KR20210155511A - 나노 섬유를 이용한 항균 마스크 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 나노 섬유를 이용한 항균 마스크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마스크 제작시에 부피에 비해 표면적이 엄청나게 큰 나노 섬유로 이루어지는 필터층과 원사에 금속 입자를 코팅하여 직조한 섬유 또는 섬유에 금속 입자가 첨가된 수지를 코팅하여 이루어지는 섬유로 이루어지는 항균층으로 구성되도록 하여, 비말, 미세먼지, 황사, 꽃가루와 같은 분진을 효과적으로 차단하고 기존의 KF 및 덴탈 마스크에 비해 호흡이 용이하도록 하면서도 마스크 착용 후 마스크에 달라붙는 세균과 바이러스를 빠른 시간안에 사멸시키도록 하는 나노 섬유를 이용한 항균 마스크에 관한 것이다.
본 발명의 폴리에스테르 계열의 원료를 전기방사하여 망사형태로 형성되는 나노 섬유로 이루어지는 필터층(11)과, 원사에 금속 입자를 코팅하여 직조한 섬유 또는 섬유에 금속 입자가 첨가된 수지를 코팅하여 이루어지는 섬유로 이루어져, 필터층(11)에 일체로 봉제하여 구성되는 항균층(12)으로 이루어지는 마스크부(10)와, 마스크부(10)의 양측에 구성되는 귀걸이부(20)로 이루어진다.

Description

나노 섬유를 이용한 항균 마스크{Antibacterial mask}
본 발명은 나노 섬유를 이용한 항균 마스크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마스크 제작시에 부피에 비해 표면적이 엄청나게 큰 나노 섬유로 이루어지는 필터층과 원사에 금속 입자를 코팅하여 직조한 섬유 또는 섬유에 금속 입자가 첨가된 수지를 코팅하여 이루어지는 섬유로 이루어지는 항균층으로 구성되도록 하여, 비말, 미세먼지, 황사, 꽃가루와 같은 분진을 효과적으로 차단하고 기존의 KF 및 덴탈 마스크에 비해 호흡이 용이하도록 하면서도 마스크 착용 후 마스크에 달라붙는 세균과 바이러스를 빠른 시간안에 사멸시키도록 하는 나노 섬유를 이용한 항균 마스크에 관한 것이다.
마스크는 위생상 바이러스, 병균, 미세먼지 등의 흡입 및 비산을 막기 위해 코와 입을 가리도록 착용하는 것으로서, 용도에 따라 위생 마스크, 산업용 마스크 등으로 구분된다.
일반적으로 면 마스크와 같은 마스크는 여과기능이 떨어지며 코로나 바이러스가 붙어있는 비말 차단하지 못하는 문제점이 있었으며, 이를 극복하고자 멜트브로운과 같은 소재의 일회용 마스크 들은 여과기능은 우수하지만 통풍성이 떨어지고 호흡이 곤란한 문제점이 있었으며, 고가임에도 불구하고 1회만 사용하도록 하여 경제성이 떨어질 뿐만 아니라 형태가 금방 망가지는 문제점이 있었다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허공개 제10-2008-0041154호 "분진흡입 방지용 망사마스크"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 '투명하거나 피부색과 일치되는 연질의 나일론망사 중 하나를 택하여 마스크본체(3)를 성형하고, 망사로 된 마스크(3)의 비공에 해당되는 부위에 찍찍이(속어)암컷(1)을 부착 고정시키고, 거기에 필터의 일면에 찍찍이수컷(2)이 부착 고정된 필터(2)를 마스크본체(3)의 찍찍이암컷(1)에 수시로 교환 접속하여 사용할 수 있도록 만들어진 분진흡입 방지용 망사마스크'를 제안한다.
그러나 상기 배경기술은 내부에 필터(2)가 구성되어 필터의 재사용이 불가능하며 호흡이 곤란한 문제점이 있었다.
특허공개 제10-2008-0041154호 "분진흡입 방지용 망사마스크"
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마스크 제작시에 나노 섬유를 이용하여 마스크를 제작하도록 하여 부피에 비해 표면적이 엄청나게 커서 필터로서의 효과를 극대화시켜 비말, 미세먼지, 황사, 꽃가루와 같은 분진을 효과적으로 차단할 수 있고, 기존의 KF 및 덴탈 마스크에 비해 공극이 커서 호흡이 용이하며, 내구성 및 형태유지가 탁월해 여러 번 세척 및 재사용이 가능하면서도 형태를 유지할 수 있는 나노 섬유를 이용한 항균 마스크를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 폴리에스테르 계열의 원료를 전기방사하여 망사형태로 형성되는 나노 섬유로 이루어지는 필터층(11)과, 원사에 금속 입자를 코팅하여 직조한 섬유 또는 섬유에 금속 입자가 첨가된 수지를 코팅하여 이루어지는 섬유로 이루어져, 필터층(11)에 일체로 봉제하여 구성되는 항균층(12)으로 이루어지는 마스크부(10)와, 마스크부(10)의 양측에 구성되는 귀걸이부(20)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노 섬유를 이용한 항균 마스크를 제공하고자 한다.
또한, 마스크부(10)는 나노 섬유로 이루어지는 제1 나노층(111) 및 제2 나노층(112)의 겹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노 섬유를 이용한 항균 마스크를 제공하고자 한다.
또한, 제1 나노층(111) 및 제2 나노층(112)는 망사의 공극의 크기가 차이나도록 구성되는 것을 특징으로 하는 나노 섬유를 이용한 항균 마스크를 제공하고자 한다.
또한, 항균층(12)은 제1 나노층(111) 및 제2 나노층(112)의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 나노 섬유를 이용한 항균 마스크를 제공하고자 한다.
또한, 항균층(12)의 금속 입자는 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 것을 특징으로 하는 나노 섬유를 이용한 항균 마스크를 제공하고자 한다.
또한, 항균층(12)의 섬유는 은을 코팅한 폴리에스테르 계열의 은사와 목화로 만든 면사를 혼합하여 직조하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노 섬유를 이용한 항균 마스크를 제공하고자 한다.
본 발명의 나노 섬유를 이용한 항균 마스크는 마스크 제작시에 부피에 비해 표면적이 엄청나게 큰 나노 섬유로 이루어지는 필터층과 원사에 금속 입자를 코팅하여 직조한 섬유 또는 섬유에 금속 입자가 첨가된 수지를 코팅하여 이루어지는 섬유로 이루어지는 항균층으로 구성되도록 하여, 비말, 미세먼지, 황사, 꽃가루와 같은 분진을 효과적으로 차단하고 기존의 KF 및 덴탈 마스크에 비해 호흡이 용이하도록 하면서도 마스크 착용 후 마스크에 달라붙는 세균과 바이러스를 빠른 시간안에 사멸시키도록 하며, 내구성 및 형태유지가 탁월해 여러 번 세척 및 재사용이 가능하면서도 형태를 유지할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 나노 섬유를 이용한 항균 마스크의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 나노 섬유를 이용한 항균 마스크에서 마스크부의 다양한 실시예의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 필터층 나노코팅 방진망의 분진포집효율 시험결과를 도시한 도이다.
도 4는 본 발명의 항균층 은사원단의 시험결과를 도시한 도이다.
아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 나노 섬유를 이용한 항균 마스크의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 나노 섬유를 이용한 항균 마스크에서 마스크부의 다양한 실시예의 단면도이다.
도 1에서와 같이, 본 발명의 나노 섬유를 이용한 항균 마스크(1)는 일반적인 마스크와 동일하게 사용자의 입과 코를 가려주는 마스크부(10)와 마스크부(10)의 양측에 구성되어 사용자의 귀에 걸수 있도록 구성되는 귀걸이부(20)로 이루어진다.
본 발명에서는 특히, 마스크부(10)는 폴리에스테르 계열의 원료를 전기방사하여 망사형태로 형성되는 나노 섬유로 이루어지는 필터층(11)과, 원사에 금속 입자를 코팅하여 직조한 섬유 또는 섬유에 금속 입자가 첨가된 수지를 코팅하여 이루어지는 섬유로 이루어져, 필터층(11)에 일체로 봉제하여 구성되는 항균층(12)으로 이루어진다.
필터층(11)을 구성하는 나노 섬유는 지름이 수십에서 수백 나노미터(1나노미터=10억분의 1m)에 불과한 초극세(超極細)실이다. 굵기가 머리카락의 5백분의 1정도에 불과한 첨단 소재로 나노실을 활용할 경우 섬유를 현재보다 1백분의 1정도로 가늘게 만들 수 있다.
원료인 고분자물질에 고전압 전기장을 걸면, 원료물질 내부에서 전기적 반발력이 생겨 분자들이 뭉치고 나노 크기의 실 형태로 갈라진다. 전기장이 강할수록 가늘게 찢어지기 때문에 10~1,000 나노미터의 가늘기로 실이 뽑아진다.
나노 섬유는 부피에 비해 표면적이 엄청나게 크기 때문에 필터로서의 효과를 극대화시켜 비말, 미세먼지, 황사, 꽃가루와 같은 분진을 효과적으로 차단할 수 있고, 기존의 KF 및 덴탈 마스크에 비해 공극이 커서 호흡이 용이하며, 내구성 및 형태유지가 탁월해 여러 번 세척 및 재사용이 가능하면서도 형태를 유지할 수 있다.
이와 같은 필터층(11)을 형성하는 나노 섬유는 폴리에스테르 계열의 원료를 전기방사하여 제작되며, 특히, 망사형태로 제작하여 호흡이 용이하도록 하며, 망사형태로 제작시에 형태 유지가 용이하여 재사용 및 세척이 용이한 장점도 있다.
특히, 필터층(11)은 1겹으로 이루어지도록 할 수도 있으나, 도 2에서와 같인, 나노 섬유로 이루어지는 제1 나노층(111) 및 제2 나노층(112)의 겹으로 이루어지도록 할 수 있다.
이때에는 제1 나노층(111) 및 제2 나노층(112)의 공극의 크기가 동일하게 유지되도록 할 수도 있으나, 효과적으로 비말, 미세먼지, 황사, 꽃가루와 같은 분진을 차단하도록, 제1 나노층(111)과 제2 나노층(112)의 망사에서 공극의 크기가 다르게 형성되도록 할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 나노코팅 방진망의 분진포집효율 시험결과를 도시한 도이다.
도 3에서와 같이, 본 발명의 폴리에스테르 계열의 원료를 전기방사하여 망사형태로 형성되는 나노 섬유(나노코팅 방진망)의 분진포집효율을 시헙하였다.
시험조건은 시험풍속 1.0m/s, 말기 압력손실 76mmAq 였으며, 분진포집효율은 93.2%에 달하여 분진포집효율이 뛰어난 것을 알 수 있다.
항균층(12)은 원사에 금속 입자를 코팅하여 직조한 섬유 또는 섬유에 금속 입자가 첨가된 수지를 코팅하여 이루어지는 섬유로 이루어져, 필터층(11)에 일체로 봉제하여 구성된다.
항균층(12)를 이루는 섬유의 경우에는 항균 성능을 부여하기 위하여 별도의 금속 입자를 코팅하도록 한다.
이때의 섬유는 원사에 금속 입자를 코팅하여 직조하여 사용하도록 할 수도 있으며, 섬유에 별도로 금속 입자를 코팅하여 사용하도록 할 수 있다.
원사 자체에 금속 입자를 코팅하는 경우에는 원가가 상승될 수 있거나, 제품의 불량이 발생하는 등 문제점이 많아 생산 라인에 적용하기가 어렵기 때문에, 섬유 자체에 금속 입자를 코팅하도록 할 수 있다.
이때, 금속 입자를 섬유에 직접 코팅이 어렵기 때문에, 별도의 다양한 공지의 수지 재료에 금속 입자를 혼합하여 수지 자체에 기능성을 부여한 액상형태로 만든후 금속 입자가 혼합된 수지를 섬유에 코팅하도록 하는 것이다.
금속 입자는 고전압 방식으로 금속을 터트려 나노 입자를 얻어낼 수 있으며, 이때 사용되는 액상은 메탄올, 에탄올, 부탄올 등의 알콜류 및 아세톤, 톨루엔, 등의 용제류 등 공지의 다양한 재료가 가능하다.
또한, 상기 금속 입자의 침전을 제어하기 위해, EDTA, NTA, APO, PNA, DTA, CTA, SCN 및 폴리카보네이트(Plolycarbonate) 계열 등을 사용할 수 다.
이상과 같은 금속 입자를 수지에 혼합함으로써, 사용자의 피부에 직접 닿는섬유의 내측면에 코팅되도록 하여 항균 기능을 극대화 할 수 있다.
금속 입자는 항균 기능을 부여하기 위하여 다양한 금속을 사용할 수 있으며, 금속 입자로서 은(Ag)을 첨가할 수 있으며, 이외에도 항균 기능을 향상시키기 위해 구리(Cu) 또는 알루미늄(Al)의 금속 입자를 첨가할 수도 있다.
은이나 구리, 알루미늄의 금속 입자를 한가지 또는 두가지 이상 혼합하여 항균 특성을 가짐으로써 항균층(12)에서의 세균 번식을 막도록 할 수 있다.
은(銀)은 천연물질 중에서 가장 항균력이 강하다. 그래서 과거부터 동서양의 모든 문화권에서 천연 방부제, 천연항생제로 다양하게 이용되었다. 은은 5분 이내에 650여 가지 이상의 세균과 바이러스를 사멸한다고 알려진다.
따라서, 본 발명에서는 은을 코팅한 폴리에스테르 계열의 은사(銀絲)와 목화로 만든 면사(棉絲) 섬유를 이용하여 항균, 항바이러스 기능이 있는 항균 원단(原緞)으로 항균층(12)을 제작한다.
도 4는 본 발명의 은사원단의 시험결과를 도시한 도이다.
도 4에서와 같이, 면사와 은사를 비교하여 항균도를 시험한 결과 은사의 경우 세균과 바이러스는 빠른 시간 안에 사멸되는 것을 알 수 있다.
이때, 은사 만을 사용하는 경우에는 가격이 상승되고 착용감이 좋지 않을 수 있기 때문에, 본 발명에서는 은을 코팅한 폴리에스테르 계열의 은사와 목화로 만든 면사를 혼합하여 직조한 섬유로 항균층(12)을 형성하도록 한다.
은사와 면사는 편직, 바람직하게는 교편직, 또는 줄무늬 형태가 나타나도록 교편직할 수도 있다.
상기와 같은 본 발명의 나노 섬유를 이용한 항균 마스크는 마스크 제작시에 부피에 비해 표면적이 엄청나게 큰 나노 섬유로 이루어지는 필터층과 원사에 금속 입자를 코팅하여 직조한 섬유 또는 섬유에 금속 입자가 첨가된 수지를 코팅하여 이루어지는 섬유로 이루어지는 항균층으로 구성되도록 하여, 비말, 미세먼지, 황사, 꽃가루와 같은 분진을 효과적으로 차단하고 기존의 KF 및 덴탈 마스크에 비해 호흡이 용이하도록 하면서도 마스크 착용 후 마스크에 달라붙는 세균과 바이러스를 빠른 시간안에 사멸시키도록 하며, 내구성 및 형태유지가 탁월해 여러 번 세척 및 재사용이 가능하면서도 형태를 유지할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.
지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.
1 : 마스크
10 : 마스크부
11 : 필터층
111 : 제1 나노층
112 : 제2 나노층
12 : 항균층
20 : 귀걸이부

Claims (6)

  1. 폴리에스테르 계열의 원료를 전기방사하여 망사형태로 형성되는 나노 섬유로 이루어지는 필터층(11)과, 원사에 금속 입자를 코팅하여 직조한 섬유 또는 섬유에 금속 입자가 첨가된 수지를 코팅하여 이루어지는 섬유로 이루어져, 필터층(11)에 일체로 봉제하여 구성되는 항균층(12)으로 이루어지는 마스크부(10)와,
    마스크부(10)의 양측에 구성되는 귀걸이부(20)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노 섬유를 이용한 항균 마스크.
  2. 청구항 1에 있어서,
    마스크부(10)는 나노 섬유로 이루어지는 제1 나노층(111) 및 제2 나노층(112)의 겹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노 섬유를 이용한 항균 마스크.
  3. 청구항 2에 있어서,
    제1 나노층(111) 및 제2 나노층(112)는 망사의 공극의 크기가 차이나도록 구성되는 것을 특징으로 하는 나노 섬유를 이용한 항균 마스크.
  4. 청구항 2에 있어서,
    항균층(12)은 제1 나노층(111) 및 제2 나노층(112)의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 나노 섬유를 이용한 항균 마스크.
  5. 청구항 1에 있어서,
    항균층(12)의 금속 입자는 은(Ag), 구리(Cu) 및 알루미늄(Al) 중 어느 하나 또는 하나 이상을 혼합한 것을 특징으로 하는 나노 섬유를 이용한 항균 마스크.
  6. 청구항 1에 있어서,
    항균층(12)의 섬유는 은을 코팅한 폴리에스테르 계열의 은사와 목화로 만든 면사를 혼합하여 직조하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노 섬유를 이용한 항균 마스크.
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