KR20000008609A - 수분 경화성 폴리우레탄 캐스트 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수분 경화성 폴리우레탄 수지를 이용한 캐스트 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리올 성분과 방향족 디이소시아네이트를 주성분으로 하는 폴리우레탄 수지에 소정의 윤활성분을 특정비율로 함유시켜 만든 캐스트 조성물로서, 정형외과용으로 사용할 때신율이 없는폴리에스테르 필라멘트를 신율이 있게 편직한 기질에 함침하여 수분 경화성의 캐스트를 제조하므로써, 수지의 성분 중에서 윤활성을 유지하면서 반창고 접착력을 유지하고, 물에 녹지 않아 수질 오염의 문제를 해결 할 수 있으며, 또 장기 보관시의 수지 흐름성 발생으로 인한 수지의 쏠림 현상을 개선하여 수지가 잘 흘러내리지 않을 뿐아니라, 기질로서는 유리섬유가 아닌합성섬유기질을 사용하여 기존의 유리섬유와 유사한 강도를 내면서도 기질 함침과정이나 환자 치료후 제거과정 또는 강한 충격시에 기존 유리섬유의 분진이나 유리섬유 조각의 피부내 침투으로 인한 인체 유해성을 제거하여 환자의 보호에 유용함은 물론, 폐기시 의료용 제품의 소각에 따른 완전 소각으로 환경 보호등에도 기여할 수 있는 정형외과용 붕대 등으로 유용한 수분 경화성 폴리우레탄 캐스트 조성물과 이를 이용한 정형외과용 캐스트에 관한 것이다.

Description

수분 경화성 폴리우레탄 캐스트 조성물

본 발명은 수분 경화성 폴리우레탄 수지를 이용한 캐스트 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 폴리올 성분과 방향족 디이소시아네이트를 주성분으로 하는 폴리우레탄 수지에 소정의 윤활성분을 특정비율로 함유시켜 만든 캐스트 조성물로서, 정형외과용으로 사용할 때 신율이 없는 폴리에스테르 필라멘트를 탄성섬유를 사용하지 않고 신율이 있게 편직한 기질에 함침하여 수분 경화성의 캐스트를 제조하므로써, 수지의 성분 중에서 윤활성을 유지하면서 반창고 접착력을 유지하고, 물에 녹지 않아 수질 오염의 문제를 해결 할 수 있으며, 또 장기 보관시의 수지 흐름성 발생으로 인한 수지의 쏠림 현상을 개선하여 수지가 잘 흘러내리지 않을 뿐아니라, 기질로서는 유리섬유가 아닌 합성섬유를 사용하여 기존의 유리섬유와 유사한 강도를 내면서도 기질 함침과정이나 환자 치료후 제거과정 또는 강한 충격시에 기존 유리섬유의 분진이나 유리섬유 조각의 피부내 침투으로 인한 인체 유해성을 제거하여 환자의 보호에 유용함은 물론, 폐기시 의료용 제품의 소각에 따른 완전 소각으로 환경 보호등에도 기여할 수 있는 정형외과용 붕대 등으로 유용한 수분 경화성 폴리우레탄 캐스트 조성물과 이를 이용한 정형외과용 캐스트에 관한 것이다.

종래에는 정형외과에서 골절환자의 캐스트(Cast)로서 석고를 이용한 붕대를 사용하여 왔으나, 사용상의 여러 가지 문제점으로 인하여 최근에는 폴리우레탄 합성수지를 이용한 붕대를 많이 사용하고 있다. 그런데, 이들 제품이 정형외과용 캐스트로 사용되기 위해서는 다음과 같은 물성을 가져야만 하는 바, 사용할 때까지의 1 년 이상 기간동안 저장 안정성을 가져야 하고, 시술후 빠르게 굳을 수 있는 빠른 경화시간과 공기의 투과성이 양호하며 땀 등의 배출이 용이하여야 하고, 또한 일반석고와 비교시 X선 투과성이 양호하며 가벼우면서 강도 면에서 뛰어날 뿐만 아니라 시술시 미끄럼성이 양호하여 작업시 어려움이 없고, 신율이 양호하여 작업시 굴곡 부위 등의 부분에 감기가 쉬우며, 환자의 치유후 케스트의 제거시에도 분진이 인체에 해를 주어서는 아니되며, 치유중 강한 충격으로 캐스트가 파괴되는 경우 인체의 침투 등에 따른 유해성이 없어야 하고, 또한 폐기시에 의료용품의 위생상 소각이 가능한 조건들을 만족하는 것등이 요구되고 있다.

종래에 위와 같은 조건을 어느 정도 만족하는 캐스트의 예로서는 수분 경화성을 가지는 폴리우레탄을 이용한 것이 있는데, 이것은 다음과 같은 장점을 가지고 있어서 널리 이용되고 있다.

첫째, 간단한 비닐장갑을 끼고 상온의 물에 한 번 담근후 짜내어서 환자에게 감고 난 후 3 ∼ 5분 경과하면 1차 경화되고, 20분 경과하면 완전히 굳게되어 일반석고와 같은 캐스팅 재료로서의 역할들을 수행할 수 있게 되므로 사용이 매우 편리하고,

둘째, 기존 석고 붕대를 사용할 때에는 무게에 의해 관절 및 근육의 무리가 가해질 수가 있어서 노약자에게는 무게로 인하여 많은 불편함이 있었으나 폴리우레탄 붕대를 사용하는 경우, 그 문제를 해결할 수 있을 정도로 아주 가벼워져서 환자의 활동이 매우 편리하며,

셋째, 많은 기공을 가지고 있어서 땀의 배출을 용이하게 하여 쾌적한 환경을 유지할 수가 있고, 이외에도 엑스선 투과가 석고붕대 보다는 매우 용이하며 색상도 다양하게 할 수 있는 장점을 가지고 있다.

그러나, 상기와 같은 특징을 갖는 대부분의 제품들은 강한 강도와 신율을 동시에 얻기 위하여 유리기질을 많이 이용하고 있으며, 또한 윤활성분으로 물에 수지혼합물을 일부 녹이면서 윤활할 수 있게 하여 알루미늄 봉투에 밀봉 포장되어진 형태로 제품화하므로써 알루미늄 봉투로부터 꺼내기 어려운 문제가 많았다.

이러한 폴리우레탄 캐스트를 제조하기 위한 수분 경화성 폴리우레탄 수지의 원료 및 합성법에 대한 개괄적 내용은 미합중국 특허 제3,919,713호에 자세하게 기술되어 있으나, 이 기술은 건축용 소재 등의 접착용으로 사용되어진 것이며, 또 접착력은 향상되었지만 그 강도 및 가공성에 대한 부분은 언급되어 있지 않다.

또한, 미합중국 특허 제4,376,438호에서는 밴디지 재료와 지지용 밴디지를 제조하는 방법으로 수분경화성 폴리우레탄 원료 전반에 대한 부분을 언급하고 있으나, 여기서는 윤활성을 개선하기 위한 부분에 대한 내용은 없으며, 미합중국 특허 제4,433,680호에서는 폴리우레탄 캐스트 조성물에서 사용되어지는 촉매에 대하여 언급하고 있으나, 이 기술 역시 경화속도 및 윤활성 부분에 대한 기술과 기질에 유리섬유를 사용하는 기술을 이용함으로서 상기에 언급한 바와 같은 문제가 있었다.

그 외에도 미합중국 특허 제4,667,661호에서는 윤활성을 개선하기 위한 방법으로서 수분경화성 수지 내에 다수의 친수성기를 갖는 폴리에틸렌 폴리올류나 폴리실록산 또는 친수성 계면활성제를 사용하였다. 그러나, 이 경우는 가공시 수지가 물에 녹음으로써 유리섬유면을 막아서 외관을 나쁘게 하며, 물에 녹는 성질로 인하여 수질오염을 일으킬 수 있는 문제가 있었다.

또한, 미합중국 특허 제4,937,146호에서는 점착성과 윤활성을 개선하기 위하여 미네랄 오일 및 천연 오일류를 사용하고 있으나, 이 경우는 수지성분이 수지 성분에 과잉으로 들어 있을 때에는 접착력 저하를 가져올 수 있으며, 소량 사용할 때에는 윤활성을 갖지 못하고, 이와 동시에 반창고 접착력의 저하로 캐스트 성형후 환자의 환부를 치료하기 위한 창을 형성한 후 반창고로 접착할 경우에 문제를 가지고 있으며, 또한 과잉의 오일 성분으로 인한 먼지의 부착이 쉽고, 장기 보관시 액이 기재로부터 빠져나와 가공 후 외관이 나쁘게 되는 문제점이 있으며, 또 오일성분이 장기간 남아 있어 먼지 등이 붙어있기 쉽기 때문에 외관과 쾌적성이 나쁜 단점이 있었다.

한편, 본 출원인의 한국특허공개 제97-21122호에서는 수분경화성 폴리우레탄 수지에 윤활제를 첨가하거나 또는 별도의 윤활처리 공정을 거치지 않고도 저장 안정제인 벤조일 클로라이드와 디메틸올프로피온산을 동시에 첨가하여 윤활성을 강화하기 위한 방법이 언급되어 있으나, 특별히 강도가 증가되는 현상은 보이지 않았다. 또한, 상기에서 기술한 수분 경화성 폴리우레탄 수지를 유리섬유와 같은 기재에 도포 하여 제조된 완제품을 사용하였을 경우, 강도가 저하되고 시간이 경과하거나 또는 하절기 등의 온도가 높이 올랐을 때에는 편직된 유리섬유에 코팅된 폴리우레탄 수지가 흐름성이 좋아서 흘러내리게 된다. 따라서, 한쪽으로 흘러내린 수지가 굳어져서 시술시 잘 풀리지 않고, 색상이 있는 캐스트는 색상의 불균일성을 가져오게 되어 외관이 보기 싫게 되는 문제점이 있다.

그 외에도 본 출원인의 개발 기술 중에서 수분경화성 폴리우레탄 수지에 윤활제로서 미네랄오일을 사용한 기술도 있는 데, 이 경우 강도부분은 개선 되었으나 장기간의 고온(70℃)에서는 오일성분이 흘러 내리는 경향이 있으며 유리섬유 사용으로 인한 환경에 대한 문제와 절단시의 유리분진의 문제는 해결되지 않았다.

또한, 한국특허공고 제97-167호에서는 폴리에스터 섬유로 편직된 기재에 수분경화성 수지를 도포하는 것으로 공고되어 있으나, 캐스트 작업시 필수적인 신율 부분에 있어서 부족으로 인하여 캐스트 적용에는 문제가 많으며, 윤활성분이 녹음으로 인해 수질오염을 야기시키는 것이 문제로 지적되고 있다.

또한, 한국특허공개 제 95-26530 호에서는 신율을 얻기 위하여 탄성이 있는 커버링사를 적용하고 있으나, 강한 탄성회복력으로 환자의 압박을 가할 수 있는 문제점이 있어 캐스트에서의 적용이 어려운 문제가 있다.

미합중국 특허 출원번호 제 08-009923에서는 정형지지 편직물의 편직방법에 대하여 출원되어 있으나, 강도부분에 있어서의 저하를 가져 왔다.

이에 본 발명자들은 폴리우레탄 캐스트 조성물에 있어서, 폴리우레탄 수지가 가공 후 강도가 저하되거나 흘러내리고 또는 윤활성 개선을 위해 사용된 오일류가 장시간 고온에서 보관시의 수지가 흘러내리지 않으며, 반창고 접착력의 유지와 이물질의 부착성이 개선되게 하는 한편, 이런 캐스트 조성물을 캐스트에 적용시에는기존의 유리섬유를 사용했을 때와 같은 강도와 신율을 유지하면서, 환자의 시술후 유리섬유를 사용했을 때와 같은 강한 충격에 의한 유리섬유 파편의 인체내 침투를 억제하는 방법과 폐기시의 환경문제와 절단시의 분진의 해로움으로부터 극복하기 위하여 많은 노력을 한 결과, 캐스트 조성물 제조시 윤활유 성분을 일정 비율로 혼합하여 개선하는 방법으로 위와 같은 문제점을 해결하고, 또한 이러한 캐스트 조성물을 신율이 있으면서 일정강도를 가지는 풀리에스테르 필라멘트 편직물을 기질로 사용하여 캐스트를 구성함으로서 또 다른 문제도 해결할 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.

따라서, 본 발명은 폴리올 성분과 방향족 디이소시아네이트를 주성분으로 하는 폴리우레탄 수지에 윤활성분을 특정비율로 함유시켜 윤활성을 효과적으로 유지하면서 기타 여러 물성을 보완하여 만든 캐스트 조성물을 제공하는 데 그 목적이 있다

또한, 본 발명은 폴리에스테르 필라멘트를 신율이 있게 편직한 기질에 상기의 새로운 캐스트 조성물을 함침하여 정형외과용 캐스트를 제조하므로써, 환경과 인체로부터 더욱 보호기능을 추가한 보다 개선된 특성을 갖는 폴리에스테르 필라멘트 편직물로 제조된 캐스트 제품을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 폴리올 성분과 방향족 디이소시아네이트를 주성분으로 하는 폴리우레탄 수지에 윤활성분이 함유되어 있고 탄성이 있는 기질에 함침하여 사용하는 캐스트 조성물에 있어서, 상기 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대해 윤활성분이 3 ~ 20중량부 함유되어 있는 수분 경화성 폴리우레탄 캐스트 조성물을 그 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기와 같은 캐스트 조성물을 탄성이 있는 기질에 피복시켜성형시킨 정형외과용 캐스트를 포함한다.

이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 있어서 기본적인 수지는 수분경화형 폴리우레탄 수지를 사용하는 바, 이러한 폴리우레탄 수지의 주성분을 구성하는 폴리올 성분과 방향족 디이소시아네이트에 있어서, 폴리올 성분은 폴리카프로락톤, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에스테르 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리프로필렌 트리올, 에틸렌 글리콜, 1.4-부탄 글리콜중에서 선택된 3~6종이 사용될 수 있으며, 이소시아네이트 성분으로는 액상 방향족 디이소시아네이트 성분을 함유할 수 있다.

본 발명에서 폴리올의 종류로는 폴리에테르디올, 폴리에스테르디올, 폴리카보네이트디올등 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있으며, 사용된 폴리올의 종류에 따라 약간의 물성 변화가 있을 수 있지만 어느 것을 사용해도 무방하다. 본 발명에서는 상기 폴리올 성분 중 폴리에테르디올을 사용하는 것이 바람직하며, 폴리에테르디올 중에서도 더욱 바람직하기로는 폴리프로필렌 글리콜과 폴리에틸렌글리콜 및 폴리에스테르디올을 일정비율, 예컨대 1:9에서 9:1의 비율로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 그 이유는 폴리프로필렌 글리콜이 상온에서 점도가 낮아 합성이 양호하고 접착력이 양호하기 때문이다. 또한 폴리에틸렌 글리콜을 사용하는 것은 경화속도의 조절이 용이하게 하기 위함이며, 폴리에스테르디올을 사용하는 것은 강도를 한층 강화시키기 위한 것과 기재로 사용되어지고 있는 폴리에스테르필라멘트로 편직된 제품과의 접착력을 강화하기 위함이다. 또한, ε-카프로락톤을 개환반응(ring-opening)시키고 중합시켜 제조한 분자량 1000 ∼ 2000의 폴리카프로락톤을 사용할 수 있는 바, 특히 분자량 1250의 폴리카프로락톤을 사용할 경우 우수한 물성을 나타낸다. 폴리카프로락톤은 상온에서는 고상(固相)이어서 실제 사용상에 있어서는 문제가 있을 수 있으나, 다른 합성변수들 예를 들면 이소시아네이트의 함량% 및 합성 사슬 연결제(Chain extender)를 조절함으로써 이러한 문제는 해결할 수 있으며, 특히 물성 면에서 내후성, 내수성이 우수하고, 점착특성을 감소시키는 성질을 가지고 있다.

방향족 이소시아네이트 성분으로는 미합중국 특허 제4,433,680호에서 제시한 일반적인 액상-디페닐메탄 디이소시아네이트(L-MDI) 또는 디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI)를 사용할 수 있다.

한편, 본 발명에서 사용되어지고 있는 윤활 성분은 여러 종류가 있을 수 있으나, 천연물로서 인체에 유해성이 없는 성분으로 액상 저점도 미네랄 오일(mineral oil)과 하이드로게네이티드 부틸렌 에틸렌 스티렌 공중합체(hydroganated butylene ethylene stylene copolymer)와 하이드로게네이티드 에틸렌프로필렌 스티렌 공중합체(hydroganated ethylene propylene stylene copolymer)가 함유된 고점도 미네랄오일을 사용함이 바람직하며, 이들 3종의 성분은 90:5:5에서10:45:45의 비율로 함유된 것이 흐름성과 윤활성면에서 유리하다. 윤활성분의 사용량은 폴리올 성분과 디이소시아네이트를 주성분으로 하는 폴리우레탄수지 100 중량부에 대하여 3 ∼ 20 중량부로 배합하여 사용한다. 이때, 그 함량이 3 중량부 미만에서는 윤활특성이 너무 낮아 사용할 수가 없고, 20 중량부를 초과하여 사용할 때에는 윤활성이 좋기는 하나 과잉으로 인해 캐스트 조성물의 수지에서 오일들이 바깥으로 베여 나오며, 접착강도를 낮게 만들어 압축강도를 나쁘게 한다. 또한, 본 발명에 따르면 저점도 미네랄 오일과 고점도 미네랄 오일의 비율을 1:9에서 9:1까지 사용할 수가 있는 바, 만일 그 저점도 오일의 비율이 1:9 미만이면 윤활특성을 발휘하기 어려운 문제가 있으며, 9:1을 초과하여 사용하면 오일이 바깥으로 흐르는 경향과 시술후 먼지 등이 묻는 경향이 있어서 외관을 나쁘게 하고, 또한 반창고의 접착을 나쁘게 하는 문제점이 있다.

본 발명에 따르면, 상기와 같은 수지와 윤활 성분 이외에 저장 안정제를 사용할 수 있는 바, 저장 안정제로는 일반적으로 사용되어지는 벤조일 클로라이드를 소량 사용할 수 있으며, 이외에도 인산을 주성분으로 하는 트리에틸 포스페이트(triethylphospate) 또는 트리부틸 포스페이트(tributhyl phosphate)도 사용되어 질 수 있으며, 벤조일 클로라이드는 자체의 클로린 냄새가 좋지 못하나 트리메틸 포스페이트와 트리에틸 포스페이트는 이러한 냄새가 나지 않는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 폴리우레탄 캐스트 조성물 제조를 위한 예비중합시 중합반응의 촉매로서 이미 공지된 것을 비롯하여 다양한 종류의 것을 사용할 수 있으며, 특히 바람직하기로는 디몰포리노에틸에테르(DMDEE)를 사용할 수 있다. 그 촉매함량은 수지성분 100중량부에 대하여 1.0 ∼ 1.7 중량부가 바람직한데, 촉매의 사용량이 1.0 중량부 미만이면 경화시간 느린 문제가 있고, 1.7 중량부를 초과하면 너무 빠르게 경화되어 작업상의 문제가 있으며, 장기간의 저장안정성이 낮은 문제가 있다.

위와 같이, 본 발명에서 사용되는 모든 물질들은 인체에 대한 해가 없는 것을 특징으로 하여 사용되었으며, 신체에 접촉시 피부염을 일으킬 가능성이 없다.

본 발명에서는 폴리우레탄 캐스트 조성물을 제조하기 위해 폴리우레탄 성분들을 통상의 중합방법에 의해 예비 중합시켜 프레폴리머로 제조하고, 여기에 상기한 바와 같은 중합촉매, 저장 안정제 및 윤활성분을 상기한 바와 같은 함량으로 각각 배합하게 되면 캐스트 조성물을 얻을 수 있다.

한편, 위와 같은 조성으로 제조된 본 발명의 캐스트 조성물은 수분 경화성을 가진 것으로서, 이를 캐스트 기질에 피복 시켜 포장하여 쉽게 사용할 수 있는 상태로 시판할 수 있는데, 이때 캐스트 조성물을 기질에 피복하는 피복량은 기질과 캐스트 조성물의 전체량에 대하여 35 ∼ 60 중량%로 한다.

본 발명에서 사용된 기질은 합성섬유 또는 천연섬유로 편직되거나 직조된 테이프 또는 부직포로 제조되어진 어떠한 것이든 사용 가능하지만, 특히 본 발명에서는 상기의 폴리우레탄 캐스트 조성물을 사용하는 경우 기질로서 예컨대 탄성이 있를 기질, 좀더 구체적인 예로서는 폴리에스테르 필라멘트를 사용하되 바람직하기로는 길이방향 신율이 15%에서 25%까지 특히, 폭 방향으로 40%까지 신율이 있게 재직된 편직물을 사용하는 것이 시술시 환자 굴곡 부분을 부드럽게 감쌀 수 있는 특징을 가지고 있다는 점에서 유리하고, 또 이렇게 편직한 기질을 사용하는 것이 환경적인 문제 및 환자의 보호 측면, 그리고 시술자에 있어서 안전하고 매우 우수한 물성을 가지게 된다.

그러나, 일반적으로 편직된 폴리에스터 기질은 신율이 거의 없어서 시술시 어려움을 가질 수 있으며, 이를 보완하는 방법으로 신율을 부여하기 위하여 탄성섬유나 커버링사를 사용하여 편직할 수 있으나, 이 경우 문제점으로는 완제품의 시술시에 기질이 늘어난 후 완전히 경화가 진행되기 전에 다시 압박을 가하게 되어 환자에 치명적인 영향을 끼치게 되어 바람직하지 못하다.

또한, 일반적으로는 폴리에스테르 필라멘트를 원료로 하여 편직한 기질의 경우 강도가 유리섬유로 편직한 것에 비하여 30%정도 줄어드는 문제점이 있으나, 본 발명에 있어서는 기존의 유리섬유로 편직한 제품에 비하여 강도의 차이를 10%미만으로 줄일 수 있는 특징을 가지고 있다.

이와 같이, 본 발명에 있어서 신율을 증가시키면서 강도를 강화시키기 위한 방법으로는 섬유 필라멘트중 고강도의 필라멘트를 5% 내지 100%까지 사용하였으며, 이를 가공하였을 때 신율이 길이방향으로 15% ~ 25%가 되게 하여 정형외과용 캐스트에 적당한 제품을 만들 수 있으며, 특히 가로 방향으로는 10 ~ 40%의 신율을 가지게 하여 환부에 몰딩시 우수한 모델링성을 가지게 할 수 있다. 만일, 가로방향의 신율이 10%미만이면 굴곡부위를 감기가 힘들어 지며 신율이 너무 많으면 작업이 힘든 문제가 있다. 또한, 가로방향에 있어서 신율이 적으면 몰딩시 튀어나온 부분의 몰딩성이 나빠지고 겹쳐지는 부분이 많아서 환자의 신체에 무리를 가져오므로 바람직하지 못하다.

본 발명에서 사용되는 편직된 폴리에스터 필라멘트사는 본 발명의 캐스트 조성물에 함침시키기 전에 적당한 온도, 예컨대 25℃에서 60℃의 온도를 유지하여 보관하여야만 캐스트 조성물의 함침성이 양호해지며, 또한 신율도 양호한 결과를 얻게 된다.

본 발명에 따르면, 상기의 폴리우레탄 수지와 첨가제로 함유되는 윤활성분등의 재료로 이루어진 캐스팅 조성물은 폴리에스테르 필라멘트상에 캐스팅 제품의 전체무게에 대하여 30중량% 내지 60중량%, 바람직하기로는 40중량% 내지 55중량%, 더욱 바람직하기로는 44중량% 내지 52중량%로 함침시켰을 때 가장 적절한 물성을 나타낸다. 만일, 그 함침량이 너무 적으면 강도의 저하 우려가 있고 너무 과량이면 수지가 흘러내려서 한쪽으로 쏠리는 문제의 우려가 있다.

위와 같은 본 발명에 따른 폴리우레탄 캐스트 조성물을 가장 적절하게 사용하기 위해서는 상기한 바와 같은 본 발명의 조건을 만족하도록 하여야 하지만 예를 들면, 폴리카프로락톤폴리올, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리에스테르 폴리올 및 폴리프로필렌 트리올, 트리메탄올 프로판, 에틸렌 글리콜, 1,4 부탄 글리콜이 일정 비율로 함유되어진 폴리올과 액상 방향족이소시아네이트로 이루어진 수분 경화형 폴리우레탄 수지와, 저점도와 고점도의 미네랄 오일로 구성되어진 윤활성분을 소정의 비율로 사용하여서, 물에 녹는 현상을 방지하고 반창고 점착력을 유지할 수 있도록 하며, 이러한 예비중합물을 충분한 가교결합으로 형성시켜 캐스트 조성물을 제조하여 제품화할 수도 있다.

또한, 종래의 유리섬유 캐스트와 유사한 뛰어난 강도의 수지 혼합물을 사용하여 폴리에스테르 필라멘트사를 신율이 있게 편직한 기질에 상기 캐스트 조성물을 함침시켜 캐스팅 테이프 형태로 제품화하게 되면, 기존의 유리섬유 정도의 강도를 유지하면서도, 특히 기존 유리섬유와 같은 신율을 가짐으로서 고가의 열처리공정 필요성이 없고 , 정형외과용 캐스트로 성형한 후에 이를 제거할 경우 유리분진으로 인한 인체의 호흡기 장애, 의료용 제품의 폐기시에 소각의 어려움, 환자 시술후 강한 충격에 의한 유리섬유의 깨어짐으로 인한 인체의 침투 등을 일거에 해결할 수가 있게 되는 것이다.

이와 같이, 본 발명에 따른 캐스트 조성물은 적절한 기질에 적용하여 캐스트를 테이프 형태로 얻을 수 있으며, 이렇게 얻어진 테이프는 공기 및 수분으로 보호된 알루미늄 봉투에 밀봉 보관하여 저장안정성을 유지한 상태로 상품화하며, 사용할 때에는 캐스팅 테이프를 봉투에서 꺼내어 상온의 물속에 잠시 담근 후 골절 및 근육손상의 부위에 감고, 적절한 형태를 유지하기 위하여 손으로 문질러서 신체부위와 유사한 모양을 만들어 정형외과용으로 사용할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

실시예1 ∼ 5 : 폴리우레탄 캐스트 조성물의 제조

1ℓ 반응기에 질소를 주입시키면서 다음 표 1에 나타낸 방향족 디이소시아네이트 성분을 투입하고 반응온도를 55 ∼ 60℃로 유지시킨 다음 폴리올 성분을 한방울씩 투입하되 온도가 75℃를 초과하지 않도록 하여 폴리우레탄 수지를 합성하였다. 이때의 모든 합성은 NCO%를 14%로 정하고 실시하였으며, 합성 후 측정하여 규정%(14%) 범위에서 ±0.5% 내에 들어올 때 완료된 것으로 하였다. 완료된 합성물은 교반하면서 반응온도를 상온까지 내리고, 상온에서 트리부틸 포스페이트를 소량 투입하여 30분간 교반 후 촉매로서 디몰포리노에틸에테르(DMDEE)를 폴리우레탄 수지에 대하여 1.2 중량부 투입하고 10 분동안 교반하였다.

성분	함량(중량%)	성분의 주요 내용
L-MDI	60	액상 MDI(MM-103C) :BASF사제품
K-240	16	폴리에스테르 디올 :동성화학 제품
GP-400	6	폴리프로필렌 트리올: 영우화학
PEG-2000	8	폴리에틸렌 글리콜: 삼양화성(일)
Placcel 212	7	폴리카프로락톤 :Dicell 사
TMP	2	트리메틸올 프로판: 광영화학(일)
EG	1	에틸렌 글리콜: 일조유화(일)
합계	100
BC	0.1중량부	벤조일 클로라이드 :약이화학(일)
DMDEE	1.2중량부	디몰포리노에틸에테르:Huntsman사

상기와 같이 제조한 수지성분에 다음 표2와 같이 윤활 성분을 투입하여 교반한 후 제조된 캐스트 조성물에 대한 물성측정 결과는 다음표2에 나타내었다.

	표1성분(중량부)	Geahlene1)(중량부)	Drakeol2)(중량부)	윤활성	반창고접착성	흐름성	용해성(%)	먼지부착성
실시예 1	100	1	10	양호	양호	8	0	양호
실시예 2	100	2	9	양호	양호	7	0	양호
실시예 3	100	3	8	양호	양호	7	0	양호
실시예 4	100	4	7	양호	양호	6	0	양호
실시예 5	100	5	6	양호	양호	5	0	양호

주)

1. Geahlene : Penreco사 제품(미국)

미네랄 오일, 히드로게네이티드 부틸렌 에틸렌 스티렌 공중합체 및 히드로게네이티드 에틸렌 프로필렌 스티렌 공중합체

2. Drakeol : Penreco사 제품(미국)

백색 미네랄 오일

실시예 6 ~ 10

상기 실시예 1~5의 캐스트 조성물을 각각 상대습도 5%내의 조건에서 편직된 폴리에스테르 필라멘트사 기질에 48%로 함침하여 정형외과용 캐스트를 제조하였다..

이때의 물성측정은 다음과 같은 방법으로 실시하였다.

(1) 기질의 신율 측정

실험1에 사용되어진 편직된 폴리에스테르 필라멘트의 신율은 자연스럽게 펼쳐진 폭 100mm 길이 100mm의 기질을 보통의 힘으로 당겨 신율을 측정한다.

길이신율 (%) = 늘어난 길이*100/100

폭 신율(%)= 늘어난 길이*100/100

(2) 수지흐름성 측정

둥근 유리병을 깨끗이 세척하여 건조시켜 무게를 측정한 후 상기 실시예 실시예 6 ∼ 10 및 비교예 1 ∼ 10에 제조된 캐스트 제품을 알루미늄 봉투에서 꺼내어 무게를 달고, 건조된 유리병에 넣은 후 건조질소를 충전시켰다. 이때의 동작은 신속하게 행하며, 상대습도 1 %이내의 낮은 습도의 25℃ 온도에서 실시한다.

유리병을 밀봉하여 70℃로 맞추어진 건조오븐에 넣고 5일 경과후 캐스트만 끄집어내고 유리병 무게를 측정하고 다음 수학식에 의해 수지흐름성 %를 측정하였다.

수지흐름성(%) = (5일 경과후의 유리병 무게 - 초기유리병 무게)×100 / 초기 캐스트 무게

(3) 압축강도 측정

상기 실시예 1 ∼ 10 의 폴리우레탄 캐스트를 봉투에서 꺼낸 후 실온의 물에 3 ∼ 5초간 넣고 2 ∼ 3번 짜냈다.

캐스팅 태이프층을 펴서 5cm 원통에 6 층(Layer)을 일정한 힘을 가하여 감아 실린더(cylinder)형태로 만든다. 이때, 캐스팅테이프는 실린더에 30초 이내에 완전히 감아야 한다. 이후 15 ∼ 20분 동안 물에 함침한 후, 원통으로부터 경화된 캐스팅 테이프층을 제거하였다. 이것을 상대습도 55±5%인 대기중에서 24시간을 보관한 후 인장 측정기에서 압축강도를 시험하여 그 결과를 다음 표 3에 나타내었다. 단. 인장 측정기의 속도는 5 cm/min으로 하고 1cm 줄었을 때의 받는 하중값을 계산하였고, 단위는 kg/cm로 하여 3회 실시하여 평균을 계산하였다.

(4) 반창고 접착성, 먼지 부착성 실험

상기 실시예 1~5 및 비교예 1~8로 실험예3 에서와 같은 방법으로 가공후 시중에 판매되고 있는 의료용 면 반창고를 사용하여 접착성 여부를 판단하였으며, 먼지 부착성 여부는 상기 실험예3과 같이 실시하여 대기중에 1일 방치후 압축공기로 불어낸후 먼지 부착여부를 확인하였다.

(5) 수지용해도 실험

상기 실시예 1~5 및 비교예 1~8로 제조되어진 제품을 23℃물속에 침지후 3회 짠후, 80℃ 건조 오븐에 4시간 건조후 침지하기 전의 무게 건조된 후의 무게를 비교하여 계산하였다.

수지용해도(%) = (초기캐스트 무게 - 물에 침지후 건조된 후의 무게)×100 / 초기 캐스트 무게

	캐스트 조성물	기재강도(Kgf)	폭 신율(%)	길이신율(%)
실시예 6	실시 예 1	60	40	18
실시예 7	실시 예 2	61	39	19
실시예 8	실시 예 3	62	38	20
실시예 9	실시 예 4	61.5	40	21
실시예 10	실시 예 5	62	39	20

비교 예 1 ~ 8 : 캐스트 조성물의 제조

상기 실시예 1과 동일한 방법으로 폴리우레탄 수지를 제조하고 다음 표4와 같이 윤활 성분을 사용하여 캐스트 조성물을 제조하였다. 그 결과는 다음 표4에 나타내었다.

	표1성분(중량부)	Geahlene(중량부)	Drakeol (중량부)	윤활성	반창고접착성	수지흐름성	용해도(%)	먼지부착성
비교예 1	100	0	10	양호	양호	15	0	양호
비교예 2	100	10	0	양호	양호	3	0	양호
비교예 3	100	15	0	양호	양호	2	0	양호
비교예 4	100	0	15	양호	양호	15	0	양호
비교예 5	100	0	0	불량	양호	5	0	양호
비교예 6	100	caster oil(1)10	불량	불량	13	2	양호
비교예 7	Scatchcast Plus(2)	양호	양호	7	3	양호
비교예 8	Syntho-Cast(3)	양호	양호	6	1	불량

(주)

(1) caster oil: 동방유량 (주)

(2) Scaotchcast Plus :(미국 3M사 제품) 4인치 사용

(3) Syntho-Cast:(Kirschner Medical Corp.제품) 4인치 사용

비교 예 9 : 캐스팅 테이프의 제조

상기 실시예6과 동일하게 실시하되 폴리에스테르 필라멘트사를 사용한 기질 편직시 신율을 없게 편직하였을 때는 환자의 굴곡 부위의 감는 상태가 아주 불량하여 인체에 나쁜 효과를 가져오는 것으로 나타났다.

비교예 10 : 캐스팅 테이프의 제조

상기 실시예6과 동일하게 실시하되 기질 편직시 탄성 섬유를 사용하였을 경우 신율은 충분하나 시술완료후 경화되기 전에 환부를 압박하는 경향이 있는 것으로 나타났다.

비교예 11 : 캐스팅 테이프의 제조

상기 실시예6과 동일하게 실시하되 기질이 길이 방향으로 신율이 20%정도이며 폭방향으로 신율이 없을 때 시술시의 굴곡 부분에는 문제가 많았다.

비교예 12 : 캐스팅 테이프의 제조

상기 실시예6과 동일하게 실시하되 폴리에스테르 필라멘트를 사용함에 있어서 고강도 섬유를 사용하지 않을 때 앞의 압축강도 시험 방법에 의해서는 강도가 기존의 유리섬유에 비교시 50%정도 감소된 30kgf의 강도를 나타내었다.

비교예 13

상기 실시예의 제품과 비교하기 위한 기질로서 유리섬유로 구성된 Scatchcast Plus(미국 3M사 제품) 4인치 사용하여 신율과 강도 및 시술자와 환자에 대한 문제를 비교하였다. 비교 결과 진동식 절단기를 사용하였을 때 많은 유리 분진이 있었으며, 또한 강한 충격이 가해 질때 깨어짐으로 인한 환자의 피부 속으로 침투가능성을 볼 수 있었다. 또한 소각시 함친된 성분은 완전 소각 되었으나 잔여물로 유리섬유 기질은 남아 있었다.

비교예 14

상기 실시예의 제품과 비교하기 위하여 Syntho-Cast(Kirschner Medical Corp.제품) 4인치 제품에 대하여도 시험한 결과 상기 비교예 13과 같은 결과를 얻을 수 있었다.

위와 같은 시험결과, 상기 표2 에서 볼 수 있듯이 본 발명의 경우 윤활제로서 사용되어진 미네랄 오일(mineral oil)과 하이드로게네이티드 부틸렌 에틸렌 스티렌 공중합체(hydroganated butylene ethylene stylene copolymer)및 하이드로게네이티드 에틸렌 프로필렌 스티렌 공중합체(hydroganated ethylene propylene stylene copolymer)가 함유된 고점도 미네랄오일을 적절히 배합하여 사용함으로서, 제품의 윤활성을 기본적으로 부여하고, 기질로부터의 수지의 탈리 현상을 막을 수 있었으며, 또한 반창고 접착력을 강화하였으며, 물에 용해되는 부분을 완전 해결하였고, 또한 먼지 부착성을 개선하게 되었다.

또한, 표 4에서의 결과로 볼 때 윤활제성분이 적절하게 배합되지 않거나, 다른 식물성 유지를 사용하였을 때는 상기 표 2에서 얻을 수 있는 모든 문제를 전부 해결 할 수 없는 문제점이 있었다.

상기 표 3에서의 결과로 볼 때 폴리에스트 필라멘트를 사용하면서 적절한 강도를 유지 할 수 있었으며, 본 발명에서 특히 강조 하고자 하는 부분의 신율을 충분히 확보함으로서 시술자의 편리성과 환자의 보호측면에서 유용한 제품이 되었다.

반면에, 상기 비교예 10 ~ 13에서 볼 수 있듯이 편직시 신율이 없거나 기질내의 탄성체를 넣거나 또는 기존의 유리섬유를 사용할 때에는 캐스트로 적용하기에는 완성도 측면에 있어서 아주 부족한 부분을 많이 발견할 수 있었다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 캐스트 조성물은 기본적인 윤활성과 반창고 접착력, 먼지 등이 묻지 않아 외관이 깨끗해지는 부분과 물에 함침시 녹아 내리지 않는 부분을 만족시킬 수 있었으며, 이러한 캐스트 조성물을 이용하여 신율이 있는 폴리에스테르 필라멘트를 사용한 기질에 함침시켜 캐스팅 테이프를 제조하는 경우 유리섬유가 가지고 있는 강도의 약 90%정도를 만족하면서 시술시의 편리함을 도모할 수 있고, 폐기시의 문제와 절단시의 문제를 해결할 수 있었으며, 또한 환자 보호 측면에 있어서 깨어지는 성질이 없음으로 해서 환자를 최대한 보호할 수 있는 효과가 있어서 정형외과용 캐스트 제품으로 매우 적합하다.

Claims (6)

1. 폴리올 성분과 방향족 디이소시아네이트를 주성분으로 하는 폴리우레탄 수지에 윤활성분이 함유되어 있고 탄성이 있는 기질에 함침하여 사용하는 캐스트 조성물에 있어서, 상기 폴리우레탄 수지 100 중량부에 대해 윤활성분이 3 ~ 20중량부 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 수분 경화성 폴리우레탄 캐스트 조성물.
2. 제 1 항에 있어서, 윤활성분은 미네랄 오일(mineral oil)과 하이드로게네이티드 부틸렌 에틸렌 스티렌렌 공중합체(hydroganated butylene ethylene stylene copolymer)와 하이드로게네이티드 에틸렌 프로필렌 스티렌 공중합체가 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리우레탄 캐스트 조성물.
3. 제 1 항에 있어서, 폴리우레탄 수지에는 폴리에스테르 폴리올과 폴리에테르 폴리올 및 액상 디페닐메탄 디이소시아네이트로 이루어진 것임을 특징으로 하는 폴리우레탄 캐스트 조성물.
4. 상기 제 1 항의 수분 경화성 폴리우레탄 캐스트 조성물을 탄성이 있는 기질에 피복시켜 성형된 것임을 특징으로 하는 정형외과용 캐스트.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 기질은 신율이 있게 편직된 폴리에스테르 필라멘트를 주성분으로 하는 것을 특징으로 하는 정형외과용 캐스트.
6. 제 5 항에 있어서, 편직된 폴리에스테르 필라멘트는 고강력사가 5% 내지 100% 이내로 함유되어 있는 것을 특징으로 하는 정형외과용 캐스트.