KR20200099113A - 다중기능성 공기흡입청정 안면마스크 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 '다중기능성 안면 마스크 제조방법'은 그동안 미용용 안면 마스크 팩을 중심으로 개발되면서 다양한 방식의 안면마스크로 발전해 왔으나 갑자기 출현한 코비드19라는 코로나바이러스로 인하여 전 세계가 코와 입을 막는 비말방지용 마스크를 권장하며 의무적으로 착용하도록 하므로 인해 급격히 수요를 충족시키고자 독려하면서 관심을 갖게 된 의료분야의 의료외용 안면마스크분야에 속하는 새로운 제조기술로서 미생물이 통과할 때 방제시키는 마스크제조분야이다,
기존의 기능성 안면마스크가 개발되었으나 재료가 거의 자연에서 얻는 것 이외에 고분자물질이 함유된 비과학적인 재료로 제조하므로 인하여 소비자가 원하는 수준이 아니므로 기존의 발명품은 장식에 불과할 뿐이어서 실질적으로 과학적이며 올바른 기능성 안면마스크의 제조를 위한 신기술에 관한 발명이다,
본 발명에서 다중 기능성이라는 명칭은 재료에 따라 기능이 다르므로 이를 하나의 기술로 엮는 종합적인 명칭이며 이로 인하여 안면마스크를 착용하면서도 불안한 심정을 먼저 안심할 수 있도록 하여 스스로 기피하지 않고 착용하도록 하므로 예방의 극대화를 기할 수 있는 효과를 기대하고자 하는 것이다,
[색인어]
안면마스크, KF-94, KF-80, 닥나무
은가루, KF-AD, 비말(飛沫), 한지(韓紙),
침지(沈漬), 이산화알루미늄(Al₂O₃),

Description

다중기능성 공기흡입청정 안면마스크 제조방법{The method of manufacture for a face mask to give a lot of functional clean air aspiration}

최근에 유행성 독감이 변이하여 새로운 코로나바이러스로 전염되면서 면역성이 형성되지 못하여 감염되는데 공기전염보다는 인체 간에 확진자의 비말로 전염된다 하여 안면마스크를 권장하고 있으나 안심이 되지 아니하여 일부 사람들은 오히려 마스크를 사용하지 않고 의심을 하므로 이들에게 신뢰를 줄 수 있는 수준의 새로운 안면마스크로 인식될 수 있도록 소재를 확실하게 하는 안면마스크 제조업계에 신소재로 제작하여 제공하는 제조분야의 새로운 기술에 속한다,

본 발명의 안면마스크는 기존의 비말마스크로 통하는 KF-AD는 의료용이 아니라 공업용으로 통하는 제품이지만 의료진 제공 보다는 일반인에게 제공하되 일반인들이 신뢰할 수 있는 수준의 재료로 제조하여 신뢰를 얻는다면 건마다 지불되는 허가비용절감에 따라 저가구매로 착용을 기피하지 않고 오히려 적극적으로 착용하려는 제품으로 제작하려는 안면마스크 제조분야의 기술로 적용하는 분야이다,

본 발명을 착안하게 된 사유는 세계적으로 확장되는 과정에서 가장 우수하다는 KF-94는 물까지 통과하지 않도록 촘촘하여 숨쉬기가 어려워 장시간 착용을 하려면 고통이 심하다고 코를 내놓는가 하면 심지어 작업 와중에 안면마스크를 벗는 등의 문제점을 해결할 수 있도록 비말차단용 마스크(KF-AD)가 통용되는 점에 의거하여 의료인이 아닌 일반인들에게 안면마스크라도 마음대로 살 수 있게 하면서 숨을 편하게 하며 바이러스를 차단하려는 새로운 제품개발을 배경으로 하였다,

한편 기존의 기술로는 황토마스크 팩과 그 제조방법 및 장치인 국내 특허공개공보인 제10-2006-0115115호(2006.11.08.)와 광촉매 은 나노 이중항균 마스크인 국내출원 제20-2005-0035393호(2005.12.16.)와 은 나노 패드가 수용되는 위생마스크인 국내출원 제20-2005-0011276호(2005.04.22.)와 항균 및 항 곰팡이기능을 갖는 하성티슈의 제조방법인 10-0887768호(2006.03.02.) 등의 많은 발명을 본 발명의 배경기술로 삼았다,

특히 뽕나무 과의 구피마(構皮麻)로 불리는 닥나무로 제조되는 한지는 일반적으로 두께가 얇지만 본 발명에 사용될 한지는 점 더 두껍게 뜨면서 별도로 말려 얻는다면 보습력이 높아 많은 량의 미세 황토분말과 은 나노물질을 함유할 수 있고 이로 인하여 입과 코를 덮는 안면마스크로 적당한데 닥나무 실을 이용한 마스크시트 제조방법인 국내특허공보 제10-2016-0132517호(2016.11.21.)는 닥나무섬유로 실을 만들어 직조하여 마스크원단으로 사용한다는데 이는 전체가 닥나무섬유로서 용도가 한정되어 장기적으로 고려해 볼 여지가 있기에 참고하였으며 기타 유사 특허도 본 발명의 배경으로 하면서 가지놀(Kazinol)성분도 참고하였다,

그동안 기존 발명들의 기술을 보면 스스로 재료를 자체에서 각양각색으로 가공하여 사용하였으나 이는 막연한 실현가능성이 부족한 내용일 뿐 실제 사용하기는 어려운 재료들이므로 실용성이 있으면서 확실한 성능의 개발재료를 구입하여 실질적으로 효능이 있으면서 사용이 되는 재로를 구입하여 항바이러스투과 및 차단을 시키는 재료구입을 가능하게 하는 재료선 확보과제를 우선으로 하는 것이다,

은 나노재료와 황토재료를 개발하여 판매하고 있는 바이오업체와 녹색광물재료를 선정하고 구입하여 조달하는 과제도 포함시켜 해결하는 것이다,

먼저 가장 중요한 은 나노물질은 콜로이드 형에 무색의 투명물질로 개발한 후 1 내지 10 나노미터의 규격으로 함량을 순수 물 또는 수돗물이란 Tap-Water의 1㎖ 중에 적게는 5 내지 많게는 5,000㎍이 함유된 제품을 구입하여 닥나무로 제조되는 한지에 단독 또는 황토와 실리카와 청색계통의 미량광물질이 함유된 수용액에 침지시켜 한지 내에 살균물질로 함유시킨 후 건조시켜 사용하는 과제로 한다,

또한 핵심이 되는 마스크가 겹쳐진 내부에서 정중앙의 차단용 부직포 대신에 닥나무로 제조되는 무색한지로 입과 코에 닿는 위치에 배열하여 입과 코가 닿는 내면은 무색한지로 제조되는 다수종류 기능성용액 침지한지를 삽입하여 안면마스크의 내면에 추가로 내장패드로 담고 좌우 끝에 귀걸이를 장착하여 제작한 후 입과 코에 위치하도록 상기 내장패드를 삽입하여 제조하는 방법을 과제로 하였다,

본 발명의 한지들을 각각의 용액에 침지하여 다중기능성 안면마스크로 제작하고 출시하면 그간의 마스크를 의심하던 이들에게 기능을 확실하게 부각시키므로 인하여 거부감 없이 오히려 스스로 착용하려는 안심 효과가 기대된다,

더구나 은수저로 독성을 검출했던 선대의 검출방법을 익히 알고 있는 우리이기에 은 나노의 특성과 황토의 특성 및 뽕나무는 물론 닥나무에 대한 깊은 향수에 의한 안심으로 기피했던 안면마스크 착용을 스스로 선행하려는 효과도 기대된다,

도 1은 본 발명의 다중기능성 안면마스크 제조방법의 공정도,
도 2는 본 발명의 다중기능성 안면마스크의 재료배열도
도 3-1은 은 나노원료에 관한 제조처의 균별 사멸예시도,
도 3-2는 황토에 함유된 전체성분에 따른 함량분석 발취도,
도 3-3은 닥나무에 함유된 학회논문에 의한 특수성분 발취도,
<부호에 대한 간단한 설명>
10 : 안면마스크, 20 : 은가루
30 : 황토미세분말, 40 : 닥나무껍질,
50 : 무색한지, 52 : 황색한지, 54 : 은색한지
56 : 내장패드, 60 : 귀걸이, 62 : 확장주름
70 : 외측외장직포, 72 : 내측외장직포,

그동안 시중에 유통되고 있는 안면마스크(10)는 좌우측 귀에 걸치는 귀걸이(60)를 장착시키고 입과 코가 위치하는 정중앙에는 사각이나 불균형한 타원형상의 직포로 재단하여 제작되면 입과 코가 덮어지고 공기는 겨우 통과되었으나 본 발명은 공기가 외측외장직포(70)와 내측외장직포(72)의 정중앙 사이에 내장시킨 내장패드(56)로 잘 통과될 뿐 아니라 먼지나 세균이나 바이러스가 걸러지고 깨끗한 공기만 코나 입으로 잘 들어가도록 안면마스크로(10)로 제작시키는 것이다,

그러므로 기존의 안면마스크(10)는 공기는 물론 물도 통과하지 못하도록 제작하므로 상기 안면마스크(10)를 착용하면 심한 작업 중에는 호흡곤란과 안면마스크(10)의 가장자리도 완전하게 밀착시켜야 하므로 종종 피부트러블까지 유발되었다,

본원 안면마스크(10)는 귀걸이(60)와 외측외장직포(70)와 내측외장직포(72)로 기존 것과 특별히 구분되지 않지만 외측외장직포(70)에 접하는 내장패드(56)의 첫 번째 한지는 이산화알루미늄(Al₂O₃)이 다량 함유된 황토수용액에 침지(沈漬)시켜 건조시킨 옅은 황색한지(52)로 만들어 배열하고 둘째 겹은 은가루(20)로 제조된 은 나노를 용액으로 만들어 무색한지(50)를 침지시켜 나노 은이 함유된 은색한지(54)를 정중앙에 배열하고 마지막 세 번째 한지는 침지 없이 제조된 닥나무 한지를 그대로 무색한지(50)로 배열하여 3 내지 4겹의 색색으로 합체시켜 엮어서 입과 코를 충분히 덮을 수 있는 크기로 제작하여 외측외장직포(70)와 내측외장직포(72) 사이에 내면으로 삽입하고 재봉으로 결합하여 1장의 안면마스크(10)로 제작한다,

은색한지(52)는 시중에서 유통되는 재료인 콜로이드형의 무색으로 제조된 탑워터(Tab-Water)제를 사용하는 수용성의 나노 은제품은 1 내지 10㎛ 크기의 은 나노물질이 5,000㎍이 함유된 제품을 물과 동량으로 혼합하여 60분간 침전시킨 후 건조시켜 은 나노물질이 평균 5㎍이 함유된 은색한지(54)를 얻을 수 있다,

만일 노란색상이나 짙은 주황색상을 얻고자 하면 은 나노 용액 중에 동일한 함량의 노란색 또는 주황색의 은 나노를 함유한 재료의 용액에 침전시키고 건조장치 또는 1 내지 3일간 자연 건조시키면 주황색상의 은색한지(54)로 착색된다,

제작회사의 자체실험에 의하면 별지 도 3-1과 같이 나노물질이 평균 5㎍/㎕라면 대장균은 물론 녹농균, 포도상 구균, 살모넬라균, 칸디다 균등에 억제력을 발휘한다고 하였으므로 바이러스도 이에 준할 수 있고 수용액에서 5ppm을 용해시켜 1분을 경과하면 모든 세균들이 99.8%가 사멸한다고 하므로 은 나노물질의 세균소멸은 나노형상에서 확실한 멸균능력을 가진 것으로 알려져 있어서 우수하다,

황토에 함유된 이산화 알루미늄(Al₂O₃)은 이미 알려진 바와 같이 생물이라면 살균력이 강하며 사람의 피부에 닿으면 염증을 일으킬 정도로 세포손상을 일으키므로 비록 소량이며 미세한 분말상태라 하여도 얼굴에 닿지 않도록 은색한지(54)와 무색한지(50) 및 내측외장직포(72)로 차단시킨다면 위험성은 없을 것이다,

닥나무껍질(40)을 벗겨 잿물에 담가 부드럽게 한 후 익히고 으깨어 닥나무 풀로 만들고 한지 체 틀에 뜰 때에 장인의 손에 따라 두께가 정해지는데 일반적으로 창문에 부착시키는 창호지도 두께에 따라 가격이 다르듯이 본 안면마스크용 무색한지(50)와 나머지 황색한지(52)와 은색한지(54)도 두껍게 떠서 0.5 내지 1mm로 하면 3겹의 두께로 충분히 멸균물질들을 함유시킬 수 있어 유효하다,

최근에 전염되고 있는 코비드19에 대한 방역상의 착용하는 안면마스크(10)는 내국인용이나 외국인용에 구애 받지 않고 평균적으로 크기를 세로 14 내지 16cm에 가로 18cm에서 20cm이며 모양은 콧등과 입 아래턱에 이르도록 세로로 길며 안면마스크(10)정중앙은 새 주둥이형상으로 약간 솟고 상하면에서 좁아져 콧등은 솟아 넓어 숨쉬기 좋으며 전체적으로 안면을 충분히 덮어주는 형상으로 제작하였다,

좌우 끝은 귀걸이(60)를 장착하는데 고무 밴드가 삽입된 것으로 귀를 당기지 않을 정도로 신장능력을 갖는 재질로 귀를 한 바퀴 도는 180mm로 하면 얼굴이 넓은 이도 신장능력이 20mm로 거북하지 않는 귀걸이(60)로 제작하여 장착하였다,

외측외장직포(70)와 내측외장직포(72)는 국내 마스크협회의 제정된 지침에 따라 천거된 재료로 재단하여 가장자리와 정중앙은 재봉으로 결합하되 결합 전에 내장패드(56)를 삽입하여 결합시켜 비말차단용 마스크로 제작하였다,

내장패드(56)는 3 내지 4겹으로 결합시켰는데 바깥쪽부터 황색한지(52)를 배열하고 다음 정중앙은 은색한지(54) 또는 녹색한지를 배열하고 마지막으로 무색한지(50)를 배열하여 결합시킨 후 재봉으로 엮어 내장패드(56)로 제작하였다,

닥나무는 산지에서 재배하고 수확하여 운반하기 쉽게 200mm로 절단함으로서 한지공장에서 증기 솥에 2시간 찌고 꺼내어 식기 전에 닥나무껍질(40)만 벗기면서 흑피인 표피를 긁어 벗기면 가라앉고 백피(白皮)만 남아 이를 한지재료로 사용한다,

하지만 아직도 재래식으로 먼저 껍질을 벗기고 삶는 순서도 있는데 대량생산할 때는 먼저 생나무를 삶는 방식을 사용하지만 이번은 재래방식으로 먼저 껍질을 벗기고 삶았으며 물에 세척한 후 껍질을 두들겨 닥 풀로 만들어 흑피는 가라앉고 백피 만 수거하여 잿물에 담가 부드럽게 한 후 으깨어 껍질펄프로 만들었다,

닥 풀로 만든 후 흘림뜨기로 얻은 물 끼 많은 한지를 하루 한나절 틀에 얹고 돌로 눌러 물만 압출하고 3일간 건조시켜 무색한지(50)로 다량 확보하였다,

황색한지(52)를 얻기 위해 무색한지(50) 중에 일부를 사용하여 황토미세분말(30)을 물동이에 물을 100리터를 붓고 황토미세분말(30)을 30리터를 담고 혼합하여 황토미세액상으로 만든 후 무색한지(50)를 낱장으로 다수 장을 담고 하루 한나절 담가 놓고 건져내어 3일간 음건으로 건조시켜 황색한지(52)로 제작했다,

시중에 구입한 은 나노용액을 20리터 수조에 10리터의 물을 붓고 10nm에 함량 5,000㎍/㎖의 은 나노용액을 5리터만 붓고 혼합한 용액에 무색한지(50)를 지정된 수량만 침지시켜 1 내지 2시간 흡착시킨 후 꺼내어 건조시켜 은색한지(54)로 제작하였는데 무색한지(50)의 크기는 흘림뜨기의 크기에 달렸으므로 각종 용액에 침지시키기 쉽게 흘림뜨기 뜰 체의 크기를 가로세로를 동일하게 450mm로 함으로써 무색한지(50)의 규격도 이와 동일하게 되였다,

은 나노물질에 대한 연구실적은 다양하며 냅킨과 수술용 마스크에 이르기까지 모든 곳에 사용될 수 있으며 은이 질병을 유발하는 650가지 이상의 미생물을 죽이면서도 또한 인체에는 안전하다는 것은 널리 알려졌으며 과학적으로도 증명되었고 국내는 한양대학교 섬유고분자공학과의 연구보고서도 있다,

은 나노제품의 제조방식에 대한 소개를 보면 질산은(AgNO₃)을 액상의 계면활성제에 넣으면 은 원자들이 유리되면서 계면활성제로 인하여 응결되지 못하고 나노원소로 잔존되도록 하여 질산은의 산도만 조정하면 은 나노재료로 사용할 수 있다고 하며 자체기술을 소개하고 있어서 안심하고 사용하였다,

한편 녹색미량광물질로는 황산제품의 고형상태를 물에 녹여 액상으로 숙성시키면 이온상태의 망간(Mg⁺⁺)과 마그네슘(Mn⁺⁺)과 철분(Fe⁺⁺, Fe⁺⁺⁺)으로 제조되고 제조된 용액에 산도(酸度)만 물을 첨가하고 조정하여 무색한지(50)를 침지시켜 1 내지 2시간이면 충분한 량의 녹색미량광물질이 흡착되니 기능발휘가 우수하였다,

녹색 미량광물질을 함유시키면 세균보다는 원생동물들이 사멸되며 질산가스(NOx)나 황산가스(SOx)가 소멸되어 오히려 유해가스를 제거능력을 갖는다,

그러므로 바이라스 차단을 위한 안면마스크(10)는 물론 위해작업장에서 착용할 안면마스크(10)는 유해가스까지 차단할 수 있어서 다양한 다중기능성 공기흡입청정 안면마스크로 제작하는데 가장 합당하고 확장주름(62)을 만들면 넓어져 좋다,

녹색미량광물로는 철분과 마그네슘과 망간 및 구리 등인데 종종 철분에 관하여 적색으로 알고 있으나 적색은 산화된 후의 색상으로 사실 적색이라면 오히려 우리 인체나 동물의 생체조직에는 대단히 해롭다,

그러므로 은색한지(54)를 사용할 때는 녹색한지를 제외시키는 것이 기능상 우수하므로 은색한지(54)와 녹색한지의 사용은 대체 재료로 사용하는 것이 상식인데 세균을 억제시킬 때와 악취제거를 위한 사용과는 구별되므로 악취용으로 사용되는 환경 분야 종사자에게 착용시키는 곳에는 은색한지(54) 대신에 녹색한지로 대체하는 것이 기능상 좋다는 것이다,

Claims (1)

1. 외측외장직포(70)와 내측외장직포(72)를 겹쳐 제작되는 다중기능성 공기흡입 안면마스크(10) 제작방법에 있어서,
   닥나무껍질(40) 재료로 제조되는 무색한지(50) 중 일부를 황토미세분말(30)을 일정비율로 물과 혼합하여 제조되는 황토용액에 일정시간 침지시키고 건조시켜 제조되는 황색한지(52)와,
   상기 무색한지의 일부에 은가루(20)를 나노화시키고 물과 혼합하여 제조되는 나노용액에 일정시간 침지시키고 건조시켜 제조되는 은색한지(54)와,
   상기 무색한지의 일부를 녹색미량광물질과 물을 혼합하여 제조되는 광물용액에 일정시간 침지시키고 건조시켜 제조되는 녹색한지와,
   무 처리로 남은 상기 무색한지 1매와 상기 황색한지 1매와 상기 은색한지 또는 상기 녹색한지 1매를 차례로 겹쳐 봉제로 내장패드(56)로 제작하고, 제작된 상기 내장패드를 상기 외측외장직포와 상기 내측외장직포 사이에 삽입하여 봉합으로 제작되는 것이 특징인 다중기능성 공기흡입 안면마스크 제작방법

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