KR100633788B1 - 의약 용기용 수지 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 65~99.7중량% 및 핵제 0.01~1중량%를 포함하여 이루어지는 의약용기용 수지조성물에 관한 것으로서, 본 발명의 수지조성물은, 스팀멸균 후 수지의 물성저하가 없고, 멸균 안정성이 우수하며, 내충격성, 연질성, 투명성이 탁월하여, 의약용 용기에 적합한 재료로 제공된다.
연질성, 내충격성, 투명성, 의약용기, 수지 조성물

Description

의약 용기용 수지 조성물{RESIN COMPOSITION FOR A MEDICAL CONTAINER}
본 발명은 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 및 핵제를 포함하여 이루어지는 의약용기용 폴리프로필렌 수지조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 멸균 안정성이 우수하며, 내충격성, 연질성, 투명성이 탁월한 의약용기용 재료를 보다 경제적으로 제공할 수 있다.
의료용 기기, 용구 등의 세균, 바이러스 감염 문제의 해결 방안의 하나로서 고분자 재료를 이용한 일회용 의료용구의 중요성이 점차 고조되고 있다. 이들 일회용 의료용구들은 감염방지를 기본적인 목적으로 하고 있지만, 특수한 분야에서도 광범위하게 사용될 수 있는 위생적인 조건을 구비할 것이 요구된다. 현재, 포도당 수용액 등 링거 주사액의 용기는 고온/고압 수증기를 이용하여 멸균시키는 스팀 멸균 방법을 이용하기 때문에 멸균조건하에서 고분자 재료의 안전성이 필수적이며, 수송/보관/취급 중 내충격 안정성이 요구된다.
폴리프로필렌은 용융온도가 140℃ 이상이기 때문에, 스팀 멸균조건인 120℃ 부근에서의 변형 안정성이 우수하며, 랜덤 공중합체의 경우 투명성이 우수하여 근래 유리병이 주류를 차지하고 있는 링거액용 용기로의 이용이 증가하고 있다. 링거 주사액용 용기로 이용할 수 있으려면 다음의 요건을 만족하여야 하는데, ⅰ) 멸균전후에, 수지의 기계적 물성이 그대로 유지되고, 용출시험 결과가 국가가 지정한 약전 규격을 만족시키는 멸균안정성이 확보되어야 하고, ⅱ) 내용물의 변질여부를 확인할 수 있도록 투명성이 확보되어야 하며, ⅲ) 취급/이동/이용에 용이하도록 연질성이 확보되어야 하고, ⅳ) 낙하 테스트시 파손되지 않아야 한다. 현재 이용되고 있는 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체의 경우, 투명성 및 멸균 안정성은 만족할 만한 수준에 이르렀지만, 저온보관/수송시 연질성, 내충격성 및 투명성은 부족하다는 단점이 있었다.
본 발명의 목적은 투명성이 우수하고 멸균후 용출물이 없으면서도 연질성, 내충격성 및 투명성이 우수한 의약용기용 수지조성물을 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 수지 조성물은, 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 65~99.7중량% 및 핵제 0.01~1중량%를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 상기 수지는 용융지수가 0.5~15g/10분(230℃)인 것이 바람직하다. 본 발명에서 용융지수가 0.5g/10분(230℃) 이하인 경우, 흐름성이 부족하여 용기성형이 어려우며, 용융지수가 15g/10분(230℃)이상인 경우, 고분자의 점도가 낮아 용기 성형시 용기의 두께가 불균일해진다.
본 발명에서 사용되는 상기 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체는, 두 가지 중합이 반응기에서 순차적으로 진행되므로써 제조될 수 있다. 먼저 중합 반응장치 에 에틸렌과 프로필렌을 동시에 투입하여 에틸렌과 프로필렌을 랜덤 공중합시킨다. 이 때, 랜덤 공중합된 에틸렌 성분의 양은, 상기와 같이 랜덤 공중합된 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합부분의 총량을 100중량%로 하였을 때, 0.5~15.0중량%인 것이 바람직하다. 이 에틸렌 성분의 양이 0.5중량% 미만이면 공중합체의 결정화도가 필요이상으로 높아져서, 생성된 조성물의 투명성을 저하시키게 되며, 15.0중량%를 초과하면 내열성이 떨어지므로 의료용 용기의 재질로는 부적합하게 된다.
중합반응기 내에서 먼저 상기와 같이 에틸렌과 프로필렌을 랜덤 공중합시킨 후, 이어지는 일련의 반응에서, 바람직하게는, 에틸렌 함량이 0.5~15.0중량%인 결정성 에틸렌-프로필렌 공중합부분 65~95중량%와 에틸렌 함량이 20~70중량%인 탄성 에틸렌-프로필렌 공중합부분 5~35중량%로 이루어지는 에틸렌-프로필렌 블록 공중합부분을 더 형성시키므로써, 최종적으로 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체가 만들어진다.
상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합부분에 포함되는 상기 결정성 에틸렌-프로필렌 공중합부분의 양이 65중량% 미만이면, 강도 등의 기계적 물성이 저하하게 되며, 95중량%를 초과하면, 탄성 및 내열성이 떨어진다. 또한, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합부분에 포함되는 상기 탄성 에틸렌-프로필렌 공중합부분의 양이 5중량% 미만이면, 탄성이 저하되며, 35중량%를 초과하면, 강도 등의 기계적 물성이 떨어진다.
상기 결정성 에틸렌-프로필렌 공중합부분에 있어서의 에틸렌 함량이 0.5중량% 미만이면, 수지 조성물의 투명성이 저하되고, 15.0중량%를 초과하면 내열성이 감소 하게 된다. 또한, 상기 탄성 에틸렌-프로필렌 공중합부분에 있어서의 에틸렌 함량이 20중량% 미만이면, 공중합체의 탄성이 감소하여 내충격성이 저하되며, 70중량%를 초과하는 경우에는, 강도 등의 기계적 물성이 저하하게 된다.
상기 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체의 절대 점도는 0.5~1.5dl/g인 것이 바람직하다. 상기 절대점도가 0.5dl/g 미만인 경우에는, 블록 공중합체를 포함하는 조성물의 가공시, 성형직후에는 분산성이 양호하나, 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합부분의 결정화가 진행됨에 따라, 블록 공중합체 성분이 제품 표면으로 기어 나오는 현상이 발생하여, 투명성이 저하되고 제품의 외관을 크게 해치게 된다. 한편, 절대 점도가 1.5dl/g 보다 큰 경우에는, 탄성 공중합체를 포함하는 조성물의 성형시 탄성 공중합체 성분의 분산성이 저하되어 투명성이 감소한다.
본 발명의 수지조성물에는, 상기 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 수지가 65~99.7중량% 포함되는데, 이 함량이 65중량% 미만이면, 수지 조성물에 있어서 내충격성 등의 기계적 물성이 저하하고, 99.7중량%를 초과하면, 연질성이 떨어지게 된다.
본 발명에 사용되는 상기의 핵제는 제품의 투명도 향상을 위해 사용하는 것으로서, 상기 핵제로는 일반적으로 사용되는 핵제를 사용할 수 있으며, 알루미늄히드록시디-tert-부틸벤조에이트와 같은 알루미늄계 핵제, 및 소디움-2,2'-메틸렌비스(4,6-디-tert-부틸페닐)포스페이트와 같은 유기 포스페이트 금속염계 핵제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 바람직하게 사용할 수 있으며, 유기 포스페이트 금속염계 핵제를 사용하는 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 수지조성물에는, 상기 핵제가 0.01~1중량% 포함되는데, 이 함량이 0.01중량% 미만이면, 수지 조성물의 투명도가 만족스럽지 않게 되고, 1중량%를 초과하면, 수지 조성물의 기계적 물성이 저하하게 된다.
본 발명의 수지조성물에는 상기의 성분들 이외에, 산화방지제, 촉매잔류물 중화제(이하, '촉매중화제'라고 한다) 등의 첨가제를 포함할 수 있으며, 이들을 첨가할 경우, 그 종류와 함량은 당분야에 공지된 바에 따라 사용할 수 있다.
예를 들어, 고온/고압 스팀 멸균에 의한 용출물 발생 및 물성저하를 방지하기 위해 사용되는 산화방지제로서는, 페놀계 산화방지제 및 포스파이트계 산화방지제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 0.01~0.5중량% 사용하는 것이 바람직하다. 페놀계 산화방지제의 바람직한 예는 테트라키스(메틸렌(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시)히드로시리네이트), 1,3,5-트리메틸-트리스(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시벤젠) 등을 들 수 있고, 포스파이트계 산화방지제로는 트리스(2,4-디-tert-부틸페놀)포스파이트 등을 들 수 있다.
본 발명의 수지조성물에 사용될 수 있는 상기 촉매중화제는 폴리머 합성시 사용된 촉매가 폴리머 내에 잔류되어 촉매잔류물로 남을 경우 이것을 중화시키기 위하여 첨가하는 것으로서, 0.01~0.5중량%를 사용하는 것이 적합하며, 이러한 수지조성물류에서 일반적으로 사용되는 촉매중화제를 사용할 수 있다. 바람직한 촉매중화제로는 칼슘스테아레이트 및 합성 히드로탈사이트를 들 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예에 의하여 보다 구체적으로 이해될 수 있으며, 하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 예에 지나지 않는 것으로서, 본 발명의 보호 범위를 제한하는 것은 아니다.
[실시예]
본 발명의 각 실시예 및 비교예에 있어서의 제반 물성의 측정방법은 다음과 같다.
① 용융지수
ASTM D1238에 의거하여 230℃, 2.16kg의 하중으로 측정하였다.
② 흐림도(haze)
ASTM D1003에 의거하여 측정하였다.
③ 충격강도(Izod impact strength)
ASTM D256에 의거하여, 상온 및 O℃에서, 톱니모양의 시료에 대하여 측정하였다.
④ 굴곡강도
ASTM D638에 의거하여 4호형 시편을 제작하여 측정하였다.
⑤ 용출물 테스트(Migration test)
일본 약전규정에 따라 측정하였다.
⑥ 낙하 테스트
0℃에서 보관한 후 2m 높이에서 낙하시켜 파손 여부를 확인하였다.
⑦ 부유물 테스트
용출 시험 후 용액 중에 부유되어 있는 입자를 입자경 측정기로 측정하였다.
⑧ 멸균후 외관 안정성
수지조성물로 시편을 제작하고, 120℃에서 스팀 멸균 처리 후, 육안으로 외관의 변형여부를 관찰하였다.
실시예
하기의 표 1에 기재된 바와 같이, 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 99.67중량%(용융지수 2.0g/10분), 핵제 0.1중량%, 촉매중화제로서 합성 히드로탈사이트 0.03중량%, 페놀계 산화방지제 0.1중량% 및 포스파이트계 산화방지제 0.1중량%을 혼합한 후, 2축 압출기를 통해 용융 혼합하여 펠렛을 제조하고, 이 펠렛을 사용하여 상기의 방법으로 상기 실험 항목을 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
비교예 1
실시예의 조성 중, 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 대신에 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체를 99.77중량% 사용하고, 핵제가 사용되지 않은 것 이외에는 실시예와 동일하게 하여 펠렛을 제조하고, 이 펠렛을 사용하여 상기의 방법으로 상기 실험 항목을 측정하고, 그 결과를 표1에 나타내었다.
비교예 2
실시예의 조성 중, 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 대신에, 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체 89.67중량% 및 에틸렌-부틸렌 공중합체 10중량%를 사용한 외에는 실시예와 동일하게 하여 펠렛을 제조하고, 이 펠렛을 사용하여 상기의 방법으로 상기 실험 항목을 측정하고, 그 결과를 표1에 나타내었다.
[표 1]
실시예 비교예 1 비교예 2
조성(중량%)
프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체*1 99.67 - -
프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체*2 - 99.77 89.67
에틸렌-부틸렌 공중합체*3 - - 10
핵제*4 0.1 - 0.1
합성 히드로탈사이트 0.03 0.03 0.03
페놀계 산화방지제*5 0.1 0.1 0.1
포스파이트계 산화방지제*6 0.1 0.1 0.1
수지의 물성
용융지수(MI) 3 2 3
흐림도(Haze)(%) 35 65 32
충격강도(상온) 45 9 35
충격강도(0℃) 6 3 7
굴곡강도(kg/㎠) 7000 10500 8500
약전시험
용출시험(JP) 적합 적합 적합
낙하테스트(0℃) 적합 부적합 적합
부유물테스트 적합 적합 적합
멸균안정성 적합 부적합 적합
*1 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체: CS200, 전체 에틸렌 함량 8.0중량%(에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합부분 중의 에틸렌 함량 2.5중량%, 결정성 에틸렌-프로필렌 공중합부분 중의 에틸렌 함량 2.5중량%, 탄성 에틸렌-프로필렌 공중합부분 중의 에틸렌 함량 40중량%), 삼성아토피나(주) 제조
*2 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체: RB230, 에틸렌 함량 2.5중량%, 삼성아토피나(주) 제조
*3 에틸렌-부틸렌 공중합체: Tafmer, 미쓰이(주) 제조
*4 핵제: 유기 포스페이트 금속염계 핵제 NA-21, Asahi Denka 제조
*5 폐놀계 산화방지제: Irganox 1010, Ciba Specialty Chemicals 제조
*6 포스파이트계 산화방지제: Igarfos 168, Ciba Specialty Chemicals 제조
상기 표 1에 나타난 결과에서 알 수 있듯이, 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체를 단독으로 사용한 비교예 1에서는 흐림도, 충격강도, 낙하테스트, 멸균안정성 등에서 열악한 수지조성물이 얻어졌다. 이를 보완하기 위해서는, 비교예 2에서와 같이, 에틸렌-부틸렌 공중합체와 같은 에틸렌-알파올레핀 공중합체를 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체와 함께 사용하여야만 원하는 수준의 물성을 얻을 수 있었다. 그러나, 실시예에서와 같이, 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체를 사용하게 되면, 별도의 에틸렌-알파올레핀 공중합체를 추가적으로 사용하지 않고도, 원하는 수준의 물성을 얻을 수 있었다.
본 발명의 폴리프로필렌 수지조성물은, 별도의 에틸렌-알파올레핀 공중합체를 추가적으로 사용하지 않고도, 스팀멸균 후 후 수지의 물성저하가 일어나지 않고 우수한 멸균 안정성을 나타내며, 연질성,내충격성, 및 투명성이 우수하므로, 경제적으로 의약용기를 제조하기에 매우 적합하다.

Claims (6)

  1. 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합부분과 에틸렌-프로필렌 블록 공중합부분으로 이루어지고, 상기 에틸렌-프로필렌 블록 공중합부분은 결정성 에틸렌-프로필렌 공중합부분 65~95중량%와 탄성 에틸렌-프로필렌 공중합부분 5~35중량%로 이루어지며, 상기 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합부분 중의 에틸렌 함량은 0.5~15.0중량%이고, 상기 결정성 에틸렌-프로필렌 공중합부분 중의 에틸렌 함량은 0.5~15.0중량%이며, 상기 탄성 에틸렌-프로필렌 공중합부분 중의 에틸렌 함량은 20~70중량%인 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체 65~99.7중량% 및 핵제 0.01~1중량%를 포함하여 이루어지는 의약용기용 수지조성물.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 프로필렌-에틸렌 랜덤-블록 공중합체의 절대 점도는 0.5~1.5dl/g인 것을 특징으로 하는 의약용기용 수지조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 핵제는 알루미늄계 핵제 및 유기 포스페이트 금속염계 핵제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 의약용기용 수지조성물.
  5. 제1항에 있어서, 산화방지제 0.01~0.5중량% 및 촉매잔류물 중화제 0.01~0.5중량%를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 의약용기용 수지조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 산화방지제는 페놀계 산화방지제 및 포스파이트계 산화방지제로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 의약용기용 수지조성물.
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