KR102208471B1 - 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 마스크는 3차원 망상 구조를 가지며, 이 구조에 존재하는 기공(pore) 또는 공동(cavity)으로 인해 수분 흡수능 및 항균성과 함께 탈취능을 가져, 마스크의 착용감을 더욱 높일 수 있다.

Description

마스크{Mask}

본 발명은 수분 흡수능, 항균성, 및 탈취능을 갖는 마스크에 관한 것이다.

보건 위생상 병균균이나 먼지 등의 흡입 및 비산을 막기 위하여 코와 입을 가리기 위해 마스크를 착용한다.

마스크는 착용자의 호흡 경로로 불순물 또는 오염물이 유입되는 것을 방지하며, 착용자가 방출하는 병원균 및 기타 오염물에 다른 사람들이 노출되는 것을 방지하기 위한 것이나 마스크는 호흡과정에서 입김으로 인한 습기와 외부의 습기로 인해 마스크에 엄청난 세균이 증식하게 되는 문제점이 있었다.

이에 마스크에 증식하는 세균에 대한 살균 효과를 갖는 다양한 항균 마스크가 제안되고 있다.

대한민국 등록실용신안 제20-0474665호에서는 얼굴과 접하는 마스크의 에지 부분을 입체 재단하여 얼굴에 완전히 밀착되도록 하고, 액상의 피톤치드 추출물이 포함되는 항균 부재를 장착한 마스크를 제안하고 있다. 그러나 이러한 마스크를 사용하더라도 코나 입에서 발생하는 수분에 의해 마스크 자체에 습기가 존재하여, 마스크를 착용하고 있다하더라도 상기 습기에 의한 세균 발생을 피할 수 없다.

대한민국 공개특허 제10-2019-0045115호에서는 인체 호흡을 통해 배출 및 분비되는 인체 수분, 유기물 등에 의한 세균 증식을 예방하기 위해 항균 활성을 나타내는 락토바실러스 플란타럼 nF1 등의 유산균 배양물 등이 필터부에 함침된 항균 마스크를 제시하고 있다. 상기 마스크는 항균 효과가 있다하더라도 제작 비용이 너무 고가일뿐만 아니라 유산균이 유통 기간 중 사멸되어 그 효과가 미비하다 할 수 있다.

이외에도 항균 효과를 위해 은 나노 입자나 천연 광물 등을 적용하거나, 극세사나 헤파 필터를 삽입시키는 등 다양한 시도가 있었으나, 생산성이나 경제적인 면에서 크게 부담이 되고 있는 실정이다.

한편, 마스크는 몇분에서 몇 시간 동안 장기 착용을 함에 따라 피부에 트러블이 발생할 수 있다. 대한민국 공개특허 제10-2017-0136169호에서는 바이오매스 유래 수지를 사용함으로써 천연 소재를 이용한 피부 자극 저감 효과를 개시하고 있다. 그러나, 종래 마스크 재질이 면인 점을 고려할 때 천연 소재의 사용에도 여전히 피부 트러블 문제가 해소되지 않는다.

마스크 사이 공간에 습기가 찰 수 있는데, 습기가 찬 상태가 오래 지속되면 세균 번식으로 인해 피부가 예민해지고, 붉게 달아오르는 등 트러블을 유발하고 있다고 보고되고 있는바, 피부 트러블의 실질적인 원인은 습기라 할 수 있다.

이에 효과적으로 습기를 차단할 수 있는 마스크의 개발이 요원하다 할 수 있다.

대한민국 등록실용신안 제20-0474665호 (2014.10.06. 공개) 대한민국 공개특허 제10-2019-0045115호 (2019.05.02. 공개) 대한민국 공개특허 제10-2017-0136169호 (2017.12.11. 공개)

본 발명은 인체에 의한 수분(호흡, 땀, 및 침 등)을 흡수하여 항상 처음 착용시 보송한 느낌 그대로를 유지할 수 있도록 수분 흡수가 가능하고, 항균 효과, 및 탈취 효과를 갖는 기능성 시트를 삽입한 마스크를 개발하였으며, 상기 기능성 시트의 원료 비용이 높지 않음에 따라 제작이 간단하여 마스크의 경제성 및 생산성을 높일 수 있었다.

본 발명은 새로운 구조의 마스크를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 내피와 외피로 형성된 마스크 본체; 및 상기 마스크 본체의 양측 측면에 형성된 고정 부재를 포함하는 마스크를 제공한다.

이때 상기 마스크의 내피와 외피 사이에 중간피가 장착되며, 상기 중간피는 바이오셀룰로오스 재질을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 마스크는 바이오셀룰로오스 재질의 시트를 마스크 내부에 장착함에 따라 호흡기나 피부에서 발생하는 호흡, 땀, 및 침 등에 의한 수분을 흡수한다. 이로 인해 항상 처음 착용시 보송한 느낌 그대로를 유지할 수 있으며, 수분에 의한 세균 발생을 억제하고, 습기에 의한 축축한 느낌이 없어 착용감을 개선하여, 항균, 및 탈취 기능을 동시에 갖는다.

또한, 비용 면에서 저가의 원료 사용에 따라 제작 비용에 큰 부담이 없어, 저비용의 생산을 가능케 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 마스크의 사시도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 마스크 원단의 단면도.
도 3은 일 실시예에 따라 제조된 타공이 형성된 바이오셀룰로오스 시트 사진.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시 형태를 도시한 것으로, 이는 단지 본 발명의 이해를 돕기 위해 제공된다. 또한, 본 발명의 실시 형태를 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 마스크는 코와 입을 덮어 공기 중의 먼지나 황사 등의 이물질과 바이러스(세균) 등이 호흡기로 유입되는 것을 방지하기 위한 목적(위생 마스크 또는 호흡 마스크), 및/또는 차가운 외기를 차단하고 보온하기 위한 목적(방한 마스크)으로 사용된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 마스크의 사시도이고, 도 2는 도 1의 단면도이다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 마스크(100)는 통상과 같이 마스크 본체(1)와, 상기 마스크 본체(1)를 얼굴에 밀착, 고정시키는 고정 부재(2)(40)를 포함한다.

마스크 본체(1)는 통상과 같이 얼굴의 코와 입을 덮을 수 있는 크기를 가지며, 이는 필터 작용 및/또는 보온 작용 등을 가지는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 마스크 본체(1)는, 예를 들어 통상과 같이 부직포나 직물 등으로부터 선택될 수 있으며, 1층 또는 2층 이상의 복수의 층을 가질 수 있다.

본 발명에 따른 마스크 본체(1)는 인체와 접촉하는 측의 내피(100);와 외부에 노출되는 측의 외피(300); 및 이들 사이에 위치한 중간피(200)를 포함한다.

내피(100) 및 외피(300)는 코와 입을 가릴 수 있도록 다양한 형태로 재단되며, 박음질이나 접착 부재 등의 합지 과정을 통해 마스크 본체(1)를 형성한다. 상기 재단은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 바의 다양한 형태가 가능하다. 상기 내피(100) 및 외피(300)는 영구적으로 합지된 상태, 또는 적어도 일 부분이 밸크로나 양면 테이프와 같은 접착 부재로 연결되어 중간피(200)의 교체를 가능케 한다.

내피(100) 및 외피(300)는 주름이 없거나 공기 챔버를 확보하기 위해 주름이 형성될 수 있다. 또한, 평면 재단 또는 안면에 맞도록 입체 재단될 수 있다.

내피(100) 및 외피(300)의 재질은 서로 같거나 다를 수 있으며, 면, 부직포, 합성 섬유 등으로 이루어진 재질일 수 있다. 이때 내피(100) 및 외피(300)의 경우 레이저 가공, 플라즈마 가공, 화학적 처리로 이루어진 군에서 1이상 선택되어 가공된 속건성 원단이 사용될 수 있다.

바람직한 구현예에 따르면, 부직포 재질의 경우 저렴한 비용으로 1회용 마스크의 생산이 가능해지고, 면 재질의 경우 세척을 통해 여러 번 재사용이 가능해진다. 바람직한 예로, 내피(100) 및 외피(300)는 모두 부직포 재질로 제작한다.

상기 고정 부재(2)는 마스크 본체(1)를 얼굴에 밀착, 고정시킬 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 고정 부재(2)는 마스크 본체(1)의 양측에 형성될 수 있다. 고정 부재(2)는, 예를 들어 도 1에 보인 바와 같이 귀에 걸어지는 2개의 걸이형 고리(고리 끈)로부터 선택될 수 있다. 고정 부재(2)는, 다른 예를 들어 머리 뒤쪽을 감아 탈착 및 부착되는 탈/부착형 밴드 등으로부터 선택될 수 있다. 또한, 고정 부재(2)는 주지된 바와 같이 탄성력을 가질 수 있다.

도 1과 같은 구조의 마스크는 착용자가 숨을 쉴때 코와 입에서 발생하는 수분에 의해 습기가 발생하여 장시간 사용 시 쉽게 축축해지고, 이는 각종 세균 및 바이러스 발생의 온상이 될 수 있다. 이에 본 발명의 내피(100) 및 외피(300) 사이에 수분을 흡수할 수 있는 중간피(200)로서 기능성 시트를 장착하여 항상 쾌적한 상태의 마스크 착용을 가능케한다.

본 발명에서 '기능성'은 수분 흡수능 , 항균성을 의미하며, 추가로 탈취능(= 소취성)을 더욱 포함한다. 또한, 본 발명에서, 상기 기능성 시트는 위와 같은 기능을 모두 가지는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 이때 항균성은 황색포도상구균(Staphylococcus aureus ATCC 6538) 및 폐렴균인 글레비시엘라 슈모니에(Klebsiella pneumoniae ATCC 4352)에 대한 억제 능력을 의미한다.

중간피(200)는 시트 형태로 내피(100)와 외피(300) 사이에 위치하여 상기 언급한 기능성을 발휘한다. 상기 중간피(200)는 내피(100)와 외피(300) 중 어느 하나에 고형 접착제, 액상 접착제, 봉재(sewing), 열 또는 초음파 등의 결합 수단이나 교체 가능하도록 밸크로 또는 양면 테이프와 같은 접착 부재를 통해 전체적으로 긴밀하게 결합되거나, 또는 군데군데 간헐적으로 결합된 것을 포함한다.

본 발명에 따른 중간피(200)는 바이오셀룰로오스 재질을 포함한다.

바이오셀룰로오스(Bio Cellulose, Microbial Cellulose/Microfibrous Cellulose)는 균주의 배양에 의해 생산되는 고분자 물질로, 베타-1,4-글루칸을 일차 구조로 20 내지 50nm 크기의 섬유가 3차원 망상 구조를 이루고 있다. 상기 바이오셀룰로오스는 식물 셀룰로오스와 달리 리그닌이나 헤미셀룰로오스가 전혀 없는 순수한 셀룰로오스 상태로 생산되어 산업적으로 다양한 용도로 개발되고 있다.

이러한 구조 때문에 습윤성, 흡수성 및 고강도, 고탄력성 등의 특성을 가지고 있어, 화장품, 의료 제품, 식이 섬유, 음향, 공업용 등의 다양한 산업에 응용되어 개발되고 있다. 또한, 인공 피부, 창상 회복제, 인공 관절, 인공 근육, 인조 혈관, 생리 활성제 등의 의료 제약 분야에도 사용된다.

본 발명에서는 바이오셀룰로오스의 새로운 용도를 제안한다.

바이오셀룰로오스는 3차원 망상 구조를 가지며, 이 구조에 존재하는 기공(pore) 또는 공동(cavity)으로 인해 경량 특성과 함께 수분을 빠르게 흡수하는 성질이 있다. 또한, 상기 수분의 흡수에 의해 마스크 착용시 느끼는 축축함을 없애고 구취를 필터링하는 천연 소취 기능을 갖는다. 이와 함께 소재 자체가 소프트하여 부드러운 촉감을 부여하고, 원료 비용이 비교적 저가여서 경제적으로도 이점이 있다. 더불어, 바이오셀룰로오스 자체가 생분해성이 우수하여 폐기 후 빠른 속도로 부식하여 별도의 부산물을 남기지 않는다.

본 발명에 따른 마스크에 삽입되는 중간피(200)는 바이오셀룰로오스 시트, 바이오셀룰로오스 섬유체, 또는 바이오셀룰로오스 코팅 시트일 수 있다.

바이오셀룰로오스 시트는 바이오셀룰로오스 100%로 이루어진 것으로, 내부에 기공이 형성된 다공성 시트이다.

바이오셀룰로오스 섬유체는 평균 섬유 길이가 0.01 내지 1mm인 섬유상의 바이오셀룰로오스가 부직포 형태로 형성된 시트 형태의 다공성 섬유체이다.

바이오셀룰로오스 코팅 시트는 메쉬 형태의 시트 상의 지지체의 일면 또는 영측면을 바이오셀룰로오스로 코팅하되, 메쉬에 의한 기공을 완전히 막지 않은 코팅 시트를 의미한다. 이때 상기 메쉬에 의한 기공은 0.1~1㎜의 크기를 가지고, 지지체의 두께는 0.2㎛ 내지 10mm일 수 있다. 상기 지지체 무게 대비 바이오셀룰로오스를 30 중량% 이하로 코팅하여 사용할 수 있다.

구체적으로, 중간피(200)는 0.2㎛ 내지 10mm, 2㎛ 내지 5mm, 5㎛ 내지 1mm의 두께를 가지며, 0.01㎛ 내지 500㎛의 기공이 존재하며, 20 내지 85%의 기공도를 갖는다.

중간피(200)는 내피(100) 및 외피(300) 내에 잘 안착되어 제작 과정이나 착용 중 찢어짐 등의 손상이 발생하지 않아야 한다. 중간피(200)의 재질로 사용하는 바이오셀룰로오스는 쉽게 늘어나면서도 잘 찢어지지 않기 때문에 매우 얇은 두께에서도 손상 발생이 거의 없다. 그러나 외부 유입물의 차단 및 수분(땀 또는 침) 흡수를 위해 어느 정도 이상의 두께가 요구된다. 만약 그 두께가 너무 얇을 경우에는 시트가 너무 들러붙어 마스크 제작 과정이 용이하지 않고, 너무 두꺼울 경우 통기성이 저하되거나 마스크 무게량이 증가하여 착용감이 저하되고 호흡성이 나빠지게 되므로, 상기 범위 내에서 적절히 조절한다.

또한, 기공 및 기공도의 경우 수분 흡수능, 항균성과 함께 탈취능과 관련된 기능성과 관련된 것으로, 상기 범위 내로 조절하여야만 이러한 효과를 확보할 수 있다.

추가로, 호흡기 질환자나 임산부 등은 마스크 착용으로 오히려 산소 부족을 겪을 수 있어, 본 발명에 따른 중간피(200)는 면 전체 또는 입과 닿는 영역에 타공을 형성할 수 있다.

타공 모양은 원형, 다각형 또는 불규칙한 형태일 수 있으며, 바람직하기로 원형으로 형성한다. 이때 호흡은 편하게 하되, 수분 흡수능, 항균성, 및 탈취능을 유지할 수 있도록 직경 10㎛ 내지 100㎛의 크기를 가지며, 0.5mm 내지 10mm, 바람직하기로 1mm 내지 5mm의 등간격으로 형성한다. 상기 타공은 동일한 위치에서 일 방향으로 규칙적으로 진행되거나 위와 아래의 타공이 서로 엇갈리도록 배치할 수 있다.

또한, 타공 갯수는 1*1㎠의 면적에 5개 내지 20개를 갖는 것이 바람직하다. 만약, 타공의 직경이 작거나 등간격이 넓게 되면, 호흡이 어려우며, 반대로 타공 직경이 크거나 좁게 형성될 경우, 상기 제시한 수분 흡수능, 항균성, 및 탈취능을 확보할 수 없다. 도 3은 일 실시예에 따라 제조된 타공이 형성된 바이오셀룰로오스 시트를 보여준다.

중간피(200)를 구성하는 바이오셀룰로오스는 이미 언급한 바와 같이 3차원의 기공 구조를 가지며, 이 기공 내부로 수분이 전이되어 포접이 가능하다. 상기 기공이 많을수록 포접능이 증가한다. 만약 바이오셀룰로오스 내 수분이 존재할 경우, 제작 과정 또는 유통 기간 내 세균이나 바이러스의 발생할 우려가 있으며, 이로 인한 불쾌한 냄새가 발생한다.

이에, 본 발명에 따른 중간피(200)는 수분과 관련된 3가지 파라미터를 만족하여야 한다.

즉, 수분을 많이 흡수할 수 있도록 중간피(200) 자체의 수분 함유율이 낮아야 하고, 가능한 한 많은 수분을 흡수해야 하고, 일단 흡수된 수분의 외부 배출이 적도록 높은 수분 보유능을 가져야 한다.

수분 함유율은 하기 식 1에 의해 계산된다.

[식 1]

수분 함유율(중량 %) = (a－b) / a x 100

(상기 식에서, a는 25℃, 40%RH에서 24시간 방치된 중간피(200)의 무게이고, b는 100℃의 건조 오븐 온도에서 24시간 동안 건조된 중간피(200)의 무게이며, 이때 수분 함유율은 50개의 시료를 사용한 평균 수치이다.)

상기 식 1에 의거하여 본 발명에 따른 중간피(200)의 수분 함유율은 5 중량% 이하이며, 그 수치가 작을수록 좋으며, 제작 과정 중에 유입되는 미량의 수분이 흡수될 수 있다.

마스크의 사용시 입 또는 코에서 나오는 호흡의 온도 및 습도를 고려하여 40℃의 온도 및 80%RH의 습도로 설정하고, 이 조건 하에서 방치시 수분의 흡수량을 측정하였다. 수분 흡수능은 하기 식 2에 의해 계산된다.

[식 2]

수분 흡수능(%) = (o-p)/p x 100

(상기 식에서, p는 25℃, 60%RH에서 24시간 방치된 중간피(200)의 무게이고, o는 40℃, 80%RH의 데시케이터에서 24시간 방치된 중간피(200)의 무게이며, 이때 수분 흡수능은 50개의 시료를 사용한 평균 수치이다.)

상기 식 2에 의거한 수분 흡수능은 최대 5000% 이하의 범위를 갖는다. 이는 중간피(200)의 무게 대비 자기 무게의 최대 50배까지의 수분을 흡수할 수 있는 것을 의미한다.

한편, 일단 중간피(200)에 흡수된 수분은 탈착(즉, 휘발)되지 않고 중간피(200) 내에 포접되어 있어야 늘 건조된 상태의 마스크 착용감을 유지할 수 있다. 이는 고온 다습한 조건에서 중간피(200)를 노출한 후, 상온 건조 조건에서 방치하는 수분 보유능의 측정을 통해 알 수 있다.

수분 보유능은 하기 식 3에 의해 계산된다.

[식 3]

수분 보유능(%) = 100 - [(z-y)/z x 100]

(상기 식에서, z는 40℃, 80%RH에서 24시간 방치된 중간피(200)의 무게이고, y는 25℃, 40%RH의 데시케이터에서 24시간 방치된 중간피(200)의 무게이며, 이때 수분 보유능은 50개의 시료를 사용한 평균 수치이다.)

상기 식 3에 의거한 수분 보유능은 최소 95% 이상의 범위를 갖는다. 이는 일단 중간피(200)에 흡착된 수분의 95% 이상은 중간피(200) 내에 그대로 존재함을 의미한다.

상기 식 1 내지 식 3에서 정의되는 수분 함유율, 수분 흡수능 및 수분 보유능에 의해, 본 발명에 따른 중간피(200)는 피부에서 배출되는 땀이나 수분, 호흡에 의한 수분 및 침 등을 효과적으로 흡수할 수 있고, 일단 흡수된 수분 등은 탈착이 거의 일어나지 않음을 의미한다.

본 발명에 따른 중간피(200)를 구성하는 바이오셀룰로오스는 천연 물질을 발효시켜 얻어지는 것으로, 직접 제작하거나 상업적으로 유통되는 것을 구입하여 사용할 수 있다. 특히, 비용 절감을 위해 바이오셀룰로오스로만 이루어진 마스크 시트 제조 후 남은 잔여물(residue)를 사용할 수 있다.

구체적으로, 본 발명에 따른 중간피(200)의 제조는

a) 바이오셀룰로오스 원료를 발효시켜 겔을 제조하는 단계;

b) 얻어진 겔을 세척하는 단계;

c) 압축 및 커팅하는 단계;

d) 건조 단계; 및

e) 재단하는 단계;를 포함하여 제조한다.

이하, 각 단계별로 상세히 설명한다.

먼저, 바이오셀룰로오스 원료를 발효시켜 겔을 제조한다(단계 a).

바이오셀룰로오스의 원료는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 바의 인체에 무해한, 특히 피부 자극이 없는 화장료 또는 의료 분야에 사용되는 것이면 어느 것이든 가능하다. 일례로, 코코넛 과육, 수박, 사탕수수, 열대과일, 또는 이들의 분쇄물일 수 있으며, 바람직하기로는 코코넛 과육이 사용될 수 있다.

일례로, 코코넛 과육을 이용한 바이오셀룰로오스의 제조는 다음과 같다.

먼저, 코코넛 과육에 미생물을 투입한 후 20~40℃에서 5~10일간 정치 혼합 배양 또는 교반 혼합 배양하면 불투명한 겔이 얻는다.

상기 미생물은 아세토박터(Acetobacter)속, 라이조비움(Rhizobium)속, 아그로박터(Agrobacterium), 프도마나스속(Pseudomanas), 살시나속(Sarcina) 중 선택된 어느 하나를 사용하거나 또는, 생산 효율성을 위해서 여러종의 미생물을 혼합 배양 할 수도 있다.

다음으로, 상기 단계 a)에서 얻어진 겔을 세척한다(단계 b).

겔은 불투명하며, 통상적인 방법으로 화이트닝 및 정제수로 3회 이상 세척을 한다. 세척된 바이오셀룰로오스는 보존제에 충분히 흡수될 수 있도록 원심 분리기에서 약 10분간 탈수하여 충분히 물기를 제거한다. 세척된 바이오셀룰로오스를 100℃ 내지 120℃에서 15~30분간 살균 처리한다.

추가로, 상기 살균된 바이오셀룰로오스는 식물 추출물을 포함하는 보존제에 10 분 내지 24시간 침지시키는 공정을 수행한다.

보존제에 포함되는 식물 추출물은, 솔잎, 감초, 나한백, 버드나무, 보리수나무, 망개나무, 은행나무의 추출물일수 있고, 특히 솔잎은 피톤치드를 다량 함유하고 있어 황산화 효능을 갖기 때문에 더욱 바람직하다. 이러한 식물 추출물은 침출 추출 및 추출액의 분리 정제 공정을 통해 보존제에 포함될 수 있다. 보존제는 바이오셀룰로오스 시트 100 중량%를 기준으로 0.1 중량% 이상 5 중량% 이하의 범위로 포함되는 것이 바람직하고, 1 중량% 이상 3 중량% 이하의 범위로 포함되는 것이 더욱 바람직하다.

이때 보존제 내에 글리세린, 1,2-헥산디올 또는 이들 혼합물의 첨가제를 첨가하여 보존제로서의 기능성을 더욱 높일 수 있다. 보존제 내 첨가제는 보존제 100 중량% 내에 0.1 내지 5 중량%의 범위 내로 사용한다.

다음으로, 상기 세척 및 추가로 보존제에 침지시킨 바이오셀룰로오스를 압축 및 커팅한다(단계 c).

압축 커팅기는 수동식 또는 동력식 압착 커팅기가 이용될 수 있고, 지레식과 압착식이 모두 이용될 수 있다. 압축 커팅기를 이용하는 경우, 바이오셀룰로오스를 압축하여 잔존하는 수분을 제거함과 동시에 원하는 형태로 커팅이 가능하다. 압축 커팅기의 상면의 내부에는 블레이드가 장착되어 있고, 압축시에는 블레이드가 커팅을 함과 동시에 상면의 내부로 삽입될 수 있다. 압축 커팅기의 블레이드는 이용하는 제품의 용도에 따라 적절하게 조절하여 이용 가능하고, 다양한 형태로 커팅하는 것이 가능하다.

압착 및 커팅시에는, 에어 홀에서 공기가 분사될 수 있고, 바이오셀룰로오스가 압축 커팅기의 상면에 부착되는 것을 방지해 준다. 따라서, 바이오셀룰로오스를 소정의 형태로 커팅한 후, 압축 커팅기로부터 바이오셀룰로오스 시트를 용이하게 제거할 수 있다.

다음으로, 압축 및 커팅된 시트를 건조한다(단계 d).

건조는 바이오셀룰로오스를 부직포 또는 메쉬형 플라스틱 판에 지지시켜 - 30℃ 내지 70℃에서 10분 내지 3시간 동안 건조한다. 상기 건조는 당분야에서 일반적으로 사용되는 것으로 그 구체적인 방법을 특별히 한정하지 않지만, 보다 구체적으로, 동결건조, 온풍 건조기, 오븐, 자연 건조 등의 건조 방법을 이용할 수 있다. 이때, 상기 바이오셀룰로오스에 바람과 수분이 이동될 수 있도록 부직포 또는 메쉬형 플라스틱판을 대어 상기 바이오셀룰로오스 시트가 접히거나 겹쳐진 부분이 없도록 하여 건조하는 것이 바람직하다.

다음으로, 건조된 바이오셀룰로오스 시트를 마스크의 내피(100), 및 외피(300)와 합지되도록 재단하여 중간피(200)를 제조한다(단계 e).

재단은 통상적인 커팅기를 이용하여 수행한다. 이때 중간피(200)에 타공을 형성할 경우 재단 공정 전 또는 후에 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 마스크의 제조는 내피(100), 외피(300) 및 중간피(200)를 각각 제조한 다음, 이를 합포하는 단계를 거쳐 제조한다. 이때 합포 방식은 고형 접착제, 액상 접착제, 봉재(sewing), 열 또는 초음파 등의 결합 수단 등의 방식을 사용하며, 이에 한정되지 않는다. 또한, 중간피(200)는 교체 가능하도록 밸크로 또는 양면 테이프와 같은 접착 부재를 통해 전체적으로 긴밀하게 결합되거나, 군데군데 간헐적으로 결합될 수 있다.

필요한 경우, 마스크는 코의 형상에 따라 얼굴에 보다 밀착될 수 있도록, 마스크의 상부측에 와이어 밴드(3)를 더욱 구비할 수 있다.

상기 언급한 바와 같이, 중간피(200)는 마스크 본체(1)에 고정될 수 있으며, 필요한 경우 상기 마스크 본체(1)로부터 교체 가능한 형태일 수 있다.

교체 가능한 형태는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 공지된 많은 필터의 교체가 가능한 마스크의 형태에 따를 수 있다.

하나의 예로, 교체 가능한 중간피(200)는 외피(300) 또는 내피(100) 중 어느 하나의 일측 면이 슬릿이 형성되어, 이 슬릿 사이에 중간피(200)를 삽입시킬 수 있다. 상기 슬릿은 마스크 본체(1)의 길이 방향 또는 높이 방향으로 형성될 수 있으며, 슬릿의 크기는 마스크의 기능을 저하시키지 않는 선에서 1개 또는 그 이상이 설치될 수 있다.

슬릿 사이에 삽입되어 중간피(200)는 필요에 따라 외피(300) 또는 내피(100) 중 어느 하나에 밸크로 또는 양면 접착테이프와 같은 접착 부재에 직접 붙이는 형태로 고정될 수 있다.

또다른 교체 가능한 형태로, 중간피(200)를 교체 가능한 형태로 마스크를 제작할 경우, 내피(100)를 외피(100)와 동일한 크기 및 형태가 아닌 일측이 개방된 주머니 형태로 제작하여, 상기 주머니 내에 중간피(200)가 삽입된 구조를 가질 수 있다. 이에 사용 후 중간피(200)를 내피(100)에서 분리하고, 새로운 중간피(200)를 삽입하는 방식으로 교체가 가능하다.

필요한 경우, 내피(100) 내에 중간피(200)가 고정될 수 있도록 밸크로 또는 양면 접착테이프와 같은 접착 부재에 직접 붙이는 형태로 고정될 수 있다.

본 발명에 따른 마스크는 외부의 먼지, 분진, 감기 바이러스를 효과적으로 차단하며, 그 중 미세 입자를 차단할 수 있다. 또한, 바이오셀룰로오스 시트의 삽입에 따라 또한, 호흡기나 피부에서 발생하는 내부 수분이 바이오셀룰로오스 시트에 흡수되고, 외피(300)에서 외부 오염물이 차단되고, 내부 수분(땀, 침)및 외부 수분(빗방울, 액적)은 바로 바이오셀룰로로스 시트로 전이되어 수분이 효과적으로 투습되고, 방수 효과뿐만 아니라, 항균 및 탈취 기능도 발현될 수 있다.

[실시예]

이하에서는 본 발명의 실시예를 통하여 설명한다. 이러한 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 제한되지 않음은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

실시예 1

(1) 바이오셀룰로오스 시트 제작

가로 세로 24cm*34cm 트레이에 코코넛을 분쇄한 코코넛 원액을 투입하고, 1중량% 의 설탕을 추가하고, 아세토박터 자일리움을 접종하여 10일 동안 상온 보관하여 바이오 셀룰로오스를 제조한다. 얻어진 바이오셀룰로오스 블록을 1.5mm 내지 3.5mm 두께로 슬라이스한 후 세척한 다음, 120℃에서 15분 간 살균하였다.

보존제에 포함되는 식물 추출물을 제조하기 위하여, 버드나무 가지를 2~3cm 이하로 세절 후 건조시킨다. 2cm 크기로 건조된 버드나무 가지를 파쇄 추출기에 투입 후 추출기를 밀봉하였다. 밀봉된 추출기에 히터를 작동시켜 온도(60℃)까지 승온 후 침출시켜 추출물을 추출하였다. 원심분리로 추출물을 분리 정제하고, 회전 증발 농축기를 이용하여 가온/감압 하에서 추출물을 농축시킨다. 농축시킨 추출물에 글리세린을 1.0 중량% 혼합하여 보존제를 제조하였다.

상기 제조된 버드나무 추출물을 포함하는 보존제에 살균 처리된 바이오 셀룰로오스를 침지시켰다.

침지된 바이오셀룰로오스를 압축 및 커팅하였다. 마스크의 중간피 형태의 블레이드를 포함하는 압축 커팅기를 이용하고, 수동 레버식으로 압축과 동시에 커팅을 수행한다. 압축 및 커팅시에는 압축 커팅기의 상면의 에어 홀에서 공기가 분사된다. 커팅된 바이오 셀룰로오스 시트를 압축 커팅기로부터 제거하였다.

이어 100℃에서 10분 동안 열풍 건조하여 두께 0.03mm 및 0.05g의 중간피를 제작하였다.

(2) 마스크 제작

내피 및 외피로 마스크 형태로 재단된 두 장의 부직포를 준비하였다. 이들 사이에 바이오셀룰로오스 시트를 재단한 중간피를 위치시킨 다음, 열 접착하여 마스크 본체를 제작하였다. 이어, 고정 부재를 연결하여 마스크를 제작하였다.

비교예 1

중간포 없이 내피 및 외피로만 이루어진 마스크를 제작하였다.

비교예 2

중간포로 부직포를 사용하여 마스크를 제작하였다.

시험예 1

(1) 수분 관련 물성 시험

실시예 1의 중간피에 대해 식 1 내지 식 3에서 정의한 수분 관련 물성을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때 대조예로서 부직포를 사용하였다.

	실시예 1	대조예
수분 함유율	4.2 중량%	2.1 중량%
수분 흡수능	500%	125%
수분 보유능	97%	12%

상기 표 1을 보면, 본 발명에 따른 바이오셀룰로오스 시트의 경우 수분 흡수능이 매우 높았으며, 이의 보유능 또한 우수함을 알 수 있다. 이러한 결과는 착용자의 관능 평가를 통해 알 수 있다.

(2) 관능 평가

실시예 1 및 비교예 1, 2에서 제작된 마스크를 패널 10명에게 1시간 동안 각각 착용한 후, 착용감을 평가하게 하였으며 그 결과를 하기 표에 나타내었다. 착용감은 1시간 후 보송함 유지를 5점으로 하고, 습기에 의한 불쾌감 및 축축한 느낌을 1점으로 하여, 각각 평가한 후 그 평균치를 나타내었다.

	실시예 1	비교예1	비교예 2
착용감	4.5	1.1	1.5

비교예 1 및 2와 같이 부직포로만 이루어진 마스크의 경우 호흡 등에 의해 쉽게 축축해져 착용감이 매우 나쁜 반면에, 본 발명에 따라 바이오셀룰로오스 시트가 장착된 실시예 1의 경우 착용감이 매우 우수한 결과를 나타내었다.

시험예 2

오염도를 평가하기 위해, 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제작된 마스크를 패널 10명에게 1시간 동안 3종류의 마스크를 각각 착용한 후 ATP 위생검사를 수행하였다.

ATP(Adenosine triphosphate)의 수치는 미생물의 수와 관련된 것으로, 표면의 오염도를 실시간으로 측정할 수 있는 검사로서 ATP 위생 검사에서 그 수치가 높다는 것은 세균의 성장이 좋은 환경을 의미한다.

각 패널이 착용한 마스크를 ATP 측정 기기(루시펙팬, lucipec pan)를 이용하여 측정하였고, 그 평균 수치를 계산하였다. 그 수치에서 0: 미생물 없음, 1~50: 안전, 51~99: 주의, 100~: 오염을 의미한다.

실시예 1의 마스크의 경우 45RLU로 측정되었으며, 비교예 1 및 2의 마스크의 경우 각각 150RLU 및 347RLU으로 높은 오염도를 나타냄을 알 수 있다.

이러한 결과는 실시예 1의 마스크 내 삽입된 바이오셀룰로오스 시트의 중간피로 인해 수분이 흡수되어 마스크 내 습기가 상대적으로 적어 미생물의 발생 및 번식이 비교예 1 및 2의 마스크 대비 크게 증가하지 않은 것에 기인한다.

시험예 3

항균성을 평가하기 위해, 하기와 같이 수행하였다.

실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제작된 마스크를 패널 10명에게 1시간 동안 3종류의 마스크를 각각 착용하도록 하였다.

이어, 각 패널이 착용한 마스크의 외피를 분리하고, 입에 대응하는 영역에 대해 가로X세로, 3cm X 3cm로 절단하였다. 상기 절단된 외피에 황색포도상구균(Staphylococcus aureus ATCC 6538) 및 폐렴균인 글레비시엘라 슈모니에(Klebsiella pneumoniae ATCC 4352)를 각각 12시간 배양하여 세균 수를 측정하였다. 이때 초기 대비 18시간 후 농도를 측정하였으며, 하기 표에서 정균 감소율이 낮다는 의미는 세균의 번식이 상대적으로 적게 발생함을 의미한다. 대조예로서 KS K 0905 염색견뢰도용 첨부백포(Cotton)을 사용하였다.

(CFU/ml)	초기 농도	실시예 1	비교예 1	비교예 2	대조예
황색포도상 구균	4.0Х104	< 2.0Х102	2.5Х107	2.7Х108	2.0Х106
정균 감소율		99.9%	-	-	-
글레비시엘라 슈모니에	3.7Х104	< 2.0Х102	2.8Х108	3.5Х109	2.3Х106
정균 감소율		99.9%	-	-	-

상기 표를 보면, 실시예 1의 외피의 경우 비교예 1, 비교예 2, 및 대조예의 외피 대비 세균의 증가율이 상대적으로 낮음을 알 수 있다.

이는 마스크 내 바이오셀룰로오스 시트로 인해 수분을 흡수하여 내피에서 외피로의 전달을 차단함에 따라 외피가 마스크 착용 전의 건조 상태를 유지하여 세균 증가율을, 비교예 1 및 2의 축축한 외피 대비 낮출 수 있음을 의미한다.

시험예 4

탈취능을 평가하기 위해, 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에서 제작된 마스크를 KFIA-FI-1004 시험방법에 의거하여 암모니아 가스 500ppm(초기), 480ppm(30분), 460ppm(60분), 450ppm(90분) 및 440ppm(120분)으로 통과시켜 가스 검지관을 통해 암모니아 가스의 농도를 측정하여 시간에 따른 탈취율을 측정하였다. 대조예로서 KS K 0905 염색견뢰도용 첨부백포(Cotton)을 사용하였다.

시간에 따른 탈취율(%)	실시예 1	비교예 1	비교예 2	대조예
0	0	0	0	0
30분	54	12	17	31
60분	57	15	19	32
90분	59	13	19	35
120분	59	11	18	31

상기 표를 참조하면, 본 발명에 따른 마스크는 탈취 효과를 가짐을 알 수 있었다. 이와 비교하여, 비교예 1 및 2의 경우 탈취 효과가 거의 없고, 대조예의 경우 면 재질 특성 상 일부 탈취 효과가 있었으나, 시간이 지날수록 그 효과가 거의 사라짐을 확인하였다.

이는 본 발명에 따라 중간피로 삽입된 바이오셀룰로오스 시트로 인해 암모니아 가스의 포접이 가능하여, 우수한 탈취 효과를 확보할 수 있음을 의미한다.

1: 마스크 본체
2: 고정 부재
3: 와이어 밴드
100: 내피
200: 중간피
300: 외피

Claims (6)

1. 내피와 외피로 형성된 마스크 본체; 및 상기 마스크 본체의 양측 측면에 형성된 고정 부재를 포함하고,
   상기 내피와 외피 사이에 중간피가 장착되며,
   상기 중간피는 하기 식 1의 수분 함유율이 5 중량% 이하이고, 하기 식 2의 수분 흡수능이 125% 초과 5000% 이하인, 바이오셀룰로오스 시트를 포함하는, 마스크.
   [식 1]
   수분 함유율(중량 %) = (a－b) / a x 100
   (상기 식에서, a는 25℃, 40%RH에서 24시간 방치된 중간피의 무게이고, b는 100℃의 건조 오븐 온도에서 24시간 동안 건조된 중간피의 무게이며, 이때 수분 함유율은 50개의 시료를 사용한 평균 수치이다.)
   [식 2]
   수분 흡수능(%) = (o-p)/p x 100
   (상기 식에서, p는 25℃, 60%RH에서 24시간 방치된 중간피의 무게이고, o는 40℃, 80%RH의 데시케이터에서 24시간 방치된 중간피의 무게이며, 이때 수분 흡수능은 50개의 시료를 사용한 평균 수치이다.)
   
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 중간피는 내피 또는 외피 중 어느 하나 이상에 고정되거나, 교체 가능한 것인, 마스크.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 내피 및 외피는 면, 부직포 또는 합성 섬유 재질인 것인, 마스크.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 내피, 및 외피는 고형 접착제, 액상 접착제, 봉재, 열 또는 초음파의 결합 수단으로 결합되는 것인, 마스크.
   
6. 제1항에 있어서,
   추가로 와이어 밴드를 구비하는, 마스크.

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