WO2021066513A2 - 공기 중 이산화탄소를 이용해 경화하는 정형외과용 부목 - Google Patents

공기 중 이산화탄소를 이용해 경화하는 정형외과용 부목 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an orthopedic splint for curing using carbon dioxide in the air.
  • Orthopedic splint (sprint) is used to fix the affected area by wrapping it partially or entirely tightly to stabilize the affected area and limit the mobility of the affected area in case of an emergency such as a trauma or fracture, dislocation or sprain of the body It is a device to be used.
  • the sprint product consists of a support and a layer of hydraulically cured polyurethane resin that is coated or impregnated with the support.
  • An object of the present invention is to provide an orthopedic splint for curing using carbon dioxide in the air.
  • An object of the present invention is an orthopedic splint cured with moisture in the air, comprising: a support; It includes a cured body formed on the support, the cured body includes a polyurethane resin and a water generating agent, the polyurethane resin includes a polyisocyanate functional group that generates urea and carbon dioxide by reacting with moisture in the air, , The water generating agent reacts with the carbon dioxide and carbon dioxide in the air to generate water, and the water generated by the water generating agent is achieved by reacting with the polyisocyanate functional group.
  • the water generating agent may include Ca(OH) 2 .
  • the water generating agent may be 15 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyurethane resin.
  • the average particle size of the Ca(OH) 2 may be 0.5 to 5 ⁇ m.
  • the silica layer may be formed by spraying silica onto the second surface.
  • the silica layer may be 1 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the cured body.
  • an orthopedic splint for curing using carbon dioxide in the air.
  • FIG. 1 shows the structure of an orthopedic splint according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a view for explaining a method of manufacturing an orthopedic splint according to an embodiment of the present invention.
  • the orthopedic splint 1 cured by moisture in the air according to the present invention is formed on the support 10, the cured body 20 formed on the support 10, and the cured body 20 It includes a silica layer 30.
  • the first surface of the cured body 20 faces the support 10, and the silica layer 30 is formed on the second surface.
  • the cured body 20 includes a polyurethane resin and a water generating agent, and the polyurethane resin includes a polyisocyanate functional group that generates urea and carbon dioxide by reacting with moisture in the air, and the water generating agent generates a polyisocyanate functional group. Water is produced by reacting with one carbon dioxide and carbon dioxide in the air, and the water produced by the water generating agent reacts with the polyisocyanate functional group.
  • Polyurethane resins include polyisocyanates and polyols, and may further include side reaction inhibitors, antifoaming agents, catalysts, and oils.
  • the final NCO% of the polyurethane resin may be 12% to 16%.
  • the catalyst may be an amine type, and is used to control the curing time of the polyurethane resin.
  • the water generating agent may be Ca(OH) 2 , and the water generating agent may be 15 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the polyurethane resin. If the content of the water generating agent is 15 parts by weight or less, there is a problem in that the degree of foaming is increased and the strength is decreased. On the other hand, when the content of the water generating agent is 30 parts by weight or more, there is no effect of improving the degree of foaming, and the viscosity increases, resulting in lower productivity.
  • the average particle size of Ca(OH) 2 may be 0.5 to 5 ⁇ m. If the average particle size is less than 0.5um, the entire surface area is widened, resulting in a problem of lowering the storage stability of the product. On the other hand, when the average particle size is 5um or more, there is a problem that the reactivity decreases and the participation in the curing reaction of the product decreases.
  • the support 10 may be in the form of a film or plate. Glass fiber or nonwoven fabric may be used as the support, but is not limited thereto.
  • the orthopedic splint according to the present invention may be packaged in a wrapping paper. After the cured body 20 is coated or impregnated on the support 10, in order to block it from the outside atmosphere, a packaging paper having excellent external and blocking power such as an aluminum pouch should be used.
  • the support 10 is stored in an oven at 50 to 80° C. for about 6 to 10 hours to remove residual moisture, and the dry air supplied to the facility has a relative humidity of about 2 to 10%. I can.
  • the present invention is a chain reaction with -NCO of polyurethane by using Ca(OH) 2 which can generate water through reaction with CO 2 gas in the atmosphere without artificially using water in curing the existing polyurethane resin. To cure the product.
  • the silica layer 30 may be formed by spraying silica on the second surface of the cured body 20.
  • the silica layer 30 shortens the initial curing time by attracting water, which is an initiator, to the cycle reaction of the polyurethane resin.
  • the amount of silica may be 1 to 10 parts by weight or 2.5 to 6 parts by weight based on 100 parts by weight of the cured body 20. If it is less than 1 part by weight, the shortening of the curing time is insignificant, and if it is greater than 10 parts by weight, the appearance of the product becomes poor, and the storage stability of the product decreases.
  • the silica layer 30 may be formed immediately before packaging of the product.
  • the silica layer 30 is formed by spraying silica at or after the time when the support 10 and the cured body 20 and the roll are bonded or after being combined to form the silica layer 30 and then immediately packaged.
  • urethane resin NCO 15.7%
  • DMDEE 1P Water 20P
  • Ca(OH) 2 Ca(OH) 2
  • the foaming ratio (%) according to the average particle size and content is shown in Table 1.
  • P is the weight part of Ca(OH) 2 relative to 100 parts by weight of the cured product.
  • the CO 2 generation time was measured while changing the content of Ca(OH) 2 and the amount of silica used.
  • the CO 2 generation time is proportional to the foaming time.
  • Table 2 shows the CO 2 generation time according to the content of Ca(OH) 2 and the amount of silica used.

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
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.
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 일실시예에 따른 정형외과용 부목의 구조를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 정형외과용 부목의 제조방법을 설명하기 위한 도면이다.
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)2의 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 반응하는 정형외과용 부목.
  2. 제1항에서 있어서,
    상기 물생성제는 Ca(OH)2를 포함하는 정형외과용 부목.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 물생성제는 상기 폴리우레탄 수지 100중량부에 대해 15 내지 30중량부인 정형외과용 부목.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 Ca(OH)2의 평균입자크기는 0.5 내지 5um인 정형외과용 부목.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 경화체는,
    상기 지지체와 접하는 제1면과;
    상기 지지체와 접하지 않는 제2면을 포함하며,
    상기 정형외과용 부목은 상기 제2면에 위치하는 실리카층을 더 포함하는 정형외과용 부목.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 실리카층은 실리카를 상기 제2면에 스프레이하여 형성된 정형외과용 부목.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 실리카층은 상기 경화체 100중량부에 대해 1 내지 10중량부인 정형외과용 부목.
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