KR20210130045A - 서브필터층을 포함하여 낮은 흡기저항 및 여과효율이 향상된 마스크 - Google Patents

서브필터층을 포함하여 낮은 흡기저항 및 여과효율이 향상된 마스크 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 마스크는 최외층; 서브필터층; 메인필터층; 및 최내층이 순차적으로 적층된 구조이며, 상기 서브필터층은, 통기도가 200~2,000CFM인 멜트블로운 부직포를 포함하며, TSI 8130 여과효율 측정장비를 이용하여, 2% NaCl 수용액으로 제조된 0.3㎛ 입자크기의 에어로졸을 분당 95L의 양으로 측정 시 차압(Resistance)이 0.1~3.0mmH2O인 것을 특징으로 하며, TSI 8130 여과효율 측정장비를 이용하여, 2% NaCl 수용액으로 제조된 0.3㎛ 입자크기의 에어로졸을 분당 32L의 양으로 측정 시 효율(Efficiency)이 70% 이상인 마스크이다.

Description

서브필터층을 포함하여 낮은 흡기저항 및 여과효율이 향상된 마스크{A mask including a sub-filter layer and having improved intake resistance and filtering efficiency}
본 발명은 서브필터층을 포함하여 낮은 흡기저항 및 여과효율이 향상된 마스크에 관한 것이다.
공기 중의 분진, 먼지, 황사 등이 사람의 호흡기로 침투하는 것을 막기 위하여 방진 마스크 또는 황사 마스크를 사용하며, 최근에는 메르스 등 호흡기 질환의 병균이 전염되는 것을 막기 위한 목적으로도 마스크가 널리 사용되고 있다. 특히 봄철에 자주 발생하는 황사는 중국, 몽고 등에서 발생한 먼지 중에 미세먼지 및 초미세먼지 성분이 많이 함유되어 있을 아니라 중금속 오염 성분들까지 포함되어 있어서 황사에 사람이 그대로 노출되면 호흡기 질환을 앓을 염려가 있다.
황사, 미세먼지 및 병균 등이 호흡기로 침투하는 것을 막기 위해서는 방진 마스크, 황사 마스크 또는 보건용 마스크를 착용하는 것이 권장되고 있다. 그러나, 기존의 방진, 황사, 보건용 마스크들은 방진성능 및 미세먼지 포집률 자체는 좋으나, 사람이 착용 후 호흡이 쉽지 않아 착용이 꺼려지는 단점이 있었다. 특히, 성인에 비하여 어린이나 노약자의 경우, 마스크를 착용한 상태에서의 호흡은 더욱 쉽지 않은 문제가 있다.
한편, 정전처리된 마스크는 최외층, 정전필터층 및 최내층이 순차적으로 적층된 3층 구조이거나, 상기 최외층과 정전필터층 사이에 마스크의 형태 안정성을 부여해주는 써멀본드 부직포가 추가된 4층 구조가 일반적이다. 그러나, 전술한 3층 구조의 경우에는 높은 흡기저항 및 배기저항으로 인하여, 사람이 착용 후 호흡 시 최외층과 정전필터층이 밀착되어 공기의 흐름성이 저하되어 호흡이 쉽지 않은 문제가 발생하게 된다. 또한, 전술한 4층 구조의 경우에는 써멀본드 부직포로 인하여 마스크의 형태 안정성은 확보할 수 있으나, 써멀본드 부직포 자체의 먼지 필터 효율이 없어 마스크 제조 비용만 높아지게 된다.
이에, 기존의 황사 마스크 또는 방진 마스크의 방진, 미세먼지 제거성능을 그대로 유지하거나 상승시킨 상태에서 통기성을 대폭 향상시켜 숨쉬기 편한 마스크의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 형태안정성을 유지할 수 있는 멜트블로운 부직포 소재의 서브필터층을 포함함으로써, 마스크 착용 시 호흡이 쉬우며, 흡기저항은 낮고 여과효율이 향상된 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스크는, 평량이 10~100g/m2인 부직포를 포함하는 최외층; 평량이 20~200g/m2이고, 두께가 0.1~5.0mm이며, 통기도가 200~2,000CFM인 멜트블로운 부직포를 포함하며, TSI 8130 여과효율 측정장비를 이용하여, 2% NaCl 수용액으로 제조된 0.3㎛ 입자크기의 에어로졸을 분당 95L의 양으로 측정 시 차압(Resistance)이 0.1~3.0mmH2O인 서브필터층; 평량이 10~100g/m2이며, 정전 처리된 부직포를 포함하는 메인필터층; 및 평량이 10~100g/m2인 부직포를 포함하는 최내층이 순차적으로 적층된 구조이며, 상기 최외층, 상기 서브필터층, 상기 메인필터층 및 상기 최내층의 각 부직포들은 각각 독립적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리올레핀계를 포함하는 소재로 이루어지며, TSI 8130 여과효율 측정장비를 이용하여, 2% NaCl 수용액으로 제조된 0.3㎛ 입자크기의 에어로졸을 분당 32L의 양으로 측정 시 효율(Efficiency)이 70% 이상이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스크는, 상기 서브필터층의 멜트블로운 부직포가 표면이 거친 그물망 형태의 3차원 적층 구조일 수 있다.
본 발명의 상기 서브필터층은, TSI 8130 여과효율 측정장비를 이용하여, 2% NaCl 수용액으로 제조된 0.3㎛ 입자크기의 에어로졸을 분당 32L의 양으로 측정 시 여과효율이 50% 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 서브필터층의 부직포는 KS K 0693 항균도 시험에서 정균 감소율이 99.9% 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 서브필터층은 유색일 수 있다.
또한, 본 발명의 서브필터층은 2개 이상의 부분으로 분할된 형태일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 낮은 흡기저항을 가지면서 비교적 큰 먼지입자를 포집하는 서브필터층을 포함함에 따라, 마스크 착용 시 보다 안정적인 효율과 호흡이 쉽고 마스크의 수명이 향상될 수 있다.
또한, 서브필터층은 그물망 형태의 3차원 적층 구조로, 배기 시 서브필터층과 최외층, 메인필터층이 밀착되는 것을 방지하여, 유로를 확보하고 공기의 흐름성을 향상시켜 낮은 배기저항을 확보할 수 있다.
도 1 내지 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 일부를 나타내는 사시도들이다.
도 4 내지 12는 본 발명의 다양한 실시양태에 따른 마스크를 나타내는 측면도들이다.
도 13은 종래의 마스크에 공기가 통과하는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크에 공기가 통과하는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 마스크를 구성하는 서브필터층을 촬영한 사진이다.
도 16 내지 20은 본 발명의 마스크를 다양한 각도에서 촬영한 사진들이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 또한, 본 출원에서 "상에" 배치된다고 하는 것은 상부뿐 아니라 하부에 배치되는 경우도 포함하는 것일 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하고자 한다.
일 실시예에 따른 마스크는 최외층(10); 서브필터층(20); 메인필터층(30); 및 최내층(40)이 순차적으로 적층된 구조일 수 있다.
도 1 내지 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크의 일부를 나타내는 사시도들이며, 도 4 내지 12는 본 발명의 다양한 실시양태에 따른 마스크를 나타내는 측면도들이이며, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크에 공기가 통과하는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이다.
먼저, 최외층(10)은 외부의 이물질(분진, 먼지, 황사 등)을 1차로 걸러내며, 흡기저항에 의한 밀착을 방지하여 유로를 확보하고 공기의 흐름성을 향상시켜 마스크의 낮은 흡기저항을 확보하는 역할을 한다. 이러한 최외층(10)은 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 스펀본드 부직포 등과 같은 합성섬유 부직포로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 최외층(10)의 부직포는 폴리에틸렌테레프탈레이트 단독 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 함유하거나, 또는 폴리올레핀계 단독 또는 폴리올레핀계를 함유하는 소재로 이루어질 수 있다. 이러한 부직포의 평량은 10~100g/m2일 수 있고, 바람직하게는 30~60g/m2일 수 있다.
서브필터층(20)은 비교적 큰 먼지입자를 포집하며, 마스크의 형태 안정성을 유지하는 역할을 할 수 있다. 이러한 서브필터층(20)은 부직포 1겹 또는 2겹 이상을 포함하며, 부직포에 정전기를 부여하여 형성되거나, 항균 처리된 것일 수 있다. 또한, 서브필터층(20)은 평량이 20~200g/m2일 수 있고, 바람직하게는 50~100g/m2일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며 마스크의 형태에 따라 상기 범위 내에서 적절하게 조절 가능하다.
또한, 서브필터층(20)은 두께가 0.1~5.0mm, 바람직하게는 0.6~0.9mm인 그물망 형태의 3차원 적층 구조인 것이 바람직하며, 통기도가 200~2,000CFM, 바람직하게는 200~800CFM 인 것이 바람직하다. 서브필터층(20)의 두께 및 통기도가 상기 범위일 경우, 마스크의 형태 안정성을 부여할 수 있고, 최외층(10)과 메인필터층(30)이 밀착되는 것을 방지하여 공기의 이동통로를 확보할 수 있어, 마스크 착용 시 호흡이 쉽도록 하며 필터효과로 보다 안정적인 효율을 가질 수 있다.
도 14는 본 발명의 서브필터층을 포함하는 마스크를 도시하고 있다. 도 14를 참조하면, 본 발명의 마스크를 구성하는 서브필터층(20)은, 표면이 거친 그물망 형태로 서브필터층을 구성하는 섬유(60)가 3차원 적층 구조를 가지고 있으므로, 공극(70)이 상대적으로 넓어져 호흡 시 공기가 원활하게 유입되고, 배출될 수 있어, 낮은 차압을 가질 수 있는 것이다.
한편, 도 13은 종래의 써멀본드 부직포층(21)을 포함하는 마스크를 도시하고 있다. 도 13을 참조하면, 상기 써멀본드 부직포층(21)은 써멀본드 부직포층을 구성하는 섬유(61)가 3차원 적층 구조가 아닌 2차원 구조로, 써멀본드 부직포층(21)과 인접하는 층들과의 밀착이 이루어지면서 공극(70)이 상대적으로 좁아져, 호흡 시 공기가 원활하게 유입되거나 배출되기 어렵다.
아울러, 본 발명의 서브필터층(20)은 0.1~3.0mmH2O, 바람직하게는 0.1~1.0mmH2O로 낮은 차압을 가질 뿐 아니라, 비교적 큰 먼지입자를 포집하여 후술하는 메인필터층(30)에 큰 먼지입자와 작은 먼지입자가 집중되는 눈막힘 현상이 발생하는 것을 분산 억제시켜 마스크 착용 시 보다 안정적인 효율과 호흡이 쉽고 마스크의 수명이 향상될 수 있다.
여기서, 차압 측정은 TSI 8130 여과효율 측정장치를 이용하였으며, 일반적으로 사용하는 필터 측정방법에 따라 측정하였다. 구체적으로는, 95 l/min의 기류 속도에서 염화나트륨이 함유된 에어로졸을 부직포에 통과시켜 통과 전후의 압력 손실 값으로부터 측정하였다. 이때, 상기 에어로졸은 염화나트륨을 증류수에 용해시켜 2중량%의 염화나트륨 수용액을 만든 후, 염화나트륨이 0.3 ㎛ 정도의 크기를 갖도록 히터 장치에 의해 수분을 기화시켜 제조하였다.
한편, 서브필터층(20)은 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 올레핀계 멜트블로운 부직포인 것이 바람직하며, 표면이 거친 그물망 형태의 3차원 적층 구조인 것이 바람직하다. 이로 인하여 마스크를 통한 공기의 흐름성을 향상시켜 낮은 흡기저항을 확보할 수 있음과 동시에, 최외층(10)과 메인필터층(30)의 밀착을 방지하고, 마스크의 형태안정성을 부여할 수 있다. 구체적으로, 서브필터층(20)의 부직포는 폴리에틸렌테레프탈레이트 단독 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 함유하거나, 또는 폴리올레핀계 단독 또는 폴리올레핀계를 함유하는 소재로 이루어질 수 있다.
일례로, 폴리올레핀계 멜트블로운 부직포는 용융지수가 1,000g/10min이하인 폴리올레핀계 칩을 압출기에 투입한 후, 방사노즐을 거쳐 용융방사하는 단계; 고온·고압 열풍에 의해서 극세 섬유화하는 단계; 및 수집체에 적층하여 멜트블로운 부직포를 형성하는 단계로 제조될 수 있다.
이하, 폴리올레핀계 멜트블로운 부직포(이하, 폴리올레핀계 부직포 원단)의 제조방법을 보다 구체적으로 설명한다.
첫 번째 단계에서는, 부직포 제조장치에 폴리올레핀계 칩을 투입한다.
이때, 폴리올레핀은 C2 내지 C2O 단량체에서 제조된 폴리올레핀을 포함하는 것을 의미한다. 이것은 공중합체 및 삼원공중합체, 예컨대, 메탈로센 촉매와 함께 중합반응한 결과로서의 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함한다. 에틸렌, 프로필렌, 1-뷰텐, 1-헥센, 4-메틸-1-펜텐 및 1-옥텐 등의 α-올레핀의 단독 또는 공중합체인 고압법 저밀도 폴리에틸렌, 선상 저밀도 폴리에틸렌(소위 LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌(프로필렌 단독중합체), 프로필렌 랜덤 공중합체, 폴리1-뷰텐, 폴리4-메틸-1-펜텐, 에틸렌·프로필렌 랜덤 공중합체, 에틸렌·1-뷰텐 랜덤 공중합체, 프로필렌·1-뷰텐 랜덤 공중합체 등이 있고, 이 중에서도 프로필렌계 중합체가 바람직하다.
폴리프로필렌 수지는 석유화학공장에서 얻어지는 열가소성 수지로서, 일반적으로 폴리프로필렌은 완구류, 소형가전, 식기, 물통, 투명용기, 포장용 필름, 의류, 카펫, 이불솜 등의 용도로 사용되어 인체 친화형 소재로 불린다. 이러한 프로필렌계 중합체로서는, 융점(Tm)이 155℃이상, 바람직하게는 157 ~ 165℃의 범위에 있는 프로필렌의 단독중합체 또는 프로필렌과 극소량의 에틸렌, 1-뷰텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐, 4-메틸-1-펜텐 등의 탄소수 2이상(단, 탄소수 3을 제외한다), 바람직하게는 2~8(단, 탄소수 3을 제외한다)의 1종 또는 2종 이상의 α-올레핀의 공중합체이고, 가장 바람직하게는 프로필렌 단독중합체이다.
본 발명의 폴리올레핀계 칩은, 용용지수(MFR, ASTM D 1238에 의거하여 하중 2.16kg, 230℃에서 측정)가 1,000g/10min 이하이고, 보다 바람직하게는 30~600g/10min 의 범위이다. 용융지수가 1,000g/min을 초과할 경우, 부직포 원단의 거칠기가 충분하지 않아 상품성이 저하되는 문제가 있다.
이후, 부직포 제조장치에 투입된 원료가 멜트블로운 부직포 제조장치의 압출기와 방사 노즐을 거쳐 용융방사가 이루어지고, 고온 고압의 열풍에 의한 연신으로 극세섬유화한다. 즉, 용융된 재료가 매우 작은 직경을 갖고 한 줄로 배열된 방사 노즐을 통하여 방사되면, 고압 열풍을 통해 이를 연신시켜 10㎛ 이하의 극세섬유인 마이크로 파이버 상으로 토출이 이루어지도록 한다.
멜트블로운 부직포 제조방법은 폴리프로필렌과 같은 열가소성 수지를 이용하여 필라멘트 섬유를 제조할 때 고압의 공기로 필라멘트에 충격을 주어 섬유를 방사하고 랜덤하게 웹을 형성시키는 방법이다. 멜트블로운 부직포는 스펀본드 부직포에 비하여 극세 섬유로 할 수 있기 때문에, 유연성이 우수하고, 단일로 또는 다른 부직포 등과 적층하여 필터 용도를 비롯해 위생재, 의복, 포장재, 전지용 세퍼레이터 등에 이용되고 있다. 최종제품의 성질은 공정변수에 의해 쉽게 영향을 받는다.
이후, 수집체인 다공체 컨베이어 벨트 상에 적층되어 멜트블로운 부직포를 형성한다.
이러한 특성을 갖는 원단을 만들기 위해서는 원료와 다이온도, 공정에어(air)량, 생산량, 수집체와 다이와의 거리 등의 공정 변수가 매우 중요하다.
보다 구체적인 실시예로 폴리프로필렌의 경우 공정변수는 다음과 같다.
다이의 온도는 230~280℃로 설정하였다. 230℃미만의 너무 낮은 온도에서는 압출기와 다이의 압력이 높이 상승하여 방사가 제대로 이루어지지 않고, 노즐이 막히는 등의 현상이 발생하는 단점이 있었으며, 280℃를 초과하는 높은 온도에서는 원단에 알갱이와 같은 샷이 발생하는 문제가 있었다.
공정에어량은 웹을 10㎛이하의 극세 섬유로 만들기 위한 조건으로서, 너무 낮은 공정 에어량은 노즐 막힘의 원인이 되고, 공정에어량이 세면 셀수록 더욱 가는 섬유가 만들어지나 너무 높은 에어량은 수집체에 적층되지 않고 날아가 버리는 경향을 나타내었다.
생산량은 단위 시간당 하나의 홀에서 토출되는 부피를 나타내는 것으로, 최종적으로 무게로 사용되기 때문에 무게로 환산이 이루어진다. 생산량이 너무 작은 경우에는 노즐 막힘 현상이 발생하고, 생산량이 너무 높은 경우에는 모터에 무리를 줄 수 있어 장시간동안 생산이 불가능하다.
다이와 수집체와의 거리인 DCD는 웹의 배향도에 영향을 주어 조밀도, 인장 강도 등이 변하게 된다. DCD가 너무 가까울 경우 섬유가닥이 수집체에 적층되지 않고 이탈되어 웹의 형성이 어려웠으며, 거리가 너무 먼 경우에는 섬유의 굵기가 굵어져 극세 섬유를 형성할 수 없었다.
본 발명에서의 최적 생산 조건은 다이 온도 230~280℃ 공정 에어량 20~40m3/min, 생산량 0.25~1.2cc/min/hole, 다이와 수집체와의 거리 15~45cm(Die to collector distance, DCD)일 수 있다.
또한, 마스크의 심미적 효과를 부여하기 위해, 서브필터층을 구성하는 멜트블로운 부직포의 제조 시, 폴리올레핀 칩과 함께 염료 마스터배치를 함께 투입할 수 있다. 이 같이 서브필터층에 색상을 부여하면 최외층을 염색하거나 인쇄하는 방식과 대비해 은은한 색상을 기대할 수 있는 효과가 있다.
메인필터층(30)은 비교적 작은 먼지입자를 포집하는 역할을 한다. 이러한 메인필터층(30)은 멜트블로운 부직포 1겹 이상을 포함하며, 부직포에 정전기를 부여하여 형성된 것일 수 있다. 구체적으로, 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 수도 있다. 또한, 메인필터층(20)은 평량이 10~100g/m2일 수 있고, 바람직하게는 30~50g/m2일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
최내층(40)은 착용자의 얼굴에 배치되는 층으로, 마지막으로 외부의 이물질(분진, 먼지, 황사 등)을 걸러내는 역할을 하며, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀계 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트 스펀본드 부직포 등과 같은 합성섬유 부직포로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 최내층(40)의 부직포는 폴리에틸렌테레프탈레이트 단독 또는 폴리에틸렌테레프탈레이트를 함유하거나, 또는 폴리올레핀계 단독 또는 폴리올레핀계를 함유하는 소재로 이루어질 수 있다. 이러한 부직포의 평량은 10~100g/m2일 수 있고, 바람직하게는 20~60g/m2일 수 있으며, 이 경우 마스크 착용 시 입가의 답답함이나 숨참을 방지할 수 있다.
전술한 바와 같은 마스크는 다층 구조(4층)로 TSI 8130 여과효율 측정장비를 이용하여, 평균입경 0.3㎛의 염화나트륨 에어로졸을 공기유량 32 LPM에서 통과시켰을 때 측정한 입자 제거율이 70% 이상을 만족하여 외부의 이물질을 효율적으로 걸러낼 수 있는 여과효율을 가진다.
또한, 낮은 흡기저항을 가지면서 비교적 큰 먼지입자를 포집하는 서브필터층을 포함함에 따라, 마스크 착용 시 보다 안정적인 효율과 호흡이 쉽고 마스크의 수명이 향상될 수 있다. 또한, 서브필터층은 그물망 형태의 3차원 적층 구조로, 최외층과 메인필터층이 밀착되는 것을 방지하여, 공기의 이동통로를 확보할 수 있어, 마스크 착용 시 입가의 답답함을 방지할 수 있다.
도 4 내지 12는 본 발명의 다양한 실시양태에 따른 마스크의 측면도들로, 도 5,8,11을 참조하면, 본 발명의 마스크를 구성하는 최외층, 서브필터층, 메인필터층 및 최내층 각각은 상부, 중앙부, 하부의 3개의 부분으로 분할되어 있는 형태를 가질 수 있다. 상기 상부는 마스크 착용자의 콧대 부위에 대응하는 부분으로 콧대의 일부분을 감싸는 형태로 솟아 있고, 상기 중앙부는 착용자의 콧볼, 입 및 양볼의 부위에 대응하는 부분을 감싸는 형태로, 들숨과 날숨에 의한 공기의 대부분이 유입되는 부분이며, 하부는 착용자의 턱 부위에 대응하는 부분으로 턱을 감싸는 형태일 수 있다.
상기 실시 양태와는 달리, 서브필터층 만은 2개 이상의 부분으로 분할된 형태를 가질 수도 있다. 구체적으로 상부와 하부로 나뉠 수 있고, 상부가 콧대 부위에 대응하는 부위이고 하부는 콧볼, 입, 양볼 및 턱 부위에 대응하는 부분을 감싸는 형태일 수 있다. 또한, 상부가 콧대, 콧볼, 입, 양복에 대응하는 부분을 감싸고, 하부가 턱 부위에 대응하는 부분을 감싸는 형태일 수도 있다.
도 6,9,12를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시 양태에 따른 마스크는, 4개의 부분으로 분할된 형태를 가질 수 있다. 이는 전술한 3개의 부분으로 분할된 형태에서, 중앙부를 2개로 분할한 형태이다. 4개로 분할한 경우 3개로 분할한 경우와 대비해 좀더 입체적인 형태로 제조될 수 있기 때문에, 코와 입주위에 대응하는 부위에 여유 공간이 생겨 호흡에 유리한 이점이 있다. 또한, 본 발명의 일 실시 양태에 따른 마스크는 서브필터층이 분할되지 않은 형태를 가질 수 있음은 물론이다.
본 발명에 있어서, 상기 서브필터층의 부직포는 KS K 0693 항균도 시험에서 정균감소율이 99.9% 이상의 항균성을 가질 수 있다. 서브필터층에 항균성을 부여하기 위하여, 부직포의 제조시 항균성 첨가제를 폴리올레핀 칩과 함께 투입할 수 있다.
상기 항균성 첨가제로는 항균성을 부여하는 소재라면 그 종류에 제한이 없으며, 구체적으로 질산은, 황산은 및 염화은으로 구성된 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다. 그리고 그 함량은 폴리올레핀 100중량부에 대하여 0.01 내지 5중량부일 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 하기 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
평량이 50g/m2인 스펀본드 부직포를 포함하는 최외층, 평량이 70g/m2인 멜트블로운 부직포를 포함하는 서브필터층, 평량이 40g/m2이며 정전처리된 멜트블로운 부직포를 포함하는 메인필터층, 평량이 50g/m2인 스펀본드 부직포를 포함하는 최내층을 순차적으로 적층하여 마스크를 제조하였다. 이때, 서브필터층의 두께는 0.8mm, 통기도는 500CFM이었으며, TSI 8130 여과효율 측정장비를 이용하여, 2% NaCl 수용액으로 제조된 0.3㎛ 입자크기의 에어로졸을 분당 95L의 양으로 측정 시 차압(Resistance)이 0.9mmH2O였다.
[비교예 1]
평량이 50g/m2인 스펀본드 부직포를 포함하는 최외층, 평량이 70g/m2인 써멀본드 부직포층, 평량이 40g/m2인 멜트블로운 부직포를 포함하는 메인필터층, 평량이 50g/m2인 스펀본드 부직포를 포함하는 최내층을 순차적으로 적층하여 마스크를 제조하였다.
[실험예 1]
실시예 1 및 비교예 1에서 각각 제조한 마스크를 10명의 사람에게 착용시켜 8시간 동안 호흡을 하도록 하였다. 호흡이 편한 경우에는 "○", 호흡이 다소 불편한 경우에는 "△", 호흡이 매우 불편한 경우는 "X" 로 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
호흡의 편의성 실시예 1 비교예 1
실험자1 ○ X
실험자2 ○ △
실험자3 ○ X
실험자4 ○ △
실험자5 ○ X
실험자6 ○ X
실험자7 ○ X
실험자8 ○ △
실험자9 ○ X
실험자10 ○ △
실시예 1 및 비교예 1에서 각각 제조한 마스크를, TSI 8130 여과효율 측정장비를 이용하여, 2% NaCl 수용액으로 제조된 0.3㎛ 입자크기의 에어로졸을 분당 95L의 양으로 여과효율을 각각 측정하였다. 여과 효율이 70% 이상이면 "우수", 여과 효율이 70% 미만이면 "불량"으로 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다.
구분 실시예 1 비교예 1
여과효율 우수 우수
비교예 1의 마스크는 서브필터층이 실시예 1의 마스크와 비교해 서브필터층의 형태안정성이 떨어져, 호흡시간이 지속될수록 마스크의 최내층이 얼굴에 밀착되는 결과, 마스크와 얼굴 사이의 공간이 줄어들어 호흡에 불편함이 있는 것으로 평가되었다. 반면 실시예 1의 마스크는 형태안정성이 우수한 벌키한 멀트블로운 부직포를 서브필터층으로 사용한 결과, 마스크를 장시간 착용하더라도 마스크와 얼굴 사이의 공간이 줄어들지 않아 호흡이 편한 것으로 평가되었다.
또한 실시예 1의 마스크는, 서브필터층 자체에 먼지를 여과하는 능력이 있어, 비교예 1의 마스크와 동등한 수준의 여과효율을 나타냈다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.
10: 최외층
20: 서브필터층
21: 써멀본드 부직포층
30: 메인필터층
40: 최내층
50: 귀걸이부
60 : 서브필터층을 구성하는 섬유
61 : 써멀본드 부직포층을 구성하는 섬유
70: 공극

Claims (6)

  1. 평량이 10~100g/m2인 부직포를 포함하는 최외층;
    평량이 20~200g/m2이고, 두께가 0.1~5.0mm이며, 통기도가 200~2,000CFM인 멜트블로운 부직포를 포함하며, TSI 8130 여과효율 측정장비를 이용하여, 2% NaCl 수용액으로 제조된 0.3㎛ 입자크기의 에어로졸을 분당 95L의 양으로 측정 시 차압(Resistance)이 0.1~3.0mmH2O인 서브필터층;
    평량이 10~100g/m2이며, 정전 처리된 부직포를 포함하는 메인필터층; 및
    평량이 10~100g/m2인 부직포를 포함하는 최내층이 순차적으로 적층된 구조이며,
    상기 최외층, 상기 서브필터층, 상기 메인필터층 및 상기 최내층의 각 부직포들은 각각 독립적으로 폴리에틸렌테레프탈레이트 또는 폴리올레핀계를 포함하는 소재로 이루어지며,
    TSI 8130 여과효율 측정장비를 이용하여, 2% NaCl 수용액으로 제조된 0.3㎛ 입자크기의 에어로졸을 분당 32L의 양으로 측정 시 효율(Efficiency)이 70% 이상인 마스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서브필터층의 상기 멜트블로운 부직포는 표면이 거친 그물망 형태의 3차원 적층 구조인 마스크.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 서브필터층은 TSI 8130 여과효율 측정장비를 이용하여, 2% NaCl 수용액으로 제조된 0.3㎛ 입자크기의 에어로졸을 분당 32L의 양으로 측정 시 여과효율이 50% 이상인 마스크.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 서브필터층의 부직포는 KS K 0693 항균도 시험에서 정균 감소율이 99.9% 이상인 마스크.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 서브필터층은, 유색인 것을 특징으로 하는 마스크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 서브필터층은 2개 이상의 부분으로 분할된 형태인 것을 특징으로 하는 마스크.
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