KR20220051179A - 리필용 마스크 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 리필용 마스크는 외부 커버; 리필용 내부 커버; 상기 외부 커버와 상기 리필용 내부 커버 사이에 구비된 금속 필터부; 상기 리필용 내부 커버의 테두리를 덮고, 상기 외부 커버의 테두리에 접합된 탈착부; 및 상기 외부 커버의 양측에 구비된 걸이끈;을 포함한다.
Description
본 발명은 리필용 마스크에 관한 것으로, 특히 리필용 내부커버를 사용후 교체하여 다수회 사용할 수 있는 리필용 마스크에 관한 것이다.
일반적으로, 마스크(mask)는 코와 입 등 호흡기를 가리는 물건으로, 공기 중의 미세먼지가 코를 통하여 흡입되고, 입으로부터 비산되는 물질을 막기 위한 것이다. 마스크는 간편하게 휴대할 수 있도록 방독면이나 방진마스크와 달리 섬유재의 시트에 간단한 구조의 필터가 구비된 것이 대부분이다.
산업화가 가속화되면서 환경오염물질의 지속적인 증가와 황사로 인한 미세먼지 등이 증가하는 추세이고, 여기에 신종 바이러스의 발현으로 인한 위협이 높아짐에 따라 더 높은 수준의 위생용 마스크가 요구되고 있다.
그러나 종래의 마스크는 사용하다가 오염되면 마스크 전체를 폐기처분하여야 했고, 이렇게 오염되면 세탁하여 재활용하지 못하고 폐기처분할 수밖에 없어 비경제적이라는 폐단이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 리필용 내부커버를 사용후 교체하여 다수회 사용할 수 있고, 항바이러스와 항균 기능을 향상시킬 수 있는 리필용 마스크를 제공하는 데 있다.
본 발명의 실시예에 따른 리필용 마스크는 외부 커버; 리필용 내부 커버; 상기 외부 커버와 상기 리필용 내부 커버 사이에 구비된 금속 필터부; 상기 리필용 내부 커버의 테두리를 덮고, 상기 외부 커버의 테두리에 접합된 탈착부; 및 상기 외부 커버의 양측에 구비된 걸이끈;을 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 리필용 마스크에서 상기 외부 커버 또는 상기 리필용 내부 커버는 합성섬유 재질로 직조 형성된 스펀 본드(spun bond)와 멜트 브라운(Melt Blown)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 리필용 마스크에서 상기 금속 필터부는 3차원으로 서로 관통 연결된 다수의 공극으로 이루어져 통기성을 갖는 다공성 금속 필터 및 상기 다공성 금속 필터의 테두리 또는 외부면에 형성된 지지패턴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 리필용 마스크에서 상기 다공성 금속 필터는 구리 금속 또는 60% 보다 많은 구리함량을 갖는 구리합금으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고, 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
본 발명의 실시예에 따른 리필용 마스크는 다공성 금속 필터를 이용하여 항바이러스와 항균 기능을 향상시키고, 리필용 내부 커버를 사용후 교체하여 다수회 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리필용 마스크의 분해사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 리필용 마스크의 사시도.
도 3은 도 2의 A-A 선을 따라 절단한 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리필용 마스크의 분해사시도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 리필용 마스크를 구성하는 다공성 금속 필터를 제조하는 과정을 설명하기 위한 공정 단면도들.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 리필용 마스크의 사시도.
도 3은 도 2의 A-A 선을 따라 절단한 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리필용 마스크의 분해사시도.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 리필용 마스크를 구성하는 다공성 금속 필터를 제조하는 과정을 설명하기 위한 공정 단면도들.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 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. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 리필용 마스크의 분해사시도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 리필용 마스크의 사시도이며, 도 3은 도 2의 A-A 선을 따라 절단한 단면도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 리필용 마스크(100)는 외부 커버(101), 리필용 내부 커버(120), 외부 커버(101)와 리필용 내부 커버(120) 사이에 구비된 금속 필터부(110), 리필용 내부 커버(120)의 테두리를 덮고 외부 커버(101)의 테두리에 접합된 탈착부(102) 및 외부 커버(101)의 양측에 구비된 걸이끈을 포함한다.
외부 커버(101)는 예컨대 폴리에스테르(PolyEster), 폴리프로필렌(polypropylene) 등과 같은 합성섬유 재질로 직조 형성된 스펀 본드(spun bond)와 멜트 브라운(Melt Blown)으로 형성되어, 스펀 본드의 1겹과 멜트 브라운의 1겹을 중첩하여 구비할 수 있다. 특히, 멜트 브라운의 면이 금속 필터부(110)에 닿게 구비하여, 멜트 브라운의 면이 마찰에 의해 금속 필터부(110)에 정전기를 발생시켜 금속 필터부(110)에서 미세먼지와 바이러스 등의 불순물 포집을 최대화할 수 있다.
금속 필터부(110)는 3차원으로 서로 관통 연결된 다수의 공극으로 이루어진 다공성 금속 필터(112) 및 다공성 금속 필터(112)의 테두리와 외부면을 구획한 다수의 라인을 형성한 지지패턴(111)을 포함한다. 이러한 금속 필터부(110)는 전면방향으로 블록하고 상부에 사용자의 코 부위에 맞도록 굴곡지며 테두리 부분이 둥근 컵의 형태를 갖도록 형성된다.
다공성 금속 필터(112)는 예를 들어 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄 등의 금속합금, 산화구리, 산화마그네슘, 알루미나, 이산화티타늄(TiO2)의 금속 산화물 또는 금속 질화물 중 어느 하나로 형성될 수 있고, 지지패턴(111)은 열경화성 수지로 형성되어 구조를 유지하고 지지할 수 있다.
여기서, 다공성 금속 필터(112)의 공극은 수십 마이크로 크기부터 수 밀리미터 크기의 직경으로 구비될 수 있고, 도 1에 도시된 바와 같이 다른 공극과 다수의 연결통로를 형성하여 3차원으로 서로 연결된다. 이때, 공극 사이의 연결통로는 후술할 다수의 희생 비드(bead: 10)를 이용한 템플릿 방법(Template Method)으로 다수의 희생 비드(10) 사이의 면접합에 의해 형성되는 것으로, 다수의 희생 비드(10)가 이루는 최조밀 적층구조(Closest packing structure)에서 형성된 희생 비드(10) 사이의 면접합 부분이 다수의 연결통로로 형성된다.
이러한 다수의 공극이 서로 3차원으로 연결된 다공성 금속 필터(112)를 통해 공기가 원활하게 통과하는 통기성(permeability)을 가져 사용자가 원활하게 호흡하게 되면서 동시에 다공성 금속 필터(112)에 발생한 정전기에 의해 호흡과정에서 미세먼지와 바이러스 등의 불순물을 포집할 수 있다. 특히, 다공성 금속 필터(112)가 60% 이상의 구리함량을 갖는 구리합금 또는 구리 금속으로만 형성되면, 구리의 자연 항균 성질에 의해 감염 방지 효과가 크다.
구체적으로, 구리에도 여러 금속이 갖는 미량동(oligodynamic) 효과를 크게 가져서, 미량의 금속 이온이 박테리아와 바이러스의 대사작용을 교란해 박멸하는 효과를 갖는다.
즉, 구리 표면의 박테리아와 바이러스는 구리 이온을 필수 영양소로 인식해 세포 안으로 흡수한다. 하지만 흡수된 구리 이온이 세포막에 구멍을 형성하므로, 박테리아와 바이러스는 영양분과 수분을 잃게 되고, 이어서 구리 이온이 세포막 구멍을 통해 활성 산소를 끌어당기면 박테리아와 바이러스는 완전히 사멸하게 된다. 이러한 미량동 효과에 의해 호흡과정에서 마스크(100)에 침투한 바이러스가 다공성 금속 필터(112)에 걸려지고 사멸되므로, 사용자는 안전한 항균 호흡을 획득하게 된다.
리필용 내부 커버(120)는 외부 커버(101)와 마찬가지로 예컨대 폴리에스테르(PolyEster), 폴리프로필렌(polypropylene) 등과 같은 합성섬유 재질로 직조 형성된 스펀 본드와 멜트 브라운을 포함할 수 있고, 스펀 본드의 1겹과 멜트 브라운의 1겹을 중첩한 구조를 포함할 수 있다. 특히, 멜트 브라운의 면이 금속 필터부(110)에 닿게 장착하여, 멜트 브라운의 면이 마찰에 의해 금속 필터부(110)에 정전기를 발생시킬 수도 있다.
이러한 리필용 내부 커버(120)는 도 3에 도시된 바와 같이 사용자가 외부 커버(101)의 테두리에 접합된 탈착부(102)에 삽입하고 리필용 내부 커버(120)의 테두리를 덮어 교체 장착할 수 있다. 이후, 사용자는 사용이 끝난 리필용 내부 커버(120)를 탈착부(102)에서 꺼내고 다른 리필용 내부 커버(120)를 끼워 용이하게 교체할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 리필용 마스크(100)는 리필용 내부 커버(120)를 사용후 교체하여 다수회 사용할 수 있고, 금속 필터부(110)의 다공성 금속 필터(112)를 이용하여 항바이러스와 항균 기능을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 리필용 마스크(200)에 대해 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 리필용 마스크의 분해사시도이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 리필용 마스크(200)는 본 발명의 일실시예에 따른 리필용 마스크(100)와 유사하지만, 금속 필터부(210)가 3차원으로 서로 관통 연결된 다수의 공극으로 이루어진 다공성 금속 필터(212) 및 다공성 금속 필터(212)의 테두리에만 지지패턴(211)을 형성한다는 점에서 차이가 있다. 이에 본 발명의 다른 실시예에 따른 리필용 마스크(200)의 설명이 본 발명의 일실시예에 따른 리필용 마스크(100)의 설명과 동일한 부분은 생략한다.
금속 필터부(210)의 다공성 금속 필터(212)는 두께가 본 발명의 일실시예에 따른 리필용 마스크(100)의 다공성 금속 필터(112)의 두께 보다 2배 이상으로 두껍게 형성되거나, 또는 다공성 금속 필터(112)를 2겹 이상으로 중첩 구비하여 2배 이상의 두께로 두껍게 형성될 수 있다.
이러한 다공성 금속 필터(212)의 테두리에 열경화성 수지의 지지패턴(211)을 형성하여 금속 필터부(210)의 구조를 유지하고 지지하게 한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 리필용 마스크를 구성하는 다공성 금속 필터(112,212)를 제조하는 과정에 대해 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 설명한다. 도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 리필용 마스크를 구성하는 다공성 금속 필터를 제조하는 과정을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.
본 발명의 실시예에 따른 리필용 마스크를 구성하는 다공성 금속 필터(112,212)를 제조하는 과정은 먼저 구 형태를 갖는 다수의 희생 비드(10)를 제조한다.
희생 비드(10)는 도 5a에 도시된 바와 같이 중합반응을 이용하여 예를 들어 폴리스티렌(PS), 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리머 또는 이산화규소(SiO2), 이산화티타늄(TiO2) 등의 산화물을 예컨대 구형으로 다수 제조될 수 있다.
이후, 다수의 희생 비드(10)를 템플릿(Template: 20)의 홈부에 에탄올 용액과 함께 담가 15℃ 이하의 온도에서 서냉 건조 또는 냉동 건조함에 따라, 다수의 희생 비드(10)는 도 5a에서처럼 적층 구조를 이루며 침전될 수 있다.
여기서, 템플릿(20)은 다공성 금속 필터(112,212)의 외형에 대응하여 둥근 컵의 형상으로 홈부 바닥면을 갖도록 구비될 수 있다.
이때, 형성되는 희생 비드(10)의 적층 구조는 예컨대 육방 최조밀 적층 구조(hexagonal closest packed structure) 또는 입방 최조밀 적층 구조(cubic closest packed structure)와 같은 최조밀 적층 구조를 포함할 수 있다.
에탄올을 완전히 증발시킨 후, 도 5b에 도시된 바와 같이 희생 비드(10)의 적층 구조에서 희생 비드(10) 사이의 접촉면적을 증대시키기 위해, 희생 비드(10)의 적층 구조에 대해 가압 및 가열 공정을 수행한다.
이때, 희생 비드(10) 사이의 접촉면적은 공극 사이의 3차원 연결통로로서 구현되므로, 희생 비드(10)의 구성 재료 및 접촉면적의 크기에 따라 가압 조건과 가열 온도를 설정할 수 있다. 여기서, 가열 온도는 희생 비드(10)의 구성 재료에 대한 유리 전이 온도(glass transition temperature)를 최고점 온도로 하여 설정할 수 있다.
예를 들어, 희생 비드(10)가 수백 마이크로 직경의 크기를 갖고 폴리머 재질로 이루어진 경우에, 가압 및 가열 공정은 100 ~ 300 ㎪의 가압 조건과 110 ~ 150℃의 가열 온도에서 수행될 수 있다.
이러한 가압 및 가열 공정에 의해 희생 비드(10) 사이의 접촉면적은 증대되고, 도 5b에 도시된 바와 같이 희생 비드(10)의 적층 구조에서 다수의 희생 비드(10)는 더욱 조밀하게 밀착된다.
이렇게 더욱 조밀해진 희생 비드(10)의 적층 구조에 대해 도 5b에 도시된 바와 같이 다공성 금속 필터의 전구물질(precursor: 212-1)을 투입하고 가열시켜 형성한다.
다공성 금속 필터의 전구물질(212-1)은 재질에 따라 선택할 수 있어서 예를 들어 니켈(Ni), 구리(Cu), 알루미늄 등의 금속합금, 산화구리, 산화마그네슘, 알루미나, 이산화티타늄(TiO2)의 금속 산화물 또는 금속 질화물 중 어느 하나에 해당하는 전구물질을 적용할 수 있다. 특히, 미량동 효과를 크게 갖는 구리합금으로 형성하는 경우, 다공성 금속 필터의 전구물질(212-1)은 레조르시놀(Resorcinol), 구리 전구체, 순수물(DI water)을 혼합하여 마련할 수 있고, 필요에 따라 니켈 전구체를 추가 혼합할 수 있다.
여기서, 구리 전구체는 예컨대 Cu(NO3)2, Cu2(NO3)(OH)3 등을 사용하고, 다공성 금속 필터(112,212)에 구리함량이 60% 이상이 되도록 혼합될 수 있다.
이렇게 마련된 다공성 금속 필터의 전구물질(212-1)은 도 5b에 도시된 바와 같이 희생 비드(10)의 최조밀 적층 구조에 투입한 후 50 ~ 80℃, 48 ~ 72시간 동안 가열시켜 겔화(gelation) 과정을 수행할 수도 있다. 여기서, 다공성 금속 필터의 전구물질(212-1)의 투입을 원활하게 수행하기 위해, 압착 지그(30)를 이용하여 01 atm의 기압 분위기에서 수행될 수 있다.
이후, 다공성 금속 필터의 전구물질(212-1)을 포함한 희생 비드(10)의 적층 구조에 대해 질소 분위기에서 예컨대 800℃의 온도로 2 ~ 3시간 동안 가열하는 과정을 수행한다.
이러한 가열 과정에 의해, 도 5c에 도시된 바와 같이 희생 비드(10)가 소멸되고 전구물질(212-1)이 탄화되어, 다수의 연결통로를 통해 3차원으로 연결된 다수의 공극을 갖는 다공성 금속 필터(212)를 형성할 수 있다.
이후, 다공성 금속 필터(212)의 테두리에 열경화성 수지로 이루어진 지지패턴(111)을 사출 성형 등의 방식으로 형성할 수 있다.
이에 따라 3차원으로 연결된 다수의 공극을 갖는 다공성 금속 필터(212)를 포함한 리필용 마스크(200)를 제조하여, 다공성 금속 필터(212)를 이용하여 항바이러스와 항균 기능을 향상시키고 리필용 내부 커버(220)를 사용후 교체하여 다수회 사용할 수 있는 리필용 마스크(200)를 제공할 수 있다.
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (4)
- 외부 커버;
리필용 내부 커버;
상기 외부 커버와 상기 리필용 내부 커버 사이에 구비된 금속 필터부;
상기 리필용 내부 커버의 테두리를 덮고, 상기 외부 커버의 테두리에 접합된 탈착부; 및
상기 외부 커버의 양측에 구비된 걸이끈;
을 포함하는 리필용 마스크. - 제 1 항에 있어서,
상기 외부 커버 또는 상기 리필용 내부 커버는 합성섬유 재질로 직조 형성된 스펀 본드(spun bond)와 멜트 브라운(Melt Blown)을 포함하는 것을 특징으로 하는 리필용 마스크. - 제 1 항에 있어서,
상기 금속 필터부는 3차원으로 서로 관통 연결된 다수의 공극으로 이루어져 통기성을 갖는 다공성 금속 필터 및 상기 다공성 금속 필터의 테두리 또는 외부면에 형성된 지지패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 리필용 마스크. - 제 3 항에 있어서,
상기 다공성 금속 필터는 구리 금속 또는 60% 보다 많은 구리함량을 갖는 구리합금으로 형성되는 것을 특징으로 하는 리필용 마스크.
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