KR102581693B1 - 항균 마스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 항균 필름층을 함유하는 마스크 본체부와, 마스크 내피부와, 상기 마스크 본체부와 마스크 내피부의 양 측면에 연결되어 구비되는 마스크 밴드부를 포함하여 구성되는 항균 마스크에 관한 것이다.

Description

항균 마스크{Antimicrobial Mask}
본 발명은 항균 마스크에 관한 것으로, 구체적으로 항바이러스성 및 항균성을 보유한 항균필름을 포함하는 우수한 비말 차단성과 영구적 항균성을 갖는 항균 마스크에 관한 것이다.
최근 전염성이 높은 바이러스의 출현에 따른 질병에 대한 위험성이 증가함에 따라 개인 위생과 더불어 타인과의 접촉이 많은 공공 공간에서의 항균에 대한 요구가 급증하고 있으며, 특히 비말차단 항균 마스크에 대한 수요가 지속적으로 증가하고 있다.
일반적으로 마스크는 기본적으로는 호흡이 양호해야 되며, 보건 위생상 병균, 먼지 등의 흡입 및 비산을 막을 수 있어야 하며, 통상적으로는 면직물 또는 부직포 등을 외피, 내피 및 필터부로 중첩하여 박음질하고, 그 양쪽에는 귀에 걸 수 있는 밴드로 구성되며, 세균 등으로 오염된 환경이나 오염 가능성이 있는 환경에서 개인 또는 타인의 위생을 위해 사용되어져 왔다.
마스크는 호흡과정에서 발생하는 입김과 외부의 습기로 인하여 항상 습도가 높은 상태로 유지되어 세균이 쉽게 증식할 수 있는 환경적 특징을 가지고 있다. 또한, 장 시간 사용할 경우에는 마스크에 대량의 세균이 증식하여 사용자의 건강을 해칠 수 있는 가능성도 배제할 수 없다. 또한, 마스크 착용 후 숨을 들이쉴 때 호흡기에 마스크가 밀착되어 들숨에 문제가 생길 수 있다.
대한민국 공개특허 제2020-0030332호는 폴리우레탄으로 형성된 외피층 및 내피층을 포함하는 마스크를 개시하고 있으나, 장 시간 우수한 항균 효과 및 사용 편의성을 갖는 마스크로는 미흡하다.
KR 2020-0030332 A
본 발명은 항균작용과 항바이러스 작용이 우수하며, 급격한 들숨에도 문제가 발생하지 않고, 장시간 사용 시에도 원활한 호흡이 가능하며, 소독 및 세척후 재사용이 가능한 마스크를 만들고자 하는데 목적이 있다.
상기한 기술적 과제를 달성하고자, 본 발명은 항균 필름층을 함유하는 마스크 본체부와, 마스크 내피부와, 상기 마스크 본체부와 마스크 내피부의 양 측면에 연결되어 구비되는 마스크 밴드부를 포함하여 구성되되, 상기 마스크 본체부와 마스크 내피부는 마스크 밴드부가 결합되어 고정되는 결합구가 형성되고, 상기 마스크 본체부에는 마스크 내부에 공간이 형성되도록 수평지지대가 마련되고, 상기 항균 필름층은 고분자 매트릭스 및 상기 고분자 매트릭스에 분산된 항균제를 포함하고, 상기 항균제는 구리, 산화아연, 및 제올라이트(zeolite)를 함유하는 것인, 항균 마스크가 제공된다.
본 발명의 항균 마스크는 항균 및 항바이러스 특성을 갖는 플라스틱 항균필름으로 외피를 구성함으로써 항균작용과 항바이러스 작용이 우수할 뿐만 아니라, 마스크 착용자 및 상대 방향으로의 완벽한 비말(침방울) 차단이 가능하고, 소독 및 세척 후 재사용성이 우수하다.
종래의 마스크는 장시간 착용시 마스크의 차단 및 밀폐구조로 인해 호흡이 불편하나, 본 발명의 항균 마스크는 개구부 및 구조 보강재를 구비함으로써 장시간 사용 시에도 편안한 호흡이 가능하여 야외 작업, 스포츠 활동 등에도 효과적으로 사용할 수 있다.
도 1은 외층(11), 중층(12) 및 내층(13)의 3중층으로 이루어진 본 발명의 마스크 본체부(항균 필름)(10)를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 항균 마스크의 후면을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 항균 마스크의 측면을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 항균 마스크의 본체부(10)와 내피부(20)를 분리한 상태를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 항균 마스크를 착용한 상태를 모식적으로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 항균 마스크의 본체부(10)를 고주파 씰링 공정으로 제작하는 과정을 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 실시예들은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 이때 본 명세서 전체 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구조를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다. 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서 전체에서, "위에" 또는 "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치하는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 위쪽에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.
그리고, 본원 명세서에서 "제1", "제2" 등의 용어는 임의의 순서 또는 중요도를 나타내는 것이 아니라 구성요소들을 서로 구별하고자 사용된 것이다.
본 명세서에서, "항균"이란 용어는 미생물 집단에서 살균 활성 또는 미생물 성장 저해를 뜻한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, "항균"이란 용어는 24시간 후에 측정하였을 때 미생물의 수가 대조군에 비하여 로그적으로 감소함을 의미한다.
이하, 도 1 내지 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 항균 마스크의 각 구성에 대해 살펴보도록 하겠다.
본 발명의 일례에 따른 항균 마스크는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 사용자의 호흡기를 포함하여 안면을 감싸되, 안면 사이에 내부공간을 형성하도록 하는 마스크 본체부(10)를 포함한다.
일례에 따르면, 상기 마스크 본체부(10)는 단일층의, 고분자 매트릭스 및 상기 고분자 매트릭스에 분산된 항균제를 포함하는 항균 필름일 수 있다.
다른 일례에 따르면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 마스크 본체부(10)는 외층(11), 중층(12) 및 내층(13)으로 이루어진 것일 수 있다. 여기서, 외층(11) 및 내층(13)은 항균 필름일 수 있으며, 상기 중층(12)은 외층(11)을 지지하는 기재층으로서, 마스크 외부로부터 세균 및 바이러스가 침투하는 것을 차단할 수 있다.
상기 외층(11)과 내층(13)은 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 전술한 항균 필름일 경우, 마스크 본체부(10)의 양면 모두에 항균성 및 항바이러스성을 부여할 수 있다.
상기 항균 필름은 고분자 수지 및 항균제를 포함하는 항균성 조성물로 형성될 수 있다.
상기 항균성 조성물에서, 고분자 수지는 필름의 베이스 수지로, 항균제를 서로 연결하는 바인더 수지로 작용할 수 있다. 또, 고분자 수지는 항균 필름층에 비(非)흡습성, 유연성 및 병원성 균 차단성을 부여할 수 있다. 또한, 상기 고분자 수지는 그 종류에 따라 우수한 비(非)흡습성, 유연성 및 병원성 균 차단성 이외, 내열성, 투명성, 기계적 강도, 내화학약품성, 치수 안정성, 성형성 등도 더 부여할 수 있다. 이러한 고분자 수지를 포함하는 항균 필름을 이용하기 때문에, 본 발명의 항균 파우치는 물, 유기용제(세정제)나 소독제 등으로 소독, 세척이 가능하여 소독 및 세척 후 재사용될 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 고분자 수지는 당 업계에서 통상적으로 알려진 것이라면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 열가소성 수지, 열가소성 엘라스토머, 생분해성 고분자 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
구체적으로, 상기 고분자 수지의 예로는 폴리올레핀계 수지(예, LLDPE, LDPE, HDPE, ULDPE 등과 같은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 폴리스티렌(PS), 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 수지(ABS resin), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리아미드 수지(예, 나일론66, 나일론6 등), 열가소성 폴리우레탄(TPU), 폴리염화비닐(PVC), 폴리카보네이트(PC), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 등과 같은 열가소성 수지; 폴리올레핀계 엘라스토머[예, 폴리에틸렌 엘라스토머(예, VLDPE 등), 폴리에틸렌 플라스토머, 폴리프로필렌 엘라스토머, 폴리메틸펜텐 엘라스토머 등], 열가소성 폴리우레탄 등과 같은 열가소성 엘라스토머; 폴리락트산 수지(Poly Lactic Acid, PLA), 폴리히드록시알카노에이트 수지(Poly hydroxyalkanoat Acid, PHA), 폴리아미드(Polyamides, PA), 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트(poly trimethylene terephthalate, PTT), 폴리에틸렌 퓨라노에이트(polyethylene furanoate, PEF), 폴리글리콜산 수지(Poly Glycolic Acid, PGA), 폴리카프로락톤 수지(Poly Caprolactone Acid, PCL), D-3-히드록시 부틸레이트 수지(D-3-hydroxybutyrate Acid, PHB), 폴리부틸렌 숙시네이트(Polybutylene succinate Acid, PBS), 폴리부틸렌 아디페이트-테레프탈레이드 수지(butylene adipate-co-terephthalate, PBAT), 폴리부틸렌아디페이트(Poly(butylene adipate), PBA), 폴리부틸렌 숙시네이트-아디페이트(poly(butylene succinate-coadipate), PBSA), 열가소성 전분(TPS) 등과 같은 생분해성 고분자가 있는데, 이에 한정되지 않는다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 항균성 조성물에서, 상기 고분자 수지의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 당해 항균성 조성물의 총량을 기준으로 약 95.5 내지 99 중량% 범위일 수 있다.
또, 상기 항균성 조성물은 항균제를 포함한다. 상기 항균제는 항균 필름층에 항균성 및 항바이러스성을 부여할 수 있다.
일례에 따르면, 항균제는 구리, 산화아연, 및 제올라이트(zeolite)를 함유한다. 이 경우, 항균제로 구리, 산화아연 및 제올라이트를 단독으로 사용한 경우나 혹은 2종을 사용한 경우와 달리, 그람-양성 박테리아 및 그람-음성 박테리아 등과 같은 세균에 대한 항균성을 발휘할 뿐만 아니라, BCov(Bovine coronavirus) 등과 같은 코로나바이러스에 대해서도 우수한 항바이러스성을 발휘할 수 있다.
상기 구리는 항균 필름에 우수한 항균성을 부여할 수 있는 금속이다. 이러한 구리의 비표면적은 특별히 한정되지 않으나, BET 비표면적이 약 4,000 내지 9,000 ㎠/g 범위일 경우, 그람-양성 박테리아에 대한 항균력이 더 향상될 수 있다.
또, 상기 구리의 형상은 특별히 한정되지 않으나, 항균력을 극대화하기 위해 판상형인 것이 바람직하다. 이때, 상기 구리의 길이, 폭 및 두께는 다양하게 조절할 수 있으며, 예컨대 길이는 약 10~75 ㎛이고, 폭은 약 10~75 ㎛이며, 두께는 약 3~10 ㎛일 수 있다. 일례에 따르면, 상기 구리는 1:1 ~ 1:9의 종횡비(aspect ratio)를 가질 수 있다. 이때, 구리의 두께는 약 3~10 ㎛일 수 있다.
이러한 구리의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 일례에 따르면 당해 항균성 조성물의 총량을 기준으로 약 0.3 내지 2 중량% 범위, 구체적으로 약 0.4 내지 0.5 중량% 범위일 수 있다. 다른 일례에 따르면, 구리와 산화아연의 사용 비율(혼합 비율)은 구리와 산화아연의 총량을 기준으로 67:33~57:43 중량 비율, 구체적으로 67:33~60:40 중량비율일 수 있다. 또 다른 일례에 따르면, 구리, 산화아연 및 제올라이트(zeolite)의 사용 비율(혼합 비율)은 0.5~2.5 : 1 : 0.5~5 중량 비율일 수 있다.
또, 상기 산화아연은 항균 필름에 우수한 항균성을 부여할 뿐만 아니라, 탈취성, 자외선(UV) 차단성을 부여할 수 있고, 초발수성을 부여할 수 있다. 특히, 본 발명에서 산화아연은 그람-음성 박테리아에 대한 항균력을 더 향상시킬 수 있다.
이러한 산화아연은 나노 크기일 경우, 박테리아 등과 같은 세균과의 친화력이 향상되어 항균성이 극대화될 수 있다. 일례로, 상기 산화아연의 평균 직경은 약 8 내지 100 ㎚, 구체적으로 약 40 내지 80 ㎚, 더 구체적으로 약 60 내지 75 ㎚, 보다 더 구체적으로 약 8 내지 70 ㎚일 수 있다.
상기 산화아연의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 일례에 따르면 당해 항균성 조성물의 총량을 기준으로 약 0.2 내지 1 중량%, 구체적으로 0.2 내지 0.3 중량%일 수 있다. 다른 일례에 따르면, 산화아연과 제올라이트의 사용 비율(혼합 비율)은 산화아연과 제올라이트의 총량을 기준으로 10:90~30:70 중량비율, 구체적으로 10:90~20:80 중량비율일 수 있다.
또, 상기 제올라이트는 구체적으로 알칼리 금속 및/또는 알칼리토금속의 규산알루미늄(aluminosilicate) 수화물로, 기본 단위의 하나인 (Si,Al)O4 사면체가 또 다른 사면체와 산소를 공유하여 형성된 3차원 망상 구조를 가진다. 이러한 제올라이트는 항균 필름에 항균성을 부여할 수 있다.
본 발명에서 사용 가능한 제올라이트는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 ZSM-5, 제올라이트 A, 제올라이트 X, 제올라이트 Y, Mordenite, AlPO4, SAPO, MeAlPO, SAPO-5, XSM-5, AIPO-5, VPI-5, MCM-41, Chabazite, Clipptiolite, 실리카겔, 지르코늄계, 티타늄계, 실리케이트 등이 있는데, 이들은 단독으로 사용되거나 또는 2종 이상이 혼합되어 사용될 수 있다.
이러한 제올라이트는 항균성 금속 양이온으로 이온 교환될 때, 항균성이 더 극대화될 수 있다. 사용 가능한 항균성 금속 이온으로는 당 분야에 통상적으로 항균성을 부여할 수 있는 금속의 이온이라면 특별히 한정되지 않는다. 일례에 따르면, 상기 항균성 금속 이온은 아연(Zn), 은(Ag), 구리(Cu), 수은(Hg), 주석(Sn), 납(Pb), 비스무트(Bi), 카드뮴(Cd), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 세슘(Cs), 칼륨(K), 마그네슘(Mg)으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 이온을 1종 이상 함유할 수 있다.
상기 제올라이트의 크기(입경), 기공도 및/또는 기공 크기는 특별히 제한되지 않는다. 일례로, 상기 제올라이트의 평균 직경은 약 1 내지 10 ㎛, 구체적으로 약 2 내지 7 ㎛, 더 구체적으로 약 3 내지 4 ㎛일 수 있다.
상기 제올라이트의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 당해 항균성 조성물의 총량을 기준으로 약 0.5 내지 1.5 중량%, 구체적으로 약 0.8 내지 1.2 중량%일 수 있다.
전술한 항균성 조성물은 필요에 따라 전술한 성분들 이외에, 당 기술 분야에서 통상적으로 알려진 첨가제를 당해 조성물의 사용 목적 및 사용 환경에 따라 선택적으로 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 분산제, 흡습제, 안정제 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
이러한 첨가제의 함량은 특별히 한정되지 않으며, 당 기술분야에 알려진 통상적인 범위로 사용될 수 있다. 예컨대, 당해 항균성 조성물의 총량을 기준으로 약 0.001 내지 10 중량%, 구체적으로 약 0.01 내지 5 중량%, 더 구체적으로 약 0.1 내지 3 중량%일 수 있다.
상기 항균성 조성물은 당 기술분야에 통상적으로 알려진 방법을 통해 제조될 수 있다. 예컨대, 고분자 수지와, 구리, 산화아연 및 제올라이트를 함유하는 항균제, 및 선택적으로 첨가제를 볼밀, 비드밀, 3롤 밀(3roll mill) 바스켓 밀(basket mill), 디노 밀(dyno mill), 플레너터리(planetary) 등의 혼합 장비를 사용하여 실온 내지 적절히 승온된 온도에서 혼합 및 교반하여 항균성 조성물을 제조할 수 있다.
전술한 항균성 조성물로 형성된 항균 필름은 그람-양성 박테리아 및 그람-음성 박테리아에 대한 항균 활성치가 각각 2 이상이고, 코로나바이러스에 대한 항바이러스 활성치가 3 이상일 수 있다. 이러한 항균 필름을 포함하는 본 발명의 항균 마크스는 항균성 및 항바이러스성이 우수하여 내용물을 위생적으로 장기간 보관할 수 있다.
또, 항균 필름층은 적어도 일 표면이 매트(matt)면일 수 있다. 이러한 매트면은 매트(matt) 공법을 통해 형성되는 것으로, 항균 파우치에 독특한 촉감이나 외관을 부여할 수 있다. 일례에 따르면, 항균 필름층은 표면 요철 패턴부를 포함할 수 있다.
이러한 항균 필름층의 두께는 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 마스크 본체부의 전체 두께를 기준으로 약 30 내지 100%일 수 있다. 일례로, 항균 필름층의 두께는 약 100 내지 350 ㎛, 바람직하게는 230 내지 280 ㎛일 수 있다.
본 발명의 마스크 본체부(10)는 당 기술분야에 일반적으로 알려진 방법을 통해 제조될 수 있으며, 하기 제조방법에 의해서만 한정되는 것은 아니다. 필요에 따라 각 공정의 단계가 변형되거나 또는 선택적으로 혼용되어 수행될 수 있다. 예컨대, 마스크 본체부(10)는 각 층의 물질들을 컴파운딩(compounding)한 후 당 분야에서 통상적으로 알려진 가공 방법, 예컨대 필름 성형법, 사출 성형법, 중공성형법, 파이프, 튜브, 프로파일 성형법, 시트 성형법 등에 따라 제조될 수 있다.
일례에 따르면, 마스크 본체부(10)가 항균 필름층만 포함하는 단일층(monolayer)일 경우, 이축 압출 혼합기(twin screw compounder)를 이용하여 컴파운딩(compounding)한 후, 단일층 브로운 공압출 방법에 의해서 항균 필름층으로 이루어진 마스크 본체부(10)를 제조할 수 있다.
다른 일례에 따르면, 마스크 본체부(10)가 외층(11); 중층(12); 및 내층(13)을 포함하는 멀티 층(multilayer)일 경우, 이축 압출 혼합기(twin screw compounder)를 이용하여 컴파운딩한 후, 멀티층 브로운 공압출 방법에 의해 외층(11); 중층(12); 및 내층(13)을 포함하는 마스크 본체부(10)를 제조할 수 있다.
상기 이축 압출 혼합기는 각 층의 물질들을 가열하고 유동시켜 연속적으로 혼합 및 압출하는 기계로서, 본체 입구에 설치된 원료공급기(hopper), 본체 내부에서 원료를 운반하는 스크류(screw), 스크류를 둘러싸는 배럴(barrel), 본체 출구의 다이(die)로 구성된다. 배럴은 수백 기압에 견디는 내압 구조를 가지며, 여러 단위로 분할되어 각 부분별 온도 제어가 가능하다(Feeding Section, Compression Section, Metering Section). 또한, 배럴 내부의 수지와 첨가제는 배럴 벽면에서 열에너지를, 스크류로부터 전단 에너지를 받아 가공되며, 다이는 최종 제품의 형상을 결정한다.
이러한 이축 압출 혼합기의 온도는 사용되는 수지의 종류에 따라 조절할 수 있고, 예컨대 약 150~300 ℃일 수 있다. 구체적으로, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 폴리올레핀계 수지는 약 160~230 ℃일 수 있고, ABS 수지, PS는 약 190~230 ℃일 수 있으며, PET, 폴리아미드 수지는 약 250~280 ℃일 수 있고, 열가소성 폴리우레탄은 약 180~220 ℃일 수 있다.
또, 본 발명에서는 사용되는 수지의 종류와 형상, 혼합 특성에 따라 니더(kneader)를 사용할 수 있고, 이때 압출온도는 전술한 이축 압출 혼합기의 온도와 동일하다.
또한, 본 발명에서는 항균 필름층인 마스크 본체부를 제조함에 있어, 상기 컴파운딩시 항균제를 고분자 수지에 균일하게 분산시켜 필름의 향균성 및 항바이러스성을 향상시키기 위해, 마스터 배치(Masterbatch)를 제조하여 사용할 수 있다.
상기 마스터 배치는 마스터 배치용 베이스 수지, 및 항균제를 포함한다.
상기 마스터 배치에 사용되는 수지('마스터 배치용 베이스 수지')는 각 층의 수지, 예컨대 항균 필름의 고분자 수지와 동일하거나 상이할 수 있다. 다만, 마스터 배치용 베이스 수지는 항균 필름의 고분자 수지와의 상용성 측면에서 동일한 것이 바람직하다. 이러한 마스터 배치용 베이스 수지의 예로는 LLDPE, LDPE, HDPE, ULPE, PP, PVC, TPU 등일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
상기 마스터 배치에서, 항균제의 함량은 마스터 배치의 총량을 기준으로 약 3~15 중량%일 수 있다.
또, 상기 마스터 배치는 분산 및 가공성을 위한 첨가제를 더 포함할 수 있다. 예컨대, 분산제 등이 있는데, 이에 한정되지 않는다.
상기 마스터 배치의 제조시, 이축 압출 혼합기나 니더를 사용할 수도 있다.
이러한 마스터 배치의 사용량은 각 필름의 용도 및 성형방법에 따라 조절할 수 있다. 예컨대, 항균 필름의 경우, 마스터 배치의 사용량(함량)은 항균 필름을 형성하는 조성물('항균성 조성물')의 총량을 기준으로 약 5~20 중량%일 수 있다.
전술한 마스터 배치를 이용한 컴파운드는 가공 방법에 상관없이 우수한 항균성 및 바이러스성을 발휘하며, 이러한 컴파운드는 성형 조건, 설비 변경 없이 적용될 수 있다. 예컨대, 상기 컴파운드를 이용하여 필름 성형할 경우, blown 압출, T-die 압출 등의 압출 방법과 mono-layer, double-layer, multi-layer 성형 등 필름의 구조와 상관없이 외면에 기술된 함량 만큼의 항균제가 첨가된다면, 항균 및 항바이러스력을 유지할 수 있다. 또, 상기 컴파운드를 이용하여 사출 성형할 경우, 사출 성형 방법이나 조건에 상관없이 상기 컴파운드를 이용하면 항균 및 항바이러스력을 유지할 수 있다. 또, 상기 컴파운드를 이용하여 중공 성형할 경우, 압출 중공성형, 사출 중공성형, 연신 중공성형을 비롯한 단층 및 다층 중공성형 등 구조에 상관없이 항균 및 항바이러스력을 유지할 수 있다. 상기 컴파운드를 이용하여 파이프, 튜브, 프로파일 성형할 경우, 압출 물 구조에 상관없이 항균 및 항바이러스력이 일정하게 유지될 수 있다. 또한, 상기 컴파운드를 이용하여 시트 성형할 경우, T-die 압출 또는 카렌더링에 의한 시트 성형에 상관없이 항균 및 항바이러스력이 유지될 수 있다.
상기 마스크 본체부는 사용자의 안면 돌출 형상에 맞게 돌출된 형상을 가진다. 이러한 형상을 갖는 플라스틱 마스크 본체부를 제조하기 위하여 고주파 씰링(sealing) 공정을 사용할 수 있다. 종래에는 이러한 형상의 플라스틱 마스크 제조 시 스티커를 사용하였는데, 세척시 또는 장기간 사용시 스티커가 떨어지는 문제점이 발생하였다.
따라서, 본 발명에서는 마스크 본체부의 제조 시 고주파 씰링(sealing) 공정을 이용하였다. 본 발명의 일 실시예에서는, 도 6에서 보는 바와 같이 좌우대칭 형상으로 마스크 본체부 좌측부와 우측부를 제작하여 좌측부와 우측부의 양 측단부를 고주파 씰링공정을 이용하여 부착시킴으로써 돌출된 형상을 갖는 마스크를 제조하였다. 고주파 씰링 공정으로 제조한 마스크는 세척시 또는 장기간 사용시에도 마스크의 입체 구조를 유지할 수 있어 반영구적인 사용을 가능하게 한다.
본 발명에 따른 항균 마스크는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 마스크 내피부(20)를 포함한다. 마스크 내피부는 플라스틱 소재인 마스크 본체부(10)로 인한 피부와의 마찰을 방지하는 역할을 한다.
일례에 따르면, 상기 마스크 내피부(20)는 겉감과 안감으로 이루어진 속건성 원단으로 이루어질 수 있다. 상기 겉감과 안감의 재질은 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 상기 겉감은 땀 배출을 용이하게 하는 재질로 이루어질 수 있다. 일례로 상기 겉감은 다공성 직조 원단으로 이루어질 수 있다. 상기 안감은 땀 흡수를 용이하게 하는 친수성 원단으로 이루어질 수 있다. 이때 사용하는 안감은 겉감보다 공극이 작아야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 마스크 내피부(20)는 폴리에스터계열 냉감사로 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 내피부에는 급격한 호흡, 특히 들숨에 의해 내피부가 안면 호흡기와 밀착되는 것을 방지하기 위해 사용자의 안면 사이에 내부공간이 형성되도록 하는 형상유지수단으로 수평지지대가 삽입될 수 있다. 상기 수평지지대는 마스크의 보강재로 작용하며 폴리올레핀계 수지(예, LLDPE, LDPE, HDPE, ULDPE 등과 같은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등) 소재의 와이어일 수 있으나 이에 제한되지는 않는다. 본 발명의 일 실시예에서는, 직경 약 1 mm의 폴리올레핀계 수지, 즉 플라스틱 끈을 내피부에 보강재로 삽입하였다. 수평지지대는 호흡을 보다 용이하게 할 수 있도록 하나보다는 두개를 삽입하는 것이 바람직하다.
추가로, 상기 수평지지대가 삽입되는 위치에 덧댐부가 마련될 수 있다. 덧댐부는 수평지지대의 삽입으로 인해 내피부 안감이 손상되는 것을 방지하기 위해 설치된다. 이때 사용하는 덧댐부는 내피부 안감과 동일한 재질인 것이 바람직하며, 형태는 직사각형이 바람직하다.
상기 마스크 내피부는 별도의 테이핑없이 마스크 형태로 제작되어 후단에 삽입되어 간편하게 사용될 수 있다.
상기 마스크 내피부는 오염되면 교체할 수 있고, 마스크 본체부는 세정이 필요하면 물과 비누, 가정용 소독제를 이용하여 세척할 수 있어 본 발명의 항균 마스크는 반영구적으로 사용가능하다.
본 발명에 따른 항균 마스크는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 마스크 밴드부(30)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 마스크 밴드부(30)는 밴드 고정대(31), 헤드밴드(32) 및 밴드 길이 조절 장치(33)로 이루어져 마스크 본체부(10) 및 마스크 내피부(20)에 각각 형성된 결합구(15, 15‘)에 고정된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 항균 마스크는 마스크 하단에 개구부(14)가 설치될 수 있다.
기존 마스크는 장시간 착용시 마스크의 차단 및 밀폐구조로 호흡이 불편하나, 도 2 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 마스크는 사용자 턱 아래 부분에 에 호흡구로서 개구부(14)를 마련함으로써 장시간 착용 시에도 호흡이 불편하지 않다. 상기 개구부는 비말 차단을 위해 사용자의 턱 부위에 위치하도록 구비된다.
따라서, 본 발명의 항균 마스크는 야외 작업, 스포츠 활동 등을 위한 장시간 착용에도 무리없이 사용 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마스크 보관을 위해 상기 마스크 내피부의 안감을 커버하는 항균 필름을 더 포함할 수 있다. 이 경우 마스크 내피부 겉감 및 안감 양방향으로 항균력을 부여할 수 있어 마스크 보관을 용이하게 할 수 있다.
이하에서, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 이하의 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 실시예로 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1> - 항균 마스크의 제조
1-1. 항균성 조성물의 제조
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 조성물의 총 중량을 기준으로 폴리올레핀(PO) 수지 98.3 중량%, 구리 0.45 중량%, 산화아연 0.25 중량%, 및 Zn2+ 이온으로 이온 교환된 제올라이트 1.00 중량%를 혼합하여 항균성 조성물을 제조하였다. 이때, 구리의 비표면적은 4000~9000cm2/g, 구체적으로 5000~7500cm2/g, 보다 구체적으로 6000~7000cm2/g이었다. 또한, 산화아연의 평균 직경은 40~100nm, 구체적으로 60~80nm, 보다 구체적으로 65~75nm이었다. 또, Zn2+ 이온으로 이온교환된 제올라이트의 평균 직경은 1~10um, 구체적으로 1~7um, 보다 구체적으로 1~4um이었다. 여기서, 실험예 1의 구리, 산화아연, 제올라이트는 0.5~1 : 1 : 2.5~3 중량 비율로 혼합되고, 구체적으로는 2 : 1 : 4 의 중량비율로 혼합되었다.
1-2. 항균 필름의 제조
실시예 1-1에서 제조된 항균성 조성물을 이용하여 단일층의 항균 필름을 제조하였다. 상기 단일층 항균 필름은 원료공급기(hopper), 스크류(screw), 스크류를 둘러싸는 배럴(barrel), 본체 출구의 다이(die)로 구성된 이축 압출 혼합기(twin screw compounder)를 이용하여, 단일층 블로운 공압출 방법을 사용하여 제조되었다.
1-3. 항균 마스크 A의 제조
실시예 1-2에서 제조된 항균 필름을 절단하여 마스크 본체부 좌측부와 우측부를 얻었다. 이어서, 상기 마스크 본체부의 좌측부와 우측부를 서로 대면시킨 후, 엠보 실링기를 이용하여 가장자리를 융착시켜 실링처리함으로써 마스크 본체부를 제조하였다. 그 다음 Askin 원단(효성사 제조)으로 항균 마스크 본체부와 동일한 형상을 갖는 내피부를 제작하여 마스크 본체부와 결합시켰다.
1-4. 항균 마스크 B의 제조
실시예 1-1에서 제조된 항균성 조성물을 이용하여 3층의 압출 필름을 제조하였다. 상기 3층 압출 필름은 원료공급기(hopper), 스크류(screw), 스크류를 둘러싸는 배럴(barrel), 본체 출구의 다이(die)로 구성된 이축 압출 혼합기(twin screw compounder)를 이용하여, 3층 블로운 공압출 방법을 사용하여 제조되었다.
이후, 실시예 1-3에서 사용된 항균 필름 대신 전술한 3층의 압출 필름을 이용한 것을 제외하고는 실시예 1-3과 동일하게 수행하여 항균 마스크 B를 제조하였다.
<실시예 2 내지 8>
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 실시예 1-1에서 사용된 폴리올레핀(PO) 수지 대신 폴리올레핀 엘라스토머(PEO), 나일론(PA6), TPU(Thermoplastic polyurethane), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리비닐 클로라이드(PVC), ABS(Acrylonitrile butadiene styrene), 폴리카보네이트(PC)를 각각 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 실시예 2~8의 항균성 조성물, 항균 필름, 항균 마스크 A 및 항균 마스크 B를 제조하였다.
<비교예 1-1>
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 조성물의 총 중량을 기준으로 폴리올레핀(PO) 수지 99.25 중량%와 구리 0.75 중량%를 혼합하여 항균성 조성물을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 비교예 1-1의 항균성 조성물, 항균 필름, 항균 마스크 A 및 항균 마스크 B를 제조하였다.
<비교예 1-2>
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 조성물의 총 중량을 기준으로 폴리올레핀(PO) 수지 99.75 중량%와 산화아연 0.25 중량%를 혼합하여 항균성 조성물을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 비교예 1-2의 항균성 조성물, 항균 필름, 항균 마스크 A 및 항균 마스크 B를 제조하였다.
<비교예 1-3>
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 조성물의 총 중량을 기준으로 폴리올레핀(PO) 수지 99.3 중량%와 구리 0.45 중량%, 산화아연 0.25 중량%를 혼합하여 항균성 조성물을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 비교예 1-3의 항균성 조성물, 항균 필름, 항균 마스크 A 및 항균 마스크 B를 제조하였다. 이때, 구리와 산화아연은 2:1~4:3의 중량비율로 혼합되었고, 구체적으로 2:1의 중량비율로 혼합되었다.
<비교예 1-4>
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 조성물의 총 중량을 기준으로 폴리올레핀(PO) 수지 98.75 중량%와 산화아연 0.25 중량%, Zn2+ 이온으로 이온교환된 제올라이트 1.00 중량%를 혼합하여 항균성 조성물을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 비교예 1-4의 항균성 조성물, 항균 필름, 항균 마스크 A 및 항균 마스크 B를 제조하였다. 이때, 산화아연과 Zn2+ 이온으로 이온교환된 제올라이트는 1:9~3:7의 중량 비율로 혼합되었고, 구체적으로 2:8의 중량 비율로 혼합되었다.
<비교예 2-1 내지 8-4>
하기 표 1에 기재된 바와 같이, 비교예 1에서 항균성 조성물을 제조하는 데 사용된 폴리올레핀(PO) 수지 대신 폴리올레핀 엘라스토머(PEO), 나일론(PA6), TPU(Thermoplastic polyurethane), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리비닐 클로라이드(PVC), ABS(Acrylonitrile butadiene styrene), 폴리카보네이트(PC)를 각각 사용한 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일하게 수행하여 비교예 2-1~8-4의 항균성 조성물, 항균 필름, 항균 마스크 A 및 항균 마스크 B를 제조하였다.
<실험예 1> - 항균 필름의 항균성
실시예 1~8, 비교예 1-1~8-4에서 제조된 항균 필름에 대한 항균성을 평가하기 위해서, 필름밀착법(JIS Z 2801 : 2010)에 의해 실험하여 항균 활성치(A) 및 항균력을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 이때, 항균 활성치(A)는 하기 수학식 1에 따라 계산하였고, 항균력(%)은 하기 수학식 2에 따라 계산하였다.
[수학식 1]
A = log(24시간 후 대조군의 세균농도) - log(24시간 후 실험군의 세균농도)
[수학식 2]
고분자 수지
[Pellet(Chip)]		 Cu Powder ZnO Powder Zeolite(Zn2+) 항균활성치
6500cm2/g
(비표면적)		 70nm
(평균입경)		 5㎛
(평균입경)		 균주1(G+) 균주2(G-)
실시예1 PO 98.30wt% 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.6 6.2
비교예1-1 99.25wt% 0.75wt% - - 4.6 0.1
비교예1-2 99.75wt% - 0.25wt% - 4.6 0.9
비교예1-3 99.30wt% 0.45wt% 0.25wt% - 4.6 3.5
비교예1-4 98.75wt% - 0.25wt% 1.00wt% 1.7 1.7
실시예2 POE 98.30wt% 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.6 6.1
비교예2-1 99.25wt% 0.75wt% - - 4.6 0.1
비교예2-2 99.75wt% - 0.25wt% - 4.6 1.0
비교예2-3 99.30wt% 0.45wt% 0.25wt% - 4.6 3.6
비교예2-4 98.75wt% - 0.25wt% 1.00wt% 1.7 1.5
실시예3 Nylon
(PA6)		 98.30wt% 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.6 6.2
비교예3-1 99.25wt% 0.75wt% - - 4.6 0.1
비교예3-2 99.75wt% - 0.25wt% - 4.6 0.7
비교예3-3 99.30wt% 0.45wt% 0.25wt% - 4.6 3.8
비교예3-4 98.75wt% - 0.25wt% 1.00wt% 1.7 1.4
실시예4 TPU 98.30wt% 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.6 6.2
비교예4-1 99.25wt% 0.75wt% - - 4.6 0.1
비교예4-2 99.75wt% - 0.25wt% - 4.6 0.8
비교예4-3 99.30wt% 0.45wt% 0.25wt% - 4.6 3.4
비교예4-4 98.75wt% - 0.25wt% 1.00wt% 1.9 1.9
실시예5 PET 98.30wt% 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.6 6.21
비교예5-1 99.25wt% 0.75wt% - - 4.6 0.1
비교예5-2 99.75wt% - 0.25wt% - 4.6 0.6
비교예5-3 99.30wt% 0.45wt% 0.25wt% - 4.6 3.8
비교예5-4 98.75wt% - 0.25wt% 1.00wt% 1.4 1.6
실시예6 PVC 98.30wt% 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.6 6.2
비교예6-1 99.25wt% 0.75wt% - - 4.6 0.1
비교예6-2 99.75wt% - 0.25wt% - 4.6 1.2
비교예6-3 99.30wt% 0.45wt% 0.25wt% - 4.6 3.4
비교예6-4 98.75wt% - 0.25wt% 1.00wt% 1.5 1.8
실시예7 ABS 98.30wt% 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.6 6.2
비교예7-1 99.25wt% 0.75wt% - - 4.6 0.1
비교예7-2 99.75wt% - 0.25wt% - 4.2 0.7
비교예7-3 99.30wt% 0.45wt% 0.25wt% - 4.6 3.2
비교예7-4 98.75wt% - 0.25wt% 1.00wt% 1.5 1.6
실시예8 PC 98.30wt% 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.6 6.2
비교예8-1 99.25wt% 0.75wt% - - 4.1 0.1
비교예8-2 99.75wt% - 0.25wt% - 4.3 0.6
비교예8-3 99.30wt% 0.45wt% 0.25wt% - 4.6 3.4
비교예8-4 98.75 wt% - 0.25wt% 1.00wt% 1.2 1.9
실시예 1 내지 8에서는 구리와 산화아연, Zn2+ 이온으로 이온교환된 제올라이트를 함께 사용하여 균주 1 및 2에 대한 항균력을 최대로 향상시킬 수 있었다. 구체적으로, 실시예 1 내지 8에서, 균주 1에 대한 항균활성치 값은 4.6 이상이었으며, 균주 2에 대한 항균활성치 값은 6.1이상으로 확인되었다.
<비교예 9>
표 2에 기재된 바와 같이, 조성물의 총 중량을 기준으로 폴리올레핀(PO) 수지 98.50 중량%와 구리-아연 합금 1.50 중량%를 혼합하여 항균성 조성물을 제조하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일하게 수행하여 비교예 9의 항균성 조성물, 항균 필름, 항균 마스크 A 및 항균 마스크 B를 제조하였다. 이때, 구리-아연 합금에서, 구리와 아연의 혼합 비율은 6:4 ~ 8:2 중량%이고, 구체적으로 7:3 중량%이었다.
<비교예 10 내지 16>
표 2에 기재된 바와 같이, 비교예 1에서 항균성 조성물을 제조하는 데 사용된 폴리올레핀(PO) 수지 대신 폴리올레핀 엘라스토머(PEO), 나일론(PA6), TPU(Thermoplastic polyurethane), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리비닐 클로라이드(PVC), ABS(Acrylonitrile butadiene styrene), 폴리카보네이트(PC)를 각각 사용하여 항균성 조성물을 제조하는 것을 제외하고는, 비교예 1과 동일하게 수행하여 비교예 10~16의 항균성 조성물, 항균 필름, 항균 마스크 A 및 항균 마스크 B를 제조하였다.
<실험예 2> - 항균 필름의 항바이러스성
실시예 1~8, 비교예 9~16에서 제조된 항균 필름에 대한 항바이러스성을 평가하기 위하여, 필름밀착법(JIS Z 2801 : 2010)에 의해 실험하여 항바이러스 활성치(A) 및 항균력을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 이때, 항균 바이러스 활성치(A)는 하기 수학식 3에 따라 계산하였고, 항균력(%)은 하기 수학식 4에 따라 계산하였다. 이때, 바이러스 정량법으로는 Kaeber Method를 사용하였고, 실험에 사용된 바이러스는 코로나 바이러스의 일종인 BCoV(Bovine coronavirus)이었다.
[수학식 3]
A = 대조군의 log10TCID50/ml - 실험군의 log10TCID50/ml
[수학식 4]
노출시간
(hr)		 베이스 수지
[Pellet(Chip)]		 Brass Powder Cu Powder ZnO Powder Zeolite(Zn2+) 항바이러스
활성치
(Cu-Zn alloy) 6500cm2/g
(비표면적)		 70nm
(평균입경)		 5um
(평균입경)		 Corona
virus
실시예 1 0.5 PO
 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 3.2
1 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 3.6
4 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.2
24 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.0
비교예 9 0.5 98.50wt% 1.50wt% - - - 1.4
1 98.50wt% 1.50wt% - - - 2.0
4 98.50wt% 1.50wt% - - - 2.0
24 98.50wt% 1.50wt% - - - 2.0
실시예 2 0.5
PEO		 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 3.1
1 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 3.2
4 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.0
24 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.0
비교예 10 0.5 98.50wt% 1.50wt% - - - 1.4
1 98.50wt% 1.50wt% - - - 1.9
4 98.50wt% 1.50wt% - - - 2.0
24 98.50wt% 1.50wt% - - - 2.0
실시예 3 0.5
Nylon
(PA6)
 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 3.2
1 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 3.3
4 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.0
24 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.0
비교예 11 0.5 98.50wt% 1.50wt% - - - 1.4
1 98.50wt% 1.50wt% - - - 1.8
4 98.50wt% 1.50wt% - - - 2.0
24 98.50wt% 1.50wt% - - - 2.0
실시예 4 0.5 TPU 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 3.3
1 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 3.6
4 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 3.9
24 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.0
비교예 12 0.5 98.50wt% 1.50wt% - - - 1.4
1 98.50wt% 1.50wt% - - - 2.0
4 98.50wt% 1.50wt% - - - 1.9
24 98.50wt% 1.50wt% - - - 2.0
실시예 5 0.5 PET 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 3.2
1 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 3.6
4 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.0
24 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.0
비교예 13 0.5 98.50wt% 1.50wt% - - - 1.4
1 98.50wt% 1.50wt% - - - 1.8
4 98.50wt% 1.50wt% - - - 2.0
24 98.50wt% 1.50wt% - - - 2.0
실시예 6 0.5 PVC 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 3.0
1 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 3.3
4 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.0
24 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.0
비교예 14 0.5 98.50wt% 1.50wt% - - - 1.4
1 98.50wt% 1.50wt% - - - 1.7
4 98.50wt% 1.50wt% - - - 1.9
24 98.50wt% 1.50wt% - - - 1.8
실시예 7 0.5 ABS 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 2.9
1 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 3.1
4 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 3.8
24 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.0
비교예 15 0.5 98.50wt% 1.50wt% - - - 1.7
1 98.50wt% 1.50wt% - - - 1.8
4 98.50wt% 1.50wt% - - - 2.0
24 98.50wt% 1.50wt% - - - 2.0
실시예 8 0.5 PC
 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 3.3
1 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 3.6
4 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.0
24 98.30wt% - 0.45wt% 0.25wt% 1.00wt% 4.2
비교예 16 0.5 98.50wt% 1.50wt% - - - 1.5
1 98.50wt% 1.50wt% - - - 2.0
4 98.50wt% 1.50wt% - - - 2.0
24 98.50wt% 1.50wt% - - - 2.0
상기 표 2에 따르면, 실시예 1 내지 8에 따라 제조된 항균성 조성물은 30분 안에 항바이러스성활성치 값 2.9 이상을 나타냈으며, 빠른 시간내에 높은 항바이러스성 효과를 나타낸다. 또한 24시간 후의 항바이러스성활성치 값은 4.0 이상인 것을 확인할 수 있었다.
<실험예 3> - 구리의 비표면적 및 수지의 종류에 따른 항균 필름의 항균성 평가
본 발명에 따른 구리의 비표면적 및 수지의 종류에 따른 항균성을 확인하기 위해서, 필름밀착법(JIS Z 2801 : 2010)에 따라 항균시험을 수행하여 항균 활성치를 측정하였고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다. 이때, 항균활성치(A)는 상기 수학식 1에 따라 계산하였다.
1) 구리의 비표면적에 따른 항균 필름의 항균활성치
하기 표 3에 기재된 조성과 같이, 조성물의 총 중량을 기준으로 폴리올레핀(PO) 수지 99.00 중량%와 구리 1.00 중량%를 혼합하여 시험군 1-1 내지 1-3의 항균성 조성물을 제조한 후, 이를 이용하여 항균 필름을 제조하였다. 이때, 표 3에 기재된 구리 1의 BET 비표면적은 10~40cm2/g, 구체적으로는 15~30cm2/g, 보다 구체적으로는 20~25cm2/g이었다. 또한, 표 3에 기재된 구리 2의 BET 비표면적은 40~110cm2/g, 구체적으로는 60~90cm2/g, 보다 구체적으로는 70~80cm2/g이었고, 구리 3의 BET 비표면적은 4000~9000cm2/g, 구체적으로 5000~7500cm2/g, 보다 구체적으로 6000~7000cm2/g이었다.
2) 수지의 종류에 따른 항균 필름의 항균활성치
전술한 시험군 1-1의 항균성 조성물에서 사용된 폴리올레핀(PO) 수지 대신 폴리올레핀 엘라스토머(PEO), 나일론(PA6), TPU(Thermoplastic polyurethane), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리비닐 클로라이드(PVC), ABS(Acrylonitrile butadiene styrene), 폴리카보네이트(PC)를 각각 사용한 것을 제외하고는, 시험군 1과 동일하게 수행하여 시험군 2-1~8-3의 항균 조성물 및 항균 필름을 각각 제조하였다.
베이스 수지
(Pellet)		 Cu Powder(비표면적 cm2/g) 항균활성치
구리 1
(23cm2/g)		 구리 2
(74cm2/g)		 구리 3
(6500cm2/g)		 균주1(G+) 균주2(G-)
시험군 1-1 PO 99.00 wt% 1.00 wt% - - 0.1 0.3
시험군 1-2 99.00 wt% - 1.00 wt% - 1.2 0.3
시험군 1-3 99.00 wt% - - 1.00 wt% 4.2 0.1
시험군 2-1 99.00 wt% 1.00 wt% - - 0.3 0.3
시험군 2-2 POE 99.00 wt% - 1.00 wt% - 1.7 0.6
시험군 2-3 99.00 wt% - - 1.00 wt% 4.1 0.2
시험군 3-1 Nylon
(PA6)		 99.00 wt% 1.00 wt% - - 0.2 0.0
시험군 3-2 99.00 wt% - 1.00 wt% - 1.5 0.3
시험군 3-3 99.00 wt% - - 1.00 wt% 4.6 0.2
시험군 4-1 99.00 wt% 1.00 wt% - - 0.4 0.9
시험군 4-2 TPU 99.00 wt% - 1.00 wt% - 1.8 0.4
시험군 4-3 99.00 wt% - - 1.00 wt% 4.5 0.5
시험군 5-1 99.00 wt% 1.00 wt% - - 0.4 0.9
시험군 5-2 PET 99.00 wt% - 1.00 wt% - 1.7 0.4
시험군 5-3 99.00 wt% - - 1.00 wt% 4.7 0.5
시험군 6-1 99.00 wt% 1.00 wt% - - 0.3 0.2
시험군 6-2 PVC 99.00 wt% - 1.00 wt% - 1.7 0.3
시험군 6-3 99.00 wt% - - 1.00 wt% 4.5 0.2
시험군 7-1 99.00 wt% 1.00 wt% - - 0.4 0.7
시험군 7-2 ABS 99.00 wt% - 1.00 wt% - 1.2 0.6
시험군 7-3 99.00 wt% - - 1.00 wt% 4.3 0.5
시험군 8-1 99.00 wt% 1.00 wt% - - 0.2 0.6
시험군 8-2 PC 99.00 wt% - 1.00 wt% - 1.4 0.2
시험군 8-3 99.00 wt% - - 1.00 wt% 3.9 0.5
시험결과, 표 3과 같이, BET 비표면적이 23cm2/g, 74cm2/g인 구리를 포함하는 조성물의 경우 균주 1(gram positive bacteria)에 대한 항균활성치 값은 각각 2 이하인 반면, BET 비표면적이 6500cm2/g인 구리를 포함하는 조성물은 3.9 내지 4.7의 항균활성치를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 같은 질량%의 구리를 첨가하더라도 구리의 비표면적을 크게 하는 경우 항균성이 높아짐을 확인할 수 있었다. 반면, 구리의 비표면적을 향상시켜도 균주 2(gram negative bacteria)에 대한 항균활성치는 증가하지 않았다.
10: 마스크 본체부 11: 외층
12: 중층 13: 내층
14: 개구부 15, 15': 결합구
20: 마스크 내피부 30: 마스크 밴드부
31: 밴드 고정대 32: 헤드 밴드
33: 밴드 길이 조절 장치 40: 수평지지대

Claims (19)

  1. 항균 필름층을 함유하는 마스크 본체부와, 마스크 내피부와, 상기 마스크 본체부와 마스크 내피부의 양 측면에 연결되어 구비되는 마스크 밴드부를 포함하여 구성되되,
    상기 마스크 본체부와 마스크 내피부는 마스크 밴드부가 결합되어 고정되는 결합구가 형성되고,
    상기 마스크 본체부에는 마스크 내부에 공간이 형성되도록 수평지지대가 마련되고,
    상기 항균 필름층은 고분자 매트릭스 및 상기 고분자 매트릭스에 분산된 항균제를 포함하고,
    상기 항균제는 구리, 산화아연, 및 제올라이트(zeolite)를 함유하되,
    상기 항균 필름층은, 당해 필름층의 총량을 기준으로
    95.5 내지 99 중량%의 고분자 매트릭스,
    0.3 내지 2 중량%의 판상형 구리,
    0.2 내지 1 중량%의 나노크기의 산화아연, 및
    0.5 내지 1.5 중량%의 항균성 금속으로 이온 교환된 제올라이트
    를 포함하는 것인, 항균 마스크.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구리는 4,000 내지 9,000 ㎠/g의 BET 비표면적을 갖는, 항균 마스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 산화아연은 8 내지 100 ㎚의 평균 직경을 갖는, 항균 마스크.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 항균성 금속 이온은 아연(Zn), 은(Ag), 구리(Cu), 수은(Hg), 주석(Sn), 납(Pb), 비스무트(Bi), 카드뮴(Cd), 크롬(Cr), 칼슘(Ca), 나트륨(Na), 세슘(Cs), 칼륨(K), 마그네슘(Mg)으로 이루어진 군에서 선택되는 금속의 이온을 1종 이상 함유하는 것인, 항균 마스크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제올라이트는 1 내지 10 ㎛의 평균 직경을 갖는, 항균 마스크.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구리, 산화아연 및 제올라이트(zeolite)는 0.5~2.5 : 1 : 0.5~5 중량 비율로 포함되는, 항균 마스크.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고분자 매트릭스는 열가소성 수지, 및 열가소성 엘라스토머, 및 생분해성 고분자 수지로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 함유하는, 항균 마스크.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서,
    상기 항균 필름층은 매트(matt)면을 갖는, 항균 마스크.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 항균 필름층은 그람-양성 박테리아 및 그람-음성 박테리아에 대한 항균 활성치가 각각 2 이상이고, 코로나바이러스에 대한 항바이러스 활성치가 3 이상인, 항균 마스크.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 본체부는 사용자의 안면 돌출 형상에 맞게 돌출된 형상을 갖는 것인, 항균 마스크.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 내피부는 다공성 직조 원단으로 이루어진 겉감과 친수성 원단으로 이루어진 안감으로 이루어진 것인, 항균 마스크.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 내피부는 폴리에스터계 냉감사로 이루어진 것인, 항균 마스크.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 마스크 내피부에는 수평지지대가 삽입되는 것인, 항균 마스크.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 수평지지대는 폴리올레핀계 수지로 이루어진 것인, 항균 마스크.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 수평지지대가 삽입되는 위치에 덧댐부가 더 마련되는 것인, 항균 마스크.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 항균 마스크는 마스크 하단에 개구부가 설치되는 것인, 항균 마스크.
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