KR20220029798A - 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크 - Google Patents

Abstract

본 발명은 섬유시트로 형성되어 사용자의 호흡기를 포함하여 안면부를 감싸는 마스크 본체와, 상기 마스크 본체의 양단에 사용자의 귀에 걸어 고정하는 고정부가 형성되는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크에 있어서, 상기 마스크 본체의 센터라인에 굴곡와이어가 구비되어 마스크 상·하측을 콧등과 턱에 밀착되고 입부분이 이격되도록 곡선 형상으로 형성되는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크에 관한 것이다.

Description

호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크{Multi-functional and Hygienic Mask improved Smooth breathing}

본 발명은 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크에 관한 것으로, 와이어를 통해 마스크와 입이 이격되어 호흡이 원활하고 태양광 반사 및 수분을 배출을 통해 쾌적성이 향상되면서도 높은 항균·항바이러스을 가지는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크에 관한 것이다.

일반적으로 마스크는 코와 입과 같은 흡기부와 얼굴 부위를 차단하여 외부 공기, 먼지, 태양광 등으로부터 이들을 보호하기 위해 사용된다.

최근 미세먼지의 노출이 가중되고 있고 이러한 미세먼지의 인체유입을 차단하기 위하여 마스크를 사용한다. 또한 신종 코로나바이러스와 같이 전염성 병균으로부터 감염 또는 전염을 막기 위하여 일상생활에서 병원균 및 비말의 인체유입을 차단하기 위하여 마스크를 착용하는 경우가 점점 늘어나고 있다.

특히, 미세먼지를 차단함은 물론 자외선 차단, 항균 등 야외 활동시 다양한 기능을 발휘할 수 있는 기능성 마스크들이 다양하게 출시되고 있다.

이에, 대한민국 등록특허 제2127942호에서는 직물소재의 마스크에 있어서, 사용자의 호흡기를 포함하여 안면의 일부를 감싸도록 안착되고, 내부공간을 형성하는 안면부; 상기 안면부가 안면에 고정되도록 상기 안면부의 양측단부에 구비되는 귀걸이부; 상기 안면부의 하부에 위치하며 턱을 감싸도록 형성되는 턱받침부; 상기 안면부 내면의 중앙부 또는 전면에 겹쳐지도록 상기 안면부의 상부와 하부에 봉재되고, 상기 안면부와 분리되어 공간이 형성되며, 사용자의 안면 돌출 형상에 맞게 돌출된 형상이 유지되도록 형상유지수단을 포함하는 내피부; 및 상기 내피부의 내측 상부에 위치고정 되고, 사용자의 콧등 좌·우측에 반달모양으로 대향되게 부피감을 형성하여 콧등에 지지되고 탄성을 가지는 쿠션부재가 내장된 코쿠션지지대;를 포함하되, 상기 코쿠션지지대는, 상기 내피부 쪽으로 상기 쿠션부재 상면에 겹쳐지고, 사용자의 보정에 의해 형상이 유지되도록 박판의 금속시트 또는 금속메쉬 중에 선택되는 어느 하나의 밀착수단층을 더 포함하며, 상기 직물소재는, 에어로실버(aerosilver) 원사를 포함하여 직조된 신축성 있는 원단으로, 폴리진(polygiene)처리하여 항균, 소취, 흡한 속건 및 자외선 차단의 기능성을 갖는 것을 특징으로 하는 김서림 방지 기능을 갖는 항균 마스크에 대해 개시되어 있으며, 대한민국 등록특허 제1962863호에서는 얼굴에서 입과 코를 차단하기 위한 마스크본체; 상기 마스크본체의 양측에 각각 마련되고, 귀에 걸 수 있도록 하는 귀걸이부; 상기 마스크본체에서 상기 얼굴의 피부를 향하는 내측면 가장자리를 따라 부착되는 부착패드; 및 상기 부착패드의 노출면에 다수로 돌출되도록 마련되고, 상기 마스크본체가 상기 얼굴의 피부로부터 이격되도록 지지하면서도 상기 얼굴의 피부와의 접촉 면적을 줄이도록 하는 지지돌기;를 포함하는 구성으로, 필터링 효과가 뛰어나면서도 통기성이 우수한 한지를 이용함으로써, 항균, 방진 또는 방한 능력 등이 뛰어날 뿐만 아니라 착용감과 안경에 대한 김서림 방지가 우수하도록 할 수 있는 위생적인 마스크에 대해 개시되어 있다.

하지만, 상기와 같이 종래의 기능성 마스크는 세탁시에 기공 손상으로 인한 필터 기능이 저하되어 미세 이물질을 차단하기에 한계가 있는 것뿐만 아니라 항균·항바이러스, 탈취 등의 기능성이 저하되기 때문에 일회용으로 마스크를 사용하는 것을 권장하고 있는 실정이며, 이로 인하여 자원 낭비가 심하고 경제적으로도 많은 부담을 가중시키는 등 문제점이 있다.

또한, 종래의 기능성 마스크는 장시간 착용 시에 습기로 인해 마스크가 입에 부착되어 호흡이 원활하지 못한 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 와이어를 통해 마스크를 형성하는 섬유시트와 입 사이가 이격되도록 형성하여 호흡이 원활한 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다

또한, 태양광을 반사시켜 자외선을 차단하고 장시간동안 냉감효과가 있는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다

또한, 악취의 근본적인 원인을 제거하고, 각종 세균의 서식을 억제할 수 있는 항균·항바이러스 조성물을 갖는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 마스크 본체의 일면에서 흡수된 수분이 원단 타면으로 일방향 전이 되어 항상 건조한 착용감을 갖는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 세탁 후에도 기능성이 저하되지 않도록 세탁 내구성을 향상시키는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 섬유시트로 형성되어 사용자의 호흡기를 포함하여 안면부를 감싸는 마스크 본체와, 상기 마스크 본체의 양단에 사용자의 귀에 걸어 고정하는 고정부가 형성되는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크에 있어서, 상기 마스크 본체의 센터라인에 굴곡와이어가 구비되어 마스크 상·하측을 콧등과 턱에 밀착되고 입부분이 이격되도록 곡선 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공한다.

또한, 상기 섬유시트 표면의 일부에 태양광을 반사하는 광반사층이 형성되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공한다.

또한, 상기 섬유시트 이면의 일부에 소수성 코팅제가 박막형태로 코팅되는 박막코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공한다.

또한, 상기 섬유시트는 물에 염화칼슘, 염화구리, 철염이 함유되어 pH 4.0~8.0이고, 0 내지 80℃에서 침전물이 형성되지 않은 액안정성이 높은 항균·항바이러스 조성물이 함유되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공한다.

또한, 상기 섬유시트는 천연섬유, 인조섬유, 합성섬유 중 어느 하나 또는 2이상 혼합하여 제조되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공한다.

또한, 상기 섬유시트 포면의 일부에 금속박막 또는 금속재를 포함하는 수지로 도포되어 태양광을 반사하는 광반사층이 도트, 줄무늬 또는 격자무늬 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공한다.

또한, 상기 광반사층은 섬유시트 전체면적의 30~90%로 형성되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공한다.

또한, 상기 박막코팅층의 두께는 20~80㎚인 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공한다.

또한, 상기 소수성 코팅제는 일면 표면적의 70~95% 도포되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공한다.

또한, 상기 박막코팅층은 0.5~5㎜의 소수성 코팅제가 코팅되지 않는 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공한다.

또한, 상기 소수성 코팅제는 도트, 줄무늬 또는 격자무늬 형태로 박막코팅층을 형성하는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공한다.

또한, 상기 간극은 수분흡수 시에 박막코팅층과 색상차이가 발생되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공한다.

또한, 상기 물에 염화칼슘 1~9중량%, 염화구리 0.1~9중량%, 철염 0.1~3중량%가 함유되어 항균·항바이러스 조성물이 함유되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공한다.

또한, 상기 조성물에 가교제가 더 포함되어 항균·항바이러스 조성물이 함유되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공한다.

또한, 상기 가교제는 물 100중량부에 10~20중량부가 포함되어 항균·항바이러스 조성물이 함유되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제공한다.

상술한 바와 같이 본발명의 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크는 마스크 본체의 센터라인에 굴곡와이어가 형성되어 마스크 본체와 입부분이 이격되도록 형성하여 호흡이 원활한 효과가 있다.

또한, 상기 마스크 본체를 형성하는 섬유시트 표면의 일부에 태양광을 반사하는 광반사층을 형성하여 자외선을 차단할 수 있고 냉감효과를 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크는 섬유시트 전체에 항균·항바이러스 조성물이 함유되어 악취의 근본적인 원인을 제거하고, 각종 세균의 서식을 억제하여 항균·항바이러스 성능을 갖는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크는 섬유시트 이면의 일부에 박막코팅층을 형성하여 수분이 빠르게 전이가 되어 뛰어난 흡수기능과 매우 빠른 건조속도가 발현됨으로써 피부 접촉면에서 항상 건조함을 가지는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크는 세탁 후에도 기능성 저해가 없어 세탁 내구성이 높은 효과가 있다.

도 1a는 본 발명에 따른 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크 전면부의 형태를 나타낸 도면이다.
도 1b는 본 발명에 따른 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크가 접힌 형태를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크의 단면을 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크에 형성된 광반사층의 형태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크의 박막코팅층의 고수분전이 작용을 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크에 형성된 광반사층 및 박막코팅층의 다양한 형태를 나타낸 도면이다.

이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.

본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 '약', '실질적으로' 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

본 명세서에서 사용되는 '섬유시트'이라 함은 제직 또는 편직에 의해 제조되는 물품, 부직포 및 섬유상 웹 등을 모두 포함하는 의미로 사용한다.

도 1a는 본 발명에 따른 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크 전면부의 형태를 나타낸 도면이고, 도 1b는 본 발명에 따른 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크가 접힌 형태를 나타낸 도면이며, 도 2는 본 발명에 따른 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크의 단면을 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크에 형성된 광반사층의 형태를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명에 따른 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크의 박막코팅층의 고수분전이 작용을 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크에 형성된 광반사층 및 박막코팅층의 다양한 형태를 나타낸 도면이다.

본 발명은 도 1, 도 2에서 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크는 사용자의 호흡기를 포함하여 안면부를 감싸는 마스크 본체와, 상기 마스크 본체의 양단에 사용자의 귀에 걸어 고정하는 고정부(110)를 포함한다.

본 발명의 마스크는 상기 마스크 본체의 센터라인(120)에 폴딩부를 형성하여 접이가 가능하도록 구성된다.

상기 센터라인(120)에는 굴곡와이어가 구비되는 구성으로 센터라인(120)는 굴곡와이어로 인해 상·하측을 콧등과 턱에 밀착시키며, 입부분이 이격되도록 곡선 형상으로 형성되어 내부공간이 형성되어 호흡의 편의성이 제공된다.

상기 굴곡와이어는 센터라인(120)에 부착되거나, 봉제 등의 다양한 방법으로 구비될 수 있을 것이다.

상기 굴곡와이어는 마스크 본체의 형태를 유지시키는 구성부로 일정 강도를 가지는 금속이나 플라스틱 소재로 형성되는 것이 바람직할 것이다.

상기 마스크 본체는 섬유시트(100)로 형성되고, 상기 섬유시트(100)는 천연섬유, 인조섬유, 합성섬유 중 어느 하나 또는 2이상 혼합하여 제조된다.

상기 섬유시트(100)는 편물로 사용하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 상기 섬유시트(100)는 수분을 흡수능력을 가지는 섬유시트로 친수성을 가지는 어떠한 형태의 섬유시트는 모두 사용할 수 있다.

일예로, 면, 레이온, 모, 견 등의 친수성 섬유를 섬유시트에 함유시킨 섬유시트 또는 소수성인 합성섬유로 섬유시트 제조 후에 친수화 가공을 통해 친수성을 부여한 섬유시트를 사용할 수 있을 것이다.

도 2 내지 도 3에 나타난 바와 같이, 상기 마스크 본체를 형성하는 섬유시트(100) 표면의 일부에 금속박막 또는 금속재를 포함하는 수지로 도포되어 태양광을 반사하는 광반사층(200)을 형성시킬 수 있을 것이다.

상기 금속박막은 금박, 은박, 알루미늄 박막 등의 금속박막을 섬유시트(100) 표면의 일부에 접합시켜 형성시킬 수 있을 것이다.

또한, 금, 은, 알루미늄 등 파우더 형태의 금속재를 포함하는 수지를 프린트(print), 코팅(coating), 라미네이트(lamination), 패딩(padding) 등 다양한 방법으로 섬유시트(100) 표면이나 광반사층(200)에 형성시킬 수 있을 것이다.

상기 광반사층(200)은 섬유시트(100) 전체면적의 30%미만으로 형성되면 광반사 효과가 미미할 수 있으며, 90%를 초과하면 광반사 효과가 크지 않고 원단 물성이 저하될 수 있으므로 상기 섬유시트(100) 전체면적의 30~90%로 형성시키는 것이 바람직할 것이다.

상기 광반사층(200)은 도 5에 나타난 바와 같이 도트, 줄무늬 또는 격자무늬 형태 등 다양한 형태로 형성할 수 있다.

상기 섬유시트(100)는 태양열 및 자외선과 같은 피부 자극원으로부터 피부를 효과적으로 보호하기 위해 섬유시트(100)로 사용하는 원단은 산화아연 또는 산화티탄 등의 자외선차단제를 포함하는 원단을 사용할 수 있을 것이다.

상기 자외선차단제가 포함되는 원단은 자외선차단제가 코팅되거나 제조공정 중에 자외선차단제를 함유시킨 원사를 사용한 원단을 사용할 수 있을 것이다.

상기 산화아연과 산화티탄은 자외선 흡수가 크고 적외선 반사가 좋아 자외선 뿐만 아니라 적외선 차단효과도 있으며, 백색안료로 폴리에스테르 수지에 함유되면 폴리에스테르 수지의 빛투과성을 떨어뜨려 비침방지 효과를 높여준다.

또한, 상기 섬유시트(100)에는 도 2에 나타난 바와 같이 상기 박막코팅층(300)이 섬유시트(100) 이면에 형성될 수 있다.

상기 박막코팅층(300)은 소수성 코팅제가 박막형태로 코팅되어 형성되는 것으로 상기 박막코팅층(300)의 두께는 섬유시트(100)의 촉감, 소프트성이나 사람의 감각으로 박막코팅층(300)의 유무를 잘 느끼지 못하도록 80㎚이하로 형성되는 것이 바람직하며, 세탁이나 마찰시 박막코팅층(300)이 벗겨지는 것을 방지하기 위해 20㎚이상으로 형성되는 것이 바람직한 것으로 20~80㎚로 형성되는 것이 바람직할 것이다.

가장 바람직하게는 상기 박막코팅층(300)의 두께가 30~50㎚로 섬유시트(100)에 형성되는 것이다.

상기 박막코팅층(300)은 상기 소수성 코팅제가 코팅되어 형성되는 것으로 상기 소수성 코팅제는 투명색으로 원단의 고유의 색상을 저해하지 않는 것이 바람직한 것으로 발수제, 바인더로 형성된다.

상기 발수제는 불소계 발수제, 실리콘계 발수제, 불소-실리콘계 발수제, 아크릴계 발수제, 폴리에틸렌계 발수제, 폴리프로필렌계 발수제, 폴리아미드계 발수제, 폴리에스테르계 발수제 폴리메틸계 등을 사용할 수 있으며, 나노사이즈의 두께로 박막을 형성하기 용이한 실리콘계 발수제를 사용하는 것이 가장 바람직하며, 테트라에틸오소실리케이트(Tetraethyl-Orthosilicate, TEOS)를 사용하여 졸겔법으로 제조되는 실리콘계 발수제를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 발수제는 가공성을 높이기 위해 용매, 증점제 등을 같이 사용할 수 있을 것이다.

본 발명에 사용되는 바인더는 섬유제품에 사용되는 바인더는 어느 것이나 사용할 수 있으며, 일예로 아크릴계 바인더, 실리콘계 바안더, 폴리우레탄계 바인더 등을 모두 사용할 수 있다. 상기의 바인더 중 피부자극이 거의 없고 사용이 쉬운 투명색의 아크릴계 바인더를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 발수제와 바인더는 혼합하여 사용되는 것으로 발수제와 바인더의 혼합비는 사용되는 발수제와 바인더에 따라 조절될 수 있으며 일반적으로 발수제와 바인더는 중량비 9:1 내지 3:7로 혼합하여 사용할 수 있을 것이다.

상기 소수성 코팅제는 롤프린팅, 라미네이팅 등의 다양한 방법으로 섬유시트(100)에 코팅될 수 있을 것이다.

상기 소수성 코팅제는 일면 표면적의 70~95% 도포되어 박막코팅층(300)이 형성되는 것으로 상기 박막코팅층(300)은 0.5~5㎜의 소수성 코팅제가 코팅되지 않는 간극이 형성된다.

상기 간극은 박막코팅층(300)과 인접한 박막코팅층(300) 사이의 틈으로 섬유시트(100) 일면에 접촉된 수분을 흡수하여 타면으로 전이시키는 통로 역할을 하는 곳으로 간극의 폭 또는 길이가 0.5㎜ 작으면 수분흡수가 원활하지 못하여 박막코팅층(300)이 형성된 섬유시트(100) 일면이 축축해질 수 있으며, 간극의 폭 또는 길이가 5㎜보다 크면 수분이 흡수된 간극이 넓어 섬유시트(100) 일면의 건조감이 저하될 수 있다.

상기 소수성 코팅제는 도 5에서와 같이 도 5(a)와 같은 도트 형태, 또는 도 5(b)와 같은 줄무늬 형태, 또는 도 5(c)와 같은 격자무늬 형태 등 다양한 디자인된 문양으로 박막코팅층(300)을 형성할 수 있으며, 간극의 폭 또는 길이가 0.5~5㎜ 내로 조절하여 문양을 디자인하여야 할 것이다.

도 4에서와 같이 박막코팅층(300)이 형성된 섬유시트(100) 이면에서 접하는 신체에서 발생된 수분은 박막코팅층(300)의 발수성으로 흡수되지 못하고 간극으로 밀려난다. 간극으로 밀려난 수분은 친수성으로 흡수하게 되고 도 4에서와 같이 섬유시트(100) 전방향으로 수분이 빠르게 흡수된다.

상기와 같이 섬유시트(100) 내부로 흡수된 수분은 박막코팅층(300)에 의해 섬유 일면으로 전이되지 못하고 타면으로 수분이 전이되어 섬유시트(100) 이면에서는 항상 건조감을 가지게 된다.

이는 수분을 함유한 섬유시트(100)의 절대적인 수분량이 감소하지는 않으나 박막코팅층(300)이 형성된 섬유시트(100) 이면에서 보유된 수분을 섬유시트(100)의 다른 부위로 신속히 이동시켜 일면에서는 수분의 존재감이 없고 존재하는 수분량도 상당히 감소한다고 할 것이다.

따라서, 섬유시트(100)가 함유하고 있는 수분량이 동일하다고 가정한 상태에서, 상기 보유된 수분이 섬유시트(100)의 다른 부위로 신속히 확산되어 섬유시트(100)의 이면은 건조감과 상쾌함을 느낄 수 있는 것이고, 수분의 절대적 증발이나 건조량과 무관하게 흡한속건성이란 물성구현이 가능할 것이다.

또한, 상기 섬유시트(100)에는 물에 염화칼슘, 염화구리, 철염이 함유되어 pH 4.0~8.0이고, 0 내지 80℃에서 침전물이 형성되지 않은 액안정성이 높은 항균·항바이러스 조성물이 함유될 수 있다.

여기서, 상기 항균·항바이러스 조성물은 물에 염화칼슘(Calcium chloride), 염화구리(copper chloride), 철염을 포함하는 항균·항바이러스 기능을 갖는 조성물로 원료 혼합단계, 촉매 혼합단계, 반응단계, 냉각단계를 포함하여 제조된다.

상기 항균·항바이러스 조성물은 염화칼슘 1~9중량%, 염화구리 1~9중량%, 철염 0.1~3중량%가 포함되는 것으로 상기 원료 혼합단계에서 물에 함량이 조절된 염화칼슘, 염화구리, 철염을 첨가한다.

상기 염화구리는 1가의 염화구리(Ⅰ), 2가의 염화구리 등을 사용할 수 있으며, 2가의 염화구리(Ⅱ)를 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 염화칼슘, 염화구리는 물의 용해성을 높이기 위해 수화물을 사용할 수 있을 것이다.

상기 염화칼슘, 염화구리, 철염은 상기 함량 범위 미만으로 첨가될 경우 항균·항바이러스 성능 및 소취기능이 저하될 수 있으며, 상기 함량 범위를 초과할 경우에는 0℃ 이하의 저온 또는 40~80℃의 고온에서 조성물에 침전물이 발생할 수 있다.

또한, 염화구리는 함량이 높을 경우 항균·항바이러스 기능 및 소취기능이 높아지나, 조성물 또는 조성물이 함유된 시트지 등에 황변현상이 발생될 수 있으므로 사용처 및 사용목적에 따라 함량 조절이 필요하며, 2중량%이하로 사용되는 것이 바람직할 것이다.

상기 항균·항바이러스 조성물인 염화 물질들은 Multi metal sol의 활성성분인 Mcl₂(M은 Ca, Cu, Fe 등 전이금속)로 산화작용르 통해 휘발성 유기화합물(VOCs) 및 공기 중의 유해물질을 분해하고, 유해균에 직접 작용하여 세포막을 분해시키고 유해균의 전자 전달계를 방해하여 제균하는 메카니즘을 갖는다.

즉, 상기 Mcl₂는 유해균의 세포막을 녹여서 세포내의 효소와 작용하여 영양물질의 대사기능 즉, 영양 물질 유입 및 배출을 차단하고, 유해균의 호흡기능을 막아 세포내 APT(adenosine triphosphate, 아데노신 3인산)생성을 억제시켜 생육정지 및 재생능력을 파괴하여 유해균을 사멸시킨다.

또한, Mcl₂는 강한 반응성 물질로써 염기성 악취성분 및 중성취기 성분과 산화·환원·중화등의 화학반응을 통해 악취성분 및 중성취기 성분을 분해 또는 무취성 화합물로 변화시킴으로서 유해 가스 성분을 근원적으로 제거하게 된다.

[암모니아 분해 메카니즘]

2NH₃+H₂+Mcl₂ → 2NH₄cl(염화암모늄)+M

Mcl₂는 전기 양성도가 매우 큰 금속으로 공기중의 물 분자로부터 수소(H)를 발생시키는 환원반응을 일으키며, 암모니아(2NH₃)기체와 반응하여 무취성분인 암모늄염인 Ammonium Chloride(NH₄cl)를 형성하여 악취를 제거한다.

[포름알데히드 분해 메카니즘]

HCHO(포름알데히드)+Mcl₂ → HCO-₃(Bicarbonate)+M+H₂↑

Mcl₂는 공기중의 물 분자로부터 수소(H)를 발생시키는 환원반응을 일으키며, 이때 중성취기인 포름알데히드 기체와 반응하여 무해성분인 Bicarbonate(중탄산염)로 전환되어 HCHO(포름알데히드)를 분해하는 작용을 한다.

상기 원료 혼합단계에서 반응단계에서의 반응안정성을 높이기 위해 완충작용제로 글리신(Glycine)을 더 첨가할 수 있을 것이다.

상기 글리신을 첨가할 경우에는 물 100중량부에 0.5~2중량부를 첨가하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 항균·항바이러스 조성물을 섬유 제품용으로 제조할 경우에는 상기 원료 혼합단계에서 가교제를 첨가하여 섬유 제품과 항균·항바이러스 기능을 갖는 조성물의 결합력을 증대시킬 수 있을 것이다.

상기 가교제는 실란계 가교제를 사용할 수 있으며, Glycidoxy propyl trimethoxy silane을 사용하는 것이 바람직할 것이다.

상기 가교제는 물 100중량부에 10~20중량부가 포함되는 것이 바람직할 것이다.

상기 촉매 혼합단계는 원료 물질이 혼합된 조성물에 촉매, pH조절제, 금속이온 봉쇄제를 더 첨가하는 단계이다.

상기 촉매 혼합단계에서 촉매로 이미다졸(imidazole), pH조절제로 포름산(Formic Acid), 금속이온 봉쇄제로 EDTA-2Na dihydrate를 사용할 수 있을 것이다.

상기 촉매, pH조절제, 금속이온 봉쇄제는 각각 물 100중량부에 0.3~2중량부를 첨가하는 것이 바람직할 것이다.

상기 반응단계는 원료 물질과 촉매 등이 혼합된 조성물을 40~80℃에서 90~150분간 반응시키는 단계로 반응 중에 계속적으로 교반하여 조성물이 안정적으로 반응될 수 있도록 하는 것이 중요하다.

상기 냉각단계는 반응이 완료된 조성물을 상온에 방치하거나, 저온 하에서 냉각시키는 단계이다.

상기 냉각단계 후 수산화나트륨을 투하하고 생성되는 침전물 양을 통해 검수하는 검수단계를 실시할 수 있을 것이다.

상기와 같이 항균·항바이러스 조성물은 pH가 4.0~8.0로 형성되는 것이 바람직한 것으로 본 발명의 공기정화기능을 갖는 조성물의 pH가 4.0미만이거나 8.0을 초과할 경우 침전이 발생될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제조하기 위한 방법의 실시예를 나타내지만, 본 발명이 실시예로 한정되는 것은 아니다.

▣ 항균·항바이러스 조성물 제조예 1 내지 3

원료 혼합단계에서 물에 염화칼슘, 염화구리, 철염을 실시예에 따라 표 1에서와 같이 첨가하고 가교제로 Glycidoxy propyl trimethoxy silane을 물 100중량부에 12중량부를 첨가하였다.

상기 염화칼슘은 염화칼슘 수화물을 사용하였고, 염화구리는 2가의 염화구리(Ⅱ) 수화물을 사용하였다

촉매 혼합단계에서 원료 물질이 혼합된 조성물에 촉매로 이미다졸, pH조절제로 포름산, 금속이온 봉쇄제로 EDTA-2Na dihydrate를 더 첨가하였으며, 각각 물 100중량부에 0.8중량부를 첨가하였다.

반응단계는 60℃에서 120분간 교반하면서 반응시켰으며, 반응이 완료되고 상온에서 방치하는 냉각단계로 본 발명의 공기정화기능을 갖는 조성물을 제조하였다. 제조된 조성물의 pH는 표 1과 같다.

구분	제조예1	제조예2	제조예3
염화칼슘(중량%)	7	10	15
염화제이동이수화물(중량%)	1	3	9
철염(중량%)	0.1	1	4
조성물 pH	7.0	7.3	7.5

▣ 공기정화기능을 갖는 조성물 안정성 평가실험

상기에서 제조된 공기정화기능을 갖는 조성물을 설정된 온도의 항온기에서 7일간 보관 후 육안 관찰하여 침전물의 상태를 확인하여 표 2에 나타내었다.(X: 침전물 없음, ○: 침전물 발생)

온도(℃)	제조예1	제조예2	제조예3
-1	X	X	○
30	X	X	X
40	X	X	X
50	X	X	○
60	X	X	○
70	X	X	○
80	X	X	○
90	X	○	○

표 2에서와 같이 실시예 1, 2의 경우 0 내지 80℃의 온도 범위에서는 침전물이 발생되지 않았으나,실시예 3는 0℃ 미만이거나, 50℃이상에서 침전물이 발생되는 것으로 염화칼슘, 염화구리, 철염은 각각 염화칼슘 이수화물 1~9중량%, 염화구리 0.1~9중량%, 철염 0.1~3중량%의 범위로 함유될 경우 조성물의 안정성이 향상되는 것을 알 수 있다.

▣ 실시예: 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크 제조

폴리에스테르사 97중량%, 폴리우레탄사 3중량%로 편직되어 형성되는 섬유시트 표면에 알루미늄 박막을 사용하여 도 5(c)와 같은 형태로 표면 전체면적 74%로 광반사층을 형성하였다.

상기 섬유시트 이면에 소수성 코팅제를 롤프린팅 방식으로 이면 표면적의 약 80%로 코팅하여 박막코팅층을 형성하였다.

상기 박막코팅층을 코팅하고, 간극의 폭은 1mm로 형성하였으며, 상기 소수성 코팅제는 테트라에틸오소실리케이트(TEOS)를 사용하여 졸겔법으로 제조되는 실리콘계 발수제와 아크릴계 바인더를 중량비 8:2 혼합하여 제조하여 사용하였다.

상기 광반사층과 박막코팅층이 형성된 섬유시트에 상기 제조예 2의 항균·항바이러스 조성물을 물에 1~5중량%로 희석시키고 픽업률 50~100% 조건으로 광반사층(200)과 박막코팅층(300)이 형성된 섬유시트(100)를 침지 시킨 후 고온에서 열처리하여 항균·항바이러스 기능을 부여했다.

상기와 같이 형성되는 섬유시트를 마스크 본체로 사용하여 양단에 사용자의 귀에 걸어 고정하는 고정부를 형성하였으며, 마스크 본체의 센터라인에 굴곡와이어를 봉제하여 도 1과 같은 형태의 본 발명에 따른 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 제조하였다.

▣ 물성 평가

1. 수분전이 측정

본 발명에 따른 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크의 수분전이 측정을 위해 AATCC 195-2009(수분 거동 측정)의 방법으로 측정하여 표 3에 나타내었다.

상기 실험은 섬유시트(100)의 일면에 증류수를 떨어뜨려 원단에서의 수분 거동을 측정하는 실험으로, 상기 실시예2로 제조된 본 발명의 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크는 박막코팅층이 형성된 일면에 증류수를 떨어뜨려 수분 거동을 측정하였다.

상기 평가의 비교예로 박막코팅층이 형성되지 않은 친수화 가공하여 친수성을 가지는 섬유시트를 사용하였으며, 세탁내구성을 알아보기 위해 상기 실시예에서 제조된 본 발명의 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크를 20회 세탁하여 평가하였다.

구분	WTT (Sec.)	WTB (Sec.)	ART (%/sec.)	ARB (%/sec.)	MWRT (mm)	MWRB (mm)	SST (mm/sec.)	SSB (mm/sec.)	R (%)	OMMC
실시예	7.85	13.34	125.07	28.75	15	18.75	0.86	0.79	554.25	0.66
실시예*	10.37	10.47	65.22	68.20	16.25	21.25	1.68	1.98	444.56	0.73
비교예	3.48	3.5	51.78	51.56	26	26	5.08	5.17	61.05	0.49
WTT : Top wetting time(sec) WTB : Bottom wetting Time(sec) ART : Top absorption rate(%/sec.) ARB : Bottom absorption rate(%/sec.) MWRT : Top max wetting radius(mm) MWRB : Bottom max wetting radius(mm) SST : Top spreading speed(mm/sec) SSB : Bottom spreading speed(mm/sec) R : One way transport capability(%) OMMC : Overall moisture management capacity 실시예* : 20회 세탁한 실시예

표 3에 나타난 바와 같이 비교예의 일방향 수분전이값(R값)은 61.05%로 수분이 거의 전이되지 않을 것을 알 수 있으나, 본 발명의 실시예는 R값이 554.25%로 흡수된 대다수의 수분이 전이된 것을 알 수 있다.

또한, 실시예는 세탁 후에도 444.56%로 세탁 전과 차이가 크지 않아 세탁내구성도 매우 우수한 것을 알 수 있다.

이는 섬유시트(100)에 떨어진 증류수가 박막코팅층(300)에 의해 수분이 간극으로 이동하고 간극을 통해 증류수가 섬유시트(100)의 다른 부위로 빠르게 전이되는 것을 나타내는 것이다.

2. 항균성 평가

본 발명에 따른 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크의 항균성 평가를 위해 황색포도상구균 Staphylococcus aureus(ATCC 6538), 폐렴균 Klebsiella pneumoniae(ATCC 4352)을 6시간, 12시간, 18시간 배양후 정균감소율을 측정하여 평가하여 표 4에 나타내었다.

균주	배양시간	실시예	실시예*
황색포도상구균	6시간 후	75.3%	72.5%
	12시간 후	85.1%	83.2%
	18시간 후	99.9%	99.9%
폐렴균	6시간 후	61.2%	60.1%
	12시간 후	82.9%	80.1%
	18시간 후	99.9%	99.9%

표 4에서와 같이 본 발명의 공기정화기능을 갖는 조성물은 18시간 후에 황색포도상구균 및 폐렴균이 99.9% 소멸된 것으로 항균성이 우수한 것을 알 수 있으며, 실시예를 20회 세탁한 실시예*도 18시간 후에 황색포도상구균 및 폐렴균이 99.9% 소멸된 것으로 세탁 후에도 항균성이 유지되는 것을 알 수 있다.

3. 소취성 평가

본 발명에 따른 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크의 소취성 평가를 위해 SEK mark마크 섬유 제품 인증 기준에서 정하는 방법으로 측정하여 표 5에 나타내었다.

구분		초기(ppm)	2시간후(ppm)	감소율(%)
황화수소 gas	실시예2	4.0	≤0.12	97
	대조군	4.0	3.8	5
피리딘 gas	실시예2	12	≤1.5	87.5
	대조군	12	6.9	42.5
암모니아 gas	실시예2	100	4.5	95
	대조군	100	72	28
초산 gas	실시예2	30	2.7	99
	대조군	30	20	33
트리메틸아민 gas	실시예2	28	1.4	95
	대조군	28	24	14
이소길초산 gas	실시예2	2시간 후 94% 감소
인돌 gas	실시예2	2시간 후 92% 감소
Nonenal gas	실시예2	2시간 후 92% 감소

표 5에서와 같이 본 발명의 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크는 황화수소 gas, 트리메틸아민 gas는 99% 감소율을 나타내며, 피리딘 gas, 암모니아 gas, 초산 gas, 이소길초산 gas, 인돌 gas, Nonenal gas는 모두 90%이상의 감소율을 나타내는 것으로 소취성이 매우 우수한 것을 알 수 있다.

100 : 섬유시트 110 : 고정부
120 : 센터라인(굴곡와이어) 200 : 광반사층
300 : 박막코팅층

Claims (11)

1. 섬유시트로 형성되어 사용자의 호흡기를 포함하여 안면부를 감싸는 마스크 본체와, 상기 마스크 본체의 양단에 사용자의 귀에 걸어 고정하는 고정부가 형성되는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크에 있어서,
   상기 마스크 본체의 센터라인에 굴곡와이어가 구비되어 마스크 상·하측을 콧등과 턱에 밀착되고 입부분이 이격되도록 곡선 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크.
2. 제1항에 있어서,
   상기 섬유시트 표면의 일부에 태양광을 반사하는 광반사층이 형성되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크.
3. 제1항에 있어서,
   상기 섬유시트 이면의 일부에 소수성 코팅제가 박막형태로 코팅되는 박막코팅층이 형성되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크.
4. 제1항에 있어서,
   상기 섬유시트는 물에 염화칼슘, 염화구리, 철염이 함유되어 pH 4.0~8.0이고, 0 내지 80℃에서 침전물이 형성되지 않은 액안정성이 높은 항균·항바이러스 조성물이 함유되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크.
5. 제2항에 있어서,
   상기 광반사층은 섬유시트 표면의 일부에 금속박막 또는 금속재를 포함하는 수지로 도포되어 형성되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크.
6. 제2항에 있어서,
   상기 광반사층은 표면 전체면적의 30~90%로 형성되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크.
7. 제3항에 있어서,
   상기 박막코팅층의 두께는 20~80㎚인 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크.
8. 제3항에 있어서,
   상기 박막코팅층는 이면 전체면적의 70~95% 도포되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크.
9. 제3항에 있어서,
   상기 박막코팅층은 0.5~5㎜의 소수성 코팅제가 코팅되지 않는 간극이 형성되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크.
10. 제4항에 있어서,
    상기 항균·항바이러스 조성물은 물에 염화칼슘 1~9중량%, 염화구리 0.1~9중량%, 철염 0.1~3중량%가 함유되어 형성되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크.
11. 제4항에 있어서,
    상기 항균·항바이러스 조성물에 가교제가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 호흡편이성을 제공하는 다기능 위생 마스크.

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