KR102481810B1 - 공기 중 이산화탄소를 이용해 경화하는 정형외과용 부목 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공기 중 이산화탄소를 이용해 경화하는 정형외과용 부목에 관한 것으로, 필름형태의 지지체와; 상기 지지체 상에 형성되어 있는 경화체를 포함하며, 상기 경화체는, 폴리우레탄 수지와 물생성제를 포함하며, 상기 폴리우레탄 수지는 공기 중의 습기와 반응하여 우레아와 이산화탄소를 생성하는 폴리이소시아네이트 기능기를 포함하고, 상기 물생성제는 상기 이산화탄소 및 공기 중의 이산화탄소와 반응하여 물을 생성하며, 상기 물생성제가 생성한 물은 상기 폴리이소시아네이트 기능기와 반응한다.

Description

공기 중 이산화탄소를 이용해 경화하는 정형외과용 부목{Sprint for orthopedic hardening using CO2 in air}
본 발명은 공기 중 이산화탄소를 이용해 경화하는 정형외과용 부목에 관한 것이다.
정형외과용 부목(스프린트)은 신체의 외상이나 골절, 탈구나 염좌 등의 응급 상황이 발생했을 때, 환부의 가동성을 제한하고 환부의 안정을 위해 부분적으로 또는 전체적으로 단단히 감아서 환부를 고정시키기 위해 사용되는 기구이다.
스프린트 제품은 지지체와 지지체 상태 코팅 내지 함침되어 있는 수경화 폴리우레탄 수지층으로 이루어져 있다.
의사가 기존 스프린트 제품을 환자에게 적용 시에는 수경화 폴리우레탄의 경화를 위해 반드시 물을 사용해야 하는 번거로움이 있었다.
한국등록특허 제10-1882308호(2018.07.20.등록)
본 발명의 목적은 공기 중 이산화탄소를 이용해 경화하는 정형외과용 부목을 제공하는 것이다.
상기 본 발명의 목적은 공기 중의 습기로 경화되는 정형외과용 부목에 있어서, 지지체와; 상기 지지체 상에 형성되어 있는 경화체를 포함하며, 상기 경화체는, 폴리우레탄 수지와 물생성제를 포함하며, 상기 폴리우레탄 수지는 공기 중의 습기와 반응하여 우레아와 이산화탄소를 생성하는 폴리이소시아네이트 기능기를 포함하고, 상기 물생성제는 상기 이산화탄소 및 공기 중의 이산화탄소와 반응하여 물을 생성하며, 상기 물생성제가 생성한 물은 상기 폴리이소시아네이트 기능기와 반응하는 것에 의해 달성된다.
상기 물생성제는 Ca(OH)2를 포함할 수 있다.
상기 물생성제는 상기 폴리우레탄 수지 100중량부에 대해 15 내지 30중량부일 수 있다.
상기 Ca(OH)2의 평균입자크기는 0.5 내지 5um일 수 있다.
상기 경화체는, 상기 지지체와 접하는 제1면과; 상기 지지체와 접하지 않는 제2면을 포함하며, 상기 정형외과용 부목은 상기 제2면에 위치하는 실리카층을 더 포함할 수 있다.
상기 실리카층은 실리카를 상기 제2면에 스프레이하여 형성될 수 있다.
상기 실리카층은 상기 경화체 100중량부에 대해 1 내지 10중량부일 수 있다.
본 발명에 따르면 공기 중 이산화탄소를 이용해 경화하는 정형외과용 부목이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실험예에서 Ca(OH)2 함량에 따른 압축강도 변화를 나타낸 그래프이다.
도 1과 같이 본 발명에 따른 공기 중의 습기로 경화되는 정형외과용 부목(1)은 지지체(10), 지지체(10) 상에 형성되어 있는 경화체(20) 및 경화체(20) 상에 형성되어 있는 실리카층(30)을 포함한다.
즉, 경화체(20)의 제1면은 지지체(10)와 마주하며, 제2면에는 실리카층(30)이 형성되어 있는 것이다.
경화체(20)는, 폴리우레탄 수지와 물생성제를 포함하며, 폴리우레탄 수지는 공기 중의 습기와 반응하여 우레아와 이산화탄소를 생성하는 폴리이소시아네이트 기능기를 포함하고, 상기 물생성제는 폴리이소시아네이트 기능기가 생성한 이산화탄소 및 공기 중의 이산화탄소와 반응하여 물을 생성하며, 상기 물생성제가 생성한 물은 상기 폴리이소시아네이트 기능기와 반응한다.
폴리우레탄 수지는 폴리이소시아네이트와 폴리올을 포함하며, 그 외에 부반응 억제제, 소포제, 촉매 및 오일 등을 더 포함할 수 있다. 폴리우레탄 수지의 최종 NCO%는 12% 내지 16%일 수 있다.
촉매는 아민계가 사용될 수 있으며, 폴리우레탄 수지의 경화시간을 조절하기 위해 사용한다.
물생성제는 Ca(OH)2일 수 있으며, 물생성제는 폴리우레탄 수지 100중량부에 대해 15 내지 30중량부일 수 있다. 물생성제의 함량이 15중량부 이하이면 발포도가 높아져서 강도가 낮아지는 문제가 있다. 반면, 물생성제의 함량이 30중량부 이상이면 발포도가 좋아지는 효과가 없으며 점도가 높아져서 생산성이 낮아진다.
Ca(OH)2의 평균입자크기는 0.5 내지 5um일 수 있다. 평균입자크기가 0.5um이하일 경우 전체 표면적이 넓어져서 제품의 저장안정성이 낮아지는 문제가 발생한다. 반면 평균입자크기가 5um이상일 경우 반응성이 떨어지면서 제품의 경화 반응 참여가 낮아지는 문제가 있다.
지지체(10)는 필름 또는 판상 형태일 수 있다. 지지체로는 유리섬유 또는 부직포를 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
본 발명에 따른 정형외과용 부목은 포장지에 포장되어 있을 수 있다. 경화체(20)가 지지체(10)에 코팅 또는 함침된 후 외부 대기와 차단시키기 위하여 알루미늄 파우치와 같은 외부와 차단력이 우수한 포장지를 사용해야 한다.
지지체의 잔여 수분을 제거하기 위하여 사용 전 오븐에 보관하여 잔여수분을 제거해야 하며 제품을 생산하는 설비도 대기와 차단될 수 있도록 설비 내부로 건조 공기를 공급해야 한다.
이에 한정되지는 않으나, 지지체(10)는 50~80℃의 오븐에서 약 6~10시간 정도 보관되어 잔여수분이 제거될 수 있으며 설비 내부로 공급되는 건조 공기는 상대습도가 약 2~10%일 수 있다.
본 발명은 기존 폴리우레탄 수지를 경화시키는데 있어서 인위적으로 물을 사용하지 않고 대기 중의 CO2 가스와의 반응을 통하여 물을 생성시킬 수 있는 Ca(OH)2를 사용함으로써 폴리우레탄의 -NCO와 연쇄반응을 일으켜 제품을 경화시킬 수 있도록 한다.
실리카층(30)은 경화체(20)의 제2면에 실리카를 스프레이하여 형성할 수 있다. 실리카층(30)은 폴리우레탄수지의 사이클 반응에 개시제인 물을 끌어들여 초기 경화시간을 단축시킨다. 실리카의 양은 경화체(20) 100중량부에 대해 1 내지 10중량부 또는 2.5 내지 6중량부일 수 있다. 1 중량부보다 작으면 경화시간의 단축이 미미하며 10중량부보다 크면 제품의 외관이 불량해지고, 제품의 저장안정성이 저하된다.
실리카층(30)은 제품의 포장 직전에 형성될 수 있다.
예를 들어, 도 2와 같이 지지체(10)와 경화체(20)과 롤을 통과하여 결합되는 시점 또는 그 이후에 실리카를 스프레이하여 실리카층(30)을 형성 후 바로 포장한다.
이하 실험예를 통해 본 발명을 상세히 설명한다.
실험예 1 - Ca(OH) 2 의 함량과 입자크기
실험방법
우레탄수지(NCO 15.7%)를 비이커 또는 용량 수치가 적힌 컵에 50g 소분한 뒤 DMDEE 1P, Water 20P, Ca(OH)2의 함량과 입자크기를 변경하여　첨가하고 믹싱 한 뒤 수지가 발포되는 수치를 계산하여 측정하였다. 발포율을 통해 수산화칼슘을 이용하여 발포를 어느 정도 줄일 수 있는지 파악할 수 있다.
실험결과
평균입자크기와 함량에 따라 발포율(%)을 표 1에 나타내었다.P는 경화체 100중량부에 대한 Ca(OH)2의 중량부이다.
평균입자크기
(um)		 최대크기(um) 5P 10P 15P 20P
20.95 112 303 264 238 208
15.74 78 315 297 264 185
10.23 53 318 301 258 179
6.86 49 275 233 225 176
4.59 44 250 205 190 167
3.89 37 247 202 187 164
2.37 31 237 201 184 160
0.89 21 222 199 180 154
표 1과 같이 Ca(OH)2의 함량이 증가하고 입자크기가 작아지면 발포율(%)이 감소함을 알 수 있다.
실험예 2 - 실리카층의 적용 및 사용량
실험방법
실험예 1과 동일한 방법으로, Ca(OH)2의 함량과 실리카 사용량을 변경하면서 CO2 발생시간을 측정하였다. CO2 발생시간은 발포시간에 비례한다.
실험결과
Ca(OH)2의 함량과 실리카 사용량에 따른 CO2 발생시간을 표 2에 나타내었다.
Ca(OH2) 사용량 실리카 사용량 CO2 발생시간(초)
- - 14초
20P - 10초
20P 2중량부 7초
20P 3.5중량부 6초
표 2와 같이 Ca(OH)2의 사용량에 의해 CO2 발생시간이 감소하며, 실리카의 사용에 의해 CO2 발생시간이 추가로 감소함을 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.

Claims (7)

  1. 공기 중의 습기로 경화되는 정형외과용 부목에 있어서,
    지지체와;
    상기 지지체 상에 형성되어 있는 경화체를 포함하며,
    상기 경화체는,
    폴리우레탄 수지와 물생성제를 포함하며,
    상기 폴리우레탄 수지는 공기 중의 습기와 반응하여 우레아와 이산화탄소를 생성하는 폴리이소시아네이트 기능기를 포함하고,
    상기 물생성제는 상기 이산화탄소 및 공기 중의 이산화탄소와 반응하여 물을 생성하며,
    상기 물생성제가 생성한 물은 상기 폴리이소시아네이트 기능기와 반응하고,
    상기 물생성제는 Ca(OH)2를 포함하며,
    상기 물생성제는 상기 폴리우레탄 수지 100중량부에 대해 15 내지 30중량부이고,
    상기 Ca(OH)2의 평균입자크기는 0.5 내지 5um이며,
    상기 경화체는,
    상기 지지체와 접하는 제1면과;
    상기 지지체와 접하지 않는 제2면을 포함하며,
    상기 정형외과용 부목은 상기 제2면에 위치하는 실리카층을 더 포함하고,
    상기 실리카층은 실리카를 상기 제2면에 스프레이하여 형성되며,
    상기 실리카층은 상기 경화체 100중량부에 대해 1 내지 10중량부인 정형외과용 부목.
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