KR20110012978A - 기능성 마스크 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기능성 마스크에 관한 것이다. 보다 상세히는 극세사 또는 마이크로 가공사로 이루어지는 원사를 2개의 그라운드(ground)면과 상기 그라운드면 사이에 형성되는 파일(pile)사를 구비한 편물이 되도록 더블 라셀(double raschel)방식으로 편직하고, 편직의 일측 표면에 조직을 표현하여 염색 가공 및 표현하고자 하는 디자인을 프린팅(printing)하여 이루어지는 기능성 마스크의 제조방법 및 기능성 마스크에 관한 것이다.

마스크, 더블 라셀, 극세사

Description

기능성 마스크 및 그 제조방법{Functional Mask and The Method of The Same}

본 발명은 기능성 마스크에 관한 것이다. 보다 상세히는 더블 라셀 방식으로 편직된 메쉬(Space Fabric)를 사용한 기능성 마스크에 관한 것이다.

일반적으로 마스크는 병원이나 유해 작업 환경에서 근무하는 종사자에게 있어서 호흡기를 통하여 인체 내로 유해 물질이 흡입되는 것을 방지하거나 동절기 혹한으로부터 안면을 보호하기 위하여 널리 사용되고 있다.

마스크는 보건 위생상 병균, 먼지 등의 흡입이나 비산을 막기 위해서 코와 입을 가리는 물건으로 보통은 감기를 예방하기 위해서 사용하지만 오히려 공기 중에 부유하는 분진이나 먼지를 들이마시지 않기 위해서 많이 사용하고 있고, 특히 황사현상으로 공기 중에 미세 먼지가 많이 포함되어 있는 경우나, 자동차 배출가스로 인한 공기의 오염이 심각할 때, 또 최근의 경우와 같이 사스(급성 중증 호흡기 증후군 : SARS) 바이러스 군이 몸 밖으로 비산하거나 반대로 침입하는 것을 방지하고자 할 때 많이 사용되고 있다.

이와 같은 마스크의 본래의 기능인 단순한 가리개로서의 기능 이외에 최근에 는 오염된 공기의 흡입시 탈취 기능은 물론 호흡기 질환의 치료를 보조하거나 항균 또는 방향 기능을 부여한 기능성 마스크들이 많이 개발되고 있다.

공개실용신안공보 제1999-34474호에 의하면, 마스크의 앞가리개를 내피와 외피로 구성하고, 내피의 상단에 수평 방향으로 삽입구를 형성하여 이 삽입구를 통해서 탈취층, 향균층, 약제층, 방향층 등과 같은 기능층을 삽입하도록 되어 있고 주변의 상황에 따라 기능층을 교체하여 사용함으로써 각각의 기능을 취할 수 있도록 한 고안이다. 또한, 등록실용신안공보 제 309,430호에는 2장의 원단을 붙여 만든 마스크의 측면이나 윗면에 개봉구를 만들고 이 개봉구를 통해서 아로마테라피 패드를 놓은 후 이 개봉구를 지퍼로 밀폐하도록 구성되어 있는 아로마테라피 마스크가 소개되어 있다. 그러나, 상기 기능성 마스크들은 기능성 향이 오래 지속되지 못하여 자주 삽입해주어야 하는 번거로움도 있고 주변의 오염물질이 침투할 경우 오히려 위생상 위해를 끼칠수가 있는 문제가 있었다. 또한, 통상의 마스크는 공기 중에 포함된 먼지로부터는 어느 정도 호흡기를 보호할 수는 있으나, 착용자 호흡의 습기에서 발생되는 악취와 세균으로 인한 문제점이 있었다.

또한, 공기 정화를 위한 필터 또는 별도의 담체가 사용되는 경우 마스크의 부피와 무게가 증가되며 비용이 높아지는 문제가 발생하였다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 극세사 또는 마이크로 가공사를 사용하여 이를 더블 라셀 방식으로 편직하여 통기성과 여과성 및 흡습성이 뛰어난 기능성 마스크를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 극세사 또는 마이크로 가공사를 사용하여 이를 더블 라셀 방식으로 편직하여 기능성 마스크를 제조하는 방법을 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 기능성 마스크(mask)의 제조방법은, (a)극세사 또는 마이크로 가공사로 이루어지는 원사를 2개의 그라운드(ground)면과 상기 그라운드면 사이에 형성되는 파일(pile)사를 구비한 편물이 되도록 더블 라셀(double raschel)방식으로 편직하는 단계와, (b)상기 파일사의 중심을 압축하여, 2개의 상기 그라운드면과 중간의 파일사 층을 갖는 3층 구조의 편물로 형성하는 단계와, (c)상기 3층 구조의 편물에 바탕색을 입히는 베이스(base)염색가공을 하는 단계와, (d)상기 염색 가공된 편물에 표현하고자 하는 디자인을 프린팅(printing)하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 (a)단계에서, 상기 극세사 및 마이크로 가공사는 0.01~0.5데니어(Denier)이하로 하는 것이 바람직하다.

또한 바람직하게는, 상기 극세사 및 마이크로 가공사는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리에스테르 및 폴리카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나로 형성할 수 있을 것이다.

또한 바람직하게는, 상기 (a)단계 이후에 상기 편물의 일측면에 스폰본드 부직포, 니들펀치 부직포, 웨트레이드 부직포 및 에어레이드 부직포로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 부직포를 접착하여 강화층을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 (b)단계는 상기 강화층이 형성된 편물을 상기 파일사의 중심을 압축할 수 있을 것이다.

그리고, 상기 편물과 상기 부직포는 핫멜트 접착, 접착제 접착, 고주파 접착 또는 열접착 중 어느 하나에 의하여 접착되는 것이 바람직할 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 또한 상기한 기능성 마스크의 제조방법에 의해 제조되는 기능성 마스크를 제공할 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 기능성 마스크는 극세사 또는 마이크로 가공사를 사용하여 이를 더블 라셀 방식으로 편직하여 통기성과 여과성 및 흡습성이 뛰어난 장점이 있으며 폴리프로필렌을 사용할 경우 정전기 현상을 극대화하여 여과성을 더욱 높일 수 있다.

이하, 상기의 목적을 구체적으로 실현할 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 때 도면에 도시되고 또 이것에 의해 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는 것 이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 마스크의 제조방법은, 원사를 더블라셀(double raschel)의 방식으로 편직하는 단계(S100)와, 파일(pile)사의 중심을 압축하는 단계(S200)와, 베이스(base)염색 가공 단계(S300)와, 디자인 프린팅(printing) 단계(S400)를 포함한다.

S100단계에서 상술한 바와 같은 과정을 통해 극세사 또는 마이크로 가공사를 뽑아내어 이를 더블 라셀 방식으로 편직하는 과정이 행해진다.

본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 마스크의 원사는 더블라셀(Double Raschel) 방식을 이용하여 제조되며, 상하 양면의 그라운드면(10) 및 양 그라운드면(10) 사이 중간층(파일사 층)(30)의 3층 구조로 이루어진 더블라셀 편물 제조 후, S200단계에서 상기 편물의 중간층(파일사 층)(30)을 압축하여 그라운드면(10) 및 파일사 층(30)을 포함하는 3층 구조의 편물(50)을 제조하게 된다. (도 3 참조)

보다 상세히 설명하면, 원사를 가지고 쿠션성과 신율이 우수한 메시(mesh) 형태의 더블라셀 편물이 제조되는 단계를 거쳐 제조되는 기능성 마스크는 더블라셀로 제편된 편물의 특성인 양면의 그라운드면 및 상기 두 그라운드면이 중간층(파일사 층)으로 연결된 3층 구조로 입체구조를 지니고 있어 중간층에 섬유가 일정하게 배열되어 공간을 보유함에 따라 쿠션감이 제공되고, 먼지나 오물 등이 흩어지지 않게 하며, 떨어내기만 해도 상기 불순물의 제거도 용이하게 되는 것이다.

다음으로 S300단계에서는 2층 구조의 편물에 바탕색을 입히는 베이스(base)염색가공이 행해지고, 다음으로 S400단계에서 염색 가공된 편물에 표현하고자 하는 디자인을 프린팅(printing)하여 기능성 마스크를 제작하게 되는 것이다.

본 발명에 있어서, 원사란 기능성 마스크의 재질을 이루는 기본 단위를 말하는데 원사는 극세사 및 마이크로 가공사가 사용된다. 극세사란, 용융된 용융-가공성 중합체를 다수의 가늘고 일반적으로 원형인 모세관을 통하여 용융된 실 또는 필라멘트로서 공기와 같은 고속기체 스트림 내로 압출시킴으로써 형성된 섬유인 것을 의미한다. 고속 기체 스트림은 용융된 중합체 재료를 가늘게 만들어 그 직경을 약 0.1 내지 20 마이크론, 바람직하게는 약 0.1 내지 10 마이크론으로 감소시킬 수 있다. 고속 기체 스트림에 의해 운반된 극세사는 일반적으로 컬렉터 표면상에 퇴적되어 불규칙하게 분산된 섬유의 웹(web) 또는 층을 형성한다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 극세사 또는 마이크로 가공사는 0.5데니어(Denier)이하인 것으로 편직된다.

데니어란, 주로 생사·인견·합성섬유 등의 실 또는 섬유의 굵기를 표시하는 데 사용되는 국제단위로서, 부호 d 또는 D로 표시한다. 국제적으로 널리 이용되는 것은 표준길이 450 m에 단위중량 0.05 g인 것을 1데니어로 한다.

본 발명에 따른 일 실시예에 있어서 상기 극세사 또는 마이크로 가공사는 0.01~0.3데니어로 되는 것이 바람직하다. 이것은 0.3 데니어 이상인 경우에는 미세한 기공들에 의해 통기성 및 여과성 그리고 흡습성을 확보하는데 문제가 있고, 공기정화 기능을 갖는 필터의 역할을 제대로 할 수 없기 때문이다. 반면, 0.01데니어 이하로 제조되는 극세사를 사용하는 경우에는 보다 뛰어난 통기성, 여과성, 흡습성 및 공기정화 기능을 보이지만, 공정이 복잡하고 비용 상승 문제와 기술적 어려움이 있다.

이러한 극세사 및 마이크로 가공사로 편직된 편물을 이용하여 마스크를 제작하게 되면, 우수한 통기성 및 여과성을 확보할 수 있고, 또한 사용자의 구강에서 발생하는 습기를 잘 흡수할 수 있는 것이다.

또한, 극세사 및 마이크로 가공사의 재료로는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리에스테르 및 폴리카보네이트 중 어느 하나로 형성할 수 있는데 이하에서는 이들에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 있어서, 폴리에틸렌이라 함은 에틸렌의 단독 중합체뿐만 아니라 반복단위의 85% 이상이 에틸렌 단위인 공중합체도 포함하는 것을 의미한다.

폴리프로필렌이라 함은 프로필렌의 단독 중합체 뿐만 아니라 반복단위의 85% 이상이 프로필렌 단위인 공중합체도 포함하는 것을 의미한다.

폴리아미드란 반복단위의 85% 이상이 디카르복실산 및 디아민의 축합생성물 또는 락탐의 개환중합물이고, 중합체 결합이 아미드 단위의 형성에 의하여 생성된 중합체를 포함한다. 이는 방향족, 지방족, 포화 및 불포화의 디카르복실산 및 디아민을 포함한다. 여기서 사용되는 폴리아미드라는 용어는 블록 공중합체, 그라프트 공중합체, 랜덤 공중합체 및 교호공중합체와 같은 공중합체, 블렌드 및 이들의 변형물을 포함한다. 폴리아미드의 대표적인 예는 나일론 6, 나일론 610, 나일론11, 나일론 12, 나일론 66, 나일론 610, 나일론 6T, 폴리(페닐렌테레프탈아미드), 폴 리(페닐렌이소프탈아미드) 등을 들 수 있다.

폴리에스테르는 반복단위의 85% 이상이 디카르복실산 및 디올의 축합생성물 또는 락톤의 개환생성물이고, 중합체 결합이 에스테르 단위의 형성에 의하여 생성된 중합체를 포함한다. 이는 방향족, 지방족, 포화 및 불포화의 디카르복실산 및 디올을 포함한다. 여기서 사용되는 폴리에스테르라는 용어는 블록 공중합체, 그라프트 공중합체, 랜덤 공중합체 및 교호공중합체와 같은 공중합체, 블렌드 및 이들의 변형물을 포함한다. 폴리에스테르의 대표적인 예는 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등을 들 수 있다.

폴리카보네이트는 반복단위의 85% 이상이 디올과 탄산에스테르의 교환반응, 또는 알카리 존재하에서 디올과 포스겐의 반응, 또는 이산화탄소와 에폭사이드를 유기 아연계 촉매에 의해 교호공중합시키는 방법에 의하여 얻은 중합체이고, 중합체 결합이 카보네이트 단위의 형성에 의하여 생성된 중합체를 포함한다. 이는 방향족, 지방족, 포화 및 불포화의 디카르복실산 및 디올을 포함한다. 폴리카보네이트의 대표적인 예는 비스페놀 A 폴리카보네이트이다. 상기 멜트블로운 초극세사는 그 중에서도 특히 폴리프로필렌, 폴리에스테르 및 폴리아미드 수지로 이루어진 것이 가공성 및 경제성의 측면에서 바람직하다.

본 발명에 있어서, 극세사 또는 마이크로 가공사 내에는 열안정제, 산화방지제, 난연제 또는 가소제 등의 용융방사시 통상적으로 사용되는 가공조제를 적정량 첨가하여 사용할 수 있다. 또한, 필요에 따라 무기 필러, 안료, 조색제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 극세사의 제조과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 극세사는 블로잉장치를 사용하여 제조될 수 있음을 알 수 있다. 따른 멜트블로운 부직포는 도 1의 멜트블로잉 장치를 사용하여 제조될 수 있다. 블로잉 장치는 압출기(1), 공기 매니폴드(6)를 구비한 블로잉 다이(2), 및 컬렉터(4)를 구비한다. 블로잉 장치를 이용한 극세사의 제조는 호퍼(2)를 통하여 중합체가 압출기(1)에 계량 투입되고, 중합체는 스크루를 감싸는 실린더 상에 설치된 열자켓(5)을 통하여 가해진 열과 마찰열 및 스크루 회전에 의하여 가해지는 압력에 의하여 용융되어 선단으로 압출된다. 상기 중합체로서는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카보네이트 등의 열가소성 폴리머가 바람직하다.

압출기(1) 선단에 도달한 용융 중합체는 블로잉 다이(2)내로 밀려들어간다. 용융 중합체는 다이 선단의 노즐(3)에서 공기 매니폴드(6)를 통하여 노즐로 공급되는 고온 고속의 압축공기에 의하여 대기 중으로 가늘게 뿜어져서 극세섬유가 된다.

이와 같이 생성된 극세섬유는 회전하는 컬렉터(4)상에 퇴적되어 블로운 웹을 형성한다. 컬렉터(4)로서는 회전드럼, 이동벨트 등이 사용될 수 있으며 컬렉터의 회전속도를 조절하여 형성되는 블로운 웹의 두께를 조절할 수 있다. 즉 컬렉터의 회전속도를 저속으로 하면 블로운 웹은 두껍게 형성되며 컬렉터의 회전속도를 고속으로 할수록 블로운 웹은 얇아진다. 컬렉터상에 수집된 극세 블로운 섬유는 냉각되면서 서로 접합되어 블로운 부직포 웹을 형성한다. 이와 같이 제조된 블로운 부직 포 웹은 단섬유나 기타의 섬유가 내부에 혼입되어 있지 않으므로 섬유가 층상구조로 잘 발달되어 있어 고밀도 구조를 유지할 수 있으므로 얇지만 흡음특성 및 단열 특성이 매우 뛰어나다.

본 발명은 본 발명의 다른 실시예로서, 더블 라셀 방식으로 제조된 편물의 일측면에 스폰본드 부직포, 니들펀치 부직포, 웨트레이드 부직포 및 에어레이드 부직포로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 부직포를 접착하여 강화층을 형성하여 기능성 마스크를 제조하는 방법을 개시한다.

다시 도 2를 참조하여 설명을 하면, 언 와인더(un-winder)와 같은 부직포 공급장치를 통하여 스펀본드 부직포를 컬렉터(4)에 공급한 상태에서 블로잉하면 상술했던 블로운 웹이 스펀본드 부직포상에 적층되므로 스펀본드-블로운 웹 복합 부직포를 얻을 수 있다. 즉, 블로잉 장치를 통해 컬렉터(4)로 수집되는 블로운 웹 층에다른 공급장치에서 풀려나온 스펀본드 부직포와 접합시키는 수단에 의하여 스펀본드 부직포에 의해 강화층이 형성된 기능성 마스크용 편물이 제조되는 것이다. 이후,

이처럼 강화층과 블로운 웹 층의 적층은 인-라인 방식으로 이루어질 수 있으며, 이외에 강화층과 블로운 웹 층을 아웃-라인 방식으로 핫멜트 접착, 접착제 접착, 초음파 접착, 고주파 접착 또는 열접착에 의하여 이루어질 수도 있다. 또한 강화층으로서는 스펀본드 부직포 이외에 니들펀치 부직포, 에어레이드 부직포, 웨트레이드 부직포등이 사용될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 마스크를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 상술한 방법을 통해 제조되는 기능성 마스크의 양태를 확인할 수 있다. 3층 구조의 편물(50)은 상술한 더블 라셀 방식으로 제조된 편물이 며, 이것은 또한 0.5데니어 이하로 된 극세사 또는 마이크로 가공사로 이루어진 것이다.

이렇게 제작된 기능성 마스크는 종래에 별도로 필터 또는 담체를 마련하여 마스크의 부피를 크게하고 무게가 무거웠던 점을 개선하면서도 흡습성이 높고, 통기성과 여과성이 우수한 기능성 마스크로서 기능할 수 있는 것이다.

즉, 본 발명의 압축된 파일사 층에 의해 파일사들이 뭉쳐지게 되어 높은 여과성을 갖는다.

지금까지 설명한 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 첨부된 특허청구범위에 기재된 사항으로부터 도출되는 기술적 사상의 범위 내에서 상기 본 발명의 다양한 변형, 수정 및 응용이 가능하고 이러한 것들은 본 발명의 범위에 속한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 마스크의 제조방법을 설명하기 위한 블록도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 극세사의 제조과정을 설명하기 위한 도면,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 더블 라셀 방식으로 편직된 파일사를 압축하는 과정을 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 기능성 마스크를 도시한 도면이다.

Claims (6)

1. 기능성 마스크(mask)의 제조방법에 있어서,

   (a)극세사 또는 마이크로 가공사로 이루어지는 원사를 2개의 그라운드(ground)면과 상기 그라운드면 사이에 형성되는 파일(pile)사를 구비한 편물이 되도록 더블 라셀(double raschel)방식으로 편직하는 단계;

   (b)상기 파일사의 중심을 압축하여, 2개의 상기 그라운드면과 상기 파일사로 된 층을 갖는 3층 구조의 편물로 형성하는 단계;

   (c)상기 3층 구조의 편물에 바탕색을 입히는 베이스(base)염색가공을 하는 단계;

   (d)상기 염색 가공된 편물에 표현하고자 하는 디자인을 프린팅(printing)하는 단계;를 포함하는 기능성 마스크의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 (a)단계에서, 상기 극세사 및 마이크로 가공사는 0.01~0.5데니어(Denier)인 것을 특징으로 하는 기능성 마스크의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 (a)단계에서, 상기 극세사 및 마이크로 가공사는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리아미드, 폴리에스테르 및 폴리카보네이트로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 기능성 마스크의 제조방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 (a)단계 이후에 상기 편물의 일측면에 스폰본드 부직포, 니들펀치 부직포, 웨트레이드 부직포 및 에어레이드 부직포로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나 이상의 부직포를 접착하여 강화층을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 (b)단계는 상기 강화층이 형성된 편물을 상기 파일사의 중심을 압축하는 것을 특징으로 하는 기능성 마스크의 제조방법.
5. 제4항에 있어서,

   상기 편물과 상기 부직포는 핫멜트 접착, 접착제 접착, 고주파 접착 또는 열접착 중 어느 하나에 의하여 접착되는 것을 특징으로 하는 기능성 마스크의 제조방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조되는 기능성 마스크.

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