초록 ▼

발포 폴리스티렌 및 일반 폴리스티렌으로부터 잠재적 저분자 물질의 이행을 측정하고 이를 수학적 모델을 이용하여 이행속도를 분석하고 예측하고자 하였다. 폴리스티렌 포장에 용출 가능한 형태로 존재하는 저분자 물질 분석방법을 확립하였다. Styrene monomer, dimer, trimer의 분석방법을 확립하였고, 아울러 총괄 이행의 지표로 사용되는 $KMnO_{4}$ 소비량, 증발 잔류물 등도 측정하였다. Fick의 법칙에 기반하여 폴리스티렌으로부터의 이행과 확산에 대한 정량적 모델을 확립하고, 온도 및 용매조건에

발포 폴리스티렌 및 일반 폴리스티렌으로부터 잠재적 저분자 물질의 이행을 측정하고 이를 수학적 모델을 이용하여 이행속도를 분석하고 예측하고자 하였다. 폴리스티렌 포장에 용출 가능한 형태로 존재하는 저분자 물질 분석방법을 확립하였다. Styrene monomer, dimer, trimer의 분석방법을 확립하였고, 아울러 총괄 이행의 지표로 사용되는 $KMnO_{4}$ 소비량, 증발 잔류물 등도 측정하였다. Fick의 법칙에 기반하여 폴리스티렌으로부터의 이행과 확산에 대한 정량적 모델을 확립하고, 온도 및 용매조건에 따른 확산계수를 구하였다. 이로부터 다양한 사용조건에 대한 이행량을 예측하고, 현실적인 의미를 제시하였다.
발포 폴리스티렌으로부터의 증류수로의 이행물질로서 $KMnO_{4}$ 소비량, styrene monomer의 이행은 60℃에서 각각 0.030 $mm^{2}$/h, 6.8 x $10^{-5}$ $mm^{2}$/h의 값을 보였다. 온도의존성을 나타내는 활성화에너지 값은 $KMnO_{4}$ 소비량 및 styrene monomer에 대해 각각 확산계수 80.5 kJ/mol 및 98.6 kJ/mol 로 나타났다. 발포 스티렌으로부터 heptane으로의 증발잔류물 및 styrene monomer의 이행은 Fick의 법칙으로 설명될 수 없어서 수학적 model로 확립하기에는 어려움이 있었다. 일반 폴리스티렌으로부터 증류수로의 styrene monomer와 dimer의 용출은 극히 작아서 측정감도 이하 수준이었으며, trimer의 용출은 작은 양이었지만 Fick의 확산법칙으로 묘사할 수 있었다. Styrene trimer들의 증류수로의 용출은 60℃에서 9.04 x $10^{-7}$ $mm^{2}$/h의 확산계수 값을 보이고, 활성화 에너지는 72.8 kJ/mol이었다. 일반 폴리스티렌으로부터 heptane로의 styrene monomer, dimer, trimer의 용출은 Ficks의 법칙으로 설명될 수 있었으며, 24℃에서 각각 0.0034 $mm^{2}$/h, 0.0033 $mm^{2}$/h, 0.0025 $mm^{2}$/h의 확산계수를 보였고, 활성화에너지는 각각 55.8 kJ/mol, 51.3 kJ/mol, 44.8 kJ/mol이었다. 이행량 측정에서 적절한 이행의 정도를 얻을 수 있는 실험조건을 제시하고, 몇가지 가상조건에 대해서 styrene 저분자 물질의 이행거동을 예측하였다.

Abstract ▼

Migration of small molecular weight components from expanded polystyrene (ESP) and general purpose polystyrene (GPPS) was measured for different conditions of temperature and food simulant. Measured migration includes overall migration and specific one of monomer, dimers and trimers. The tested food

Migration of small molecular weight components from expanded polystyrene (ESP) and general purpose polystyrene (GPPS) was measured for different conditions of temperature and food simulant. Measured migration includes overall migration and specific one of monomer, dimers and trimers. The tested food simulants were distilled water and n-heptane. Diffusion model based on Fick's law was used to determine the diffusion coefficients at various experimental conditions. By using the diffusion model and coefficients, migrations in overall and specific level were estimated to give some practical implications for regulation development and package design.
Overall migration in $KMnO_{4}$ oxidizable extractives and specific migration of styrene monomer from ESP showed diffusion coefficients of 0.030 and 6.8 x $10^{-5}$ $mm^{2}$/h at 60℃, respectively. Their temperature dependence could be explained by Arrhenius equation with respective activation energies of 80.5 and 98.6 kJ/mol. Migration of nonvolatile extract and styrene monomer from ESP to heptane did not follow Fick's law. Migration of styrene monomer and dimers from GPPS to water could not detected, while that of trimers showed diffusion coefficient of 9.04 x $10^{-7}$ $mm^{2}$/h at 60℃ and activiation energy of 72.8 kJ/mol. Styrene monomer, dimers, trimers migrating from GPPS to heptane showed diffusion coefficients 0.0034, 0.0033 and 0.0025 $mm^{2}$/h at 24℃, respectively. Their respective activation energies of diffusion were 55.8, 51.3 and 44.8 kJ/mol, which were significantly lower than that to water . Experimental conditions ensuring desired migration level were suggested for accurate examination of migration from packaging materials. Some explanatory estimations of migrations were given for some typical conditions of potential usages.

목차 Contents

• 최종보고서 ...1
• 표지 ...2
• 제출문 ...3
• 요약문 ...4
• Project Summary ...5
• 목차 ...6
• 제1장 서론 ...7
• 제2장 국내.외 기술개발 현황 ...9
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...11
• 제1절 이론적, 실험적 접근방법 ...11
• 1. 폴리스티렌 용기 및 시트 ...11
• 2. 용출실험조건 ...11
• 3. 이행물질 분석방법 ...12
• 4. 확산계수의 결정 ...16
• 제2절 발포 폴리스티렌으로부터의 이행 ...17
• 1. 증류수로의 이행 ...17
• 2. heptane으로의 이행 ...22
• 제3절 일반 폴리스티렌으로부터의 이행 ...23
• 1. 증류수로의 이행 ...23
• 2. heptane으로의 이행 ...25
• 제4절 대표적 실제 포장 이용조건을 위한 예측 및 안전 사용조건 제시 ...29
• 1. 폴리스티렌 용기에서 용출실험조건의 검토 ...29
• 2. 스티렌 monomer 등 저분자물질의 이행가능성 점검 ...31
• 제4장 연구개발목표 달성도 및 대외기여도 ...35
• 가. 폴리스티렌 포장에 존재하는 저분자 물질 분석방법의 확립...35
• 나. 폴리스티렌 시트로부터의 이행과 확산에 대한 정량적 모델 확립...35
• 다. 온도 및 food simulant 조건에 따른 경시적 이행량의 측정...35
• 라. 다양한 사용조건에 대한 이행량 예측 모델의 확립 및 제시...35
• 제5장 연구개발결과의 활용성과 및 계획 ...36
• 가. 계량적 성과 ...36
• 나. 성과내용기술 ...36
• 다. 활용계획 ...36
• 제6장 기타 중요변경사항 ...37
• 제7장 참고문헌 ...37
• 총괄 연구과제 요약 ...39