KR20000059198A - 폴리에스테르계 유아용 수유병 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열탕소독시 비스페놀-A와 같은 환경호르몬이 배출되지 않고, 반복내열성이 특히 우수한 폴리에스테르계 유아용 수유병 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 나프탈렌디카르복실산 60~100몰%와 테레프탈산 0~40몰%로 이루어진 산성분과 에틸렌글리콜 0~80몰%와 싸이클로헥산디메탄올 20~100몰%로 이루어진 글리콜 성분이 중축합되어 제조된 호모 또는 공중합 폴리에스테르계 수지로 구성되며, 유리전이온도(Tg)가 120℃ 이상이고 투명도가 85% 이상인 것을 특징으로 한다. 본 발명은 폴리에스테르게 수지 중합시 싸이클로헥산디메탄올을 공중합 성분으로 사용하여 수지의 반복 내열성을 향상시킨 다음 블로우성형 방식으로 수유병을 제조한다.

Description

폴리에스테르계 유아용 수유병 및 그의 제조방법 {A polyester type suckling bottle for a baby, and a process of preparing the same}

본 발명은 폴리에스테르계 유아용 수유병 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

유아용 수유병으로서 처음 사용되었던 재료는 유리이다. 유리로 만든 젖병의 장점은 투명하여 내용물 상태를 쉽게 파악할 수 있으며, 깨지지만 않는다면 수천회 재사용도 가능하다. 그러나 유리 수유병은 무겁고 깨질 위험성이 있어 유아들이 사용하는 데 있어 안정성에 문제가 있으며, 열탕소독후 유리 수유병을 식히는데 오랜시간이 소요된다는 단점도 있었다.

이러한 유리 수유병의 문제점을 보완해 지금 현재 일반적으로 널리 사용되어지고 있는 수유병으로는 폴리카보네이트 수지로 제조한 수유병이다. 폴리카보네이트 수지의 수유병은 우선 유리 수유병과 같이 내용물을 쉽게 파악할 수 있게 투명하고, 유리 수유병과는 달리 가볍고 깨질염려가 없다. 또한 자유자재로 형태 변형이 가능해 성형성도 우수하다.

폴리카보네이트 수지는 플라스틱 재료이지만 열에 의한 변형 온도(140 ∼ 146℃)가 높아 열탕살균을 수백회 하여도 사용이 가능하다. 그러나 현재 국내외적으로 문제시되어지고 있는 내분비교란화학물질(이하 "환경호르몬"이라고 한다)로 의심되는 물질인 비스페놀-A가 열탕살균시 유출되는 문제가 있다. 특히 열탕살균이 반복될 수록 더 많은 비스페놀-A가 더 많이 유출된다.

환경호르몬이란 환경중에 존재하다가 생체에 들어가면 호르몬과 유사한 작용을 하여 호르몬의 분비계를 교란시켜 생식기능 등에 악영향을 미친다고 여겨지고 있는 화학물질의 총칭을 말한다.

환경호르몬이 지금까지는 성기능 장애를 가져오는 것으로 알려졌지만 최근 뇌신경에 까지 치명적인 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 일본 후카이도 대학 독성학 연구팀은 내분비교란물질로 알려진 비스페놀-A를 쥐에 주사해서 뇌신경 세포변화를 관찰한 결과, 비스페놀-A를 주입한 어미에게서 태어난 쥐의 뇌신경 세포는 건강한 쥐보다 약 두배정도 이상증식을 일으키는 것이 확인 됐다.

이 연구결과 환경호르몬은 지금까지 알려진 것보다 훨씬 광범위하고 치명적인 영향을 줄 수 있음이 입증됐다. 또한 폴리카보네이트 수유병은 블로우 (Blow)성형 방식과 사출성형 방식으로 제조가 가능하나 이들 모두 폴리카보네이트 수유병을 사용할 때 폴리카보네이트 수지 자체의 자외선 차단성이 낮기 때문에 자외선 살균기로 장기간 사용할 때 수유병이 변색되고 미세한 크랙(Crack)이 발생하여 분유세척이 용이하지 못한 문제점을 가지고 있다.

이러한 문제점을 보완하기 위해 폴리에테르설폰[Polyethersulfone(PES)]으로 제조한 젖병과 폴리프로필렌으로 제조된 젖병이 나오고 있으나, 유사 환경호르몬 비스페놀-S의 배출과 낮은 투명도(55%)로 문제가 되고 있다.

또한 환경호르몬 대체용으로 본 출원인은 한국특허출원 98-45238호 등에서 블로우(Blow)성형 방식으로 제조한 폴리에틸렌나프탈레이트계 수유병을 제안한 바 있다. 그러나 상기 수유병은 환경호르몬 의심물질이나 기타 유사 환경호르몬 물질의 용출은 없으나, 수지 조성상 수지의 열변형온도(유리전이온도)를 110℃ 이상으로 올릴 수 없었다. 그 결과 열탕에서 장기간 소독시 수유병의 부피(용적)가 심하게 변하는 문제가 있었다.

본 발명은 투명하고 깨질 염려가 없으며, 열탕살균시 환경호르몬 배출이 없는 유아용 수유병 및 그의 제조방법을 제공하고자 한다. 특히 반복적인 열탕살균처리에도 병의 형태 및 물성이 그대로 유지되는 성질(이하 "반복내열성"이라고 한다)이 우수한 폴리에스테르계 유아용 수유병 및 그의 제조방법을 제공하고자 한다.

본 발명은 열탕살균시 환경호르몬 특히 비스페놀-A가 배출되지 않고 반복내열성이 우수한 폴리에스테르계 유아용 수유병 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

더욱 구체적으로 본 발명은 나프탈렌디카르복실산 60~100몰%와 테레프탈산 0~40몰%로 이루어진 산성분과 에틸렌글리콜 0~80몰%와 싸이클로헥산디메탄올 20~100몰%로 이루어진 글리콜 성분이 중축합되어 제조된 호모 또는 공중합 폴리에스테르계 수지로 구성되며, 유리전이온도(Tg)가 120℃ 이상이고 투명도가 85% 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르계 유아용 수유병에 관한 것이다.

또한 본 발명은 상기 호모 또는 공중합 폴리에스테르계 수지를 아래 조건 하에서 용융사출하여 예비성형체(Perform)를 제조한 다음, 이를 재가열 및 블로잉성형 함을 특징으로하는 폴리에스테르계 유아용 수유병의 제조방법에 관한 것이다.

- 아 래 -

·예비성형체(Perform) 재가열 온도 : 160~210℃

·블로우성형시 압력 : 1~10kgf/㎠

·수유병의 열고정 온도(금형온도) : 140~190℃

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

먼저 본 발명에서 사용하는 호모 폴리에스테르계 수지는 나프탈렌디카르복실산(이하 "NDC"라고 한다) 100몰%와 싸이클로헥산디메탄올(이하 "CHDM"이라고 한다) 100몰%를 중합하여 제조된다.

또한 본 발명에서 사용되는 공중합 폴리에스테르계 수지는 [ⅰ] NDC 60몰% 이상 100몰% 미만과 디메틸테레프탈레이트(이하 "DMT"라고 한다) 또는 테레프탈산(이하 "TPA"라고 한다) 40몰% 이하로 이루어지는 산성분과 [ⅱ] 에틸렌글리콜(이하 "EG"라고 한다) 80몰% 이하와 CHDM 20몰% 이상 100몰% 이하로 이루어지는 글리콜 성분을 공중합하여 제조된다.

이와 같이 본 발명에서 사용하는 폴리에스테르계 수지에는 산성분 중에 NDC가 60몰% 이상 함유되고, 글리콜성분 중에 CHDM이 20몰% 이상 함유됨을 특징으로 한다.

상기 NDC 성분은 수지의 결정화 속도를 지연시켜 성형공정을 용이하게 하며, 투명도를 향상시키는 역할을 한다. 따라서 산성분중 NDC 함량이 60몰% 미만인 경우에는 성형성 및 투명도가 저하 될 수 있다.

한편 CHDM 성분은 수지의 유리전이온도(내열성)를 향상시키는 역할을 한다. 만약 글리콜 성분중 CHDM 함량이 20몰% 미만인 경우에는 수지의 유리전이온도를 120℃ 이상으로 올릴수 없게 된다. 더욱 바람직 하기로는 산성분중 NDC의 함량을 88~95몰%로 하고 TPA의 함량을 5~12몰%로 하며, 글리콜 성분중 EG의 함량을 20~40몰%로 하고 CHDM의 함량을 60~80몰%로 하는 것이 좋다.

이외에도 유리전이온도를 크게 저하시키지 않는 범위에서 다른 공중합 성분을 첨가하는 것도 가능하다. 구체적인 예로는 방향족 디카르복실산의 성분으로 이소프탈산, 디페녹시에탄디카르복실산, 디페닐디카르복실산, 디페닐에테르디카르복실산 등을 들수 있으며, 글리콜 성분으로 프로판디올, 부탄디올, 펜탄디올, 헥산디올, 네오펜틸글리콜 등을 들수 있다. 이중 두가지 이상 공첨가하여 중합하는 것도 가능하다.

투명성을 저하시키지 않는 범위에서 미량의 외부입자를 첨가하는 것도 가능하다. 외부입자의 예로는 칼슘카보네이트, 탈크, 크레이, 실리카 등의 무기입자와 테프론 파우더 등의 유기입자 등이 있으며 이들중 두가지 이상을 함께 사용하는 것도 가능하다.

다음으로는 앞에서 제조한 코폴리에스테르 수지를 용융사출하여 예비성형체 (Preform)를 제조한다. 이때 1-스테이지(Stage) 기대를 사용할 수도 있고 2-스테이지(Stage) 기대를 사용할 수도 있다. 1-스테이지 기대로는 니세이(Nisse) ASB-100이 사용 될수 있다.

계속해서 예비성형체를 포트(Pot)에서 160~210℃로 재가열하고, 140~190℃의 브로우 몰드(Blow Mold)내에서 1~10kgf/㎠ 브로우 압력으로 블로잉 성형하여 유아용 수유병을 제조한다.

포트에서의 재가열 온도가 160℃ 미만인 경우 블로잉 성형시 넥킹(Necking) 현상이 발생되어 균일한 두께의 수유병을 제조 할수 없고, 연신후 내부에 잔류하는 응력이 높아 2차 전이온도(Tg) 부근에서 쉽게 변형이 일어난다. 특히 넥킹(Necking) 연신된 부분은 결정화로 인해 백화현상이 심하게 발생되고 두께가 불균일하여 수유병의 품질을 저하시킨다.

한편, 포트에서의 재가열온도가 210℃를 초과하는 경우에는 예비성형체가 처지는 현상이 나타나고 블로잉성형시 공기압력을 견딜 수 없어서 수유병 제조가 불가능하게 된다.

또한 상기 블로잉 성형시 횡방향 연신비(MD)를 1.0~3.0배로 하고, 종방향 연신비(TD)를 1.2~2.0배로 한다. 연신비가 상기 범위보다 낮으면 적정 연신온도를 유지하더라도 중합체의 변형은 영구변형보다 탄성변형에 가깝게 이루어 진다. 그 결과 연신후의 수유병 내부에 응력이 잠재되어 있어 열탕살균시 쉽게 변형된다.

연신비가 상기 범위를 초과하는 경우에는 연신시 중합체의 배향 또는 결정화가 수반되어 연신후의 수유병 내부에 높은 응력이 잠재되어 있어 열탕살균시 쉽게 변형된다.

한편 수유병내 잔류응력을 최소화 하기 위하여 본 발명은 블로우 몰더(금형)의 온도를 140~190℃로 하여 열고정 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 유아용 수유병은 산성분 중에 NDC가 60몰% 이상 함유되어 있고, 글리콜 성분 중에 CHDM이 20몰% 이상 함유되어 있는 폴리에스테르계 수지로 구성된다. 그 결과 투명하고 내파열성이 우수하며, 열탕살균시 환경호르몬 배출이 없다. 특히 본 발명의 유아용 수유병은 유리전이온도가 120℃ 이상으로서 반복내열성이 매우 우수하여 오랫동안 사용할수 있어서 경제적이다. 본 발명의 유아용 수유병의 유리전이온도는 120~130℃ 수준이다.

본 발명에 있어서 수유병의 각종 물성은 아래와 같이 평가한다.

·반복내열성(열탕살균 회수)

유아용 수유병을 열탕에서 2분간 살균처리한 후 상온에서 30분 이상 방치하는 작업을 반복하면서, 유아용 수유병의 형태 및 물성변화를 측정한다. 측정된 결과를 열탕살균 처리전의 유아용 수유병의 형태 및 물성과 비교시, 병의 용량변화가 ±5%, 투명도(Haze) 변화가 +1(헤이즈 절대값은 5보다 작다) 범위를 벗어나지 않을때 까지 열탕살균 반복회수를 반복내열성으로 표시한다.

·투명도(Haze) 변화

수유병 양측면 직선부분을 채취하여 헤이즈메터(니폰 덴쇼큐사 제품)로 ASTM D 1003 방식으로 측정 하였다.

·유리전이온도(Tg)

퍼킨-엘머 DSC 기기로 측정하였다(온도범위:25℃~280℃, 승온속도:20℃/분).

·비스페놀-A 검출 여부

허-렛 팩카드(Hewlett-packard)회사의 5965-9043 E 방식인 형광검출기로 검사 하였다.

이하 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 살펴보기로 한다. 그러나 본 발명이 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

산성분으로 NDC 88몰%와 TPA 12몰%를 사용하고, 글리콜 성분으로 EG 70몰%와 CHDM 30몰%를 사용하여, 이들을 용융 공중합 하여 공중합 폴리에스테르계 수지를 제조한다. 상기 폴리에스테르계 수지를 1-스테이지(니세이 ASB-100)인 용융사출기에 투입한 후 용융사출하여 예비성형체를 제조한다. 상기 예비성형체를 포트(Pot)에서 195℃로 재가열 한후, 170℃의 브로우 몰드내에서 3kgf/㎠의 브로우 압력으로 블로잉 성형하여 유아용 수유병을 제조한다. 이때 횡방향 연신비는 1.8배 이고, 종방향 연신비는 1.9배 이다. 제조한 수유병의 판넬 1 두께는 1.29mm, 판넬 3 두께는 1.26mm 이다. 제조한 수유병의 유리전이온도, 투명도, 반복내열성 및 비스페놀-A 검출여부를 평가한 결과는 표 2와 같다.

실시예 2 ~ 실시예 6 및 비교실시에 1 ~ 비교실시예 3

수지조성, 예비성형체 재가열 온도, 브로우 몰드 온도, 브로우 압력 및 연신비를 표 1과 같이 변경한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 공정 및 조건으로 수유병을 제조한다. 제조한 수유병의 유리전이온도, 투명도, 반복내열성 및 비스페놀-A 검출여부를 평가한 결과는 표 2와 같다.

제조조건

구 분	수지조성(몰%)	예비성형체재가열온도(℃)	브로우압력(kgf/㎠)	브로우몰드온도(℃)	연신비(배)
	NDC함량				TPA함량	CHDM함량	EG함량	횡방향	종방향
실시예 1	88	12	30	70	195	3	170	1.8	1.9
실시예 2	90	10	30	70	200	5	160	1.6	1.2
실시예 3	92	8	30	70	170	9	190	1.4	1.4
실시예 4	96	4	30	70	165	6	150	2.3	1.5
실시예 5	92	8	70	30	180	7	140	2.5	2.0
실시예 6	70	30	70	30	205	8	155	2.0	1.7
비교실시예 1	92	8	0	100	180	5	200	0.8	1.6
비교실시예 2	80	20	10	90	150	8	130	3.5	1.1
비교실시예 3	50	50	80	20	220	10	170	3.1	2.2

수유병 물성 평가 결과

구 분	유리전이온도(℃)	투명도(%)	비스페놀-A 검출여부	반복내열성(회)
실시예 1	123	87	검출안됨	35
실시예 2	124	88	검출안됨	34
실시예 3	125	88	검출안됨	38
실시예 4	127	89	검출안됨	39
실시예 5	128	87	검출안됨	40
실시에 6	121	88	검출안됨	43
비교실시예 1	117	85	검출안됨	30
비교실시예 2	112	88	검출안됨	28
비교실시예 3	113	86	검출안됨	29

본 발명의 유아용 수유병은 투명하고 깨질 염려가 없고 열탕살균시 환경호르몬을 배출하지 않아 매우 위생적이다. 특히 본 발명의 유아용 수유병은 반복내열성이 우수하여, 다시 말해 종래 수유병보다 더 많이 열탕 살균하여도 병의 형태 및 물성이 그대로 유지되기 때문에 오랫동안 사용 할수 있어서 경제적이다.

Claims (6)

1. 나프탈렌디카르복실산 60~100몰%와 테레프탈산 0~40몰%로 이루어진 산성분과 에틸렌글리콜 0~80몰%와 싸이클로헥산디메탄올 20~100몰%로 이루어진 글리콜 성분이 중축합되어 제조된 호모 또는 공중합 폴리에스테르계 수지로 구성되며, 유리전이온도(Tg)가 120℃ 이상이고 투명도가 85% 이상인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르계 유아용 수유병.
2. 1항에 있어서, 유리전이온도(Tg)가 120~130℃인 것을 특징으로하는 폴리에스테르계 유아용 수유병.
3. 나프탈렌디카르복실산 60~100몰%와 테레프탈산 0~40몰%로 이루어진 산성분과 에틸렌글리콜 0~80몰%와 싸이클로헥산디메탄올 20~100몰%로 이루어진 글리콜 성분이 중축합되어 제조된 호모 또는 공중합 폴리에스테르계 수지를 아래 조건 하에서 용융사출하여 예비성형체(Perform)를 제조한 다음, 이를 재가열 및 블로잉성형 함을 특징으로하는 폴리에스테르계 유아용 수유병의 제조방법.

   - 아 래 -

   ·예비성형체(Perform) 재가열 온도 : 160~210℃

   ·블로우성형시 압력 : 1~10kgf/㎠

   ·수유병의 열고정 온도(금형온도) : 140~190℃
4. 3항에 있어서, 블로잉성형시 횡방향 연신비가 1.0~3.0배인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르계 유아용 수유병의 제조방법.
5. 3항에 있어서, 블로잉성형시 종방향 연신비가 1.2~2.0배인 것을 특징으로 하는 폴리에스테르계 유아용 수유병의 제조방법.
6. 3항에 있어서, 용융사출을 1-스테이지 또는 2-스테이지 기대에서 실시함을 특징으로 하는 폴리에스테르계 유아용 수유병의 제조방법.