KR20060132994A - 높은 가스 배리어성을 갖는 합성 수지제 용기 - Google Patents

Abstract

용기 본체의 내표면 및/또는 외표면에 가스 배리어성이 높은 피복을 갖는 합성 수지제 용기에 있어서, 상기 피복(2)을, 적어도 하나의 가스 배리어성 막(2a)과 가장 표면측에 1개 위치하는 피막(2b)을 포함하는 적층막으로 구성된다. 피복 막(2b)의 가장 표면측에 위치하는 층은 물과의 접촉각이 80 ~ 100°인 발수성을 갖는다. 상기 각 막을 구성하는 각 층(2a,2b)은, 증착에 의해 형성되어, 또한, 굴절률이 1.3 ~ 1.6의 범위이다.

피막, 산화 규소 화합물 층, 유기계 규소 화합물 층

Description

높은 가스 배리어성을 갖는 합성 수지제 용기{SYNTHETIC RESIN CONTAINER WITH HIGH GAS BARRIER PERFORMANCE}

본 발명은, 폴리에틸렌 테레프탈레이트제 병, 소위 PET 병으로 대표되는 합성 수지 용기에 관한 것으로, 그 용기로의 가스의 투과, 특히 산소 가스의 투과를 방지해서 용기 내용물의 품질의 안정 유지를 도모하려고 하는 것이다.

최근, 청량 음료, 알코올 음료, 기름, 간장 등을 넣는 용기로는 취급이 용이해서 폐기, 반송, 리사이클 등의 관점에서 합성 수지제 블로우 성형 용기가 많이 사용되게 되었다. 이러한 종류의 용기는, 유리로 만든 용기와 비교하여 산소 가스 또는 이산화 탄소 가스가 투과하는 것을 피할 수 없어서, 용기 내용물의 품질을 유지할 수 있는 기간, 소위, 저장 수명이 짧음이 염려되었다.

이러한 문제에 대처하기 위한 기술로서, 예를 들면 JP-A-2000-109076호 공보에는, 병의 내면에 증착 또는 스퍼터링에 의해 가스 배리어성이 높은 피막(SiO_x)을 코팅한 것이 제안되어 있다.

상기 종래 기술에 따른 용기는, 코팅을 실시하지 않은 용기와 비교하여 산소 배리어성을 몇 배 이상 향상시킬 수 있지만, 특히 80℃를 초과하는 온도에서 내용 물을 용기 내에 충전할 경우, 용기가 원래 가지고 있는 가스 배리어성의 저하를 피할 수 없어 (이는 배리어 막에 크랙이 발생하기 때문인 것으로 추측됨), 이 점에 관한 개선을 필요로 한다.

또, 가스 배리어성이 높은 피막을 용기의 외표면에 구비하는 것에 있어서, 특히, 용기 외표면에 열수 샤워를 끼얹는 내용물의 살균 처리 등이 실시되었을 경우에 가스 배리어성의 저하를 가져온다는 것도 우려된다.

[발명의 개시]

본 발명의 과제는, 고온의 내용물을 충전할 경우나 열수 샤워 등의 열적인 처리를 받았을 경우 등, 용기가 그 내외에서 고온에 노출되더라도 가스 배리어성을 높은 상태 그대로 유지할 수 있는 신규한 합성 수지제 용기를 제안하는 것이다.

본 발명은, 용기 본체의 내표면 및/또는 외표면에 가스 배리어성이 높은 피막을 갖는 합성 수지제 용기에 관한 것으로, 상기 피막은, 적어도 가스 배리어성 막과, 가장 표면측에 위치하는 피복 막을 포함하는 적층 막으로 되어, 피복 막의 가장 표면측에 위치하는 층은 물과의 접촉각이 80 ~ 100°인 발수성을 갖고, 상기 각 막을을 구성하는 각 층은 증착에 의해 각각 형성되고, 또한, 굴절율이 1.3 ~ 1.6의 범위인 것을 특징으로 하는, 높은 가스 배리어성을 갖는 합성 수지제 용기이다.

본 명세서에서, "피복 막이 가장 표면측에 위치한다"라 함은, 용기 본체의 내표면 또는 외표면 어디에 피막이 설치된 경우라도, 피복 막은 가스 배리어성 막보다 상기 표면측에 위치해서 그 가스 배리어성 막을 덮도록 배치되어 있는 것을 의미한다.

본 발명에 의하면, 용기 본체의 내표면 및/또는 외표면에, 가스 배리어성 막 및 피복 막을, 그 피복 막이 가장 표면측에 배치된 적층막으로 설치함에 의하여, 고온의 내용물이 충전되거나, 열수 샤워에 의한 처리가 실시되더라도 용기의 가스 배리어성에 악영향을 주지 않는다. 특히, 용기 본체의 내표면과 외표면 모두에 적층 막을 설치해서, 가스 배리어성을 더욱 높이는 것이 가능하다.

상기 구성을 갖는 용기에서, 가스 배리어성 막과 피복 막은, 서로 인접하게 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 가스 배리어성 막을, 산화 규소를 주성분으로 하는 산화 규소 화합물 층이라고 하고, 피복 막은 유기계 규소 화합물 층이라고 하는 것이 바람직하다.

상기 적층막과 용기 본체의 가장 표면 사이에는, 유기계 규소 화합물 층으로 되는 베이스 막(base coating)을 배치할 수 있다.

이하, 도면을 이용하여 본 발명을 더 구체적으로 설명한다.

도 1은, 본 발명의 한 실시형태에 따른 용기의 요부(要部) 단면도.

도 2는, 본 발명의 다른 실시형태에 따른 용기의 요부 단면도.

도 3은, 산소 투과량과 BIF 값을 비교해서 나타낸 그래프.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

도 1은, 이축 연신 블로우 성형에 의해 성형된 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지로 만든 용기의 요부를 나타내고, 참조 숫자 1은 용기 본체를 구성하는 벽부, 2는 벽부(1)의 내표면에 설치되어 용기 내 또는 용기 외로 가스(특히, 산소 가스나 탄산 가스 등)의 투과를 방지하는 배리어성이 높은 피막이다.

도 1에 있어서, 피막(2)은 산화 규소 화합물(SiO_x)을 주성분으로 하여 벽부(1)에 인접하게 배치된 산화 규소 화합물 층(주로 가스의 투과를 방지하는 배리어성을 갖는 층)(2a)과, 산화 규소 화합물 층(2a)의 표면에 위치하는 유기계 규소 화합물 층(2b)으로 이루어져 있다.

높은 가스 배리어성을 갖는 상기 산화 규소 화합물 층(2a)보다도 표면측에, 상기 유기계 규소 화합물 층(2b)을 설치함으로써, 용기 내에 고온의 내용물을 충전하더라도 가스 배리어성은 높은 상태 그대로 유지된다.

피막(2)을 구성하는 층 중, 산화 규소 화합물 층(2a)은 산화 규소(SiO_x) 화합물과 적어도 규소, 탄소, 수소, 및 산소로 되는 화합물(산화 규소를 주체로 하는 층)로 구성되고, 유기계 규소 화합물 층(2b)은 적어도 규소, 탄소, 수소, 및 산소로 되는 화합물로 구성된다.

상기 산화 규소 화합물 층(2a)은 물과의 접촉각이 20°~ 40°의 범위에 있는 것에 대해서, 상기 유기계 규소 화합물 층(2b)은 물과의 접촉각이 80°~ 100°이고 높은 발수성을 갖는 막이 된다. 피막(2)의 가장 표면측에 위치한 층의 물과의 접촉각을 80 ~ 100°로 함으로써, 가령 중간층에 배치된 친수성 층 등에 크랙이 발생한 경우에도, 상기 크랙에의 수분의 침입이나, 침입한 수분에 의한 크랙의 확대가 없어지고, 이것에 의해 가스 배리어성의 저하를 억제할 수 있다고 생각된다.

각 막을 구성하는 각 층은, 굴절율을 1.3 ~ 1.6의 값으로 한다. 각 층의 굴절율을 1.3 ~ 1.6의 범위로 설정함으로써, 용기의 양호한 투명성을 유지할 수 있다.

도 2는 용기 본체의 벽부(1)와 산화 규소 화합물 층(2a) 사이에 베이스 막으로서 유기계 규소 화합물 층(2c)을 배치한 본 발명의 다른 실시 형태를 나타낸 것이다. 유기계 규소 화합물 층(2c)은, 적어도 규소, 탄소, 수소, 및 산소로 되는 화합물로 구성되어 있다. 이러한 유기계 규소 화합물 층(2c)을 개재시킴으로, 그 유기계 규소 화합물 층(2c)을 갖지 않는 2층 막의 경우보다 더 높은 가스 배리어성을 발현하게 하는 것이 가능하다는 것을 확인했다. 그 이유는, 산화 규소 화합물 층(2a)과 용기 본체의 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 밀착성이 양자간에 개재시킨 유기계 규소 화합물 층(2c)에 의해 높아지기 때문에, 표면 층이 되는 유기계 규소 화합물 층(2b)의 성막시에 충격 등이 작용해도 산화 규소 화합물 층(2a)에 크랙 등이 발생하기 어렵게 되는 것으로 추측된다.

상기 산화 규소 화합물 층(2a), 유기계 규소 화합물 층(2b,2c)은 성막 공정에 있어서, 가스 종류, 가스 유량 및 고주파(RF) 출력을 적당하게 조절함으로써 여러 막을 형성할 수 있으므로, 이 점에 대해서는 특별하게 한정되지 않는다.

또한, 가스 배리어성 막, 피복 막 및 베이스 막은 상기 구성과 같이 각각 단일 층으로 이루어지는 막이여도 좋고, 복수의 층을 적층한 적층막이여도 좋기 때문에 이 점에 관해서도 한정되지 않는다.

용기의 내외를 막론하고, 벽부(1)로부터 순차적으로, 베이스 막, 가스 배리 어성 막, 피복 막을 형성한 3층의 적층막을 피막으로 할 경우, 그 베이스 막에 가스 배리어성 막의 밀착에 유용한 유기계 규소 화합물 층을 적용하는 것이 가능해서, 이 경우에는 베이스 막의 조성비를 피복 막의 조성비와 거의 동일하게 함으로써, 성막 조건은 두 가지 조건으로 끝나고, 증착 처리시에 사용하는 가스 종류의 증가를 초래함이 없게 된다.

실시예

내열화를 도모한 PET 병의 내표면에 고주파 펄스를 사용한 플라즈마 CVD에 의해 피막을 형성해서 산소 배리어성(산소 투과 및 수분 투습도)에 대해서 조사를 행했다. 또한, 플라즈마 CVD에 있어서의 펄스 방전 조건은, 온:0.1초, 오프:0.1초이다.

표 1에, PET(내벽부)/유기계 규소 화합물 층/산화 규소 화합물 층/유기계 규소 화합물 층으로 되는 적층막을 갖는 병의 결과를 나타낸다. 표 2에, 산화 규소 화합물 층만을 설치한 병의 결과를 나타낸다. 표 3에, PET(내벽부)/유기계 규소 화합물 층/산화 규소 화합물 층으로 이루어진 적층막을 갖는 병의 결과를 나타낸다. 또한, 표 4에, PET/산화 규소 화합물 층/유기계 규소 화합물 층으로 되는 적층막을 갖는 병의 결과를 나타낸다.

또한, 표 중의 "DEPO"는 방전 시간(예를 들면, 8의 경우에는 펄스 방전 8초를 의미)이고, "HMDSO"는 헥사메틸-디실록산이며, 가스 유량의 "sccm"은 0℃, 1기압의 상태에서, 1분 동안 흐르는 가스량(cc)이다. 또한, "원료 가스의 조성비"는 HMDSO, 산소, 질소, 아르곤 등의 가스가 혼합된 상태에서의 비이고, "투습도 40℃- 75% RH"는 보관 환경의 온도와 상대 습도이며, "BlF"는 미성막 품과 비교한 배리어성 개량율이다.

도 3은 표 1 ~ 4의 산소 투과와 BIF 값을 비교해서 나타낸 그래프이다. 도 3에서 명확한 바와 같이, 본 발명에 따른 용기(적합예)에 있어서는, 91℃의 내용물을 충전해도 열에 의한 영향을 거의 받지 않고, 높은 배리어성이 유지되는 것을 확인할 수 있었다.

상기한 바로부터 분명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 고온 충전이나 열수 샤워 등에 의해 용기의 내외가 고온에 노출되어도 높은 가스 배리어성을 유지할 수 있는 합성 수지제 용기를 제공할 수 있다.

Claims (5)

1. 용기 본체의 내표면 및/또는 외표면에 가스 배리어성이 높은 피막을 갖는 합성 수지제 용기로서,

   상기 피막은, 적어도 하나의 가스 배리어성 막과, 가장 표면측에 위치하는 피복 막을 포함하는 적층막으로 되고,

   상기 피복 막의 가장 표면측에 위치하는 층은, 물과의 접촉각이 80 ~ 100°인 발수성을 갖고,

   상기 각 막을 구성하는 각 층은, 증착에 의해 형성되고, 또한, 굴절율이 1.3 ~ 1.6의 범위인

   것을 특징으로 하는, 높은 가스 배리어성을 갖는 합성 수지제 용기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 가스 배리어성 막과 상기 피복 막은 서로 인접 배치된 것인, 합성 수지제 용기.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 적층막과, 상기 용기 본체의 가장 표면 사이에 베이스 막을 갖는, 합성 수지제 용기.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 가스 배리어성 막은 산화 규소를 주성분으로 하는 산화 규소 화합물 층이고, 상기 피복 막은 유기계 규소 화합물 층인, 합성 수지제 용기.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 적층막과 상기 용기 본체의 가장 표면 사이에 베이스 막을 갖고, 상기 베이스 막은, 유기계 규소 화합물 층으로 되는, 합성 수지제 용기.

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