KR20050074734A - 열성형이 가능한 정형외과 고정재용 수지 조성물 - Google Patents

열성형이 가능한 정형외과 고정재용 수지 조성물 Download PDF

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윤형순
최윤소
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Abstract

본 발명은 열성형이 가능한 정형외과 고정재용 수지 조성물에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 기계적 물성이 우수하고, 낮은 융점을 가지는 결정성 고분자이며, 형상기억 능력을 가지는 폴리카프로락톤(polycaprolactone)과 열가소성 폴리우레탄(thermoplastic polyurethane) 및 충전제(filler)를 특정비율로 혼합함으로써, 열성형이 가능하게 되고, 적당한 성형시간과 짧은 고화시간을 가지며, 융점 이상의 온도에서의 끈적끈적함을 개선하여 작업성을 향상시킬 수 있으며, 이로써 제조된 정형외과 고정재의 굴곡강도와 굴곡모듈러스가 우수하게 향상된 열성형이 가능한 정형외과 고정재용 수지 조성물에 관한 것이다.

Description

열성형이 가능한 정형외과 고정재용 수지 조성물{Thermoplastic compositions for use as orthopedic splinting materials}
본 발명은 열성형이 가능한 정형외과 고정재용 수지 조성물에 관한 것으로써, 더욱 상세하게는 기계적 물성이 우수하고, 낮은 융점을 가지는 결정성 고분자이며, 형상기억 능력을 가진 폴리카프로락톤과 하드 세그먼트(hard segment)와 소프트 세그먼트(soft segment)로 이루어진 열가소성 폴리우레탄 및 충전제를 특정비율로 혼합함으로써, 열성형이 가능하게 되고, 적당한 성형작업시간과 짧은 고화시간을 가지며, 융점 이상의 온도에서의 끈적끈적함을 개선하여 작업성을 향상시킬 수 있으며, 이로써 제조된 정형외과 고정재의 굴곡강도와 굴곡모듈러스가 우수하게 향상된 열성형이 가능한 정형외과 고정재용 수지 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 골절부위를 고정하기 위하여 종래에는 통상적으로 석고붕대를 사용해 왔다. 그러나, 석고붕대는 시술이 불편하고 중량이 많이 나갈 뿐만 아니라 공기투과성이 좋지 않아 착용시 쾌적함이 부족하고, 엑스선(X-ray) 투과성이 나쁘기 때문에 치료의 진행 상황을 정확하게 파악하기 어렵다는 등의 문제점이 있었다.
이에, 정형외과용 고정재로써 석고의 사용에 따른 문제점을 해결하기 위해 최근에는 열가소성 고분자 재료가 사용되고 있다.
그러나, 상기한 열가소성 고분자는 소재 간의 높은 접착력으로 인해 작업성이 떨어지고, 또한 고화시간이 길게 소요되는 등의 문제점이 지적되고 있다.
이에, 본 발명자들은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 기계적 물성이 우수하고, 낮은 융점을 가진 결정성 고분자이며, 형상기억능력을 가진 폴리카프로락톤을 기재 고분자로 사용하고, 여기에 하드 세그먼트와 소프트 세그먼트로 이루어진 열가소성 폴리우레탄 및 기계적 물성의 향상 및 기능성 부여를 위해 충전제를 소정량 첨가함으로써, 적당한 성형작업시간을 부여할 수 있고, 고화시간을 짧게 하며, 융점 이상의 온도에서의 끈적끈적함을 줄여 작업성을 개선할 수 있고, 또한, 추가적으로 방향제와 항균제 등을 첨가할 경우 이에 부응하는 효과를 얻을 수 있음을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 열성형이 가능하며 굴곡강도와 굴곡모듈러스가 우수하게 개선되어 시트 형태의 가공이 가능한 정형외과 고정재용 수지 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 폴리카프로락톤 60 ∼ 90 중량%과 열가소성 폴리우레탄 10 ∼ 40 중량%로 이루어진 기재와, 상기 기재 100 중량부에 대하여 충전제 5 ∼ 100 중량부 포함되는 열성형이 가능한 정형외과 고정재용 수지 조성물을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 결정성 고분자이며 형상기억 능력을 가지는 폴리카프로락톤과 열가소성 폴리우레탄 및 충전제를 특정비율로 혼합함으로써, 열성형이 가능하고, 적당한 성형작업시간과 짧은 고화시간을 가지며, 융점 이상의 온도에서의 끈적끈적함을 개선하여 작업성을 향상시킬 수 있으며, 이로써 제조된 정형외과 고정재의 굴곡강도와 굴곡모듈러스가 우수하게 향상된 열성형이 가능한 정형외과 고정재용 수지 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 정형외과 고정재용 수지 조성물의 조성성분별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 정형외과 고정재용 수지 조성물을 폴리카프로락톤과 열가소성 폴리우레탄을 특정 조성비로 혼합한 기재를 사용한다. 상기한 기재는 폴리카프로락톤 60 ∼ 90 중량%, 열가소성 폴리우레탄 10 ∼ 40 중량%로 이루어진 혼합물이다.
먼저, 기재 고분자로써 사용한 폴리카프로락톤은 기계적 물성이 우수하고, 결정성 고분자이며, 낮은 융점을 가지는 특징이 있다.
상기한 폴리카프로락톤은 분자량이 10,000 ∼ 100,000 범위인 것을 사용하는데, 바람직하게는 30,000 ∼ 80,000 범위인 것이 좋다. 이때, 사용되는 폴리카프로락톤의 분자량이 10,000 미만이면 고정재의 기계적 물성이 저하된다는 문제점이 있고, 100,000을 초과하면 고정재의 기계적 물성은 좋아지나 유동성이 낮아서 성형성이 나빠진다는 문제점이 있다. 또한 상기 폴리카프로락톤은 낮은 융점을 가지는 것을 사용하며, 이때 융점은 50 ∼ 80 ℃ 범위인 것이 좋은데, 이때 융점이 50 ℃ 미만이면 제조된 고정재를 환자에게 적용했을 경우 주위 온도가 높을 때 소프트(soft)하게 되어 강도가 떨어질 수 있으며, 80 ℃를 초과하면 제조된 고정재의 성형온도가 너무 높아 환자에게 화상을 입힐 수 있으므로, 가급적이면 상기 범위의 융점을 가지는 것을 사용하는 것이 본 발명의 목적을 달성하기에 좋다. 그러나, 폴리카프로락톤 단독으로 사용할 경우, 정형외과용 고정재로써의 적합한 물성은 만족하나 성형작업시간이 너무 짧고, 융점 이상의 온도에서 끈적끈적하여 작업성이 떨어진다는 단점이 있다.
상기와 같은 문제점을 보완하기 위하여 본 발명에서는 기재에 열가소성 폴리우레탄을 특정비율로 첨가하였다. 상기 열가소성 폴리우레탄은 폴리에테르계 또는 폴리에스테르계를 사용할 수 있으며, 연화온도가 35 ∼ 180 ℃, 바람직하게는 50 ∼ 100 ℃ 범위인 것이 좋다. 일반적으로 열가소성 폴리우레탄은 이소시아네이트, 폴리에스테르 또는 폴리에테르 폴리올, 그리고 사슬 연장제(물, 디올 또는 디아민)의 세가지 기본 물질로 이루어져 있으며, 이 세가지 물질의 반응에 의하여 열가소성 폴리우레탄은 블럭 코폴리머(Block Copolymer)의 형태로 합성된다. 이 블럭 코폴리머는 하드 세그먼트와 소프트 세그먼트의 두 가지로 이루어져 있는데, 이소시아네이트와 사슬 연장제가 하드 세그먼트를 이루고 있으며, 폴리에스테르나 폴리에테르 폴리올이 소프트 세그먼트를 이룬다. 일반적으로 하드 세그먼트의 증가는 경도를 증가시키고 강화용 충전제(Reinforcing Filler)의 역할을 하며, 소프트 세그먼트는 열가소성 폴리우레탄의 탄성(Elasticity) 성질을 갖게 한다. 경질부의 함량이 증가하면 경도가 커지고 함량이 60 % 이상이 되면 재료의 전체거동이 탄성체에서 보다 취성(Brittle) 거동을 보이게 된다. 또한 함량이 증가함에 따라 모듈러스(modulus)와 강직성(Stiffness)이 증가하는 것을 보아 경질부가 물성 강화용 충전제로써의 역할을 하는 것을 알 수 있다. 소프트 세그먼트 분자들의 유동성은 열가소성 폴리우레탄의 가역적인 탄성 성질에 중요한 역할을 한다. 보다 길고 유연한 소프트 세그먼트는 저온에서의 재료의 유연성 등의 저온 특성 향상에 효과적이다.
상기와 같은 본 발명의 정형외과 고정재용 수지 조성물 중 기재 중에 폴리카프로락톤의 사용량이 60 중량% 미만이면 이로써 제조된 고정재의 굴곡강도 및 굴곡모듈러스가 현저히 떨어지며, 90 중량%를 초과하면 성형작업시간이 짧아지게 되고, 융점 이상에서 끈적끈적하여 작업성이 떨어지는 문제점이 있다.
상기한 폴리카프로락톤과 열가소성 폴리우레탄으로 구성된 기재에, 충전제를 특정 중량비로 첨가하는데, 상기한 충전제는 제품의 용적을 증가시켜 원가절감을 도모하고, 용융시 점착성을 줄여주며, 굴곡강도 및 굴곡모듈러스를 향상시키는 역할을 수행한다. 이러한, 충전제는 탄산칼슘(CaCO3), 실리카 및 탈크 등 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다.
이러한 충전제는 상기 기재 100 중량부에 대하여 5 ∼ 100 중량부 사용하는데, 이때 충전제의 사용량이 과다하면 유연성을 상실하고 밀도가 높아져 정형외과용 고정재가 무거워지며, 사용량이 적어지면 융점 이상의 온도에서 끈적끈적하여 작업성이 떨어지고, 굴곡강도 및 굴곡모듈러스가 떨어지는 문제점이 있다.
상기와 같은 본 발명의 정형외과 고정재용 수지 조성물에는 필요에 따라 항균제와 방향제를 추가적으로 사용할 수 있다.
즉, 땀 및 습기는 박테리아와 균류(곰팡이)의 증식을 유발시켜 냄새, 가려움증 등을 유발시키는데, 이러한 증상을 제거하기 위해 제품에 항균제를 첨가할 수 있으며, 상기한 항균제로는 무기계 항균제와 유기계 항균제를 사용할 수 있는데, 구체적으로 예를 들면, 은 설파디아진(silver sulfadiazine, AgSD), 제올라이트 및 키토산 등 중에서 선택된 것을 사용할 수 있으나, 한정되는 것은 아니며, 당분야의 기술자의 선택에 의하여 다양한 향균제를 사용할 수 있다.
또한, 땀에 의한 불쾌한 냄새를 줄이고 상쾌한 향기를 부여하기 위해 방향제를 첨가할 수 있는데, 유성 방향제 및 분말형 방향제 등을 사용할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 정형외과 고정재용 수지 조성물은 압출성형, 압축성형, 사출성형, 캘린더성형 등의 통상의 방법으로 가공될 수 있으며, 정형외과용 고정재는 사출성형이나 쉬트형으로 압출 성형후 절단하여 제조하는 것이 유리하다.
본 발명의 정형외과 고정재용 수지 조성물을 열성형이 가능하며, 폴리카프로락톤과 열가소성 폴리우레탄의 혼합비를 특이성 있게 구성함으로써, 기존의 열가소성 수지를 사용한 경우에 발생되던 융점 이상에서의 끈적끈적함이 개선되어 작업성을 향상시킬 수 있으며, 적당한 성형시간과 짧은 고화시간을 가질 수 있다.
또한, 이로써 제조된 정형외과 고정재의 굴곡강도와 굴곡모듈러스가 우수하게 향상된다.
이와 같은 본 발명은 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명하겠는 바, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 ∼ 11 및 비교예 1 ∼ 2
다음 표 3 ∼ 6 에 나타낸 함량의 조성물을 혼합한 후 이축압출기(Twin Screw Extruder)를 이용하여 다음 표 1과 같은 조건으로 펠렛 형태로 컴파운드를 제조하고, 사출성형을 행하기에 앞서 수분에 의한 가수분해 효과(Hydrolyzing Effects)를 방지하기 위하여 펠렛 형태의 컴파운드를 30℃에서 5시간 동안 열풍건조로에서 충분한 건조를 하였다.
건조가 끝난후 사출성형기 및 금형을 이용하여 다음 표 2의 조건으로 가공하여 크기 400 ㎜ ㅧ 500 ㎜ 및 두께 3 ㎜의 시트형태로 정형외과용 고정재를 제조하였다.
압출성형 조건
장치 이축 압출기
가공조건 Round Die ; 3mm, rpm ; 50, 정량 Feeding
Die MeteringZone MeltingZone FeedingZone
온도(℃) 180 190 190 150
수분 퀀칭(Water Quenching)
펠렛화(Pelletizing)
사출성형 조건
장치 500 ton 사출성형기
가공조건 수지 건조조건 : 30 ℃에서 5시간 건조
Rearzone Middle Zone Front Zone Nozzle Melt Temp. Mold Temp.
온도(℃) 180 190 200 150 25
사출압력 : 30 Mpa
금형온도 : 상온, 냉각온도 ; 상온, 냉각시간 : 5분
상기와 같이 제조한 정형외과용 고정재의 물성을 다음 실험예의 방법으로 측정하고, 그 결과를 다음 표 3 ∼ 6 에 각각 나타내었다.
먼저, 표 3에는 폴리카프로락톤과 열가소성 폴리우레탄 사용량에 따른 물성의 변화를 나타내었고, 표 4에는 충전제의 종류에 따른 물성의 변화를 나타내었으며, 표 5에는 충전제의 사용량에 따른 물성의 변화를 나타내었으며, 표 6에는 항균제 사용에 따른 항균력을 나타낸 것이다.
구분 비교예 1 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 2
폴리카프로락톤1) 100 90 80 70 -
열가소성 폴리우레탄2) - 10 20 30 100
밀도(g/㎤) 1.145 1.167 1.175 1.189 1.20
인장 강도(kg/㎠) 501.1 567.3 539.4 497.4 450.3
신율(%) 793 888.3 829 761 544.3
굴곡강도(kg/㎠) 175 143 125 107 35
굴곡모듈러스(Kg/㎠) 5239 3423 2956 2549 713
경도(Shore A) 98 97 97 96 87
융점(℃) 65.28 66.62 65.26 65.57 171
결정화온도(℃) 30.11 31.43 31.39 31.94 -
비카트 연화점(℃) 56.3 57.4 56.1 56.7 62
성형작업시간(sec) 3' 40" 4' 10" 4' 30" 4' 55" -
고화시간(sec) 5' 5' 30" 5' 40" 6' -
지문 저항력 very poor excellent excellent excellent excellent
1) Dow Chemicals사의 TONE P-787(분자량 80,000), (중량%)2) SK Chemicals사의 MDI(Methylene diisocyanate), BD(1,4-butane diol), Polyester Diol로 이루어진 S385A, (중량%)
상기 표 3에는 폴리카프로락톤과 열가소성 폴리우레탄의 혼합비에 따른 물성의 변화를 나타낸 것이다.
폴리카프로락톤 단독 사용시(비교예 1) 높은 굴곡강도와 굴곡모듈러스를 보였으나 융점 이상에서는 끈적끈적하였고 성형작업시간이 짧게 나타났으며, 폴리카프로락톤과 열가소성 폴리우레탄을 혼합할 경우, 열가소성 폴리우레탄의 함량이 증가함에 따라 인장강도, 신율, 굴곡강도, 굴곡모듈러스와 Shore A 경도 등의 기계적 물성은 감소하였으나, 끈적거림이 감소하였고 성형작업시간이 증가하였다. 열가소성 폴리우레탄의 함량이 증가함에 따라 기계적 물성이 감소하는 이유는 폴리카프로락톤보다 열가소성 폴리우레탄의 기계적 물성이 약하기 때문이고 열가소성 폴리우레탄의 함량이 증가함에 따라 연질상의 함량이 증가하기 때문이다. 또한, 비카트 연화점, 용융온도 및 결정화온도 등은 약간의 상승은 있었으나 큰 변화를 보이지 않았다.
따라서 정형외과용 고정재의 중요한 전제 조건인 높은 굴곡강도와 굴곡모듈러스 및 적당한 성형작업시간을 고려하면 폴리카프로락톤과 열가소성 폴리우레탄이 각각 60 ∼ 90 중량%, 10 ∼ 40 중량% 인 경우가 좋으며, 보다 바람직하기로는 각각 70 ∼ 90 중량%, 10 ∼ 30 중량% 인 경우임을 알 수 있다.
구분 실시예 2 실시예 4 실시예 5 실시예 6
폴리카프로락톤1) 80 80 80 80
열가소성 폴리우레탄2) 20 20 20 20
Aerosil R9723) - 15 - -
CaCO3 4) - - 15 -
탈크5) - - - 15
밀도(g/㎤) 1.175 1.215 1.223 1.251
인장 강도(kg/㎠) 539.4 443.8 351.7 244.6
신율(%) 829 619 554 472
굴곡강도(kg/㎠) 125 148 157 165
굴곡모듈러스(Kg/㎠) 2956 4329 4536 5130
경도(Shore A) 97 98 98 99
융점(℃) 65.26 63.25 64.54 64.37
결정화온도(℃) 31.39 32.29 30.85 31.98
비카트 연화점(℃) 56.1 55.6 56.0 55.8
성형작업시간(sec) 4' 30" 3' 20" 3' 10" 3' 30"
고화시간(sec) 5' 40" 4' 30" 4' 25" 4' 50"
지문 저항력 excellent excellent excellent excellent
1)과 2)는 상기 표 3과 동일3) Degussa사의 R-9724) Maruo Calcium사의 MS1005) 왕표화학사의 TS4000상기 3) ∼ 5 )의 충전재 사용량은 상기 폴리카프로락톤과 열가소성 폴리우레탄으로 이루어진 기재 100 중량부에 대한 사용량을 중량부 단위로 나타낸 것이다.
상기 표 4는 상기 표 3에 나타낸 폴리카프로락톤과 열가소성 폴리우레탄의 혼합비에 따른 물성 변화 측정시, 최적의 혼합비율이라고 판단된 비율인 실시예 2의 기재에 충전제의 종류를 달리하여 첨가한 후 그 물성 변화를 측정한 결과이다.
상기한 바와 같이 충전제의 첨가에 의해 굴곡강도, 굴곡모듈러스, Shore A 경도 등의 물성은 증가하였으나 인장강도 및 신율은 감소하였는데, 이는 충전제의 첨가에 의해 연성이 감소하였고 취성(Brittle)이 증가하였음을 의미한다. 또한, 충전제의 첨가에 의해 비카트 연화점, 융점 및 결정화 온도 등은 큰 변화를 보이지 않았으나 성형작업시간 및 고화시간은 다소 감소하였다. 밀도는 충전제의 첨가에 의해 증가하였는데, 이는 수지에 분산된 무기 충전제의 밀도가 폴리카프로락톤과 열가소성 폴리우레탄 보다 높기 때문으로 사료된다.
구분 실시예 2 실시예 7 실시예 6 실시예 8
폴리카프로락톤1) 80 80 80 80
열가소성 폴리우레탄2) 20 20 20 20
탈크5) - 5 15 25
밀도(g/㎤) 1.175 1.193 1.251 1.279
인장 강도(kg/㎠) 539.4 465.8 280.1 186.5
신율(%) 829 642 472 351
굴곡강도(kg/㎠) 125 133 165 174
굴곡모듈러스(Kg/㎠) 2956 3729 5130 6373
경도(Shore A) 97 98 99 99
용융온도(℃) 65.26 66.0 64.37 65.07
결정화온도(℃) 31.39 32.0 31.98 35.57
비카트 연화점(℃) 56.1 55.3 55.8 55.1
성형작업시간(sec) 4' 30" 3' 50" 3' 30" 2' 40"
고화시간(sec) 5' 40" 5' 10" 4' 50" 3' 10"
지문 저항력 excellent excellent excellent excellent
1),2) 및 5) 는 상기 표 4와 동일
상기 표 5는 실시예 2의 기재에 충전제로 탈크의 함량을 달리하여 첨가하면서, 상기 충전제 사용량의 변화에 따른 물성의 변화를 나타낸 것이다.
상기 표 5에 따르면, 탈크 함량이 증가할수록 굴곡강도, 굴곡모듈러스, Shore A 경도 등의 기계적 물성은 증가하였으나 인장강도 및 신율은 급격한 감소를 보였다. 이는 탈크의 함량이 증가할수록 연성은 감소하고 취성이 증가하며, 충전제 자체가 응력집중인자(Stress-concentration factor)로서 작용하기 때문이다. 또한, 비카트 연화점, 융점 및 결정화온도 등은 큰 변화를 보이지 않았으나 성형작업시간 및 고화시간은 감소하였다.
일반적으로, 정형외과용 고정재로 사용 가능한 기계적 물성은 굴곡강도가 125 kg/㎠ 이상, 굴곡모듈러스가 4,000 kg/㎠ 이상이고, 경도가 가능한 한 높을수록 좋다. 또한, 성형작업시간은 약 3 ∼ 5 분이 바람직하며, 고화시간은 빠를수록 좋다.
따라서 적당한 성형작업시간 및 고화시간을 고려할 때 폴리카프로락톤과 열가소성 폴리우레탄이 각각 80 중량%, 20 중량%가 함유된 기재에 충전제를 상기 기재 100 중량부에 대하여 탈크의 함량이 15 중량부 이상일 때가 정형외과용 고정재로 이상적인 것으로 나타났다.
구분 대조군 실시예 2 실시예 9 실시예 10 실시예 11
폴리카프로락톤1) - 80 80 80 80
열가소성 폴리우레탄2) - 20 20 20 20
탈크5) - 15 15 15 15
항균제 Silver Sulfadiazine6) - - 0.15 - -
제올라이트7) - - - 0.15 -
키토산8) - - - - 0.15
1),2) 및 5) 는 상기 표 3과 동일6) Silver Sulfadiazine(AgSD),7) 코소모사의 Zeomols WA708) 키토라이프사의 KLO-235(분자량 100만)상기 6) ∼ 8)은 기재 100 중량부에 대한 사용량을 중량부로 나타낸 것이다.
상기 표 6에는 상기 실시예 6의 기재에 항균제를 첨가하여 제조한 것이다.
항균성 테스트 결과 항균제를 첨가하지 않은 시편(실시예 2)은 항균력이 전혀 없었다. 그러나, 항균제로써 은 설파디아진(Silver Sulfadiazine)을 첨가한 시편(실시예 9)의 항균력은 대장균에 대해 86.4%, 포도상구균에 대해 74.3%를 나타내었고, 제올라이트를 첨가한 시편(실시예 10)의 항균력은 대장균에 대해 68.6%, 포도상구균에 대해 55.7%를 나타내었으며, 키토산을 첨가한 시편(실시예 11)의 항균력은 대장균에 대해 85%, 포도상구균에 대해 72.1%를 나타내었다.
상기한 결과로 볼 때 은 설파디아진이 가장 이상적인 항균제이다.
실험예 : 각종 물성 및 항균력 측정
상기 실시예 1 ∼ 11 및 비교예 1 ∼ 2 에 따라 제조된 수지 조성물의 물성을 다음과 같은 방법으로 측정하였으며, 상기 표 3 ∼ 6에 나타내었다.
1) DSC에 의한 열적거동 측정
MAC DSC 3100S 기종의 DSC를 사용하였고, 상온에서 100 ℃까지 승온하여 고분자 블렌드의 융점(Tm)을 관찰하였고, 다시 -30 ℃까지 감온하여 결정화 온도(Tc)를 관찰하였으며, 이때 승온 및 감온 속도는 10 ℃/min로 하였다. DSC 측정을 통해 성형작업 가능온도를 융점으로부터 얻을 수 있고 작업 후 고정이 되는 고화온도를 결정화온도로부터 얻을 수 있다.
2) 성형작업시간 및 고화시간
성형작업시간과 고화시간의 측정은 일정 크기의 시편을 70 ℃의 항온조에 60초간 담갔다 꺼낸 후 작업이 가능할 때 까지의 시간을 측정하고 초기 강도의 80% 이상을 회복하는 시간을 고화시간으로 측정하였다.
3) 굴곡강도 및 굴곡모듈러스 측정
ASTM D790에 의거하여 측정하였으며, 시험은 온도 23 ±2 ℃ 및 상대습도 50 ± 5 %에서 실시하였다.
4) 밀도 및 경도 측정
밀도는 자동밀도측정기인 Mirage사 Model명 SD-120L을 사용하여 측정하였고, 시편은 두께 2mm의 사각 시편을 사용하였으며, 경도는 ASTM D785에 의거하여 Shore A 경도계를 이용하여 측정하였다.
5) 지문 저항력(Fingerprinting Resistance )
성형작업시 끈적거림의 정도를 관찰하기 위해 시편의 온도를 70℃까지 승온시킨 후 손가락으로 일정 압력을 가한 후 지문의 선명도에 따라 Very Poor, Good, Excellent로 표시하였다. 즉, 지문이 선명할수록 끈적거림이 강함을 의미하며 Very Poor로 표시하였다.
6) 인장강도(Tensile Strength), 신율(Elongation) 측정
ASTM D638에 의거하여 인장강도 및 신율을 측정하기 위하여 UTM(Universal Testing Machine)을 이용하였다. 사용된 기기는 Hounsfield사의 H10KS 기기를 이용하였고 인장속도는 150 mm/분으로 테스트하였다.
7) 비카트 연화점(Vicat Softening Temperature) 측정
ASTM D1525에 의거하여 가열중탕 속에 넣은 시험편에 수직으로 놓은 바늘모양 누름쇠에 일정한 하중을 가하면서 전열매체의 온도를 일정속도로 올리고, 바늘모양 누름쇠가 1mm 침입되었을 때의 전열매체의 온도를 측정하였다. 비카트 연화점을 통해 보다 실질직인 성형작업 가능온도를 얻을 수 있다.
8) 항균성테스트(Antimicrobial Test)
항균성은 Shaking Flask법으로 측정하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 열성형이 가능한 정형외과 고정재용 수지 조성물은 열성형이 가능하게 되고, 적당한 성형시간과 짧은 고화시간을 가지며, 융점 이상에서의 끈적끈적함을 개선하여 작업성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 열성형이 가능한 정형외과 고정재용 수지 조성물로써 제조된 정형외과 고정재는 굴곡강도와 굴곡모듈러스가 우수하게 향상되며, 필요에 따라 방향제와 항균제 등을 첨가할 경우 항균성과 방향성과 같은 기능성을 부여할 수 있어서 골절환자의 기능적 고정에 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 기존의 석고붕대를 사용한 고정재와 달리 가볍고, 공기투과성이 좋아서 골절환자가 불쾌함을 덜 느낄 수 있으며, X-선 촬영이 가능하므로 치료의 진행 상황을 정확히 파악할 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 폴리카프로락톤 60 ∼ 90 중량%과 열가소성 폴리우레탄 10 ∼ 40 중량%로 이루어진 기재와, 상기 기재 100 중량부에 대하여 충전재가 5 ∼ 100 중량부 포함되는 것을 특징으로 하는 열성형이 가능한 정형외과 고정재용 수지 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 폴리카프로락톤은 분자량이 10,000 ∼ 100,000 범위이고, 융점이 50 ∼ 80 ℃ 범위인 것을 특징으로 하는 열성형이 가능한 정형외과 고정재용 수지 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 열가소성 폴리우레탄은 폴리에테르계 또는 폴리에스테르계 폴리우레탄인 것을 특징으로 하는 열성형이 가능한 정형외과 고정재용 수지 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 충전제가 탄산칼슘(CaCO3), 실리카 및 탈크 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물인 것을 특징으로 하는 열성형이 가능한 정형외과 고정재용 수지 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 정형외과 고정재용 재료는 항균제와 방향제를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 열성형이 가능한 정형외과 고정재용 수지 조성물.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 항균제가 은계 항균제, 제올라이트 및 키토산 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 열성형이 가능한 정형외과 고정재용 수지 조성물.
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