KR102661686B1 - Pla 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩 - Google Patents
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Abstract
친환경 백팩은, 백팩 본체와 어깨걸이와 백팩 본체 내측에 설치되는 공기주입 및 배출형 가변격벽으로 구성되고, 상기 백팩 본체에는 개폐를 위한 개폐수단이 형성되고, 또한 백팩 본체 내측면들의 상부 둘레에는 제1고정수단과 제2고정수단이 각각 형성되고, 내측면들 중 한 내측면의 제1고정수단 또는 제2고정수단 측면에 고정부가 설치되며, 상기 공기주입 및 배출형 가변격벽은 그 상부 양측에 제3고정수단이 설치되고, 상기 제1고정수단 및 제2고정수단과 제3고정수단의 결합위치는 변경함으로써 상기 백팩 본체 내측에 다수의 구획을 가변적으로 형성할 수 있
Description
본 발명은 백팩에 관한 것으로서, 친환경 소재인 PLA(Poly Lactic Acid) 섬유를 사용하여 제작되고, 수납공간을 효율적으로 사용할 수 있는, PLA 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩에 관한 것이다.
백팩은 등에 둘러매는 가방의 일종을 지칭하는 것으로서, 최근 몇년 내에 직장인들의 서류가방으로 많이 사용되고 있다.
10여년 전만 하더라도 직장인들은 휴대할 수 있는 사무용 가방을 거의 대부분 사용하였지만, 점차로 직장인들의 사무환경이 바뀌면서 사무용 가방에 문서 이외의 다른 물품, 즉 노트북 컴퓨터 등과 같은 휴대용 IT 장치를 휴대하기에 이르렀다. 이와 같은, 휴대용 IT 장치 등은 사무용 가방에 수납하여 휴대하기에는 상당한 무게감이 있어 쉽게 피로감을 느끼게 된다는 단점이 있다.
이에 따라, 직장인들은 경량 등산용 배낭 또는 학생용 가방을 이용하여 서류와 휴대용 IT 장치 등을 수납하곤 했다. 그러나 경량 등산용 배낭이나 학생용 가방의 경우에는, 가방에 많은 내용물, 즉 등산용품 또는 책 등을 수납할 목적으로 제작되었기 때문에 효율적인 수납이 어렵다는 문제가 있었다. 따라서, 서류와 함께 휴대용 IT 장치 등을 효율적으로 또한 안전하게 수납하기 위한 백팩들이 개발되어 시장에 출시되어 현재 사용되고 있는 상황이다.
이러한 다양한 백팩들이 판매되고 있지만 주로 등에 메고 사용해야 한다는 점에서 사용자들의 편의성을 높이는데 많은 노력이 있었다.
대한민국 특허등록 제10-2423665호(2022.07.20)는 "밀착 조절기구를 구비한 백팩"을 제시하고 있는데, 상기 선행기술 백팩은 어깨끈 견착구조를 가변적으로 적용하여 백팩의 이용상태에 따라 밀착구조를 변경하여 사용할 수 있도록 하는데 주안점을 두고 있다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제10-2023-0135147호(2023.09.22)는 "백팩"에 관한 것으로, 사용자의 자세를 개선하는데 주안점을 둔 백팩에 그 목적을 두고 있다.
이상에서 설명한 선행기술의 백팩들은 사용자에 편의성에 관한 것일뿐 백팩의 수납효율성을 높이는데에는 개선사항을 제시하지 않고 있다. 일반적으로 백팩의 수납구조는 이전에 통상적으로 사용하던 서류가방과 유사한 것으로서, 서류와 IT 기기들을 분리하여 수납할 수 있도록 하기 위해 분리구획을 형성하고, 또한 휴대폰 등과 소품을 분리수납하기 위한 포켓 수납함을 벽부를 설치하게 된다. 그러나, 이러한 분리구획을 가지고 있음에도, 물품을 효율적으로 수납하기가 어려웠다. 예컨대, IT 기기들은 전용 수납구역에 수납하고, 작은 크기의 물품을 포켓 수납함에 수납을 하지만, 많은 양의 서류와, 각 종 물품, 예컨대 안경케이스 등과 같이 일상 생활에 필요한 물품들을 혼재하여 수납하게 되어, 나중에 백팩에서 원하는 물품을 용이하게 찾아내기 어려운 경우도 종종 있었다. 또한, 파괴되기 쉬운 물건이나 흠집이 나기 쉬운 물품들이 혼재하여 수납되는 경우에는 물품의 파손이라는 문제가 발생하기도 하였다. 그러나, 현재까지 물품들을 용이하게 수납하는 한편 안전하게 수납하는 백팩은 제공되지 않고 있는 실정이다.
한편, 상업적으로 사용되고 있는 백팩은 석유계 플라스틱 섬유의 일종인 폴리에스테르를 사용된다. 일반적으로 석유계 플라스틱 섬유는 석유를 사용하여 만들어진 난분해성 플라스틱 섬유로서, 폐기시 완전히 분해되는데 100 내지 500년 가량 걸리며 또한 소각이나 매립에 따라서 환경호르몬이나 대기오염이 발생하는 환경문제를 일으킬 수 있다는 문제가 있다.
또한, 백팩등 어깨에 매고 다니는 가방은 장시간 매고 다니면서 다양한 외부 환경에 노출되는 형태로 오염되는 가능성이 높기 때문에, 우수한 방수 성능과 항균 성능이 요구된다. 특히 여름철에 땀으로 인한 오염, 손잡이등의 구성품에 잦은 피부와의 접촉이 있으며, 자연환경에 존재하는 다양한 박테리아, 곰팡이들의 존재로 백팩의 균에 의한 오염가능성이 더욱 높은 실정이다. 항균 특성이 강화된 섬유는 병원등에서의 침구류, 의류등에도 활용도가 매우 높다. 항균 특성이 부가된 섬유의 항균 활성은 빈번한 섬유의 세탁 과정을 반복하더라도 항균활성이 처음과 같은 수준으로 유지되는 성능 또한 매우 중요하다.
본 발명의 목적은 친환경 소재인 PLA 섬유로 제작되는 친환경 백팩을 제공하는 것으로서, PLA 섬유에 항균 특성을 부가하기 위하여 구리나노입자가 PLA 단섬유 전구간에 균일하게 분포되도록 높은 항균 성능을 가지고, 항균 효과가 장시간 유지되면서도 PLA 섬유의 인장강도가 저하되지 않는 성능을 가진 PLA 섬유로 제작되는 친환경 백팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 수납성을 향상시키는 한편 물품을 안전하게 수납보관할 수 있는 구조를 가지는 백팩을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 PLA 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩은, 백팩 본체와 어깨걸이와 백팩 본체 내측에 설치되는 공기주입 및 배출형 가변격벽으로 구성되고, 상기 백팩 본체에는 개폐를 위한 개폐수단이 형성되고, 또한 백팩 본체 내측면들의 상부 둘레에는 제1고정수단과 제2고정수단이 각각 형성되고, 내측면들 중 한 내측면의 제1고정수단 또는 제2고정수단 측면에 고정부가 설치되며, 상기 공기주입 및 배출형 가변격벽은 그 상부 양측에 제3고정수단이 설치되고, 상기 제1고정수단 및 제2고정수단과 제3고정수단의 결합위치는 변경함으로써 상기 백팩 본체 내측에 다수의 구획을 가변적으로 형성할 수 있으며, 상기 친환경 백팩은 구리나노입자가 포함된 PLA 복합체를 사용하여 제조된 PLA 섬유로 제작되어 항균특성을 가지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 친환경 백팩에서, 공기주입 및 배출형 가변격벽은 내측에 두 개의 탄성수지필름을 서로 마주하게 배치하고, 각 탄성수지필름 외면에 접착수단으로 섬유원단을 부착하고, 가로 및 세로방향으로 소정 간격으로 섬유로 재봉해 재봉선을 형성하고, 외주면 전체를 수지로 밀봉처리하여 구성되며, 상기 공기주입 및 배출형 가변격벽의 일단 모서리부에 공기주입 및 배출장치를 설치하고, 상기 공기주입 및 배출장치는 상기 백팩 본체의 상기 고정부에서 고정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 친환경 백팩에서, 가로 및 세로방향 재봉선에 의해 다수의 격자무늬들이 형성되고, 상기 격자무늬들은 이웃하는 격자무늬들과 서로 연통하도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 친환경 백팩에서, 제1 내지 제3고정수단은 벨크로 부직포인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 친환경 백팩에서, 공기주입 및 배출형 가변격벽의 폭은 백팩 본체 내측의 폭보다 2배 또는 그 이상 크도록 형성되고, 높이는 백팩 본체 내측의 높이와 동일하거나 또는 그 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 친환경 백팩에서, 재봉선은 초음파 접착수단을 이용하여 상기 탄성수지필름을 초음파 접착시켜 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 친환경 백팩에서, 재봉선 간의 간격을 조절함으로써, 공기에 의해 격자무늬가 팽창되는 크기를 조절할 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 친환경 백팩에서 PLA 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩에서 구리나노입자는 1내지 500 nm 미만의 크기 분포를 가지고, 안정화제로 젓산(Lactic acid)를 사용하여 용액상에서 제조되어 동결건조과정을 거쳐 건조상으로 만든 구리 나노입자를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 친환경 백팩에서, 구리나노입자는 PLA 섬유와 중량비로 0.01% 내지는 7.5% 미만의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 PLA를 사용하여 제작된 친환경 백팩은, 그 수납부 내부에 공기로 팽창되어 자유롭게 움직일 수 있는 공기주입 및 배출형 가변격벽을 설치함으로써, 사용시에 가변격벽을 공기로 팽창시켜 다수의 구획부를 형성하여 물품의 보관을 용이하게 하여 사용자의 사용 편의성과 함께 물품의 효율적인 보관을 이룰 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 친환경 백팩에 제작하는 PLA 섬유에 항균 조성물인 구리 나노입자를 단섬유 전구간에 균일하게 분포되도록 하며 구리나노입자가 섬유내에 균일하게 존재하여 항균특성이 전체적으로 고르게 나타낼 수 있으며, 안정화제로 추가된 도파민은 PLA섬유와 강하게 결합하여 구리나노입자가 PLA 섬유에 강하게 결합되도록 하여 PLA 섬유내에서 구리나노입자가 응집되지 않고 전체적으로 골고루 분포함으로서 항균특성이 우수하며, PLA섬유의 인장강도등 저하되지 않는 물성을 가질수 있도록 해주는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 PLA 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩에 사용된 PLA 섬유에서, 안정화제를 사용하여 제조된 구리나노입자의 표면 화학구조도.
도 2는 본 발명에 따라 안정화제를 사용하여 제조된 구리나노입자 용액사진과 투과전자현미경 사진.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 구리 나노입자가 포함된 PLA 섬유의 주사전자현미경 사진.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 PLA 섬유와 구리 나노입자가 포함된 PLA 섬유의 항균작용 결과 사진.
도 5는 본 발명에 따른 PLA 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩의 외형을 개략적으로 보여주는 사시도.
도 6은 선 A-A와 B-B를 따라 절개한, PLA 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩 내부의 구성을 보여주는 백팩 본체의 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 PLA 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩에 사용되는 공기주입 및 배출형 가변격벽의 구성을 보여주는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 공기주입 및 배출형 가변격벽이 친환경 백팩 내측에 설치된 상태를 위에서 본 모습을 보여주는 도면.
도 9는 공기주입 및 배출형 가변격벽에 공기가 주입되었을 때 격자무니 부분의 공기가 부풀어 오른 상태를 단면으로 보여주는 도면.
도 10은 본 발명에 따른 공기주입 및 배출형 가변격벽으로 친환경 백팩 내부에 다수의 구획부를 구성하는 예를 보여주는 도면.
도 11은 본 발명에 따른 공기주입 및 배출형 가변격벽에 공기를 주입 또는 배출하기 위한 장치구성의 예를 개략적으로 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따라 안정화제를 사용하여 제조된 구리나노입자 용액사진과 투과전자현미경 사진.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 구리 나노입자가 포함된 PLA 섬유의 주사전자현미경 사진.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 PLA 섬유와 구리 나노입자가 포함된 PLA 섬유의 항균작용 결과 사진.
도 5는 본 발명에 따른 PLA 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩의 외형을 개략적으로 보여주는 사시도.
도 6은 선 A-A와 B-B를 따라 절개한, PLA 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩 내부의 구성을 보여주는 백팩 본체의 단면도.
도 7은 본 발명에 따른 PLA 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩에 사용되는 공기주입 및 배출형 가변격벽의 구성을 보여주는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 공기주입 및 배출형 가변격벽이 친환경 백팩 내측에 설치된 상태를 위에서 본 모습을 보여주는 도면.
도 9는 공기주입 및 배출형 가변격벽에 공기가 주입되었을 때 격자무니 부분의 공기가 부풀어 오른 상태를 단면으로 보여주는 도면.
도 10은 본 발명에 따른 공기주입 및 배출형 가변격벽으로 친환경 백팩 내부에 다수의 구획부를 구성하는 예를 보여주는 도면.
도 11은 본 발명에 따른 공기주입 및 배출형 가변격벽에 공기를 주입 또는 배출하기 위한 장치구성의 예를 개략적으로 보여주는 도면.
이하에서는, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.
본 발명의 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
먼저 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 PLA 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩에서 사용되는 PLA 섬유에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 백팩에 사용되는 PLA 섬유의 제조는 구리 나노입자의 합성과, 구리나노입자가 포함된 PLA 섬유 제조공정으로 이루어지고, 부가적으로 PLA 섬유에서 구리 나노입자의 분산상태 평가와, 인장강도 측정과, 항균 활성 평가와, 항박테리아 활성평가가 이루어졌다.
먼저 구리 나노입자의 합성은 다음과 같다. 구리 나노입자의 합성은 실시예1과 실시예2로 이루어진다.
1. 구리 나노입자의 합성.
실시예1:
황산구리(II) 오수화물(CuSO4·5H2O) 1.0g을 증류수 500 ml에 완전 용해시킨 후 0.1g의 polyethylene glycol (PEG)를 넣고 실온에서 30분간 교반하였다. 젓산 (L-Lactic acid) 0.01g, 도파민(Dopamine HCl,aldrich) 0.01g 을 가하여 10분간 추가 교반하고, PH조절과 환원 반응을 가속화 하기 위해 수산화나트륨(NaOH) 용액을 가하여 pH 9.0으로 조절하였다. 환원제인 수소화붕소나트륨(NaBH4)을 넣고 30분간 교반 시켜 검붉은색 성상의 용액을 합성하였다. 반응이 완결된 다음 에탄올 500 ml가하여 알코올과 증류수가 1:1로 혼합한 용액상으로 만들고, 원심분리 및 재분산을 3회 반복하였다. 3회차 원심분리 후에는 증류수 500 ml를 가하여 분산시킨 다음, 건조상 구리 분말을 얻기 위해 동결건조를 3일간 진행하여 건조상 구리분말을 수득하였다. 수득한 구리나노입자의 표면에는 안정화제로 사용된 L-Lactic acid와 Dopamine이 도 1에 제시한 것과 같이 결합되어 있다. 전이금속와 산소원자, 질소원자간의 공유성 배위결합에 따라서 강한 표면 결합이 예상된다. 제조된 구리나노입자 용액은 도 2에 개시된 바와 같이 진황색 색깔을 나타내며, 투과전자현미경 분석 결과 약 100 nm 이하의 크기로 확인된다.
실시예2:
황산구리(II) 오수화물(CuSO4·5H2O) 1.0g을 증류수 500 ml에 완전 용해시킨 후 0.1g의 polyethylene glycol (PEG)를 넣고 실온에서 30분간 교반하였다. 젓산 (L-Lactic acid) 0.01g을 가하여 10분간 추가 교반하고, PH조절과 환원 반응을 가속화 하기 위해 수산화나트륨(NaOH) 용액을 가하여 pH 9.0으로 조절하였다. 환원제인 수소화붕소나트륨(NaBH4)을 넣고 30분간 교반 시켜 검붉은색 성상의 용액을 합성하였다. 반응이 완결된 다음 에탄올 500 ml가하여 알코올과 증류수가 1:1로 혼합한 용액상으로 만들고, 원심분리 및 재분산을 3회 반복하였다. 3회차 원심분리 후에는 증류수 500 ml를 가하여 분산시킨 다음, 건조상 구리 분말을 얻기 위해 동결건조를 3일간 진행하여 건조상 구리분말을 수득하였다. 수득한 구리나노입자의 표면에는 안정화제로 사용된 L-Lactic acid와 Dopamine이 도 1에 제시한 것과 같이 결합되어 있다. 전이금속와 산소원자, 질소원자간의 공유성 배위결합에 따라서 강한 표면 결합이 예상된다. 제조된 구리나노입자 용액은 도 2에 개시된 바와 같이 진황색 색깔을 나타내며, 투과전자현미경 분석 결과 약 100 nm 이하의 크기로 확인된다.
2. 구리 나노입자가 포함된 PLA 섬유 제조.
상기와 같은 방법으로 제조한 구리 나노입자가 포함된 PLA 섬유의 제조는 다음과 같다.
PLA 과립 (6201D 섬유, Naturework, USA)의 용융온도는 170 ℃, 방사온도는 190 ℃이다. Micro-compounder를 사용하여 10 g의 PLA 과립과 실시예 1 또는 실시예 2에 따라 제조된 구리나노입자를 0.05g, 0.1g, 0.5 g, 0.75g, 1.0g의 조합으로 나노복합체 섬유를 방사하였다. 방사전 PLA 과립은 5% 습기아래 80 ℃에서 24시간 동안 건조시킨다. Micro-compounder에서 190 ℃, 100 rpm 조건으로 15분간 혼합한다. 방사구금 (D = 0.8 mm)를 통해 방사되어 일정한 연신 비율로 제조하였다. 이와 같은 방법으로 구리나노입자가 중량비로 0.5%, 1%, 5%, 7.5%, 10%가 포함된 PLA 섬유를 제조하였다.
3. PLA 섬유에서 구리 나노입자의 분상상태 평가.
Jeol JSM 5310, 주사전자현미경을 사용하여 섬유 표면과 단면도를 10 kV 가속전압으로 분석하였다. 도 3에 도시된 사진은 실시예 1에 따라 제조된 구리나노입자 5%가 포함된 PLA섬유의 단면 주사현미경(SEM) 사진이며, 사진에서 관찰되는 바와 같이, 구리 나노입자가 섬유에 균일하게 분포하고 있음을 확인할수 있다.
4. 인장강도 측정.
이상과 같이 제조된 PLA 섬유에 대한 인장강도 측정은 다음과 같았다.
Instron 5567 인장시험기로 ASTM D3822-07에 따라 실시예 1에 따라 제조된 구리나노입자가 포함된 PLA 섬유의 물리적 특성을 측정하였다. 25 mm 길이로 섬유를 잘라 양쪽을 인장강도 시험기 클립에 삽입 후, 100 mm min-1의 속도로 끊어질 때까지 잡아당겨 응력-변형률 곡선과 초기 탄성률을 얻었다. 분석결과는 하기 표 1와 같이, 구리나노입자의 중량비가 5% 까지 증가시키는 경우에는 인장강도와 관련된 특성인 파단응력, 파단변형률, 초기탄성률이 구리나노입자가 없는 경우와 비교할때 유의한 차이가 없는것을 확인하였다. 그러나, 7.5& 이상, 10%로 증가시키는 경우 파단응력, 파단변형률, 초기탄성률의 상당한 저하가 관찰되었다.
| PLA 섬유 (구리나노입자 %) | 파단응력( MPa) | 파단 변형률 (%) | 초기 탄성률 (GPa) |
| 0% | 76.1 | 43.2 | 2.1 |
| 0.05% | 76.5 | 42.3 | 2.2 |
| 1% | 75.4 | 41.5 | 2.1 |
| 5% | 75.5 | 42.0 | 2.0 |
| 7.5% | 70.1 | 38.1 | 1.8 |
| 10% | 65.5 | 35.5 | 1.7 |
5. 항균 활성 평가 1.
항균 작용은 ASTM E2149-01법에 따라 포도상구균 (ATCC 6538)을 그람양성균으로, 폐렴 간균을 그람 음성균으로 평가하였다. 이 측정 기준에 따르면 ASTM 버퍼 용액은 1000 mL 증류수 안에 34g의 인산이수소칼륨이 녹아있어야 한다. 최종농도가 1.5 X 105 CFU가 되도록 버퍼용액에 세균을 배양하였다. 플라스크에 세균 배양액 5 ml를 넣고, 작게 잘라진 실시예 1에 따라 제조된 구리나노입자가 포함된 PLA 섬유를 각각 넣은 다음 균질화 되도록 하였다. 이 용액을 소량을 분취하여 페트리접시에서 그람양성균과 음성균 각각 37 ℃에서 48시간동안 배양하였다. 배양이 끝난후 각각의 접시에서 CFU를 계산하여 비교하여 표3에 기재하였다. 구리 나노입자가 표함된 경우에는 강한 항박테이아 효과를 관찰할수 있었으며, 특히 그람음성균에 강한 활성이 관찰되었다. 구리나노입자가 5% 이상 포함된 경우, 강한 활성이 있은 것이 관찰되므로, 최소 5% 이상의 구리 나노입자가 포함되는 것이 바람직함을 알수 있다. 도 4는 5% 구리나노입자가 포함된 PLA섬유와 구리나노입자가 포함되지 않은 PLA 섬유의 실험결과이다.
| PLA 섬유 (구리나노입자 %) |
Antibacterial activity (그람 양성균) |
Antibacterial activity (그람 음성균) |
| 0% | 0 % | 0 % |
| 0.05% | 30 % | 50 % |
| 1% | 50 % | 75 % |
| 5% | 85 % | 97 % |
| 7.5% | 92 % | 99 % |
| 10% | 99.8 % | 99.8 % |
6. 항균 활성 평가 2.
항균 작용은 ASTM E2149-01법에 따라 포도상구균 (ATCC 6538)을 그람양성균으로, 폐렴 간균을 그람 음성균으로 평가하였다. 이 측정 기준에 따르면 ASTM 버퍼 용액은 1000 mL 증류수 안에 34g의 인산이수소칼륨이 녹아있어야 한다. 최종농도가 1.5 X 105 CFU가 되도록 버퍼용액에 세균을 배양하였다. 플라스크에 세균 배양액 5 ml를 넣고, 작게 잘라진 실시예 1에 따라 제조된 구리나노입자가 5% 포함된 PLA 섬유를 각각 넣은 다음 균질화 되도록 하였다. 별도로 실시예 2에 따라 제조된 구리나노입자가 5% 포함된 PLA 섬유를 각각 넣은 다음 균질화 되도록 하였다. 균질화 이후 0.45 마이크로 멥버레인 여과지로 여과하고, 다시 PLA 섬유를 분취하여 재분산하는 과정을 2회 반복하였다. 최종 용액을 소량을 분취하여 페트리접시에서 그람양성균과 음성균 각각 37 ℃에서 48시간동안 배양하였다. 배양이 끝난후 각각의 접시에서 CFU를 계산하여 비교하여 표 4와 표 5에 기재하였다. 실시예 1에 따라 제조된 구리나노입자가 5% 포함된 PLA 섬유는 세척 3회 이후에도 강한 항균 활성을 관찰할수 있었다. 반면에 실시예 2의 과정으로 제조된 구리나노입자를 사용한 PLA 섬유는 세척 3회 후에는 항균 활성이 급격히 감소하는것을 확인할수 있었다. 따라서 Dapamine이 안정화제로 추가된 경우, 반복세탁등의 조건에서도 항균활성이 유지될수 있음을 확인할수 있다.
| 실시예 1 구리나노입자 사용 PLA 섬유 | Antibacterial activity (그람 양성균) |
Antibacterial activity (그람 음성균) |
| 세척 없음 | 50 % | 97 % |
| 3회 세척 섬유 | 48 % | 95 % |
| 실시예 2 구리나노입자 사용 PLA 섬유 | Antibacterial activity (그람 양성균) |
Antibacterial activity (그람 음성균) |
| 세척 없음 | 52 % | 98 % |
| 3회 세척 섬유 | 35 % | 71 % |
상기와 같이 준비된, 항균특성이 향상된 PLA 섬유를 이용하여 제작된 친환경 백팩에 대해 설명하면 다음과 같다. PLA 섬유를 사용한 직조공정을 잘 공지된 것으로서 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 5는 본 발명에 따른 PLA 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩(100)의 전체적인 모습을 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 PLA 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩은 전형적인 백팩의 외형적 형상을 보이고 있으면, 그 외형은 상황에 따라 변경될 수 있음은 자명한 사실이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 물품을 수납하게 백팩 본체(10)와, 사용자의 어깨에 걸기 위한 어깨걸이(20)로 백팩은 구성되고, 백팩 본체에는 다수의 본체 개폐를 위한 쟈크와 같은 개폐수단(11)이 형성된다. 만일 백팩 본체 내에 고정격벽이 있어 두 개의 수납공간이 형성된다면 개폐수단은 도 5에 도시된 것과 같이 두 개가 필요하지만, 만일 하나의 수납공간만이 있다면 한 개의 개폐수단만이 필요하다. 또한, 도면에 도시하지 않았지만, 백팩 본체 외면에는 소규모 물품의 수납을 위한 외부 수납함이 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 PLA 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩의 특징부는 백팩 본체의 내부 수납부에 있으로, 내부 수납부를 위주로 설명한다.
도 6의 (a)는 도 1의 선 A-A를 따라 절개한 백팩 본체의 단면을 도시한 도면이다. 도 6의 (a)는 백팩 본체 앞부분(도면에서 앞부분) 내측(21)을 보여준다. 일반적인 백팩에서는, 본체 앞부분 내측에는 아무것도 없는 것이 통상적이지만, 본 발명에서는, 추후 자세하게 설명하는 공기주입 및 배출형 가변격벽이 설치되게 된다. 도 6의 (a)에서 참고번호 22 상기 가변격벽을 착탈식으로 고정하기 위한 제1고정수단이고, 참고번호 22'은 상기 가변격벽의 일단부를 고정하는 고정부이다. 도 6의 (b)는 상기 앞부분에 마주하는 대응부(23)를 도시한 것으로서, 상기 대응부에는 통상적인 포켓수납부(P)가 배치될 수 있으며, 대응부의 상부에는 제2고정수단(24)이 설치된다. 상기 제1고정수단과 제2고정수단은 탈부착기능이 있는 벨크로 부직포로 이루어지는 것이 바람직하지만, 이외에도 탈부착기능이 있는 수단을 사용할 수 있다는 것을 알아야 한다.
도 7은 본 발명에 따른 공기주입 및 배출형 가변격벽의 구성을 보여주는 도면으로서, 전면의 모습을 보여준다. 배면의 모습은 전면의 모습에 대칭적인 모습이기 때문에 배면의 모습은 생략하고 전면만을 도시한다.
먼저 도 7의 A부분의 단면도를 참조해 본 발명에 따른 공기주입 및 배출형 가변격벽(30)의 단면구조를 살펴보면 다음과 같다.
최내측에 두 개의 탄성수지필름(31)을 서로 마주하게 배치하고, 각 탄성수지필름(31) 외면에 소정의 접착수단을 사용해 섬유원단(32)을 부착한다. 그런 다음, 소정의 간격을 두고서 가로 및 세로방향으로 섬유를 이용하여 재봉해 재봉선(33)을 형성한다. 이에 따라, 가변격벽의 외면에는 재봉선(33)으로 인한 사각형의 격자무늬가 형성된다. 추후 설명하지만, 상기 격자무늬부분(B)은 공기가 주입되어 팽창되게 되고, 상기 재봉시 바늘이 뚫은 자국을 통해 공기가 배출될 수 있기 때문에 바늘자국부분에는 수지로 밀봉처리를 해주는 것이 필요하다.
한편, 섬유사를 이용해 재봉선(33)을 형성하는 대신에, 초음파 접착수단을 이용하여 상기 탄성수지필림을 접착시켜 재봉선(33)을 형성하여 격자무늬를 형성할 수 있으며, 격자무늬를 형성할 때 각 격자무늬간에 공기가 연통할 수 있는 간격을 재봉선에 두고서 격자무늬를 형성하게 된다. 초음파 접착수단을 이용해 격자무늬를 형성하는 경우, 재봉실을 사용할 때 발생하는 바늘자국의 생성을 방지해 별도의 밀봉처리가 필요치 않게 된다.
도 7을 참조하여 공기주입 및 배출형 가변격벽(30)에 대해 설명을 더 진행하면, 상기 가변격벽(30)은 직사각형의 형상을 가진다. 상기 가변격벽(30)의 가장자리 둘레는 공기에 대해 밀폐되도록 형성되고, 일단의 모서리 부분(도면에서는 왼쪽 상단부)에는 가변격벽(30)에 공기를 주입 또는 가변격벽으로부터 공기를 배출시키기 위한 공기 주입 및 배출장치(34)가 설치된다. 이와 같이, 구성된 공기주입 및 배출형 가변격벽(30)에 공기를 주입하게 된다. 그러면, 가변격벽 내측에 주입된 공기는 격벽간에 형성된 공기통로를 통해 가변격벽 전체로 이동하여, 가변격벽 내측 전체가 공기로 충진되게 된다. 이때, 가변격벽의 탄성수지필름(31)은 공기에 부풀어 오르게 되지만, 그 외면에 설치된 섬유원단(32)에 의해 부풀어 오름이 억제되게 된다. 또한, 바늘에 의해 형성되거나 또는 초음파 접착장치에 의해 형성된 재봉선(33)에 의해서도 부풀어 오름이 제한되게 된다. 즉, 재봉선에 의해 형성되는 격자무늬(B)의 숫자가 적으면, 즉 격자무늬의 크기가 상대적으로 크게 형성되면, 공기에 의한 개별적인 격자무늬 부분의 부풀어 오름은 크지게 되어, 가변격벽의 표면은 울퉁불퉁한 형태가 될 수 있고, 이에 따라 공기가 충진된 가변격자의 두께가 두꺼워질 수 있다.
그러나, 격자무늬의 숫자가 많으면, 즉 격자무늬의 크기가 상대적으로 작게 형성되면, 개별적인 격자무늬 부분의 부풀어 오름은 상대적으로 작게 되어, 가변격벽의 표면은 거의 평평한 형태가 될 수 있으며, 가변격자의 두께가 상대적으로 얇아질 수 있다.
상기 가변격벽(30)의 상단부에서, 공기 주입 및 배출장치(34)에 연이어서 제3고정수단(35)가 설치된다. 상기 제3고정수단(35)은 가변격벽의 배면의 동일위치에도 설치가 된다. 상기 제3고정수단은 상기 제1 및 제2고정수단과 탈부착이 될 수 있으며, 제1 및 제2고정수단과 마찬가지로 벨크로 부직포로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 공기주입 및 배출형 가변격벽(30)의 폭(W')은 백팩 본체(20) 내측(21)의 폭(W)보다 크도록 형성되고, 바람직하게 2배 크도록 형성된다. 그리고, 공기주입 및 배출형 가변격벽(30)의 높이(T')는 백팩 본체(20) 내측(21)의 높이(T)와 동일하거나 또는 작게 만들어진다.
도 8은 본 발명에 따른 PLA 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩에서 상기 공기주입 및 배출형 가변격벽(30)의 사용예를 도시한 도면이다. 도 8은 백팩의 상부를 절개한 상태에서 위에서 아래로 본 모습이다. 도 8에 도시된 가변격벽(30)은 공기가 주입되지 않은 상태로
도 8에 도시된 바와 같이, 공기주입 및 배출현 가변격벽(30)의 공기 주입 및 배출장치(34)를 가변격벽의 일단부를 고정하는 고정부(22')에 고정시키고, 가변격벽(30)을 접어서 수납한다. 상기 가변격벽의 폭이 백팩 본체 내측의 폭보다 크도록 형성되기 때문에, 접철점(P)을 중심으로 접어서 수납한다. 상기 가변격벽(30)의 상면과 배면 양측에 제3고정수단이 형성되고, 백팩 본체 내측(21)의 상부에 제1고정수단이 존재하기 때문에, 상기 고정수단들의 결합으로 인해 가변격벽이 접혀서 고정되어 수납될 수 있다. 상기 가변격벽이 접혀서 수납되는 상태를 부분확대도 S를 통해 설명하면 다음과 같다.
백팩 본체 내측(21)의 상단에 설치된 고정수단(22)이 가변격벽(30)의 제3고정수단(35)과 결합하고, 가변격벽이 연장하여 접철점(P)에서 접혀서 다시 반대 방향으로 연장하면, 가변격벽(30)의 상단 양면에 설치된 제3고정수단(35)들 끼리 결합하여 고정되게 된다.
상기에서 설명한 바와 같이 가변격벽(30)이 고정된 상태에서, 사용상태로 전환하면, 고정부(22')에 고정된 가변격벽의 공기 주입 및 배출장치(34)만을 제외한 나머지 부분들이 결합상태를 분리하고 가변격벽(30)의 공기 주입 및 배출장치(34)를 통해 공기를 주입한다. 그러면, 가변격벽(30)의 격자무늬(B)들에 연속적으로 공기가 공급되어 격자무늬(B)들은 공기로 부풀어 오르게 된다. 도 9에, 격자무늬가 팽창한 단면 모습을 도시하였다. 상기에서 설명하였듯이, 상기 재봉선(33)에 의해 형성되는 다수의 격자무늬들은 서로 연통하도록 구성되기 때문에 공기가 주입되면 재봉선에 의해 도면에 도시된 것과 같은 모습을 팽창한다. 앞서 설명하였듯이, 격자무늬의 크기가 작다면 부풀어 오름은 상대적으로 작아지게 된다. 이상과 같이 가변격벽(30)이 공기로 충진된 상태에서, 도 10에 도시된 형태와 같이 가변격벽을 배치하게 된다. 가변격벽이 공기에 의해 충진이 되더라도 재봉선에 의해 자유롭게 그 형태를 가변할 수 있다. 도 10의 (a)는 ㄱ,ㄴ, ㄷ 및 ㄹ의 네 개의 구획으로 구분된 것을 보여주고, 도 10의 (b)는 ㄱ', ㄴ' 및 ㄷ'의 세 개의 구획으로 구분된 것을 보여주고, 도 10의 (c)는 두 개의 구획으로 구분된 것을 보여준다. 이와 같이 형성된 각 구획에 용도에 따른 물품을 보관하여 필요에 따라 용이하게 물건을 찾아 인출할 수 있게 된다. 특히, 흠집이 나기 쉽거나 파손되기 쉬운 물건을 별도의 구획에 보관함으로써, 다른 물건과의 충돌 또는 마찰로 인한 흠집 또는 파손을 방지할 수 있게 된다. 특히, 격자무늬(B)에 충진된 공기로 인해 쿠션을 제공하여 물품을 한층 더 안전하게 보호할 수 있게 된다.
도 11은 본 발명에 따른 공기주입 및 배출형 가변격벽에 공기를 주입 또는 배출하기 위한 장치구성을 보여주는 도면이다. 공기주입 및 배출장치(34)를 통해 가변격벽(30)에 공기를 주입 또는 배출하기 위해, 공기주입 및 배출장치(34)의 일단에 에어호스(34')의 일단을 연결하고 그리고 에어호스의 타단은 에어펌프(40)에 연결한다. 상기 에어호스와 에어펌프를 백팩의 소정 위치에 고정적으로 설치할 수 있지만, 에어호스와 에어펌프를 분리형으로 제작하여 필요시에만 공기주입 및 배출장치(34)에 연결하여 사용할 수 있다.
그러나, 소형의 에어펌프(40)는 배터리 내장형으로 무게가 대략적으로 480g 이상이기 때문에, 백팩에 고정설치하는 경우 사용자에게 상당한 무게감을 줄 수 있다. 따라서, 펌핑기능만이 있는 에어펌프만을 백팩에 고정설치하고, 필요한 경우에는 휴대용 배터리(60)를 이용하여 상기 에어펌프를 가동시키도록 할 수 있다. 또한, 에어펌프에 별도의 독립적인 제어패널(50)을 연결하여 사용할 수도 있다.
이상에서 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 기술된 실시예들을 중심으로 설명되었지만 이에 한정되는 것은 물론 아니다. 후술하는 청구항들은 본 발명의 범주 안에서 이들 실시예로부터 자명하게 도출 가능한 많은 변형예들을 포괄하도록 의도되었다.
10: 백팩 본체 11: 개폐수단
20: 어깨걸이 22: 제1고정수단
24: 제2고정수단 30: 공기주입 및 배출형 가변격벽
31: 탄성수지필름 32: 섬유원단
33: 재봉선 34:공기주입 및 배출장치(34)
B: 격자무늬 35: 제3고정수단.
P: 접철점 40: 에어펌프
50: 제어패널 60: 휴대용 배터리.
20: 어깨걸이 22: 제1고정수단
24: 제2고정수단 30: 공기주입 및 배출형 가변격벽
31: 탄성수지필름 32: 섬유원단
33: 재봉선 34:공기주입 및 배출장치(34)
B: 격자무늬 35: 제3고정수단.
P: 접철점 40: 에어펌프
50: 제어패널 60: 휴대용 배터리.
Claims (9)
- 친환경 백팩은 백팩 본체(10)와 어깨걸이(20)와 백팩 본체 내측에 설치되는 공기주입 및 배출형 가변격벽(30)으로 구성되고, 상기 백팩 본체(10)에는 개폐를 위한 개폐수단(11)이 형성되고, 또한 백팩 본체(10) 내측면들(21, 23)들의 상부 둘레에는 제1고정수단(22)과 제2고정수단(24)이 각각 형성되고, 내측면들 중 한 내측면의 제1고정수단 또는 제2고정수단 측면에 고정부(22')가 설치되며, 상기 공기주입 및 배출형 가변격벽(30)는 그 상부부 양측에 제3고정수단(35)이 설치되고, 상기 제1고정수단 및 제2고정수단과 제3고정수단의 결합위치는 변경함으로써 상기 백팩 본체 내측에 다수의 구획을 가변적으로 형성할 수 있으며, 상기 친환경 백팩은 구리나노입자가 포함된 PLA 복합체를 사용하여 제조된 PLA 섬유로 제작되어 항균특성을 가지고,
상기 공기주입 및 배출형 가변격벽(30)은 내측에 두 개의 탄성수지필름(31)을 서로 마주하게 배치하고, 각 탄성수지필름(31) 외면에 접착수단으로 섬유원단(32)을 부착하고, 가로 및 세로방향으로 소정 간격으로 섬유로 재봉해 재봉선(33)을 형성하고, 외주면 전체를 수지로 밀봉처리하여 구성되며, 상기 공기주입 및 배출형 가변격벽(30)의 일단 모서리부에 공기주입 및 배출장치(34)를 설치하고, 상기 공기주입 및 배출장치(34)는 상기 백팩 본체의 상기 고정부(22')에서 고정되는 것을 특징으로 하는 친환경 백팩. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 가로 및 세로방향 재봉선(32)에 의해 다수의 격자무늬(B)들이 형성되고, 상기 격자무늬들은 이웃하는 격자무늬들과 서로 연통하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 백팩. - 제3항에 있어서,
상기 제1 내지 제3고정수단은 벨크로 부직포인 것을 특징으로 하는 친환경 백팩. - 제3항에 있어서,
상기 공기주입 및 배출형 가변격벽(30)의 폭(W')은 백팩 본체 내측(21)의 폭(W)보다 2배 또는 그 이상 크도록 형성되고, 높이(T')는 백팩 본체 내측(21)의 높이(T)와 동일하거나 또는 그 이하로 형성되는 것을 특징으로 하는 친환경 백팩. - 제3항에 있어서,
상기 재봉선(33)은 초음파 접착수단을 이용하여 상기 탄성수지필름을 초음파 접착시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 친환경 백팩. - 제3항에 있어서,
상기 재봉선(33) 간의 간격을 조절함으로써, 공기에 의해 격자무늬가 팽창되는 크기를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 친환경 백팩. - 제1항, 제3항 내지 제7항 중 어느 한항에 있어서,
상기 구리나노입자는 1내지 500 nm 미만의 크기 분포를 가지고, 안정화제로 젓산(Lactic acid)과 Dapamine을 동시에 사용하여 용액상에서 제조되어 동결건조과정을 거쳐 건조상으로 만든 구리 나노입자를 사용하는 것을 특징으로 하는 친환경 백팩. - 제8항에 있어서,
상기 구리나노입자는 PLA 섬유와 중량비로 0.01% 내지는 7.5% 미만의 중량비로 혼합되는 것을 특징으로 하는 친환경 백팩.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020240013084A KR102661686B1 (ko) | 2024-01-29 | 2024-01-29 | Pla 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020240013084A KR102661686B1 (ko) | 2024-01-29 | 2024-01-29 | Pla 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102661686B1 true KR102661686B1 (ko) | 2024-04-29 |
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ID=90883506
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| KR1020240013084A KR102661686B1 (ko) | 2024-01-29 | 2024-01-29 | Pla 섬유를 사용하여 제작된 친환경 백팩 |
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| Country | Link |
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| KR (1) | KR102661686B1 (ko) |
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2024
- 2024-01-29 KR KR1020240013084A patent/KR102661686B1/ko active IP Right Grant
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