KR20000038820A - 증기용 정전마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부직포필터층과 정전필터층을 포함하여 특히 유해증기에 대한 여과효율이 우수한 증기용 정전마스크에 관한 것이다.

본 발명에 따른 증기용 정전마스크는, 한 쌍의 표층(11)내에 적어도 한 층 이상의 부직포필터층(12)과 적어도 한 층 이상의 정전필터층(13)을 적층하고, 적층체의 가장자리를 재단 및 봉합하여 이루어지며, 상기 정전필터층(13)이 폴리올레핀수지섬유로 된 부직포에 정전기를 부여하여서 형성된 것이며, 상기 표층(11)과 부직포필터층(12) 또한 폴리올레핀 섬유들로 된 부직포로 이루어진다.

따라서, 분진에 대한 우수한 제거효과와 더불어 유해증기에 대한 제거효과 및 항균, 탈취 효과 등을 나타내는 증기용 정전마스크를 제공함으로써 작업자의 근로환경을 크게 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

증기용 정전마스크

본 발명은 증기용 정전마스크에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본 발명은 부직포필터층과 정전필터층을 포함하여 특히 유해증기(Harmful Fume)에 대한 여과효율이 우수한 증기용 정전마스크에 관한 것이다.

방진마스크라 하면 일반적으로 알려져 있듯이 분진이 많이 발생하는 곳, 즉 석탄 채광 작업장, 조선공업 또는 철강공업 현장, 제분업 또는 섬유공업 현장, 시멘트 공사장, 각종 도장 현장 등에서 대기중에 분산되어 있는 분진이 호흡기 또는 경구를 통하여 체내로 유입되는 것을 방지하기 위하여 착용하는 마스크로서 공기 흡입 통로인 전면 또는 측면에 상기 분진을 흡착 또는 부착시키기 위한 필터부재가 채용되는 것이 일반적이다.

또한, 조선공업 또는 철강공업 현장, 또는 각종 도장 현장 등에서는 특히 일반적인 분진과 함께 유해증기가 대량 포함될 수 있으며, 이들 유해증기들은 인체에 흡입되어 축적되는 경우 인체에 심각한 영향을 미칠 수 있음이 밝혀졌다.

유해증기란 분산매체가 기체이고, 분산상이 고체로부터 되는 콜로이드상인 에어로졸로서 특히 공기중에서 냉각고화하여 고체의 미립자로 된 후, 공기중에 부유하고 있는 미세한 금속 또는 그 산화물의 입자를 총칭하는 것으로서, 그 크기는 0.1 내지 수 ㎛ 정도 이다.

유해증기의 종류와 유해성을 대표적인 것들에 대해 예를 들어 간단히 정리하여 하기 표 1에 나타내었다.

유해증기의 종류와 유해성

유해증기의종류	주 발 생 원	인체에 대한 유해성
산화카드뮴	산화카드뮴 코팅작업 등	폐수종, 신장질병
크롬	스텐리스강 합금의 제조 및 처리 등	발암
구리	구리합금, 전극의 제조 및 처리	흄열병
불소화합물	저수조 전극 표면처리	신장 및 뼈에 영향
산화철	철합금의 제조 및 처리	호흡기 장애
납	황동, 청동 및 아연도금작업	납중독
산화마그네슘	알루미늄, 마그네슘 등의 제조 등	흄열병
망간	합금의 표면경화처리 등	중추신경계 장애
니켈	스텐리스강 합금의 제조 및 처리 등	피부염, 호흡기자극

특히, 납이나 망간 등과 같은 중금속의 증기는 인체에 축적되면 식욕부진, 수면장애, 기억력 및 집중력 장애, 탈력감 등의 초기증상이 나타나다가 점차 심해지면서 비중격천공(鼻中隔穿孔), 언어장애, 근육의 이상긴장, 중추신경장애 등 인체에 심각한 질환을 초래할 수 있다.

따라서, 이러한 유해증기 및 분진의 발생율이 높은 현장에서 작업하는 작업자들에게는 이를 충분히 여과해낼 수 있는 증기용 정전마스크의 착용이 필수적이라 할 수 있다.

그러나, 상용화된 종래의 방진마스크들은 분진의 여과효율은 높으나, 유해증기까지 완전히 여과, 제거하지는 못하는 것으로 밝혀졌다. 이는 종래의 방진마스크들이 주로 기계적 여과(Mechanical filtering)에 주로 의존하고 있는 것으로서, 분진 자체의 여과에는 효율적이나 유해증기를 충분히 포집하지는 못하기 때문인 것으로 여겨진다.

상용화된 종래의 방진마스크들을 일반적인 용접현장에서 주로 발생하는 금속성의 유해증기가 존재하는 환경에 노출시키고, 차압을 적용한 후, 전자현미경으로 촬영(배율 300배)하여 보면, 표면(도 5)을 촬영한 사진에서는 마스크의 표면의 기공내에 유해증기가 포집되는 것이 나타나 있으며, 단면(도 6)을 촬영한 사진에서는 표면과 이면에 걸쳐 증기가 포집되는 것으로 나타나 유해증기가 이면까지 다다름을 보여주고 있으며, 이는 이러한 마스크를 착용한 작업자의 호흡기내로 유해증기가 유입될 수 있음을 추정할 수 있다. 이는 이면(도 7)의 전자현미경사진에서도 이면에까지 유해증기가 다다르고 있음을 보여주고 있는 것으로부터 종래의 마스크가 유해증기를 완전히 여과, 제거하지 못하고 있음을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 일반 분진의 여과, 제거에 더해 유해증기 특히 금속성분의 유해증기를 효과적으로 여과, 제거할 수 있는 증기용 정전마스크를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명에 따른 증기용 정전마스크의 일 실시예를 개략적으로 도시한 측단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 증기용 정전마스크의 다른 일 실시예를 개략적으로 도시한 측단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 증기용 정전마스크의 또다른 일 실시예를 개략적으로 도시한 측단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 증기용 정전마스크의 또다른 일 실시예를 개략적으로 도시한 측단면도이다.

도 5 내지 도 7은 종래의 상용화된 증기용 정전마스크의 표면(도 5), 단면(도 6) 및 이면(도 7)의 전자현미경사진이다.

도 8 내지 도 10은 본 발명에 따른 증기용 정전마스크의 표면(도 8), 단면(도 9) 및 이면(도 10)의 전자현미경사진이다.

도 11 내지 도 12는 항균시험결과로서 항균처리하지 않은 대조군(도 11) 및 본 발명에 따른 증기용 정전마스크의 시편(도 12)에 대한 항균도시험사진이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 표층 12 : 부직포필터층

13 : 정전필터층

본 발명에 따른 증기용 정전마스크는, 한 쌍의 표층내에 적어도 한 층 이상의 부직포필터층과 적어도 한 층 이상의 정전필터층을 적층하고, 적층체의 가장자리를 재단 및 봉합하여 이루어지며, 상기 정전필터층이 폴리올레핀수지섬유로 된 부직포에 정전기를 부여하여서 형성된 것이며, 상기 표층과 부직포필터층이 모두 일반 섬유들로 된 부직포로 이루어진다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 4에 개략적으로 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 증기용 정전마스크는, 한 쌍의 표층(11)내에 적어도 한 층 이상의 부직포필터층(12)과 적어도 한 층 이상의 정전필터층(13)을 적층하고, 적층체의 가장자리를 재단 및 봉합하여 이루어지며, 상기 정전필터층(13)이 폴리올레핀수지섬유로 된 부직포에 정전기를 부여하여서 형성된 것이며, 상기 표층(11)과 부직포필터층(12)이 모두 일반 섬유들로 된 부직포로 이루어짐을 특징으로 한다.

상기에서 표층(11)으로 사용되는 부직포는 일반적으로 상용화된 스펀본드법에 의하여 제조되는 부직포 등 기계적 물성이 우수한 부직포가 바람직하게 사용될 수 있다. 상기 표층(11)은 그 내부에 적층되는 부직포필터층(12)과 정전필터층(13)을 보호하고, 지지하는 등의 기능을 하는 것으로서, 외부에 노출되기 때문에 특히 기계적 물성이 우수한 것이 요구되는 것으로 이해될 수 있다.

상기 부직포필터층(12)은 특히 분진의 기계적 여과를 목적으로 하는 것으로서, 부직포를 구성하는 섬유들 간에 형성되는 조밀한 기공에 의하여 분진을 여과하는 기능을 한다. 상기 부직포필터층(12)으로는 특히 바람직하게는 멜트-블로운 부직포(Melt-blown nonwoven felt)가 사용될 수 있다. 이 멜트-블로운 부직포는 열가소성 섬유의 용융방사의 원리를 응용하여 부직포로 제조한 것으로서, 사용된 웹은 극세섬융기 때문에 부드럽고, 보온성 및 고도의 여과성능 등 일반 부직포에서 얻을 수 없는 장점을 가진다. 그러나, 웹강도가 매우 약하다는 단점을 갖는 것으로서, 본 발명에서는 이러한 멜트-블로운 부직포로 된 부직포여과층을 표층(11)과 정전필터층(13) 사이에 게재시켜 그 기계적 성질을 보충함으로써 우수한 여과능력을 갖는 마스크의 제조를 가능하게 하였다.

또한, 본 발명에서 실질적으로 유해증기의 여과를 위해 특별히 상기 부직포여과층과 결합되어 채용되는 정전필터층(13)은 폴리올레핀수지섬유로 된 부직포에 정전기를 부여하여서 형성된 것이 사용될 수 있다. 상기 정전필터층(13)을 구성하는 정전필터는 폴리올레핀수지를 우선 압출기의 가열영역(Heating zone)을 통과시켜 필름화시키고, 강도의 유지를 위하여 상기 필름을 적절히 연신시킨 후, 슬리팅(Slitting)에 의하여 미세간격으로 분할하여 섬유화시키고, 이를 적절한 길이로 절단하여서 제조되는 폴리올레핀섬유를 사용하여 부직포를 제조한 것을 사용한 것으로서, 이러한 폴리올레핀섬유의 제조는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 용이하게 이해될 수 있는 것이다. 폴리올레핀섬유를 사용한 부직포의 제조 역시 통상적인 것으로서, 상기 폴리올레핀섬유를 우선 개섬(Opening)하고, 소면(Carding), 적층(Cross lapping)하고, 그리고 펀칭 등에 의하여 섬유간 결합을 하는 것에 의하여 부직포(nonwoven felt)로 만든다. 계속해서, 이 부직포를 코로나 방전 등에 의한 처리(Corona treatment)에 의하여 펠트 자체에 정전기를 부여하는 것에 의하여 정전필터를 만들 수 있다. 상기 코로나 처리는 높은 정전압이 유도된 전극들 사이에 펠트를 적용시켜 고도로 하전된 상태로 유도함으로써 거의 영구적인 정전기를 부여할 수 있다.

본 발명에 따른 증기용 정전마스크는 도 1에 나타낸 바와 같이 표층(11)-부직포필터층(12)-정전필터층(13)-표층(11)의 순서로 적층하고, 재단한 후, 초음파에 의한 융착 등의 방법으로 융착, 고정시켜서 마스크로 만들 수 있으며, 또한 도 2에서와 같이 표층(11)-정전필터층(13)-부직포필터층(12)-표층(11)의 순서로 적층하여 형성할 수도 있으며, 도 3에 나타낸 바와 같이, 표층(11)-부직포필터층(12)-정전필터층(13)-부직포필터층(12)-표층(11)의 순서로 적층함으로써 부직포필터층(12)을 중복 적층시켜 분진의 여과효율을 보다 높일 수도 있다. 또한, 도 4에서와 같이, 표층(11)-정전필터층(13)-부직포필터층(12)-정전필터층(13)-표층(11)의 순서로 적층하여 정전필터층(13)을 중복 적층시켜 구성할 수도 있다.

더욱이, 위생적인 증기용 정전마스크의 사용을 가능하게 하기 위하여 상기 표층(11)들 사이의 내부에 상기 부직포필터층(12) 및 정전필터층(13)과 함께 활성탄과 유기항균제 또는 무기항균제 등을 포함하는 항균필터층을 더 포함시킬 수도 있으며, 이때 사용될 수 있는 유기항균제나 무기항균제들은 상용적으로 공급되는 여러 항균제들 중에서 주로 고상이나 액상의 항균제들을 부직포에 포함시키거나 함침시키는 등의 방법으로 적용시켜 항균효과를 발휘할 수 있는 것들 중에서 선택되어 사용될 수 있으며, 이러한 항균처리 역시 당해 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에게는 용이하게 이해될 수 있는 것이다. 예를 들면 은염(Silver salt) 함유 제올라이트, 철계 항균제 등 일반적으로 상품화된 항균제들이 모두 사용될 수 있다. 특히 은염 함유 제올라이트의 경우, 항균효과와 탈취효과를 동시에 발휘할 수 있어 마스크의 항균처리에 매우 적절하다.

본 발명에 따라 수득된 증기용 정전마스크를 일반적인 용접현장에서 주로 발생하는 금속성의 유해증기가 존재하는 환경에 노출시키고, 차압을 적용한 후, 전자현미경으로 촬영(배율 300배)하여 보면, 표면(도 8)을 촬영한 사진에서는 마스크의 표면의 기공내에 유해증기가 포집되는 것에 더해 정전기력에 의해 섬유에 증기가 포집되는 것이 나타나 있으며, 단면(도 9)을 촬영한 사진에서는 표면에만 많은 양의 유해증기가 포집되어 있으며, 중간 및 이면 쪽으로는 거의 포집되지 않는 것으로 나타나 본 발명에 따른 마스크의 경우, 유해증기가 마스크를 가로질러 이면까지 다다르지 못함을 보여주고 있으며, 이는 이러한 마스크를 착용한 작업자의 호흡기내로 유해증기가 유입될 수 없음을 추정할 수 있다. 이는 이면(도 10)의 전자현미경사진에서도 이면에까지 유해증기가 다다르지 못하고 있음을 보여주고 있는 것으로부터 본 발명에 따른 증기용 정전마스크가 유해증기를 완전히 여과, 제거할 수 있음을 알 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 증기용 정전마스크에 은염 함유 제올라이트와 활성탄을 포함하는 항균필터층을 채용한 경우의 시편에 대한 항균도 검사를 KS K 0693에 따른 시험방법에 의해 스태필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus ; ATCC 6538) 균주에 대하여 항균시험을 한 결과, 99.9%의 균감소율을 나타냄을 확인할 수 있었으며, 대조군으로 무처리한 시편과 비교하여 볼 때, 뚜렷한 균감소효과가 있음을 도 11(대조군) 및 도 12(본 발명의 시편)의 사진으로부터 확인할 수 있었다. 또한, 동일한 시료에 대한 탈취율을 가스검지관법에 따라 시험가스로서 암모니아가스를 사용하여 100cm²크기의 시료에 대하여 탈취시험을 하고, 그 결과로서 탈취율을 하기 계산식 1에 따라 계산한 결과를 하기 표 2에 나타내었으며, 또는 탈취잔량을 하기 표 3에 나타내었다.

계산식 1

탈취율 계산법

탈취율(%) = (C_b- C_s)/C_b* 100

이 식에서, C_b는 대조군 5분 경과 후 측정농도(단위 ; ppm)이고, C_s는 각 시간 경과 후 측정농도(단위 ; ppm)이다.

탈취율(%)

	5분	15분	30분	60분
대조군	--	2.2	8.9	13.3
본 발명	86.7	88.9	95.6	97.8

탈취잔량(ppm)

	5분	15분	30분	60분
대조군	450	440	410	390
본 발명	60	50	20	10

상기한 탈취시험 결과들에 의하면 본 발명에 따라 증기용 정전마스크에 항균필터를 채용하는 경우, 우수한 항균효과와 탈취효과를 나타낼 수 있음을 확인할 수 있었으며, 그에 따라 용도에 맞는 다양한 증기용 정전마스크의 제조가 가능함을 확인할 수 있었다. 또한, 본 발명에 따른 증기용 정전마스크를 한국산업안전공단에 의뢰하여 보호구검정을 실시한 결과에서도 흡기저항(mmH₂O) 3(기준치는 6이하), 분진포집효율(%) 99(기준치는 95이상), 배기저항(mmH₂O) 3 내지 4(기준치는 6이하)로 합격판정을 받았다(합격번호 방진 제 274 호, 방진 제 275 호).

따라서, 본 발명에 의하면 분진에 대한 우수한 제거효과와 더불어 유해증기에 대한 제거효과 및 항균, 탈취 효과 등을 나타내는 증기용 정전마스크를 제공함으로써 작업자의 근로환경을 크게 개선시킬 수 있는 효과가 있다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (4)

1. 한 쌍의 표층내에 적어도 한 층 이상의 부직포필터층과 적어도 한 층 이상의 정전필터층을 적층하고, 적층체의 가장자리를 재단 및 봉합하여 이루어지며, 상기 정전필터층이 폴리올레핀수지섬유로 된 부직포에 정전기를 부여하여서 형성된 것이며, 상기 표층과 부직포필터층 또한 폴리올레핀 섬유로 된 부직포로 이루어짐을 특징으로 하는 증기용 정전마스크.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기에서 표층으로 사용되는 부직포가 스펀본드법에 의하여 제조되는 부직포이고, 상기 부직포필터층으로 사용되는 부직포가 멜트-블로운 부직포임을 특징으로 하는 상기 증기용 정전마스크.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 정전필터층이 폴리올레핀수지섬유로 된 부직포에 정전기를 부여하여서 형성된 것임을 특징으로 하는 상기 증기용 정전마스크.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 표층들 사이의 내부에 상기 부직포필터층 및 정전필터층과 함께 활성탄과 유기항균제 또는 무기항균제 등을 포함하는 항균필터층이 더 포함됨을 특징으로 하는 상기 증기용 정전마스크.