선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 절단 장애인을 위해 의지용 소켓 라이너의 장시간 착용에 따른 땀 문제를 해결하기 위해 2액형 타입의 의료용 실리콘 수지를 이용한 재활 의지용 라이너 제품에 수분 흡수 기능을 부여하였다. 이러한 기능을 부여하기 위해 입자 크기가 다른 아크릴계 고흡수성 수지 3가지를 선택하여 배합비를 설정하고 2액형 타입의 의료용 실리콘 소재에 적용해서 수분을 흡수하는 기능을 갖는 새로운 실리콘 소재를 개발하였다.
제안 방법
- 무정형 형태의 입자 사이즈가 다른 아크릴계 TPY-900, GE-500F, GS-1000의 입자 사이즈와 형태를 관찰하기 위해 FESEM(JSM6700F, JEOL, Tokyo, Japan) 장비를 이용하여 Figure 1에 나타내었다. 고흡수성 수지의 wt%를 고정시켜 놓고 고흡수성 수지의 입자 사이즈에 따른 실리콘 수지의 특성 변화를 다양한 실험을 통해 알아보았다. 먼저 시트 금형에서 탈형시킨 실리콘 시편에 대한 인장력과 신장율에 대한 특성을 알아보기 위하여 KS M 6782의 표준 시편인 아령 2호형으로 제작한 인장 시편 절단기를 이용하여 시편을 채취하였다.
- 이러한 기능을 부여하기 위해 입자 크기가 다른 아크릴계 고흡수성 수지 3가지를 선택하여 배합비를 설정하고 2액형 타입의 의료용 실리콘 소재에 적용해서 수분을 흡수하는 기능을 갖는 새로운 실리콘 소재를 개발하였다. 고흡수성 수지의 첨가에 의한 실리콘 수지의 제조시 입자 사이즈와 함량을 달리하면서 인장, 인열, 압축, 경도에 대한 기계적 물성 변화를 알아보았으며, 시간에 따른 실리콘 수지의 흡수성을 측정하였다. 또한 전자현미경을 통해 고흡수성 수지의 입자 형태와 실리콘 수지와의 분포도를 관찰하였다.
- 시간에 따른 실리콘 수지의 흡수성을 알아보기 위해 5x5 mm 크기로 시편을 채취하여 물이 담긴 비이커에 함침시켜 1, 3, 5, 30 min 마다 흡수력의 변화를 측정하였다. 또한 무정형 형태의 3가지 고흡수성 수지의 입자 형태와 액체 질소를 이용하여 동결시킨 후 금으로 코팅하여 제작한 실리콘 시편의 분산도를 FESEM(JSM6700F, JEOL, Tokyo, Japan) 장비를 이용하여 관찰하였다.
- 고흡수성 수지의 첨가에 의한 실리콘 수지의 제조시 입자 사이즈와 함량을 달리하면서 인장, 인열, 압축, 경도에 대한 기계적 물성 변화를 알아보았으며, 시간에 따른 실리콘 수지의 흡수성을 측정하였다. 또한 전자현미경을 통해 고흡수성 수지의 입자 형태와 실리콘 수지와의 분포도를 관찰하였다.
- 무정형 형태인 고흡수성 수지의 입자 형태를 관찰하고 실리콘에 적용하여 제조한 흡수성 실리콘과 비흡수성 실리콘에 대한 기계적 특성, 흡수성, 분산도의 관찰을 통해 다음과 같은 결론을 얻었다.
- Ltd) 경도계를 사용하여 시편 중앙을 3번 측정한 값의 평균값을 계산하였다. 시간에 따른 실리콘 수지의 흡수성을 알아보기 위해 5x5 mm 크기로 시편을 채취하여 물이 담긴 비이커에 함침시켜 1, 3, 5, 30 min 마다 흡수력의 변화를 측정하였다. 또한 무정형 형태의 3가지 고흡수성 수지의 입자 형태와 액체 질소를 이용하여 동결시킨 후 금으로 코팅하여 제작한 실리콘 시편의 분산도를 FESEM(JSM6700F, JEOL, Tokyo, Japan) 장비를 이용하여 관찰하였다.
- 시험 조건은 작동 변위가 10 mm, 인장속도는 500±50 mm/min로 시편이 끊어질 때까지의 최대 인장 강도와 신장율 값을 만능 재료시험기(Instron 5565)를 이용하여 측정하였다.
- 본 연구에서는 절단 장애인을 위해 의지용 소켓 라이너의 장시간 착용에 따른 땀 문제를 해결하기 위해 2액형 타입의 의료용 실리콘 수지를 이용한 재활 의지용 라이너 제품에 수분 흡수 기능을 부여하였다. 이러한 기능을 부여하기 위해 입자 크기가 다른 아크릴계 고흡수성 수지 3가지를 선택하여 배합비를 설정하고 2액형 타입의 의료용 실리콘 소재에 적용해서 수분을 흡수하는 기능을 갖는 새로운 실리콘 소재를 개발하였다. 고흡수성 수지의 첨가에 의한 실리콘 수지의 제조시 입자 사이즈와 함량을 달리하면서 인장, 인열, 압축, 경도에 대한 기계적 물성 변화를 알아보았으며, 시간에 따른 실리콘 수지의 흡수성을 측정하였다.
- 시험 조건은 작동 변위가 10 mm, 인장속도는 500±50 mm/min로 시편이 끊어질 때까지의 최대 인장 강도와 신장율 값을 만능 재료시험기(Instron 5565)를 이용하여 측정하였다. 인열 특성은 KS M 6783의 표준 시편인 칼자국 없는 앵글형으로 제작한 인열 시편 절단기를 이용하여 시편을 채취한 후 인장 시험과 동일한 시험기와 시험 조건으로 시편이 끊어질 때까지의 최대 인열력과 시간을 측정하였다. 압축 강도 시험에 사용한 시편은 KS M ISO 844 규격의 표준 시편인 100x100x3 mm로 채취하였고, 실험 조건은 하중 속도를 20±2 mm/min로 하여 50 Kgf 가했을 때까지의 변화를 알아보았고, 경도 변화는 바늘이 원형 형태인 Shore F 타입의 ASKER(KOBUNSHI KEIKI Co.
- 제조 과정은 실리콘 A액과 B액을 종이컵에 50:50으로 계량하고 각각의 정해진 양의 고흡수성 수지를 첨가하여 5분간 믹싱 후 진공 탈포 과정을 통해 실리콘 이형제가 도포된 크기가 300x300x5 mm인 시트 금형에 주입하여 120~140 ℃오븐에서 10분 정도 경화시켜 제조하였다.
- 비흡수성 실리콘에 고흡수성 수지 3 wt%를 적용한 흡수성 실리콘의 구조 변화와 분산도를 전자현미경으로 관찰한 결과를 Figure 6에 나타내었다. 탄성체인 실리콘을 상온에선 관찰하기가 어렵기 때문에 각각의 시편을 동결시켜 절단한 후 금으로 표면을 코팅하여 단면을 관찰하였다. 같은 배율에서 (c)는 (a), (b)에 비해 분산도가 낮은 것으로 보이며 입자 크기도 (a), (b)에 비해 크게 보이는 것을 알 수 있다.
대상 데이터
- 고흡수성 수지를 이용한 흡수성 실리콘 제조에 사용한 원료는 BLUESTAR SILICONES GERMANY GMBH사의 SILBIONE RTV 4404 A와 SILBIONE RTV 4404 B로 2액형의 액상 타입으로서 재활 의지 분야에 적용하기 위해 의료용 제품을 선택하였으며, 고흡수성 수지는 Figure 1의 (a), (b), (c)와 같이 TPY사의 무정형 형태의 입자 사이즈가 다른 아크릴계 TPY-900, GE-500F, GS-1000을 사용하였다. 또한 시편 제작용 금형에 사용한 이형제는 ShinEtsu사의 KF-96인 실리콘 이형제를 사용하였다.
- 고흡수성 수지를 이용한 흡수성 실리콘 제조에 사용한 원료는 BLUESTAR SILICONES GERMANY GMBH사의 SILBIONE RTV 4404 A와 SILBIONE RTV 4404 B로 2액형의 액상 타입으로서 재활 의지 분야에 적용하기 위해 의료용 제품을 선택하였으며, 고흡수성 수지는 Figure 1의 (a), (b), (c)와 같이 TPY사의 무정형 형태의 입자 사이즈가 다른 아크릴계 TPY-900, GE-500F, GS-1000을 사용하였다. 또한 시편 제작용 금형에 사용한 이형제는 ShinEtsu사의 KF-96인 실리콘 이형제를 사용하였다.
- 고흡수성 수지의 wt%를 고정시켜 놓고 고흡수성 수지의 입자 사이즈에 따른 실리콘 수지의 특성 변화를 다양한 실험을 통해 알아보았다. 먼저 시트 금형에서 탈형시킨 실리콘 시편에 대한 인장력과 신장율에 대한 특성을 알아보기 위하여 KS M 6782의 표준 시편인 아령 2호형으로 제작한 인장 시편 절단기를 이용하여 시편을 채취하였다. 시험 조건은 작동 변위가 10 mm, 인장속도는 500±50 mm/min로 시편이 끊어질 때까지의 최대 인장 강도와 신장율 값을 만능 재료시험기(Instron 5565)를 이용하여 측정하였다.
데이터처리
- 압축 강도 시험에 사용한 시편은 KS M ISO 844 규격의 표준 시편인 100x100x3 mm로 채취하였고, 실험 조건은 하중 속도를 20±2 mm/min로 하여 50 Kgf 가했을 때까지의 변화를 알아보았고, 경도 변화는 바늘이 원형 형태인 Shore F 타입의 ASKER(KOBUNSHI KEIKI Co. Ltd) 경도계를 사용하여 시편 중앙을 3번 측정한 값의 평균값을 계산하였다.
성능/효과
- 이러한 결과는 분산도가 가장 낮은 SAP-3가 실리콘이 경화되는 시간 동안 표면에 몰리면서 표면 경도를 높이는 작용으로 생긴 결과로 생각된다. 5 wt%를 적용한 (b)의 그래프는 3가지 모두 실리콘과 비슷한 결과를 보이고 있는데 (a)보다 SAP의 함량이 증가되면서 실리콘의 표면 경도만을 증가시키지 않고 전체적으로 분산되어 나온 결과로 판단된다. SAP 함량이 가장 많은 (c)는 비흡수성 실리콘 대비 과량 첨가로 인해 기계적 물성 저하와 입자 사이즈의 차이에 의해 변위량이 증가한 것으로 생각된다.
- 1) 흡수성 실리콘의 기계적 물성은 인장, 인열, 압축, 경도 실험을 통해 고흡수성 수지 중에서 입자 사이즈가 작고 분산도가 좋은 SAP-1 3 wt%를 적용했을 경우 가장 효과가 좋았으나, 기계적 물성을 향상시키는데 사용되는 충진제가 아닌 흡수성을 부여하기 위한 첨가제이기 때문에 실리콘 자체의 물성은 저하되는 것을 알 수 있었다.
- 2) 비흡수성 실리콘에 고흡수성 수지 3 wt%를 적용한 흡수성 실리콘의 구조 변화와 분산도를 전자현미경으로 관찰한 결과 SAP-3는 SAP-1, 2에 비해 분산도가 낮았으며 입자 크기도 큰 것을 알 수 있었다.
- 3) 흡수성 실험을 통해 입자 사이즈가 가장 큰 SAP-3가 다른 SAP-1, 2에 비해 변화량이 크게 나타났으며 시간에 따라 계속적으로 흡수량이 증가하는 것을 알 수 있었다.
- SAP를 3 wt% 첨가한 경우 압축 특성과 마찬가지로 분산도가 가장 낮은 SAP-3가 실리콘이 경화되는 시간 동안 표면에 몰리면서 비흡수성 실리콘에 비해 표면 경도가 높아진 것을 알 수 있다. 5 wt%를 적용한 경우 SAP-1, 2, 3 모두 비흡수성 실리콘과 비슷한 결과를 보이고 있는데 3 wt% 보다 SAP의 함량이 증가되면서 실리콘의 표면 경도만을 증가시키지 않고 실리콘에 잘 분산되어 나온 결과로 판단된다. SAP 양이 가장 많이 적용된 7 wt%는 비흡수성 실리콘 대비 과량 첨가로 인해 기계적 물성 저하와 입자 사이즈의 차이에 의해 경도값이 줄어드는 경향을 나타냈다.
- 5 wt%를 적용한 경우 SAP-1, 2, 3 모두 비흡수성 실리콘과 비슷한 결과를 보이고 있는데 3 wt% 보다 SAP의 함량이 증가되면서 실리콘의 표면 경도만을 증가시키지 않고 실리콘에 잘 분산되어 나온 결과로 판단된다. SAP 양이 가장 많이 적용된 7 wt%는 비흡수성 실리콘 대비 과량 첨가로 인해 기계적 물성 저하와 입자 사이즈의 차이에 의해 경도값이 줄어드는 경향을 나타냈다.
- 따라서 고흡수성 수지의 입자 사이즈가 작고 함량이 적을수록 실리콘에 비해 인열력은 향상되고 끊어지는 시간은 짧아지는 것을 알 수 있다. 그러나 결과값의 범위가 크지 않은 것으로 미루어 볼 때 전반적으로 인장 특성에 비해 인열 특성은 고흡수성 수지의 유무에 관계없이 실리콘의 물성에 크게 영향을 받지 않는 것으로 판단된다.
- SAP-2, 3은 실리콘에 비해 인열력과 끊어지는 시간이 감소하고 있는 것을 알 수 있는데, 입자 사이즈가 커지고 함량이 증가하면서 실리콘과의 분산도가 낮아지고 충진제의 효과가 나타나지 않았기 때문으로 판단된다. 따라서 고흡수성 수지의 입자 사이즈가 작고 함량이 적을수록 실리콘에 비해 인열력은 향상되고 끊어지는 시간은 짧아지는 것을 알 수 있다. 그러나 결과값의 범위가 크지 않은 것으로 미루어 볼 때 전반적으로 인장 특성에 비해 인열 특성은 고흡수성 수지의 유무에 관계없이 실리콘의 물성에 크게 영향을 받지 않는 것으로 판단된다.
- SAP 함량이 가장 많은 (c)는 비흡수성 실리콘 대비 과량 첨가로 인해 기계적 물성 저하와 입자 사이즈의 차이에 의해 변위량이 증가한 것으로 생각된다. 따라서 기계적 물성 실험인 인장, 인열 실험 결과와 마찬가지로 압축 특성도 SAP-1을 적용했을 때 다른 SAP-2, 3에 비해 실리콘과 가장 유사한 물성을 나타내고 있는 것을 알 수 있다.
- 본 연구의 결과들을 종합해보면 실리콘 자체는 물을 흡수하는 기능이 전혀 없는데 반해 고흡수성 수지가 적용되면 기계적 물성은 저하되지만 흡수성은 입자 사이즈가 크면 클수록 높게 나타내는 것을 알 수 있다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.