 폴리에스테르 수지;

폴리카보네이트 수지;

폴리페닐렌옥사이드 수지;

폴리유산 등의 생분해성 수지;

등을 들 수 있다. 물론 이들의 열가소성 수지의 혼합물에 의해 보틀이 형성되어 있어도 된다. 특히 용기 분야에 알맞게 사용되는 올레핀계 수지나 폴리에스테르 수지가 알맞으며, 그 중에서도 PET 등의 폴리에스테르 수지는 본 발명의 이점을 최대한 발휘하기에 가장 알맞다.

<α 발포 연신 플라스틱 보틀의 제조>

상술한 본 발명의 α 발포 연신 플라스틱 보틀은 도 2에 나타내는 프로세스로 제조된다. 즉, 질소 가스나 탄산 가스 등의 불활성 가스가 함침된 프리폼(20)을 제작하고{도 2(a)}, 이 프리폼(20)을 소정 조건하에서 가열하여 발포 셀을 생성하며{도 2(b)}, 이어서 블로우 성형함으로써 도 1에 나타내는 몸통부 벽(10)을 갖는 α 발포 연신 보틀(50)이 얻어진다{도 2(c)}.

[공정(a) : 불활성 가스 함침 프리폼 제조 공정]

이와 같은 제조 프로세스에 있어서, 불활성 가스가 함침된 프리폼(20)은 시험관 형상을 가지고 있고, 최종적으로 얻어지는 보틀의 마우스부에 대응하여 그 상부의 외면에는 나사부(20a)가 형성되어 있다. 프리폼(20)은 그 자체 공지의 방법(예를 들어 전술한 특허 문헌 1이나 WO2009/119549 등 참조)에 의해 얻을 수 있다.

예를 들어 전술한 성형용 열가소성 수지를 사용하고, 미리 나사부(20a)를 가진 시험관 형상의 프리폼(20)을 사출 성형 등의 성형 수단에 의해 성형하고, 이어서 이 프리폼(20)을 가열 또는 비가열하에서 고압의 불활성 가스 분위기에 둠으로써 이 프리폼(20)에 불활성 가스를 함침시킬 수 있다. 이 경우, 온도나 가스 압력은 원하는 개수의 편평형상의 발포 셀(1)을 형성하는데 충분한 양의 가스가 용해하도록 설정된다. 이 온도가 높을수록 가스의 용해량은 적지만 함침 속도는 빠르고, 온도가 낮을수록 가스의 용해량은 많지만 함침에는 시간이 걸리게 된다.

또, 사출 성형기 중의 용융 혼련부에 고압으로 불활성 가스를 공급하고, 불활성 가스가 용해된 성형용 열가소성 수지를 그대로 사출 성형 등의 성형에 제공함으로써 불활성 가스가 함침한 성형체를 얻을 수도 있다. 이 경우, 사출 성형기 중에서의 발포 등을 방지하고 또 스월 마크 등의 외관 불량이 없는 성형체를 얻기 위해서는, 예를 들면 WO2009/119549 등에서 본 출원인이 제안하고 있는 바와 같이, 고압으로 유지된 금형 캐비티 내에 보압을 걸면서 불활성 가스가 용해된 성형용 플라스틱을 사출 충진함으로써 성형을 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 프리폼에 불활성 가스를 함침시킬 때는 가스가 금형에서 잘 빠지지 않는 것에 기인하여 마우스부의 형상이 변형하는 경우가 있는데, 이것을 효과적으로 회피할 필요가 있을 때는 금형의 마우스부에 상당하는 부분의 표면을 거친면으로 하는 것이 알맞다.

상기와 같이 사출 성형기 중에서 불활성 가스를 함침시키는 경우에는 보압을 하면서 실질적으로 발포가 생기지 않도록 성형 금형 내에 사출하는 것이 필요하다. 이 단계에서 발포를 가급적 억제함으로써 후술의 발포 공정에 의해 생성하는 발포 셀을 미세하고 또 균일한 것으로 할 수 있다. 발포가 생기지 않도록 사출하려면 보압을 하면서 사출을 실시하는 것이 좋다. 즉, 소정량의 수지 용융물을 성형틀 내에 사출한 후, 다시 사출을 계속하여 틀 내의 수지 용융물을 가압함으로써 발포를 유효하게 억제할 수 있다.

보압 정도(보압 압력 및 시간)는 발포를 효과적으로 억제할 수 있도록 불활성 가스의 함침량이나 수지 온도 등에 따라 적절하게 설정되지만, 일반적으로는 경량화율이 5% 이하가 되도록 설정하면 된다. 이 경량화율이 작을수록 발포가 억제되고 있음을 나타내고, 경량화율이 0%에서 발포가 완전히 억제되고 있음을 나타낸다. 이 프리폼의 경량화율은 하기식에 의해 실험적으로 구할 수 있다.

경량화율 ＝ [(M₀-M₁)/M₀]×100

식 중, M₀는 불활성 가스를 함침시키지 않고, 불활성 가스를 함침시켜 얻어진 프리폼(가스 함침 프리폼)과 같은 조건으로 사출함으로써 얻어진 프리폼의 중량을 나타내고,

M₁은 불활성 가스를 함침시켜 얻어진 가스 함침 프리폼의 중량을 나타낸다.

즉, 보압 압력을 크게 할수록 경량화율은 저하하고, 또 보압 시간을 길게 할수록 경량화율은 낮아진다. 본 발명에서는 가장 알맞게는 경량화율이 0%가 되도록 보압 조건을 설정하는 것이 좋다.

또, 본 발명에 있어서 보틀의 몸통부 벽(10)의 표면에 전술한 표피층(10a, 10b)을 형성하기 위해서는, 냉각 고화되어 성형틀에서 꺼내어지고, 불활성 가스가 함침되어 있는 프리폼(20)을 소정 시간, 상압하(대기압)에 개방시킨다. 이에 따라 프리폼(20)의 외표면 및 내표면으로부터 발포를 발생시키기 위한 불활성 가스가 방출되므로 외표면 및 내표면에 발포 셀(1)이 존재하지 않는 표피층(10a, 10b)을 형성할 수 있다.

이 경우, 이 개방 시간을 필요 이상으로 길게 하면, 표피층(10a, 10b)의 두께가 너무 두꺼워져 버려 발포에 의한 차광성이 저하되어 버리므로 주의를 요한다.

상기와 같이 하여 얻어진 불활성 가스 함침 프리폼(20)에 있어서 불활성 가스의 용해량이 많을수록 발포 셀(1)의 셀 밀도를 높게 하고, 또 발포 셀(1)의 셀 길이를 작게 할 수 있다. 반대로 용해량이 적을수록 셀 밀도는 작고, 발포 셀의 셀 길이를 크게 할 수 있다. 따라서 목적으로 하는 발포 셀(1)의 길이 분포나 셀 밀도(발포 셀의 면적 비율에 싱당)에 따라 불활성 가스의 함침량이 설정된다.

[공정(b) : 발포 공정]

이와 같은 불활성 가스 함침 프리폼(20)은 다음의 도 2(b)에 나타내어져 있는 발포 공정으로 발포시킨다. 이 발포에 의해 용기벽 중에 발포 셀이 형성된 블로우 성형용 발포 프리폼(도 3에서 30으로 나타냄)이 얻어진다.

도 2(b)의 발포 공정은 이 프리폼(20)의 전술한 나사부(20a)를 제외한 영역을 가열함으로써 실시된다. 이 가열에 의해 불활성 가스가 잔존하고 있는 비발포 프리폼의 내부에 있어서 발포를 일으키고, 다수의 발포 셀을 용기벽 중에 생성시킬 수 있다. 발포를 위한 가열 온도는 비발포 프리폼을 형성하고 있는 수지의 유리 전이점 이상이다. 이러한 가열에 의해 수지 중에 용해하고 있는 불활성 가스의 내부 에너지(자유 에너지)의 급격한 변화를 가져와 상분리가 일어나, 기포로서 수지체와 분리하기 위한 발포가 생기게 된다.

이 가열 온도는 당연히 발포 프리폼의 변형을 방지하기 위해 융점 이하, 바람직하게는 200℃ 이하, 특히 바람직하게는 115℃ 이하로 하는 것이 좋다. 이 가열 온도가 너무 높으면, 가열 후 급격히 발포하기 때문에 셀 지름의 제어가 어렵게 되어 외관도 나빠지고, 나아가 몸통부의 결정화가 진행되어 블로우 성형성이 저하하는 문제가 발생한다.

또, 상기와 같은 가열을, 나사부(20a)를 제외한 영역에 대해 실시하는 것은 이 부분에 발포 셀이 생성되어 버리면 나사부(20a)의 치수 안정성이나 기계적 강도가 떨어져 캡을 장착했을 때의 밀봉성이 손상되어 버리기 때문이다.

그런데 본 발명의 α 발포 연신 보틀에서는 그 몸통부 벽(10)에 전술한 길이 분포를 갖도록 발포 셀(1)이 형성되어 있어야 한다. 그 때문에 도 3에 나타내어져 있는 바와 같이, 이 가열에 의해 형성되는 발포 프리폼(30)에서는 적어도 나사부(20a)를 제외한 영역, 구체적으로는 몸통부 및 바닥부에 발포 셀(1a)이 형성되고, 그 몸통부 벽에 존재하는 발포 셀(1a)은 편평형상의 발포 셀(1)이 갖는 길이 분포에 대응하는 크기를 갖는 것으로 되어 있다. 또한, 표면으로부터의 불활성 가스의 방출이 실시되고 있는 경우에는 이 발포 프리폼(30)의 외면 및 내면에는 각각 구형상 발포 셀(1a)이 존재하지 않는 표피층(30a, 30b)이 형성되어 있다.

도 3에 있어서 이 발포 프리폼(30)은 연신되어 있지 않기 때문에 발포 셀(1a)은 구형 혹은 구형에 가까운 형상을 가지고 있다(이하, 이 발포 셀(1a)을 구형상 발포 셀이라고 부르기도 한다). 또한, 편평형상의 발포 셀(1)의 길이 분포에 대응하여 이 구형상 발포 셀(1a)의 지름(원 상당 지름)(R)은 이 몸통부 벽의 외면측에서부터 내면측으로 감에 따라 점차 작아지고 있고, 가장 작아진 부분에서부터 내면측으로 감에 따라 다시 지름(R)은 점차 커지고 있다.

예를 들면, 이 발포 프리폼(30)의 몸통부 벽을 균등한 두께의 외층, 심층 및 내층으로 3분할 했을 때, 외층의 평균 셀 지름(R₁) 또는 내층의 평균 셀 지름(R₃)은 후술하는 블로우 성형에 의해 몸통부 벽이 연신됐을 때 그 길이가 전술한 길이 분포가 되도록 설정되어 있으면 된다.

다시 도 2(b)로 돌아가, 본 발명에 있어서는 도 3에 나타내어져 있는 발포 프리폼(30)을 얻기 위해 프리폼(20)의 몸통부를 외면 및 내면의 양쪽에서의 가열에 의해 발포시키는 것이 필요하다.

예를 들면, 불활성 가스 함침 프리폼(20)은 그 나사부(20a)가 형성되어 있는 마우스부가 냉각 홀더(23)로 홀딩되고, 이 상태에서의 가열에 의해 몸통부 및 바닥 부가 선택적으로 가열되어 발포가 실시되는데, 몸통부의 외면 및 내면의 양측에서 가열함으로써 적어도 몸통부 벽에는 도 3에 나타내어져 있는 지름 분포를 갖는 구형상 발포 셀(1a)이 생성된다. 즉, 소정 온도로 가열함으로써 프리폼의 내부에 용해하고 있는 불활성 가스가 팽창하여 구형상 발포 셀(1a)을 생성하고, 가열과 함께 이 구형상 발포 셀(1a)이 크게 성장해 가는 것인데, 외면측과 내면측 양쪽에서의 가열(양면 가열)을 실시하면 이 구형상 발포 셀(1a)은 외면 및 내면의 양쪽에서 발생·성장하고, 외면 및 내면으로부터의 열 전달에 의해 점차 내부에 있어서도 구형상 발포 셀(1a)이 발생·성장하게 된다. 따라서, 이와 같은 양면 가열에 의한 발포에서는 도 3에 나타내어져 있는 바와 같이 외면측 및 내면측의 구형상 발포 셀(1a)의 지름(R)(예를 들면 평균 셀 지름 R₁ 및 R₃)이 크고, 내부의 셀(1a)의 셀 지름(R)(예를 들면 평균 셀 지름 R₂)이 가장 작게 된다.

이와 같은 양면 가열에 있어서, 외면측으로부터의 가열은 쿼츠 히터 등 외부 가열 부재(25)를 이용하여 냉각 홀더(23)에 홀딩되어 있는 프리폼(20)을 회전시키면서 실시된다.

또 내면측으로부터의 가열은 전술한 냉각 홀더(23)를 통과시켜 철심 등의 고주파 가열용 심봉(27)을 프리폼(20) 내부에 삽입하고, 상기의 외면측으로부터의 가열과 동시에 고주파 유도 가열에 의해 심봉(27)을 가열하고, 가열된 심봉(27)으로부터의 복사열에 의해 실시할 수 있다.

이와 같은 양면 가열 시에 각각의 가열 정도는 수지의 유리 전이점 이상, 결정화 온도 미만이며, 그 내부가 과도하게 가열되어 큰 지름의 구형상 발포 셀(1a)을 생성하기 전에 가열이 정지되는 한 제한되지 않는다. 그러나 일반적으로는 내외면 온도가 모두 100℃ 이상이고, 또 내외면 온도차가 15℃ 이내가 되도록 조정되어 있는 것이 바람직하다. 내외면 온도가 너무 낮으면 구형상 발포 셀의 성장이 부진하여 충분한 차광 성능을 얻을 수 없다. 또 내외면의 온도차가 너무 크면 외면측에 존재하는 발포 셀(1)과 내면측에 존재하는 발포 셀(1)의 크기가 크게 달라지게 되어, 발포 셀(1)이 외면측으로부터 중심부측에 존재함에 따라 점차 작아지고, 이어서 중심부측으로부터 내면측에 존재함에 따라 점차 커지는 분포를 부여하지 못하고, 이 경우도 충분한 차광 성능을 얻을 수 없다. 내외면 온도차를 일정 범위 이내로 하려면 전술한 쿼츠 히터의 출력이나 가열용 심봉의 온도를 조정하거나, 외면으로부터의 쿼츠 히터 가열과 동시에 냉각 에어를 프리폼 외표면에 분사시킴으로써 프리폼 외표면 온도가 과도하게 상승하지 않게 하는 것도 유효하다.

[공정(c) : 성형 공정]

본 발명에서는 이와 같은 양면 가열에 의해 얻어지는 발포 프리폼(30)을 블로우 성형에 제공함으로써 그 몸통부 벽(10)에 도 1에 나타내는 길이 분포를 갖는 편평형상의 발포 셀(1)이 형성된 α 발포 연신 보틀(50)이 얻어진다.

즉, 이 보틀(50)은 도 2(c)에 나타내어져 있는 바와 같이, 발포되지 않은 나사부(20a)를 구비하고 있고, 이와 같은 나사부(20a)에 이어지는 몸통부 및 바닥부를 구비하고 있으며, 이 몸통부의 벽부에 전술한 도 1의 길이 분포를 갖는 발포 셀(1)이 형성되어 있는 것이다.

또한, 블로우 성형 공정에서는 수지의 유리 전이 온도 이상, 융점 미만의 온도로 가열된 발포 프리폼(30)을 소정의 블로 금형 내에 배치하고, 연신 로드를 신장시켜 해당 프리폼을 연신시키면서 해당 프리폼 내에 에어나 질소 등의 가압 가스를 불어넣어 팽창 연신시킨다. 이 공정에 의해 본 발명의 α 발포 연신 보틀(50)을 얻을 수 있다.

즉, 상기와 같은 블로우 성형에서는 용기 벽과 함께 구형상의 발포 셀(1a)도 늘어나기 때문에, 도 1에 나타내어져 있는 바와 같이 연신 방향으로 셀 지름이 긴(즉, 셀 길이가 큰) 편평형상의 발포 셀(1)이 형성된다.

본 발명에 있어서, 블로우 성형은 그 자체 공지의 조건으로 실시된다. 구체적으로는 축 방향(높이 방향) 및 둘레 방향의 2축 방향에서의 연신 배율이 2~4배 정도가 되도록 연신되며, 특히 몸통부 벽의 두께가 150~750㎛ 정도의 두께가 되도록 연신 배율이나 블로우압을 조정함으로써 블로우 성형을 실시하는 것이 알맞다. 예를 들면, 연신 배율을 크게 하고 또 블로우압을 높게 함으로써 최외면측 및 최내면측의 셀 길이(L₁ 및 L₃)를 크게 할 수 있다.

또한, 상기와 같이 하여 본 발명의 α 발포 연신 보틀(50)을 제조함에 있어서는, 불활성 가스 용해량이 증대함에 따라 수지의 유리 전이점은 직선적 혹은 지수 함수적으로 감소한다. 또 가스의 용해에 의해 수지의 점탄성도 변화하여, 예를 들면 가스 용해량의 증대에 따라 수지의 점도가 저하된다. 따라서, 이러한 불활성 가스의 용해량을 고려하여 도 3에 나타내는 지름 분포의 구형상 발포 셀(1a)이 형성되고, 나아가 도 1에 나타내는 길이 분포의 편평형상 발포 셀(1)이 얻어지도록 각종 조건을 설정해야 한다.

상기와 같이 하여 제조되는 본 발명의 α 발포 연신 보틀(50)에서는 발포 셀(1)이 내부에 존재하는 발포 영역은 몸통부 전체에 걸쳐 형성되어 있는 것이 바람직하지만, 경우에 따라서는 몸통부의 일부에 대해서만 이와 같은 발포 영역을 형성하는 것이 가능하다. 발포 영역을 몸통부에 부분적으로 형성하려면 상술한 발포 공정(b)에서 발포 영역을 형성하고 싶은 부분만을 소정의 온도로 가열하면 된다.

본 발명의 α 발포 연신 보틀(50)은 몸통부에 도 1에 나타내는 길이 분포를 갖는 편평형상의 발포 셀(1)이 형성되어 있으므로 매우 높은 차광성을 나타내고, 광조사에 의한 보틀 내용액의 열화를 효과적으로 회피할 수 있다.

<β 발포 연신 플라스틱 보틀>

다음으로 본 발명의 발포 연신 플라스틱 보틀 중, β 발포 연신 플라스틱 보틀에 대해 상세히 설명한다.

이미 기술한 바와 같이, 본 발명의 β 발포 연신 보틀에서는 도 5를 참조하면, 발포 셀(1)의 셀 길이(L)는 몸통부 벽(10)의 내면측이 가장 크고, 외면측으로 감에 따라 점차 작아지고 있으며, 몸통부 벽(10)의 외면측에 위치하는 발포 셀(1)의 셀 길이(L)가 가장 작다.

이 몸통부 벽(10)의 두께(D)는 보틀의 용도나, 크기 등에 따라서도 다르지만, 일반에 시판되고 있는 음료 보틀로 150~750㎛ 정도이다.

즉, 본 발명의 β 발포 연신 보틀에서는 몸통부 벽(10)의 외면측의 발포 셀(1)의 셀 길이(L)가 가장 작지만, 상기와 같은 경사 발포에 의해 몸통부 벽(10)의 내면측의 발포 셀(1)의 셀 길이(L)가 가장 길게 되어 있기 때문에, 몸통부 벽(10)이 연신되어 얇은 벽으로 되어 있음에도 불구하고 발포 셀(1)의 두께 방향에서의 겹침을 많게 할 수 있어 뛰어난 차광성을 발현시키는 것이 가능해진다.

상기와 같은 경사 발포를 채용하지 않고, 몸통부 벽(10) 전체에 걸쳐 셀 길이(L)가 작은 발포 셀(1)을 분포시킨 경우에는 경면 광택을 얻는 것은 가능해도 차광성의 대폭 저하는 피할 수 없다. 셀 길이(L)가 큰 발포 셀(1)을 분포시킨 경우에는 차광성을 만족시킬 수는 있어도 경면 광택을 만족시킬 수가 없다.

이처럼 상기와 같은 경사 발포를 채용함으로써 차광성과 경면 광택을 양립시키는 것이 가능해지는 것이다.

도 5의 예에 있어서, 몸통부 벽(10)의 내외면에는 발포 셀(1)이 존재하지 않는 얇은 표피층(10b, 10a)이 형성되어 있다. 이와 같은 표피층(10b, 10a)을 형성함으로써 예를 들면 외면을 표면 거칠기(Ra)가 5㎛ 이하인 평활면으로 할 수 있다. 그 결과 경면 광택도를 높일 수 있고, 나아가 인쇄 적성이나 라벨 점착성을 향상시킬 수도 있다. 또 내면측에 있어서는 내용액 충진 시의 버블링 발생을 회피하거나, 보틀 내용액의 배출성을 높여 내용액을 따라낼 때 보틀 안에 내용액이 부착하여 잔존해 버리는 불편을 효과적으로 회피할 수 있다.

상술한 경사 발포는 β 발포 연장 보틀을 형성하기 위한 프리폼을 몸통부의 내면측으로부터 가열함으로써 형성된다. 이것과도 관련되어, 내면측에 형성되어 있는 표피층(10b)의 두께(d¹)는 통상 2~50㎛ 정도의 박층으로 되어 있다. 즉, 발포가 내면측에서 생겨 외면측으로 진행되어 가기 때문에 내면측의 표피층(10b)의 두께(d¹)는 얇게 제한되게 된다. d¹을 두껍게 하는 것도 가능하지만, 그렇게 되면 몸통부 벽(10) 전체에 분포하는 발포 셀(1)의 개수가 감소하여 차광성이 저하되어 버릴 우려가 있기 때문이다.

본 발명의 β 발포 연신 보틀에 있어서는 외면측에 존재하는 표피층(10a)의 두께(d²)에 의해 경면 광택도를 조정할 수 있고, 예를 들어 도 6에 나타내어져 있는 바와 같이 외면측의 표피층(10a)을 두껍게 함으로써 경면 광택도를 높일 수 있다. 표피층(10a)의 두께(d²)가 두꺼워지면 외면에서 산란 반사광의 강도가 약해지기 때문이다. 따라서, 표피층(10a)의 두께를 두껍게 했을 때에는 내면측의 발포도가 도 5의 경우보다 높게 되어 있어도 같은 정도의 경면 광택도를 얻을 수 있다.

단, 표피층(10a)의 두께(d²)를 너무 두껍게 하면 당연히 발포 셀(1)의 개수가 적어져 차광성이 저하하게 된다. 따라서, 표피층(10a)의 두께(d²)는 적절한 차광성이 확보될 정도의 두께로 해야 한다.

상술한 본 발명의 β 발포 연신 보틀에 있어서, 발포 셀(1)의 셀 길이의 경사 분포의 경사 정도는 차광성과 경면 광택도가 양립하도록 설정된다. 구체적으로는 전광선 투과율이 20% 이하, 바람직하게는 10% 이하이며, 또한 경사 분포를 갖는 영역에서의 몸통부 외면의 20도 경면 광택도(JIS Z8741)가 40% 이상, 특히 70% 이상, 가장 바람직하게는 100% 이상이 되도록 설정된다. 그러나 이 몸통부 벽(10)은 연신되어 두께가 얇게 되어 있는 것이나, 발포를 위한 가열이 프리폼의 몸통부 내면측으로부터의 일방향 가열에 의해 실시되는 등의 제한을 고려하여 내면측의 발포 셀(1)의 셀 길이는 일정 범위로 설정되어 있다. 예를 들면, 이 몸통부 벽(10)(경사 분포를 갖는 발포 영역)을 내층, 심층 및 외층으로 균등하게 3분할 했을 때, 내층의 평균 셀 길이(L)가 20~400㎛ 정도의 범위로 되어 있고, 이러한 내층의 평균 셀 길이에 따라 경사 정도(외면측에 존재하는 발포 셀(1)의 셀 길이)를 설정하여, 상기와 같은 전광선 투과율과 경면 광택도가 얻어지도록 하면 된다.

본 발명의 β 발포 연신 보틀에 있어서 경면 광택성이 얻어지는 요인으로서, 외층에서의 기포의 면적 비율이 작고, 외면측에 표피층이 존재하는 것이 중요하다. 알맞은 표면 광택성을 부여하기 위해서는 외층의 기포의 면적 비율이 0~5% 정도인 것이 바람직하다. 발포 셀의 면적 비율은 SEM으로 촬영된 단면 화상으로 시판의 화상 해석식 입도분포 측정소프트(마운테크(Mountec)사 제조 Mac-View)를 이용해 측정한다. 외면측에 위치하는 표피층의 두께는 30~300㎛ 정도로 설정되어 있는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 길이 분포를 갖는 발포 셀(1)을 구비한 발포 영역이 몸통부 벽에 형성되어 있는 본 발명의 β 발포 연신 보틀은 마이크로 셀룰러 기술을 이용한 발포, 구체적으로는 후술하는 불활성 가스를 함침시킨 물리 발포에 의해 제조된다. 따라서, 이와 같은 몸통부 벽(10)을 구성하는 수지로는 불활성 가스의 함침이 가능하고 또 블로우 연신이 가능한 한 특별히 제한되지 않으며, 그 자체 공지의 열가소성 수지, 구체적으로는 α 발포 연신 보틀을 형성하는 수지로서 예로 든 것과 같은 것을 이용하여 성형할 수 있다. 특히 용기 분야에 알맞게 사용되는 올레핀계 수지나 폴리에스테르 수지가 알맞고, 그 중에서도 PET 등의 폴리에스테르 수지는 본 발명의 β 발포 연신 보틀의 이점을 최대한으로 발휘시키기에 가장 알맞다.

<β 발포 연신 플라스틱 보틀의 제조>

상술한 본 발명의 β 발포 연신 플라스틱 보틀은 도 7에 나타내는 프로세스로 제조된다. 즉, 질소 가스나 탄산 가스 등의 불활성 가스가 함침된 프리폼(20)을 제작하고{도 7(a)}, 이 프리폼(20)을 소정 조건하에서 가열하여 발포 셀을 생성하고{도 7(b')}, 이어서 블로우 성형함으로써 도 5 혹은 도 6에 나타내는 몸통부 벽(10)을 갖는 β 발포 연신 보틀(50)이 얻어진다{도 7(c)}.

[공정(a) : 불활성 가스 함침 프리폼 제조 공정]

이와 같은 제조 프로세스에 있어서, α 발포 연신 플라스틱 보틀과 마찬가지로 하여 불활성 가스가 함침된 프리폼(20)을 얻을 수 있다.

[공정(b') : 발포 공정]

상기와 같이 하여 얻어진 불활성 가스 함침 프리폼(20)은 다음의 도 7(b')에서 나타내어져 있는 발포 공정으로 발포된다. 이 공정에 의해 용기 벽 중에 발포 셀(1a)이 형성된 블로우 성형용 발포 프리폼(도 8에서 30으로 나타냄)이 얻어진다.

도 7(b')의 발포 공정은 이 프리폼(20)의 나사부(20a)를 제외한 영역을 가열함으로써 실시된다. 이 가열에 의해 불활성 가스가 잔존하고 있는 비발포 프리폼의 내부에서 발포가 생기고, 다수의 발포 셀을 용기 벽 중에 생성시킬 수 있다. 발포를 위한 가열 온도는 비발포 프리폼을 형성하고 있는 수지의 유리 전이점 이상이며, 이와 같은 가열에 의해 수지 중에 용해하고 있는 불활성 가스의 내부 에너지(자유 에너지)의 급격한 변화를 가져와 상분리가 일어나, 기포로서 수지체와 분리하기 위한 발포가 생기게 된다.

이 가열 온도는 당연히 발포 프리폼의 변형을 방지하기 위해 융점 이하, 바람직하게는 200℃ 이하, 특히 바람직하게는 115℃ 이하이다. 이 가열 온도가 너무 높으면 가열 후 급격히 발포하기 때문에 셀 지름의 제어가 어려워져 외관도 악화되고, 나아가 몸통부의 결정화가 진행되어 블로우 성형성이 저하하는 문제가 발생한다.

상기와 같은 가열을 나사부(20a)를 제외한 영역에 대해 실시하는 것은, 이 부분에 발포 셀이 생성되면 나사부(20a)의 치수 안정성이나 기계적 강도가 떨어져 캡을 장착했을 때의 밀봉성이 손상되어 버리기 때문이다.

그런데 본 발명의 β 발포 연신 보틀에서는 그 몸통부 벽(10)에 전술한 길이 분포를 갖도록 발포 셀(1)이 형성되어 있어야 한다. 그 때문에 8에 나타내어져 있는 바와 같이, 이 가열에 의해 형성되는 발포 프리폼(30)의 적어도 나사부(20a)를 제외한 영역, 구체적으로는 몸통부 및 바닥부에 구형 혹은 구형에 가까운 발포 셀(1a), 즉 구형 발포 셀(1a)이 형성된다. 몸통부 벽에 존재하는 구형 발포 셀(1a)은 후술하는 연신에 의해 도 5 또는 도 6에 나타내어져 있는 편평형상의 발포 셀(1)이 된다.

이 가열에 의해 형성되는 발포 프리폼(30)은 도 5에 나타내어진 경사 발포를 보틀의 몸통부 벽(10)에 형성하는 경우에는 도 9(a)에 나타내는 것과 같은 경사 발포의 구형 발포 셀(1a)이 분포한 구조가 되고, 도 6에 나타내어진 경사 발포의 경우는 도 9(b)에 나타내는 것과 같은 경사 발포가 된다. 어느 쪽이라도 발포 프리폼(30)의 외면 및 내면에 각각 구형상 발포 셀(1a)이 존재하지 않는 표피층(30a, 30b)이 형성된다.

도 9를 참조하면, 이 발포 프리폼(30)은 연신되어 있지 않기 때문에 발포 셀(1a)은 구형 혹은 구형에 가까운 형상을 가지고 있다. 또한 연신에 의해 형성되는 편평형상의 발포 셀(1)의 길이 분포에 대응하여, 이 구형상 발포 셀(1a)의 지름(원 상당 지름)(R)은 이 몸통부 벽의 내면측에서부터 외면측으로 감에 따라 점차 작아지고 있고, 내면측이 가장 크고 외면측이 가장 작게 되어 있다.

예를 들면, 이 발포 프리폼(30)의 몸통부 벽을 균등한 두께의 외층, 심층 및 내층으로 3분할 했을 때, 내층의 평균 셀 지름(R)은 후술하는 블로우 성형에 의해 몸통부 벽이 연신되었을 때 그 길이가 전술한 평균 길이(20~400㎛)가 되는 설정으로 되어 있으면 된다.

다시 도 7(b')로 돌아가, 본 발명의 β 발포 연신 보틀에 있어서는 도 9(a) 혹은 도 9(b)에 나타내어져 있는 경사 발포의 발포 프리폼(30)을 얻기 위해 프리폼(20)의 몸통부를 기본적으로는 내면으로부터의 일방향 가열에 의해 발포시키는 것이 필요하다.

예를 들면, 불활성 가스 함침 프리폼(20)은 그 나사부(20a)가 형성되어 있는 마우스부가 냉각 홀더(23)로 홀딩되고, 이 상태에서의 가열에 의해 몸통부 및 바닥부가 선택적으로 가열되어 발포가 실시된다. 몸통부의 내면측으로부터 가열함으로써 적어도 몸통부 벽에는 도 9(a) 혹은 (b)에 나타내어진 지름 분포를 갖는 구형상 발포 셀(1a)이 생성된다. 즉, 소정 온도로 가열함으로써 프리폼의 내부에 용해하고 있는 불활성 가스가 팽창하여 구형상 발포 셀(1a)을 생성하고, 가열과 함께 이 구형상 발포 셀(1a)이 크게 성장해 가는 것인데, 내면측으로부터의 일방향 가열을 실시하면 이 구형상 발포 셀(1a)은 내면측으로부터 발생·성장하고, 내면으로부터의 열 전달에 의해 외면측으로 확산해 간다. 따라서, 이와 같은 내면측으로부터의 일방향 가열에 의한 발포에서는 도 9(a) 또는 (b)에 나타내어져 있는 바와 같이, 내면측의 구형상 발포 셀(1a)의 셀 지름(R)이 크고, 외면측의 셀(1a)의 셀 지름(R)이 가장 작게 된다.

이와 같은 내면측으로부터의 일방향 가열은 전술한 냉각 홀더(23)를 통과시켜 철심 등의 고주파 가열용 심봉(27)을 프리폼(20)의 내부에 삽입하고, 프리폼(20)을 회전시키면서 고주파 유도 가열에 의해 심봉(27)을 가열하고, 가열된 심봉(27)으로부터의 복사열에 의해 실시할 수 있다.

단, 후술의 실험예에 나타내는 것과 같은 일반적인 음료용 보틀에 이용되는 프리폼을 블로우 가능한 온도까지 가열하기 위해서는 상당한 고온으로 내면측을 가열해야 하며, 그에 수반하여 내면측만이 적극적으로 가열되어 버려 조대한 기포가 형성되어 버린다. 이를 회피하기 위해서는 외면측으로부터도 쿼츠 히터 등을 이용해 보조적으로 가열을 실시하는 것이 효과적이다.

즉, 본 발명의 β 발포 연신 보틀에서는 발포 셀(1a)이 생성되는 영역이 수지의 유리 전이점 이상, 결정화 온도 미만이 되도록 내면측으로부터 가열되는 것이지만, 전술한 도 5 혹은 도 6에 나타내어진 경사 발포로 하기 위해서 적어도 내면측의 온도가 높고, 외면측의 온도가 낮아지도록 가열 출력 등이 조정된다. 일반적으로 내외면 온도차가 작은 경우에는, 도 5에 나타내어진 것과 같은 패턴의 경사 발포가 되고(외면측의 표피층(10a)의 두께가 얇다), 내외면의 온도차가 큰 경우에는 도 6에 나타내어진 것과 같은 패턴의 경사 발포가 된다(외면측의 표피층(10a)의 두께가 두껍다).

또한, 가열되는 프리폼(20)의 몸통부의 두께가 그다지 두껍지 않을 경우에는 내외면의 온도차를 크게 하는 것이 곤란하다. 이와 같은 경우에는 적절히 가열과 동시에 외면측에 에어를 불어 넣는 등의 수단을 채용할 수 있다.

[공정(c) : 성형 공정]

상기와 같은 방법으로 얻어진 발포 프리폼(30)을 블로우 성형에 제공함으로써 그 몸통부 벽(10)에 도 5 혹은 도 6에 나타내는 길이 분포를 갖는 편평형상의 발포 셀(1)이 형성된 β 연신 발포 보틀(50)이 얻어진다. 블로우 성형은 α 발포 연신 보틀의 경우와 마찬가지로 실시된다.

또한 상기와 같이 하여 본 발명의 β 발포 연신 보틀(50)을 제조함에 있어서는, 불활성 가스의 용해량 증대에 수반하여 수지의 유리 전이점은 직선적 혹은 지수 함수적으로 감소한다. 또 가스의 용해에 의해 수지의 점탄성도 변화하여, 예를 들면 가스 용해량의 증대에 의해 수지의 점도가 저하된다. 따라서, 이러한 불활성 가스의 용해량을 고려하여 도 9(a), (b)에 나타내는 지름 분포의 구형상 발포 셀(1a)이 형성되고, 나아가 도 5 혹은 도 6에 나타내는 길이 분포의 편평형상 발포 셀(1)이 얻어지도록 각종 조건을 설정해야 한다.

상기와 같이 하여 제조되는 본 발명의 β 발포 연신 보틀(50)에서는 발포 셀(1)이 내부에 존재하는 발포 영역은 몸통부 전체에 걸쳐 형성되어 있는 것이 바람직하지만, 경우에 따라서는 몸통부의 일부에 대해서만 이와 같은 발포 영역을 형성하는 것이 가능하다. 발포 영역을 몸통부에 부분적으로 형성하려면 상술한 발포 공정(b')에서 발포 영역을 형성하고 싶은 부분만을 소정의 온도로 가열하면 된다.

본 발명의 β 발포 연신 보틀(50)은 몸통부 벽(10)에 도 5 혹은 도 6에 나타내는 길이 분포를 갖는 편평형상의 발포 셀(1)이 형성되어 있으므로 매우 높은 차광성과 경면 광택성을 나타내고, 특히 외관 특성이 뛰어나다.

이미 기술한 바와 같이 본 발명의 발포 연신 플라스틱 보틀에는 α 발포 연신 보틀과 β 발포 연신 보틀 2종류가 있다. 어느 발포 연신 보틀도 종래에 없는 신규한 발포 셀 길이 분포를 갖고 있다. 그 때문에 발포 영역의 두께가 얇게 제한되어 있음에도 불구하고 차광성이 뛰어난 것이다. 특히 α 발포 연신 보틀은 경면 광택성에 관해서는 종래의 발포 연신 보틀과 같은 정도이지만, 차광성에 관해서는 매우 뛰어나다. 한편 β 발포 연신 보틀은 차광성에 더해 경면 광택성도 뛰어나다. 따라서 본 발명에 있어서는 플라스틱 보틀에 수용하는 내용물의 종류 등에 따라 적절히 발포 셀의 길이 분포를 결정하면 된다. 구체적으로는, 플라스틱 보틀에 특별히 높은 차광성이 요구되는 경우에는 α 발포 연신 보틀을 제조하는 것이 바람직하다. 또 플라스틱 보틀에 어느 정도의 높은 차광성을 부여하면서 동시에 경면 광택성도 부여하고자 하는 경우에는 β 발포 연신 보틀을 제조하는 것이 바람직하다.

또 본 발명의 발포 연신 플라스틱 보틀에 있어서는 발포 영역이 α 발포 보틀 특유의 발포 셀의 길이 분포를 갖는 영역과 β 발포 보틀 특유의 발포 셀의 경사 분포를 갖는 영역 양쪽을 포함하고 있어도 된다(이하, 이것을 αβ 발포 보틀이라 부르는 경우가 있다). 구체적으로는 하나의 보틀 중 용기 외관에 신경을 쓰지 않는 라벨 부착부는 높은 차광성을 우선하여 α 발포 보틀 특유의 발포 셀의 길이 분포를 갖고, 용기 상부와 같은 라벨이 붙어있지 않은 부분, 즉 용기의 외관을 중시하는 부분은 β 발포 보틀 특유의 발포 셀의 경사 분포를 갖는다. αβ 발포 보틀을 제조하려면 발포 공정에 있어서 보틀 축 방향에서의 내외면 가열 분포를 조정하면 된다.

실시예

본 발명의 뛰어난 효과를 다음의 실험예에 의해 설명한다.

실험예 1~5는 본 발명의 α 발포 연신 보틀의 뛰어난 효과를 설명하는 것이다.

(실험예 1)

제습 건조기로 충분히 건조시킨 시판의 보틀용 PET수지(고유 점도:0.84dl/g)를 사출 성형기의 호퍼에 공급하고, 또 사출 성형기의 가열통의 도중에서 질소 가스를 0.15 중량% 공급하여 PET수지와 혼련해 용해시키고, 금형 내에서의 발포를 억제하기 위해 미리 금형 내부를 공기로 승압해 두고(금형내 압력 5MPa), 발포하지 않도록 보압 정도를 조정(보압력 50MPa, 사출 보압 시간 12초)해 사출 성형하여, 가스가 함침한 시험관 형상의 용기용 프리폼(중량: 31.6g)을 얻었다.

상기 가스 함침 프리폼에 대해 외면을 쿼츠 히터로, 또 내면을 고주파로 가열한 철심을 삽입함으로써 가열하고(발포 프리폼 제작), 또한 얻어진 발포 프리폼을 블로우 성형하여 내용량이 약 500ml인 발포 보틀을 얻었다.

가열 직후(블로우 성형 직전)의 발포 프리폼의 외면 온도를 방사 온도계로 측정한 바 104℃이며, 내면 온도를 열전대로 측정한 바 100℃였다.

얻어진 발포 보틀에 대해 그 단면을 SEM 관찰하고 그 사진을 도 4에 나타냈다. 도 4에 나타내어져 있는 바와 같이, 이 보틀 벽에는 다수의 편평형상 셀이 형성되어 있다. 또한 시판의 화상 해석식 입도분포 측정소프트(마운테크(Mountec)사 제조 Mac-View)를 이용하여 셀 길이 분포의 평가를 실시했다. 몸통부 벽 단면을 두께 방향으로 3분할 했을 때의 각각의 영역에서의 발포 셀의 보틀 축 방향 길이는 외층에서 평균 29.24㎛, 심층에서 평균 15.85㎛, 내층에서 평균 24.94㎛로 외면측으로부터 중심부측에 존재함에 따라 점차 작아지고, 이어서 중심부측으로부터 내면측에 존재함에 따라 점차 커지는 길이 분포를 가지고 있었다. 발포 셀이 발포 영역을 차지하는 면적 비율은 9.7%였다. 두께 방향의 평균 셀 수는 25.2개였다.

또한 이 발포 보틀 몸통부 벽면에 대해 분광 광도계{(주)시마즈제작소 UV-3100PC}를 이용하여 적분구식 측정법으로 파장 500nm에서의 전광선 투과율을 측정한 바 8.1%로 뛰어난 차광성을 가지고 있었다.

(실험예 2)

실험예 1과 같은 조건으로 가스 함침 프리폼을 제작하고, 철심 온도를 높게 한 것 이외에는 실험예 1과 마찬가지로 하여 발포 보틀을 성형했다. 블로우 직전 온도는 외면이 107℃, 내면이 118℃였다.

이 발포 보틀에 대해 실험예 1과 마찬가지로 SEM 관찰하여 셀 지름 분포의 측정을 실시한 바 보틀 벽에 다수의 편평형상 셀이 형성되어 있었다. 발포 셀의 보틀 축 방향 길이는 외층에서 평균 33.03㎛, 심층에서 평균 24.96㎛, 내층에서 평균 34.81㎛로, 즉 실험예 1과 같은 길이 분포를 갖는 발포 셀이 형성되어 있었다. 발포 셀이 발포 영역을 차지하는 면적 비율은 19.0%였다. 두께 방향의 평균 셀 수는 53.0개였다. 파장 500nm에서의 전광선 투과율은 4.7%로, 즉 더 뛰어난 차광성을 가지고 있었다.

(실험예 3)

실험예 1과 같은 조건으로 가스 함침 프리폼을 제작하고, 철심의 온도를 낮게 한 것 이외에는 실험예 1과 마찬가지로 하여 발포 보틀을 성형했다. 블로우 직전 온도는 외면이 103℃, 내면이 90℃였다.

이 발포 보틀에 대해 실험예 1과 마찬가지로 SEM 관찰한 바 편평형상 셀이 확인되었으나 수는 얼마 되지 않았다. 발포 셀의 보틀 축 방향 길이는 외층에서 평균 33.27㎛, 심층에서 평균 12.34㎛, 내층에서 평균 8.89㎛로, 즉 외면측으로부터 내면측에 존재함에 따라 발포 셀이 점차 작아져 가는 분포 경향을 가지고 있었다. 발포 셀이 발포 영역을 차지하는 면적 비율은 4.8%였다. 두께 방향의 평균 셀 수는 10개였다. 파장 500nm에서의 전광선 투과율은 14.9%로, 즉 보틀의 차광 성능은 불충분했다.

(실험예 4)

질소 가스 공급량을 0.11 중량%로 한 것 이외에는 실험예 1과 같은 조건으로 가스 함침 프리폼을 제작하고, 실험예 2와 같은 조건으로 발포 보틀을 성형했다. 블로우 직전 온도는 외면이 102℃, 내면이 116℃였다.

이 발포 보틀에 대해 실험예 1과 마찬가지로 SEM 관찰하여 셀 길이 분포의 측정을 실시한 바 보틀 벽에 다수의 편평형상 셀이 형성되어 있었다. 발포 셀의 보틀 축 방향 길이는 외층에서 평균 41.46㎛, 심층에서 평균 31.42㎛, 내층에서 평균 52.67㎛로, 즉 실험예 1과 마찬가지의 길이 분포를 갖는 발포 셀이 형성되어 있었다. 발포 셀이 발포 영역을 차지하는 면적 비율은 13.4%였다. 두께 방향의 평균 셀 수는 17.2개였다. 파장 500nm에서의 전광선 투과율은 9.8%로, 즉 공급 가스량을 적게 했음에도 불구하고 양호한 차광 성능을 나타냈다.

(실험예 5)

실험예 4와 같은 조건으로 가스 함침 프리폼을 제작하고, 철심의 온도를 낮게 한 것 이외에는 실험예 4와 마찬가지로 하여 발포 보틀을 성형했다. 블로우 직전 온도는 외면이 96℃, 내면이 91℃였다.

이 발포 보틀에 대해 실험예 1과 마찬가지로 SEM 관찰한 바 발포 셀은 거의 확인되지 않았다. 파장 500nm에서의 전광선 투과율은 54.8%로 차광 성능은 불충분했다.

실험예 1~5의 결과를 하기 표 1에 정리하여 나타낸다.

실험예 6~11은 본 발명의 β 발포 연신 보틀의 뛰어난 효과를 설명하기 위한 것이다.

(실험예 6)

질소 가스 공급량을 0.13 중량%로 한 것 이외에는 실험예 1과 같은 조건으로 가스 함침 프리폼을 제작했다.

또한 상기의 가스 함침 프리폼에 대해 내면을 고주파로 가열한 철심을 삽입함으로써 가열하고, 외면을 보조적으로 쿼츠 히터로 가열했다(발포 프리폼 제작). 이때 철심 온도 및 쿼츠 히터의 출력은 프리폼의 내면 온도가 외면 온도보다 높아지도록 조절했다. 또한 얻어진 발포 프리폼을 블로우 성형하여 내용량이 약 500ml인 발포 보틀을 얻었다.

상기 가열 직후(블로우 성형 직전)의 발포 프리폼의 외면 온도를 방사 온도계로 측정한 바 100℃ 이며, 내면 온도를 열전대로 측정한 바 113℃였다.

얻어진 발포 보틀에 대해 그 단면을 SEM 관찰하고 그 사진을 도 10에 나타냈다. 도 10에 나타내어져 있는 바와 같이, 이 보틀 벽에는 다수의 편평형상 셀이 형성되어 있었다. 또한 실험예 1과 마찬가지로 하여 셀 길이 분포의 평가를 실시했다. 몸통부 벽 단면을 두께 방향으로 3분할 했을 때의 각각의 영역에서의 발포 셀의 평균 보틀 축 방향 길이는 외층에서 19.46㎛, 심층에서 28.76㎛, 내층에서 33.84㎛로, 즉 발포 셀의 보틀 축 방향 길이는 내면측에 위치하는 것이 가장 크고, 외면측에 존재하는 것이 가장 작은 경사 분포를 가지고 있었다. 외면측의 표피층의 평균 두께는 45.8㎛였다. 외층의 기포의 면적 비율은 3.85%였다. 두께 방향의 평균 셀 수는 36.2개였다.

이 발포 보틀의 몸통부 벽면에 대해 실험예 1과 마찬가지로 하여 파장 500nm에서의 전광선 투과율을 측정한 바 6.2%로 뛰어난 차광성을 가지고 있었다.

이 발포 보틀 몸통부 외면에 대해 디지털 변각 광택계{(주)스가시험기 UGV-5K}를 이용하여 20도 경면 광택도를 측정한 바 47.3%로 양호한 경면 광택성을 가지고 있었다.

(실험예 7)

실험예 6과 같은 조건으로 가스 함침 프리폼을 성형하고, 또한 내외면의 온도차를 확대하기 위해 철심 온도 및 쿼츠 히터 출력을 조정하여, 외면측에 에어 블로우를 시행하면서 프리폼의 가열을 실시해 발포 보틀을 성형했다. 블로우 직전 온도는 외면이 73℃, 내면이 116℃였다.

이 발포 보틀에 대해 실험예 6과 마찬가지로 SEM 관찰하고 그 사진을 도 11에 나타냈다. 도 11에 나타내어져 있는 바와 같이, 보틀 벽에 다수의 편평형상 셀이 형성되고, 또 외면측은 두꺼운 표피층으로 되어 있는 것이 확인됐다. 형성된 발포 셀의 평균 보틀 축 방향 길이는 외층에서 6.05㎛, 심층에서 28.37㎛, 내층에서 50.71㎛로, 즉 실험예 6과 마찬가지의 길이 분포를 갖는 발포 셀이 형성되어 있었다. 외면측의 표피층의 두께는 258.8㎛였다. 외층의 기포의 면적 비율은 0.07%였다. 두께 방향의 평균 셀 수는 19.2개였다. 파장 500nm에서의 전광선 투과율은 11.5%로 양호한 차광성을 가지고 있었다. 20도 경면 광택도는 105%로 뛰어난 경면 광택성을 가지고 있었다.

(실험예 8)

실험예 1과 같은 조건으로 가스 함침 프리폼을 성형하고, 실험예 7과 동등한 내외면 온도차를 갖도록 철심 온도 및 쿼츠 히터 출력을 조정하여, 외면측에 에어 블로우를 시행하면서 프리폼의 가열을 실시해 발포 보틀을 성형했다. 블로우 직전 온도는 외면이 74℃, 내면이 114℃였다.

이 발포 보틀에 대해 실험예 6과 마찬가지로 SEM 관찰한 바 보틀 벽에 다수의 편평형상 셀이 형성되고, 외면측은 두꺼운 표피층으로 되어 있는 것이 확인됐다. 발포 셀의 평균 보틀 축 방향 길이는 외층에서 7.16㎛, 심층에서 18.61㎛, 내층에서 29.97㎛로, 즉 실험예 6과 같은 길이 분포를 갖는 발포 셀이 형성되어 있었다. 외면측의 표피층 두께는 168.5㎛였다. 외층의 기포의 면적 비율은 0.51%였다. 두께 방향의 평균 셀 수는 22.0개였다. 파장 500nm에서의 전광선 투과율은 8.8% 이고, 20도 경면 광택도는 103%로, 즉 차광성, 경면 광택성 모두 뛰어난 성능을 가지고 있었다.

(실험예 9)

실험예 6과 같은 조건으로 가스 함침 프리폼을 제작하고, 실험예 6과 같은 정도로 반대의 내외면 온도차를 갖도록 철심 온도 및 쿼츠 히터 출력을 조정하여 발포 보틀을 성형했다. 블로우 직전 온도는 외면이 109℃, 내면이 103℃였다.

이 발포 보틀에 대해 실험예 6과 마찬가지로 SEM 관찰한 바 보틀 벽에 다수의 편평형상 셀이 형성되었다. 이 발포 셀의 평균 보틀 축 방향 길이는 외층에서 35.15㎛, 심층에서 24.02㎛, 내층에서 49.38㎛로, 즉 외면측으로부터 중심부측에 존재함에 따라 점차 작아지고, 이어서 중심부측으로부터 내면측에 존재함에 따라 점차 커지는 길이 분포를 가지고 있었다. 외면측의 표피층 두께는 13.8㎛였다. 외층의 기포의 면적 비율은 23.6%였다. 두께 방향의 평균 셀 수는 39.6개였다. 파장 500nm에서의 전광선 투과율은 5.8%이고, 20도 경면 광택도는 16.3%로, 즉 차광성에는 뛰어나지만 경면 광택성이 불충분했다.

(실험예 10)

실험예 6과 같은 조건으로 가스 함침 프리폼을 제작하고, 에어 블로우를 시행하지 않은 점 이외에는 실험예 7과 같은 조건으로 발포 보틀을 성형했다. 블로우 직전 온도는 외면이 110℃, 내면이 118℃였다.

이 발포 보틀에 대해 실험예 6과 마찬가지로 SEM 관찰한 바 보틀 벽에 다수의 편평형상 셀이 형성되었다. 이 발포 셀의 평균 보틀 축 방향 길이는 외층에서 33.60㎛, 심층에서 25.44㎛, 내층에서 34.87㎛로, 즉 외면측으로부터 중심부측에 존재함에 따라 점차 작아지고, 이어서 중심부측으로부터 내면측에 존재함에 따라 점차 커지는 길이 분포를 가지고 있었다. 외면측의 표피층 두께는 22.6㎛였다. 외층의 기포의 면적 비율은 23.15%였다. 두께 방향의 평균 셀 수는 42.2개였다. 파장 500nm에서의 전광선 투과율은 4.3%이고, 20도 경면 광택도는 21.1%로, 즉 차광성에는 뛰어나지만 경면 광택성이 불충분했다.

(실험예 11)

실험예 8과 같은 조건으로 가스 함침 프리폼을 제작하고, 에어 블로우를 시행하지 않은 점 이외에는 실험예 8과 같은 조건으로 발포 보틀을 성형했다. 블로우 직전 온도는 외면이 114℃, 내면이 118℃였다.

이 발포 보틀에 대해 실험예 6과 마찬가지로 SEM 관찰한 바 보틀 벽에 다수의 편평형상 셀이 형성되었다. 이 발포 셀의 평균 보틀 축 방향 길이는 외층에서 26.11㎛, 심층에서 19.44㎛, 내층에서 36.43㎛로, 즉 외면측으로부터 중심부측에 존재함에 따라 점차 작아지고, 이어서 중심부측으로부터 내면측에 존재함에 따라 점차 커지는 길이 분포를 가지고 있었다. 외면측의 표피층 두께는 14.0㎛였다. 외층의 기포의 면적 비율은 26.05%였다. 두께 방향의 평균 셀 수는 45.4개였다. 파장 500nm에서의 전광선 투과율은 4.5%이고, 20도 경면 광택도는 16.1%로, 즉 차광성에는 뛰어나지만 경면 광택성이 불충분했다.

실험예 6~11의 결과를 하기 표 2에 나타낸다. 또한 실험예 9~11은 본 발명의 β 발포 연신 보틀에 관해서는 비교예이지만, 본 발명의 α 발포 연신 보틀에 관해서는 실시예에 상당한다.

1 : 발포 셀
10 : 몸통부 벽

Claims

발포 셀이 내부에 분포한 발포 영역이 몸통부에 형성되어 있는 발포 연신 플라스틱 보틀에 있어서, 상기 발포 영역의 적어도 일부에서, 상기 발포 셀의 보틀 축 방향 길이는 상기 발포 셀이 존재하는 위치가 몸통부의 외면측으로부터 중심부측에 존재하는 것으로 감에 따라 점차 작아지고, 이어서 중심부측으로부터 내면측에 존재하는 것으로 감에 따라 점차 커지는 길이 분포를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 발포 연신 플라스틱 보틀.
제 1 항에 있어서,
보틀 축 방향 단면에서 보아, 발포 셀의 보틀 축 방향 길이가 상기 길이 분포를 가지고 있는 영역을, 상기 발포 셀이 차지하는 면적 비율이 5 내지 50% 범위에 있는 발포 연신 플라스틱 보틀.
제 2 항에 있어서,
상기 발포 영역 중 발포 셀의 보틀 축 방향 길이가 상기 길이 분포를 가지고 있는 영역에서의 전광선 투과율이 10% 이하인 발포 연신 플라스틱 보틀.
발포 셀이 내부에 분포한 발포 영역이 몸통부에 형성되어 있는 발포 연신 플라스틱 보틀에 있어서, 상기 발포 영역의 적어도 일부에서, 상기 발포 셀의 보틀 축 방향 길이는 상기 발포 셀이 존재하는 위치가 몸통부의 내면측에 위치하는 것이 가장 크고, 외면측에 존재하는 것이 가장 작게 되어 있는 경사 분포를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 발포 연신 플라스틱 보틀.
제 4 항에 있어서,
상기 발포 영역 중 발포 셀의 보틀 축 방향 길이가 상기 경사 분포를 가지고 있는 영역에 있어서, 외면측에는 발포 셀이 존재하지 않는 표피층이 형성되어 있는 발포 연신 플라스틱 보틀.
제 5 항에 있어서,
상기 발포 영역 중 발포 셀의 보틀 축 방향 길이가 상기 경사 분포를 가지고 있는 영역에서의 전광선 투과율이 20% 이하이며, 또한 상기 경사 분포를 가지고 있는 영역에서의 몸통부 외면의 20도 경면 광택도(JIS Z8741)가 40% 이상인 발포 연신 플라스틱 보틀.
발포 셀이 내부에 분포한 발포 영역이 몸통부에 형성되어 있는 발포 연신 플라스틱 보틀에 있어서, 상기 발포 영역에는 상기 발포 셀의 보틀 축 방향 길이가, 상기 발포 셀이 존재하는 위치가 몸통부의 외면측으로부터 중심부측에 존재하는 것으로 감에 따라 점차 작아지고, 이어서 중심부측으로부터 내면측에 존재하는 것으로 감에 따라 점차 커지는 길이 분포를 갖는 영역과, 상기 발포 셀의 보틀 축 방향 길이가 상기 발포 셀이 존재하는 위치가 몸통부의 내면측에 위치하는 것이 가장 크고, 외면측에 존재하는 것이 가장 작게 되어 있는 경사 분포를 갖는 영역이 포함되는 것을 특징으로 하는 발포 연신 플라스틱 보틀.