KR102043344B1 - 플라스틱 표준 물질 및 그 제조 방법 - Google Patents

플라스틱 표준 물질 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

[과제] 분석 장치에 도입하기 위해서 필요한 시료의 양을, 1개 또는 수개의 크기(질량)의 입자로 실현하고, 또한 입자마다의 질량의 편차가 작고, 분석 조작을 간편하고 정밀도 좋게 행하는 것이 가능한 플라스틱 표준 물질 및 그 제조 방법을 제공한다.
[해결 수단] 플라스틱 기재(2)에 1종 이상의 화학 물질(4)이 분산되어 이루어지고, 화학 물질의 농도의 분석에 이용되는 플라스틱 표준 물질(10)에 있어서, 플라스틱 표준 물질은 입상을 이루고, 50개 이상의 플라스틱 표준 물질의 개개의 최대 지름(Dmax)의 평균값(Dav)이 0.1~1.0㎜, 평균값(Dav)으로부터의 최대 지름(Dmax)의 최대값 및 최소값의 차(Dv)가 0.2㎜ 이하, 또한, 50개 이상의 플라스틱 표준 물질의 개개의 질량(W)의 평균값(Wav)이 0.1~0.5㎎, 평균값(Wav)으로부터의 질량(W)의 최대값 및 최소값의 차(Wv)가 0.1㎎ 이하이다.

Description

플라스틱 표준 물질 및 그 제조 방법{PLASTIC STANDARD MATERIAL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 시료 중에 포함되는 화학 물질을 분석할 때에 사용하는 표준 물질과 그 제조 방법에 관한 것이다.
시료 중에 포함되는 화학 물질을 분석하는 방법에는, 크게 나누어, 표준 물질을 필요로 하지 않는 절대 분석법과, 표준 물질의 비교에 의해 정량을 행하는 상대 분석법이 있다. 상대 분석법에서 사용하는 표준 물질로서는, 분석 대상 성분 그 자체의 순물질이 이용되는 경우도 있지만, 시료의 성상에 기인한 분석 오차를 저감하기 위해서, 분석 시료와 같은 조성을 갖는 표준 물질의 사용이 바람직한 경우가 많다.
그래서, 여러 가지의 분석용 표준 물질이 개발되고, 시판되고 있다. 이 중 플라스틱 표준 물질로서 시판되고 있는 것으로서는, 압출 성형 후에 절단한 입경 1~2㎜의 칩 형상이나, 파쇄에 의해 0.5~1㎜의 칩 형상으로 한 것 등이 있다.
또한, 표준 물질은, 표준 시료라고도 칭해진다.
플라스틱 재료에 포함되는 화학 물질을 직접 분석하는 방법으로서는, 열분해 가스 크로마토그래프 분석법(열분해 GC)이나, 열분해 가스 크로마토그래프 질량분석법(열분해 GC-MS) 등이 이용되고 있다. 이들 분석법에서는, 고체 시료를 가열함으로써, 거기에 포함되는 성분이 증발하고, 그 증발 성분을 GC 또는 GC-MS 장치로 분석한다.
이때, 장치에 도입하는 시료의 양이 많으면, 시료의 주성분인 플라스틱이 다량으로 증발하고, 목적으로 하는 화학 물질의 측정의 방해가 되기 때문에, 시료(플라스틱 재료)의 양은 일반적으로 0.5㎎ 정도 이하로 되어 있다.
그 때문에, 미량의 시료 채취가 가능한 표준 물질이 제안되어 있다. 예를 들면, 적린을 포함하는 컴파운드를 분쇄하여 미세하게 하고, 5㎛ 이상의 최대 지름을 갖는 입자의 비율을 감소시키고, 이 분쇄물을 0.1~0.5mg 칭량하여 표준 시료로 하는 기술이 기재되어 있다(특허 문헌 1). 또, 플라스틱 기재 중에 분석 대상의 성분을 분산시킨 표준 시료 시트를 권회하고, 분석시에는 시트를 소정의 크기로 블랭킹하여 사용하는 기술이 기재되어 있다(특허 문헌 2).
일본국 특허 제4770968호 공보 일본국 특허공개 2016-75649호 공보
그러나 특허 문헌 1에 기재된 기술의 경우, 분석 장치에 도입하기 위해서 필요한 시료의 양에 비해 개개의 표준 물질의 입자(질량)가 작기 때문에, 분석시에 다수의 입자를 칭량하지 않으면 안되며, 조작이 번잡해진다는 문제가 있었다.
또, 특허 문헌 2에 기재된 기술의 경우도, 분석시에 블랭킹 조작이 필요하다는 문제가 있었다.
그래서, 본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 분석 장치에 도입하기 위해 필요한 시료의 양을, 1개 또는 수개의 크기(질량)의 입자로 실현하고, 또한 입자마다의 질량의 편차가 작고, 분석 조작을 간편하고 정밀도 좋게 행하는 것이 가능한 플라스틱 표준 물질 및 그 제조 방법의 제공을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 플라스틱 표준 물질은, 플라스틱 기재에 1종 이상의 화학 물질이 분산되어 이루어지고, 상기 화학 물질의 농도의 분석에 이용되는 플라스틱 표준 물질에 있어서, 상기 플라스틱 표준 물질은 입상을 이루고, 50개 이상의 상기 플라스틱 표준 물질의 개개의 최대 지름(Dmax)의 평균값(Dav)이 0.1~1.0㎜, 평균값(Dav)으로부터의 최대 지름(Dmax)의 최대값 및 최소값의 차(Dv)가 0.2㎜ 이하, 또한, 50개 이상의 상기 플라스틱 표준 물질의 개개의 질량(W)의 평균값(Wav)이 0.1~0.5mg, 평균값(Wav)으로부터의 질량(W)의 최대값 및 최소값의 차(Wv)가 0.1㎎ 이하인 것을 특징으로 한다.
이 플라스틱 표준 물질에 의하면, 분석 장치에 도입하기 위해서 필요한 시료의 양을, 1개 또는 수개의 크기(질량)의 입자로 실현하고, 또한 입자마다의 질량의 편차가 작고, 분석 조작을 간편하고 정밀도 좋게 행하는 것이 가능해진다.
본 발명의 플라스틱 표준 물질에 있어서, 상기 플라스틱 표준 물질의 입자 1개에 포함되는 상기 화학 물질의 농도의 편차의 정보가 부여되어 있으면 바람직하다.
본 발명의 플라스틱 표준 물질의 제조 방법은, 플라스틱 기재에 1종 이상의 화학 물질을 균일하게 분산시킨 컴파운드를 형성하는 컴파운드 형성 공정과, 상기 컴파운드를 용융시켜, 액체 중에서 펠릿으로 만드는 펠릿화 공정을 포함하고, 상기 펠릿화 공정에서, 50개 이상의 상기 플라스틱 표준 물질의 개개의 최대 지름(Dmax)의 평균값(Dav)이 0.1~1.0㎜, 평균값(Dav)으로부터의 최대 지름(Dmax)의 최대값 및 최소값의 차(Dv)가 0.2㎜ 이하, 또한, 50개 이상의 상기 플라스틱 표준 물질의 개개의 질량(W)의 평균값(Wav)이 0.1~0.5㎎, 평균값(Wav)으로부터의 질량(W)의 최대값 및 최소값의 차(Wv)가 0.1㎎ 이하가 되도록 조정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 분석 장치에 도입하기 위해서 필요한 시료의 양을, 1개 또는 수개의 크기(질량)의 입자로 실현하고, 또한 입자마다의 질량의 편차가 작고, 분석 조작을 간편하고 정밀도 좋게 행하는 것이 가능한 플라스틱 표준 물질이 얻어진다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스틱 표준 물질을 나타내는 모식 단면도이다.
도 2는, 실시예의 펠릿(플라스틱 표준 물질)의 외관을 나타내는 도면이다.
도 3은, 가열 분석시, 금속제의 샘플 컵에 플라스틱 표준 물질을 시료로서 올려놓은 상태를 나타내는 모식도이다.
도 4는, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스틱 표준 물질의 제조 방법에 있어서의 펠릿화 공정을 설명하는 모식 단면도이다.
도 5는, 비교예의 칩(플라스틱 표준 물질)의 외관을 나타내는 도면이다.
도 6은, 실시예의 펠릿(플라스틱 표준 물질)의 최대 지름(Dmax)과, 빈도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은, 실시예의 펠릿(플라스틱 표준 물질)의 질량(W)과, 빈도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은, 실시예의 펠릿 1개의 질량과, DIBP에 상당하는 질량/전하비의 신호 강도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9는, 비교예의 칩(플라스틱 표준 물질)의 최대 지름(Dmax)과, 빈도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10은, 비교예의 칩(플라스틱 표준 물질)의 질량(W)과, 빈도의 관계를 나타내는 도면이다.
도 11은, 입자 1개당의 화학 물질의 농도의 편차의 정보의 예를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 플라스틱 표준 물질(10)은 입상을 이루고, 매트릭스가 되는 플라스틱 기재(2)에 1종 이상의 화학 물질(4)이 분산되어 이루어지고, 화학 물질의 분석에 이용된다.
플라스틱 기재(2)는, 가소성이 있는 고분자 재료이면 되고, 예를 들면 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합 수지(ABS 수지), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 에폭시 수지, 아크릴 수지, 폴리우레탄을 들 수 있다.
분석 대상이 되는 화학 물질(4)은 한정되지 않고, 금속, 유기 화합물, 무기 화합물 중 어느 하나여도 된다. 금속 및 무기 화합물로서는 예를 들면 질산납, 질산 카드뮴, 질산 크롬, 유화 수은, 수은, 적린을 들 수 있다. 유기 화합물로서는, 예를 들면 프탈산 디2-에틸헥실, 프탈산 부틸벤질, 프탈산 디부틸, 프탈산 디이소부틸, 프탈산 디옥틸, 프탈산 디이소노닐, 프탈산 디이소데실, 데카브로모디페닐에테르를 들 수 있다.
또, 화학 물질(4)은 1종류일 필요는 없고, 복수의 화학 물질을 이용할 수 있다.
또한, 화학 물질(4)은 플라스틱 기재(2)에 용해하는 경우도 있지만, 용해하지 않아도 된다.
여기서, 표준 물질은, JIS Q0030(ISO GUIDE 30):[표준 물질에 관련해서 이용되는 용어 및 정의]에 있어서, 「측정 장치의 교정, 측정 방법의 평가 또는 재료에 값을 부여하는 것에 이용하기 위해서 하나 이상의 특성값이 충분히 균일하고, 적절히 확정되어 있는 재료 또는 물질」이라고 정의되어 있다.
그리고 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스틱 표준 물질은, 거기에 포함되는 화학 물질의 적어도 농도(플라스틱 표준 물질의 질량당)를 측정하고, 확정하는 것으로 한다. 또한, 농도는, 예를 들면 후술하는 펠릿의 질량당의 값으로 할 수 있지만 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 체적당의 농도를 들 수 있다.
본 발명의 플라스틱 표준 물질은 50개 이상의 플라스틱 표준 물질의 개개의 최대 지름(Dmax)의 평균값(Dav)이 0.1~1.0㎜, 평균값(Dav)으로부터의 최대 지름(Dmax)의 최대값 및 최소값의 차(Dv)가 0.2㎜ 이하, 또한, 50개 이상의 상기 플라스틱 표준 물질의 개개의 질량(W)의 평균값(Wav)이 0.1~0.5㎎, 평균값(Wav)으로부터의 질량(W)의 최대값 및 최소값의 차(Wv)가 0.1㎎ 이하이다.
여기서, 도 1에 나타내는 바와 같이, 최대 지름(Dmax)은, 개개의 플라스틱 표준 물질(10)의 치수(d1, d2, ...)를 모든 방향에 대해서 측정했을 때의 최대값이다.
도 6은, 후술하는 실시예의 100개의 플라스틱 표준 물질(10)의 최대 지름(Dmax)과, 빈도의 관계를 나타낸다.
도 6에 있어서 최대 지름(Dmax)은 0.6~0.8㎜의 좁은 범위에 분포하고 있고, 평균값(Dav)은 0.71㎜였다. 또, 최대 지름(Dmax)의 최대값은 0.79㎜, 최소값은 0.60㎜이며, 이로부터 차(Dv)는 0.11㎜(0.71-0.60)이었다.
여기서, 플라스틱 표준 물질(10)의 각 입자가 평균값(Dav) 0.71㎜를 직경으로 하는 구로 가정하면, 체적은 약 0.19㎣가 된다. 플라스틱 표준 물질(10)의 밀도는 매트릭스가 되는 플라스틱 기재(2)의 밀도와 거의 동일하고, 실시예에서는 ABS 수지의 밀도 1.04g/㎤로 간주할 수 있으므로, 플라스틱 표준 물질(10)의 질량은 약 0.19㎎로 산출된다.
이 산출값은, 후술하는 실제의 질량(W)의 평균값(Wav)인 0.22㎎(표 2 참조)과 거의 일치하고 있고, 펠릿(플라스틱 표준 물질(10))이 구형에 가까운 것을 알 수 있다.
여기서, 평균값(Dav), 차(Dv), 평균값(Wav), 차(Wv)를 상기 범위로 규정함으로써 개개의 플라스틱 표준 물질(10)이 구형에 가까워지고, 이하에 설명하는 효과가 발생한다.
우선, 플라스틱 표준 물질(10)이 구형에 가까워지면, 개개의 플라스틱 표준 물질(10)마다의 형상에 편차가 적고, 측정을 정밀도 좋게 행할 수 있게 된다.
또, 도 3에 나타내는 중앙(CE)이 오목한 금속제의 샘플 컵(50)에 플라스틱 표준 물질(10)을 시료로서 올려놓고 가열 분석(예를 들면 열분해 GC-MS)할 때, 가열시에 샘플 컵(50) 내의 플라스틱 표준 물질(10)의 위치에 따라 열을 가하는 방법이 다르고, 측정 결과에 영향을 준다. 그래서, 플라스틱 표준 물질(10)이 구형에 가까우면, 플라스틱 표준 물질(10)을 어디에 두어도 샘플 컵(50) 중앙(CE)의 오목부로 굴러가고, 시료의 위치가 측정마다 달라지지 않는다. 한편, 시료가 부정형이나 특허 문헌 1과 같은 미립자인 경우, 시료가 샘플 컵 내에서 치우쳐서 배치되는 일이 있고, 또 특허 문헌 2와 같은 시트의 블랭킹재의 경우도 시료가 샘플 컵 내에서 치우쳐서 배치되기 쉽고, 측정 정밀도가 저하한다.
한편, 평균값(Dav)이 0.1㎜ 미만이면, 개개의 플라스틱 표준 물질이 너무 작아지고(가벼워지고), 분석 장치에 도입하기 위해 필요한 플라스틱 표준 물질의 양이, 다량(예를 들면 10개)이 되고, 분석 조작이 번잡해진다. 또, 플라스틱 표준 물질의 단위 질량당의 표면적이 과대해지고, 보관 중에 시간과 함께 화학 물질이 표준 물질의 표면으로부터 휘발하기 쉽고, 표준 물질 중의 화학 물질의 농도가 저하하여 정량 정밀도가 저하한다.
평균값(Dav)이 1.0㎜를 초과하면, 개개의 플라스틱 표준 물질이 너무 커지고(무거워지고), 분석 장치에 도입하기 위해서 필요한 플라스틱 표준 물질의 양이 1개라도 너무 많아서, 플라스틱 표준 물질을 더 분할할 필요가 생기고, 분석 조작이 번잡해진다.
차(Dv)가 0.2㎜를 초과하면, 개개의 플라스틱 표준 물질(10)의 질량이 불균일하므로, 측정마다 주성분인 플라스틱의 양이 변동하여 측정의 정밀도가 저하한다. 또, 플라스틱 표준 물질(10)이 구형이 아니라 부정형이 되기 쉽고, 분석할 때, 가열시에 샘플 컵 내의 위치에 따라 열을 가하는 방법이 다르고, 측정 결과에 영향을 준다.
플라스틱 표준 물질의 개개의 질량(W)은, 예를 들면 최소 표시 0.01㎎ 정도의 화학 천칭으로 측정할 수 있다.
도 7은, 후술하는 실시예의 100개의 플라스틱 표준 물질(10)의 질량(W)과, 빈도의 관계를 나타낸다.
도 7에 있어서 질량(W)은 0.1~0.4㎎의 좁은 범위에 분포하고 있고, 평균값(Wav)은 0.22㎎였다. 또, 질량(W)의 최대값은 0.32㎎, 최소값은 0.12㎎이며, 이로부터 차(Wv)는 0.1㎎였다.
한편, 평균값(Wav)이 0.1㎎ 미만이면, 개개의 플라스틱 표준 물질이 너무 작아지고(가벼워지고), 분석 장치에 도입하기 위해 필요한 플라스틱 표준 물질의 양이, 다량(예를 들면 10개)이 되고, 분석 조작이 번잡해진다.
평균값(Wav)이 0.5㎎를 초과하면, 개개의 플라스틱 표준 물질이 너무 커지고(무거워지고), 분석 장치에 도입하기 위해서 필요한 플라스틱 표준 물질의 양이 1개라도 너무 많아서, 플라스틱 표준 물질을 더 분할할 필요가 생기고, 분석 조작이 번잡해진다.
차(Wv)가 0.1㎎을 초과하면, 개개의 플라스틱 표준 물질(10)의 질량이 불균일하므로, 측정마다 주성분인 플라스틱의 양이 변동하여 측정의 정밀도가 저하한다. 또, 플라스틱 표준 물질(10)이 구형이 아니라 부정형이 되기 쉽고, 분석할 때, 가열시에 샘플 컵 내의 위치에 따라 열을 가하는 방법이 다르고, 측정 결과에 영향을 준다.
다음에, 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스틱 표준 물질의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 실시 형태에 따른 플라스틱 표준 물질의 제조 방법은, 플라스틱 기재에 1종 이상의 화학 물질을 균일하게 분산시킨 컴파운드를 형성하는 컴파운드 형성 공정과, 컴파운드를 용융시켜, 액체 중에서 펠릿으로 만드는 펠릿화 공정을 포함한다.
컴파운드 형성 공정에서는, 플라스틱 기재에 1종 이상의 화학 물질을 균일하게 분산시키는 것이 필요하고, 각종 공지의 혼련 방법을 이용할 수 있다. 예를 들면, 각 재료를 첨가하여 혼합한 후, 압출 혼련기에 도입하여 컴파운드를 혼련하고, 또한 압출 혼련기로부터 끈 형상의 컴파운드를 수조로 압출하여 냉각하고, 그 후 절단하는 스트랜드 컷법에 의해, 소정 사이즈(예를 들면, 직경 약 3㎜, 길이 약 3㎜)의 칩을 형성할 수 있다.
또한, 컴파운드 중의 화학 물질을 보다 균일하게 분산시키기 위해, 얻어진 칩을 재차 압출 혼련기에 도입하여 혼련 후, 같은 칩으로 만드는 공정을 복수(예를 들면 3회 정도) 반복하면 된다. 또한, 압출 혼련기로부터 압출되는 초기의 컴파운드는 혼합이 불충분할 우려가 있기 때문에, 플라스틱 표준 물질의 제조에 이용하지 않는 것이 바람직하다.
컴파운드 형성 공정에서는, 예를 들면 롤 혼련기를 이용해도 된다.
펠릿화 공정에서는, 컴파운드를 용융시켜, 액체 중에서 펠릿으로 만들어 플라스틱 표준 물질을 제조한다. 펠릿화의 방법으로서는, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같은 수중 조립기(100)를 이용하고, 용융한 컴파운드(10x)를 압출 혼련기(102)로부터 수조(100w)로 압출하여 커터(104)로 절단하는 수중 컷법을 들 수 있다. 커터(104)로 절단된 컴파운드의 용융체(10c)는 수중에서 표면적이 가장 작은 대략 구형으로 응집(응고)하고, 플라스틱 펠릿(10a)이 된다. 또한, 본 발명에서는 표준 물질로서 측정되기 전의 것을 「플라스틱 펠릿」이라고 칭한다.
플라스틱 펠릿(10a)의 직경은, 주로 수중 조립기(100)의 수조(100w)에 대한 용융한 컴파운드(10x)의 압출 속도를 바꿈으로써 조정할 수 있고, 압출 속도를 크게 할수록 펠릿의 사이즈는 커지는 경향이 있다.
이상과 같이 하여, 도 2에 나타내는 대략 구형의 플라스틱 펠릿(10a)이 얻어지므로, 50개 이상의 플라스틱 펠릿의 개개의 최대 지름(Dmax)의 평균값(Dav)이 0.1~1.0㎜, 평균값(Dav)으로부터의 최대 지름(Dmax)의 최대값 및 최소값의 차(Dv)가 0.2㎜ 이하, 또한, 50개 이상개의 플라스틱 펠릿의 개개의 질량(W)의 평균값(Wav)이 0.1~0.5㎎, 평균값(Wav)으로부터의 질량(W)의 최대값 및 최소값의 차(Wv)가 0.1mg 이하가 되도록, 펠릿화의 파라미터(예를 들면, 수조(100w)에 대한 압출 속도, 커터(104)의 속도)를 조정한다.
한편, 도 5는, 펠릿화 공정에서, 컴파운드를 파쇄기로 단순하게 파쇄한 칩의 외관 사진을 나타낸다. 컴파운드를 파쇄한 경우, 칩은 모서리가 있는 다면체 형상으로, 구형으로는 되지 않는 것을 알 수 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태의 플라스틱 표준 물질에 의하면, 분석 장치에 도입하기 위해서 필요한 시료의 양을, 1개 또는 수개의 크기(질량)의 입자로 실현하고, 또한 입자마다의 질량의 편차가 작고, 분석 조작을 간편하고 정밀도 좋게 행하는 것이 가능해진다.
또, 플라스틱 표준 물질 1개에 포함되는 화학 물질의 농도의 편차의 정보를 부여하는 것이 바람직하다. 또한, 이 편차는, 개개의 화학 물질마다의 농도를 산출하는 것이 아니고, 입자간의 농도의 편차를 나타내는 것이다.
여기서, 본 실시 형태의 플라스틱 표준 물질은, 상술한 바와 같이 분석에 필요한 시료의 양을 1개 또는 수개의 크기(질량)의 입자(플라스틱 표준 물질 또는 그 전의 펠릿)로 실현하는 것이지만, 입자 1개당의 화학 물질의 농도의 편차의 정보를 알 수 있으면, 예를 들면 플라스틱 표준 물질을 이용하여 작성하는 검량선에 기인하는 측정값의 불확실 성분 등을 용이하게 파악할 수 있다는 이점이 있다.
이 때문에, 입자 1개당의 화학 물질의 농도의 편차의 정보를, 플라스틱 표준 물질에 부여하는 것이 바람직한 것이다. 또한, 「편차의 정보」는, 플라스틱 표준 물질의 제품의 패키지에 인쇄물이나 시일로 함께 넣은 형태 외, 전자 매체(CD-ROM 등)나, 제품의 시리얼 번호 등을 웹 사이트에서 입력했을 때에 서버로부터 전달 또는 표시되는 것이어도 된다.
도 11에, 입자 1개당의 화학 물질의 농도의 편차의 정보의 예(인쇄 시일)를 나타낸다.
또, 「편차의 정보」는, 입자 1개당의 화학 물질의 농도의 표준 편차, 상대 표준 편차, 또는 불확실성 등에 한정되는 것이 아니라, 농도와 상관관계가 있는 물리량의 편차(예를 들면 GC-MS 장치에 의한 측정시의 신호 강도의 표준 편차, 상대 표준 편차, 또는 불확실성 등)여도 된다.
본 발명은 상기 실시 형태로 한정되지 않고, 본 발명의 사상과 범위에 포함되는 여러가지 변형 및 균등물에 미치는 것은 말할 필요도 없다.
[실시예 1]
(컴파운드의 형성)
플라스틱 기재로서, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 공중합 수지(ABS 수지)를 사용하고, 화학 물질로서는 프탈산 디이소브틸(DIBP)을 사용하여 컴파운드를 형성했다. 우선, ABS 수지 펠릿 약 1.5㎏을 비닐 봉지에 넣고, DIBP 약 1.6g을 첨가하여 혼합한 후, 압출 혼련기로 컴파운드를 혼련하고, 또한 압출 혼련기로부터 끈 형상의 컴파운드를 수조로 압출하여 냉각하고, 그 후 절단하는 스트랜드 컷법에 의해, 소정 사이즈(직경 약 3㎜, 길이 약 3㎜)의 칩을 형성했다.
얻어진 칩을 재차 압출 혼련기에 도입하여 혼련 후, 같은 칩으로 만드는 공정을 3회 반복했다. 또한, 압출 혼련기로부터 압출된 초기의 컴파운드는 혼합이 불충분할 우려가 있기 때문에, 폐기했다. 최종적으로 얻어진 칩 형상 컴파운드는 약 1㎏이 되었다.
(펠릿화)
얻어진 칩 형상 컴파운드를, 도 4에 나타내는 수중 조립기(100)에 도입하고, 수중 컷법에 의해, 직경 약 0.7㎜의 펠릿을 제조했다. 최종적으로 얻어진 펠릿은 약 40g이었다.
비교를 위해, 펠릿화 공정에서, 상술의 컴파운드를 파쇄기로 단순하게 파쇄 한 칩을 제조하고, 비교예로 했다.
(표준 물질로 만들기 위한 펠릿 중의 DIBP 농도 측정)
실시예에서 얻어진 펠릿 중의 DIBP 농도(펠릿의 질량당)를 용매 추출 GC-MS법에 의해 정량했다. 구체적으로는, 약 500㎎의 펠릿을 정확하게 칭량하여 채취하고, 그 중의 DIBP를 유기용매에 추출하고, DIBP의 표준 용액을 검량선에 이용하여 GC-MS로 분석했다. 그 결과, 펠릿 중의 DIBP 농도는, 966㎎/㎏으로 계산되었다.
(플라스틱 표준 물질의 입자 1개당의 DIBP의 농도 신호 강도의 편차의 측정)
표 1 및 도 8은, 8개의 플라스틱 표준 물질에 대해, 각각 입자 1개의 질량과, 각 입자를 열분해 GC-MS로 분석했을 때의 DIBP에 상당하는 질량/전하비의 신호 강도의 관계를 나타낸다. 또, 도 8 중의 직선은, 8개의 플롯의 최소 제곱법에 따른 회귀 직선이며, 입자의 질량과 신호 강도 사이에 양호한 직선 관계가 있는 것을 알 수 있다.
여기서, 신호 강도는 플라스틱 표준 물질의 입자 1개에 포함되는 DIBP의 질량에 비례하므로, 이 신호 강도를 펠릿 1개의 질량으로 나눈 단위 질량당의 신호 강도의 편차로부터, 입자 1개당의 농도의 편차를 어림할 수 있다.
이와 같이 하여 단위 질량당의 신호 강도를 구한 결과를 표 1에 나타낸다. 8개의 입자에 대해, 신호 강도의 편차를 나타내는 상대 표준 편차는 5.1%이다. 이 값이 입자 1개당의 농도의 편차의 어림값, 즉 농도의 「편차의 정보」이다.
Figure 112018015092224-pat00001
도 6에 실시예의 펠릿의 최대 지름(Dmax)과, 빈도의 관계를 나타내고, 도 7에 실시예의 펠릿의 질량(W)과, 빈도의 관계를 나타낸다. 마찬가지로 도 9에 비교예의 펠릿의 최대 지름(Dmax)과, 빈도의 관계를 나타내며, 도 10에 비교예의 펠릿의 질량(W)과, 빈도의 관계를 나타낸다.
또, 표 2에 이들 결과를 정리했다.
Figure 112018015092224-pat00002
표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예의 평균값(Dav)은 0.71㎜였다. 또, 최대 지름(Dmax)의 최대값은 0.79㎜, 최소값은 0.60㎜이며, 이로부터 차(Dv)는 0.11㎜(0.71-0.60)였다.
또, 실시예의 펠릿의 질량의 평균값(Wav)은 0.22㎎였다. 또, 질량(W)의 최대값은 0.32㎎, 최소값은 0.12㎎이며, 이로부터 차(Wv)는 0.10㎎였다.
여기서, 실시예의 펠릿이 평균값(Dav) 0.71㎜를 직경으로 하는 구로 가정하면, 체적은 약 0.19㎣가 된다. 펠릿의 밀도는 매트릭스가 되는 ABS 수지의 밀도 1.04g/㎤로 간주할 수 있으므로, 펠릿의 질량은 약 0.19㎎으로 산출된다. 이 산출값은, Wav=0.22㎎과 거의 일치하고 있고, 실시예의 펠릿이 구형에 가까운 것을 알 수 있다.
한편, 비교예의 칩의 최대 지름의 평균값(Dav)은 1.02㎜였다. 또, 최대 지름(Dmax)의 최대값은 2.05㎜, 최소값은 0.30㎜이며, 이로부터 차(Dv)는 1.03㎜(2.05-1.02)였다.
또, 비교예의 칩의 질량(W)의 최대값은 1.03㎎, 최소값은 0.14㎎이며, 이로부터 차(Wv)는 0.60㎎였다.
이상과 같이, 비교예의 칩은, Dav, Dv, Wav, Wv 중, 적어도 1개(구체적으로는 Dv, Wv)가 본 발명의 범위로부터 벗어났다.
그리고 비교예의 칩을 평균값(Dav) 1.02㎜를 직경으로 하는 구로 가정하면, 체적은 약 0.56㎣가 되고, 칩의 질량은 약 0.58㎎으로 산출된다. 이 산출값은, Wav=0.43㎎과 괴리되어 있고, 도 5를 참조해도 비교예의 칩이 비구형의 부정형인 것을 알 수 있다.
2: 플라스틱 기재 4: 화학 물질
10: 플라스틱 표준 물질 10a: 플라스틱 펠릿
10x: 컴파운드 10c: 컴파운드의 용융체

Claims (3)

  1. 플라스틱 기재에 1종 이상의 화학 물질을 균일하게 분산시킨 컴파운드를 형성하는 컴파운드 형성 공정과,
    상기 컴파운드를 용융시켜, 액체 중에서 펠릿으로 만드는 펠릿화 공정을 포함하고,
    상기 펠릿화 공정에서 수중 조립기를 이용하여 상기 용융한 컴파운드를 수중에서 압출함으로써 플라스틱 표준 물질을 제조하고, 상기 플라스틱 표준 물질의 제조 시에, 50개 이상의 상기 플라스틱 표준 물질의 개개의 최대 지름(Dmax)의 평균값(Dav)이 0.1~1.0㎜, 평균값(Dav)으로부터의 최대 지름(Dmax)의 최대값 및 최소값의 차(Dv)가 0.2㎜ 이하, 또한, 50개 이상의 상기 플라스틱 표준 물질의 개개의 질량(W)의 평균값(Wav)이 0.1~0.5㎎, 평균값(Wav)으로부터의 질량(W)의 최대값 및 최소값의 차(Wv)가 0.1㎎ 이하가 되도록 상기 수중 조립기의 압출 속도 및 커터의 속도를 조정하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 표준 물질의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
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