디스펜서식 용기 2 조 신원식 박상윤 최성욱 변태훈 전현욱 정광영 윤지원 이영재 정태영

목차 1. 용기 디자인 요소 및 요구사항 2. 용기 내부 물질의 구성요소 3. 용기 구성물질 4. 대체 고분자 제안 5. 결론

용기 디자인 요소 및 요구사항

디스펜서 용기 ‘ 자동 커피머신과 같이 버튼 또는 손잡이를 한번 누르면 정해진 양만이 공급되도록 고안된 도구 ’

샴푸, 린스, 유액, 화장수 등 디스펜서를 사용하는 화장품

디스펜서의 원리 - 1 기압의 차이를 이용한 펌프 의 원리 왕복펌프인 피스톤 펌프를 사용한다 가운데 부분으로 샴푸의 양 조절 역류방지밸브를 플라스틱 메 탈 볼로 사용하기도 함.

디스펜서의 원리 - 2 용기의 윗부분을 누르면 아 래의 역류방지밸브가 닫혀 있어 체류구간의 용액이 밀 려나와 디스펜서의 밖으로 나오게 된다. 이후 스프링의 복원력에 의 해 펌프가 올라오면서 디스 펜서 양단의 압력차에 의해 아래의 유체가 체류구간으 로 끌려 올라온다. 체류구간

디스펜서 용기의 이점 1 번의 펌핑으로 일정한 양이 자주 나옴 과도하게 나오는 것을 방지하여 불필요한 낭비를 줄임 샴푸액과 공기와 직접적으로 닿지 않아 매우 위생적

디스펜서 디자인 요구사항 - 1 낭비가 없어야 한다 → 내부용액 잔여량 최소화

디스펜서 디자인 요구사항 – 2 용기 디자인으로의 변화 – 용기 중앙으로 용액이 모 이도록 하는 디자인 용기 구성물질의 변화 – 가볍고 튼튼한 소재 사용 – 용기 내부에 달라붙지 않 는 소재 사용

용기 내부 물질의 구성요소

내부 물질의 공통적인 성분 - 1 유성원료 (Oil materials) - 수분의 증발 억제 및 사용감 향상 계면활성제 (Surfactants) - 유화, 가용화, 침투, 습윤, 분산, 세정, 살균, 윤활, 대전방지 등 보습제 (Humectants) - 피부의 보습 및 제품의 안정성 유지 고분자화합물 (Polymers) - 점도 증가제, 피막제 방부제 (Preservatives) - 부패방지 미용첨가제 (Active agent ) - 동 · 식물 추출물, 비타민, 자외선차단제 기타 (Ohters) - 산화방지제, 중화제 ( 알칼리염 ), 향료

내부 물질의 공통적인 성분 – 2 내부물질에서의 고분자의 활용 ( 점도증가제 ) – 디스펜서의 특성상 일정한 점도가 필요 – 고분자를 추가하여서 점도를 유지 피막제 – 음이온성 계면활성제로 인해 손상된 모발을 복구 Sodium lauryl sulfate Glucamate

디스펜서식 용기를 사용하는 화장품의 특징 매일 사용하는 화장품 변색방지, 상기 보존가능 온도에 민감 환경에 대해 민감

용기가 일반적으로 가져야 할 조건 1. 유해하거나 중금속 X, 무자극성 2. 화장품과 반응하지 않아야 함 3. 색과 향기를 유지하는 능력이 뛰어나야 함 4. 보온성이 높아야 함 5. 친환경적인 용기여야 함

용기 구성물질

디스펜서 구성물질 - Case PET (Polyethylene Terephthalate) PE / HDPE (High Density Polyethylene)

디스펜서 구성물질 - Pump 대부분 PP(Polyethylene) 사용 Dip Tube 나 Piston 의 부분에는 HDPE/LDPE 사용

PP ( Polypropylene ) 대부분 질기고 유연하다 피로도 (Fatigue) 에 대해 높은 저항력을 가지고 있다. 가공이 쉬우며 경제적이다 수지명 PP 분류결정성 밀도 Amorphous : g/cm3 Crystalline : g/cm3 Tm 130 ~ 170 ℃ Tg 69 ℃ 탄성계수 16 인장강도 300 ~ 480 kgf/cm2

PE ( Polyethylene ) 내약품성와 우수한 강도를 가지고 있음 플라스틱 중에서도 최경량에 속함 유연하며, 가공성이 좋음 수지명 PE 분류결정성 밀도 0.91 – 0.96 g/cm3 Tm 115 ~ 135 ℃ Tg 약 –100 ℃ 탄성계수 3 ~ 5 인장강도 200 ~ 350 kgf/cm2

PE 간 물성 비교

HDPE ( High Density Polyethylene ) 재질이 단단하여 쉽게 찌그러지지 않음 분자량이 높을수록 충격강도가 증가하지만, 가공성 떨어짐 밀도 : ~ 로 가볍고 단단하다 산, 알칼리, 열에 강해 다양한 용도로 사용 환경유해물질을 발생하지 않아 안전한 소재 제작에 들어가는 에틸렌의 양이 많아 일반적인 PE 보다 고가이다

PET ( Polyethylene Terephthalate) 내열성 우수하며, 기계적 강도 우수 약산성과 유기용제에 잘 저항하지만, 알칼리에는 취약함 무독성으로, 흡수가 적음 수지명 PET 분류결정성 밀도 Amorphous : 1.37 g/cm3 Crystalline : g/cm3 Tm 265 ℃ Tg 67 ~ 81 ℃ 탄성계수 28.5 ~ 31.6 인장강도약 400 kgf/cm2

고분자간 수분 투과율 비교

고분자들의 물성 비교

대체 고분자 제안

기존 플라스틱의 단점

– 재활용되지 않고 버려지는 경우 분해기간이 오래 걸림 – 소각시 환경호르몬 및 CO2 등 유해물질 방출 – 재생자원으로 만들어진 생분해성 고분자의 필요성 대두 물질 CO2 배출량 PE1860 g/kg PP1470 g/kg 인쇄용지 1120 g/kg 신문용지 826 g/kg ※ 출처 : 한국환경산업기술원 국가 LCI 데이터베이스정보망

㈜효성에서 개발중인 신소재 일산화탄소 (CO) 를 사용하여 제작 우수한 기체 차단성 강한 물성을 지니며 생산 단가가 낮아 차세대 소재로 각광 Polyketone

바이오 플라스틱

PLA ( Polylactic Acid ) Polylactic Acid – 젖당으로부터 직접 고분 자 제작 중합 구성물에 따라 LL 형과 LD 형으로 분류 생물학적으로 분해 가능 자원의 효율화와 환경 보존

PLA 의 장점 - 탄소 중립 PLA 를 생산하기 위해 식물을 재배하는 과정에서 흡수한 CO2 의 양을 고려 식물이 흡수한 CO2 = PLA 제작과정간 생기는 CO2

PLA 의 장점 - 가공성 이성체 제조를 조절함으로써 고분자특성을 다양하게 하는 것이 가능 고폴리머 내의 D/L 젖산 균형은 결정화도에 영향을 준다. L 형 : 결정성 - Hard, Brittle D 형 : 무정형 – 유연성 L/D 비율 조정을 통해 플라스틱 분해 기간 조절 가능

PLA 장점 - 물성 기존 플라스틱과의 물성 비교

PLA 의 장점 - 생분해성 토양에서 400 일 후 85% 의 강도 저하율을 보임 초기 분해율은 낮지만, 시간이 흐르면서 천연 섬유의 분해 속도와 맞먹음 → 용기 재료로 적합

PLA 의 장점 - 생분해성

다른 생분해성 물질과 비교해 보았을때 PET 와 비슷 PLA 장점 - 물성

제조과정 상의 단점 – 저품질 플라스틱인 프리폴리머를 만드는 중간단계가 필요 → 비용과 중간부산물 생성 PLA 단점

최근 비석이라는 촉매로 저렴한 생산이 가능해짐 대량생산 → 생산 원가 절감 PLA 단점 보완 ※출처 : Futerro.com

PLA 단점 보완 연도시장규모 (tons) 판매가격 (EUR/kg) (2296 원 ) ※ 벨기에 Galatic Laboratiories

결론

1. 제품의 효율성 개선 – 물질의 잔여 용량의 최소화 디스펜서 용기의 개선 방안 – 디자인적 요소 용기 디자인의 변화 첨단 고분자 기술 융합

연꽃잎 효과 응용 3 ~ 10 ㎛ 의 다량 돌기 포함 표면장력의 극소화 효과로 수분 이 달라붙지 않게 유도 강한 초소수성으로 불순물의 자 정작용 포함 Liquiglide™

일반적 초소수성의 경우, 접촉부분의 공기쿠션을 형성 시간이 지날수록 구조가 붕괴되어 소수성 감소 Liquiglide™ 와 초소수성 물질과의 비교

커스터마이징된 고체 텍스쳐 + 액체 함유 다층층 구성 액체 함유층이 시간이 지나더라도 미끄러지는 성질을 유지 ∴ 샴푸 등의 용기에 적용시켜 잔존량을 줄일 수 있음 Liquiglide™ 의 장점

Liquiglide™

디스펜서 용기의 개선 방안 – 분자 기능적 요소 2. 디스펜서 구성물질의 개선 – 플라스틱의 큰 문제인 환경 오염 개선

감사합니다.