KR20220000396A - 열가소성 캐스트 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 캐스트는 그물 형상을 구비하며 열가소성인 구조체; 상기 구조체의 외면에 배치되는 외피; 상기 외피의 외면에 배치되어 탄성력을 가지는 완충 패드; 및 상기 완충 패드의 외면에 배치되어 신체와 접촉되는 마감재;를 포함하며, 상기 외피, 상기 완충 패드 및 상기 마감재는, 용융점이 상기 구조체보다 크며, 상기 마감재는, 공극률이 상기 완충 패드와 다른 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

열가소성 캐스트{Thermoplastic Orthopedic Cast}
본 발명은 열가소성 캐스트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열가소성 재질로 이루어져 인간이나 동물의 손상된 부위(환부)가 치료 과정에서 움직이는 것을 방지하는 열가소성 캐스트에 관한 것이다.
관절이나 팔다리가 골절되거나 손상된 경우 원활한 치료가 이루어질 수 있도록 하는 캐스트, 깁스, 스프린터, 브레이스, 교정장구, 기타 의료용 교정구 등은 통칭하여 캐스트라 부른다.
손상된 관절이나 팔다리를 고정하기 위한 캐스트로는 붕대와 석고를 이용하여 환부에 깁스를 설치하는 것이 일반적이다. 그러나 이러한 석고는 무거울 뿐만 아니라 일단 응고되고 나면 재성형할 수 없고, 또한 습기에 노출되는 경우 열화 또는 손상되기 때문에 환자가 목욕이나 샤워하기가 곤란하며, 아울러 깁스가 설치된 부분에는 공기가 쉽게 통하지 않는다는 등의 단점이 있다.
손상이 적고 공기가 쉽게 유통되는 구조의 캐스트로는 미국 특허공보 제6,673,029호에 개시된 수경화성 캐스트, 대한민국 등록특허공보 10-1425883호에 개시된 수경화성 캐스트 등을 들 수 있다.
그러나 상기 수경화성 캐스트는 제조과정에서 물이나 수분과의 접촉을 방지해야 하므로 생산성이 낮고, 제조 후에도 수분과 접촉을 차단하기 위하여 밀봉 보관하여야 하므로 보관성에도 문제가 있으며, 한 번 경화되고 나면 재사용이 불가능하므로, 환자의 회복 정도에 따라 캐스트를 수정할 필요가 있어도 수정 및 재사용을 할 수 없는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 등록특허공보 10-1414493호 및 10-1538642호에서 심재를 포함하는 열가소성 캐스트를 통해 충분한 강도를 가지는 캐스트를 완성하였다.
또한, 대한민국 등록특허공보 10-1538644호 및 10-1538645호에서는 구조체의 외주면에 연질의 외피를 부여함으로써 구조체에 대한 보강재 및 변형 제한 요소로 기능하며, 환자의 피부에 캐스트 표면이 접촉하는 경우에도 불편함을 느끼지 않게 하고 있다.
그러나 이러한 공지의 캐스트들은 표면이 단단하거나 충분히 환자의 피부와 장시간 접촉한 상태를 유지해야 하는 캐스트의 특성 상 환자에게 불편을 가중시키고 충격이 가해졌을 때 환부에 통증을 유발할 우려가 있다.
이러한 이유로 종래에는, 도 1에 도시된 바와 같이, 캐스트를 설치하기 전에 환부 주위에 눈의 크기가 상대적으로 작은 망 형태의 하부 패드(또는 피부보호대)를 설치한 다음, 상기 하부 패드의 상부에 캐스트를 고정하여 시술하게 되는데, 이 경우 하부 패드 설치로 인해 환부에의 통풍이 원활하지 못하고, 또한 샤워 등으로 인해 하부 패드에 수분이 스며들면 장시간 하부 패드가 젖은 상태로 있게 되어 사용자가 불편함을 느끼게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 열가소성 소재로 이루어진 망 형상의 캐스트가 가지는 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 캐스트와 피부가 접촉하는 면에 발포체로 이루어진 완충 패드를 적층하여 구비함으로써 사용자가 착용시 불편함을 느끼지 않으며, 환부에의 충격을 흡수하면서도 원활한 통풍이 가능하고, 착용감이 및 내구성이 좋은 캐스트를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 캐스트는 신체를 감싸 고정하는 다수의 선재가 서로 대각으로 교차한 그물 형상의 구조체로 이루어진 열가소성 캐스트로서, 상기 구조체와 피부가 접촉하는 면에 발포체로 이루어진 완충 패드가 적층되어 구비된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 열가소성 캐스트는 상기 구조체의 외주면에 고무 재질의 외피가 부착될 수 있으며, 상기 구조체의 내부에는 그물 형상을 가지는 심재를 포함할 수 있다.
또한, 상기 완충 패드는 발포도가 상이한 2 이상의 층으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 완충 패드에서 상기 발포체는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리우레탄 중 어느 하나 또는 그 이상의 수지의 발포체이며, 인서트 사출에 의해 상기 구조체와 접합되며, 접착제를 사용하지 않는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 완충 패드는 Shore C 경도가 45 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 그물 형상 구조체로 이루어진 캐스트는 캐스트와 피부가 접촉하는 면에 발포체로 이루어진 완충 패드가 적층되어 구비되어 사용자가 착용시 불편함을 느끼지 않으며, 환부에의 충격을 흡수하면서도 원활한 통풍이 가능하고, 착용감 및 내구성이 좋다.
도 1은 하부 패드와 캐스트를 설치한 종래의 설치예를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 완충 패드가 적층되어 구비된 열가소성 캐스트의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 완충 패드가 적층되어 구비된 열가소성 캐스트의 외형도이다.
도 4은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 완충 패드가 적층되어 구비된 열가소성 캐스트의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 추가적인 실시예에 따른 완충 패드가 적층되어 구비된 열가소성 캐스트의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 마감재가 적층되어 구비된 열가소성 캐스트의 단면도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
이하 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은 환자의 골절 부위 등을 감싸 고정하거나 교정하기 위해 사용되는 열가소성 캐스트의 조성물에 관한 것으로, 본 발명에 따른 캐스트는 도 2에 도시된 바와 같이 구조체(10)와 상기 구조체(10)와 피부가 접촉하는 면에 발포체로 이루어진 완충 패드(100)가 적층되어 구비된다.
상기 구조체(10)는 다각 형상의 개구부가 규칙적으로 형성됨으로써 그물 형상을 가지며, 이때 그물 형상을 이루는 변의 단면은 외력이나 충격에 대해 충분한 강성이 확보될 수 있도록 폭보다 높이가 상대적으로 더 큰 사각 형상을 가지도록 성형된다. 이러한 구조체(10)는 폴리카프로락톤(PCL, polycaprolactone)을 주재로 하는 폴리카프로락톤 복합재로 이루어진다.
상기 구조체(10)를 포함하는 캐스트의 전체 형상에 대해서는 본 발명자가 이전 발명한 대한민국 등록특허공보 10-1425883호, 10-1414493호, 10-1538642호, 10-1538644호, 10-1538645호와 동일 또는 유사할 수 있으며, 도 3에 도시한 바와 같이 다수의 선재가 서로 대각으로 교차함으로써 그물 형상을 가지는 구조체(10) 중 피부와 닿는 면 전체에 걸쳐 완충 패드(100)가 적층되어 구비된다.
상기 구조체(10)를 구성하는 폴리카프로락톤 복합재의 주재로서 폴리카프로락톤이 사용되며, 본 발명에 사용되는 폴리카프로락톤은 카프로락톤의 개환중합에 의해 생성되는 폴리에스터의 일종으로서 결정성 고분자이며, 50~80?의 낮은 융점을 가진다.
또한, 본 발명에 사용되는 폴리카프로락톤(PCL)은 중량평균 분자량이 20,000 내지 80,000 범위인 것이 사용되는데, 이는 폴리카프로락톤의 중량평균 분자량이 20,000 미만인 경우 기계적 물성(충격강도)이 낮기 때문에 구조체로서의 역할을 기대할 수 없고, 따라서 분자량이 큰 것을 사용하는 것이 바람직하지만, 중량평균 분자량이 80,000보다 큰 경우 굴곡강도(modulus)와 흐름성이 나빠지게 되어 사출 성형을 위한 재료로서 부적합하기 때문이다.
또한, 상기 조건하에서 폴리카프로락톤의 융점은 약 50~80? 범위를 가지게 되며, 이에 의해 환부에 캐스트를 쉽게 시술할 수 있다.
그러나 상기 구조체(10)를 폴리카프로락톤으로만 제조하면 인장강도 등의 기계적 물성이 낮으므로 이를 향상시키기 위해 주제(폴리카프로락톤)에 유리섬유 또는 카본 섬유를 강도 보강제로 부가할 수 있다.
또 다른 실시예에서는, 도 4에서와 같이 내부에 심재(20)를 위치시킨 구조체(10)와 상기 구조체(10)와 피부가 접촉하는 면에 발포체로 이루어진 완충 패드(100)가 적층되어 구비된다.
상기 심재(20)는 열가소성 합성수지 탄성중합체로 이루어지며, 용융점이 구조체(10)의 용융점보다 높은 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 구조체(10)보다 용융점이 높은 심재(20)의 재료로서 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 연질 PVC, 폴리프로필렌 공중합체 등의 탄성이 있는 재료를 사용한다. 이때, 상기 구조체(10)의 각 변은 폭보다 높이가 상대적으로 큰 사각 단면 형상을 가지며, 이에 따라 외력이나 충격에 대한 충분한 강성이 확보된다.
추가적인 실시예에서는, 도 5와 같이 고무 재질의 외피(30)가 부착된 구조체(10)와 상기 구조체(10)와 피부가 접촉하는 면에 발포체로 이루어진 완충 패드(100)가 적층되어 구비된다.
이때, 외피(30)는 용융된 구조체(10)를 감싸 구조체의 과도한 신장을 방지함으로써 그물 형상을 이루는 사각형의 형상이 그대로 유지되도록 하는 동시에 연신에 따른 두께가 얇아지는 것을 방지하여 강도의 저하를 막고, 구조체(10)의 단단한 표면이 환자의 피부에 직접 접촉하는 것을 방지하는 완충재로서의 기능도 할 수 있다.
그러나 상기 외피(30)는 적절한 강도와 탄성을 동시에 나타내어야 하므로 Shore D 2 내지 35 범위의 고무 재질로 이루어지게 되며, 이는 환자의 피부에 접촉할 때 착용감을 나쁘게 하며, 외부로부터의 충격을 충분히 흡수해주지 못하므로, 외피가 없는 구조체에 비해서는 다소간 완충 기능을 나타내나 충분한 완충 효과를 나타내기는 어렵다.
따라서 본 실시예에서도 상기 외피(30)를 포함하는 구조체(10)와 피부가 접촉하는 면에 발포체로 이루어진 완충 패드가 적층되어 구비하여야 본 발명에서 목적하는 충분한 효과를 얻을 수 있다.
본 발명에서 구조체(10)는 환자의 환부에 설치하기 위하여 70 내지 80?의 온도로 가열했을 때에는 성형성이 우수하며, 환부에 설치한 후에는 외부 충격이나 외력에도 견고하게 견딜 수 있는 강도를 가지며, 사출성형으로 제조하기에 적합하도록 흐름성이 양호한 것이어야 한다.
이러한 구조체(10)에 적층되어 구비되는 완충 패드는 구조체(10)와의 견고한 접착력을 가져 외력, 수분, 열 등에 의해 떨어지거나 변형, 파손되지 않아야 한다.
따라서 본 발명의 완충 패드는 발포체로 이루어지는 것이 바람직하다. 이때, 상기 발포체는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리우레탄 중 어느 하나 또는 그 이상의 수지를 발포하여 제조한 발포체를 사용하는 것이 바람직하다.
또한 탄성 및 유연성 향상을 위하여, 상기 수지에 1종 이상의 고탄성의 탄성중합체를 혼합하여 사용할 수 있다. 탄성중합체로는 EPR, EPDM, 에틸렌-알파올레핀 공중합체, SBS, SIS, SEBS 등 스티렌계 TPE, 부타디엔계 고무 물질, TPO 등 열가소성의 탄성중합체 중 하나 또는 둘 이상의 혼합물이다.
상기 발포체는 발포 배율에 따라 기계적 강도, 탄성, 유연성이 달라지게 되므로, 캐스트의 용도에 따라 발포 배율을 달리할 수 있다. 상기 발포 배율은 5 내지 40배의 범위인 것이 바람직하며, 5 내지 30배의 범위인 것이 더욱 바람직하다.
발포 배율이 낮으면 기계적 강도는 증가하나 탄성이 감소하며, 발포 배율이 너무 높거나 가교되지 않은 무가교 발포체의 경우 고온에서 발포 셀이 붕괴되어 제품 불량으로 이어지므로, 상기 범위 내에서 발포 배율을 조절하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 완충 패드는 발포도가 상이한 2 이상의 층으로 형성될 수 있다.
용융접착방법으로 그물 구조의 캐스트와 완충 패드를 융착할 때 발포도가 높은 완충 패드는 용융 접착시 발포셀이 쉽게 터져 완충 패드의 충격 흡수 기능이 원활하지 않고 융착 형태도 나빠지게 된다. 또한, 발포도가 낮은 완충 패드는 충격 흡수 능력이 떨어지고 착용감이 나빠지게 된다. 따라서 발포도가 낮은 패드와 발포도가 높은 패드를 적층하여 2층 이상의 시트를 만들어 발포도가 낮은 부분을 융착부, 발포도가 높은 부분을 피부와 접촉하는 부분으로 사용하면 완충 패드의 발포셀 파괴 문제와 충격 흡수 능력 향상의 두 가지 문제를 동시에 해결할 수 있다.
또한, EVA와 같은 융점이 낮은 재질의 발포체를 피부와 접촉하는 부분으로 하고, 융점이 상대적으로 높은 LDPE 재질의 발포체를 융착부로 할 수도 있다.
본 발명의 완충 패드를 발포하는 공정은 가교 발포 또는 무가교 발포 공정으로 수행할 수 있다.
가교 발포 공정은 화학 가교 발포 공정 및 전자선 가교 발포 공정이 있는데, 화학 가교 발포 공정은 고온에서 라디칼을 형성하고 가교 반응을 일으키는 가교제와 고온에서 분해하여 기체를 발생하는 발포제를 수지와 혼합하고 가교 반응과 발포제 분해 반응이 일어나지 않을 정도의 낮은 온도에서 압출하여 시트를 성형하고, 성형된 시트를 고온의 수평으로 된 터널 내부로 통과하면서 가교 반응과 발포가 일어나도록 하여 제조하는 방법이다.
또한, 전자선 가교 발포 공정은 가교제를 사용하지 않고, 발포제를 수지와 혼합 압출하여 미발포 시트를 제조하고, 제조된 시트에 전자선을 조사함으로써 가교 반응이 일어나도록 한 후에 고온의 수평 또는 수직 터널 내부로 통과하면서 발포가 일어나도록 하여 발포하는 방법이다.
또한, 무가교 발포 공정은 화학 발포제를 사용하는 방법과 가스 형태의 발포제를 사용하는 방법이 있는데, 가교 반응 없이 1차 압출 과정에서 발포가 이루어진다.
이때 가교된 수지는 용융상태에서 점도와 탄성이 현저히 증가하므로 무가교 발포 시트에 비해 기포가 작고 균일하여 발포체의 탄성 및 회복력이 우수하고 부드러운 촉감을 나타내며, 가교되지 않으면 고온에서 얇은 기포벽이 빠르게 용융하여 셀이 붕괴되므로 무가교 발포는 본 발명의 인서트 사출 공정에 의한 완충 패드 접합 공정에는 부적합하며, 가교 발포 공정 또는 전자선 가교 발포 공정을 통해 완충 패드를 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명의 완충 패드와 구조체는 인서트 사출에 의해 상기 구조체와 접합된다.
완충 패드와 구조체를 접합하는 방법은 접착제를 사용하여 접합하는 방법과 고온에서 열접착하는 방법이 있다.
접착제를 사용하는 방법은 구조체 또는 구조체를 둘러싼 외피의 한 쪽 표면과 완충 패드의 한 쪽 표면 중 어느 하나 또는 양 쪽에 모두 접착제를 도포하고 맞댄 후 압력을 가하여 접합하는 방법으로 저온에서 접착이 가능하다. 그러나 공정이 복잡하고 액상 접착제를 사용하기 때문에 작업장의 오염을 유발할 수 있으며, 완성된 캐스트에 유해 성분이 잔류할 수 있으므로 바람직하지 않다.
또한, 열접착은 접착하고자 하는 구조체 또는 외피의 한 쪽 표면과 완충 패드의 한 쪽 표면을 구조체, 외피, 완충 패드가 녹는점 이상이 되도록 가열한 후 맞대고 압력을 가하여 접착하는 방법이며 고온 공정이나 접착제를 사용하는 공정에 비하여 공정이 간단하고 환경 친화적인 장점이 있다.
그러나 상기 열접착은 인서트 사출에 의해 구조체를 성형하거나 외피가 둘러싸인 구조체를 성형한 후, 추가적으로 완충 패드와 접착하는 공정이 필요하므로, 공정 효율이 떨어지는 문제가 있다.
따라서 본 발명에서는 추가적인 공정 없이도 인서트 사출하는 공정에서 완충 패드를 동시에 접착하는 방법으로 접합 공정을 수행한다.
즉, 시트 형태의 완충 패드를 구조체의 형상과 동일하게 재단한 후, 구조체 또는 외피 성형을 위한 금형의 이동판의 코어 내에 위치하도록 삽입한다.
외피를 포함하는 구조체의 경우, 1차 성형한 구조체를 삽입한 후 외피를 구성하는 고무 재질의 소재를 사출 성형하여 고온의 용융 수지가 금형 내로 흘러들어가면서 외피를 성형함과 동시에 열에 의하여 완충 패드와 접합하여, 구조체를 외피가 둘러싸고 한 쪽 면에 완충 패드가 접착된 형태의 캐스트를 한 번의 공정으로 제조할 수 있다.
또한, 외피를 포함하지 않는 구조체의 경우, 1차 성형한 구조체를 금형에 주입하여 성형하면서 구조체의 형상과 동일하게 재단된 완충 패드를 금형의 이동판의 코어 내에 위치하도록 삽입하여 구조체가 성형됨과 동시에 열에 의하여 완충 패드와 접합하여 완충 패드가 접착된 형태의 캐스트를 한 번의 공정으로 제조할 수 있다.
본 발명에서 캐스트에 접합된 완충 패드의 밀도는 0.03 내지 0.1g/㎤이며, Shore C 경도가 45 이하인 것이 바람직한 것으로 확인되었다.
밀도가 상기 범위를 벗어나 너무 높으면 완충 패드가 지나치게 단단하여 착용감이 크게 감소하며, 너무 낮으면 내구성이 감소하여 쉽게 파손되거나 박리되는 현상이 발생하므로 상기 범위를 만족하도록 제조하는 것이 바람직하다.
또한 Shore C 경도가 상기 범위를 벗어나 너무 높으면 완충 패드에 충분한 탄성이 부여되지 않아 착용감이 크게 감소하며, 너무 낮으면 내구성이 감소하여 완충 패드의 손상이 발생하기 쉽게 되므로 상기 범위를 만족하도록 제조하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에서 상기 접합된 완충 패드는 구조체와 충분한 접착력을 가지고 접합되므로, ASTM D903에 따른 박리강도는 250N/100㎜ 이상인 값을 나타내도록 제조하면 통상적인 외력에 의해 완충 패드가 구조체로부터 박리되는 현상이 발생하지 않아 우수한 접착력을 나타낼 수 있게 된다. 박리강도가 충분하지 못할 경우 캐스트를 바닥에 누른채 밀면 완충 패드가 일부 벗겨지거나 손상되는 문제가 발생하는 것으로 확인되어 박리강도는 250N/100㎜ 이상인 값을 나타내는 것이 적합한 것으로 판단되었다.
이하, 실시예에 기초하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
[실시예 1]
영보화학에서 제공한 발포 배율 10배, 두께 1mm의 LDPE 가교 발포 시트를 금형 캐비티와 같은 그물 형상으로 재단하고 사출 금형 캐비티 내에 삽입하여 위치시킨 다음, 유리섬유로 강화된 폴리카프로락톤을 그물형상으로 1차 사출성형하여 제조한 구조체를 금형 내 발포 시트 앞에 위치시킨다.
외피재로 사용하는 TPE 수지를 160~170?에서 인서트 사출성형하여, 구조체를 외피재로 감싸고 있고 한쪽 면에 발포 시트가 완충 패드로서 적층된 그물 형상의 캐스트를 제조하였다.
[실시예 2 ~ 9]
표 1과 같이 발포 배율, 두께, 재질이 다른 발포 시트를 사용하고 나머지 시험방법은 실시예 1과 동일한 방법으로 캐스트를 제조하였다.
[실시예 10]
영보화학에서 제공한 발포 배율 10배, 두께 1mm의 LDPE 가교 발포 시트를 금형 캐비티와 같은 그물 형상으로 재단하고 사출 금형 캐비티 내에 삽입하여 위치시킨다.
구조체로 사용하는 유리섬유로 강화된 폴리카프로락톤 복합체를 150?에서 인서트 사출성형하여, 구조체의 한쪽 면에 발포 시트가 완충 패드로서 적층된 그물 형상의 캐스트를 제조하였다.
[실시예 11 ~ 18]
표 1과 같이 발포 배율, 두께, 재질이 다른 발포 시트를 사용하고 나머지 시험방법은 실시예 10과 동일한 방법으로 캐스트를 제조하였다.
[비교예]
완충 패드 없이 구조체만을 금형 내에 장착하여 외피를 인서트 사출성형한 종래의 캐스트를 제조하였다.
외피 발포체
수지		 발포배율
(배)		 발포체두께
(㎜)		 발포체밀도
(g/㎤)		 발포체경도
Shore C
실시예1



있음
LDPE
 10 1 0.092 45
실시예2 20 3 0.046 37
실시예3 30 3 0.031 32
실시예4
LDPE/EVA
 10 1 0.093 41
실시예5 20 3 0.046 32
실시예6 30 3 0.032 29
실시예7
PP
 10 1 0.091 62
실시예8 20 3 0.045 50
실시예9 30 3 0.031 38
실시예10



없음
LDPE
 10 1 0.092 45
실시예11 20 3 0.046 37
실시예12 30 3 0.031 32
실시예13
LDPE/EVA
 10 1 0.093 41
실시예14 20 3 0.046 32
실시예15 30 3 0.032 29
실시예16
PP
 10 1 0.091 62
실시예17 20 3 0.045 50
실시예18 30 3 0.031 38
비교예 있음 - - - - -
* LDPE : 3MI/0.921den., EVA : 15%VA, 1.8MI, PP : PP Homopolymer, 3MI
* LDPE/EVA는 LDPA 70중량%, EVA 30중량%임
- 완충 시트의 특성
발포 배율에 따른 완충 시트의 특성을 평가하기 위하여 LDPE 완충 시트를 발포 배율을 달리하여 밀도, 인장강도, 신장율, 인열강도, 가열치수변화, 경도, 외관에 대한 평가를 실시하였다.
외관 평가는 육안으로 살펴보아 표면이 양호하고 결함이 전혀 없으면 ?, 일부 결합이 있어도 사용상 전혀 문제가 없으면 ?, 발포셀이 부분적으로 변형되면 ?, 발포셀이 터지는 부분이 많으면 ×로 구분하여 실시하였다.
그 결과는 아래 표 2와 같다.
5배 10배 15배 20배 25배 30배 40배
밀도(g/㎤) 0.018 0.092 0.067 0.046 0.04 0.031 0.023
인장강도
(kgf/㎠)		 L 19.5 14.2 12.0 8.3 6.3 5.3 4.2
W 12 7.4 6.3 4.2 3.3 2.9 2.1
신장율
(%)		 L 464 308 295 202 150 130 113
W 294 243 239 174 125 112 103
인열강도
(kgf/㎝)		 L 8.2 6.8 5.7 2.1 1.7 1.5 1.3
W 9.7 7.9 6.7 3.8 3.2 2.9 2.2
가열치수변화
(80?×1h)		 L -1.1 -1.3 -1.5 -2.3 -2.5 -3.3 -3.6
W +0.3 +0.3 +0.3 +0.6 +0.7 +0.7 +0.9
경도(Shore C) 60 45 41 37 34 32 27
외관 ? ? ? ? ? ?~? ×
완충 시트의 특성 측정 결과 발포 배율 5 내지 30배에서 외관이 양호하며, Shore C 경도가 27 내지 70이 범위를 만족하는 완충 시트를 얻을 수 있음을 확인하였다.
또한, 수지를 달리했을 경우의 특성을 평가하기 위하여 발포 배율을 20배로 하고 LDPE, LDPE/EVA, PP 완충 시트에 대한 밀도, 인장강도, 신장율, 인열강도, 가열치수변화, 경도, 외관에 대한 평가를 실시하였다.
그 결과는 아래 표 3과 같다.
LDPE LDPE/EVA PP
밀도(g/㎤) 0.046 0.042 0.045
인장강도
(kgf/㎠)		 L 8.3 7.7 11.3
W 4.2 3.9 6.3
신장율
(%)		 L 202 224 295
W 174 165 239
인열강도
(kgf/㎝)		 L 2.1 2.0 4.2
W 3.8 3.6 5.8
가열치수변화
(80?×1h)		 L -2.3 -1.3 -3.6
W +0.6 +0.3 +0.5
경도(Shore C) 37 29 58
외관 ? ? ?
- 관능시험(부착감)
일반 남성 및 여성 10명에 대하여, 실시예 1~18에서 제조된 캐스트와 비교예의 완충 패드가 구비되지 않은 종래의 캐스트를 각각의 팔에 설치하고 사용상의 완충 성능과 착용감에 대한 관능검사를 실시하였다.
완충 패드가 구비되지 않은 종래의 캐스트에 대한 착용감을 3점으로 하고, 아무런 불편함이 없는 캐스트를 착용하지 않은 상태의 느낌을 10점으로 했을 때, 실시 예의 캐스트를 착용하고 실생활 환경에서 느끼는 착용감을 1~10 사이의 점수로 1점 단위로 표현하도록 하고 이를 평균하여 점수를 부여하였다.
착용감 평균점수
실시예1 6.2
실시예2 7.0
실시예3 8.0
실시예4 7.0
실시예5 8.2
실시예6 9.2
실시예7 3.4
실시예8 5.2
실시예9 6.6
실시예10 6.0
실시예11 6.8
실시예12 8.0
실시예13 6.8
실시예14 8.0
실시예15 8.9
실시예16 3.3
실시예17 5.2
실시예18 6.5
비교예 3.0
관능시험결과 실시예 1 내지 18의 완충 패드가 설치된 캐스트에 대하여 완충 패드가 없이 외피만 있는 종래의 캐스트에 비하여 착용감이 우수한 것으로 나타났다. 다만, 발포체의 두께가 1㎜이며 발포 배율이 10배로 지나치게 얇은 경우인 PP에 대해서는 착용감 점수가 상대적으로 낮은 것으로 나타나 발포체 두께 및 발포 배율은 완충 패드의 재질에 따라 조정할 필요가 있음을 알 수 있다. 이 경우 Shore C 경도가 45를 초과하여 이로 인하여 착용감이 급격히 감소하는 것으로 파악되었다.
발포 배율이 20배인 PP에 대해서도 Shore C 경도가 45를 초과하여 착용감 평균점수가 5.2로 다른 실시예에 비해 낮은 점수를 나타내었다. 따라서 Shore C 경도가 45 이하인 조건을 충족시키는 것이 본 발명의 캐스트에 대한 착용감 증대에 중요한 요인인 것으로 파악되었다.
또한, 본 발명의 완충 패드를 적용함으로써 착용감이 높게 평가되는 이유는 캐스트 표면이 피부와 직접 맞닿을 때 주는 딱딱하거나 부자연스러운 감촉을 완충 패드가 완화해주기 때문인 것으로 파악되었다.
또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 캐스트는, 앞에서 설명한, 그물 형상을 구비하며 열가소성인 구조체(10), 상기 구조체(10)의 외면에 배치되는 외피(30) 및 상기 외피(30)의 외면에 배치되어 탄성력을 가지는 완충 패드(100)뿐만 아니라, 상기 완충 패드(100)의 외면에 배치되어 신체와 접촉되는 마감재(200)를 더 포함할 수 있다.
일례로, 상기 마감재(200)는 신체에 접촉되어 감촉을 더 좋게 느끼도록 할 수 있다.
일례로, 상기 외피(30), 상기 완충 패드(100) 및 상기 마감재(200)는 용융점이 상기 구조체(10)보다 클 수 있다.
따라서, 소정의 온도로 열을 가하는 경우, 상기 구조체(10)만 용융될 수 있으며, 상기 구조체(10)가 용융되더라도 상기 외피(30), 상기 완충 패드(100) 및 상기 마감재(200)는 용융되지 않을 수 있다.
일례로, 상기 완충 패드(100)는 상기 외피(30)보다 용융점이 클 수 있다.
또한, 일례로, 상기 마감재(200)는 공극률이 상기 완충 패드(100)와 다를 수 있다.
또한, 상기 마감재(200)는 마찰계수가 상기 완충 패드(100)와 다를 수 있다.
일례로, 상기 마감재(200)가 상기 완충 패드(100)보다 공극률이 큰 경우, 땀 또는 습기 등을 더욱 잘 흡수할 수 있다.
이와 반대로, 상기 마감재(200)가 상기 완충 패드(100)보다 공극률이 작은 경우, 신체에 접촉되는 면적이 커 안락함을 제공할 수 있으며 신체로부터 열을 더욱 많이 전달받을 수 있다.
결과적으로, 상기 마감재(200)는 계절에 따라, 연령에 따라 또는 기호에 따라 각각 다른 물성을 가지는 복수의 상기 마감재(200) 중 어느 하나가 선택되어 상기 완충 패드(100)의 외면에 배치될 수 있다.
일례로, 상기 마감재(200)는 천, 직물, 부직포, 합성섬유, 천연섬유, 고무 또는 합성수지 등일 수 있다.
다만, 여기에 한정되는 것은 아니며, 신체와 접촉되어 안락한 감촉을 줄 수 있는 재질이라면, 당업자의 입장에서 다양하게 변경될 수 있음은 자명하다.
또한, 상기 완충 패드(100) 역시 발포체에 한정되는 것은 아니며, 천, 직물, 부직포, 합성섬유, 천연섬유, 고무 또는 합성수지 등일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 캐스트는, 상기 완충 패드(100) 및 상기 외피(30) 사이에 형성되며, 상기 완충 패드(100) 및 상기 외피(30)와 공극률이 다른 제1 층(300)을 더 포함할 수 있다.
일례로, 상기 제1 층(300)은 공극률이 상기 완충 패드(100)보다 작을 수 있다
그 결과, 상기 완충 패드(100)가 상기 외피(30)로부터 떨어져 나가는 것을 방지하는 등, 상기 완충 패드(100)의 내구성을 강화할 수 있다.
또한, 상기 제1 층(300)은 상기 외피(30)와 상기 완충 패드(100)간의 연결을 구현할 수 있다.
상기 제1 층(300)의 일면 방향으로는 상기 외피(30)와 연결되며, 상기 제1 층(300)의 타면방향으로는 상기 완충 패드(100)와 연결될 수 있다.
상기 제1 층(300)은 상기 완충 패드(100)의 내구성을 강화할 뿐만 아니라 상기 완충 패드(100)가 상기 외피(30)의 소정의 위치에 고정되도록 할 수 있다.
일례로, 상기 제1 층(300)은 용융점이 상기 구조체(10)보다 클 수 있다.
일례로, 상기 제1 층(300)은 접착제의 역할을 수행하는 재질일 수 있다.
일례로, 상기 제1 층(300)은 상기 외피(30)가 용융되어 상기 완충 패드(100)의 공극에 배치됨에 따라 형성되는, 상기 외피(30) 및 상기 완충 패드(100)가 공존하는 영역을 의미할 수도 있다.
일례로, 상기 제1 층(300)은 상기 완충 패드(100)가 용융되어 상기 외피(30)의 공극에 배치됨에 따라 형성되는, 상기 외피(30) 및 상기 완충 패드(100)가 공존하는 영역을 의미할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열가소성 캐스트는, 상기 완충 패드(100) 및 상기 마감재(200) 사이에 형성되며, 상기 완충 패드(100) 및 상기 마감재(200)와 공극률이 다른 제2 층(400)을 더 포함할 수 있다.
일례로, 상기 제2 층(400)은 공극률이 상기 완충 패드(100) 및 상기 마감재(200)보다 작을 수 있다.
그 결과, 상기 마감재(200)가 상기 완충 패드(100)로부터 떨어져 나가는 것을 방지하는 등, 상기 마감재(200)의 내구성을 강화할 수 있다.
또한, 상기 제2 층(400)은 상기 마감재(200)와 상기 완충 패드(100)간의 연결을 구현할 수 있다.
상기 제2 층(400)의 일면 방향으로는 상기 완충 패드(100)와 연결되며, 상기 제2 층(400)의 타면방향으로는 상기 마감재(200)와 연결될 수 있다.
상기 제2 층(400)은 상기 마감재(200)의 내구성을 강화할 뿐만 아니라 상기 마감재(200)가 상기 완충 패드(100)의 소정의 위치에 고정되도록 할 수 있다.
일례로, 상기 제2 층(400)은 용융점이 상기 구조체(10)보다 클 수 있다.
일례로, 상기 제2 층(400)은 접착제의 역할을 수행하는 재질일 수 있다.
일례로, 상기 제2 층(400)은 상기 완충 패드(100)가 용융되어 상기 마감재(200)의 공극에 배치됨에 따라 형성되는, 상기 마감재(200) 및 상기 완충 패드(100)가 공존하는 영역을 의미할 수도 있다.
일례로, 상기 제2 층(400)은 상기 마감재(200)가 용융되어 상기 완충 패드(100)의 공극에 배치됨에 따라 형성되는, 상기 마감재(200) 및 상기 완충 패드(100)가 공존하는 영역을 의미할 수도 있다.
일례로, 상기 제1 층(300)은 공극률이 상기 제2 층(400)과 다를 수 있다.
일례로, 상기 제1 층(300)의 공극률은 상기 제2 층(400)의 공극률보다 클 수 있다.
그 결과, 상기 제1 층(300)은 상대적으로 상기 완충 패드(100)가 상기 외피(30)에 더욱 견고히 고정될 수 있도록 하며, 상기 제2 층(400)은 상대적으로 상기 마감재(200)의 공극으로 유입되는 땀, 습기를 잘 흡수할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
10 : 구조체 20 : 심재
30 : 외피 100 : 완충 패드

Claims (1)

  1. 열가소성 캐스트에 있어서,
    그물 형상을 구비하며 열가소성인 구조체;
    상기 구조체의 외면에 배치되는 외피; 및
    상기 외피의 외면에 배치되어 탄성력을 가지는 완충 패드를 포함하는 열가소성 캐스트.
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