KR20170112603A - 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법 및 이를 통해 제조된 용기 - Google Patents

폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법 및 이를 통해 제조된 용기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법 및 이를 통해 제조된 용기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 필름, 섬유 외 다양한 용도로 제약 없이 제품 전개가 가능하고, 공정효율성이 우수한 동시에 결정화 및 융점제어가 용이한 효과를 나타내는 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법 및 이를 통해 제조된 용기에 관한 것이다.

Description

폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법 및 이를 통해 제조된 용기{Automated manufacturing method of polyester product and container by them}
본 발명은 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법 및 이를 통해 제조된 용기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 필름, 섬유 외 다양한 용도로 제약 없이 제품 전개가 가능하고, 공정효율성이 우수한 동시에 결정화 및 융점제어가 용이한 효과를 나타내는 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법 및 이를 통해 제조된 용기에 관한 것이다.
폴리에스테르 수지는 드레이프성, 소프트 촉감, 흡습성, 이염성 및 자연적 느낌이 낮지만 강도가 높고, 염가공성 및 형태안정성이 우수하며 가격이 낮기 때문에 폴리에스테르 수지의 개질을 통해 섬유(fiber), 필름(film), 병(bottle) 등의 다양한 용도로 사용되고 있다.
종래의 폴리에스테르 중, 특히 PET는 우수한 내약품성, 내열성, 내후성, 고강력, 고탄성률 등을 보유하여 산업용 섬유, 필름, 용기, 일반 성형품등에 대량으로 사용되지만, 폴리에스테르 본래의 우수한 성능을 손상시키지 않는 범위에서 제3성분을 공중합하여 고수축성등 새로운 성능을 지닌 공중합 폴리에스테르를 얻고자 하는 시도가 많이 제안되어 있다.
고수축성 PET 섬유의 제조 방법에 관한 기술은 많이 알려져 있으나, 공업적으로 유용하고 현재 가장 많이 이용되고 있는 방법은 중합체의 중합 공정에서 산성분인 아디핀산, 세바스산 등의 카르본산을 사용하거나 알코올 성분인 에틸렌 글리콜 대신 디에틸렌 글리콜, 2,2-디메틸-1,3 프로판디올, 2,2-디에틸-1,3 프로판디올등의 고급 글리콜이나 치환된 글리콜을 이용하여 공중합하는 방법을 사용하고 있다. 이 방법은 섬유 구조 내에 비결정부를 많이 형성시키는 방법인데, 이 중 아디핀산, 세바스산 혹은 상기의 디올을 사용하는 경우에는 유리전이 온도가 낮아져 저온에서 수축이 생기는 저온 수축 현상이 나타나는 단점이 있다.
종래에는 개질된 지방족-방향족 코폴리에스테르 및 열가소성 전분의 블렌드로부터 형성된 섬유를 개시하고 있다. 하지만, 상기와 같은 코폴리에스테르 수지의 물성 특성 개선방법은 수지 자체의 특성을 향상시키기 어렵고 연구적인 기능 발현이 어려운 문제점이 있다. 또한, 필름, 섬유 외 다양한 용도로 제약 없이 제품 전개가 어렵고, 공정효율성이 좋지 않으며, 결정화 및 융점제어가 용이하지 않은 문제점이 있다.
KR 2011-0015424 B1 (등록일 2015.12.08)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 해결하려는 필름, 섬유 외 다양한 용도로 제약 없이 제품 전개가 가능하고, 공정효율성이 우수한 동시에 결정화 및 융점제어가 용이한 효과를 나타내는 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법 및 이를 통해 제조된 용기를 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 PET 성분 및 PEI 성분을 95 : 5 ~ 55 : 45의 중량비로 포함하고, 상기 PET 성분 및 PEI 성분은 공중합되지 않고 블렌딩 되며, 상기 PET 성분은 고유점도가 0.5 ~ 0.7 dl/g 이고, 상기 PEI 성분은 고유점도가 0.73 ~ 1.0 dl/g 인 PET 용기를 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 하기 측정방법 1에 의하여 측정한 융착지수가 0.4 ~ 3.5 일 수 있다.
[측정방법 1]
PET 성분 PEI 성분의 혼합물을, 혼합물 총량 30g 기준으로 20:80으로 혼합하여 잘 섞은 후, 직경 10cm 알루미늄 접시에 담았다. 160℃의 열풍 오븐에서 30분간 펠렛 상으로 결정화하고 자유낙하 실험법을 통해 융착정도를 정량평가하였다. 먼저, 160℃에서 30분간 결정화된 조성물을 담은 알루미늄 접시를 밀봉한 후, 80초 높이에서 2회 자유낙하하였고, 밀봉을 풀고 PET 펠렛이 4개 이상 서로 융착된 덩어리의 중량을 총중량 대비 비율로 표기하고 이를 융착지수로 나타내었다. 펠렛의 상기 펠렛은 단면직경이 0.5mm, 높이가 0.3mm 였다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 PET 성분 및 PEI 성분은 고유점도 차이가 0.13 dl/g 이상일 수 있다.
한편 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 (1) 용도에 따라 PET 및 PEI의 혼합비를 결정하는 단계, (2) 상기 결정된 혼합비에 따라 상기 PET와 PEI를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 및 (3) 상기 혼합물을 용도별로 가공하여 폴리에스테르 제품을 제조하되 상기 폴리에스테르 제품에 포함된 PET 및 PEI는 공중합되지 않고 블렌딩된, 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 용도가 열수축성 필름이면, 상기 혼합물은 PET 및 PEI를 95 : 5 ~ 65 : 35의 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 열수축성 필름은 60℃에서 하기 관계식 1에 따른 수축율이 8.5 ~ 20 % 일 수 있다.
[관계식 1]
Figure pat00001
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 열수축성 필름은 80℃에서 하기 관계식 1에 따른 수축율이 38 ~ 57 %일 수 있다.
[관계식 1]
Figure pat00002
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 열수축성 필름은 유리전이온도(Tg)가 64℃ ~ 72℃일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 열수축성 필름은 수축개시온도가 61℃ ~ 65℃일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 PEI 및 PET는 고유점도 차이가 0.13 dl/g 이상일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 혼합물은 고유점도가 0.6 ~ 0.8 dl/g 일 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 용도가 PET 용기이면, 상기 혼합물은 PET 및 PEI를 95 : 5 ~ 55 : 45의 중량비로 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 PET 용기는 하기 측정방법 1에 의하여 측정한 융착지수가 0.4 ~ 3.5일 수 있다.
[측정방법 1]
PET 성분 PEI 성분의 혼합물을, 혼합물 총량 30g 기준으로 20:80으로 혼합하여 잘 섞은 후, 직경 10cm 알루미늄 접시에 담았다. 160℃의 열풍 오븐에서 30분간 펠렛 상으로 결정화하고 자유낙하 실험법을 통해 융착정도를 정량평가하였다. 먼저, 160℃에서 30분간 결정화된 조성물을 담은 알루미늄 접시를 밀봉한 후, 80초 높이에서 2회 자유낙하하였고, 밀봉을 풀고 PET 펠렛이 4개 이상 서로 융착된 덩어리의 중량을 총중량 대비 비율로 표기하고 이를 융착지수로 나타내었다. 펠렛의 상기 펠렛은 단면직경이 0.5mm, 높이가 0.3mm 였다.
본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 (2) 단계는 250℃ ~ 290℃에서 5 ~ 15 분 동안 60 ~ 140 rpm의 조건으로 수행할 수 있다.
한편 상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은 PET 성분을 투입하는 제1투입부, PEI 성분을 투입하는 제2투입부 및 상기 제1투입부 및 제2투입부와 연통되며 투입된 성분들을 혼합하는 혼합부를 포함하며, 정해진 용도에 따라 제1투입부 및 제2투입부에서 투입되는 성분들의 양을 조절하여 중량비를 조절하되, 상기 PET 및 PEI는 공중합되지 않고 블렌딩 된, 폴리에스테르 제품의 자동화 생산장치을 제공한다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 상기 혼합부에서 혼합된 혼합물을 용도별로 가공하기 위한 가공부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법 및 이를 통해 제조된 용기는 필름, 섬유 외 다양한 용도로 제약 없이 제품 전개가 가능하고, 공정효율성이 우수한 동시에 결정화 및 융점제어가 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자동화 공정의 개략도이다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
상술한 바와 같이 종래에는 개질된 지방족-방향족 코폴리에스테르 및 열가소성 전분의 블렌드로부터 형성된 섬유를 개시하였다. 하지만, 상기와 같은 코폴리에스테르 수지의 물성 특성 개선방법은 수지 자체의 특성을 향상시키기 어렵고 연구적인 기능 발현이 어려운 문제점이 있다. 또한, 필름, 섬유 외 다양한 용도로 제약 없이 제품 전개가 어렵고, 공정효율성이 좋지 않으며, 결정화 및 융점제어가 용이하지 않은 문제점이 있었다.
이에 본 발명은 PET 성분 및 PEI 성분을 포함하고, 상기 PET 성분 및 PEI 성분은 공중합되지 않고 블렌딩 되며, 상기 PET 성분 및 상기 PEI 성분은 특정 고유점도를 나타내는 PET 용기를 제공하여 상술한 문제의 해결을 모색하였다. 이를 통해 종래의 발명과는 달리 필름, 섬유 외 다양한 용도로 제약 없이 제품 전개가 가능하고, 공정효율성이 우수한 동시에 결정화 및 융점제어가 용이한 효과를 달성할 수 있다.
먼저, 본 발명에 따른 폴리에스테르 제품을 자동화 생산하는 방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법은 (1) 용도에 따라 PET 및 PEI의 혼합비를 결정하는 단계, (2) 상기 결정된 혼합비에 따라 상기 PET와 PEI를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계 및 (3) 상기 혼합물을 용도별로 가공하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자동화 공정의 개략도로써, 도 1a는 혼합비를 결정하는 단계, 도 1b는 혼합물을 제조하는 단계 및 도 1c는 용도별로 가공하는 단계를 나타낸다.
먼저, 용도에 따라 PET 및 PEI의 혼합비를 결정하는 (1) 단계를 설명한다.
상기 용도는 혼합비에 따라서 제조가 가능한 것이라면 제한되지 않으며, 바람직하게는 열수축성 필름, 열수축성 라벨 및 PET 용기 중에서 선택된 한 가지 이상의 용도일 수 있다.
상기 용도가 열수축성 필름 또는 열수축성 라벨이면, 상기 PET 및 PEI의 혼합비는 95 : 5 ~ 65 : 35의, 바람직하게는 93 : 7 ~ 67 : 33의 중량비일 수 있다. 만일 용도가 열수축성 필름 또는 열수축성 라벨인 경우 PET 및 PEI의 중량비에서 PEI가 5 미만이면 열수축개시온도가 과하게 높아지는 문제가 발생할 수 있고, PET 및 PEI의 중량비에서 PEI가 30을 초과하면 온도에 따른 수축율 및 수축개시온도가 낮아져서 열수축성 필름 또는 열수축성 라벨에 적합하지 않은 문제가 발생할 수 있다.
그리고, 상기 용도가 PET 용기이면, 상기 PET 및 PEI의 혼합비는 95 : 5 ~ 55 : 45의, 바람직하게는 90 : 10 ~ 50 : 40의 중량비일 수 있다. 만일 용도가 PET 용기인 경우 PET 및 PEI의 중량비에서 PEI가 5 미만이면 투명성이 저하되고 성형성이 나빠지는 문제가 발생할 수 있고, PET 및 PEI의 중량비에서 PEI가 45를 초과하면 융착지수가 과하게 높아지고, PET 용기 제조에 적합하지 않은 문제가 발생할 수 있다.
다음, (2) 상기 결정된 혼합비에 따라 상기 PET와 PEI를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계를 설명한다.
상기 혼합물을 제조하는 단계는 250℃ ~ 290℃에서 5 ~ 15 분 동안 60 ~ 140 rpm의 조건으로, 바람직하게는 255℃ ~ 285℃에서 5 ~ 10 분 동안, 70 ~ 130 rpm의 조건으로 수행할 수 있다. 만일 상기 혼합물을 제조하는 단계의 온도가 250℃ 미만이면 PET 및 PEI가 잘 혼합되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 290℃를 초과하면 열분해효과가 발생하여 점도가 낮아지고, 후 가공 공정에서의 작업성이 원활하지 않은 문제가 발생할 수 있다. 또한, 만일 상기 혼합물을 제조하는 시간이 5 분 미만이면 PET 및 PEI가 잘 혼합되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 15 분을 초과하면 열분해효과로 인하여 점도가 낮아지고 후가공성이 좋지 않은 문제가 발생할 수 있다. 또한, 만일 상기 혼합물을 제조하는 단계의 교반속도가 60 rpm 미만이면 PET 및 PEI가 잘 혼합되지 않는 문제가 발생할 수 있고, 140 rpm을 초과하면 과도한 교반속도로 인하여 균일하게 혼합되지 않는 문제가 발생할 수 있다.
다음, (3) 상기 혼합물을 용도별로 가공하는 단계를 설명한다.
상기 혼합물을 용도별로 가공하는 단계는 용도가 열수축성 필름 또는 열수축성 라벨인 경우, PET 및 PEI를 95 : 5 ~ 65 : 35 의 중량비로 혼합한 혼합물을 필름 형태로 가공할 수 있다. 구체적으로, 상기 혼합물을 고진공 하에서 건조시킨 후, 200℃ ~ 300℃ 에서 용융압출하여 용융 시트를 제조한 다음 이를 냉각 및 고화시켜 시트를 얻는다. 시트는 기계적 방향 (MD), 주수축 방향과 직교방향으로 연신틀을 거친 후 텐더에서 80℃ ~ 100℃로 예열하고, 연신온도는 60℃ ~ 90℃, 연신비는 3.0 ~ 4.0배로 실시한다. 이후, 20℃ ~ 100℃로 열처리를 진행하여 제조할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
그리고, 용도가 PET 용기인 경우, PET 및 PEI를 95 : 5 ~ 55 : 45의 중량비로 혼합한 혼합물을 고상중합하여 제조한 펠렛을 PET 용기로 제조할 수 있다. 구체적으로, PET병을 제작하는 방법으로는 사출중공 성형법이 적용될 수 있는데, 이 사출중공 성형법은 병처럼 속이 빈 제품을 만드는 성형방법으로서, 블루오 성형이라고도 불린다. 수지 파이프를 압출법이나 사출법에 의해 미리 성형하여 이것을 금형 내에 삽입한 후 그 안에 압축공기를 불어 넣어 팽창시키는 방법을 통해 PET 용기를 제조할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
본 발명은 PET 성분을 투입하는 제1투입부, PEI 성분을 투입하는 제2투입부 및 상기 제1투입부 및 제2투입부와 연통되며 투입된 성분들을 혼합하는 혼합부를 포함하며, 정해진 용도에 따라 제1투입부 및 제2투입부에서 투입되는 성분들의 양을 조절하여 중량비를 조절하는 폴리에스테르 제품의 자동화 생산장치를 제공한다.
이하 첨부된 도 1을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 자동화 공정의 개략도(100)로서, 상기 자동화 생산장치는 PET 성분이 투입되는 제1투입부(110) 및 PEI 성분이 투입되는 제2투입부(120)를 포함한다.
상기 제1투입부(110) 및 제2투입부(120)는 PET 성분 및 PEI 성분을 투입하는데 용이한 형상 및/또는 제원을 갖는 투입부라면 형상 및/또는 제원에 제한 없이 사용할 수 있다.
한편, 용도에 따라 제1투입부(110) 및 제2투입부(120)는 PET 성분 및 PEI 성분을 투입하는데, 예를 들어 열수축성 필름을 제조하려는 경우 PET 성분 및 PEI 성분을 95 : 5 ~ 65 : 35의 중량비로 투입하고, PET 용기를 제조하려는 경우 PET 성분 및 PEI 성분을 95 : 5 ~ 55 : 45의 중량비로 투입할 수 있다.
이후, 상기 제1투입부(110) 및 제2투입부(120)와 연통된 혼합부(130)에서 PET 및 PEI가 혼합된다. 이때, 상기 PET 및 PEI는 공중합되지 않고 블렌딩 될 수 있다. 또한, 상기 투입된 성분들을 혼합하는 혼합부는 통상적으로 PET 및 PEI를 혼합할 수 있는 혼합부라면 제한 되지 않는다. 또한, 상기 혼합부는 투입된 성분들의 온도를 조절할 수 있는 온도 조절부 및 투입된 성분들을 교반할 수 있는 교반부를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
다음 상기 혼합부(130)에서 혼합된 혼합물은 용도별로 가공하기 위한 가공부에서 가공단계(140)를 거친다. 가공단계(140)은 상기 상술한 용도별 가공단계와 동일하여, 자세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 본 발명의 폴리에스테르 제품의 자동화 생산장치는 상기 가공부에서 용도별로 가공된 폴리에스테르 제품을 구별하여 보관하는 보관부를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법 및 장치에 의하여 제조된 열수축성 필름은 60℃에서 하기 관계식 1에 따른 수축율이 8.5 ~ 20 %, 바람직하게는 수축율이 8.8 ~ 18 %일 수 있다. 만일 상기 수축율이 8.5% 미만이면 수축량이 작기 때문에 열수축성 필름에 적합하지 않은 열수축에 의한 주름 및 튀어오름 등의 문제가 발생할 수 있고, 수축율이 20 % 를 초과하면 필름 두께 편차가 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다.
[관계식 1]
Figure pat00003
그리고, 상기 열수축성 필름은 80℃에서 상기 관계식 1에 따른 수축율이 38 ~ 57 %, 바람직하게는 수축율이 39 ~ 56 % 일 수 있다. 만일 상기 수축율이 38 % 미만이면 열수축성 필름에 적합하지 않은 열수축에 의한 주름 및 튀어오름등의 문제가 발생할 수 있고 문제가 발생할 수 있고, 수축율이 57 %를 초과하면 필름 두께 편차가 발생하는 등의 문제가 발생할 수 있다.
한편, 상기 관계식 1의 열 수축율 측정 시, 필름은 가로 및 세로의 길이는 10cm×10cm, 두께는 155 ㎛ 인 필름으로 측정하였다.
또한, 상기 열수축성 필름은 유리전이온도(Tg)가 64℃ ~ 72℃, 바람직하게는 유리전이온도가 65℃ ~ 71℃일 수 있다. 만일 상기 유리전이온도가 64℃ 미만이면 낮은 온도에서 수축이 일어나므로, 하절기 고온에서 보관할 경우 치수 변화 등의 경시 안정성이 취약한 문제가 발생할 수 있고, 만일 상기 유리전이온도가 72℃를 초과하면 열수축 시키기 위해서는 높은 온도가 필요하므로 열수축성 필름에 적합하지 않은 문제가 발생할 수 있다.
그리고, 상기 열수축성 필름은 수축개시온도가 61℃ ~ 65℃, 바람직하게는 수축개시온도가 62℃ ~ 64℃일 수 있다. 수축개시온도를 낮춤으로써 낮은 온도에서 열수축 가능하며, 수축 속도 조절이 용이함으로 인해 성형불량을 감소하는 성과를 얻을 수 있으나, 과하게 낮을 경우 열수축이 과하게 발생하는 문제가 발생할 수 있다. 만일 상기 65℃를 초과하면 열수축을 시키기 위해서 높은 온도가 필요하므로 열수축성 필름에 적합하지 않은 문제가 발생할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, 본 발명의 PET 용기는 하기 측정방법 1에 의하여 측정한 융착지수가 0.4 ~ 3.5, 바람직하게는 융착지수가 0.5 ~ 3.4 일 수 있다.
[측정방법 1]
PET 성분 PEI 성분의 혼합물을, 혼합물 총량 30g 기준으로 20:80으로 혼합하여 잘 섞은 후, 직경 10cm 알루미늄 접시에 담았다. 160℃의 열풍 오븐에서 30분간 펠렛 상으로 결정화하고 자유낙하 실험법을 통해 융착정도를 정량평가하였다. 먼저, 160℃에서 30분간 결정화된 조성물을 담은 알루미늄 접시를 밀봉한 후, 80초 높이에서 2회 자유낙하하였고, 밀봉을 풀고 PET 펠렛이 4개 이상 서로 융착된 덩어리의 중량을 총중량 대비 비율로 표기하고 이를 융착지수로 나타내었다. 펠렛의 상기 펠렛은 단면직경이 0.5mm, 높이가 0.3mm 였다.
만일 상기 융착지수가 0.4이면 융착이 거의 되지 않고, PET 용기 제조가용이하지 않은 문제가 발생할 수 있으며, 융착지수가 3.5를 초과하면 고상중합시 펠렛을 건조, 결정화 시킬 때 펠렛 간 융착이 발생하여 연속적인 중합이 불가능할 뿐만 아니라 제품의 중합도 분포가 매우 커지며 경우에 따라서 칼라 악화가 발생하기도 하여 상품가치가 떨어지며 후가공 시 조업성이 저하되는 등의 한 문제가 발생할 수 있다.
한편, 상기 본 발명에서 사용하는 PET 성분은 고유점도가 0.5 ~ 0.7 dl/g, 바람직하게는 고유점도가 0.55 ~ 0.69 dl/g 이고, 상기 PEI 성분은 고유점도가 0.73 ~ 1.0 dl/g, 바람직하게는 고유점도가 0.75 ~ 0.9 dl/g 일 수 있다. 만일 상기 PET 성분 및 PEI 성분의 고유점도가 상기 범위를 벗어나면 후가공 공정에서의 작업성이 원활하지 않고, 중합도가 낮기 때문에 제품의 강도가 낮아 산업용 섬유등의 용도로는 제한이 생기는 등의 문제가 발생할 수 있다.
폴리에스테르를 음료 용기 성형재료 또는 타이어코드 등의 산업용 섬유 재료로 사용하기 위해서는 강도를 높여줄 필요가 있으며, 폴리에스테르의 강도를 높이기 위해서는 폴리에스테르의 분자량, 중합도를 높여주는 것이 효과적인 것으로 알려져 있다. 폴리에스테르의 중합도는 고유점도로 표시할 수 있으며, 음료 성형을 위해서는 통상적으로 고중합도 폴리에스테르를 사용하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 바람직한 일실시예에 따르면, PET 및 PEI를 혼합한 혼합물의 고유점도는 0.6 ~ 0.8 dl/g 일 수 있다. 만일 상기 혼합물의 고유점도가 0.6 dl/g 미만이거나, 0.8 dl/g을 초과하면 가공성이 현저히 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.
한편, 상기 PEI는 고유점도 0.73 ~ 1.0 dl/g의 PEI를 제조할 수 있는 방법이라면 제한 없이 사용할 수 있으며, 바람직하게는 이소프탈산 및 에틸렌글리콜을 1 : 0.7 ~ 1.4의, 바람직하게는 0.8 ~ 1.2의 중량비로 혼합하고, 온도 200℃ ~ 250℃에서, 바람직하게는 220℃ ~ 250℃에서 에스테르화 반응물을 제조한다. 에스테르화 반응 후 중축합 반응의 제 2단계가 실시되는데 바람직하게는 270℃ ~ 288℃에서 중·축합반응을 수행하여 제조할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
그리고, 상기 촉매는 티타늄계, 게르마늄계 및 안티몬계 화합물 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 안티몬계 화합물을 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 삼산화 안티몬을 사용할 수 있다. 또한, 상기 안정제는 인산, 트리메틸포스페이트, 트리에틸포스페이트 및 프리에틸포스포노아세테이트 중에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 인산을 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 하기 실시예들을 통해 설명한다. 이때, 하기 실시예들은 발명을 예시하기 위하여 제시된 것일 뿐, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예들에 의해 한정되는 것은 아니다.
[ 실시예 ]
준비예 1 : PET 준비
PET 로서 호모폴리에스터 Chip 을 사용하였다.
준비예 2 : PEI 제조
이소프탈산 및 에틸렌글리콜을 1 : 1의 중량비로 혼합하고 온도 250℃에서 에스테르화 반응물을 제조하였다. 그 후, 상기 에스테르화 반응물에 삼산화 안티몬을 300ppm 및 안정제로 인산을 200ppm 투입하고 285℃에서 중·축합반응을 수행하여 고유점도 0.81 dl/g의 PEI를 제조하였다.
실시예 1 : 열수축성 필름용 PET/ PEI 혼합물의 제조
상기 준비예 1의 PET 및 준비예 2의 PEI를 각각 제1투입부 및 제2투입부를 통해, 투입부들에 연통된 혼합부에 90 : 10의 중량비로 투입하였다. 그 후 270℃에서 5 분 동안 100 rpm으로 교반하여 열수축성 필름용 PET/PEI 혼합물을 제조하였다.
실시예 2 ~ 5 및 비교예 1
실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 1과 같이 PET 및 PEI의 중량비 등을 변경하여 PET/PEI 혼합물을 제조하였다.
실험예 1 : 열수축성 필름용 PET/PEI 혼합물 평가
(1) 유리전이온도( Tg ) 측정
상기 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1에 따라 제조한 PET/PEI 혼합물을 고진공 하에서 건조시킨 후, 250℃에서 용융압출하여 용융 시트를 제조한 다음, 이를 냉각 및 고화시켜 시트를 제조하였다. 그 후 상기 시트를 75℃에서 1 : 3.5의 종횡비로 연신하고, 60℃에서 열처리를 진행하여 필름을 제조하였다.
상기 필름 5mg을 시차 주사 열량계(DSC 220, 세이코 전자 공업주식회사)을 이용하여 유리전이온도를 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.
(2) 열 수축 개시 온도 및 열 수축율 측정
상기 실시예 1 ~ 5 및 비교예 1에 따라 제조한 PET/PEI 혼합물을 고진공 하에서 건조시킨 후, 250℃에서 용융압출하여 용융 시트를 제조한 다음, 이를 냉각 및 고화시켜 시트를 제조하였다. 그 후 상기 시트를 75℃에서 1 : 3.5의 종횡비로 연신하고, 60℃에서 열처리를 진행하여 두께 130~180 ㎛ 의 필름상으로 제조한 뒤, 면적 10cm×10cm의 정방향으로 재단하고, 온도가 60℃ 및 80℃인 각각의 온수에 10초 동안 1차 침지하고, 25초 동안 상온에서 방치한 후, 10초 동안 2차 침지를 수행한 후 하기 관계식 1에 의해 열 수축율을 측정하였다.
또한, 열수축율 측정방법과 동일한 방식으로 샘플 측정 시 수축이 발생하는 온도를 측정하는 방법으로 열 수축 개시온도를 측정하였다. 이를 하기 표 1에 나타내었다.
[관계식 1]
Figure pat00004
구분 PET및PEI
혼합비(중량비)		 유리전이온도
(℃)		 열수축개시온도
(℃)		 60℃ 수축율(%) 80℃ 수축율(%)
실시예1 90:10 70 64 17 55
실시예2 80:20 68 63 15 50
실시예3 70:30 65 62 9 40
실시예4 97:3 72 68 18 56
실시예5 60:40 63 60 4 29
비교예1 100:0 74 72 19 57
상기 표 1에서 알 수 있듯이 본 발명의 PET 및 PEI의 중량비 등을 만족하는 실시예 1 ~ 3이, 이를 만족하지 못하는 실시예 4 ~ 5 및 비교예 1에 비하여 우수한 효과를 나타내었다.
구체적으로, PET 및 PEI의 중량비가 90 : 10 인 실시예 1, 중량비가 80 : 20 인 실시예 2 및 중량비가 70 : 30인 실시예 3은, 중량비가 97 : 3 인 실시예 4에 비하여 열수축개시온도가 낮았다. 실시예 4는 온도에 따른 수축율은 높았지만, 열수축개시온도가 높은 문제가 있었다.
또한, PET 및 PEI의 중량비가 90 : 10 인 실시예 1, 중량비가 80 : 20 인 실시예 2 및 중량비가 70 : 30인 실시예 3은, 중량비가 60 : 40 인 실시예 5에 비하여 온도에 따른 수축율이 높았다.
또한, PET 및 PEI의 중량비가 90 : 10 인 실시예 1, 중량비가 80 : 20 인 실시예 2 및 중량비가 70 : 30인 실시예 3은, PET를 단독으로 포함하는 비교예 1에 비하여 열수축개시온도가 낮았다. 비교예 1은 온도에 따른 수축율은 높았지만, 열수축개시온도가 과하게 높아 열수축성 필름에 적합하지 않은 문제가 있었다.
실시예 6 : PET 용기용 PET/ PEI 혼합물의 제조
상기 준비예 1의 PET 및 준비예 2의 PEI를 각각 제1투입부 및 제2투입부를 통해, 투입부들에 연통된 혼합부에 80 : 20의 중량비로 투입하였다. 그 후 270℃에서 5 분 동안 100 rpm으로 교반하여 PET 용기용 PET/PEI 혼합물을 제조하였다.
실시예 7 ~ 10 및 비교예 2 ~ 4
실시예 6과 동일하게 실시하여 제조하되, 하기 표 2과 같이 PET 및 PEI의 중량비, 고유점도 및 혼합조건 등을 변경하여 PET/PEI 혼합물을 제조하였다.
실험예 2 : PET 용기용 PET/ PEI 혼합물 평가
(1) 융착지수 측정
상기 실시예 6 ~ 11 및 비교예 2 ~ 4에 따라 제조한 PET/PEI 혼합물에 대하여 융착지수를 측정하였다. 구체적으로, 상기 실시예 6 ~ 10 및 비교예 2 ~ 4에 따라 제조한 PET/PEI 혼합물을, 160℃의 열풍 오븐에서 30분간 펠렛 상으로 결정화시킨 후 알루미늄 접시에 투입하고 밀봉하였다. 그 후 80cm의 높이에서 2회 자유낙하시켜서, 총 중량 대비 펠렛이 4개 이상 서로 융착된 형태의 중량을 비율을 측정하여 융착지수로 나타내었다. 상기 펠렛은 단면직경이 0.5mm, 높이가 0.3mm 였다. 이를 하기 표 2에 나타내었다.
(2) 가공성형성 평가
상기 실시예 6 ~ 11 및 비교예 2 ~ 4에 따라 제조한 PET/PEI 혼합물에 대하여 PET 용기를 제조하여, 가공성형성을 평가하여 하기 표 2에 나타내었다.(○ - 좋음, △ - 보통, ×- 나쁨)
구분 PET/PEI 혼합물 융착지수 가공성형성
중량비 고유점도(dl/g)
PET PEI
실시예6 80:20 0.65 0.81 0.60 ○
실시예7 97:3 0.65 0.81 0.59 ×
실시예8 90:10 0.65 0.81 0.65 ○
실시예9 70:30 0.65 0.81 2.92 ○
실시예10 60:40 0.65 0.81 3.30 ○
실시예11 50:50 0.65 0.81 6.50 ○
비교예2 50:50 0.69 0.65 6.65 ○
비교예3 70:30 0.69 0.65 3.13 △
상기 표 2에서 알 수 있듯이 본 발명의 PET 및 PEI의 중량비, 고유점도 등을 만족하는 실시예 6 및 실시예 8 ~ 10이, 이를 만족하지 못하는 실시예 11 및 비교예 2 ~ 3에 비하여 PET 용기에 적합한 융착지수를 나타내었고, 가공성형성이 우수하였다.
구체적으로, PET 및 PEI의 중량비가 80 : 20 인 실시예 6은, 중량비가97 : 3 인 실시예 7에 비하여 융착지수는 유의 차가 없는 수준이었지만 가공성형성이 월등히 우수하였다.
또한, PET 및 PEI의 중량비가 80 : 20 인 실시예 6은 중량비가 50 : 50인 실시예 11에 비하여 융착지수가 월등히 우수하였다.
또한, PET 및 PEI의 고유점도가 각각 0.65 dl/g 및 0.81 dl/g인 실시예 11은, PET 및 PEI의 고유점도가 각각 0.69 dl/g 및 0.65 dl/g인 비교예 2에 비하여 융착지수가 낮았고, PET 및 PEI의 고유점도가 각각 0.65 dl/g 및 0.81 dl/g이고, 실시예 9는 비교예 2에 비하여 융착지수가 낮았고, 가공성형성이 우수하였다.
100 : 자동화 공정 110 : 제1투입부
120 : 제2투입부 130 : 혼합부
140 : 가공단계 141 : 열수축성 필름
142 : 열수축성 라벨 143 : PET 용기

Claims (16)

  1. PET 성분 및 PEI 성분을 95 : 5 ~ 55 : 45의 중량비로 포함하고,
    상기 PET 성분 및 PEI 성분은 공중합되지 않고 블렌딩 되며,
    상기 PET 성분은 고유점도가 0.5 ~ 0.7 dl/g이고, 상기 PEI 성분은 고유점도가 0.73 ~ 1.0 dl/g 인 PET 용기.
  2. 제1항에 있어서, 하기 측정방법 1에 의하여 측정한 융착지수가 0.4 ~ 3.5 인 것을 특징으로 하는 PET 용기.
    [측정방법 1]
    PET 성분 PEI 성분의 혼합물을, 혼합물 총량 30g 기준으로 20 : 80으로 혼합하여 잘 섞은 후, 직경 10cm 알루미늄 접시에 담았다. 160℃의 열풍 오븐에서 30분간 펠렛 상으로 결정화하고 자유낙하 실험법을 통해 융착정도를 정량평가하였다. 먼저, 160℃에서 30분간 결정화된 조성물을 담은 알루미늄 접시를 밀봉한 후, 80초 높이에서 2회 자유낙하하였고, 밀봉을 풀고 PET 펠렛이 4개 이상 서로 융착된 덩어리의 중량을 총중량 대비 비율로 표기하고 이를 융착지수로 나타내었다. 펠렛의 상기 펠렛은 단면직경이 0.5mm, 높이가 0.3mm 였다.
  3. 제1항에 있어서, 상기 PET 성분 및 PEI 성분은 고유점도 차이가 0.13 dl/g 이상인 것을 특징으로 하는 PET 용기.
  4. (1) 용도에 따라 PET 및 PEI의 혼합비를 결정하는 단계;
    (2) 상기 결정된 혼합비에 따라 상기 PET와 PEI를 혼합하여 혼합물을 제조하는 단계; 및
    (3) 상기 혼합물을 용도별로 가공하여 폴리에스테르 제품을 제조하되;
    상기 폴리에스테르 제품에 포함된 PET 및 PEI 는 공중합되지 않고 블렌딩 된, 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 용도가 열수축성 필름이면,
    상기 혼합물은 PET 및 PEI를 95 : 5 ~ 65 : 35의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 열수축성 필름은 60℃에서 하기 관계식 1에 따른 수축율이 8.5 ~ 20 % 인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법.
    [관계식 1]
    Figure pat00005
  7. 제5항에 있어서, 상기 열수축성 필름은 80℃에서 하기 관계식 1에 따른 수축율이 38 ~ 57 % 인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법.
    [관계식 1]
    Figure pat00006
  8. 제5항에 있어서, 상기 열수축성 필름은 유리전이온도(Tg)가 64℃ ~ 72℃인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법.
  9. 제5항에 있어서, 상기 열수축성 필름은 수축개시온도가 61℃ ~ 65℃인 것을 특징으로 하는 용도별 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법.
  10. 제4항에 있어서, 상기 PEI 및 PET는 고유점도 차이가 0.13 dl/g 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법.
  11. 제4항에 있어서, 상기 혼합물은 고유점도가 0.6 ~ 0.8 dl/g인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법.
  12. 제4항에 있어서, 상기 용도가 PET 용기이면,
    상기 혼합물은 PET 및 PEI를 95 : 5 ~ 55 : 45의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 PET 용기는 하기 측정방법 1에 의하여 측정한 융착지수가 0.4 ~ 3.5 인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법.
    [측정방법 1]
    PET 성분 PEI 성분의 혼합물을, 혼합물 총량 30g 기준으로 20:80으로 혼합하여 잘 섞은 후, 직경 10cm 알루미늄 접시에 담았다. 160℃의 열풍 오븐에서 30분간 펠렛 상으로 결정화하고 자유낙하 실험법을 통해 융착정도를 정량평가하였다. 먼저, 160℃에서 30분간 결정화된 조성물을 담은 알루미늄 접시를 밀봉한 후, 80초 높이에서 2회 자유낙하하였고, 밀봉을 풀고 PET 펠렛이 4개 이상 서로 융착된 덩어리의 중량을 총중량 대비 비율로 표기하고 이를 융착지수로 나타내었다. 펠렛의 상기 펠렛은 단면직경이 0.5mm, 높이가 0.3mm 였다.
  14. 제4항에 있어서, 상기 (2) 단계는 250℃ ~ 290℃에서 5 ~ 15 분 동안 60 ~ 140 rpm의 조건으로 수행하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 제품의 자동화 생산방법.
  15. PET 성분을 투입하는 제1투입부;
    PEI 성분을 투입하는 제2투입부; 및
    상기 제1투입부 및 제2투입부와 연통되며 투입된 성분들을 혼합하는 혼합부;를 포함하며,
    정해진 용도에 따라 제1투입부 및 제2투입부에서 투입되는 성분들의 양을 조절하여 중량비를 조절하되,
    상기 PET 및 PEI는 공중합되지 않고 블렌딩 된, 폴리에스테르 제품의 자동화 생산장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 혼합부에서 혼합된 혼합물을 용도별로 가공하기 위한 가공부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리에스테르 제품의 자동화 생산장치.
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