KR102108768B1 - Antibacterial Mask - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 항균 마스크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 마스크의 내부에 일라이트를 포함하는 항균 성분을 함유하는 부직포를 삽입하여 구성함으로써 항균 성능이 향상된 마스크에 관한 것이다.The present invention relates to an antimicrobial mask, and more particularly, to a mask having improved antimicrobial performance by inserting a nonwoven fabric containing an antimicrobial component containing illite inside the mask.
내피 및 외피 사이에 부직포가 적층되어 형성되는 마스크는 먼지나 유해물질을 차단하기 위한 목적으로 사용되고 있으나, 항균 성능이 부족하여 장시간 착용 시 각종 세균이 호흡기를 통해 침투할 우려가 있다. 이러한 이유로 상기 부직포에 항균 물질을 포함시켜 항균 성능을 향상시킨 마스크가 개발되고 있다.The mask formed by laminating a nonwoven fabric between the inner skin and the outer skin is used for the purpose of blocking dust or harmful substances. However, due to the lack of antimicrobial performance, various bacteria may penetrate through the respiratory tract when worn for a long time. For this reason, masks having improved antibacterial performance by including an antibacterial material in the nonwoven fabric have been developed.
예를 들어, 대한민국 공개실용신안공보 20-2011-0002632호에서는 몸체부를 일라이트 부직포로 구성하여 유해물질을 차단하고 항균 및 탈취 작용을 하는 마스크가 개시되어 있다. 또한, 대한민국 공개실용신안공보 20-2013-0004992호에서도 일라이트 분말을 함유하는 부직포를 포함함으로써 유해물질을 차단하는 마스크가 개시되어 있다. For example, Republic of Korea Utility Model Publication 20-2011-0002632 discloses a mask that consists of a body made of an illite non-woven fabric to block harmful substances and to act as an antibacterial and deodorizing agent. In addition, Korean Patent Application Publication No. 20-2013-0004992 discloses a mask that blocks harmful substances by including a nonwoven fabric containing illite powder.
일라이트는 일반적으로 항균, 탈취의 효과가 있는 물질로 알려져 있으므로, 상기 선행기술들에 개시된 일라이트 부직포는 마스크에 유효할 것으로 생각된다. 그러나 상기 선행기술들에서는 일라이트 부직포를 내피와 외피 사이에 적층하는 점에 대해서만 기재되어 있어 이를 통한 구체적인 항균 성능의 향상이 확인되지 않고 있다. 일라이트 자체로는 항균 성능이 확인되나 이를 부직포에 함유하도록 하여 마스크에 적용하는 경우 충분한 항균 성능이 발현되지 않는 것으로 나타나 상기 선행기술들로부터는 항균 마스크를 제조하기 곤란한 문제점이 있다.Since illite is generally known as a material having antibacterial and deodorizing effects, it is believed that the illite nonwoven fabric disclosed in the prior arts is effective for masks. However, in the above prior arts, only the point of laminating the illite nonwoven fabric between the inner skin and the outer skin is not confirmed. Although the anti-light performance is confirmed by the illite itself, when it is applied to a mask by containing it in a non-woven fabric, it appears that sufficient antibacterial performance is not exhibited, which makes it difficult to manufacture an antibacterial mask from the prior art.
또한, 대한민국 등록특허공보 10-1914429호에서는 마스크에 항균 소취 기능을 부여하기 위하여 일라이트를 소취성 입자로 사용하고 은 나노입자를 통해 항균 성능을 얻고 있는 등 일라이트만을 적용해서는 항균 성능을 얻기에는 부족한 것으로 나타나고 있다.In addition, in Korean Patent Registration No. 10-1914429, to provide an antibacterial deodorizing function to a mask, illite is used as deodorizing particles and antibacterial performance is obtained through silver nanoparticles. It appears to be insufficient.
본 발명은 상기와 같은 종래기술들을 감안하여 안출된 것으로서, 일라이트를 함유하는 부직포의 항균 성능을 향상시킬 수 있도록 이온교환한 일라이트를 적용함으로써 항균 성능이 향상된 마스크를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention has been devised in view of the prior art as described above, and an object thereof is to provide a mask with improved antibacterial performance by applying ion-exchanged illite to improve antibacterial performance of a non-woven fabric containing illite. .
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 항균 마스크는 몸체부 및 상기 몸체부의 양측에 형성되는 고정끈으로 구성되되, 상기 몸체부는 내피, 외피 및 상기 내피와 외피 사이에 삽입되는 부직포로 이루어지며, 상기 부직포는 구리 이온교환된 일라이트를 함유하는 부직포인 것을 특징으로 한다.Antibacterial mask of the present invention for achieving the above object is composed of a body portion and a fixing strap formed on both sides of the body portion, the body portion is made of an endothelial, an outer shell and a nonwoven fabric inserted between the inner shell and the outer shell, The nonwoven fabric is characterized in that it is a nonwoven fabric containing copper ion-exchanged illite.
이때, 상기 구리 이온교환된 일라이트는 이온교환 전에 비해 20 내지 40 중량%의 구리 함량이 증가된 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the copper ion-exchanged illite has an increased copper content of 20 to 40% by weight compared to before the ion exchange.
또한, 상기 부직포는 구리 이온교환된 일라이트의 수용액에 부직포를 함침하여 제조될 수 있다.In addition, the nonwoven fabric may be prepared by impregnating a nonwoven fabric in an aqueous solution of copper ion-exchanged illite.
본 발명의 마스크는 일라이트를 함유하는 부직포의 항균 성능을 향상시킬 수 있도록 이온교환한 일라이트를 적용함으로써 항균 성능이 향상되는 효과를 나타낸다.The mask of the present invention exhibits an effect of improving antibacterial performance by applying ion-exchanged illite to improve the antibacterial performance of the non-woven fabric containing the illite.
도 1은 본 발명에 따른 마스크의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 2는 실시예 및 비교예에 따른 부직포에 대하여 포도상구균의 초기배지(a)에서 18시간 후 배지(b)를 관찰한 사진이다.
도 3은 실시예 및 비교예에 따른 부직포의 암모니아 농도 감소 정도를 측정한 그래프이다.1 is a perspective view showing the structure of a mask according to the present invention.
Figure 2 is a photograph of observing the medium (b) after 18 hours in the initial medium (a) of staphylococcus against the nonwoven fabric according to the Examples and Comparative Examples.
3 is a graph measuring the degree of ammonia concentration reduction of the nonwoven fabric according to Examples and Comparative Examples.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The terms or words used in the present specification and claims should not be interpreted as being limited to ordinary or lexical meanings, and the inventor can appropriately define the concept of terms in order to best describe his or her invention. Based on the principle that it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention.
본 발명에 따른 마스크는 도 1에 도시된 바와 같이 내피와 외피, 상기 내피와 외피 사이에 삽입되는 부직포가 적층되어 이루어지는 몸체부와 상기 몸체부의 양측에 형성되어 사용자의 귀에 걸어 고정하도록 하는 고정끈으로 구성되는 일반적인 마스크의 구조로 이루어진다. 상기 몸체부는 상기 내피, 부직포, 외피를 적층한 후 박음질함으로써 제조되며, 상기 부직포는 여과의 기능과 더불어 마스크의 형태를 지지하는 역할을 하게 된다. 본 발명에서는 상기 부직포로서 일라이트 입자를 포함하는 일라이트 부직포를 적용하고 있으며 이를 통해 마스크의 항균 성능을 부여하게 된다.The mask according to the present invention is formed on both sides of the body portion made of a non-woven fabric interposed between the inner skin and the outer skin, the inner skin and the outer skin as shown in FIG. It consists of the structure of a general mask. The body part is manufactured by laminating the inner skin, the nonwoven fabric, and the outer skin, and then sewing it, and the nonwoven fabric serves to support the shape of the mask together with the function of filtration. In the present invention, an illite nonwoven fabric including illite particles is applied as the nonwoven fabric, thereby imparting antibacterial performance of the mask.
일라이트는 천연 광물로서 다양한 형태로 존재하나 K0.75[Al1.75(Mg·Fe2＋)0.25](Si3.50Al0.50)O10(OH)2의 화학구조를 가진 것이 일반적이다. 이러한 화학구조로 이루어지기 때문에 상기 일라이트는 금속 이온 교환이 용이한 특징을 가지고 있다. 즉, 상기 칼륨 등의 이온화 가능한 성분을 이온 교환함으로써 항균 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 예상된다.Illite is a natural mineral and exists in various forms, but it is common to have a chemical structure of K 0.75 [Al 1.75 (Mg · Fe 2+ ) 0.25 ] (Si 3.50 Al 0.50 ) O 10 (OH) 2 . Since it is made of such a chemical structure, the illite has a characteristic of easy metal ion exchange. That is, it is expected that the antibacterial performance can be improved by ion-exchanging the ionizable components such as potassium.
일라이트의 이온교환은 대한민국 등록특허공보 10-0383454호에서도 공지되어 있는데, (Al1.875Fe0.055Mg0.018)(Al0.55Si3.45)O10(OH)2(Na0.0446K0.61)·H2O의 화학구조를 가진 일라이트를 은 이온 교환하여 (Al1.875Fe0.055Mg0.018)(Al0.55Si3.45)O10(OH)2(Na0.0446-xAgyK0.61-z)·H2O의 화학구조를 가진 이온교환 일라이트를 제조함으로써 항균성능을 얻고 있다.Ion exchange of illite is also known from Korean Patent Publication No. 10-0383454, (Al 1.875 Fe 0.055 Mg 0.018 ) (Al 0.55 Si 3.45 ) O 10 (OH) 2 (Na 0.0446 K 0.61 ) · H 2 O Chemical structure of H 2 O (Al 1.875 Fe 0.055 Mg 0.018 ) (Al 0.55 Si 3.45 ) O 10 (OH) 2 (Na 0.0446-x Ag y K 0.61-z ) By producing ion-exchanging illite having an antibacterial performance.
은 입자가 항균 효과를 나타내는 것을 널리 알려진 것이나, 마스크에 적용하기에는 공정과 비용에서 경제성이 없기 때문에 본 발명에서는 일라이트 자체를 적절하게 가공함으로써 항균 효과를 얻을 수 있는 방법을 모색하였다.It is widely known that silver particles exhibit an antibacterial effect, but because the process and cost are not economical to apply to a mask, the present invention sought a method to obtain an antibacterial effect by appropriately processing the illite itself.
본 발명에서 사용하는 일라이트를 한국지질자원연구원에 의뢰하여 원소분석을 한 결과는 표 1과 같다.Table 1 shows the results of elemental analysis by requesting the Korea Institute of Geoscience and Mineral Resources to use illite used in the present invention.
상기 일라이트는 기본 화학구조식에 포함되는 Al, Fe, Mg, K, Na, Al, Si 외에도 금속 성분을 함유하고 있는데, 시료로서 판매되는 일라이트에 비해 항균 활성이 높은 것으로 나타났다. 이는 상기 일라이트에 함유된 구리, 아연 등의 금속 성분때문일 것으로 예측되었다.The illite contains metal components in addition to Al, Fe, Mg, K, Na, Al, and Si included in the basic chemical structural formula, and it has been shown that the illite has a higher antibacterial activity than the illite sold as a sample. It was predicted that this was due to metal components such as copper and zinc contained in the illite.
상기와 같은 결과로부터 상기 일라이트의 항균 활성을 높이기 위하여 일라이트를 구리 이온교환하여 이온교환 일라이트를 제조하였다.From the above results, in order to increase the antibacterial activity of the illite, an ion exchange illite was prepared by exchanging copper with copper.
100 중량부의 일라이트를 2,000 중량부의 증류수에 분산시킨 후 0.1N의 NaOH를 부가하여 중화시킨 후 0.1N의 염화구리(CuCl2) 수용액 20 중량부를 부가하여 24시간 동안 교반함으로써 이온교환을 수행하였다. 이온교환 일라이트는 여과 및 수세하여 80 내지 100℃의 온도에서 건조시켰다. 이온교환 전후의 일라이트에 대한 원소분석을 실시한 결과, 이온교환 전 구리의 함량은 169㎎/㎏이었으나, 이온교환 후 248㎎/㎏으로 증가하였다.Ion exchange was performed by dispersing 100 parts by weight of illite in 2,000 parts by weight of distilled water, neutralizing by adding 0.1N of NaOH, and then adding 20 parts by weight of 0.1N of copper chloride (CuCl 2 ) aqueous solution and stirring for 24 hours. The ion exchange illite was filtered and washed with water and dried at a temperature of 80 to 100 ° C. As a result of elemental analysis of illite before and after ion exchange, the content of copper before ion exchange was 169 mg / kg, but increased to 248 mg / kg after ion exchange.
이러한 이온교환에 의해 구리의 함량은 이온교환의 조건에 따라 20 중량% 이상 증가할 수 있으며, 상기 구리의 함량이 20 내지 40 중량% 증가될 때 마스크의 항균성능이 향상되는 것으로 나타났다. 상기 구리의 함량은 이온교환의 시간을 증가시키더라도 40 중량%를 넘기 어려운 것으로 나타났으며 다른 수단에 의해 구리의 함량을 증가시키더라도 항균성능의 향상은 나타나지 않는 것을 확인하였다. 또한, 구리의 함량이 20 중량% 미만으로 증가했을 경우에는 이온교환에 따른 항균성능의 향상에 대한 효과가 나타나지 않는 것으로 나타났다.The content of copper can be increased by 20% or more by ion exchange according to the conditions of ion exchange, and it has been shown that the antibacterial performance of the mask is improved when the content of copper is increased by 20 to 40% by weight. The content of copper was found to be difficult to exceed 40% by weight even if the time of ion exchange was increased, and it was confirmed that even if the content of copper was increased by other means, the improvement of antibacterial performance was not observed. In addition, when the content of copper increased to less than 20% by weight, it was found that the effect of improving the antibacterial performance due to ion exchange did not appear.
상기 부직포는 상기 구리 이온교환된 일라이트를 수용액으로 제조한 후 여기에 부직포를 함침하고, 함침 후 건조하는 과정을 통해 제조될 수 있다. 이 경우 함침 전후이 부직포의 건조중량은 함침시간이나 농도에 따라 달라질 수 있는데, 건조중량을 기준으로 함침 후 5 내지 15 중량%의 중량이 증가할 때 항균효과 및 탈취효과가 우수한 것으로 나타났으며, 공정의 면에서도 함침시간을 최소화하면서 충분한 일라이트가 포함된 부직포를 제조할 수 있는 것으로 나타났다.The nonwoven fabric may be prepared through the process of preparing the copper ion-exchanged illite as an aqueous solution, impregnating the nonwoven fabric therein, and then drying it. In this case, the dry weight of the non-woven fabric before and after impregnation may vary depending on the impregnation time or concentration. When the weight of 5 to 15 wt% increases after impregnation based on the dry weight, it has been shown that the antibacterial and deodorizing effects are excellent. Also, it was found that a non-woven fabric containing sufficient illite could be produced while minimizing the impregnation time.
본 발명의 마스크의 항균성능을 확인하기 위하여 248㎎/㎏의 구리를 함유하는 이온교환된 일라이트를 5 중량% 함유하는 증류수에 폴리프로필렌 재질의 부직포를 10분 간 함침한 후 80℃에서 3시간 동안 건조하여 마스크용 부직포 시료를 제조하였다(실시예). 또한, 비교를 위하여 시판되는 일라이트 분말을 실시예와 동일한 방법으로 함침한 부직포 시료를 제조하였다(비교예). In order to confirm the antibacterial performance of the mask of the present invention, a polypropylene nonwoven fabric was immersed in distilled water containing 5% by weight of ion-exchanged illite containing 248mg / kg copper for 10 minutes, and then at 80 ° C for 3 hours. During drying, a nonwoven fabric sample for a mask was prepared (Example). Further, for comparison, a non-woven fabric sample impregnated with commercially available illite powder was prepared in the same manner as in Example (Comparative Example).
항균성능의 시험은 KS K 0693:2016에 따라 실시하였으며 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 시험하였다. 실시예, 비교예의 부직포에 대한 포도상구균 및 폐렴균에 대한 항균시험을 실시하였으며, 사용균주는 Staphylococcus aureus ATCC 6538 및 Klebsiella pneumoniae ATCC 4352를 사용하였다. 배지를 제조할 때 접종균의 0.05% 농도로 비이온계면활성제를 사용하였다. 표준포로는 KS K 0905에 따른 염색견뢰도용 첨부백포를 사용하였다.The antibacterial performance was tested in accordance with KS K 0693: 2016 and commissioned by the Korea Far Infrared Application Evaluation Research Institute. Antibacterial tests for Staphylococcus aureus and Pneumococcus were performed on nonwoven fabrics of Examples and Comparative Examples, and strains used were Staphylococcus aureus ATCC 6538 and Klebsiella pneumoniae ATCC 4352. When preparing the medium, a nonionic surfactant was used at a concentration of 0.05% of the inoculum. As a standard cloth, an attached white cloth for color fastness according to KS K 0905 was used.
18시간 후 균수를 측정한 결과는 표 2와 같다.Table 2 shows the results of measuring the number of bacteria after 18 hours.
실시예의 경우 도 2에 도시한 바와 같이 포도상구균의 초기배지(a)에서 18시간 후 배지(b)에서는 균주가 거의 사멸되는 것을 확인할 수 있고, 폐렴균에 대해서도 초기배지(c)에 대하여 18시간 후 배지(d)에서는 균주가 거의 사멸되는 것을 확인할 수 있다. 이는 비교예에서보다 더 높은 항균성능을 나타내는 것이다. 비교예에서 사용한 일라이트에도 구리는 함유되어 있으나, 시험 결과로부터 이온교환에 의해 구리가 흡착될 때 항균성능이 더 향상되는 것을 확인할 수 있었다.In the case of the embodiment, as shown in FIG. 2, after 18 hours in the initial medium (a) of Staphylococcus aureus, it can be confirmed that the strain is almost killed in the medium (b), and after 18 hours with respect to the initial medium (c) for pneumonia. It can be seen from the medium (d) that the strain is almost killed. This shows a higher antibacterial performance than in the comparative example. Copper was also contained in the illite used in the comparative example, but it was confirmed from the test results that the antibacterial performance was further improved when copper was adsorbed by ion exchange.
다음으로 실시예 및 비교예의 부직포에 대하여 탈취효과를 시험평가하였다. 시험방법은 KFIA-FI-1004에 따랐으며 한국원적외선응용평가연구원에 의뢰하여 시험평가를 실시하였다. 시험가스로는 암모니아를 사용하여 시간에 따른 암모니아 농도를 측정하여 탈취율을 평가하였다. 탈취율은 초기 암모니아 농도에 대한 감소율로 계산하였으며 그 결과는 도 3 및 표 3과 같다.Next, the deodorizing effect was tested and evaluated for the nonwoven fabrics of Examples and Comparative Examples. The test method was in accordance with KFIA-FI-1004, and was tested by the Korea Far Infrared Application Evaluation Research Institute. Deodorization rate was evaluated by measuring ammonia concentration over time using ammonia as a test gas. Deodorization rate was calculated as the reduction rate for the initial ammonia concentration, and the results are shown in FIG. 3 and Table 3.
도 3의 암모니아 농도 감소 정도를 살펴보면, 120분 경과 후 실시예와 비교예에서 모두 우수한 탈취성능을 나타내었으나, 실시예의 경우 초기 탈취율이 비교예에 비해 더 높은 것으로 나타나 전체적인 탈취성능에서 실시예의 부직포가 더 우수한 결과를 나타내었다. 또한, 상기 그래프로부터 탈취율을 계산해 보면, 표 3에서와 같이 실시예의 부직포가 전반적으로 탈취성능이 비교예에 비해 우수한 것을 알 수 있다. 이러한 결과로부터 구리 이온교환된 일라이트를 함유하는 부직포에서 항균성능뿐만 아니라 탈취성능도 향상되는 것으로 파악되었다.Looking at the degree of ammonia concentration reduction in FIG. 3, after 120 minutes, both the Examples and Comparative Examples exhibited excellent deodorizing performance, but in the case of the Examples, the initial deodorization rate was higher than that of the Comparative Example, indicating that the nonwoven fabric of the Example was used in the overall deodorizing performance. It showed better results. In addition, when calculating the deodorization rate from the graph, it can be seen that, as shown in Table 3, the nonwoven fabric of the example has better overall deodorization performance than the comparative example. From these results, it was found that the non-woven fabric containing copper ion-exchanged illite improved not only the antibacterial performance but also the deodorizing performance.
본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.The present invention has been described with reference to preferred embodiments, as described above, but is not limited to the above embodiments and various modifications and modifications by those skilled in the art to which the invention pertains without departing from the spirit of the present invention Changes are possible. Such modifications and variations are to be regarded as falling within the scope of the invention and appended claims.
Claims (3)
상기 몸체부는 내피, 외피 및 상기 내피와 외피 사이에 삽입되는 부직포로 이루어지며,
상기 부직포는 구리 이온교환된 일라이트를 함유하는 부직포이며,
상기 구리 이온교환된 일라이트는 이온교환 전에 비해 20 내지 40 중량%의 구리 함량이 증가하는 것을 특징으로 하는 항균 마스크.
In the mask comprising a body portion and a fixing strap formed on both sides of the body portion,
The body portion is made of an inner skin, an outer skin and a nonwoven fabric inserted between the inner skin and the outer skin,
The nonwoven fabric is a nonwoven fabric containing copper ion exchanged illite,
The copper ion-exchanged illite is an antibacterial mask characterized in that the copper content of 20 to 40% by weight is increased compared to before the ion exchange.
상기 부직포는 구리 이온교환된 일라이트의 수용액에 부직포를 함침하여 제조되는 것을 특징으로 하는 항균 마스크.The method according to claim 1,
The nonwoven fabric is an antimicrobial mask, characterized in that is prepared by impregnating a nonwoven fabric in an aqueous solution of copper ion exchanged illite.
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