KR100193369B1 - 캐스팅 테이프용 폴리에스터 지지체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 캐스팅 테이프용 폴리에스터 지지체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리에스터 합사, 폴리에스터 고강력사, 폴리에스터 모노필라멘트, 탄성사 또는 신장사 등을 단순 편직하거나 혼합편직하여 캐스팅에 사용가능한 신축성, 신체 적합성 및 압축강도가 우수한 지지체에 관한 것이다.
Description
제1도는 2 바아 형태의 폴리에스터 편직물을 편성한 예이고,
제2도 및 제3도는 3 바아 형태의 폴리에스터 편직물을 편성한 예이다.
[발명의 목적]
[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술]
본 발명은 캐스팅 테이프용 폴리에스터 지지체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리에스터 합사, 폴리에스터 고강력사, 폴리에스터 모노필라멘트, 탄성사 또는 신장사 등을 단순 편직하거나 혼합편직하여 캐스팅에 사용가능한 신축성, 신체 적합성 및 압축강도가 우수한 지지체에 관한 것이다.
일반적으로 외과나 정형외과 분야에서 신체의 골절상을 치료하기 위해 석고붕대나 유리섬유 지지체의 캐스팅 테이프 등을 사용하고 있고, 그 중에서도 석고붕대를 가장 오랫동안 사용하여 왔다. 그러나 석고붕대의 경우 캐스팅시 물과 반죽하여야 한다는 이용상의 불편 뿐만 아니라, 석고의 무게 때문에 경화된 후 환자가 활동하기가 불편하며, 통풍성이 나빠서 시일이 경화하면 가려움증을 일으킨다. 또한, 수분과 접촉할 경우 압축강도가 약화되며, 골절부위의 치료 진행상황을 관찰하기 위하여 엑스레이를 촬영할 경우에는 엑스레이를 흡수 또는 분산시켜 치료의 진행상황을 정확하게 파악하기 어려운 문제가 있었다.
이와같은 석고붕대의 단점을 해결하기 위해 많은 연구가 진행되어 왔고, 최근에는 이를 대체할 수 있는 새로운 합성 캐스팅 테이프 또는 이와 다른 형태의 붕대가 개발된 바 있다. 그 중에서 다양한 형태의 섬유상 지지체위에 자외선에 의해 경화가 가능한 물질을 코팅한 캐스팅 테이프가 개발되었으나[미국특허 제 3,241,501호 및 제 3,881,473호], 이 경우 경화개시단계에서 자외선 램프가 필요하며 경화과정에서 많은 시간이 요구되는 단점이 있다. 그리고 수경화성물질인 에폭시수지 또는 폴리우레탄수지를 지지체에 고팅하여 보다 간편하게 물과 반응시켜 골절부위를 고정시킬 수 있는 캐스팅 테이프가 개발된 바 있었으나[미국특허 제 3,932,526호 및 미국특허 제 4,131,114호], 경화 후 강도가 낮은 단점이 있다.
캐스팅 테이프에 이용되는 지지체의 역할은 신체부위에 정확히 일치되어야 하며 캐스팅 부위의 충격을 완화시켜야 하는 바, 지지체의 구성물질로는 타 재료에 비해 초기 모듈러스가 큰 유리섬유가 주로 이용되었다. 유리섬유 지지체에 폴리우레탄수지를 코팅한 캐스팅 테이프가 보고된 바 있으나[미국특허 제 4,376,438호, 제 4,427,001호 및 제 4,411,262호], 유리섬유는 인체피부와 접촉시 피부염을 유발하고, 지지체의 제조단계에서 유리섬유 분진에 의한 호흡기 계통의 질병을 야기시킨다. 또한, 폐기처리시 소각되지 않아 환경공해를 야기시키며, 엑스레이 촬영에서 선명한 화상이 나타나지 않는 등의 단점을 지니고 있다. 또한 유리섬유는 기타 다른 섬유와 비교하여 지지체의 길이방향으로 신축성이 부족하여 환자의 수족 및 돌출부에 캐스팅 테이프를 일치시키기가 어려운 바, 이를 위해 유리섬유의 지지체를 타 직물 조직에 비해 길이방향의 신장성이 큰 니트조직을 편성하였음에도 불구하고 유리섬유 지지체의 캐스팅 테이프는 신체 적합성이 가장 큰 문제점으로 인식되고 있다. 따라서 캐스팅 테이프용 지지체로서 유리섬유가 가지는 신축성 등의 문제를 보완할 수 있는 새로운 소재의 지지체가 절실히 필요하였다.
이에, 지지체로 사용되는 유리섬의 직경 및 화학적 호발공정 등을 통해 캐스팅 테이프의 신축성 및 공기투과성 등을 향상시키는 방법[미국특허 제 3,686,725호 및 제 3,787,272호], 유리섬유에 기타 섬유(면, 마, 양모, 아크릴, 나이론, 레이온, 폴리에스터)를 혼합 제조한 지지체[미국특허 제 4,323,061호], 지지체의 신축성 향상을 위해 각종 합성섬유 및 천연섬유와 신장사(stretch yarn)로 편성된 캐스팅 테이프[미국특허 제 4,986,566호], 그리고 텍스쳐링 가공을 거친 폴리에스터사를 이용한 매쉬(mesh)형태의 지지체[미국특허 제 5,088,484호]가 개발된 바 있다. 그러나, 이들 지지체들은 여전히 압축강도 등의 물성문제 및 신체 적합성이 낮은 문제가 지적되어 왔다.
[발명이 이루고자 하는 기술적 과제]
본 발명에서는 폴리에스터를 기본으로 하는 합사, 고강력사, 모노필라멘트, 탄성사 또는 신장사를 이용하여 단순 편직하거나 또한 혼합편직한 편직물을 캐스팅 지지체로 사용하므로써 종래 캐스팅 테이프에 비교하여 보다 가볍고 압축강도가 강하며, 신체 적합성이 우수한 특성을 가지고 있는 캐스팅 테이프 제조에 유용한 폴리에스터 지지체를 제공하고자 한다.
[발명의 구성 및 작용]
본 발명은 폴리에스터 합사, 폴리에스터 고강력사, 폴리에스터 모노필라멘트, 탄성사 또는 신장사로 편성된 캐스팅 테이프용 폴리에스터 지지체를 그 특징으로 한다.
이와같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 캐스팅 테이프용 폴리에스터 지지체는 폴리에스터사를 기본으로 하여 편성된 편직물로서, 폴리에스터 섬유는 유리섬유에서 발견할 수 없는 신축성과 신체 적합성이 우수하며 다양한 후가공이 가능한 장점을 지니고 있다. 따라서 이러한 폴리에스터사를 이용한 폴리에스터 합사, 폴리에스터 고강력사, 폴리에스터 모노필라멘트, 탄성사 또는 신장사를 편성시킨 폴리에스터 편직물이 캐스팅한 후, 압축강도가 우수하다는 폴리에스터 특유의 성질을 적용시킨 캐스팅 테이프용 폴리에스터 지지체에 관한 것이다.
본 발명에 따른 폴리에스터 지지체 편성시 사용되는 폴리에스터 합사는 지지체에 강도를 부여하기 위한 것으로, 이는 150∼600 데니어의 폴리에스터사에 꼬임을 1m당 50∼1500을 주며 보다 바람직하기로는 100∼800으로 가연한 후, 이합, 삼합 또는 사합으로 합사한 것이다. 사용된 폴리에스터 합사가 150 데니어 미만이면 강도가 떨어지고, 600 데니어를 초과하면 신체 적합성이 저하되는 문제가 있으며, 또한 폴리에스터 합사의 꼬임이 상기 범위를 벗어나면 강도와 적합성이 동시에 저하되는 문제가 있다.
폴리에스터 고강력사는 지지체에 강도를 부여하기 위한 것으로, 상기 폴리에스터 합사와는 다르게 초기 모듈러스가 큰 특성이 있으며, 이를 위해서는 300∼2,000 데니어를 사용하며 보다 바람직하기로는 400∼800 데니어 범위의 것을 사용한다.
폴리에스터 모노필라멘트도 지지체에 강도를 부여하기 위해 사용되는 데, 이때 사용되는 모노필라멘트의 직경은 0.1∼1,2mm 범위이지만 보다 바람직하기로는 0.2∼0.6mm 범위의 것을 사용한다.
또한, 탄성사 또는 신장사는 폴리에스터 지지체의 길이 방향에 신축성을 부여하여 캐스팅 테이프의 신체 적합성을 높이기 위한 것으로 경사방향(warp or wale)에 사용되는 탄성사로서는 폴리에스터 탄성사, 스판덱스(폴리우레탄) 또는 천연고무 등의 탄성재료를 사용한다. 이때 폴리에스터 탄성사는 폴리에스터와 폴리테트라메틸렌에테르의 공중합에 위해 얻어진 필라멘트를 사용하는 것이 특히 바람직하며, 사용되는 폴리에스터의 신축성은 300∼500% 내외이다. 또한 폴리에스터 신장사는 폴리에스터 일반사에 텍스쳐링 가공을 함으로써 나타나는 변형 및 열고정에 의해 탄성을 부여한 사(絲)를 가르킨다.
본 발명에 있어서 폴리에스터 지지체의 편성은 니들이 1인치당 6 내지 28개인 라셀 경편기상에서 수행하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 폴리에스터 지지체의 편성형태에 대한 몇가지 예는 도면 제1도 , 제2도 및 제3도에 도시하였다. 제1도에서는 2 바아(bar) 형태의 폴리에스터 편직물을 편성하여 신축성 증진으로 인한 신체 적합성의 향상 효과를 얻고, 또한 2 바아 형태의 편성물이 캐스팅 후의 압축강도가 저하되는 단점을 보완하기 위해 고강력 폴리에스터사를 경사로 사용한 예이다. 제2도에서는 폴리에스터 고강력사를 이용하여 3 바아 형태의 폴리에스터 편직물을 편성한 예로서, 이는 지지체의 강도를 향상시키는 특성이 있다. 그리고 제3도에서는 3 바아 형태의 폴리에스터 편직물을 편성한 예로서, 바아 1에는 스판덱스(폴리우레탄)를 체인스티치시켜 경사방향의 신축성을 부여하고, 바아 2 및 3에는 폴리에스터 고강력사를 사용하여 강도를 증대시킨다.
이상과 같이 제조된 폴리에스터 지지체에 프리폴리머를 함침시켜 캐스팅 테이프를 제조하는 바, 이때 프리폴리머는 캐스팅 테이프 제조시 통상적으로 사용되는 것이라면 모두 사용될 수 있다. 특히 코팅액이 물에 의해서 경화가 일어나는 점을 고려한다면, 방향족 디이소시아네이트 화합물과 폴리올 화합물로 부터 합성한 수경화성 폴리우레탄 프리폴리머를 사용하는 것이 바람직하다. 폴리우레탄 프리폴리머 제조에 사용되는 방향족 디이소시아네이트 화합물은 폴리우레탄 화학(polyurethanes: Chemistry and Technology Ⅱ, 609페이지, Interscience Publishers사)에 알려져 있는 화합물중에서 선택된 것이다. 폴리올 화합물로는 분자량이 200 내지 4000 범위의 폴리올 화합물로서 예를 들면 폴리프로필렌에테르 글리콜, 폴리테트라메틸렌에테르 글리콜, 폴리프로필렌과 폴리글리콜렌 에테르 글리콜의 코폴리며, 폴리카프로락톤 디올, 폴리에스터 폴리올 등이 사용될 수 있다. 그리고 프리폴리머의 경화를 촉진시키기 위해 촉매로서 폴리우레탄 화학(polyurethanes: Chemistry and Technology Ⅰ, 129∼217 페이지, Interscience Publishers사)에 알려져 있는 아민류를 첨가할 수도 있다. 그 밖에도 안정제를 비롯하여 점성도가 1,000∼10,000 센티포아즈 범위인 실리콘 소포제를 첨가하여 물과의 반응에서 발생하는 거품을 최소화할 수도 있다.
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따라 폴리에스터사 및 기타 재료를 이용한 사(絲)로서 편성된 폴리에스터 편직물을 지지체로 하고, 지지체에 폴리우레탄 프리폴리며를 코팅시킨 캐스팅 테이프의 경우 유리섬유를 지지체로 하여 제조된 캐스팅 테이프에 비교하여 신체 적합성이 향상되었고, 경화 후 압축강도가 크게 향상되었다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
[제조예 1]
[폴리우레탄 프리폴리머의 제조]
디페닐메탄 디이소시아네이트(1950g), 벤조일 클로라이드(20g), 비스페놀 에이 프로폭실레이트/에톡실레이트(분자량= 548; 1205g) 및 실리콘 오일(10g)을 놓고서 서서히 온도를 60℃로 올려서 3시간 반응시킨 후 상온으로 식혀 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하였다.
[제조예 2]
[폴리우레탄 프리폴리머의 제조]
디페닐메탄 디이소시아네이트(2,100g), 벤조일 클로라이드(23g), 비스페놀 에이 에톡실레이트(분자량= 580; 232g), 비스페놀 에이 프로폭실레이트(분자량= 645; 967g), 비스페놀 에이 프로폭실레이트(분자량= 344; 172g), 실리콘 오일(11g) 및 N-메틸모포린(70g)을 놓고서 서서히 온도를 60℃로 올려서 3시간 반응시킨 후 상온으로 식혀 폴리우레탄 프리폴리머를 제조하였다.
[실시예 1]
[폴리에스터 지지체의 제조]
도면 제1도에 도시한 바와 같이 2바아(bar) 형태의 폴리에스터 편직물을 14게이지(gauge) 라셀 경편기상에서 편성하였다. 구성사로는 폴리에스터 고강력사 500 데니어를 이용하며 바아 1에는 31 본, 바아 2에는 30 본의 경사로서 지지체를 편성하였다.
편성된 폴리에스터 지지체의 폭은 3 인치이며, 밀도는 14 단(course)/inch, 중량은 214g/㎡, 그리고 신축성은 640g/inch의 하중에 대해 길이방향으로는 56%, 폭방향으로는 52%의 값을 가진다.
[실시예 2]
[폴리에스터 지지체의 제조]
도면 제2도에 도시한 바와 같이 3 바아 형태의 폴리에스터 편직물을 24게이지 라셀 경편기상에서 편성하였다. 구성사로는 폴리에스터 고강력사 300 데니어를 이용하며 바아 1에는 55 본, 바아 2에는 54 본, 바아 3에는 55 본의 경사로서 지지체를 편성하였다.
편성된 폴리에스터 지지체의 폭은 3 인치이며, 밀도는 12 단/inch, 중량은 235g/㎡, 신축성은 640g/inch의 하중에 대해 길이방향으로는 50%, 폭방향으로는 45%의 값을 가진다.
[실시예 3]
[폴리에스터 지지체의 제조]
상기 실시예 2에서와 같이 3 바아 형태의 폴리에스터 편직물을 편성하되, 바아 1에는 신축성이 400%인 폴리에스터 탄성사 210 데니어를 사용하였다.
그 결과, 편성된 폴리에스터 지지체의 신축성이 640 g/inch의 하중에 대해 길이방향으로 70%, 폭방향으로는 50%까지 증가하게 되어 캐스트 후의 신체 적합성을 보완할 수 있다.
[실시예 4]
[폴리에스터 지지체의 제조]
도면 제3도에 도시한 바와 같이 3 바아 형태의 폴리에스터 편직물을 24게이지 라셀 경편기상에서 편성하였다. 바아 1에는 스판덱스(폴리우레탄) 210 데니어를 40 데이어의 나일론사로 래핑한 사를 체인스티치시켜 경사방향의 신장성을 부여하였고, 바아 2 및 3에는 각각 폴리에스터 고강력사 300 데니어를 사용하여 강도를 증대시켰다. 편성에 사용된 바아 1의 경사수는 55 본, 바아 2는 53 본, 바아 3는 54 본이었다.
편성된 폴리에스터 지지체의 폭은 3.0 인치이며, 밀도는 13 단/inch, 중량은 238g/㎡, 신축성은 640g/inch의 하중에 대해 길이방향으로는 74%, 폭방향으로는 47%의 값을 가진다.
[실시예 5]
[폴리에스터 지지체의 제조]
상기 실시예 4에서와 같이 3 바아 형태의 폴리에스터 편직물을 편성하되, 바아 2 및 3에는 폴리에스터 일반사 150 데니어를 삼합하여 Z방향으로 350 T/M을 부여한 합사를 사용하였다.
편성된 폴리에스터 지지체의 밀도는 12 단/inch, 중량은 243 g/㎡, 신축성은 640 g/inch의 하중에 대해 길이방향으로 48%, 폭방향으로는 42%의 값을 가진다.
[실시예 6]
[폴리에스터 지지체의 제조]
상기 실시예 1에서와 같이 2 바아 형태의 폴리에스터 편직물을 편성하되, 바아 1 및 2에는 폴리에스터 일반사 300 데니어를 이합하여 Z방향으로 350 T/M을 부여한 합사를 사용하였다.
편성된 폴리에스터 지지체의 밀도는 14 단/inch, 중량은 208 g/㎡, 신축성은 640 g/inch의 하중에 대해 길이방향으로 및 폭방향으로 각각 44%의 값을 가진다.
[실시예 7]
[폴리에스터 지지체의 제조]
상기 실시예 2에서와 같이 3 바아 형태의 폴리에스터 편직물을 24게이지 라셀 경편기상에서 편성하되, 지지체 길이방향의 신축성과 폭방향의 치수안정성을 부여하기 위해 바아 1에는 천연고무, 바아 2 및 3에는 폴리에스터 모노필라멘트사(Φ=0.30mm)를 이용하여 편성하였다.
편성된 폴리에스터 지지체의 밀도는 12 단/inch, 중량은 223 g/㎡, 신축성은 250g/inch의 하중에 대해 길이방향으로는 76%, 폭방향으로는 46%의 값을 가진다.
[실시예 8]
[폴리에스터 지지체의 제조]
상기 실시예 4에서와 같이 3 바아 형태의 폴리에스터 편직물을 24게이지 라셀 경편기상에서 편성하되, 바아 2 및 3에는 폴리에스터 모노필라멘트사(Φ=0.30mm)를 이용하여 편성하였다.
편성된 폴리에스터 지지체의 밀도는 13 단/inch, 중량은 237 g/㎡, 신축성은 250g/inch의 하중에 대해 길이방향으로는 73%, 폭방향으로는 43%의 값을 가진다.
[비교예 1]
[유리섬유의 제조]
도면 제3도에 도시한 바와 같이 3 바아 형태의 유리섬유 편직물을 24 게이지 라셀 경편기상에서 편성하였다. 구성사로는 68 텍스(tex)의 섬도를 지닌 유리섬유를 사용하였으며, 편성된 편물의 폭은 3.0인치이며, 밀도는 11 단/inch, 중량은 260 g/㎡, 신축성은 640 g/inch의 하중에 대해 길이방향으로 48%, 폭방향으로 47%의 값을 가진다.
[비교예 2]
[폴리에스터 지지체의 제조(미국특허 제 4,984,566호에 의함)
미국특허 제 4,984,566호의 Fig. 1에 나타낸 조직도에 따라 폴리에스터 지지체를 편성하였다. 길이방향의 체인 스티치로서는 150 데니어의 폴리에스터 이합사를 사용하였으며, 경사방향으로는 150 데니어의 폴리에스터 신장사를 사용하였다. 편성된 편물의 밀도는 14 단/inch, 중량은 210 g/㎡, 신축성은 640 g/inch의 하중에 대해 길이방향으로 62%, 폭방향으로 55%의 값을 가진다.
[실험예]
상기 실시예 1∼8 및 비교예 1∼2에서 제조한 지지체를 이용하여 제조된 캐스팅 테이프의 압축강도 및 세팅시간을 시판제품과 비교하기 위해 다음과 같은 실험을 실시하였으며, 그 결과는 다음 표에 나타내었다.
상기 실시예 1∼8 및 비교예 1∼2에서 제조한 지지체 위에 상기 제조예 1∼2에서 제조한 폴리우레탄 프리폴리머를 도포하여 캐스팅 테이프를 제조하였다. 제조한 캐스팅 테이프는 즉시 알루미늄 포장지로 포장하였다.
(압축강도 측정)
캐스팅 테이프는 4주간 보관 후, 포장지에서 꺼내어 물에 30초 동안 감근 다음 꺼내 4번 정도 짠 후 직경이 6㎝인 원통에 6번 감았다. 이것을 인스트롱으로 1㎝ 눌렀을 때 필요한 힘을 시간의 경과에 측정하였다.
(세팅시간)
세팅시간은 원통에 감은 캐스팅 테이프가 떨어지지 않은 시간으로써 측정하였다.
Claims (5)
- 폴리에스터사 50∼600 데니어를 이합, 삼합 또는 사합한 가연사인 폴리에스터 합사, 300∼2000 데니어인 폴리에스터 고강력사, 직경 0.1∼12mm인 폴리에스터 모노필라멘트, 폴리에스터와 폴리테트라메틸렌에테르와의 공중합에서 합성한 폴리에스터 탄성사, 또는 스판덱스(폴리우레탄) 또는 천연고무로 이루어진 신장사가 단순 편직되거나 또는 혼합 편직된 것임을 특징으로 하는 캐스팅 테이프용 폴리에스터 지지체.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리에스터 합사는 꼬임이 1m당 50∼1,500인 것임을 특징으로 하는 캐스팅 테이프용 폴리에스터 지지체.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리에스터 합사는 고강력사는 꼬임이 1m당 50∼150인 것임을 특징으로 하는 캐스팅 테이프용 폴리에스터 지지체.
- 제1항에 있어서, 상기 폴리에스터 탄성사는 신축성이 300∼500%인 것임을 특징으로 하는 캐스팅 테이프용 폴리에스터 지지체.
- 방향족 디이소시아네이트 화합물과 폴리올 화합물로부터 합성한 수경화성 폴리우레탄 프리폴리머가 제1항의 폴리에스터 지지체에 코팅되어 있고 물과 반응하면 경화되어 강도가 증가되는 것임을 특징으로 하는 캐스팅 테이프용 폴리에스터 지지체.
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