KR20230009389A - 다층 예비성형체 및 용기 - Google Patents

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KR20230009389A
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코르 잔센
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스토라 엔소 오와이제이
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Publication date
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Abstract

본 발명은 다층 용기 예비성형체 및 다층 용기에 관한 것이고, 상기 예비성형체 또는 용기는 기저부, 본체 및 경부 마감을 포함하고,
상기 기저부 및 본체는 외부 표면을 정의하는 외부 층, 내부 표면 및 내부 공간을 정의하는 내부 층 및 외부 층과 내부 층 사이에 배치된 중간 층을 포함하고, 상기 외부 층 및 상기 내부 층은 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료를 포함하고, 상기 중간 층은 일차 재료와 상이하지만, 일차 재료와 상용성인 이차 재료를 포함한다. 본 발명은 이러한 다층 용기 예비성형체 및 다층 용기 제조 방법에 관한 것이다.

Description

다층 예비성형체 및 용기
본 발명은 플라스틱 용기 및 연신 블로우 성형에 의해 플라스틱 용기를 제조하기 위한 예비성형체에 관한 것이다.
플라스틱 병과 같은 플라스틱 용기는 일반적으로 블로우 성형 공정에 의해 제조된다. 흔히 소위 예비성형체는 먼저 사출 성형 공정에 의해 제조된다. 예비성형체는 일반적으로 병뚜껑 나사산이 이미 제자리로 성형된 시험관과 유사하다. 이후 예비성형체는 연신 블로우 성형 공정을 거쳐 완성된 용기를 얻는다. 상이한 재료로 혀성된 상이한 층을 갖는 다층 예비성형체는 공사출 성형 공정에 의해 제조될 수 있다. 다층 예비성형체의 공사출 성형은 예를 들어 미국 특허 4 609 516에 설명된다.
폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)는 일반적으로 용기 제조에 사용되는 중합체이다. PET 수지는 투명도, 기계적 특성 및 가스 차단 특성의 조합의 관점에서 음료용 병을 생산하는 데 일반적으로 사용된다. PET는 테레프탈산(TA) 및 에틸렌 글리콜(EG)로부터 제조된 폴리에스테르이다. PET를 생산하는 대부분의 상업적 방법은 석유화학제품 유래의 원료를 사용한다. PET 포장의 인기가 높아짐에 따라, 석유화학 유래 PET가 환경에 미치는 영향에 대한 우려가 더욱 커졌다. 예를 들어, PET를 대체하기 위해 효율적으로 바이오소싱될 수 있는 재생 가능 물질에 기반한 중합체에 대한 요구가 있다.
블로우 성형 공정으로 생성된 병은 흔히 70 ℃ 이상의 온도에서 뜨거운 내용물에 민감하다. 뜨거운 액체의 충전 온도는 흔히 용기 재료의 유리 전이 온도("Tg")보다 훨씬 높다.
이러한 병에 뜨거운 내용물을 채우는 것은 흔히 병의 영구적 변형을 야기한다. 병 경부 마감은 제품의 유통 기한 동안 경부 마감의 변형을 제한하고 안전한 캡 밀봉을 유지하기 위해 결정화되거나 두꺼질 필요가 있다. 변형을 방지하기 위해 고온 충전 병은 소위 열경화 공정으로 제조될 수 있다. 병 블로잉 동안 병은 재료의 결정성을 증가시키고 병의 열 안정성을 증가시키기 위해 가열된다.
산소 민감성 제품의 경우 채워진 액체의 분해를 방지하기 위해 추가 산소 장벽이 흔히 필요하다. 산소 장벽은 예를 들어 블렌드, 다층 구조 또는 내부 코팅으로 달성할 수 있다. 블렌드 또는 다층 구조는 흔히 장벽 재료가 재료의 백화로 나타날 수 있는, 열경화 공정 동안의 결정화 경향이 있으므로 유용하지 않다. 내부 코팅은 고가의 용액이며 예비성형체가 아닌 완성된 블로운 용기에만 적용될 수 있다.
블로우 성형된 용기에서 PET를 대체하기 위한 이전 전략은 일반적으로 용기의 물리적 성능 및/또는 재료 비용에 대한 절충안이 필요했다. 따라서, 적절한 물리적 성능 특징을 갖는 플라스틱 용기에 대한 소비자의 요구를 여전히 충족시키면서 석유화학 유래 PET의 환경적 영향을 제한하는 새로운 전략이 여전히 필요하다.
2,5-푸란디카르복실산(FDCA) 기반 폴리에스테르, 특히 폴리에틸렌 푸라노에이트(PEF)는 우수한 가스 차단 특성과 상대적으로 높은 유리 전이 온도, Tg로 알려져 있다. PEF의 Tg는 약 86 ℃이고, 이는 약 74 ℃의 PET의 Tg와 비교될 수 있다. 플라스틱 용기 및 플라스틱 용기 제조용 예비성형체에서의 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르의 사용은 예를 들어 US 2015/0110983A1에 설명된다.
2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르는 또한 적어도 부분적으로 바이오소싱될 수 있다. 예를 들어, WO 2010/077133은 중합체 뼈대 내에 2,5-푸란디카르복실레이트 모이어티를 갖는 PEF 중합체의 적절한 제조 공정을 기재한다. 이 중합체는 2,5-푸란디카르복실레이트 모이어티, 2,5-푸란디카르복실산(FDCA) 또는 디메틸-2,5-푸란디카르복실레이트(DMF)의 에스테르화 및 에스테르와 디올 또는 폴리올(예를 들어 에틸렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,4-사이클로 헥산디메탄올, 1,6-헥산디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 폴리(에틸렌 글리콜), 폴리(테트라하이드로푸란), 글리세롤, 또는 펜타에리트리톨)의 축합에 의해 제조된다. 이러한 산 및 알코올 모이어티의 일부는 재생 가능한 작물 원료에서 얻을 수 있다.
PEF와 같은 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르의 문제점은 플라스틱 병에 사용되는 기존 중합체에 비해 상대적으로 고가라는 점이다. 따라서, 허용 가능한 비용으로 열 안정성 및 산소 차단 특성을 제공하는 플라스틱 병에 대한 개선된 해결책이 필요하다.
발명의 설명
본 발명의 목적은 연신 블로우 성형에 의해 얻을 수 있는 플라스틱 용기를 제공하는 것이며, 상기 용기는 허용 가능한 비용으로 열 안정성 및 산소 차단 특성을 제공한다.
본 발명의 또 다른 목적은 허용 가능한 비용으로 열 안정성 및 산소 차단 특성을 제공하는 연신 블로우 성형 플라스틱 용기용 용기 예비성형체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 재생 가능한 원료로부터 적어도 부분적으로 제조된 용기 및 용기 예비성형체를 제공하는 것이다.
위에 언급된 목적뿐만 아니라 본 개시내용에 비추어 당업자에 의해 실현될 다른 목적이, 본 개시내용의 다양한 양태에 의해 달성된다.
본원에 사용된 용어 "예비성형체"는 연신 블로우 성형품의 제조에 사용되는 사출 성형된 플라스틱 형태를 지칭한다. 일반적으로, 용기의 경부가 한 말단에 나사산("경부 마감")를 포함하는 예비성형체가 제조된다. 예비성형체 치수는 블로운 용기 기하구조 및 부피의 함수이다. "다층 예비성형체"는 공사출 성형 공정에 의해 제조될 수 있는, 상이한 재료로 형성된 상이한 층을 갖는 예비성형체를 지칭한다.
본원에 예시된 제1 양태에 따르면, 다층 용기 예비성형체가 제공되며,
상기 예비성형체는 기저부, 본체 및 경부 마감을 포함하고,
상기 기저부 및 본체는 외부 표면을 정의하는 외부 층, 내부 표면 및 내부 공간을 정의하는 내부 층 및 외부 층과 내부 층 사이에 배치된 중간 층을 포함하고,
상기 외부 층 및 상기 내부 층은 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료를 포함하고,
상기 중간 층은 일차 재료와 상이하지만, 일차 재료와 상용성인 이차 재료를 포함한다.
다시 말해서, 본 개시내용은 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드를 포함하는 기저부 및 본체 외부 층과 내부 층 및 외부 층 및 내부 층 사이에 끼워진 상이한 바람직하게는 더 저렴한 재료의 중간 층을 갖는 다층 용기 예비성형체를 제공한다. 예비성형체는 공사출 성형 공정으로 제조될 수 있고, 용기는 표준 연신 블로우 성형 공정으로 예비성형체를 연신 블로우 성형함으로써 형성될 수 있다. 용기의 차단 성능 및 비용은 특정 응용 분야의 요구 사항을 충족하기 위해 두 번째 재료의 양과 유형을 변경하여 조정될 수 있다.
본 발명자들은 본 발명의 예비성형체의 다층 구조를 사용하여, 더 저렴하고 덜 열 안정성인 폴리에스테르 두꺼운 층을 사이에 두는, 더 고가의 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드를 포함하는 얇은 외부 층 및 내부 층이, 완성된 용기 제품의 열 안정성을 현저하게 증가시킬 수 있음을 발견했다. 따라서, 완성된 용기 제품의 열 안정성은 더 고가의 중합체를 단지 상대적으로 적은 양으로 사용하여 현저하게 증가될 수 있다.
본 발명의 또 다른 이점은 비용이 많이 드는 열경화 공정이 필요하지 않다는 것이다. 또한 일차 재료의 고유한 차단 특성이 충분하므로 내부 코팅이 필요하지 않다. 본 발명은 또한 용기의 중량을 감소시켜 물류 비용의 감소에 기여할 수 있다.
일부 구체예에서, 외부 층, 내부 층, 또는 외부 층과 내부 층 모두는 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료를 75 wt% 이상 포함한다. 바람직한 구체예에서, 외부 층, 내부 층, 또는 외부 층과 내부 층 모두는 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료로 구성되거나 실질적으로 구성된다.
예비성형체는 기저부, 본체 및 경부 마감을 포함한다. 본원에 사용된 용어 경부 마감은 완성된 용기를 캡핑하는 데 사용되는 나사부 및 선택적으로 나사부 아래에 형성된 캡핑 플랜지를 또한 포함한다. 기저부는 경부 마감의 반대편에 있는 예비성형체의 밀봉된 말단을 지칭한다. 본체는 예비성형체의 내부 공간의 주요 부분을 둘러싸고, 일반적으로 경부 마감을 향해 경사진 섹션을 포함하는, 경부 마감과 기저부 사이에 연장되는 실질적으로 관형인 섹션을 지칭한다.
용기의 경부 마감 및 기저부는 고온 충전 응용 분야에서 특히 중요하다. 따라서, 고온 충전 응용 분야에서 용기의 성능을 개선하기 위해 용기의 경부 마감 및/또는 기저부가 특히 강화될 수 있다.
고온 충전 응용 분야에서 용기의 성능을 개선하기 위해, 경부 마감은 바람직하게는 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 재료, 바람직하게는 일차 재료를 포함한다.
일부 구체예에서, 경부 마감은 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료를 75 wt% 이상 포함한다. 바람직한 구체예에서, 경부 마감은 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료로 구성되거나 실질적으로 구성된다.
고온 충전 응용 분야에서 용기의 성능을 개선하기 위해, 기저부는 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 재료, 바람직하게는 일차 재료를 포함하는 적어도 하나의 추가 층을 포함할 수 있다.
일부 구체예에서, 기저부의 적어도 하나의 추가 층은 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료를 75 wt% 이상 포함한다. 바람직한 구체예에서, 기저부의 적어도 하나의 추가 층은 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료로 구성되거나 실질적으로 구성된다.
일부 구체예에서, 상기 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드는 폴리(에틸렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PEF), 폴리(트리메틸렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PTF), 폴리(부틸렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PBF), 폴리(펜틸렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PPeF), 폴리(이소소르비드-2,5-푸란디카르복실레이트)(PISF), 폴리(이소이디드-2,5-푸란디카르복실레이트)(PIIF), 폴리(이소만니드-2,5-푸란디카르복실레이트)(PIMF), 폴리(네오펜틸렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PNPGF), 1,8-나프탈렌 디카르복실레이트가 있는 폴리(에틸렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PEFPEN), 폴리(1,4-페닐렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PCHF), 폴리(1,2-디메틸페닐렌-2,5-푸란디카르복실레이트) (PDMFF) 및 이들의 임의의 조합, 혼합물 또는 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 구체예에서, 상기 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드는 2,5-푸란디카르복실레이트와 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄디올, 1,3-사이클로헥산디메탄올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 디올의 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르를 포함한다.
이차 재료는 일차 재료와 상이하지만, 이차 재료가 일차 재료와 함께 공압출 성형될 수 있도록 일차 재료와 상용성이다. 다시 말해서, 이차 재료 및 일차 재료는 공압출 가능하다. 당업자는 두 재료를 함께 성공적으로 공압출하는 데 어떤 파라미터가 중요한지 이해한다. 바람직한 구체예에서, 일차 재료 및 이차 재료는 화학적으로 유사하다. 바람직하게는, 일차 재료 및 이차 재료는 양립 가능한 유리 전이 온도(Tg) 및 용융 온도(Tm)를 갖는다. 일차 재료의 유리 전이 온도는 바람직하게는 이차 재료의 유리 전이 온도의 85% 내지 115%여야 한다.
이차 재료는 바람직하게는 일차 재료보다 저렴하다. 비용을 감소시키기 위해, 이차 재료에는 바람직하게는 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드가 없다. 어떤 경우이든, 이차 재료는 일차 재료보다 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드를 더 적게 포함한다. 바람직하게는, 이차 재료는 일차 재료보다 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드를 50% 이상 적게 포함한다.
일부 구체예에서, 이차 재료는 폴리에스테르, 바람직하게는 테레프탈레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드, 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드이다.
바람직한 구체예에서, 이차 재료는 바이오 기반이거나 재생 가능한 원료로부터 적어도 부분적으로 제조된다.
일부 구체예에서, 이차 재료는 바이오 기반 중합체, 바람직하게는 바이오 기반 폴리에스테르이다.
일부 구체예에서, 상기 일차 재료와 상기 이차 재료 모두는 바이오 기반이다.
일차 재료는 바람직하게는, 일차 재료가 덜 열 안정성인 이차 재료에 열 안정성을 제공하도록, 이차 재료보다 더 높은 유리 전이 온도를 갖는다. 일부 구체예에서, 일차 재료는 이차 재료보다 더 높은 유리 전이 온도를 갖는다.
일부 구체예에서, 일차 재료는 동일한 조건하에 측정 시 이차 재료보다 더 낮은 산소 투과율을 갖는다. 일차 재료의 높은 고유 차단 특성은 더 낮은 고유 차단 특성을 갖는 이차 재료를 허용한다.
일부 구체예에서, 일차 재료는 동일한 조건하에 측정 시 이차 재료보다 더 높은 산소 투과율을 갖는다. 매우 높은 차단 특성이 요구되는 일부 응용에서, 이차 재료는 일차 재료보다 훨씬 더 높은 고유 차단 특성을 갖는 차단 재료일 수 있다.
일부 구체예에서, 예비성형체의 중간 층의 두께는 외부 층 및 내부 층 중 적어도 하나의 두께보다 크다. 일부 구체예에서, 중간 층의 두께는 외부 층 및 내부 층 각각의 두께보다 크다. 일부 구체예에서, 중간 층의 두께는 조합된 외부 층 및 내부 층의 두께보다 크다.
일부 구체예에서, 외부 층의 두께는 다층 용기 예비성형체의 동일한 위치에서 내부 층의 두께와 동일하거나 실질적으로 동일하다. 외부 및 내부 층의 두께가 동일하거나 실질적으로 동일하면 다층 용기 예비성형체 또는 다층 용기가 열을 받을 때 변형을 방지하는 데 도움이 될 수 있다.
일부 구체예에서, 상기 예비성형체에서 상기 일차 재료와 상기 이차 재료 사이의 중량비는 1:10 내지 10:1 범위, 바람직하게는 1:10 내지 1:1 범위, 더욱 바람직하게는 1:5 내지 1:1 범위이다.
일부 구체예에서, 상기 예비성형체의 기저부 및 본체에서 상기 일차 재료와 상기 이차 재료 사이의 중량비는 1:10 내지 10:1 범위, 바람직하게는 1:10 내지 1:1 범위, 더욱 바람직하게는 1:5 내지 1:1 범위이다.
일부 구체예에서, 예비성형체는 공사출 성형에 의해 획득된다.
일부 구체예에서, 예비성형체는 20 내지 400 mm 범위의 길이를 갖는다.
본원에 예시된 제2 양태에 따르면, 다층 용기가 제공되며,
상기 용기는 기저부, 본체 및 경부 마감을 포함하고,
상기 기저부 및 본체는 외부 표면을 정의하는 외부 층, 내부 표면 및 내부 공간을 정의하는 내부 층 및 외부 층과 내부 층 사이에 배치된 중간 층을 포함하고,
상기 외부 층 및 상기 내부 층은 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료를 포함하고,
상기 중간 층은 일차 재료와 상이하지만, 일차 재료와 상용성인 이차 재료를 포함한다.
일부 구체예에서, 상기 경부 마감은 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 재료, 바람직하게는 일차 재료를 포함한다.
일부 구체예에서, 상기 기저부는 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료를 포함하는 적어도 하나의 추가 층을 포함한다.
일부 구체예에서, 용기는 제1 양태를 참조하여 위에 기재된 다층 용기 예비성형체로부터 형성된다.
일부 구체예에서, 용기는 식품 또는 음료 용기, 바람직하게는 음료 병이다.
일부 구체예에서, 용기는 고온 충전 용기이다.
일부 구체예에서, 외부 층, 내부 층, 또는 외부 층과 내부 층 모두는 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료를 75 wt% 이상 포함한다. 바람직한 구체예에서, 외부 층, 내부 층, 또는 외부 층과 내부 층 모두는 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료로 구성되거나 실질적으로 구성된다.
용기는 기저부, 본체 및 경부 마감을 포함한다. 본원에 사용된 용어 경부 마감은 용기를 캡핑하는 데 사용되는 나사부 및 선택적으로 나사부 아래에 형성된 캡핑 플랜지를 또한 포함한다. 기저부는 경부 마감의 반대편에 있는 용기의 밀봉된 말단을 지칭한다. 본체는 용기의 내부 공간의 주요 부분을 둘러싸고, 일반적으로 경부 마감을 향해 경사진 섹션을 포함하는, 경부 마감과 기저부 사이에 연장되는 실질적으로 관형인 섹션을 지칭한다.
용기의 경부 마감 및 기저부는 고온 충전 응용 분야에서 특히 중요하다. 따라서, 고온 충전 응용 분야에서 용기의 성능을 개선하기 위해 용기의 경부 마감 및/또는 기저부가 특히 강화될 수 있다.
고온 충전 응용 분야에서 용기의 성능을 개선하기 위해, 경부 마감은 바람직하게는 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 재료, 바람직하게는 일차 재료를 포함한다.
일부 구체예에서, 경부 마감은 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료를 75 wt% 이상 포함한다. 바람직한 구체예에서, 경부 마감은 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료로 구성되거나 실질적으로 구성된다.
고온 충전 응용 분야에서 용기의 성능을 개선하기 위해, 기저부는 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 재료, 바람직하게는 일차 재료를 포함하는 적어도 하나의 추가 층을 포함할 수 있다.
일부 구체예에서, 기저부의 적어도 하나의 추가 층은 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료를 75 wt% 이상 포함한다. 바람직한 구체예에서, 기저부의 적어도 하나의 추가 층은 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료로 구성되거나 실질적으로 구성된다.
일부 구체예에서, 상기 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드는 폴리(에틸렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PEF), 폴리(트리메틸렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PTF), 폴리(부틸렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PBF), 폴리(펜틸렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PPeF), 폴리(이소소르비드-2,5-푸란디카르복실레이트)(PISF), 폴리(이소이디드-2,5-푸란디카르복실레이트)(PIIF), 폴리(이소만니드-2,5-푸란디카르복실레이트)(PIMF), 폴리(네오펜틸렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PNPGF), 1,8-나프탈렌 디카르복실레이트가 있는 폴리(에틸렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PEFPEN), 폴리(1,4-페닐렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PCHF), 폴리(1,2-디메틸페닐렌-2,5-푸란디카르복실레이트) (PDMFF) 및 이들의 임의의 조합, 혼합물 또는 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된다.
일부 구체예에서, 상기 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드는 2,5-푸란디카르복실레이트와 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄디올, 1,3-사이클로헥산디메탄올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 디올의 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르를 포함한다.
이차 재료는 일차 재료와 상이하지만, 이차 재료가 일차 재료와 함께 공압출 성형될 수 있도록 일차 재료와 상용성이다. 이차 재료는 바람직하게는 일차 재료보다 저렴하다. 비용을 감소시키기 위해, 이차 재료에는 바람직하게는 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드가 없다. 어떤 경우이든, 이차 재료는 일차 재료보다 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드를 더 적게 포함한다. 바람직하게는, 이차 재료는 일차 재료보다 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드를 50% 이상 적게 포함한다.
일부 구체예에서, 이차 재료는 폴리에스테르, 바람직하게는 테레프탈레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드, 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드이다.
바람직한 구체예에서, 이차 재료는 바이오 기반이거나 재생 가능한 원료로부터 적어도 부분적으로 제조된다.
일부 구체예에서, 이차 재료는 바이오 기반 중합체, 바람직하게는 바이오 기반 폴리에스테르이다.
일부 구체예에서, 상기 일차 재료와 상기 이차 재료 모두는 바이오 기반이다.
일차 재료는 바람직하게는, 일차 재료가 덜 열 안정성인 이차 재료에 열 안정성을 제공하도록, 이차 재료보다 더 높은 유리 전이 온도를 갖는다. 일부 구체예에서, 일차 재료는 이차 재료보다 더 높은 유리 전이 온도를 갖는다.
일부 구체예에서, 일차 재료는 동일한 조건하에 측정 시 이차 재료보다 더 낮은 산소 투과율을 갖는다. 일차 재료의 높은 고유 차단 특성은 더 낮은 고유 차단 특성을 갖는 이차 재료를 허용한다.
일부 구체예에서, 일차 재료는 동일한 조건하에 측정 시 이차 재료보다 더 높은 산소 투과율을 갖는다. 매우 높은 차단 특성이 요구되는 일부 응용에서, 이차 재료는 일차 재료보다 훨씬 더 높은 고유 차단 특성을 갖는 차단 재료일 수 있다.
일부 구체예에서, 용기의 중간 층의 두께는 외부 층 및 내부 층 중 적어도 하나의 두께보다 크다. 일부 구체예에서, 중간 층의 두께는 외부 층 및 내부 층 각각의 두께보다 크다. 일부 구체예에서, 중간 층의 두께는 조합된 외부 층 및 내부 층의 두께보다 크다.
일부 구체예에서, 상기 용기에서 상기 일차 재료와 상기 이차 재료 사이의 중량비는 1:10 내지 10:1 범위, 바람직하게는 1:10 내지 1:1 범위, 더욱 바람직하게는 1:5 내지 1:1 범위이다.
일부 구체예에서, 상기 용기의 기저부 및 본체에서 상기 일차 재료와 상기 이차 재료 사이의 중량비는 1:10 내지 10:1 범위, 바람직하게는 1:10 내지 1:1 범위, 더욱 바람직하게는 1:5 내지 1:1 범위이다.
일부 구체예에서, 용기는 연신 블로우 성형에 의해 획득된다.
일부 구체예에서, 용기의 내부 공간은 100 ml 내지 5000 ml 범위의 부피를 갖는다.
제1 양태를 참조하여 기재된 예비성형체는 연신 블로우 성형에 의해 제2 양태를 참조하여 기재된 바와 같은 용기를 제조하는 데 사용될 수 있다. 연신 블로우 성형은 병과 같은 중공 물품의 형성을 허용한다. 단일 단계, 2 단계 및 이중 블로우 성형 제조 시스템은 당업계에 잘 알려져 있다. 두 공정 모두에서, 플라스틱 수지는 블로우 성형의 연속 단일-단계 또는 불연속 2-단계 공정에서, 예비성형체의 사출 성형에 이어, 이러한 예비성형체의 이축 배향(연신)에 의해 용기로 전환된다. 배향은 규칙적인 구성에서 중합체 사슬의 물리적 정렬을 지칭한다. 이축 배향은 더 얇고 균일한 측벽을 가능하게 하여 더 저렴한 용기를 가능하게 하며 또한 탄산 음료용 병과 같은 제품에서 중요한 물리적 특성, 투명도 및 가스 차단 특성과 같은 용기의 물리적 특성을 향상시킨다.
예비성형체는 통상적으로 사출 성형에 의해 형성되고, 여기서 용융된 수지가 원하는 예비성형체 형상으로 몰드에 도입된다. 1-단계 공정에서, 예비성형체는 하나의 연속 공정에서 사출 성형되고, 적절한 온도로 조절되며, 용기에 취입된다. 2-단계 공정에서, 예비성형체는 사출 성형되고, 짧은 시간 동안 보관된 다음, 재료의 대략적인 유리 전이 온도로 재가열되고 용기에 취입된다.
본원에 예시된 제3 양태에 따르면, 다음 단계를 포함하는, 다층 용기 예비성형체 제조 방법이 제공된다:
a) 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료, 및 일차 재료와 상이하지만, 일차 재료와 상용성인 이차 재료를 제공하는 단계;
b) 선택적으로 일차 재료를 사출 성형하여 예비성형체의 경부 마감을 형성하는 단계;
c) 일차 및 이차 재료를 공사출 성형하여 예비성형체의 본체 및 기저부를 형성하는 단계, 상기 기저부 및 본체는 외부 표면을 정의하는 외부 층, 내부 표면 및 내부 공간을 정의하는 내부 층(상기 외부 층 및 상기 내부 층은 일차 재료를 포함함) 및 외부 층과 내부 층 사이에 배치된 중간 층(상기 중간 층은 이차 재료를 포함함)을 포함함; 및
d) 선택적으로 예비성형체의 기저부에서 일차 재료를 포함하는 적어도 하나의 추가 층을 사출 성형하는 단계.
일차 및 이차 재료 및 생성된 예비성형체는 제1 양태를 참조하여 위에 기재된 바와 같이 추가로 정의될 수 있다.
본원에 예시된 제3 양태에 따르면, 다음 단계를 포함하는, 다층 용기 제조 방법이 제공된다:
a) 제1 양태를 참조하여 위에 기재된 바와 같은 예비성형체 또는 제3 양태를 참조하여 위에 기재된 방법에서 획득된 예비성형체를 제공하는 단계; 및
b) 예비성형체를 연신 블로우 성형하여 다층 용기를 제공하는 단계.
예비성형체 및 생성된 다층 용기는 각각 제1 및 제2 양태를 참조하여 위에 기재된 바와 같이 추가로 정의될 수 있다.
본원에서 사용된 용어 중합체 또는 중합 및 유사 용어는 당업자가 이해하는 바와 같은 통상적인 의미로 사용되며, 따라서 반복 단위를 포함하는 큰 분자를 지칭하거나 설명하기 위해 본원에서 사용될 수 있다. 중합체는 단량체를 중합 및/또는 전구체 중합체의 하나 이상의 반복 단위를 화학적으로 변형시키는 것을 포함하는 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 중합체는 예를 들어 특정 단량체를 중합하여 형성되는, 실질적으로 동일한 반복 단위를 포함하는 동종중합체일 수 있다. 중합체는 또한 예를 들어 둘 이상의 상이한 단량체를 중합하여 및/또는 전구체 중합체의 하나 이상의 반복 단위를 화학적으로 변형시켜 형성된 둘 이상의 상이한 반복 단위를 포함하는 공중합체일 수 있다.
일반적으로, 제품, 중합체, 조성물, 재료, 층 및 공정은 다양한 구성요소 또는 단계를 "포함하는" 측면에서 설명되지만, 제품, 중합체, 조성물, 재료, 층 및 공정은 또한 다양한 구성 요소 및 단계로 "본질적으로 구성될" 또는 "구성될" 수 있다.
본 발명은 다양한 예시적 구체예를 참조하여 설명되었지만, 당업자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변경이 이루어질 수 있고 균등물이 그 요소를 대체할 수 있음을 이해할 것이다. 추가로, 본 발명의 본질적인 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 교시에 특정 상황 또는 재료를 적용하기 위해 많은 수정이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명이 본 발명을 수행하기 위해 고려되는 최상의 방식으로 개시된 특정 구체예로 제한되지 않고, 첨부된 청구범위의 범위 내에 속하는 모든 구체예를 포함할 것으로 의도된다.

Claims (22)

  1. 다층 용기 예비성형체로서,
    상기 예비성형체는 기저부, 본체 및 경부 마감을 포함하고,
    상기 기저부 및 본체는 외부 표면을 정의하는 외부 층, 내부 표면 및 내부 공간을 정의하는 내부 층 및 외부 층과 내부 층 사이에 배치된 중간 층을 포함하고,
    상기 외부 층 및 상기 내부 층은 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료를 포함하고,
    상기 중간 층은 일차 재료와 상이하지만, 일차 재료와 상용성인 이차 재료를 포함하는 다층 용기 예비성형체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 경부 마감은 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 재료, 바람직하게는 일차 재료를 포함하는 예비성형체.
  3. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기저부는 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 재료, 바람직하게는 일차 재료를 포함하는 적어도 하나의 추가 층을 포함하는 예비성형체.
  4. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드는 폴리(에틸렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PEF), 폴리(트리메틸렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PTF), 폴리(부틸렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PBF), 폴리(펜틸렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PPeF), 폴리(이소소르비드-2,5-푸란디카르복실레이트)(PISF), 폴리(이소이디드-2,5-푸란디카르복실레이트)(PIIF), 폴리(이소만니드-2,5-푸란디카르복실레이트)(PIMF), 폴리(네오펜틸렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PNPGF), 1,8-나프탈렌 디카르복실레이트가 있는 폴리(에틸렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PEFPEN), 폴리(1,4-페닐렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PCHF), 폴리(1,2-디메틸페닐렌-2,5-푸란디카르복실레이트)(PDMFF) 및 이들의 임의의 조합, 혼합물 또는 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 예비성형체.
  5. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드는 2,5-푸란디카르복실레이트와 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-사이클로부탄디올, 1,3-사이클로헥산디메탄올, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 디올의 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르를 포함하는 예비성형체.
  6. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 이차 재료는 폴리에스테르, 바람직하게는 테레프탈레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드, 더욱 바람직하게는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드인 예비성형체.
  7. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 이차 재료는 바이오 기반 중합체, 바람직하게는 바이오 기반 폴리에스테르인 예비성형체.
  8. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 일차 재료와 상기 이차 재료 모두는 바이오 기반인 예비성형체.
  9. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 일차 재료는 이차 재료보다 더 높은 유리 전이 온도를 갖는 예비성형체.
  10. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 일차 재료는 동일한 조건하에 측정 시 이차 재료보다 더 낮은 산소 투과율을 갖는 예비성형체.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 일차 재료는 동일한 조건하에 측정 시 이차 재료보다 더 높은 산소 투과율을 갖는 예비성형체.
  12. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 예비성형체에서 상기 일차 재료와 상기 이차 재료 사이의 중량비는 1:10 내지 10:1 범위, 바람직하게는 1:10 내지 1:1 범위, 더욱 바람직하게는 1:5 내지 1:1 범위인 예비성형체.
  13. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 예비성형체는 공사출 성형에 의해 획득되는 예비성형체.
  14. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 예비성형체는 20 내지 400 mm 범위의 길이를 갖는 예비성형체.
  15. 다층 용기로서,
    상기 용기는 기저부, 본체 및 경부 마감을 포함하고,
    상기 기저부 및 본체는 외부 표면을 정의하는 외부 층, 내부 표면 및 내부 공간을 정의하는 내부 층 및 외부 층과 내부 층 사이에 배치된 중간 층을 포함하고,
    상기 외부 층 및 상기 내부 층은 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료를 포함하고,
    상기 중간 층은 일차 재료와 상이하지만, 일차 재료와 상용성인 이차 재료를 포함하는 다층 용기.
  16. 제15항에 있어서, 상기 경부 마감은 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 재료, 바람직하게는 일차 재료를 포함하는 다층 용기.
  17. 제15항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 기저부는 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료를 포함하는 적어도 하나의 추가 층을 포함하는 다층 용기.
  18. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 다층 용기 예비성형체로부터 형성된 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 다층 용기.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 용기는 식품 또는 음료 용기, 바람직하게는 음료 병인 다층 용기.
  20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 용기는 고온 충전 용기인 다층 용기.
  21. 다음 단계를 포함하는, 다층 용기 예비성형체 제조 방법:
    a) 2,5-푸란디카르복실레이트 폴리에스테르 또는 코-폴리에스테르 또는 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 일차 재료, 및 일차 재료와 상이하지만, 일차 재료와 상용성인 이차 재료를 제공하는 단계;
    b) 선택적으로 일차 재료를 사출 성형하여 예비성형체의 경부 마감을 형성하는 단계;
    c) 일차 및 이차 재료를 공사출 성형하여 예비성형체의 본체 및 기저부를 형성하는 단계, 상기 기저부 및 본체는 외부 표면을 정의하는 외부 층, 내부 표면 및 내부 공간을 정의하는 내부 층(상기 외부 층 및 상기 내부 층은 일차 재료를 포함함) 및 외부 층과 내부 층 사이에 배치된 중간 층(상기 중간 층은 이차 재료를 포함함)을 포함함; 및
    d) 선택적으로 예비성형체의 기저부에서 일차 재료를 포함하는 적어도 하나의 추가 층을 사출 성형하는 단계.
  22. 다음 단계를 포함하는, 다층 용기 제조 방법:
    a) 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 예비성형체 또는 제21항에 따라 획득된 예비성형체를 제공하는 단계; 및
    b) 예비성형체를 연신 블로우 성형하여 다층 용기를 제공하는 단계.
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