KR100291356B1 - 정형 외과용으로 유용한 직물성 지지 재료 - Google Patents

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미로슬라브 토케첵
제이슨 엘. 에드가
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스프레이그 로버트 월터
미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩춰링 컴퍼니
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Abstract

본 발명은 지지체 직물에 비-유리섬유 미세데니어 얀을 갖는 독특한 편성 구조물에 관한 것이다. 상기 비-유리섬유 미세데니어 얀(1)은 열 수축성 얀 또는 스트레치 얀, 및 임의로 강성을 조절하기 위한 비-유리섬유 얀, 즉, 강성-조절 얀(2)과 배합하여 사용하는 것이 바람직하다. 비-유리섬유 미세데니어 얀은 스트레치 얀 및 비-유리섬유 강성-조절 얀과 배합하는 것이 더욱 바람직하다. 비-유리섬유 미세데니어 얀(1)은 열 수축성, 탄성 스트레치 얀, 및 비-유리섬유 강성-조절 얀(2)과 배합 하는 것이 가장 바람직하다.

Description

[발명의 명칭]
정형 외과용으로 유용한 직물성 지지 재료
[발명의 분야]
본 발명은 편직물(knit fabrics)에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 정형 외과용 깁스 테이프 같은 정형 외과용 고정 장치로 적합한 지지체로 유용하게 사용되는 편직물에 관한 것이다.
[발명의 배경]
통용되는 정형 외과용 고정 재료 또는 지지 재료(예: 깁스 테이프)는 직물 지지체(backing) 및 경화성 화합물, 예컨대 소석고 또는 합성 수지 재료로 구성된다. 지지체에 사용된 직물은 몇가지 중요한 기능을 하는데, 예를 들면, 경화성 화합물을 전달시키는 편리한 수단을 제공하고, 또한 최종 복합체 깁스를 보강시키는데 조력한다. 더욱이, 경화성 수지를 혼입한 정형 외과용 깁스 재료에 있어서, 많은 공극을 지닌 지지체 재료(즉, 구멍이 있는 형태의 지지체)를 사용하면 적당한 다공성이 제공된다. 이러한 다공성은 충분량의 경화제(예컨대, 물)를 수지와 접촉시켜 경화 반응을 개시시킬뿐 아니라 또한 최종 깁스도 다공성이 되게 하므로써 통기성을 부여하여 환자에게 안락감을 제공한다.
시판되고 있는 대부분의 정형 외과용 깁스 재료의 지지체에 사용되는 직물은 유리섬유(fiberglass)로 만들어진 것이다. 이러한 유리섬유 지지체 재료는 합성 유기 섬유 편성물(knits), 거즈, 부직포, 및 기타 비유리섬유 복합체 지지체를 사용하는 깁스에 비해 탁월한 강도를 지닌 깁스를 제공한다. 유리섬유 지지체 재료는 우수한 강도를 제공하지만, 개업의들에게는 깁스 제거시 어느정도 문제거리를 자아낸다. 그 문제란 진동 깁스 톱으로 깁스 제거시 유리섬유 분진이 발생한다는 것이다. 이 분진은 대개 호흡하지 못할 정도의 불쾌한 분진이긴 하지만 인체에 해롭지 않은 것으로 분류되고 있다. 하지만, 대부분의 개업의는 이러한 유리섬유 분진 입자의 흡입이 그들의 건강에 미칠 영향에 대하여 우려하고 있다. 더욱이, 유리섬유를 함유한 깁스가 소석고 깁스에 비해 향상된 X-선 투명성을 가지더라도, 섬유의 편성 구조가 X-선상에 나타나기 때문에 골절의 미세한 부분을 보는데에는 방해가 될 수 있다.
정형 외과용 깁스 지지체 재료를 개발하는데 있어서 중요한 관심사는 재료의 형태 정합성(form conformability)이다. “장갑형” 정합성을 제공하기 위하여, 지지체 재료는 깁스를 수용하는 환자의 수족 형태에 정합되어야 한다. 하지만, 이러한 형태 정합성은 특히, 발목, 팔꿈치, 및 무릎같은 뼈의 돌출부에서 이루어지기 어렵다. 재료의 형태 정합성은 직물의 종방향 신장성, 즉, 길이방향의 신장에 크게 좌우된다.
형태 정합성 유리섬유 지지체가 개발되었으나, 이 또한 특정 편성(knitting) 기법 및 가공 장치를 필요로 하였다. 이러한 특정 기법 및 장치의 필요성을 방지하기 위하여, 유리섬유를 대체하는 비유리섬유 지지체 재료가 개발되어 왔다. 그러나, 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌을 함유하는 대부분의 시판용 비유리섬유 지지체는 제한된 신장성을 가지기 때문에, 제한된 형태 정합성을 지닐 수밖에 없다. 더욱이, 저 모듈러스 유기 섬유로 제조된 깁스는 유리섬유 깁스 테이프로 제조된 깁스 보다 현저히 약하다. 즉, 대부분의 비유리섬유 재료(약 5-100 g/데니어), 예컨대, 폴리에스테르(약 50-80 g/데니어)의 탄성 계수(섬유에 종방향 하중이 걸렸을때 발생하는 스트레스 변화 : 변형 변화의 비율)가 유리섬유(약 200-300 g/데니어)에 비해 현저히 낮은 결과 모듈러스도 낮고, 강성이 적은 경화된 복합재를 제공한다. 이러한 이유 때문에, 경화된 복합재의 수지 성분은 유리섬유 직물로 지지체를 제조했을때 보다 훨씬 큰 하중에 견딜 것이 요구 된다. 그에 따라서, 유리섬유 지지체에 비해 보다 많은 양의 수지가 일반적으로 필요하다. 하지만, 많은 양의 경화성 깁스 화합물은 수지 풀링(Pooling), 고 발열, 및 깁스 다공도의 감소를 유발하므로 바람직하지 않다.
일부 유리섬유 또는 폴리에스테르 편성 지지체 재료에 있어서, 신장성, 및 이에 따른 형태 정합성은 탄성 얀을 체인 스티치의 경사내로 혼입시킴으로써 향상된다. 그러나, 탄성 얀이 많이 혼입된 지지체를 사용한다는 것이 꼭 바람직하지 않은 것은 깁스 테이프를 주의 깊게 접착하지 않는 경우에 수족에 추가의 상처 및 압박을 유발할 가능성이 있기 때문이다. 이러한 압박은 비교적 고 탄성 반발력에 의해 유발된다. 따라서, 탄성이 없거나 단지 약간의 탄성 신장이 있는 것이 바람직하다. 또한 탄성 얀이 많이 혼합된 지지체는 신장되었을때 종방향으로 주름이 잡히는 결점이 있을 수 있다. 그결과 형태 정합성을 감소시키고 거친 표면을 산출한다.
따라서, 환자의 수족에 대해 충분한 형태 정합성을 가지며, 잠재적 압박을 감소시키고, 사용시 주름이 생기는 것을 방지하며, 고강도(high strength), 고강성(high rigidity), 및 고다공성을 나타내는 경화된 깁스를 제공하는 지지체 재료가 필요하다. 또한, 이러한 특징외에도 지지체 재료는 방사 투명성(radiolucent), 예컨대 X-선에 투과되는 성질을 지닐 필요가 있다.
[발명의 요약]
본 발명은 수지를 함침한 지지체 재료, 즉 수지 함침된 재료를 제공한다. 이 수지 함침된 시트는 특히 정형 외과용 지지 재료, 즉 인체부를 단단하게 고정 및/또는 지지하는 의료 드레싱으로서 유용하다. 본원에서는 경화성 드레싱을 수지 함침된 “시트”로서 지칭하였지만, 정형 외과용 깁스, 부목, 받침나무, 지지체, 보호 차폐물, 시축 교정물등으로 제조할 수있도록 테이프, 시트, 필름, 평판(slab) 또는 관형의 형태도 사용가능하다. 본원에서 사용된 용어 “정형 외과용 지지 재료”, “정형 외파용 고정 재료”, 및 “정형 외자용 깁스 재료”는 어떠한 형태의 드래싱도 망라하는 의미로 상호 교환적으로 사용되며, “깁스” 또는 “지지체”는 임의의 이들 정형 외과용 구조물을 지칭한다.
통상적으로, 본 발명의 지지체 재료는 정형 외과용 깁스 테이프, 즉 경화성 깁스 화합물이 함침된 직물 롤로 사용된다. 본 발명의 지지 재료는 사용시 주름이 생기지 않는 이점을 가진 박층 깁스 테이프를 제공한다. 게다가, 이들은 과도한 신축력 없이도 우수한 형태 정합성 및 성형 적성(moldability)을 제공한다.
본 발명의 지지 재료는 비유리섬유 함유 직물로 제조하는 것이 바람직하다. 바람직한 비유리섬유 지지 재료는 다른 유리섬유 및 유리섬유계 재료에 비해 탁월한 수지 보유 특성을 가진다. 따라서, 수지 제제물로 코팅시 본 발명의 바람직한 비유리섬유 지지 재료는 방사 투명성(예: X 선에 투과되는 성질)을 지니면서도 종래의 유리섬유 깁스가 제공했던 강도 및 내구성을 지닌다.
지지체의 직물내에 비유리섬유 미세데니어 얀을 갖는 독특한 편성 구조물을 사용하면 상기의 유리한 특성 및 그외 바람직한 특성을 부여할 수 있다. 비유리섬유 미세데니어 얀을 탄성 얀, 바람직하게는 열 수축성 얀과 배합하여 사용하는 것이 바람직하다. 다른 바람직한 구체예에서, 비유리섬유 미세데니어 얀은 강성을 조절하기 위한 비유리섬유 얀(즉, 강성 조절 얀)과 함께 사용될 수 있다. 보다 바람직하게는, 비유리섬유 미세데니어 얀은 스트레치 얀 및 강성 조절용 비유리섬유 얀과 함께 사용될 수있다. 더욱 바람직하게는, 비유리섬유 미세데니어 얀은 열 수축성, 탄성 스트레치(stretch) 얀, 및 비유리섬유 강성 조절 얀과 배합하여 사용한다. 강성 조절 얀은 모노필라멘트 얀이 바람직하다. 일반적인 모노필라멘트 얀은 약 5-100 g/데니어의 모듈러스, 바람직하게는 약 15-50 g/데리어의 모듈러스를 갖는 비탄성 얀이다.
이들 얀들의 배합체는 독특한 편성 구조에 사용된다. 즉, 열 수축성 얀 또는 신축성 얀은 체인 스티치의 웨일(wale)에 사용되며, 미세데니어 얀은 위사인-레이(in-lay)에 사용되고, 강성 조절 얀, 바람직하게는 모노필라멘트 얀 또한 위사 삽입물로서 위사에 사용된다. 이러한 얀의 배합체가 정형 외과용 지지 재료의 지지체 직물에 유리하게 사용되지만, 고수준의 형태 정합성 및 성형 적성 재료가 요망되는 어떠한 용도에도 사용될 수 있다.
직물은 경편으로 편성하고 열 수축한 후 평평하게 압착시켜 두께를 감소시키는 공정에 의해 제조하였다. 즉, 일단 얀을 소정 형태로 편성한후, 이것을 캘린더 롤러의 고온 가압 장치를 통하여 직물을 다림질하므로써 직물 두께를 감소시켰다. 특정 구체예에서, 편성 구조물을 가열 사이클에서 추가로 어닐링(annealing)하여 강성 조절 얀을 새로운 3차원 구조로 고정시켰다.
[도면의 간단한 설명]
제1(a)도는 3개의 바(bar) 경편 구조에서 체인 스티치의 개요도이다.
제1(b)도는 3개의 바 경편 구조에서 위사 인-레이의 개요도이다.
제1(c)도는 3개의 바 경편 구조에서 위사 삽입의 개요도이다.
제1(d)도는 본 발명의 바람직한 직물의 3 바 경편성 구조의 개요도이다.
제2도는 직물의 폭을 따라 3개의 별도로 삽입된 얀을 사용하는 긴 위사 삽입물을 가진 다른 일례의 개용도이다.
제3도는 직물의 폭을 따라 6개의 별도로 삽입된 얀을 사용하는 긴 위사 삽입물을 지닌 다른 일례의 개요도이다.
제4(a)도는 하나의 수직 웨일의 체인 스티치를 형성하는 동일한 편성침 아래에서 인접한 관형 래핑(lapping) 가이드 부재로 두개의 얀이 삽입된 것을 나타낸 긴 위사 삽입물의 세부 개요도이다.
제4(b)도는 두개의 인접한 웨일의 체인 스티치에 위치한 두개의 얀이 교호 삽입된 것을 나타낸 긴 위사 삽입물의 세부 개요도이다.
제5도는 직물이 시험하기 위한 위치에 장착된 촉감(hand) 시험 장치의 개요도이다.
제6도는 유리섬유 함유 직물(SC+), 폴리에스테르 미세데니어 얀으로 제조된 직물(PE), 및 폴리에스테르 미세데니어 얀과 나일론 모노필라멘트 얀으로 제조된 직물(PE + 모노)의 촉감 시험 결과(시료의 8.2 cm 폭당 g 수)를 나타낸 그래프이다.
제7도는 열 수축성 얀, 미세데니어 얀, 및 모노필라멘트 얀으로 직물을 제조하기 위한 본 발명의 바람직한 공정의 개요도이다.
[발명의 상세한 설명]
본 발명은 깁스 테이프 같은 정형 외과용 고정 재료의 지지체 성분으로서 사용하기 바람직한 수지 함침된 시트 재료를 제공한다. 이 지지체 성분은 깁스 테이프의 보관 및 최종 용도로 사용하는 동안 경화성 깁스 화합물(예, 수지성 재료)용 저장기로서 작용한다. 즉, 깁스 테이프 같은 정형 외과용 지지 재료의 지지체를 형성하는데 사용된 직물은 경화성 수지로 함칭되어 직물의 그물 구조에 의해 형성된 공간내에서 이 수지를 직물 섬유와 철저히 혼합되게 한다. 경화시, 이 수지는 중합되고 열 경화 상태, 즉 가교 상태로 경화되어 강성 구조를 형성한다.
본 발명의 지지체에 사용된 직물을 바람직한 수지 시스템과 배합한 결과, 지지체는 종래의 유리섬유 제품에 비해 신장성, 강도, 및 내구성이 동일하거나 또는 더 우수한 고 신장성 정형 외과용 지지 재료 예컨대, 깁스 테이프를 제공한다. 더욱이, 본 발명의 지지체 직물, 즉 지지체 재료는 과도한 신축성 없이도 우수한 형태 정합성 및 성형 적성을 유리하게 제공한다. 또한 본 발명의 임의의 바람직한 직물은 종래의 유리섬유 및 비유리섬유 제품에 비해 향상된 수지 보유 특성을 제공한다.
일반적으로, 본 발명의 지지체 재료는 비교적 가요성 및 신축성이 있는 직물로 제직되어 정형 외과용 지지 재료가 발꿈치, 무릎, 또는 팔꿈치 같은 인체의 굴곡부에 잘 들어 맞도록 조력한다. 본 발명의 직물은 열 수축 및 캘린더링(calendaring)(이하 후술하는 가공 단계) 처리하고, 1.50 Ib/in 폭(2,6 뉴우톤/cm)의 하중을 가한지 1분후에 측정했을때 종방향 신장율이 약 15-100%, 바람직하게는 약 40-60% 이었다. 이러한 신장치 모두는 캘린더링 단계가 실시될 경우에 캘린더링 후 얻어질 수 있는 값이다. 신장율은 상기와 동일한 하중 하에서 캘린더링후 약 45-55% 인 것이 더욱 바람직하다. 신장율이 약 55% 이상인 것이 더 잇점이 있는 것으로 보이지만, 상기 55% 이상 형태 정합성이 테이프 두께, 지지체 밀도 증가, 및 비용 증가에 비해서 현저히 향상된 것이 아님에 비추어볼 때 약 45% 내지 약 55%의 범위에서 가장 큰 효과가 나타난다.
본 발명의 정형 외과용 지지 재료에 사용된 직물은 표면적, 다공성, 및 두께와 같은 특정의 이상적인 표면 조직(textural) 특성을 가져야 한다. 이들 표면 조직 특성은 지지체가 보유할 수 있는 수지의 함량, 및 경화제(예; 물)가 직물내에 함침된 경화성 수지의 용적과 접촉하게 되는 속도 및 범위에 영향을 받는다. 예를 들면, 경화제가 수지의 표면에서만 접촉하는 경우에, 수지의 대부분이 긴 기간동안 유체로 남이 있게 되어 경화시간이 매우 길고 약한 깁스를 산출하게 된다. 이러한 상황은 수지층이 얇게 유지된다면 방지할 수 있다. 그러나, 얇은 수지층은 통상적으로 테이프 층들 사이에 충분히 강한 결합을 형성시키고 충분한 강성을 부여하기 위하여 직물에 도포된 수지의 함량과 균형을 이룬다. 직물이 충분히 얇고, 다공성인 구조에서 표면 : 부피 비가 비교적 높은 경우에 적당한 수지를 적재한 재료에서 얇은 수지층이 생성될 수 있다.
직물의 두께는 수지 적재물과 수지층 두께 뿐만 아니라 깁스내 층수의 견지에서도 최적화된다. 환언하면, 직물의 두께는 수지 적재된 적재량, 수지층 두께, 및 깁스내 테이프의 층수에 대하여 조화를 이룬다. 통상적으로, 깁스는 약 4-12개의 층으로, 바람직하게는 체중이 실리지 않는 용도에서는 약 4-5 층, 뒤꿈치와 같이 체중이 실리는 부위에는 8-12 층으로 중첩되어 둘리싸인 테이프로 구성된다. 따라서 궁극적인 깁스 강도와 경직성을 얻기 위해서 이러한 소수의 층들에 충분한 양의 경화성 수지를 도포한다. 약 0.05 cm 내지 0.15 cm 두께를 가진 직물을 사용하는 본 발명의 지지체내로 적절한 양의 경화성 수지를 함침시킬 수가 있다. 직물은 얇은 것, 즉, 약 0.13 cm 이하의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 본 발명 직물의 두께는 2.54 cm 직경을 접촉시키는 아메스 게이지 컴패니(매사츄세츠, 월텀) 202 두께 게이지를 사용하여 측정했을때 약 0.076 내지 0.10 cm 두께를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 직물은 천공된, 즉 메쉬(mesh) 직물이다. 환언하면, 직물은 직물내로 경화 수지의 함침과 경화제(예; 물)의 침투를 용이하게 하는 개구를 갖는다. 또한 이들 개구는 완성된 깁스에서 이를 통해 공기 순환 및 수분 증발을 꽤하기 때문에 바람직하다. 본 발명의 직물은 1 cm2당 약 6-70개의 개구를 가지는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 직물은 1 cm2당 약 19-39개의 개구를 갖는 것이다. 개구는 편성물의 메쉬에 상당하는 것으로 정의된다. 개구 수는 1 cm 당 웨일의 수(직물의 세로방향의 체인 스티치) x 단의 수(즉, 직물의 가로방향으로 늘어선 열)로 계산된다.
일구체예에서, 지지체 직물내에 비유리섬유 미세데니어 얀을 갖는 독특한 편성 구조를 사용하여 부분적으로 직물내에 상술한 특징 및 기타 다른 특징을 부여하였다. 비유리섬유 미세데니어 얀은 스트레치 얀, 바람직하게는 열 수축성 얀과 배합하여 사용하는 것이 바람직하다. 다른 바람직한 구체예에서, 비유리섬유 미세데니어 얀은 비유리섬유 강성 조절 얀과 배합하여 사용할 수 있다. 비유리섬유 미세데니어 얀은 스트레치 얀 및 비유리섬유 강성 조절 얀과 배합하는 것이 보다 바람직하다. 비유리섬유 미세데니어 얀은 열 수축성, 고 신장성 얀, 및 비유리섬유 강성 조절 얀과 배합하는 것이 가장 바람직하다. 따라서, 본 발명의 가장 바람직한 직물은 유리섬유 얀을 함유하지 않는다. 또다른 구체예에서, 비유리섬유 강성 조절 얀이 통상의 수지가 코팅된 직물에 적용되어 사용시 직물의 주름이 생기는 것을 감소시킨다.
얀들의 바람직한 배합체를 독특한 편성 구조에 사용하였다. 바람직한 직물을 3 바(bar) 경편성 공정으로 편직하였다. 전면 바는 스트레치 얀, 바람직하게는 열 수축성 얀으로 체인 스티치를 만든다. 후면 바에는 미세데니어 얀을 배치하고, 중간 바에는 강성 조절 얀, 바람직하게는 모노필라멘트 얀을 배치한다. 후면 바 및 중간 바는 임의의 수의 편성침상에 얀들을 걸수 있다. 이는 일반적으로 편성기의 한계점에 의해서만 조절된다. 일반적으로, 강성 조절 얀은 미세데니어 얀 보다 편성침의 아래에 걸기 때문에 위사 삽입물로 지칭된다. 더욱이, 인-레이 얀은 중첩되거나 또는 중첩되지 않을 수 있다. 환언하면, 인-레이 얀 각각은 다른 인-레이 및/또는 삽입 얀, 즉 다른 강성 조절 얀 또는 미세데니어 얀이 있건 없건간에 삽입될 수 있다. 본원에서 언급한 “중첩” 구조는 웨일 스티치의 단일 편환에 다수의 얀이 통과되는 것을 말한다.
제1(a)도 내지 제1(d)도에서, 편성 구조는 3 바 경편 구조가 바람직하다. 제1 래핑 바에 스트레치 얀, 바람직하게는 열 수축성 얀을 체인 스티치의 웨일에 놓는다(제1(a)도). 얀 각각의 래핑 순서는 /1-0/0-l/이다. 제2 레핑 바에 위사 인-레이로서 미세데니어 얀을 건다(제1(b)도). 얀 각각의 래핑 순서는 /0-0O/3-3/ 이 바람직하다. 제3 래핑 바에 위사 즉, 위사 삽입물로서 강성 조절 얀, 바람직하게는 모노필라멘트 얀을 건다. 얀 각각의 래핑 순서는 /7-7/0-0/ 이 바람직하다. 3개의 바 경편으로 이루어진 바람직한 복합 구조물이 제1(d)도에 제시되어 있다. 이러한 복합 구조물에서, 위사 인-레이 얀(들)(1), 즉 바람직한 구체예에서 미세데니어 얀과, 위사 삽입 얀(들)(2), 강성 조절 얀을 반대방향으로 위치시킨다.
상술한 바와 같이, 깁스 테이프 같은 정형 외과용 고정 재료에서 지지체의 주기능은 경화성 깁스 화합물, 예컨대, 수지의 전달하는 것이다. 전달된 경화성 깁스 화합물의 함량은 층 대 층이 적합한 적층을 이루기에 충분한 양으로 존재해야 하지만, 중력하에서 롤러의 하부에 수지 “풀링”이 일어날 정도로 큰 양이어서는 안된다. 폴리에스테르 같은 비유리섬유 직물의 탄성 모듈러스, 즉 모듈러스는 유리섬유의 모듈러스 보다 현저히 작기 때문에, 폴리에스테르 지지체는 경화된 복합물을 지지하기에 부족하다. 따라서, 비유리섬유 지지체는 유리섬유와 비슷한 강도를 얻기 위하여 단위 면적당 보다 많은 수지 함량을 보유할 필요성이 있다.
본 발명의 직물은 깁스 재료의 다공성 및 형태 정합성에 나쁜 영향을 미치지 않으면서 충분히 많은 양의 수지를 보유할 수 있다. 게다가, 미세데니어 얀을 함유한 바람직한 직물은 종래의 깁스 테이프로 수득 될 수 있는 것보다 더 선명하고 생생하게 프린트된 직물을 제공한다. 이는 미세데니어 얀의 표면적이 더 크기 때문이다.
본 발명의 편직물의 수지 보유 성능을 향상시키기 위한 대안 방법은 텍스쳐 가공이다. 텍스쳐화 직물은 편성후 직물을 텍스쳐 가공하거나 또는 편성전에 직물을 텍스쳐 가공함으로써 생성될 수 있다. 직물로 편성하기 전에 얀을 텍스쳐 가공하는 것이 바람직하다. 당분야에 공지된 각종 텍스쳐 가공 방법이 예컨대, M.L. 요셉의 저서[Introductory Textile Science, 5판 (1956), 홀트, 린하트 및 윈스턴, 뉴욕)에 기재되어 있다. 이들 방법으로는 스팀 또는 공기 분사 처리법, 각종 가연(加燃)법, 예컨대, 가연법(加燃法), 기어 권축 가공, 스터퍼 박스법, 나이프 엣지법, 연신 텍스쳐 가공 등을 들 수 있다. 이중에서도 공기 분사 처리법을 이용하는 것이 바람직하다.
직경이 매우 작은 섬유 또는 필라멘트(즉, 약 1.5 데너어 이하)로 제조된 비유리섬유 얀을 본 발명에 사용하였다. 이들 얀은 본원에서 비유리섬유 “미세데니어” 얀으로 지칭된다. 미세데니어 얀은 직경이 약 1.5 데니어 이하인 얀이고, 직경이 이보다 약간 더 큰 것도 미세데니어 얀으로 용인하여 사용할 수 있다. 본 발명에 사용된 비유리섬유 미세데니어 얀은 직경이 약 1.0 데니어 이하인 섬유 또는 필라멘트로 제조하였다. 이들 얀은 매우 유연한 “촉감”, 즉 가요성을 지닌 형태 정합성 및 성형 적성이 우수한 직물을 만든다. 전체를 이들 얀으로 제조한 직물은 탁월한 드레이프성을 지닌 실크와 거의 같은 감촉을 제공한다. 이 직물은 정형 외과용 지지 재료내에서 지지체로서 유용하다.
미세데니어 얀은 임의의 유기 스테이플 섬유 또는 합성 또는 천연 연속 필라멘트로 제조될 수 있다. 미세데니어 얀에 사용하기 적당한 스페이플 섬유 및 필라멘트로는 비제한적으로, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리아라미드, 폴리올레핀, 레이욘, 할로겐화 폴리올레핀, 폴리에테르 에스테르, 폴리아미드 에스테르와 같은 공중합체 및 중합체 블렌드(blend)를 들수 있다. 미세데니어 얀은 레이욘과 폴리에스테르로 제조하는 것이 바람직한 바, 바스프 화이버스(버지니아주 월리암버그 소재), 듀폰(뉴욕주 뉴욕 소재), 및 딕시 얀즈(노스 캘로라이나, 샤롯트 소재)를 비롯한 몇개의 제조 업체에서 입수할 수 있다. 레이욘과 폴리에스테르 미세데니어 얀은 스테이플형 및 연속 필라멘트형 뿐만 아니라, 부분적으로 배향된 얀 필라멘트 및 완전 배향된 스테이플 얀으로 시판되고 있다.
미세데니어 얀은 폴리에스테르 섬유 또는 필라멘트로 제조하는 것이 더 바람직하다. 그 이유는 일반적으로 폴리에스테르 얀이 비교적 저렴하고, 널리 시판되고 있으며, 비교적 안정하다고 간주되고, 환경 측면에서도 좋기 때문이다. 더욱이, 폴리에스테르 얀은 대기 수분에 대한 친화력이 낮고, 대부분의 수지에 대한 친화력이 높기 때문에 수 경화성 수지로 코팅하기 전에 건조 단계를 필요로 하지 않는다. 특히 바람직한 얀은 딕시 얀즈(노스 캐롤라이나, 샤롯트)에서 시판하는 필라멘트 직경이 1.2 데니어인 18/2 폴리에스테르 스펀 얀이다.
본 발명에 사용된 미세데니어 얀은 상술한 섬유 또는 필라멘트를 2종 이상 배합하여 제조할 수 있다. 필요에 따라, 이 필라멘트 또는 스테이플 섬유는 신장시키기 위하여 부분적으로 배향 및/또는 텍스쳐 가공할 수 있다. 또한, 필요에 따라서, 염색된 미세데니어 얀을 사용할 수도 있다.
미세데니어 얀은 직경이 큰 섬유 또는 필라멘트로 제조된 얀과 배합할 수 있다. 직경이 큰 얀의 원료는 합성, 천연, 또는 무기물을 들 수 있다. 환언하면, 미세데니어 얀은 직경이 큰 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리우레탄, 폴리올레핀, 레이욘, 면, 탄소, 세라믹, 붕소, 및/또는 유리섬유 얀과 배합할 수 있다. 예를 들면, 이들 미세데니어 얀은 웨일, 즉 체인 스티치에 유리섬유 얀을 지닌 인-레이로서, 즉 위사 부분 인-레이로서 편성될 수 있다. 유리섬유 얀이 사용되는 경우에, 통상적으로 직물의 총 중량의 약 40-70% 만이 유리섬유 성분에서 유래된다.
미세데니어 얀은 경편 구조로 편성하는 것이 바람직하다. 미세데니어 얀만을 지닌 지지체 직물에서, 위사 및 웨일 둘다 미세데니어 얀으로 구성된다. 실시예 1에는 이러한 구체예를 예시하였다. 여기서 편성은 약 3.9-9 8 웨일/cm 및 약 2.0-9.8 스티치/cm로 구성된다. 일반적으로, 본 발명의 직물에서 1 cm 당 스티치 수는 사용된 얀 및 침상의 게이지에 따라 달라질 수 있다. 직물은 약 1.2-9.8 스티치/cm인 것이 바람직하고, 약 1.6-5.9 스티치/cm가 더 바람직하며, 약 2.0-3.9 스티치/cm가 가장 바람직하다.
현재 시판되는 대부분의 미세데터어 얀은 신장시키기 위해 텍스쳐 가공을 하지 않았기 때문에, 신축성이 거의 없는 비탄성 얀이다. 이들을 직물의 종방향 웨일, 즉 체인 스티치로 사용하는 경우에, 이들은 직물의 신장율에 한계가 있어서 형태 정합성을 제한한다. 텍스쳐 가공된 미세데니어 얀, 즉, 신축성 미세데니어 얀을 텍스쳐 가공하지 않은 미세데니어 얀과 배합하여 사용하는 경우에, 텍스쳐 가공된 미세데니어 얀을 웨일, 즉 체인 스티치로 사용하고, 텍스쳐 가공하지 않은 미세데니어 얀은 위사로 사용한다.
그러나, 미세데니어 얀을 함유한 직물은 여러 가지 방법에 의해 신장성을 부여할 수 있다. 예를 들면, 본원과 동일자로 출원된 미국 특허 출원 일련 번호 제 08/008,751호에 개시된 바와 같이 마이크로크레핑(microcreping)을 이용하여 신장성을 부여할 수 있다. 상기 특허의 마이크로크레핑은 적절한 직물, 일반적으로는 유기 섬유, 또는 바람직하게는 합성 유기 섬유를 기계적 압축 또는 권축 가공할 것을 필요로 한다. 상기 섬유들은 편직, 제직 또는 부직, 예컨대, 스펀 레이스화 부직포 또는 수(水)엉킴화 부직포일 수 있다. 기계적 압축 또는 권축 가공 후 열처리 공정이 필요하다.
대안으로, 탄성 스트레치 얀 또는 열가소성 스트레치 얀같은 스트레치 얀은 신장성을 부여하기 위하여 직물의 길이를 따라, 바람직하게는 웨일에 사용할 수 있다. 라이크라, 스판덱스, 폴리우레탄, 및 천연 고무와 같은 탄성 스트레치 얀은 미국 특허 제4, 668, 563호(부에스)에 개시된 바와 같이 사용할 수 있는바, 바람직하게는 하나의 편성침을 가로질러 인-레이에 편성하였다. 폴리에스테르 및 폴리아미드 같은 열가소성 스트레치 얀은 미국 특허 제4,940,047호(릭터외 다수)에 개시된 바와 같이 사용하였다.
일구체예에서, 탄성 스트레치 얀을 장력하에서 직물로 편성하여 편기에서 편성물을 떼어냈을 때 다소 수축되게 만들었다. 탄성 스트레치 얀은 저 데니어, 즉 약 500 데니어 이하, 바람직하게는 300 데니어 미만인 것이 적합하다. 이러한 저 데니어 탄성 스트레치 얀은 고 데니어 스트레치 얀 처럼 큰 반발력 (rebound)을 지니지 않는다. 더욱이, 이들 얀은 탄성 모듈러스가 0.02-0.25 g/데니어이고 신장율이 200-700%이다. 적절한 스트레치 얀으로는 천연 고무사 및 SpandexTM및 LycraTM같은 폴리우레탄 사를 포함한다. 따라서, 상기 탄성 스트레치 얀을 함유한 정형 외과용 깁스 재료는 저 압박 성능을 가진다. 탄성 스트레치 얀을 미세데니어 얀과 배합하여 사용하는 경우에 고 형태 정합성, 고 성형 적성, 고 탄성, 고 수지 보유 성능을 가진 복합 직물을 얻을 수 있다.
미세데니어 얀을 함유한 직물의 형태 정합성을 향상시킬 수 있는 다른 방법은 고 텍스쳐 가공되고, 열 수축성이 있으며, 신장성의 열 가소성 얀을 사용하는 것과 관련이 있다. 이들 얀이 탄성 특성을 갖게 되는 것은 텍스쳐 가공에서 얻은 실의 영구적 권축 및 비틀림(torsion)에 기초하며 상기 재료가 열가소 특성을 나타내는 것에 기인한다. 모든 유형의 텍스쳐화 필라멘트, 예컨대 고 탄성의 권축된 얀, 세트 얀, 및 고 벌크 얀이 사용될 수 있다. 이러한 유형의 얀을 사용하는 것은 직물의 탄성 반발력을 열 수축성 얀에 비해 매우 낮게 유지시킬 수 있기 때문에 탄성 얀을 사용하는 것보다 바람직하다. 이는 너무 타이트하게 도포된 깁스 테이프가 유발하는 수족의 추가 손상 및 압박을 최소화시킨다.
미세데니어 얀을 함유한 직물의 종 방향, 바람직하게는 웨일에 열 수축성 얀을 사용하면 직물에 너무 큰 탄성 반발력을 생성시키지 않으면서도 충분한 신축성이 제공된다. 열 수축성 얀은 미국 특허 제4,940,047호(릭터외 다수)에 개시된 방법을 이용하여 미세데니어 얀을 열 수축성 얀으로 텍스쳐화 할 수 있다. 대안으로, 열 수축성 얀은 미세데니어 얀보다 데니어가 더 큰 것이 바람직하다. 열 수축성 미세데니어 얀을 사용하는 경우에 이것을 웨일에 사용하고 비수축성 미세데니어 얀은 위사 얀에 삽입하는 것이 바람직하다.
어닐링 후에, 열 수축성 얀은 수축되어 직물을 수축시킨다. 이어서 얻은 직물은 그것이 수축하기 전의 길이로 신장시킬 수 있으나, 대부분의 경우에 수축 전의 길이를 넘는다. 따라서, 열 수축성 미세데터어 또는 이보다 데니어가 큰 얀이건 간에 미세데니어 얀과 열 수축성 얀을 배합사용하면 직물의 종방향으로 충분한 신장성이 제공되어 직물은 적당한 형태 정합성을 가진다.
본 발명에 사용된 열 수축성 얀은 고 텍스쳐화되고 탄성 신축성이 있다. 환언하면, 약 30% 이상, 바람직하게는 약 40% 이상의 신장율을 나타낸다. 이 얀은 열에 노출시 수축하며, 권축이 많고, 부분적으로 배향된 필라멘트로 이루어진다. 그 결과, 직물은 보다 짧고 고밀도의 두꺼운 지지체로 수축된다. 텍스쳐화된 열 수축성 얀은 직물이 효과적으로 수축되기에 충분한 수축력을 제공하고 부가의 반발력을 제공하기 위하여 비교적 데니어가 큰 섬유 또는 필라멘트로 구실된다. 얀은 약 1.5 데니어 이상, 바람직하게는 약 2.2 데니어 이상의 섬유 또는 필라멘트로 제조되어, 소정 크기로 직물을 수축시키는 것이 바람직하다. 열 수축성 얀은 약 6,0 데니어 이하의 섬유 또는 필라멘트로 제조할 수 있다.
열에 노출시 수축되는 모든 유형의 텍스쳐화된 얀은 본 발명의 지지체에서 열 수축성 얀으로 사용할 수 있다. 이들 얀으로는 고 탄성의 권축된 얀, 세트 얀, 및 고 벌키얀을 들 수 있다. 수축후, 본 발명에 사용된 열 수축성 얀은 고 신장율, 즉 약 40% 이상의 신장율을 갖는다. 따라서, 고 탄성 재료를 사용하지 않고도 고 신장율, 즉 약 45-60% 이상 신장되는 직물을 산출한다.
적절한 열 가소성, 열 수축성 얀은 폴리에스테르, 폴리아미드, 및 폴리아크릴로니트릴 섬유 또는 필라멘트로 제조된다. 열 수축성 얀은 폴리에스테르 및 폴리아미드 섬유 또는 필라멘트로 제조된 것이 바람직하다. 열 수축성 얀은 미세데니어 얀의 경우에 상술한 바와 같이 폴리에스테르 섬유 또는 폴리에스테르 필라멘트로 제조되는 것이 더욱 바람직하다.
직물은 직물을 수축시킬 정도로 충분한 고온이되, 필라멘트 또는 섬유가 용융될 정도로 높지 않은 온도로 가열시키는 고온 공기, 스팀, 적외선(IR)조사, 액상매질 같은 공급원을 사용하거나, 또는 기타 수단을 이용하여 가열시킬 수 있다. 스팀은 10.3 뉴우톤/cm2으로 수행하되, 직물을 충분히 건조시킬 필요가 있다. 폴리에스테르 열 수축성 얀을 수축시키기 위한 바람직한 방법은 약 120-180℃의 온도, 바람직하게는 약 140-160℃의 온도에서 고온 공기를 사용하는 것이다. 소요되는 온도는 가열 공급원, 열 수축성 얀의 유형, 및 직물이 가열 공급원에 노출되는 시간, 즉, 가열 영역의 고정된 길이를 통과하는 웨브 속도에 따라 달라진다. 이 온도는 당 분야의 숙련자라면 쉽게 결정할 수 있다.
열 수축성이 있고 텍스쳐화된 얀의 바람직한 일례는 유너파이(노스 캘롤라이나, 그린스보로 소재)제품인 강력 스트레치 얀(Power Stretch yarn)이다. 이 얀은 열에 노출시 줄어드는 고 권축되고 부분적으로 배향된 폴리에스테르 섬유로 구성되었다. 이들은 다양한 수의 겹(ply) 및 여러 가지 데니어가 시판되고 있다. 300 데니어 겹의 강력 스트레치 얀을 사용할 수도 있지만, 바람직한 얀은 달턴 텍스타일즈 인코오포레이티드(일리노이주, 시카고)에서 시판되고 46% 신장되는 68 필라멘트를 함유한 단일의 150 데니어 얀이다. 이 150 데니어 얀은 직물의 반발력 또는 회복력이 상기 얀의 사용에 의해 최소화 되기 때문에 바람직하다. 또한, 150 데니어 얀은 직물의 밀도를 낮추며, 보다 얇고 형태 정합성이 우수한 지지체를 만들고, 총 수지 사용량을 감소시켜서, 경화시 발생된 열의 양을 감소시킨다.
직물을 가열하여 수축시킨 후, 직물 밀도, 및 그의 두께는 현저하게 증가될 수 있다. 어떤 경우에는 직물 두께가 0.140 cm 이상 증가할 수 있다. 직물은 얇게, 예컨대 약 0.13 cm 미만, 바람직하게는 약 0.076-0.10 cm로 유지하는 것이 바람직하다.
직물이 너무 두꺼운 경우에, 직물을 캘린더 롤러의 고온 가압 장치세트내로 통과시킨 뒤 이를 캘린더링 또는 압착하는 방식으로 직물의 두께를 감소시킬 수있다. 상기에서, 고온 가압장치란 두개 이상의 롤러를 의미하는 것으로서, 이 중롤러 하나 이상이 반대 방향으로 회전하는 가열된 롤러로서, 그 사이를 직물이 저 장력하에서 통과하게 한다. 상기 공정은 보다 평활하고, 덜 벌키한 깁스를 만드는 얇은 직물을 생성한다. 직물의 “캘린더링”은 직물의 신축율을 현저히 상실시켜 신장율을 비바람직하게 감소시킬 수 있으므로 주의해야 한다.
직물의 두께를 너무 과도하게 감소시키는 것은 수지 보유 성능을 크게 낮출 수 있으므로 바람직하지 않다. 직물 두께는 직물 원래 두께의 약 70% 이상 감소시키지 않는 것이 바람직하고, 보다 바람직한 것은 약 50% 이상, 가장 바람직한 것은 약 30% 이상 감소시키지 않는 것이다. 게다가 캘린더링 공정은 웨브 횡방향에 다소의 강성을 부여하여 사용중 직물이 주름지는 경향을 감소시키는 장점이 있다.
직물을 고온 캘린더 롤러를 사용하여 열 수축과 “다림질”을 하나의 공정으로 수행할 수도 있지만, 먼저 직물을 열 수축시킨 후에 “다림질” 공정을 수행하는 것이 바람직하다. 다림질, 즉 캘린더링은 습윤 직물 또는 건조 직물을 사용하여 수행하거나 또는 부가의 스팀을 사용할 수도 있다. 다림질은 건조 직물에 수행하여 수 경화성 수지를 도포하기 전에 요구되는 차후 건조 공정을 피하는 것이 바람직하다. 최종 제품에 최대 신장성을 제공하기 위하여, 직물을 완전히 열 수축시킨 후 고온 캘린더링 공정을 수행하는 것이 바람직하다. 직물을 부분적으로만 열 수축시킨 후 “다림질” 하는 경우, 직물은 충분한 신장성을 지니지 못할 수 있다. 더욱이, 그 직물은 차후의 열 수축시 크게 열 수축되지 않을 수도 있다.
다림질 공정이 사용시 직물의 주름을 감소시키는 역할을 하지만, 주름을 제거하진 못한다. 본 발명의 바람직한 직물은 (유리섬유와는 달리) 비교적 저 모들러스 유기 얀을 사용하기 때문에, 사용시 주름이 생길 수 있다. 주름은 특히, 신속하게 모양이 변하는 구조 부위 또는 이 테이프의 방향이 바꾸는 부위, 예컨대, 발꿈치, 팔꿈치, 허리등을 테이프가 감싸는 경우에 발생한다. 저 모듈리스 테이프에서 주름의 양을 제거, 또는 최소로 감소시키기 위하여, 본 발명은 강성을 조절하기 위한 얀을 위사 삽입물로 사용하는 것이 바람직하다.
강성 조절 얀은 수지 보유 성능의 감소 없이 사용시 횡방향으로 평평한 웨브를 유지하는 수단을 제공한다. 또한, 직물의 신장성을 향상시킬 수도 있다. 강성 조절 얀은 저 수축 특성, 즉 약 15% 미만의 수축율, 바람직하게는 약 5% 미만의 수축율을 갖는 섬유 또는 필라멘트 형으로 제조하는 것이 바람직하다. 따라서, 열 수축성의 텍스쳐화되고 권축된 얀을 웨일에 사용하는 경우에, 열 수축 공정중 테이프의 폭 수축이 거의 없다. 탄성 스트레치 얀 같은 비열수축성 얀과 배합하여 사용한다. 하더라도, 이것이 반드시 요구되는 것은 아니다.
강성 조절 얀은 주름을 방지하고 치수 안정성을 부여하기에 충분한 강성을 갖는 임의의 섬유 또는 필라멘트로 제조할 수 있다. 강성 조절 얀은 멀티 필라멘트 또는 모노 필라멘트 얀일 수 있다. 상기 얀은 모노 필라멘트 얀, 즉 1 개의 필라멘트로 제조된 얀 인것이 바람직하다. 본원에서 사용된 용어 “충분한 강성”은 약 5 g/데니어 이상, 바람직하게는 약 15 g/데니어 이상의 모듈러스를 갖고, 약 40 데니어 이상, 바람직하게는 약 100 데니어 이상인 얀을 지칭한다 또한, 이들 얀들은 일반적으로 약 5 내지 10% 이하로 신장 시켰을때 100% 탄성 회복율을 나타낸다.
적절한 멀티필라멘트 얀은 데니어가 큰 필라멘트(즉, 약 5 데니어/필라멘트 이상)로 제조되고, 및/또는 꼬임이 많은 얀이다. 모노필라멘트건 멀티필라멘트건 간에 강성 조절 얀은 바람직하게는 약 40-350 데니어, 보다 바람직하게는 약 80-200 데니어, 가장 바람직하게는 약 160-200 데니어이다.
모노필라멘트 얀으로 사용하기 적절한 필라멘트로는 비제한적으로, 폴리에스테르, 폴리아미드(예: 나일론), 폴리올레핀, 할로겐화 폴리올레핀, 폴리아크릴레이트, 폴리우레아, 폴리아크릴로니트릴, 공중합체, 중합체 블렌드, 및 압출된 얀을 들 수 있다. 면, 레이온, 황마, 대마 등을 사용하여 고 가연 멀티필라멘트 얀을 만들 수 있다. 원형, 멀티로발(multilobal), 또는 기타 단면 형태의 얀이 유용하다. 모노 필라멘트 얀은 나일론 또는 폴리에스테르로 만든 것이 바람직하고, 나일론으로 만든 것이 더욱 바람직하다. 나일론 모노필라멘트 얀은 데니어가 약 80-200이고 약 5% 미만으로 수축되는 것이 가장 바람직하다.
강성 조절 얀은 미세데니어 얀으로 구성되지 않은 지지체에 첨가된 위사 삽입물로서 유용하게 사용될 수 있다. 강성 조절 얀은 종래의 유리섬유 지지체보다 드레이프(drape) 및 주름이 보다 용이하게 생기는 경향이 있는 편직물에 특히 요망된다. 유사하게 모노필라멘트 얀을 유리섬유 지지체에 첨가된 위사 삽입물로서 유용하게 사용할 수 있다. ECDE 및 EDD 얀 또는 미세 얀 같은 모노필라멘트 얀을 세 필라멘트 유리섬유 얀과 배합하여 사용하는 것 또한 특히 바람직하다.
강성 조절 얀은 사용되는 편기의 유형에 따라 테이프의 폭을 연속 또는 불연속적으로 1-9 cm 가로질러 임의수의 여러 구조로 배치시킬 수 있다. 위사 삽입시, 강성 얀을 직물의 횡방향으로 왕복 운동하는 별도 시스템의 관형 얀 가이드로 삽입하였다. 위사 삽입은 체인 스티치와 함께 주 편성 구조를 형성하는 스펀 얀 또는 멀티필라멘트 미세데니어 섬유 얀을 함유하는 종래의 시스템에 비해 매 스티치 마다 더 많은 편성침하에서 수행된다. 긴 위사 삽입물은 웨일 방향의 체인 스티치에 수직하고 짧은 주 위사 인-레이 시스템과 함께 주 편성 구조의 안쪽에 위치한다. 웨브를 교차시키고 신장성을 한쪽으로 치우치게 하면서 직물의 주름이 없도록 배치하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 스티치 각각은 사용된 모노 필라멘트 얀의 올수 및 이들이 교차하는 편성침의 수에 따라 모노 필라멘트의 한 올(즉, 한 가닥으로 만들어진 얀) 또는 여러 올을 포함할 수 있다.
강성 조절 얀은 다른 위사 얀(즉, 다른 강성 조절 얀 또는 미세데니어 얀)의 중첩이 있건 없건 다양한 길이를 지닌 하나이상의 구간으로 삽입될 수 있다. 위사 삽입 얀의 중첩이 없는 것이 바람직한 구조이다. 강성 조절 얀은 3-25 편성침을 건너 삽입되는 것이 바람직하다. 강성 조절 얀이 중첩없이 6 게이지 편성물(6 편성침/cm)에서 7 편성침을 건너 위치하는 것이 더욱 바람직하다. 강성 조절 얀은 최외곽에 있는 편성 침을 건너 위치하지는 않지만, 가장자리로부터 적어도 하나의 편성침, 보다 바람직하게는 가장자리로부터 적어도 두개의 편성침에 삽입되는 것이 가장 바람직하다. 이 결과 강성 조절 얀의 편환이(예컨대, 직물 수축의 결과로서) 직물의 가장자리로부터 “돌출” 될 가능성이 감소된다. 강성 조절 얀의 돌출 편환을 갖는 경화된 직물은 날카롭고 거친 촉감을 갖는 것으로 관찰되었다. 강성 조절 얀을 삽입하면 이러한 문제점이 해결된다.
제2도에서, 세개의 별도로 삽입된 강성 조절 얀(1, 2 및 3)을 긴 위사 삽입용 래핑 가이드 시스템을 이용하여 배치시킬 수 있다. 보다시피, 얀 각각은 21 편성침하에 배치되었다. 이러한 방법으로, 3 개의 얀들(1, 2 및 3)은 통상의 붕대 폭(61 편성침)를 카버한다. 본 구체예에서, 두개의 인접한 얀들 각각은 한 편성침 주위에 교호 방식으로 삽입된다. 환언하면, 위사 얀(1)은 첫번째 편성침(10)과 21 번째 편성침(11) 주위에 위치하고; 위사 얀(2)은 21 번째 편성침(11)과 41 번째 편성침(12) 주위에 위치하며; 위사 얀(3)은 41 번째 편성침(12)과 61 번째 편성침(13) 주위에 위치한다. 그 결과, 이들 긴 위사 삽입 얀은 직물 폭을 횡단하여 맞물리게 된다. 위사 얀(1)이 두번째 편성침(도시하지 않음)과 21 번째 편성침(11) 주위에 위치하고; 위사 얀(2)은 21 번째 편성침(11)과 41 번째 편성침(12) 주위에 위치하며; 위사 얀(3)은 41 번째 편성침(12)과 60 번째 편성침(도시하지 않음) 주위에 위치하는 것이 더욱 바람직하다. 붕대 폭이 더 커지면, 부가의 위사 얀을 사용할 수 있다.
대안으로, 동일한 붕대 폭에서, 얀을 더 많이 사용하여 구간을 더 짧게 할 수 있다. 제3도의 개요도에 나타낸 바와 같이, 제2도에서 도시한 직물과 동일한 직물 폭에 11개의 편성침을 단위로 6 개의 얀을 각각 배치하였다. 제2도 및 제3도에 도시한 직물을 제조하기 위한 긴 위사 삽입 원리를 이용하여 횡방향의 웨브 길이를 변화시킬 수 있다. 예를 들면, 10 개의 위사 삽입 얀을 직물의 폭를 가로질러 배치하는데 사용할 수 있다. 본 구체예에서, 제1 위사 얀은 첫번째와 7번째 편성침에 삽입되고, 제2 위사 얀은 7번째와 13번째 편성침에 삽입되고, 제3 위사 얀은 13번째와 11번째 편성침에 삽입되는 순으로 나머지 위사 얀들도 삽입된다. 제2 위사 얀은 두번째와 8번째 편성침에 삽입되고, 제2 위사 얀은 8번째와 14번째 편성침에 삽입되는 순으로 삽입되는 것이 더욱 바람직하다.
제4(a)도 및 제4(b)도는 인접한 위사 삽입 얀이 중첩되게 배치된 직물의 세부도이다. 제4(a)도는 하나의 체인 스티치의 하나의 수직 웨일에 연결되는 동일한 편성침 아래에서 인접한 관형 래핑 가이드 부재로 두개의 얀을 삽입 배치하는 것을 도시한 긴 위사 삽입의 세부 개요도이다. 이 방법은 인접한 위사 삽입 얀을 제2도 및 제3도에 나타낸 직물에 배향시키는 방법이다. 제4(b)도는 두개의 인접한 체인 스티치 웨일에 두개의 얀을 교호 삽입하는 것을 도시한 긴 위사 삽입의 세부 개요도이다. 제4(a)도에서 도시한 바와 같이, 두개의 인접한 위사 얀의 교호 삽입, 즉 연속 스티치 내에 좌로 하나, 그후 우로 하나를 동일 웨일에 역순으로 삽입하여 이들 얀의 횡방향 장력이 균형을 이루도록 하였다. 더욱이, 이 구조는 제4(b)도의 개요도에 나타낸 바와 같이, 두개의 위사 얀이 두개의 인접한 웨일의 체인 스티치에 삽입되는 직물에서 발생할 수 있는 두개의 인접한 웨일의 체인 스티치가 잡아 끊어지는 것을 방지한다.
강성 조절 얀의 데니어, 강성 조절 얀의 수/스티치, 및 강성 조절 얀 각각이 교차하는 편성침의 수를 조정함으로써, 교차 웨브 안정성(cross web stability) 및 신장성을 적절하게 만들 수 있다. 예를 들면, 고 데니어 모노 필라멘트 또는 다수의 저 데니어 모노 필라멘트를 중첩시키면 고 교차 웨브 강성을 갖는 지지체를 얻을 수 있다. 유사하게, 교차된 편성침의 수가 커질수록, 교차 웨브 방향으로 지지체는 더욱 단단해진다. 이것은 요망되는 교차 웨브 신장성과 균형을 이룬다. 강성 조절 삽입물을 중첩시키지 않는 경우에, 횡단하는 편성침의 수는 적어지고, 교차 웨브 안정성은 낮았으나, 교차 웨브 신장성은 우수하다.
짧은 위사 인-레이 시스템은 일반적으로 편성침 수와 동일한 수의 얀/유니트(폭)(예; 6 게이지 편성물에서 6 올/cm(폭))를 구비하고, 요망하는 수의 편성침을 횡단하도록 배치된다. 짧은 위사 인-레이는 모든 올이 3 또는 4 웨일의 체인 스티치에 위치하도록 3 또는 4 편성침하에 배치하고, 지지체의 교차 웨브 일체성을 제공하는 것이 바람직하다.
주 체인 스티치, 위사 인-레이, 및 독립 위사 삽입물의 공지된 경편 구조를 이용하는 경우, 본 발명의 바람직한 직물은 미세데니어 섬유 얀을 짧은 위사 인-레이 시스템에 배치하며, 강성 조절 얀은 긴 위사 삽입 시스템에 배치하고, 열 수축성 얀은 중심 체인 스티치 제조 시스템에 배치한다. 이같이 바람직한 구조는 특히 정형외과용 지지 재료에 사용시 큰 장점을 제공한다. 환언하면, 본 발명의 직물은 유리한 신장성, 형태 정합성, 가요성, 교차 웨브 안정성, 수지 적재 성능 등을 가진다.
교차 웨브 안정성은 핸들로미터(Handlometer)상에서 “촉감”, 즉 직물의 가요성을 측정함으로써 결정될 수 있다. 본원에 사용된 용어 “촉감”이란 직물의 표면마찰에 기인한 강도와 가요성으로 인한 저항도를 조합한 것을 지칭하는 용어이다. 제5도는 통상의 “촉감” 시험 기기, 예컨대, 모델 #211-300 Twing-Albert Handle-O-Meter를 나타낸 것이다. 이 기기는 직물 시트(2)를 흠의 폭이 0.64 cm인 평행한 가장자리를 지닌 홈(3)에 넣을 때 저항하는 마찰 강도 블레드, 즉 하중 셀 장치물(1)의 저항도를 탐지함으로써 직물 시료의 표면 마찰 강도와 가요성을 측정한다.
제6도는 표준 Scotchcast Plus유리섬유 직물(3M사, 미네소타주 세인트폴)의 촉감을, 모노필라멘트 얀이 없는 폴리에스테르(PE) 직물(실시예 3)의 촉감과 모노필라멘트 각각이 6 게이지 편성물에서 21 편성침을 가로질러 위치한 스티치 당 1 개의 180 데니어 저수축 나일론 모노필라멘트를 함유한 직물(실시예 4)의 촉감과 비교하여 도시한 그래프이다. 제3도는 교차 웨브의 “촉감”이 모노필라멘트얀을 사용하여 직물이 주름이 생기지 않을 정도로 증가시킬 수 있지만, “촉감”은 유리섬유 직물의 “촉감”만큼 높은 수준으로 증가되지는 않음을 보여준다. 따라서, 모노필라멘트 얀을 함유한 직물은 종래의 유리섬유 직물에 비해 향상된 형태 정합성을 가진다. 그 결과, 미세데니어 위사와 첨가된 모노필라멘트 위사를 배합하여 고 수지 보유 성능과 사용중 주름이 생기지 않는 유연한 “촉감”을 지닌 직물을 얻을 수 있다.
제조시, 모노필라멘트는 비교적 강성이고, 직선 배향으로 유리되는 것이 바람직하다. 그렇지만, 일단 모노필라멘트를 편성물에 혼입시키면, 이것이 편성침을 가로질러 배치되기 때문에 편성물을 전체내에서 지그재그로 존재해야 한다. 모노필라멘트 얀은 직선 상태로 되돌아 가려는 경향이 있어 실제로 편성물에 힘을 가하여 신장성 및 특히 반발력, 즉 연속적인 신장 및 이완의 결과 생긴 스트레치의 양을 감소시킨다. 이러한 경향을 바꾸기 위하여, 모노필라멘트를 어닐링하여 “편성물 처럼”배향시킨다. 이러한 조건하에서, 모노필라멘트는 “스프링”으로 작용하여 이것이 신장된 후에 편성물을 뒤로 잡아당기는 경향이 있다. 어닐링후, 바람직한 배향은 편성된 상태이다. 어닐링후 직물을 완전히 열 수축시킨 후에 수행하므로, 바람직한 배향은 완전히 수축된 상태이다. 따라서, 어닐링 후에 모노필라멘트에 반발력을 증가시킬 복원력을 부여한다.
본 발명의 직물은 직물의 얀과 거의 반응하지 않는 경화성 수지 시스템으로 코팅될 수 있다. 수지는 수 경화성인 것이 바람직하다. 수경화성 수지로는 미국 특허 제4,667,661호에 개시된 유형의 이소시아네이트 작용성 예비 증합체, 폴리우레탄, 아노아크릴레이트 에스테르를 들 수 있다. 사용할 수 있는 다른 수지 시스템은 미국 특허 제4,574,793호, 제4,502,479호, 제4,433,680호, 제4,427,002호, 제4,411,262호, 제3,932,526호, 제3,908,644호 및 제3,630,194 호에 개시된 것이다. 유럽 특허 제0407076호에 개시된 수지가 바람직하다.
일반적으로, 이소시아네이트와 폴리올의 반응으로 생성된 폴리이소시아네이트 예비 중합체 같은 바람직한 수지를 직물에 코팅한다.. 이소시아네이트는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 같은 휘발성이 큰 재료 보다는 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI) 같은 휘발성이 낮은 것이 바람직하다. 적절한 이소지아네이트는 2,4-톨루엔 디이소시아네이트, 2,6-톨루엔 디이소시아네이트, 이들 이성체들의 혼합물, 4,4′-디페닐메탄 디이소시아네이트, 2,4′-디페닐메탄 디이소시아네이트, 이들 이성체들과 가능한 소량의 2,2′-디페닐메탄 디이소시아네이트(통상적으로 디페닐메탄 디이소시아네이트로 시판됨)의 혼합물, 및 방향족 폴리이소시아네이트와 이들의 혼합물(아닐린과 포름알데히드의 축합 생성물의 포스겐화로 유도됨)을 들 수 있다. 예비 중합체 시스템에 사용하기 위한 통상의 폴리올로는 폴리프로필렌 에테르 글리롤(아르코에서 상표명 ArcolPPG로 시판되고, BASF 윈도트에서 상표명 Pluracol로 시판됨), 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜(듀폰사의 Terethane), 폴리카프롤락톤 디올(유니온 카바이드사의 NiaxPCP 시리즈의 폴리올), 및 폴리에스테르 폴리올(루코 디비젼, 후커 케미칼스 컴패니에서 시판하는 Rucoflex폴리을 같은 디올과 디카르복실산의 에스테르화로 수득한 히드록시 말단화 폴리에스테르)을 들 수 있다. 고분자량 폴리올을 사용함으로써 경화된 수지의 강성은 감소될 수 있다.
본 발명의 깁스 재료에 유용한 수지의 예로는 다우 케미칼 컴패니에서 시판하는 Isonate2143L(약 73%의 MDI를 함유한 혼합물)로 공지된 이소시아네이트와 아르코에서 시판하는 폴리프로필렌 옥사이드 폴리올인 ArcolPPG725를 들 수 있다. 이 재료의 수명 기간을 연장시키기 위하여, 벤조일 클로라이드 또는 다른 적절한 안정화제를 0.01 내지 1.0 중량% 포함하는 것이 바람직하다.
수지가 수경화제에 노출된 후 수지의 반응성은 적절한 촉매를 사용하여 제어할 수 있다. 반응성은 (1) 수지 표면상에 경질의 필름을 급속히 형성시켜 수지의 용적내로 물이 추가로 침투되는 것을 방해하거나, 또는 (2) 깁스가 도포 및 성형이 완결되기 전에 단단해질 정도로 너무 높아서는 안된다. 미국 특허 제4,871,845호에 개시된 바와 같이 약 0.05 내지 5 중량%의 농도로 제조된 4-[2-[1-메틸-2-(4-모르폴리닐)에톡시]에틸]-모르폴린(MEMPE)를 사용하면 우수한 결과가 얻어진다.
수지의 발포성은 이것이 깁스의 다공성과 전체 강도를 감소시키기 때문에 최소화시켜야 한다. 발포는 이소시아네이트기와 반응시 이산화탄소가 방출되기 때문에 일어난다. 발포성을 최소화시키는 한 방법은 초기 중합체내의 이소시아네이트기의 농도를 감소시키는 것이다. 그러나, 반응성, 작업성, 및 궁극적 강도를 지니기 위해서는 적절한 농도의 이소시아네이트기가 필요하다. 발포성은 적은 수지 함량으로 인해 감소되지만, 강도 및 내박리성 같은 특성이 요망되는 깁스를 얻기 위해서는 적절한 수지 함량이 필요하다. 발포성을 최소화하는 가장 만족스런 방법은 수지에 실리콘 Antifoam A(다우 코닝). Antifoam 1400 실리콘 유체(다우 코닝)와 같은 기포 억제제를 첨가하는 것이다. 다우 코닝 Antifoam 1400 같은 실리콘 유체를 약 0.05 내지 1.0 중량% 농도로 사용하는 것이 특히 바람직하다.
본 발명의 직물과 함께 사용된 수지 시스템은 높은 종횡비의 충전제를 함유하는 것이 더욱 바람직하다. 이 충전제는 유기 또는 무기물일 수 있다. 이들은 일반적으로 휘스커(고 결정성의 작은 단결정 섬유) 또는 다소 덜 완전한 결정성 섬유(예; 붕소 섬유, 포타슘 티타네이트, 칼슘 설페이트, 아스베스토스 및 칼슘 메타실리케이트)와 같은 무기 미세 섬유인 것이 바람직하다. 이들은 수지 함량의 약 3-25중량%로 분산되어 수지 점도가 약 0.005-0.1 Pa s를 얻음으로써 향상된 강도 및/또는 내구성을 지닌 경화 깁스를 제공한다. 상기 충전제는 1993년 1월 25일자로 출원된 미국 특허 일련 번호 제08/008,755호에 개시되어 있다.
수지를 직물에 코팅 및 함침시켰다. 사용된 수지의 함량은 충전제를 제외한 것, 즉 첨가된 충전제를 배제한 유기 수지 유체의 함량을 기준으로 나타내는 것이 좋다. 그 이유는 충전제의 첨가가 넓은 농도 범위에 걸쳐 달라질 수 있고, 이러한 충전제 그 자체가 수지를 보유하고 수지 보유 성증을 증가시킬 수있기 때문에 전체 복합물의 수지 보유 성능에 영향을 미친다. 수지는 직물 1 g 당 수지(충전제 제외함) 약 2-8 g의 함량으로 사용된다. 본 발명의 폴리에스테르 편성물용의 바람직한 코팅 중량은 직물 1 g 당 수지(충전제 제외함) 약 3.5-4.5 g이고, 더욱 바람직한 것은 약 3.5 g이다.
본 발명의 정형 외과용 깁스 재료의 제조는 표준 기법을 이용하여 직물위에 경화성 수지를 코팅하는 것을 포함한다. 수지를 직물에 가하기 위해 수동 조작 또는 기계적 조작(예; 닙 롤러 또는 와이퍼 블레드)을 하는 것이 일반적이나 필수적인 것은 아니다. 그러나, 적절히 함침시키기 위해서 수지를 직물에 가하는 다소의 조작이 때때로 요망될 수 있다. 소정 인체 부위에 재료를 도포한 후 그것의 신장성을 보존하기 위하여 수지 코팅중에 직물에 스트레치를 가하지 않도록 주의해야 한다. 이 재료는 10-12 피트 길이로 만들어 스트레치를 보존하기 위해 저 장력하에서 폴리에틸렌 코어상에 감는다. 이 롤을 보관하기 위해 알루미늄 호일 용기로 밀봉하였다.
본 발명에 따라 제조된 정형 외과용 깁스 재료를 공지의 다른 정형 외과용 깁스 재료와 동일한 방식으로 인간 또는 기타 동물에 사용하였다. 먼저, 고정하고자 하는 신체부위를 보호하기 위하여 통용되는 깁스 패딩 및/또는 메리야스로 상기 신체부위를 덮는 것이 바람직하다. 일반적으로, 이것은 슬리브와 깁스를 통해 피부의 표면에 공기가 통과하도록 하는 통기성 직물의 보호 슬리브이다. 이 슬리브는 물은 조금도 흡수하지 않고 땀은 통과시키는 것이 바람직하다. 이러한 기재의 한 예는 편성된 또는 직조된 결정성 폴리프로필렌 재료이다.
그 다음, 경화성 수지는 통상적으로 물 또는 기타 수용액에 정형 외과용 깁스 재료를 침지하여 활성화시킨다. 이어서, 과량의 물을 정형 외과용 깁스 재료에서 짜낸다. 이 재료는 몸체부에 적당히 부합되도록 그 주위를 감싸거나 배치시킨다. 이어서 이 재료를 성형하고 고르게 펴서 소정 위치에서 신체부위를 적절히 보호하고 잘 맞도록 하는 것이 바람직하다. 자주 꼭 필요한 것은 아니지만, 필요에 따라 경화되는 정형 외파용 깁스 재료를 탄성 붕대 또는 다른 보호 수단으로 감싸서 경화도중 정형 외과용 깁스 재료가 그 자리에 유지되도록 할 수 있다. 경화가 완결되었을 때, 신체부위는 형성된 정형 외과용 깁스 또는 부목내에서 적절히 고정된다.
[바람직한 구체예]
본 발명의 깁스 테이프 지지체용으로 바람직한 직물은 하기 구조의 3 바 편성물이다 :
편성물은 하기 구조로 이루어진 6 게이지 편성물이 더욱 바람직하다 :
특히 바람직한 조성물로 제조된 직물은 적절한 온도(약 150℃)에서 강력 고온 공기총 같은 열 공급원하에 직물을 통과시킴으로써 열 수축된다. 열은 장력이 거의 없는 상태에서 직물 수축을 일으킨다. 이 직물은 175℃ 에서 열 처리하였다. 이어서, 이 직물을 가열된 압착 롤러(약 80℃)에 6.9 N/cm2및 3.4 m/분으로 통과시켜 직물 두께를 약 0.081 cm로 감소시키는 것이 바람직하다. 상기 방식으로 완전 열 수축한 후, 캘린더링 한 특히 바람직한 편성물의 9 cm 폭 시료를 2.3 kg 하중 하에서 약 50-60% 신장시켰다.
바람직한 공정 흐름도를 제7도에 도시하였다. 요컨대, 이것은 Raschelina RB 크로세형 경편기(실시예 1 참조)에서 재료를 편성하는 것과 관련이 있는 바, 전면 바는 열 수축성 얀의 체인 스티치를 형성하고, 중간 바에는 위사 삽입물로 강성 조절 얀을 배치하며, 후면 바에는 위사 인-레이로서 미세데니어 얀을 배치하고, 후면 바에는 위사 인-레이로서 미세데니어 얀을 배치하였다. 이어서, 편성물을 소정 스트레치% 또는 신장도로서 열 수축시킨다음, 캘린더링하여 소정 두께로 만들었다.
실시예 10의 수지 함침된 시트가 바람직한 직물을 대표한다. 실시예 10 또한 특히 바람직한 수지 조성물이다.
[신장율(스트레치) 시험]
이 시험을 수행하기 위하여, 인스트론 타입 또는 단순 스트레치 테이블을 사용할 수 있다. 스트레치 테이블은 통상적으로 정확하게 서로 25.4 cm 이격된 한쌍의 15.25 cm 클램프를 지닌다. 한 클램프는 고정되고, 나머지 한 클램프는 거의 마찰이 없는 선형 롤로 베어링 상에서 이동된다. 풀리(pulley)를 통과하는 코드는 이동성 클램프에 부착되고, 적절한 하중을 싣고 있다. 고정 판은 측정 테이프를 지닌 테이블의 저부에 위치하여 직물이 규정된 하중에 의해 신장되었을 때 선형 신장을 나타낸다.
인스트론 1122 같은 보다 정교한 시험 기기를 사용시, 기기는 직물 클램프가 정확히 25.4 cm 이격되도록 설정한다. 직물을 장치내에 위치시키고 약 23-25℃의 온도에서 시험하였다. 습도는 약 50±5% 상대 습도로 상태 조절하였다. 이 시험은 수지-코팅된 직물 및 코팅되지 않은 직물 둘다에 적용할 수 있다.
통상적으로, 한 조각의 비신장된 직물을 약 30.5 cm로 절단하였다. 직물상에 정확히 2.54 cm 떨어진 위치에 표시를 하였다. 직물을 경화성 수지로 코팅한 경우에 이 조작은 불활성 대기에서 수행해야 하고 시료를 지험할 때까지 밀폐시켜야 한다. 모든 시료에 있어서, 시험하기 전에 시료를 신장시키지 않는 것이 중요하다. 직물을 거의 주름 없도록 아주 약간의 장력(예; 0.01 cN/cm(붕대 폭)) 하에서 시험 장치에 부착하였다. 클램프가 2.54 cm로 이격되어 있으므로 비신장된 붕대의 길이도 2.54 cm이다. 2.54 cm 표시가 클램프에 정확하게 위치하지 않은 경우에, 직물은 신장될 수 있고 따라서 폐기해야 한다. 붕대(특히, 수지 코팅된 경우)의 무게가 직물을 신장시킬 정도로 충분한 수직형 시험 장치의 경우에, 붕대는 정확히 이들 표시된 부분에서 클램프에 부착되어야 한다.
이어서 중량을 클램프에 가했다. 별도의 언급이 없는 한, 중량은 1 cm 테이프 폭당 268 g이어야 한다. 이어서, 중량 전부가 해제될 때까지 직물을 서서히 완만하게 잡아 당겨 시료를 신장시켰다. 인스트론을 사용하는 경우에, 시료는 적절한 하중에 도달될 때까지 12.7 cm/분의 속도로 신장시켰다. 직물이 부하된 하중하에서 계속 신장되는 경우에, 신장율(%)은 하중을 가한 후 1 분 후에 구할 수 있다. 신장율(%)은 선형 신장치를 시험전 시료 길이로 나눈 다음, 그 값에 100을 곱한 값으로 기록하였다. 수 경화성 수지 코팅된 직물의 시험은 수지의 경화가 시험 결과에 영향을 미치지 않도록 신속하게 수행해야만 한다.
본 발명을 여러가지 상세한 설명과 바람직한 구체예를 인용하여 설명하였고, 하기의 상세한 실시예를 인용하여 더욱 자세히 설명하고자 한다. 그러나, 본원의 실시예 및 상세한 설명에서 제시한 범위를 넘는 본 발명의 주 원리를 크게 확대, 변형, 및 수정하는 것 또한 본 발명의 원리 및 범위에 속한다.
[실시예]
[실시예 1]
[미세데니어 직물로 제조한 깁스 테이프 지지체]
직물
얀 : Micromattique 폴리에스테르(듀폰에서 제조, 유니파이 인코오포레이티드 에서 텍스쳐 가공, 노스 캐롤라이나 그린스보로 소재) 단일 얀, 150 데니어, 200 필라멘트(1/150/200)
장치 : J. 뮬러 컴패니의 Raschelina RB 크로세형 경편기(360 mm 편성 성능, 좁은 폭)
편성 패턴 : 7.5 웨일/cm
7.9 스티치/cm
59 개구/cm2
8.9 cm
직물 중량 : 0.08 g/cm
직물 밀도 : 0.0124 g/cm2
두께 : 0.071 cm
이 경편 미세데니어 직물은 매우 유연하고 가요성이 있었다.
[수지 조성물]
직물을 하기 조성의 충전된 폴리우레탄 초기 중합체 수지 74 g/직물 3.66 m 로 코팅하였다 :
상기 수지의 NCO/OH 비율은 3.84이었고 NCO 당량 중량은 357 g/당량이었다. 이 수지는 상기에 수록한 성분들을 수록한 순서대로 5분 간격으로 첨가하여 제조하였다. 이것은 자석 교반기, 테플론 추진기, 및 열전쌍이 장착된 1갤론들이 유리 용기를 사용하여 수행하였다. 수지를 반응 온도가 65-71℃가 될때까지 가열맨틀을 이용하여 가열시키고 그 온도에서 1∼1.5시간 동안 유지시켰다. 이 시간 후, Nyad G Wollastokup 10012(뉴욕 윌스보르에 소재한 NYCO에서 시판) 충전제를 첨가하여 20 중량% 충전제 조성물을 만들었다. 이 수지를 밀폐하고 약 7rpm으로 밤새 회전하는 롤러에서 냉각시켰다 이 수지 조성물을 사용하여 직물을 코팅시켰다. 2회 코팅 중량을 사용하였다. 충전제를 제외한 직물 1 g 당 코팅 중량은 2.1 g이고 수지는 2.33 g(충전제 포함시 각각 2.6 및 2.9 g/g)이었다. 수지를 균일한 코팅이 만들어질 때까지 혼합하고 직물의 표면위에 손으로 발라 도포하였다. 이 롤을 평가할 때까지 알루미늄 호일층 포장으로 밀폐시켰다.
[건조(dry) 링 강도 시험]
상기 직물 롤을 24시간 건조 링 강도를 시험하여 하기 결과를 얻었다.
본 시험에서, 수지 코팅된 재료의 경화된 실린더형 링 시료의 “건조 강도”를 측정하였다. 실린더형 링 각각은 수지 코팅된 재료 6개층으로 만들었다. 실린더형 링 각각의 내경은 5.1 cm이다. 형성된 링 각각의 너비는 사용된 수지 코팅된 재료의 너비와 동일하였다.
보관 용기에서 수지 코팅된 재료의 롤을 꺼내어 약 27℃에서 약 30초간 탈이온수에 완전히 침지시켜 각각의 실린더형 링을 제조하였다. 수지 코팅된 재료의 롤을 물에서 꺼내고, 이 재료로 5.1 cm 맨드럴 주위를 감싸고, 얇은 층의 메리야스(예; 3M Synthetic Stockinet MSO2)로 덮어서 재료의 1 cm 너비당 약 45 g의 조절된 포장 장력을 이용하여 6개의 완벽한 균일층을 형성하였다. 각각의 실린더를 물에서 꺼낸 후 30초 이내에 완전히 감았다.
물에 침지시킨지 30분 후에, 경화된 실린더를 맨드럴에서 떼어내고 34℃ ± 2℃ 및 55% ± 5% 상대 습도를 조절된 대기에서 48시간 동안 경화시켰다. 이 시간 후, 실린더 각각을 시험하기 위하여 인스트론 기기에 넣었다.
기기 설비에서, 압착 하중을 실린더형 링의 축에 평행하고 그것의 외면을 따라 실린더형 링 시료에 가했다. 시료 각각을 약 5 cm/분의 속도로 압착시켰다. 실린더를 압착하면서 가한 최대 또는 최고 힘을 링 강도로 기록하였고, 특정 경우에서는 이것을 “건조 강도”(실린더의 단위 길이당 힘으로 나타냄)로 기록하였다. 재료 각각에 있어서, 3개 이상의 시료를 시험한 다음, 적용된 평균 최고힘을 계산하였다.
상기에 기록된 건조 강도 결과는 미세데니어 얀으로 제조된 재료만이 특히 강도가 높다는 것을 보여준다. 이 건조 강도는 시판되는 유리섬유 깁스 테이프의 강도(통상, 88-105 뉴우톤/cm(너비))에 접근하였다.
[다공성 시험]
링의 상하부에 페트리 접시를 고정한 채 실린더형 링의 중간부를 유리 비이커에 담긴 약 25ml의 탈이온수에 밀봉하여 제조된 6층 링의 다공성을 시험하였다. 이 장치의 중량 손실을 주위 조건하에서 시간의 경과에 대해 기록하였다. 이 직물은 3M사의 Scothcast Plus정형 외과용 깁스 테이프에 사용된 직물의 다공성에 필적하였다. 그 결과는 2개의 시료를 평균하여 하기에 제시하였다:
세개의 제품에 대한 일차 회귀식을 정하고 선의 기울기를 물 손실율로 취했다. 이들은 다음과 같다: 2.1 g(수지)/g(직물)을 함유한 시료의 경우 0.0169 g/cm2/일; 2.3 g(수지)/g(직물)을 함유한 시료의 경우 0.0155 g/cm2일; 3M 사의 Scotchcast Plus정형 외과용 깁스 테이프를 함유한 시료의 경우 0.0156 g/cm2/일. 이 결과는 이들 미세데니어 직물 지지체의 수증기 다공성이 Scotchcast Plus의 유리섬유 지지체 중의 직물의 다공성과 동등하거나 또는 더 우수함을 보여준다.
[실시예 2]
[미세데니어 직물의 수지 보유 성능]
필라멘트 직경이 감소함에 따라 폴리에스테르 얀의 수지 보유 성능이 더 커짐을 설명하기 위하여, 필라멘트 직경이 1.2 데니어인 18/2 스펀 얀과 필라멘트 직경이 0.75데니어인 1/150/200얀 둘다를 시험하였다. 이 얀들을 하기 방법을 이용하여 Isonate2143L 카르보디이미드 개질된 4,4′-디페닐메탄 디이소시아네이트(다우 케미칼에서 시판함)의 흡착능/보유 성능에 대하여 시험하였다.
21.6 cm 얀 시료를 측정하였다. 이 얀을 Isolate2143L에 30초간 침지하였다. 이어서 이것을 꺼내어 얀의 외부에 남아 있는 과량의 수지를 흡수시키기 위해 Premiere제지 타월(스코트 페이퍼 컴패니에 시판함)위에 30초간 놓았다. 다시 시료의 중량을 측정하였다. 수득한 결과는 다음과 같다:
이 데이타는 미세한 18/2 얀의 질량이 더 크더라도, 1/150/270 얀 만큼 수지를 많이 보유할 수 없음을 보여준다. 더욱이, 1/150/2000얀(0,75㎛ 필라멘트 직경)은 백분율 기준으로 수지의 2배 이상을 보유할 수 있다.
[실시예 3]
[미세데니어 얀과 열 수축성 얀을 포함한 직물의 단위 길이당 스티치 수의 변화]
일련의 편성물 4개를 동일한 유형의 투입(input) 얀을 사용하여 제조하되, 1 cm 당 스티치 수를 달리하기 위하여 권취 롤러의 배출(output) 속도를 변화시켰다. 이 편성물은 6개의 편성침/cm(6게이지)로 4개의 편성침에 배치된 위사를 지닌 기본 2 바 편성물이었다. 사용된 편성기는 실시예 1에 사용된 깃이다. 체인 스티치는 유니파이(노스 캐롤라이나 그린스보르 소재)에서 제조한 2/150/34 강력 스트레치 얀이었다. 이 얀은 각각의 얀이 34 필라멘트로 구성되고 데어가 150인 2겹 얀으로 전체 얀 데니어는 300이다. 위사 인-레이 얀은 실시예 1에서 사용한 미세데니어 얀(1/150/200)이었다.
테이프를 장력이 거의 없는 조건하에서 편성기를 이용하여 감았다. 이어서, 편성물을 직경 6인치(15 cm)의 가열된(350℉, 176℃) 압착롤러 한쌍에 20 ft/분(6.1 m/분)의 속도로 직물을 통과시켜 열 수축시켰다. 이어서 테이프는 닙 위치에서 가열된 압착 롤러에 통과시켜 직물을 평평하게 “다림질”하여 두께를 감소시켰다. 하기의 편성물 4개를 이 방법으로 제조하였다:
두께는 2.5 cm 직경의 접촉 비교기가 장착된 아메스 모델 2 두께 게이지(아메스 게이지 컴패니)를 이용하여 직물상에 서서히 풋을 아래로 놓아서 측정하였다. 각 시료는 가열된 압착 롤러로 테이프 두께가 현저히 감소하였다. 1인치당 스티치의 수를 변화시켜 직물 밀도, 스티치 퍼센트, 및 형태 정합성이 현저히 상이한 직물을 제조하였다.
[실시예 4]
[미세데이어 얀, 열 수축성 얀, 및 모노필라멘트 얀을 포함한 편직물]
정형 외과용 깁스에 사용하기 적합한 편성된 지지체는 180 데니어 나일론 모노필라멘트 SN-40-1(쉐이크스피어 모노필라멘트에서 시판)를 위사 인-레이로서 사용한 점을 제외하고는 실시예 3의 시료 편성물 #3에 따라 제조하였다. 3개의 모노필라멘트 얀 각각을 거의 중첩이 없는 구조로 21개의 편성침을 가로질러 배치하여 직물의 너비를 완전히 덮었다(제5도에서 도시한 바와 같이, 두개의 인접한 모노필라멘트는 서로 중첩되지 않았으나 하나의 공통 편성침을 건너 교호적으로 배치됨). 직물을 인-라인식 공정으로 열 수축시키고 캘린더링하였다. 150℃로 조절된 고온 공기를 사용하여 수축시킨 후 한쌍의 실리콘 엘라스토머로 덮힌 7.6cm직경의 롤러를 이용하여 390 뉴우톤의 힘으로 압착시켰다. 직물은 약 신장율이 45% 이고, 너비가 8.9cm이며, 두께는 0.12cm이었다.
직물을 하기 수지 시스템으로 코팅하였다:
이 수지의 NCO/OH 비율은 4.26이었고 NCO 당량 중량은 328 g/당량이었다. 이 수지는 보강 충전제로 15 중량%의 Nyad G Wollastokup 10012를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 바대로 제조하였다. 이 수지를 3.5 g/g(직물)(2.8 g(충전제를 제외한 수지)/g(직물))으로 직물에 코팅하였다.
테이프를 취급이 용이하도록 제조하였다. 환언하면, 최종 펀성물은 주위온도에서 물에 침지시키고 3회 짜낸 다음 건조 인공 다리 주위를 감쌀때 작업하기 매우 용이함을 알았다. 이 작업 도중 주름은 생기지 않았다. 건조 강도는 실시예 1에 기재된 방법에 의해 19 kg/cm로 측정되었다. 링 탈적층은 하기의 탈적층 시험에 의해 15.2뉴우톤/cm으로 측정되었다. 시판용 유리섬유 정형 외과용 깁스 테이프의 통상적인 건조 강도는 88-105 뉴우톤/cm이고 링 탈적층은 8.8 뉴우톤/cm이다.
[탈적층 시험]
이 시험은 수지 코팅된 재료의 경화된 실린더형 링을 탈적층시키는데 필요한 힘을 측정한다. 실린더형 링 각각은 내경이 5.1 cm인 수지 코팅된 재료 6개층을 포함한다. 형성된 링의 너비는 사용된 수지 코팅된 재료의 너비와 동일하다. 탈적층 강도의 최종 계산은 1 cm 테이프 너비당 뉴우톤으로 나타낸다.
실린더형 링 각각은 보관 용기에서 수지 코팅된 재료의 롤을 꺼내어 약 27℃에서 약 30초간 탈이온수에 완전히 침지시켜 제조하였다. 수지 코팅된 재료의 롤을 물에서 꺼내고, 이 재료로 5.1 cm 맨드럴 주위를 감싼 뒤, 얇은 층의 메리야스(예; 3M Synthetic Stockinet MSO2)로 덮어서 재료 1 cm 너비당 약 45 g의 조절된 포장 장력을 이용하여 6개의 완벽한 균일층을 형성하였다. 약 15.24cm의 자유(free) 후미부를 남기고 롤의 나머지 부분을 제거하였다. 각각의 실린더를 물에서 꺼낸 후 30초 이내에 완전히 감았다.
물에 침지시킨지 15∼20분 후에, 경화된 실린더를 맨드럴에시 떼어내고, 물에 침지시킨지 30분후에는 이것의 탈적층 강도를 측정하였다. 이 시험은 실린더형 시료의 자유 후미부를 시험 장치, 즉 인스트론 모델 1122기기의 죠에 놓고, 실린더가 스핀들의 축에 대하여 자유롭게 회전하도록 실린더의 중공을 통해 스핀들을 배치하여 수행하였다. 이어서, 인스트론 기기는 시료의 자유 후미부를 약 127 cm/분의 속도로 잡아당겨 작동시켰다. 이어서 실린더의 처음 부분 33cm를 감싼층을 탈적층시키는데 소요되는 평균 힘을 시료의 단위 너비당 힘(뉴우톤/cm)의 단위로 기록하였다. 각 재료에 대하여 5개 이상의 시료를 시험하고 평균 탈 적층력을 계산하여 “탈적층 강도”로 기록하였다.
[실시예 5]
[미세데니어 얀, 모노필라멘트 얀, 및 직경이 적은 필라멘트 스트레치 얀을 포함한 편직물]
직물을 캘린더링하지 않은 것을 제외하고는 2/150/34 강력 스트레치 얀 대신 웨일에 2/150/100 스트렌치 폴리에스테르 얀을 사용하여 실시예 4와 유사한 편직물을 제조하였다. 이 스트레치 얀은 2/150/34얀의 4.4 데니어/필라멘트에 대하여 였던 것과는 반대로 필라멘트 직경이 1.5 데니어/필라멘트이다. 최종 제품은 신장율이 단지 15%이고 실시예 4의 열 수축 직물의 두께 0.12 cm에 대비하여 두께가 0.069 cm이다. 이것은 수축/스트레치 얀의 필라멘트 직경이 더 커지면 편성물을 수축시키기 위해 발생되는 힘이 더 커져서 보다 얇은 직물을 산출함을 의미한다.
[실시예 6]
[2.2데니어 한 올/필라멘트 스트레치 얀]
2/150/34 강력 스트레치 얀 대신 웨일에 1/150/68 폴리에스테르 스트레치 얀을 사용하여 실시예 4와 유사한 편직물을 제조하였다. 이 스트레치 얀은 2/150/34얀의 4.4 데니어/필라멘트에 비하여 필라멘트 직경이 2.2 데니어/필라멘트이다. 게다가, 1/150/200 미세데니어 위사 얀은 딕시 얀즈에서 제조한 18/2 스펀 폴리에스테르 얀으로 대체하였다. 최종 제품은 신장율이 45%이고 두께가 0.091 cm이다. 편성물의 다른 특성들은 다음과 같다: 이완된 스티치 밀도=2.5스티치/cm; 직물 성분의 상대 중량(체인 성분: 38.1 중량%; 위사 성분: 56.5중량%; 모노필라멘트: 5.3중량%); 수축된 스티치 밀도=3.4 스티치/cm; 너비=92mm. 본 실험은 기본 중량이 적은 직물을 필라멘트 크기가 2.2 데니어인 다량의 스트레치 얀으로 제조할 수 있음을 보여준다.
[실시예 7]
[캘린더링 하기전에 완전히 수축시키는 효과]
본 실시예의 편성물은 직물을 캘린더링 및 “다림질” 하기전 완전히 열 수축시지키 않은 점을 제외하고는 실시예 6과 유사하게 제조하였다. 이 작업후, 직물은 2.3 kg 하중하에서 신장율이 단지 13∼20% 이었고, 두께는 0.081cm 이었다. 이는 실시예 6에서 관찰된 신장율 45%에 비해 현저히 적은 수치이다. 이 직물을 다시 한번 고온 공기에 노출시키되, 직물은 크게 수축되지 않았다. 따라서, 고 수축율%를 요망하는 경우에 캘린더링 조작전에 소정 신장율로 직물을 완전히 수축시키는 것이 중요하다.
[실시예 8]
[모노필라멘트 인-레이 변화]
3개의 편성물을 하기 얀을 사용하여 제조하였다:
체인 스티치-1/150/68 폴리에스테르 스트레치 얀(일리노이, 오크브룩 소재의 달턴 텍스타일즈):
위사 인-레 얀-18/2 스펀 폴리에스테르 미세데니어 얀(달턴 텍스타일즈): 및 위사 삽입 얀-180데니어 나일론 모노필라멘트(Shakespear Monofilament, SN-40-1).
이 편성물은 6게이지 침상(6 편성침/cm)을 이용하여 제조하였다. 18/2 스펀 폴리에스테르 미세데니어 얀을 3편성침을 건너 배치하였다. 전체 편성물을 61개의 편성침을 이용하여 제조하였다. 모노필라멘트를 3개의 별도의 편성물에서 편싱침의 수를 달리하여 교차 배치하였다. 이것을 하기에 제시하였다:
상기 편성물들을 레이스터 고온 공기 총 장치를 사용하여 150℃에서 열 수축시켰다. 이 편성물들의 신장율을 인스트론 1122상에서 폭 또는 교차 웨브 방향으로 시험하였다(2개의 시료의 평균). 신장율은 5인치/분의 속도로 신장시켰을 때 0.175N/mm와 0.262N/mm의 하중하에서 스트레치%로 나타낸다. 명백히 교차 웨브 방향 스트레치%은 모노필라멘트의 수가 증가함에 따라 증가하였다. 편성물을 실시예 4의 수지로 코팅하고 최소의 장력하에서 3.20 미터롤로 전환시켰다. 모든 경우에서 편성물은 주름없이 드레이프되고 성형되었다. 이것은 폭 방향 신장율이 평평하고 주름이 없는 웨브로 유지되면서 적합하게 만들어질 수 있음을 의미한다.
[실시예 9]
[반발력을 향상시키기 위한 모노필라멘트의 어닐링 가공]
실시예 8에 기재된 편성물 시료를 175℃ 오븐에서 모노필라멘트를 함유한 직물은 15분간 방치함으로써 어닐링되어 반발력을 증가시키는 회복력을 부여하였다. 모노필라멘트를 꺼내서 본 결과 편성된 형태가 잘 유지됨을 발견하였다. 어닐링 처리하지 않은 대조군에서 꺼낸 모노필라멘트는 열수출 조작중 발생한 약간의 어닐링에 기인하여 완전히 직선이 아님을 주목해야 한다. 이것은 온도 및 그 온도의 지속 기간, 특히 온도가 충분한 경우에 열 수축 및 어닐링처리가 한단계로 수행될 수 있음을 의미한다. 더구나, 열수축 온도보다 어닐성 온도가 다소 낮은 모노필라멘트가 바람직할 수 있다. 모노필라멘트의 데니어를 변화시킴으로써 회복력을 조정할 수 있음에 주목해야 한다.
[실시예 10]
[바람직한 깁스 데이프 지지체]
정형 외과용 깁스에 사용하기 적절한 편성 지지체는 하기 성분들을 사용하여 제조하였다:
조성 성분
전면 바=폴리에스테르 체인
(일리노이 오크 브룩에 소재하는
달턴 텍스타일에서 시판됨)
1/150/68 열 수축성 얀
후면 바=스펀 폴리에스테르 위사 인-레이
(일리노이, 오크브룩에 소재하는 달턴
텍스타일에서 시판됨) 18/2 미세데니어 얀
중간 바=180 데니어 위사 삽입물
나일론 모노필라멘트
(사우스캐롤라이나, 콜롬비아에 소재하는
쉐이크스피어 모노필라멘트에서 시판됨)
(Shakespear SN-40-1)
상기 편성물은 J. 뮬러 오브 아메리카 인코오포레이티드에서 시판되는 Raschelina RB 크로세형 경편기상에서 메트럭 4 게이지 침상내의 총 61개의 편성침을 사용하여 구성하였다. 기본 편성물 구성은 전면바상의 체인과 후면바상의 3 개의 편성침 아래의 위사 인-레이를 사용하여 제조하였다. 중간 바는 각각 7개의 편성침 위를 지나가는 총 10개의 모노필라멘트 위사 삽입 얀을 인-레이하기 위해 사용하였다. 위사 삽입 얀은 공통 편성침 1개 주위에 선택적으로 위치하게 되는 붕대 너비를 가로질러 상호 맞물려 있고 예를 들어 편성침 1번과 7번 주위에 위치한 위사 삽입 얀 1번, 편성침 7번과 13번 주위에 위치하는 위사 삽입 얀 2번식으로 배치된다. 이러한 특히 바람직한 조성으로 구성된 직물은 150℃의 온도로 고정된 강력 고온 공기 총 밑으로 직물을 통과시키므로써 열 수축시켰다. 이 열은 웨브가 장력이 거의 없이 코어상에 감겨지는 경우, 직물을 수축시켰다. 그후, 상기 직물을 175℃에서 20분 동안 느슨한 롤형태로 가열시켜 수축상태의 모노필라멘트 얀을 열처리하였다. 냉각후, 상기 직물을 가열된 압착 롤러(79℃)에 통과시켜 직물 두께를 약 0.038-0.040인치(0.97mm-1.02mm)로 감소시켰다. 상기와 같은 가공 공정, 즉 완전히 열수축시킨 후 캘린더링 하여 하기 특성을 지닌 직물을 제조하였다.
*주: 종방향 신장율은 5 lb(22.2N) 하중하에서 측정하였고, 폭방향 신장율은 1.5 lb/in(2.63N/cm) 하중하에서 측정하였다.
[수지 조성물]
상기 직물을 하기 수지 조성물로 코팅하였다.
*과거에는 유니온 카바이드에서 시판하였으나, 현재는 아르코 케미칼 컴패니에서 Poly 24-32로 시판함.
이 수지의 NCO/OH 비율은 4.25이었고 NCO 당량 중량은 332.3 g/당량이었다. 상기에 기록한 성분들을 수록한 순서대로 5분 간격으로 청가하여 제조하였다. 이것은 자석 교반기, 테플론 임펠러, 및 열전쌍이 장착된 1갤론들이 유리 용기를 사용하여 수행하였다. 수지를 반응 온도가 65∼71℃가 될때까지 가열 맨틀을 이용하여 가열시키고 그 온도에서 1∼1.5시간 동안 유지시켰다. 이 시간 후, Nyad G Wollastokup 10012(뉴욕 월스보르에 소재한 NYCO에서 시판) 충전제를 첨가하여 20 중량% 충전제 조성물을 만들었다. 이 반응 용기를 밀폐하고 약 7rpm으로 밤새 회전하는 롤러로 냉각시켰다. 상기 충전된 수지 조성물을 상술한 직물에 코팅 중량 3.5 g(충전 수지)/g(직물)(충전제를 제외한 것을 기준으로 2.8 g/g)로 코팅하였다. 코팅은 직물이 신장되는 것을 피하기 위하여 최소 장력하에서 한표면상에 직접 수지를 발라 수행하였다. 코팅돈 직물은 1.2 cm 직경의 폴리에틸렌 코어를 감은 3.35cm의 롤로 전환되었다. 전환 공정 또한 직물이 신장되는 것을 피하기 위해 최소 장력하에서 수행하였다. 이어서 롤을 차후 평가시까지 알루미늄 호일층 용기에 방치하였다.
이 재료는 용기에서 롤을 꺼내고, 23∼25℃ 물에 침지시켜 3회 짜낸 다음 과량의 물을 제거하기 위해 최종적으로 압착시키고 팔뚝에 감아서 평가하였다. 이 재료는 매우 형태 정합성이 있고 주름없이 작업이 용이하다고 밝혀졌다. 깁스는 단시간(20∼30분 미만)내에 매우 강해졌고 매우 만족할 만한 외관을 나타내었다. 이 테이프를 물에 침지시키는 경우에 그것은 급속도로 미끄러지게 되므로 유의해야 한다. 상기 롤은 쉽게 풀리며, 도포하는 사람의 장갑에 달라붙지 않는다. 수지는 비-점착성이므로 성형하기 쉽다. 깁스는 사용자의 장갑에 점착되지 않고, 깁스의 전체 길이에 도포되며, 층들을 서로 양호하게 결합시켰다. 최종 경화된 깁스는 통상의 유리 섬유 깁스 재료보다 더 매끈하게 마무리되었다. 또한 깁스는 유리섬유 깁스 재료보다 더 용이하게 끝에 마커가 달린 펠트상에 잡아당겨지고 장식되어질 뿐아니라 아트 워크 또한 일기가 훨씬 용이하였다.
[실시예 11]
[바람직한 깁스 데이프 지지체]
정형 외과용 깁스에 사용하기 적합한 편성된 지지체는 하기 성분들을 사용하여 제조하였다:
조성 성분
전면 바=폴리 에스테르 체인
(일리노이 오크 브룩에 소재하는
달턴 텍스타일에서 시판됨)
1/150/68 열 수축성 얀
후면 바=스펀 폴리에스테르 위사 인-레이
(일리노이, 오크브룩에 소재하는 달턴
텍스타일에서 시판됨) 18/2 미세데니어 얀
중간 바=180 데니어 위사 삽입물
나일론 모노필라멘트
(사우스 캐롤라이나, 콜롬비아에 소재하는
쉐이크스피어 모노필라멘트에서 시판됨)
(Shakespear SN-40-1)
상기 편성물은 J. 뮬러 오브 아메리카 인코오포레이티드에서 시판되는 Raschelina RB 크로세형 경편기상에서 메트릭 4 게이지 침상내의 총 45개의 편성침을 사용하여 구성하였다. 기본 편성물 구성은 전면바상의 체인과 후면바상의 3개의 편성침 아래의 위사 인-레이를 사용하여 제조하였다. 중간바는 각각 9개의 편성침 상부를 지나가는 총 5개의 노모필라멘트 위사 삽입물 얀을 인-레이하기 위해 사용하였다. 위사 삽입물 얀은 공통 편성침 1번, 주위에 선택적으로 위치하게 되는 붕대 너비를 가로질러 상호 맞물리게 되며, 예를 들면 편성침 3번 및 11번 주위에 위치한 위사 삽입물 얀 1번, 편성침 11번 및 19번 주위에 위치한 위사 삽입물 얀 2번 식으로 배치된다. 특히, 편성침 1,2,44 및 45번은 위사 삽입물 얀을 그들 주위로 통과시키지 않았다. 150℃의 온도로 고정된 강력 고온 공기 총 밑으로 직물을 통과시키므로써 특히 바람직한 조성으로 구성된 직물을 열수축시켰다. 이 열은 웨브가 장력이 거의 없는 가운데 코어상에 감겨지는 경우, 직물을 수축시켰다. 그후, 상기 직물을 175℃에서 20분 동안 느슨한 롤형태로 가열시켜 수축 상태의 모노 필라멘트 얀을 어닐링하였다. 냉각후, 상기 직물을 가열된 캘린더 롤러(79℃)에 통과시켜 직물 두께를 약 0.81 mm-1.02 mm로 감소시켰다.
캘린더링한 후, 본 명세서에 기술한 바와 같이 직물을 마이크로크레핑 하였다. 마이크로크레핑 처리는 웨브 구조에 기능적인 성질을 부여하기 위한 기계적인 방법이다. 상기 처리의 한 양태(“Micrex” 가공)에서, 주 롤에 의해 지지되는 처리하지 않은 웨브(예를들어, 직물)는 집중 경로에 투입된 뒤, 단단히 조여지고, 마이크로크레핑 처리가 일어나는 주 처리 공동으로 이송된다. 목적하는 결과 및 처리될 재료의 특성에 따라 제어에 의해 잔존 수축량과 크레이프 단면을 변화시킬 수 있다. 처리된 웨브는 균일성 및 수축 정도를 제어하는 경직성 및/또는 가요성 지연기(retarder)간의 2차 경로를 통과시킨다. 직물내의 수축은 수축된 상태에서 섬유를 어닐링하므로써 유지된다. “어닐링”이란 의미는 섬유를 일정온도에저 일정 시간 동안 유치시킴을 의미한다. 상기 처리는 새로운 바람직한 배향으로 직물 구조를 효과적으로 “세팅”하므로써 이전의 마이크로크레핑 조작으로 인한 내부 스트레스를 제거한다. 이는 건조열(예를 들어, 고온 롤, 적외선 조사, 대류 오븐 등) 또는 스팀을 사용하여 수행할 수 있다. 어닐링 방법을 선택하는 기준은 직물 중량, 섬유 형태 및 처리 속도 같은 인자에 의존한다. 직물을 가열하기 위해 적용할 수 있는 한가지 간단한 방법은 직물을 가열된 롤 위로 통과시키는 것이다. 선택적으로, 몇몇 직물의 경우 스팀열이 바람직하다. 2가지의 통용되는 마이크로크레핑 처리로 본 발명의 직물을 처리할 수 있다. 이러한 한가지 방법은 미국 메사추세츠, 윌폴에 소재하는 미크렉스 코포레이숀에 의해 상업화되었다(“미크렉스” 처리). 두번째 처리 방법은 미국, 노스 캐롤라이나, 렉싱톤에 소재하는 투불라 텍스타일 머시너리 코포레이숀에 의해 상업화된 방법이다(“TTM”처리). TTM 처리는 세부 사항이 다름에도 불구하고 미크렉스 처리와 원칙적으로 유사하다. TTM 처리에서, 직물은 공급 롤로 상부 및 슈(shoe) 하부의 수축 구역내로 통과된다. 그후, 직물은 더 낮은 수축 슈 및 지연롤과 접촉하므로써 수축 또는 마이크로그레핑된다. 그럼에도 불구하고 상기 처리 둘다에서 직물은 마찰 지연기에 기인한 수축력을 받게 된다.
본 실시예에서, 직물은 넓은 개방 폭이 193cm이고 무날 장치(즉, 강성 지연기를 사용하지 않음)이 장치된 미크렉스 수축기 상에서 마이크로크레핑된다. 가요성 마찰 지연기의 표면은 600그릿의 습식 또는 건식 사포지(3M에서 시판됨)를 구비하고 있다. 주 롤은 135℃로 가열되고, 건조 직물은 이를 1분당 약 4.87m의 속도로 통과하였다. 권취롤은 40% 수축을 보장하기 위해 상기 속도의 60% 즉, 1분당 2.93m의 속도로 고정하였다. 상기 방법, 즉 충분한 열수축 후 캘린더링 및 마이크로크레핑하는 방법으로 처리하여 하기 특성을 갖는 직물을 제조하였다:
*종방향 신장율은 22.2N의 하중하에서 측정하였으며, 폭방향 신장율은 0.175N/mm의 하중하에서 측정하였음.
[수지 조성]
상기한 직물을 수지로 코팅하고 실시예 10에서 기술한 바와 같이 시험하였다. 상기 재료는 매우 정합성이 뛰어나고 주름없이 사용하기 용이하였다. 깁스는 단시간(20∼30분 미만)내에 매우 강하게 되었으며, 외관도 매우 만족스러웠다. 상기 테이프를 물에 침지시키는 경우, 그것은 빠르게 미끄러지는 상태로 되었다. 상기 롤은 쉽게 풀리며, 도포하는 사람의 장갑에 달라붙지 않았다. 수지의 비점착성에 기인하여 성형도 용이했다. 깁스는 장갑에 달라붙지 않고, 전체 길이에 도포되며, 서로 양호하게 결속되었다. 최종 경화된 깁스는 전형적인 유리섬유 깁스 재료보다 마무리가 훨신 더 매끈하였다. 또한, 상기 깁스는 유리섬유 깁스 재료 보다 훨씬 더 용이하게 끝에 마커가 달런 펠트상에 끌어 당겨지고 장식되었으며, 아트워크가 훨씬 더 읽기 쉬었다. 특히, 위사 삽입물 얀을 1,2,44 또는 45번 편성침 주위로 통과시키지 않음으로써, 위사 삽입물 얀은 마이크로크레핑후 직물의 가장자리를 확장시키지 않았다. 이것은 직물의 가장자리에서 바람직하지 않은 거침을 제거하고(거침은 수지가 경화된 후 특히 바람직하지 않다), 가장자리에서 위사 삽입물 얀의 “편환(loop)”의 노출을 피한다.
[실시예 12]
[깁스 데이프 지지체]
정형 외과용 깁스에 사용하기 적합한 편성된 지지체는 하기 성분들을 사용하여 제조하였다:
조성 성분
전면 바=폴리 에스테르
(일리노이 오크 브룩에 소재하는
달턴 텍스타일에서 시판됨)
2/150/34 열 수축성 얀
후면 바=스펀 폴리에스테르 위사 인-레이
(일리노이, 오크브룩에 소재하는 달턴
텍스타일에서 시판됨) 1/50/100 열 수축성 얀
중간 바=180 데니어 위사 삽입물
나일론 모노필라멘트
(사우스 캐롤라이나, 콜롬비아에 소재하는
쉐이크스피어 모노필라멘트에서 시판됨)
(Shakespear SN-40-1)
상기 편성물은 J. 뮬러 오브 아메리카 인코오포레이티드에서 시판되는 Raschelina RB 크로세형 경편기상에서 메트럭 6 게이지 침상내의 총 61개의 편성침을 사용하여 구성하였다. 기본 편성물 구성은 전면바상의 체인과 후면바상의 4개의 편성침 아래의 위사 인-레이를 사용하여 제조하였다. 중간바는 각각 21개의 편성침 상부를 지나가는 총 3개의 노모필라멘트 위사 삽입물 얀을 인레이하기 위해 사용하였다. 위사 삽입물 얀은 공통 편성침 1번, 주위에 선택적으로 위치하게 되는 붕대 너비를 가로질러 상호 연결되며 예를 들면 편성침 1번 및 21번 주위에 위치한 위사 삽입물 얀 1번, 편성침 21번 및 41번 주위에 위치한 위사 삽입물 얀 2번식으로 배치된다. 150℃의 온도로 고정된 강력 고온 공기 총 하에 상기 조성으로 구성된 직물을 통과시키므로써 열수축시켰다. 이 열은 웨브가 장력을 거의 없이 코어상에 감겨지는 경우, 직물을 수축시켰다. 그후, 상기 직물을 175℃에서 20분 동안 느슨한 롤형태로 가열시켜 수축 상태의 모노필라멘트 얀을 어닐링처리하였다. 냉각후, 상기 직물을 가열된 압착 롤러(79℃)에 통과시켜 직물 두께를 약 1,17mm로 감소시켰다. 이 방법, 즉 충분한 열수축후 캘린더링하는 방법으로 처리하여 하기 특성을 갖는 직물을 제조하였다:
*종방향 신장율은 22.2N의 하중하에서 측정하였으며, 폭방향 신장율은 0.175 N/mm의 하중하에서 측정하였음.
[수지 조성]
상기한 직물을 수지로 코팅하고 실시예 10에서 기술한 바와 같이 시험하였다. 상기 재료는 매우 형태 적합성이 높고, 주름 없이 용이하게 작업할 수 있다. 이 깁스는 단시간(20∼30분 미만)내에 매우 강하게 되었으며, 외관도 매우 만족스러웠다. 상기 테이프를 물에 침지시키는 경우, 그것은 빠르게 미끄러지는 상태로 되었다. 상기 롤은 쉽게 풀리며, 도포하는 사람의 장갑에 달라붙지 않았다. 수지의 비점착성에 기인하여 성형도 용이했다. 깁스는 장갑에 달라붙지 않고, 전체 길이에 도포되며, 서로 양호하게 결속되었다. 최종 경화된 깁스를 전형적인 유리섬유 깁스 재료보다 마무리가 훨씬 더 매끈하였다. 또한, 상기 깁스는 유리섬유 깁스 재료 보다 훨씬 더 용이하게 끝에 마커가 달린 펠트상에 글러 당겨져서 장식될 수있으며 아트워크 또한 훨씬 더 읽기 쉬었다.
본 실시예는 모듈러스가 1데니어당 약 5 g 이상인 비유리섬유 강성 조절 얀을 함유하는 수지 코팅된 편직물이 주름없이 도포(예를 들어, 깁스한 부분을 감쌈)될 수 있음을 설명한다.
전술한, 상세한 설명 및 실시예는 단지 이해를 명료하기 위해 제공한 것이며, 제한하려는 의도로 해석하지 않아야 한다. 당해 기술분야의 숙련자에게 자명한 본 발명의 변형 실시는 특허 청구 범위에 의해 정의된 발명의 범위내에 포함될 것이기 때문에 본 발명은 도시 및 기술한 상세한 설명으로 제한되지 않아야 한다.

Claims (31)

  1. (a) 약 1.5 데니어 이하의 비유리섬유 미세데니어 얀을 포함하는 편직물; 및 (b) 상기 직물 위에 코팅된 경화성 수지를 포함하는 수지 코팅된 시트 재료.
  2. 제1항에 있어서, 편직물의 신장율이 0.26 N/mm의 하중을 가한지 1 분후에 측정했을때 약 15-100 % 인 수지 코팅된 시트 재료.
  3. 제1항에 있어서, 편직물이 체인 스티치, 위사 인-레이(in-lay), 및 위사 삽입물을 갖는 경(經) 편직물인 수지-코팅된 시트 재료.
  4. 제1항에 있어서, 미세데니어 얀이 위사 인-레이로서 직물내에 위치하는 수지 코팅된 시트 재료.
  5. 제3항에 있어서, 유리섬유 얀이 체인 스티치에 위치하는 수지 코팅된 시트 재료.
  6. 제1항에 있어서, 미세데니어 얀이 폴리에스테르 얀인 수지 코팅된 시트 재료.
  7. 제1항에 있어서, 스트레치(stretch) 얀을 더 포함하는 수지 코팅된 시트 재료.
  8. 제7항에 있어서, 편직물이 체인 스티치, 위사 인-레이, 및 위사 삽입물을 갖는 경 편직물이고, 스트레치 얀이 체인 스티치에 위치하는 수지 코팅된 시트 재료.
  9. 제8항에 있어서, 스트레치 얀이 약 500 데니어 이하의 탄성 스트레치 얀인 수지 코팅된 시트 재료.
  10. 제8항에 있어서, 스트레치 얀이 약 30 % 이상의 신축율을 갖는 열 수축성, 열 가소성의 미세데니어 얀인 수지 코팅된 시트 재료.
  11. 제1항에 있어서. 직물이 약 5 g/데니어 이상의 모듈러스를 지니는 비유리섬유 비탄성 모노필라멘트 강성 조절 얀을 포함하는 수지 코팅된 시트 재료.
  12. 제11항에 있어서, 모노필라멘트 얀이 폴리에스테르 모노필라멘트 얀과 나일론 모노필라멘트 얀으로 구성되는 군에서 선택되는 수지 코팅된 시트 재료.
  13. 제1항, 제7항, 및 제11항중 어느 하나의 항에 있어서, 수지가 수 경화성인 수지 코팅된 시트 재료.
  14. 제1항, 제7항, 및 제11항중 어느 하나의 항에 있어서, 경화성 수지가 이소지아네이트 말단화 예비중합체로 구성되는 수지 코팅된 시트 재료.
  15. (a) 약 5 g/데니어 이상의 모듈러스를 가진 비유리점유 강성 조절 얀을 포함하는 편직물; 및 (b) 상기 직물 위에 코팅된 경화성 수지를 포함하는 수지 코팅된 시트 재료.
  16. 제15항에 있어서, 강성 조절 얀이 15 % 미만으로 수축될 수 있는 수지 코팅된 시트 재료.
  17. 제15항에 있어서, 강성 조절 얀이 편성물 배향으로 어닐링될 수 있는 수지 코팅된 시트 재료.
  18. 제15항에 있어서, 직물이 열 수축성, 열 가소성 얀을 포함하는 스트레치 얀을 포함하는 수지 코팅된 시트 재료.
  19. 제15항에 있어서, 직물이 유리섬유 얀을 포함하고, 강성 조절 얀은 모노필라멘트 얀인 수지 코팅된 시트 재료.
  20. (a) 유기 필라멘트 얀으로 구성되고, 캘린더링(calendaring) 처리된 편직물; 및 (b) 상기 직물위에 코팅된 경화성 수지를 포함하는 수지 코팅된 시트 재료.
  21. 제20항에 있어서, 직물이 스트레치 얀을 포함하는 수지 코팅된 시트 재료.
  22. 제20항 또는 제21항에 있어서, 직물이 유리섬유 얀을 포함하는 수지 코팅된 시트 재료.
  23. (a) 스트레치 얀의 체인 스티치; (b) 약 1.5 데니어 이하의 비유리섬유 히세데니어 얀의 위사 인-레이; (c) 약 5 g/데니어 이상의 모듈러스를 갖는 비유리섬유 강성 조절 얀의 위사 삽입물을 포함하는 경 편직물.
  24. 제23항에 있어서, 스트레치 얀이 열 수축성, 열 가소성 스트레치 얀인 경 편직물.
  25. 제23항에 있어서, 강성 조절 얀이 모노필라멘트 얀인 경 편직물.
  26. 제23항에 있어서, 직물에 함침된 수 경화성 수지를 더 포함하는 경 편직물.
  27. (a) 3 바 경편기로 스트레치 얀, 미세데니어 얀, 및 강성 조절 얀을 편직하는 단계; (b) 직물을 수축시키는 단계; 및 (c) 상기 직물을 캘리더링시켜 직물의 두께를 감소시키는 단계를 포함하는 제23항의 경 편직물의 제조 방법.
  28. 제27항에 있어서, 직물의 수축 단계를 약 120-180℃의 고온 공기로 수행하는 제23항의 경 편직물의 제조 방법.
  29. 제27항 또는 제28항에 있어서, 직물을 수축시키는 단계를 완전히 수행한 후 직물을 캘린더링하는 제23항의 경 편직물의 제조 방법.
  30. 제27항에 있어서, 강성 조절 얀의 형상을 그것의 편성된 배향으로 고정시키기 위하여 직물을 어닐링하는 단계를 더 포함하는 제23항의 경 편직물의 제조 방법.
  31. 스트레치 얀, 미세데니어 얀, 및 강성 조절 얀을 포함한 가요성 직물 기재에 수 경화성 수지를 함침시키는 단계를 포함하는 정형 외과용 지지 재료의 제조 방법.
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