KR930005178B1 - 내열성(耐熱性) 및 내압성(耐壓性)이 우수한 2축배향용기 - Google Patents

내열성(耐熱性) 및 내압성(耐壓性)이 우수한 2축배향용기 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

내열성(耐熱性) 및 내압성(耐壓性)이 우수한 2축배향용기
본 발명은 유리섬유(glass fiber)를 함유하는 열가소성 수지(thermoplastic resin)로 제작한 2축 배향용기에 관한 것이다.
폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(polyethyleneterephthalate resin), PVC 등과 같은 스트레치 블로우성형(stretch blow molding) 열가소성수지에 의하여 2축으로 배향된 용기는 블로우성형에 의하여 얻어진 용기와 비교하여 볼때 가스차단성(gas barrier properties) 및 기계적 강도(mechanical strength)에 있어서 탁월하여, 청량음료, 식품, 화장품, 의약품 등에 폭넓게 사용될 수 있다.
특히, 폴리에틸렌테레프탈레이트수지로 제작된 2축으로 배향된 용기는 해가 거듭할수록 수요가 증대되고 있으나 염화비닐수지(Vinyl chloride resin)와 유사하게 유리 전이점(glass transition point)이 낮다. 용기의 기계적 강도가 2축배향에 의하여 크게 증대된다 할지라도, 내열성엔 제한이 있다. 주입온도(filling temperature)가 70℃ 이상인 내용물을 담기 위한 용기로 상기 용기가 사용되는 경우엔 몇몇 수단에 의하여 내열성을 부여함이 필요하다. 내용물의 주입온도가 낮다 할지라도 용기가 탄산음료(carbonated beverages)와 같이 압력을 갖는 내용물을 담기 위한 용기로 사용되면 용기의 바닥이 온도상승으로 인한 내부압력의 증대로 변형하여, 병과 같은 자기지지성(self-supporting property)을 잃을뿐 아니라 떨어뜨렸을때 충격에 의하여 터져버리는 결과로 나타나게 된다.
2축 배향용기에 대한 상기 제문제점을 해결하는 수단으로서, 열에 대한 안정성을 부여하기 위하여 유리전이점보다 높은 온도에서 스트레치 블로우성형된 용기를 가열하는 방법을 채용하였다. 그러한 방법에 의하여 내열성이 유리 전이점부근의 온도로 개선되는 것이 아니라 최초로 언급한 온도보다 높은 온도 및 높은 대기 온도하에서의 압력에 대한 내성(耐性)이 개선된다.
또 다른 접근방법으로서, 유리섬유는 내열성, 내압성, 가스차단성, 및 상기 유리섬유의 유사한 성질등을 향상시키기 위한 시도로서 폴리에틸렌테레프탈레이트수지로 혼합된다. 그러나, 유리섬유를 함유하는 열가소성수지의 스트레치 블로우성형으로 인한 성형성(moldability)은 유리섬유의 함유량에 따라 변화한다. 함유량이 많아지면 많아질수록 더욱 다양한 성질을 갖게 되나 반대로 스트레치 블로우성형은 실행하기 어렵게된다.
따라서, 유리섬유의 함유량이 성형에 대한 제한요소를 갖게 되어 성형가능범위(moldable range)내의 함유량에 있어서, 가스차단성이 어느정도 향상될 수 있으나 만족할만한 내열성 및 내압성을 얻을 수 없다.
전술한 관점에서 살펴볼때, 유리섬유의 함유량이 특히, 폴리에틸렌테레프탈레이트수지, 염화비닐수지 등으로 제작된 용기를 스트레치 블로우성형을 행할 수 있는 범위내에 있을지라도, 내열성, 내압성이 탁월한 열가소성수지로 제작된 2축으로 배향된 용기에 대하여 반복하여 연구한 결과, 우리섬유를 함유하는 새로운 2축으로 배향된 용기를 본 발명자는 발명하였다.
본 발명의 목적은 종래의 추출 또는 사출 스트레치 블로우성형에 의하여 아주 용이하게 성형할 수 있으며, 유리섬유의 함유량이 10중량%이하인 경우에도 만족할만한 내열성 및 내압성을 갖는 2축으로 배향된 용기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 가열 및 인입(filling)이 요하는 음료, 식품 및 탄산음료의 용기와 화장품, 의약품, 주류등을 용기로서 널리 사용될 수 있으며 높은 주위온도하에서도 내압을 충분히 견뎌, 자기지지성을 유지하고 터지지 않을 수 있는 내열성 및 내압성에 있어서 탁월한 2축으로 배향된 용기를 제공하는 것이다.
전술한 제목적은 갖는 본 발명은 면적인장확대(area stretching magnification)가 3배 이상인 값으로 유리섬유를 함유하는 열가소성수지를 2축으로 배향하므로서 이루어진 용기를 제공하며 여기에서 상기 용기는 0.3-10중량%를 갖고 있으며, 70-180℃ 온도범위에서 열적(熱的)으로 고정된다.
본 발명에 사용될 수 있는 유리섬유는 섬유직경이 5-20μ, 섬유길이가 1-6mm, 바람직하게는 경우에 따라, 유리입자를 미세하게 할 수 있는 200-300 범위의 직경에 대한 길이의 비를 갖고 있다.
수지에 대한 유리섬유의 함유량은 0.3-10중량%, 바람직하게는 1.5-4중량%이나, 상기 함유량은 성형할 용기의 형상 및 용도에 따라 변경될 수 있다. 그러나, 유리섬유의 함유량이 0.3중량% 이하이면 유리섬유에 의한 강화효과(strenghtening effect)는 얻어질 수 없으며, 만일 함유량이 10중량%를 초과하게 되면 통상의 스트레치 블로우성형 방법에 의한 성형을 행하기가 대단히 어렵게 된다.
본 발명에 따라 2축으로 배향된 용기는 유리전이점 부근 온도에서 미리 추출 또는 사출성형된 몸체(body)를 축방향으로 인장하여, 공동(cavity)내에 가득 팽창되도록 공기를 불어넣으므로서 성형될 수 있다.
미리 성형된 몸체(body)가 이루어지면 선결된 유리섬유의 량을 수지에 고르게 넣어 추출 또는 사출가열 실린더내의 수지와 함께 섞거나, 선결된 비율로 수지를 마스터 배치(master batch)와 섞기 위하여 다량인 함유량의 마스터 배치를 준비하여 그들을 수지에 넣으므로서 유리섬유는 함유된다.
바람직하게도, 상기 예비성형된 몸체로부터 면적 인장확대(세로인장과 가로인장의 곱(product))가 3배이상의 값을 갖는 2축으로 배향된 용기의 모울딩까지의 공정은 연속적으로 수행된다. 실내온도까지 냉각된 예비성형된 몸체가 스트레치 블로우성형을 하고자 유리 전이온도로 재가열되는 냉간 패리슨 시스템(cold parison system)에 의하여 모울딩이 행하여질 수 있다. 그러나 유리 전이점부근의 온도에서 예비성형된 몸체의 온도를 유지하면서 스트레치 블로우성형이 행하여지는 열간 패리슨 시스템(hot parison system)과 비교하여 볼 때, 상기 모울딩 방법으로서는 스트레치 블로우성형의 시기에 예비성형된 몸체의 온도를 조정하는 것이 어렵다.
2.2중량%량으로 섬유길이 3mm, 섬유직경 10μ인 유리섬유에 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지(테이진(주), TR-8550)가 부가되고 사출 신린더내의 수지와 함께 섞은 다음 수지는 유리섬유가 고르게 혼합된 바닥(bottom)을 갖는 예비성형된 몸체를 만들기 위하여 사출성형기로 사출되었다.
이 예비성형된 몸체는 지지링과 함께 전체적으로 형성된 네크(neck)를 포함하여 대랙 29g 정도의 중량이다. 예비성형된 몸체는 가능한한 높은 온도에서 방출(release)된 다음 즉시 내부온도를 조정하여 70℃-180℃로 가열된 블로우성형기내 면적인장확대의 3배이상의 값을 갖는 500ml 병으로 스트레치 블로우 모울드가된다. 성형과 함께 연속하여 용기는 선결된 시간동안 블로우성형을 행하므로서 가열되고 블로우성형에로부터 방출되어 열적(熱的)으로 고정되고 2축 배향된 용기가 나오게 된다.
따라서 성형된 2축으로 배향된 용기에 있어서 유리섬유 사이에 존재하는 수지는 성형후 가열하므로서 열수축(thermal shrinkage)이 발생하여 가열온도 이하의 온도에서는 안정성을 갖게 된다. 부가하여, 수지는 유리섬유에 의하여 강화되어 버클링 강도(buckling strength)가 향상된다.
모울딩 조건의 한 실시예는 다음과 같다.
사용한 기계 : ASB-50(니세이 에이에스비 기계(주) 제품)
사출실린더 온도 : 270-280℃
사출성형 온도 : 10-12℃
예비성형된 몸체의 온도 : 100℃
블로우 압력(공기) : 14kg/㎠
블로우 시간 : 12초
블로우성형의 온도 : 105℃
용기는 블로우성형기를 가열하지 않고 블로우 매체에 의하여 열적으로 고정될 수 있으며, 이 경우 블로우 매체의 온도는 200℃-250℃로 정하고 블로윙(blowing)은 3-10초 동안 유지되는 점에 주의해볼 필요가 있다.
다음은 본 발명에 따른 2축 배향된 용기의 성능을 비교 실시예와 함께 표시하였다.
Figure kpo00001
온수의 수축율
90℃의 온수를 병내에 채우고 12시간동안 격리시켜 놓은 다음 병의 용량을 측정하였다.
Figure kpo00002
여기에서 Vo ; 온수가 채워지기전 병의 체적
V ; 온수가 채워진 다음 병의 체적
버클링 강도
신교쮸신 고교(주)의 TCM-500인 인장압축 시험기가 사용되었고 하중을 500mm/min의 크로스 헤드 속도(cross head speed)에서 수직으로 빈병에 가하여 병이 변형할 때의 최대 하중을 얻었다.
내압강도(고압하에서)
3.6볼륨의 CO2가스(또는 CO27g)를 채운 병을 20분동안 76℃ 온도 조절오븐(thermostatic oven)에 넣고 부분적인 크기를 점검하여 외형의 변화를 관찰하였다. 76℃에서 3.6볼륨의 가스압은 대략 12-13kg/㎠이고 부분적인 크기의 인장율은 다음식에 의하여 계산하였다.
Figure kpo00003
여기에서 Ao ; 76℃ 온도조절오븐에 넣기전의 크기
A ; 76℃ 온도조절오븐에 넣고 12시간동안 저온에서 격리시킨 다음 얻는 크기.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 2축으로 배향된 용기는 내열성 및 내압성이 탈월하여 고온에서 채워지는 내용물을 담기 위한 용기와 높은 공기온도에서도 견딜 수 있는 탄산음료 및 이와 유사한 것을 담기 위한 용기로서 사용할 수 있으며 종래의 용기에서는 얻을 수 없는 장점을 가지고 있다.

Claims (3)

  1. 면적인장확대(area stretching magnification)가 3배이상인 값으로 유리섬유를 함유한 열가소성수지를 2축으로 배향하므로서 형성되고 내열성 및 내압성이 우수한 2축으로 배향된 용기에 있어서, 상기 용기가 상기 유리섬유를 0.3-10중량%를 함유하고 70-180℃ 온도 범위에서 열적으로 고정되는 것을 특징으로 하는 내열성 및 내압성이 우수한 2축 배향된 용기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 수지가 폴리에틸렌테레프탈레이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성 및 내압성이 우수한 2축 배향된 용기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유리섬유가 섬유직경이 5-20μ 범위이고 섬유길이가 1-6mm 범위에 있는 것을 특징으로 하는 내열성 및 내압성이 우수한 2축 배향된 용기.
KR1019850002065A 1984-03-30 1985-03-28 내열성(耐熱性) 및 내압성(耐壓性)이 우수한 2축배향용기 KR930005178B1 (ko)

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