KR20210007355A - 왕겨를 이용한 의료용 부목 소재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의료용 기구에 사용되는 부목 소재와 그의 제조 방법에 관한 것으로, 본 발명의 주요 구성은, 왕겨를 100중량부 기준으로 할때, 탈크(CaCO₃) 40-60 중량부, 코폴리머(PP) 50-80 중량부, PE 30-50 중량부, 호모폴리머(PP) 30-50 중량부, 활제(왁스) 3-7 중량부, 분산제(Zn) 3-7 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕겨를 이용한 의료용 부목 소재이다. 또한 본 발명에 의한 왕겨를 이용한 의료용 부목소재의 제조 방법은, 왕겨를 100중량부 기준으로 할때, 탈크(CaCO₃) 40-60 중량부, 코폴리머(PP) 50-80 중량부, PE 30-50 중량부, 호모폴리머(PP) 30-50 중량부, 활제 (왁스) 3-7 중량부, 분산제(Zn) 3-7 중량부를 포함하는 원료는 배합하는 단계; 배합된 배합물을 섭씨 100-150도로 가열하면서 반죽하는 단계; 반죽된 반죽물을 압출기에 투입하여 섭씨 150-200도의 온도 조건에서 압출하는 단계; 압출물을 물에 침적시켜 냉각시키는 단계; 냉각 후, 컷팅기로 가져가 컷팅하는 단계; 를 포함하여 펠렛 형상으로 만드는 것을 특징으로 하며, 또한 냉각 후, 컷팅기로 가져가 컷팅하여 펠렛 형상으로 만든 원료를 멜팅기에서 섭씨 210-220도에서 녹이는 단계; 섭씨 210-220도 온도 조건에서 녹인 펠렛 원료를 스크류 압출기를 거쳐 토출되게 하는 단계; 토출된 토출물을 섭씨 160-170도 온도 조건에서 티다이를 이용하여 평판화시켜 시트로 만드는 단계; 평판화된 시트를 냉각수에 침적시켜 냉각시키는 단계; 냉각된 시트를 건조하여 수분을 제거하는 단계; 수분 제거된 시트를 재단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

왕겨를 이용한 의료용 부목 소재 및 그의 제조 방법 {medical epithesis material using chaff and its manufacturing method}

본 발명은 의료용 기구에 사용되는 부목 소재와 그의 제조 방법에 관한 것으로, 특히, 예를 들어 의료용 보조기구로 사용되는 의료기 지지대, 정형외과용 부목, 경추 보조기, 흉요천추 보조기(thoracolumbosacral orthosis: TLSO), 요천추 보조기, 천장관절 보조기 등의 척추보조기, 상지 보조기, 족부 보조기, 단하지 보조기, 장하지 보조기, 슬관절 보조기 등의 하지 보조기, 목, 손목, 무릅 등에 적용되는 각종 브레이스류(brace)류, 등받이, 캐스트(cast)신발 등에 적용 가능한, 왕겨를 주재료로 하여 만들 수 있는 의료용 부목 소재 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래 경우, 의료용 부목 등을 포함하는 보조기구나 의료기 기자재는 금속재 또는 전분, 화학섬유, 플라스틱재 둥이 포함된 각각의 다양한 재료들로 만들어져 왔다. 그러나 금속재가 들어가는 소재는 촉감이 좋치 못하고, 지나치게 딱딱하여 장기 착용시 피부 손상을 줄 수 있으며, 피부에 장기 접촉시 피부 트러블이나 알러지 반응이 오기도 한다. 기타 다른 화학성분이 포함된 화학섬유 등의 재료는 피부에 민감한 사람에게는 피부 트러블이나 염증이 발생하고, 피부 건강상에도 좋치 못하며 친환경 소재가 아니어서 폐기처리시 폐기물은 환경오염의 원인이 된다. 이러한 점을 감안하여 친환경적으로 만든 전분을 포함하는 재질의 것도 있으나 수분에 약하고 강도가 지나치게 약하여 쉽게 깨어지는 단점이 있다.

특허등록번호 : 10-1918071(등록일자 : 2018.11.07) 특허등록번호 : 10-0489848(등록일자 : 2005.05.06) 특허공개번호 : 10-2019-0070079(공개일자 : 2019.06.20)

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명한 것으로, 충격에 강하고 쉽게 휘어지거나 부러지지 않으며, 표면이 부드러워 촉감이 좋으며, 친환경 소재로 피부 알레르기 반응이 없고 가볍고 통풍이 잘 되며, 폐기시에도 환경오염물질 발생없이 소각처리 가능하며, 열풍기(드라이어 등) 등으로 가열시 1-4 분 내 형상 변경이 가능한 매우 다양한 효과를 발휘하는 친환경 의료용 부목 소재 및 그의 제조 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

또한 본 발명은 버려지는 왕겨를 재활용할 수 있어 친환경이고 지속적 재활용 가능한 소재이며, 종래의 재질에 비해 가격이 저렴하고 충격에 의한 파손이나 금이 가거나 부러지지 않는 특성을 가지며 재활용도 가능한 친환경 의료용 부목 소재 및 그의 제조 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주요 구성은, 왕겨를 100중량부 기준으로 할때, 탈크(CaCO₃) 40-60 중량부, 코폴리머(PP) 50-80 중량부, PE 30-50 중량부, 호모폴리머(PP) 30-50 중량부, 활제(왁스) 3-7 중량부, 분산제(Zn) 3-7 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕겨를 이용한 의료용 부목 소재이다.

또한 상기 소재는 착색제 안료를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 의한 왕겨를 이용한 의료용 부목소재의 제조 방법은, 왕겨를 100중량부 기준으로 할때, 탈크(CaCO₃) 40-60 중량부, 코폴리머(PP) 50-80 중량부, PE 30-50 중량부, 호모폴리머(PP) 30-50 중량부, 활제 (왁스) 3-7 중량부, 분산제(Zn) 3-7 중량부를 포함하는 원료는 배합하는 단계; 배합된 배합물을 섭씨 100-150도로 가열하면서 반죽하는 단계; 반죽된 반죽물을 압출기에 투입하여 섭씨 150-200도의 온도 조건에서 압출하는 단계; 압출물을 물에 침적시켜 냉각시키는 단계; 냉각 후, 컷팅기로 가져가 컷팅하는 단계; 를 포함하여 펠렛 형상으로 만드는 것을 특징으로 하며, 또한 냉각 후, 컷팅기로 가져가 컷팅하여 펠렛 형상으로 만든 원료를 멜팅기에서 섭씨 210-220도에서 녹이는 단계; 섭씨 210-220도 온도 조건에서 녹인 펠렛 원료를 스크류 압출기를 거쳐 토출되게 하는 단계; 토출된 토출물을 섭씨 160-170도 온도 조건에서 티다이를 이용하여 평판화시켜 시트로 만드는 단계; 평판화된 시트를 냉각수에 침적시켜 냉각시키는 단계; 냉각된 시트를 건조하여 수분을 제거하는 단계; 수분 제거된 시트를 재단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면 충격에 강하고 쉽게 휘어지거나 부러지지 않으며, 표면이 부드러워 촉감이 좋으며, 친환경 소재로 피부 알레르기 반응이 없고 가볍고 통풍이 잘 되며, 폐기시에도 환경오염물질 발생 없이 소각처리 가능하며, 열풍기(드라이어 등) 등으로 가열시, 1-4 분 내 형상 변경이 가능한 매우 다양한 효과를 발휘하는 친환경 의료용 부목 소재 및 그의 제조 방법을 제공한다.

또한 본 발명은 버려지는 왕겨를 재활용할 수 있어 친환경이고 지속적 순환 재활용 가능한 소재이며, 종래의 재질에 비해 가격이 저렴하고 충격에 의한 파손이나 금이 가거나 부러지지 않는 특성을 가지며, 재활용도 가능한 친환경 의료용 부목 소재 및 그의 제조 방법을 제공한다.

본 발명은, 의료기 지지대용, 정형외과용 부목, 경추 보조기, 흉요천추 보조기(thoracolumbosacral orthosis: TLSO), 요천추 보조기, 천장관절 보조기 등의 척추보조기, 상지 보조기, 족부 보조기, 단하지 보조기, 장하지 보조기, 슬관절 보조기 등의 하지 보조기, 목, 손목, 무릅 등에 적용되는 각종 브레이스류(brace)류, 등받이, 캐스트신발(cast shoe) 등에 활용 가능하다.

도 1 은 원료를 혼합하여 펠렛으로 제조하는 공정을 설명하기 위한 도면.
도 2 는 도 1 에서 펠렛화된 원료를 사용하여 시트로 제조하는 공정을 설명하기 위한 도면.

이하, 본 발명을 첨부 도면과 함께 더욱 상세히 추가로 상술한다.

먼저 본 발명에서는 아래의 원료들을 배합하여 혼합물을 만든다. 그리고 이 혼합물을 압출기에서 뽑아내어 이를 잘라 펠렛으로 성형 생산한다. 원료 혼합물의 실시 예는 다음과 같다.

왕겨를 100중량부 기준으로 할때,

탈크(CaCO₃) 40-60 중량부, 바람직하기로는 50-56 중량부,

코폴리머(PP) 50-80 중량부, 바람직하기로는 63-69 중량부,

PE 30-50 중량부, 바람직하기로는 38-42 중량부,

호모폴리머(PP) 30-50 중량부 바람직하기로는 38-42 중량부,

활제 (왁스) 3-7 중량부 바람직하기로는 4.3-4.9 중량부,

분산제(Zn) 3-7 중량부 바람직하기로는 4.3-4.9 중량부,

착색제(안료) 요구 작업에 따라 소량.

왕겨는 천연 부산물로 친환경 물성으로, 원가 절감에 가장 큰 비중을 차지하며 버려지는 것을 재활용하는 잇점이 있다. 상기 범위 이하일 경우, 다른 자재의 사용이 더 많아지면 원가절감에 도움이 되지 못하며, 통풍성이 좋치 못하게 된다. 상기 범위 이상일 경우에는 원료의 뭉침으로 제품에 구멍이 발생하고 표면상태가 거칠게 나타난다.

탈크는 피부보호 역할을 하며, 미끄럼 조정제, 활택제 및 산화촉진제 역할을 하며, 특히 시트의 색상 작업에 사용하며, 분해성 및 제품의 강도 조절에 큰 영향을 주며 원가 절감에도 기여한다. 탈크는 상기 범위 이상이면, 깨어지거나 제품 생산시 끊어지는 등의 어려움이 있으며 상기 범위 이하에서는 상기 특성을 나타내지 못하는 단점이 있다.

코폴리머(PP)는 제품의 물성을 좌우하는 가장 중요한 성분으로 연신성(신율)유지 등 가장 중요한 역할을 한다. 상기 범위 이하면 신율 강도에 악영향을 주며, 상기 범위 이상 사용시에는 원가 상승하는 단점이 있다.

PE는 특히, HDPE를 사용하는 것이 바람직하며, 강도유지 및 신율성 유지 목적으로 사용되며, 상기 범위보다 적게 사용시 신율이 약하고 강도가 떨어지며 과량 사용시 강도가 너무 높아 2차 가공에 문제가 생긴다. 즉, 깨어짐이나 늘어짐이 발생한다.

호모폴리머(PP)는 융점이 섭씨 167-170이고, 기계적 강도는 상기 고밀도 PE보다 크다. 또한 내열성, 기계적 물성, 내화학성 및 재활용성을 갖는다. 그러나 저온충격에 약한 단점이 있다 호모폴리머는 사출,압출 성형 작업에 유리하게 작용한다. 또한 호모폴리머는 강도 조정용이며, 상기 사용 함량 범위보다 많이 사용하면 경도가 너무 하드하여 깨짐이 발생하고, 상기 범위 이하시에는 원하는 물성을 얻을 수 없다.

활제 및 분산제는 혼합물의 압출시 온도가 높으면 달라붙으므로 이를 방지하지 위해 사용하며, 또한 분산성을 좋게 하여 제품 표면에 얼룩이나 원료 뭉침 현상을 없게 하는 것으로, 활제 및 분산제가 상기 범위 이상으로 지나치게 많이 들어가면 2차 가공에서 합지 불량이 발생하며 인쇄작업이 불량하게 된다.

착색제는 원하는 색상을, 마스터 베치 상태의 착색제를 혼합하여, 필요로 하는 색상을 만들어 사용한다. 착색제는 반드시 필요한 것이 아니라 필요에 따라 혼합할 수 있는 것이다.

본 발명에 따른 혼합물의 성분에 대한 구체적 실시 예는 아래와 같다.

왕겨를 100중량부 기준으로 할때,

탈크(CaCO₃) 53 중량부,

코폴리머(PP) 66 중량부,

PE 40 중량부,

호모폴리머(PP) 40 중량부,

활제 (왁스) 4.6 중량부,

분산제(Zn) 4.6 중량부,

상기 물질을 혼합한 혼합물을 펠렛화하기 위한 압출 생산 라인 공정은 도 1과 같다.

도 1 은 상기 혼합물의 펠렛화 공정이다. 도시한 바와 같이, 상기 원료를 배합하여 10-30분간 충분히 혼합한다. 그리고 섭씨 100-150도로 가열하면서 반죽한다. 상기 온도 조건에서 반죽하면 후속 공정인 압출 가공의 예열 효과가 있고 또한 골고루 반죽이 더욱 원활히 이루어진다. 반죽이 끝난 반죽물은 압출기로 투입되어 섭씨 150-200도의 온도 조건에서, 예를 들어 T 다이에서 압출한다. 압출시 압출 온도 섭씨 200도 이상 넘어가면 PP 및 PE 의 융점을 감안할 때, 녹아서 떡이되어 붙어버리고 물성이 변하므로 바람직하지 못하다. 상기 온도 이하에서는 압출 성형에 도움이 되지 못한다.

압출기는 여러 다양한 종류의 압출기를 사용할 수 있다. 압출물은 예를 들어 국수 가락처럼 압출되어 나오는데 이를 바로 물에 침적시켜 신속하게 수냉각시킨다. 수냉각시키는 이유는 원료가 뜨거워 달라붙지 않게 하기 위한 것이다. 냉각 후 컷팅기로 가져가 펠렛 형상(예를 들어, 약 2-3mm 길이)으로 컷팅한다. 그리고 선별하여 건조 후 사일로에 저장한다. 그리고 최종 펠렛을 포장하여 판매한다.

도 2 는 도 1 에서 제조된 펠렛화된 원료를 시트로 만들어 내는 시트화 공정이다.

도시한 바와 같이, 앞선 도 1 의 공정 이후, 펫렛화된 원료를 시트 형태로 만들고자 할 경우에는, 펠렛 원료 탱크에서 펠렛을 가져와, 멜팅기에서 섭씨 210-220도로 녹인다. 상기 온도 이하에서는 충분히 녹지 못하는 경우가 생기며 상기 온도 이상에서는 물성 변화가 나타나는 단점이 있다. 녹인 펠렛 원료를 같은 온도 조건에서 스크류를 거쳐 골고루 혼합되면서 압출로 토출되게 한 후, 섭씨 160-170도 온도 조건에서 티다이를 경유하게 하여 평판화 시킨다. 상기 온도 이하에서는 평판화가 잘 되지 못할 수 있다. 티다이는 상,하 한쌍의 롤리싱 롤러 사이를 압출물이 통과하도록 가압하여 납작하게 만드는 장치이다. 티다이의 폴리싱 롤러의 상하 간격 조절로 시트의 두께 조절이 가능하다. 이렇게 평판화된 시트를 냉각수를 사용하여 수냉각 즉, 물에 침적시켜 냉각한다.

그리고 건조하여 수분을 제거하고, 가로, 세로의 필요한 규격, 예를 들어 1200mm 정도 길이로 판상 형태로 재단하여 외관 및 물성 검사를 거쳐 포장하여 출고한다. 이렇게 제조되는 왕겨를 포함하는 혼합물 시트는 예를 들어 두께는 2-10mm, 폭은 12-20mm, 길이는 20-1200mm 로 양산한다. 원하는 규격에 따라 얼마든지 변경 양산할 수 있음은 물론이다. 이렇게 양산된 왕겨 혼합물시트를 의료기 생산공장에서 공급하면, 원하는 형태로 가공하여, 다양한 형태의 부목이나 브레이스류 등을 제조 공급 가능하다.

본 발명은 비록 의료용 부목 소재를 대상으로 주로 설명하였으나, 이에 한정하지 않고 본 발명의 의료용 기자재 소재를 이용해 여러 다양한 형태에 적용할 수 있음은 물론이다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 폐기되는 친환경 소재를 활용하여 저렴하게 제조 가능하고 인체에 무해하며 폐기시에는 친환경적으로 폐기가능하고, 또한 소재를 녹여 다시 순환 재활용도 가능하여, 본 발명에서 적용되는 의료산업 뿐만 아니라 다른 소재 분야에 있어서 매우 활용성이 높은 것으로, 그 활용 가치는 매우 지대할 것으로 예상된다.

없음

Claims (4)

1. 왕겨를 100중량부 기준으로 할때,
   탈크(CaCO₃) 40-60 중량부,
   코폴리머(PP) 50-80 중량부,
   PE 30-50 중량부,
   호모폴리머(PP) 30-50 중량부,
   활제(왁스) 3-7 중량부,
   분산제(Zn) 3-7 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 왕겨를 이용한 의료용 부목 소재.
2. 제 1 항에 있어서,
   착색제 안료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕겨를 이용한 의료용 부목소재.
3. 왕겨를 100중량부 기준으로 할때, 탈크(CaCO₃) 40-60 중량부, 코폴리머(PP) 50-80 중량부, PE 30-50 중량부, 호모폴리머(PP) 30-50 중량부, 활제 (왁스) 3-7 중량부, 분산제(Zn) 3-7 중량부를 포함하는 원료는 배합하는 단계;
   배합된 배합물을 섭씨 100-150도로 가열하면서 반죽하는 단계;
   반죽된 반죽물을 압출기에 투입하여 섭씨 150-200도의 온도 조건에서 압출하는 단계;
   압출물을 물에 침적시켜 냉각시키는 단계;
   냉각 후, 컷팅기로 가져가 컷팅하는 단계; 를 포함하여 펠렛 형상으로 만드는 것을 특징으로 하는 왕겨를 이용한 의료용 부목 소재의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   냉각 후, 컷팅기로 가져가 컷팅하여 펠렛 형상으로 만든 원료를 멜팅기에서 섭씨 210-220도에서 녹이는 단계;
   섭씨 210-220도 온도 조건에서 녹인 펠렛 원료를 스크류 압출기를 거쳐 토출되게 하는 단계;
   토출된 토출물을 섭씨 160-170도 온도 조건에서 티다이를 이용하여 평판화시켜 시트로 만드는 단계;
   평판화된 시트를 냉각수에 침적시켜 냉각시키는 단계;
   냉각된 시트를 건조하여 수분을 제거하는 단계;
   수분 제거된 시트를 재단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 왕겨를 이용한 의료용 부목 소재의 제조방법.

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