KR100653407B1 - 넌-피부이씨 수액백용 포오트 튜브 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 넌-피부이씨(Non-PVC) 수액백용 포오트 튜브에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 융점이 125∼165℃인 폴리프로필렌계 수지로 구성되고 두께가 튜브 단면 두께의 5∼40 % 인 외층부와, 쇼아 D 경도가 70 이하인 폴리올레핀계 수지로 구성되고 두께가 튜브 단면 두께의 60∼95 % 인 내층부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 포오트 튜브에 관한 것이다.
Non-PVC 백, 수액백, 포오트, 튜브
Description
본 발명은 넌-피부이씨 수액백용 포오트 튜브에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내열성이 우수하고 넌-피부이씨 수액백 소재와의 접착력이 뛰어난 외층부와, 유연성이 우수하여 포오트와의 밀착력 및 마찰력이 좋은 내층부로 이루어진 포오트 튜브에 관한 것이다.
일반적으로 병원에서 환자를 수술하거나 치료할 때 환자에게 투여하는 생리식염액, 포도당액 등의 수액(輸液)은 일정 형태의 의료용 용기에 보관된다. 종래에는 소재적 장점 때문에 주로 유리병으로 된 수액용기가 많이 사용되어 왔으나, 유리병 용기는 부피가 크고, 깨질 염려가 있으며, 무게가 무거운 등의 단점이 있어서 최근에는 합성수지 소재된 파우치형 수액백이 사용되고 있다. 합성수지 수액백은 우선 깨어질 염려가 없어 취급이 용이하고, 보관 및 운송이 편리한 장점이 있기 때문에 최근 수액용기 시장은 합성수지 수액백으로 급속히 대체되고 있다.
종래에 사용되어 온 합성수지 수액백의 소재로는 부드럽고 질기며, 투명성이 좋은 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride, 이하, 'PVC'라 함) 필름이 주로 사용되어 왔으나, 얼마 전부터 PVC 에 포함된 가소제가 환경오염 물질로 지목되고, 그 안전성에 대한 논란이 계속 제기됨에 따라, 최근에는 PVC 소재가 아닌 합성수지 필름, 소위 넌-피부이씨(Non-PVC) 필름을 이용한 수액백이 속속 개발되고 있다.
한편, 파우치형 수액백에는 외부로 통하는 한두개의 원통형 튜브(Tube)가 설치되고, 이 튜브의 끝단에는 내용물을 배액하는데 사용되는 스파이크(Spike)를 꽂거나, 약물을 주입하기 위하여 주사기를 꽂는 포오트(Port)가 설치된다. 이때 상기 튜브는 수액백을 제조하기 위하여 백의 가장자리를 실링할 때 수액백과 일체로 설치된다. 그러나, 종래에 개발된 Non-PVC 수액백의 경우, 상기 튜브 소재와 Non-PVC 수액백 소재가 서로 상용성이 부족하여 그 접합부위가 완벽하게 밀봉되지 않고, 따라서 수액백의 보관 또는 운송 중에 누액이나 파손이 자주 발생하였다. 또한, 튜브가 찌그러지거나 튜브의 끝단에 삽입, 설치되는 포오트의 외주면과 튜브의 내주면이 정밀하게 밀착되지 않아서 결국 포오트가 튜브로 부터 빠져나오는 문제가 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 국내특허출원 제1994-7000102호에서는 3층구조로 동시 압출된 튜브가 바 있다. 이 튜브는 폴리프로필렌 공중합체와 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 공중합체의 혼합물을 포함하고, 두께가 전체 단면 두께의 2.5 내지 30%인 외층과, 두께가 전체 단면 두께의 2.5 내지 20 %인 타이층, 그리 고 두께가 전체 단면 두께의 50 내지 95 %인 폴리염화비닐 코어층으로 이루어 진다. 즉, Non-PVC 필름과의 접착력이 좋은 폴리프로필렌 공중합체를 외층으로 하고, 부드러우면서도 질긴 PVC를 코어층으로 하며, 상기 외층과 코어층을 연결하여 접착력을 부여하는 중간층은 폴리에스테르, 폴리에스테르와 폴리프로필렌의 혼합물을 공압출한 것이다. 그러나 이러한 다층 공압출 튜브는 중간층을 구성하는 수지성분과 외층 및 내층을 구성하는 수지성분 사이의 상용성이 부족하여 투명성이 불량하고, 특히 체내로 주입되는 수액과 직접 접촉하는 내층은 환경오염 소재인 폴리염화비닐을 사용하고 있기 때문에 여전히 안전성이 확보되어 있지 않고, 폐기시 환경 다량의 오염물질을 배출하는 문제점을 지니고 있었다.
이에, 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여, PVC 소재를 전혀 사용하지 않기 때문에 인체에 전혀 무해하고 환경 친화적이며, 동시에 Non-PVC 필름과의 상용성 및 포오트와의 밀착력이 우수하여 누액의 우려가 전혀 없는 Non-PVC 수액백용 포오트 듀브를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 융점이 125∼165℃인 폴리프로필렌계 수지로 구성되고 두께가 튜브 단면 두께의 5∼40% 인 외층부와, 쇼아 D 경도가 70 이하인 폴리올레핀계 수지로 구성되고 두께가 튜브 단면 두께의 60∼95% 인 내층부로 이루어지는 것을 특징 으로 하는 Non-PVC 수액백용 포오트 튜브인 것이다.
본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 외층부와 내층부의 이중구조로 이루어 진다. 먼저 외층부는 융점이 125∼165℃인 폴리프로필렌계 수지로 이루어지며, 내열성 및 항복강도가 우수하고, Non-PVC 합성수지 필름으로 제조된 수액백과의 상용성이 우수한 특성을 갖는다. 상기 폴리프로필렌계 수지는 구체적으로 호모폴리프로필렌이나, 폴리프로필렌 공중합체 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있는데, 공중합체로는 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 또는 그래프트 공중합체의 형태를 사용할 수 있다. 이때, 폴리프로필렌계 수지의 융점이 125℃ 미만이면 목적하는 내열성을 만족시킬 수 없고, 항복강도가 약하여 튜브의 외형을 유지하기 어려우며, 특히 살균 처리 중, 내열성 부족으로 튜브의 변형이 올수 있다. 반대로 융점이 165℃ 인 폴리프로필렌계 수지는 현실적으로 존재하지도 않을 뿐 아니라, 설사 존재한다 하더라도 작업성이 불량하여 사용이 불가 하다.
상기한 외층부의 두께는 튜브의 단면 두께에 대하여 5 ~ 40%, 바람직 하기로는 10 ~ 20 %의 범위로 하는 것이 가장 효과적이다. 만일 외층부의 두께가 5% 미만이면, 튜브의 형태를 유지하기 어렵고, 살균처리 중 내열성이 부족하여 튜브의 형태가 찌그러지거나 수축이 심하여, 기계적 물성은 물론 외관 상태가 불량해지며, 반대로 40% 를 초과하면 튜브 전체의 강도가 약하게 되고 유연성 및 탄성력이 저하되어 쉽게 꺽어지거나 투명도가 떨어질 수 있다.
다음으로, 본 발명의 내층부는 쇼아 D 경도(Shore D hardness)가 70 이하인 폴리올레핀계 수지로 구성되며, 유연성 및 복원력이 우수하고 외층부와의 상용성이 좋아서 층분리가 일어나지 않을 뿐 아니라, 포오트와의 밀착력이 우수한 특성을 갖는다. 상기 폴리올레핀계 수지의 예로서는 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트 및 에틸렌과 탄소수 3∼12개인 알파올레핀의 공중합체 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할수 있다.
이때, 상기 탄소수 3∼12개 범위인 알파올레핀으로는 예컨대, 프로필렌, 1-부텐, 1-펜텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-운데센 및 1-도데센 등이 있으며, 또한 에틸렌 초산비닐 공중합체, 에틸렌 메타아크릴산 공중합체, 에틸렌 메타아크릴산에스테르 공중합체, 에틸렌 스틸렌 공중합체, 프로필렌 스틸렌 공중합체, 프로필렌 에틸렌 부텐 공중합체, 프로필렌 스틸렌 에틸렌 부타디엔 공중합체, 에틸렌 메타아크릴산 메틸 공중합체, 에틸렌 메타아크릴산 에틸 공중합체, 에틸렌 프로필렌 디엔 공중합체, 열가소성 엘레스토마, 스틸렌계 엘레스토마, 기타 가교결합된 탄성체 등을 사용할 수 있다. 본 발명의 내층부에서 쇼아 D 경도가 70 이상이면 튜브 경도가 너무 높아 유연성 및 복원력이 부족하여 쉽게 꺽어질 수 있고, 포오트와의 밀착력이 떨어져 포오트가 빠지기 쉬워 좋지 않다.
한편, 본 발명에서는 상기 내층부를 다시 이중구조로 형성할 수도 있다. 즉, 중간층은 상기 폴리올레핀계 수지 중에서 가격이 저렴하고 내열성이 비교적 약한 폴리프로필렌, 폴리에칠렌으로 이루어지고, 내층부는 포오트와의 밀착력이 좋은 폴리올레핀계 수지로서 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트 및 에틸렌과 탄소수 3∼12 개인 알파올레핀의 공중합체 중에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 혼합물을 사용할수 있다. 또한, 상기 중간층과 내층부 사이의 수지 성분이 달라서 서로 상용성이 부족할 경우에는 중간층을 타이층으로 사용할 수도 있으며, 이렇게 하면 다양한 수지를 사용하여 원하는 물성을 쉽게 얻을 수 있다.
본 발명의 포오트용 튜브를 제조하는 방법을 간단히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 튜브는 압출기를 이용하여 원료 수지를 200 ~ 220℃ 로 용융 압출시킨다. 적당한 크기의 다이 핀 및 부싱을 통해 압출된 후, 냉각조에서 1차 성형되고, 고무 및 실리콘으로 된 1차 인취롤을 지나 가열조를 거친 다음, 2차 인취롤에서 적당한 직경의 튜브로 제조된다. 튜브의 매모리 효과를 극복하기 위하여 용융온도 보다 낮은 온도로 가열되는 열고정조를 거쳐서 적당한 길이로 절단하면 본 발명의 튜브가 제조된다.
이와 같은 본 발명을 다음 실시예에 의하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 본 발명이 다음 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
내층부 소재로는 에틸렌계 공중합체인 다우 케미칼 컴파니의 "AFFINITY" KC8852[밀도 0.875 g/㎤, MFR 3.0 g/10min(190℃, 2.16Kg)]를 사용하고, 외층부 소재로는 랜덤폴리프로필렌인 LG칼텍스정유의 R145D[밀도 0.900 g/㎤, MFR 8.0 g/10min(230℃, 2.16 Kg), 녹는점 약 145 ]를 사용하되, 압출기 온도 170 ∼ 230 의 조건에서 내층부가 튜브 단면 두께의 60%가 되고, 외층부가 나머지 40%로 되도록 공압출하여 외경이 8.2mm, 내경이 6.2mm인 튜브를 제조하였다.
실시예 2
내층부 소재로는 에틸렌계 공중합체인 다우 케미칼 컴파니의 "AFFINITY" KC8852[밀도 0.875 g/㎤, MFR 3.0 g/10min(190℃, 2.16Kg)]를 사용하고, 중간층 소재로는 다우 케미칼 컴파니의 "DOWLEX" 2027A(밀도 0.941 g/㎤, MFR 4.0 g/10min (190℃, 2.16 Kg), 녹는점 약 127 ]를 사용하며, 외층부 소재로는 랜덤 폴리프로필렌인 LG칼텍스정유의 R145D[밀도 0.900 g/㎤, MFR 8.0 g/10min(230℃, 2.16 Kg), 녹는점 약 145 ]를 사용하되, 압출기 온도 170 ∼ 230 의 조건에서 중간층이 튜브 단면 두께의 60%가 되고, 외층부 및 내층부가 각각 20%로 되도록 공압출하여 외경이 8.2mm, 내경이 6.2mm인 튜브를 제조하였다.
비교예 1
랜덤 폴리프로필렌인 LG칼텍스정유의 R145D[밀도 0.900 g/㎤, MFR 8.0 g/10min(230℃, 2.16 Kg), 녹는점 약 145℃]를 단일층으로 압출하여 실시예1과 동 일한 방법으로 튜브를 제조하였다.
비교예 2
에틸렌계 공중합체인 다우 케미칼 컴파니의 "DOWLEX" 2027A[밀도 0.941 g/㎤, MFR 4.0 g/10min(190℃, 2.16 Kg), 녹는점 약 127℃]를 단일층으로 압출하여 실시예1과 동일한 방법으로 튜브를 제조하였다.
비교예 3
내층부 소재로서 에틸렌계 공중합체인 다우 케미칼 컴파니의 "AFFINITY" KC8852(밀도 0.875 g/㎤, MFR 3.0 g/10min(190℃, 2.16Kg)]를 사용하고, 외층부 소재로서 호모폴리프로필렌인 삼성종합화학의 HF420(밀도 0.900 g/㎤, MFR 8.0 g/10min(230℃, 2.16 Kg), 녹는점 약 161℃]를 사용하되, 내층부의 두께를 튜브 단면 두께의 40%, 외층부의 두께를 나머지 60%로 되도록 공압출하여 상기 실시예1과 동일한 방법으로 튜브를 제조하였다.
비교예 4
내층부 소재로서 에틸렌계 공중합체인 다우 케미칼 컴파니의 "AFFINITY" KC8852(밀도 0.875 g/㎤, MFR 3.0 g/10min(190℃, 2.16Kg)]를 사용하고, 외층부 소재로서 호모폴리프로필렌인 삼성종합화학의 HF420(밀도 0.900 g/㎤, MFR 8.0 g/10min(230℃, 2.16 Kg), 녹는점 약 161℃]과 에틸렌계 공중합체인 다우 케미칼 컴파니의 "AFFINITY" KC8852(밀도 0.875 g/㎤, MFR 3.0 g/10min(190℃, 2.16Kg)]를 1 : 1 의 비율로 블렌딩하여 사용하되, 내층부의 두께를 튜브 단면 두께의 40%, 외층부의 두께를 나머지 60%로 되도록 공압출하여 상기 실시예1과 동일한 방법으로 튜브를 제조하였다.
[표 1]
| 구분 | 외층부 | 내층부 | ||||
| 주간층 | 내층부 | |||||
| 조성(중량비) | 두께(%) | 조성(중량비) | 두께(%) | 조성(중량비) | 두께($) | |
| 실시예 1 | PP(2)(100) | 40 | - | - | PE(1)(100) | 60 |
| 비교예 2 | PP(2)(100) | 20 | PE(2)(100) | 60 | PE(1)(100) | 20 |
| 비교예 1 | PP(2)(100) | 100 | - | - | ||
| 비교예 2 | PP(2)(100) | 100 | - | - | ||
| 비교예 3 | PP(1)(100) | 60 | - | - | PE(1)(100) | 40 |
| 비교예 4 | PP(1)/PE(1) (50/50) | 60 | - | - | PE(1)(100) | 40 |
(NB) 상기 표 1에서, PE(1)은 "AFFINITY" KC8852, PE(2)는 "DOWLEX" 2027A,
PP(1)은 삼성종합화학의 HF420, PP(2)는 LG칼텍스정유의 R145D를 나타낸다.
실험예
상기 실시예 1 ∼ 2 및 비교예 1 ∼ 4 에 따라 제조된 튜브를 사용하여 다음의 방법으로 물성을 측정하였으며, 그 결과를 다음 표 2에 나타내었다.
먼저, 용융지수는 특정 압력(2.16 ㎏/㎠) 및 온도(PP: 230 , PE: 190 )에서 10분내 지름 2.09 mm의 구멍(orifice)을 통과해서 나오는 열가소성 수지의 양(g)을 의미하는 것으로, ASTM D-1238법으로 230 에서 측정한 결과이며, 용융온도는 ASTM D-2117법에 의거하여 DSC 사용하여 측정한 결과이다.
상기 조건에 따라 제조된 튜브 샘플에 대해 강도 및 굳기를 체크하기 위하여 샘플을 분당 100cm(20 inch)의 크로스헤드(Crosshead) 속도에서 인스트론(Instron) 시험기로 100% 신장시의 응력을 측정하고 이를 항복 강도(kgf/㎠)로 나타내었다.
또한, 각 군의 튜브에 대한 튜브 길이를 측정하고, 튜브 샘플을 약 120 및 20분 동안 오토클레이브를 이용하여 멸균한 다음, 튜브 샘플을 꺼내어 주위 온도로 냉각 하여 다시 샘플의 길이를 측정하고, 수축율을 다음 표2 에 나타내었다.
투명도는 육안으로 상대 비교 후 체크하였으며, 꺽임성 및 탄력성은 튜브 샘플을 직각으로 꺽은 후 회복되는 정도로 체크하였고, 포트와의 밀착성은 자동 포밍머신에서 자동으로 포트를 튜브에 꽂은 후 빼어 보았을 때 빠지는 정도로 체크하였다. 마지막으로 수액백 원단과 튜브와의 열접착성은 자동 포밍머신을 이용하여 융착 후 밀봉상태를 육안으로 체크하였다.
[표 2]
| 구분 | 항복강도 (kgf/㎠) | 수축율 (%) | 투명도 | 꺽임성 | 탄력성 | 포트와의 밀착성 | 수액백과의 열접착성 |
| 실시예 1 | 80 | 0.8 | ◎◎ | ◎ | ◎ | ◎◎ | ◎◎ |
| 실시예 2 | 75 | 1.0 | ◎◎ | ◎ | ◎ | ◎◎ | ◎◎ |
| 비교예 1 | 135 | 0.6 | Ｏ | × | × | × | Ｏ |
| 비교예 2 | 65 | 2.3 | △ | ◎ | ◎ | △ | × |
| 비교예 3 | 92 | 0.7 | Ｏ | △ | △ | ◎ | ◎ |
| 비교예 4 | 85 | 1.2 | × | ◎ | ◎ | ◎ | ◎ |
| (NB) 투명성,꺽임성,탄력성,열접착성 ◎◎ '탁월', ◎'우수', Ｏ'양호', △'보통', ×'불량' | |||||||
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 ∼ 2에 따라 제조된 튜브는 항복강도가 적절하게 측정되었으며, 투명도, 밀착성, 열접착성이 비교예 1 ∼ 4에 따라 제조된 튜브보다 뛰어나며, 꺽임성 및 탄력성도 우수한 것으로 나타났다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 포오트용 튜브는 2층 또는 3층 구조로 공압출된 Non-PVC 튜브로서, 내열성, Non-PVC 수액백과의 접착성, 포트와의 밀봉성, 투명성등이 우수하고, 특히 최근 환경친화적인 신소재로 각광받고 있는 Non-PVC 수액백에 설치하더라도 기밀성 있는 접착이 가능하기 때문에 수액, 혈액 등을 저장, 보관하는 의료용 Non-PVC백에는 물론, 기타 식품 포장용기에도 다양하게 이용될수 있다.
Claims (3)
- 융점이 125 ∼ 165℃인 폴리프로필렌계 수지로 구성되고, 두께가 튜브 단면 두께의 5 ∼ 40% 인 외층부와; 쇼아 D 경도가 70 이하인 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 에틸렌비닐아세테이트 및 에틸렌과 탄소수 3 ∼ 12 개인 알파올레핀의 공중합체 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 폴리올레핀계 혼합수지로 구성되고, 두께가 튜브 단면 두께의 60 ∼ 95% 인 내층부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 넌-피부이씨 수액백용 포오트 튜브.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993023093A1 (en) | 1992-05-14 | 1993-11-25 | Baxter International Inc. | Non-pvc coextruded medical grade port tubing |
| WO2002053359A1 (en) | 2001-01-08 | 2002-07-11 | Baxter International Inc. | Port tube and closure composition, structure and assembly for a flowable material container |
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2004
- 2004-11-11 KR KR1020040092043A patent/KR100653407B1/ko active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1993023093A1 (en) | 1992-05-14 | 1993-11-25 | Baxter International Inc. | Non-pvc coextruded medical grade port tubing |
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