KR20220092734A - 광투과성 스크린부를 포함하는 마스크 및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 광투과성 스크린부가 포함된 마스크 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 마스크 착용 상태에서도 입모양과 표정을 읽을 수 있고 용이하게 세척할 수 있다.

Description

광투과성 스크린부를 포함하는 마스크 및 이의 제조방법{MASK INCLUDING LIGHT-TRANSMISSIVE SCREEN AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 광투과성 스크린부를 포함하는 마스크 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

환경오염에 의해 발생하는 미세먼지와 황사로 인하여 공기의 질이 계속 나빠지고 있으며, 최근에는 코로나 바이러스 같은 치명적인 전염병 확산의 위험이 도사리고 있는 현실에서 개인의 위생 및 보건을 위해 마스크에 대한 수요가 급증하고 있는 추세이다.

마스크가 산업현장을 넘어 생활필수품으로 자리잡음에 따라, 마스크의 착용 시간이 증가하고 있는데 종래의 마스크는 미세먼지, 바이러스, 비말 등을 차단하는 마스크 패드의 전면부가 폴리프로필렌 등의 부직포 또는 면 소재 등으로 불투명한 구조여서 소리가 차단되고 입모양을 볼 수가 없어 대화가 방해되는 문제점이 있다. 또한, 의사소통 중 대략 55%가 비언어적인 것이라 추정되는데 종래의 일반적인 마스크는 착용자의 얼굴을 가려 표정을 읽지 못하게 하는 문제점도 존재한다. 상기와 같은 문제점들은 청각 장애가 있는 경우 특히 심각할 수 있다.

한편, 부직포의 인쇄는 인체에 무해한 안료 및 염료만 적용되어 디자인과 외관이 매우 제한적인 문제점도 존재한다.

또한, 코 또는 입과 닿거나 비말에 의해 마스크가 오염이 된 경우, 폴리프로필렌 등의 부직포 또는 면 소재의 특성상 세척하거나 닦아내기 어려워 필터의 수명이 다하지 않았음에도 외관상 좋지 않아 사용을 어렵게 한다. 이로 인해, 쓰레기로 배출되는 일회용 마스크의 양이 증가하여, 환경 오염을 유발하게 되고 처리 비용도 증가하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마스크에 광투과성 스크린부가 포함되어, 마스크 착용 상태에서도 입모양과 표정을 읽을 수 있고 세척이 용이한 마스크를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 광투과성 스크린부를 포함하는 마스크를 제공한다. 하나의 예에서, 사용자의 호흡기 영역을 커버하는 마스크 본체와 상기 마스크 본체의 양측에 형성된 이어 밴드를 포함하되, 마스크 본체는 광투과성 스크린부를 포함하고, 상기 광투과성 스크린부의 평균 헤이즈값이 35%이하이고, 400 내지 800 nm 파장영역에서 45 내지 99%의 평균 광투과율을 가지며, 상기 광투과성 스크린부는 PC(polycarbonate), GPET(glycol-modified polyethylene terephthalate), APET(amorphous polyethylene terephthalate), BoPET(Biaxially-oriented polyethylene terephthalate), CPP(casting polypropylene), Nylon, 및 ETFE(Ethylene tetrafluoroethylene)으로 구성되는 군에서 어느 하나 이상을 소재로 하는 광투과성 스크린부재를 포함한다.

다른 하나의 예에서, 상기 광투과성 스크린부재의 외측면에 순차 적층된 하드코팅층, 광차단코팅층 및 발수코팅층을 포함한다.

이때, 상기 하드코팅층이 하기 화학식 1로 나타내는 화합물을 포함하고, 상기 광차단코팅층은 반사방지층 및 자외선차단층 중 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 반사방지층은 일산화규소(SiO), 이산화규소(SiO₂), 산화티타늄(TiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화안티몬(Sb₂O₃), 불화세슘(CeF), 삼산화지르코늄(Zr₂O₃), 산화지르코늄(ZrO₂), 및 불화마그네슘(MgF₂)으로 구성된 군에서 어느 하나 이상을 포함하며 하나 이상의 층을 형성하고, 상기 자외선차단층은 은(Ag), 산화 인듐 주석(ITO: Indium tin oxide), 이산화규소(SiO₂), 산화티타늄(TiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화지르코늄(ZrO₂), 산화이트륨(Y₂O₃), 및 오산화탄탈럼(Ta₂O₅)로 구성된 군에서 어느 하나 이상을 포함하고, 상기 발수코팅층은 평균 발수접촉각이 110 내지 170도이고, 산화티타늄(TiO₂), 산화규소(SiO₂), 산화지르코늄(ZrO₂) 및 퍼플루오로폴리에테르기를 포함하는 실리콘 화합물 중 어느 하나 이상을 포함한다.

[화학식 1]

(상기 화학식 1에서, R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 서로 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 알켄기이며, n 및 m은 반복 단위의 몰%를 나타내고, n+m=100이다.)

하나의 예에서, 상기 광투과성 스크린부는 착색제를 더 포함하여, 색상을 가지는 것을 특징으로 한다.

다른 하나의 예에서, 상기 광투과성 스크린부는 서로 이격되어 형성된 n개(n은 2 이상의 정수)의 영역으로 구분된 구조일 수 있다.

또 다른 하나의 예에서, 상기 마스크 본체의 일측 단부에 형성되어, 마스크 사용시 사용자의 콧등에 밀착되는 형상기억와이어를 포함할 수 있다.

한편, 상기 마스크 본체는 상면부, 전면부, 및 하면부를 포함하되, 광투과성 스크린부는 상기 전면부의 일부 또는 전체 영역에 형성된 구조일 수 있다.

다른 하나의 예에서, 상기 마스크 본체는 좌측 전면부와 우측 전면부를 포함하되, 광투과성 스크린부는 좌측 전면부의 일부 또는 전체 영역 및 우측 전면부의 일부 또는 전체 영역에 형성된 구조일 수 있다.

본 발명은 광투과성 스크린부를 포함하는 마스크의 제조방법도 제공한다.

하나의 예에서, 마스크 본체의 일부 영역을 타발하는 타발 단계; 및 상기 타발된 영역에 광투과성 스크린부재를 부착하는 부착 단계를 포함하며, 상기 부착 단계는, 광학적 투명 접착제(Optical Clear Adhesive, OCA) 또는 광학적 투명 수지(Optical Clear Resin, OCR)을 이용한 UV 경화를 통한 접착, 열융착, 및 박음질 중 어느 하나 이상의 공정으로 수행한다.

다른 하나의 예에서, 마스크 본체의 상면부 및 하면부는 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에스테르(polyester), 및 나일론(nylon) 중에서 어느 하나 이상을 포함하는 부직포 또는 면(cotton) 섬유를 소재로 하며, 마스크 본체의 전면부를 형성하는 광투과성 스크린 부재의 일측 단부에 상면부를 부착하고, 광투과성 스크린 부재의 타측 단부에 하면부를 부착하는 부착 단계를 포함한다. 이때, 상기 부착 단계는, 광학적 투명 접착제(Optical Clear Adhesive, OCA) 또는 광학적 투명 수지(Optical Clear Resin, OCR)을 이용한 UV 경화를 통한 접착, 열융착, 및 박음질 중 어느 하나 이상의 공정으로 수행한다.

구체적인 예에서, 상기 광투과성 스크린부재의 외측면에 하드코팅층, 광차단코팅층 및 발수코팅층을 순차 형성하는 단계를 거칠 수 있다.

본 발명의 광투과성 스크린부가 포함하는 마스크는 착용 상태에서도 입모양과 표정을 읽을 수 있어, 원활한 의사소통이 가능하고 마스크의 전면부가 부직포 또는 면이 아닌 필름 소재로서 세척이 용이하다. 이로 인해, 마스크의 사용 횟수를 늘릴 수 있고, 여러 번 재사용후 플라스틱 소재인 광투과성 스크린부를 떼어내어 분리 배출도 가능하여, 환경 오염 방지에 기여할 수 있다. 또한, 호흡과 무관한 광투과성 스크린부의 외측면에 다양한 안료 또는 염료를 선정할 수 있어 디자인 측면에서도 유리하다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 마스크의 모식도이다.
도 2는 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 마스크의 모식도이다.
도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 광투과성 스크린부의 단면도이다.

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.

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.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 광투과성 스크린부를 포함하는 마스크에 관한 것이다.

본 발명에 따른 마스크는, 사용자의 호흡기 영역을 커버하는 마스크 본체와 상기 마스크 본체의 양측에 형성된 이어 밴드를 포함하되, 마스크 본체는 광투과성 스크린부를 포함하고, 상기 광투과성 스크린부의 헤이즈값이 평균 35%이하이고, 400 내지 800 nm 파장영역에서 45 내지 99%의 평균 광투과율을 가진다. 일반적으로, 종래의 마스크의 소재는 폴리프로필렌 등의 부직포 또는 면 소재이고 사용자의 입을 커버하는 영역 역시 동일한 소재이다. 상기 부직포 또는 면의 불투명성으로 인해, 사용자의 입모양 및 표정을 완벽히 가리게 되어 대화가 방해되는 문제점이 있었다.

또한, 마스크가 오염이 된 경우, 폴리프로필렌 등의 부직포 또는 면 소재의 특성상 세척하거나 닦아내기 어려워 필터의 수명이 다하지 않았음에도 외관상 좋지 않아 사용을 어렵게 한다.

이에, 마스크의 전면부에 투명성을 가지면서 천이나 물 등으로 쉽게 오염물을 제거할 수 있는 광투과성 스크린부를 형성하여, 마스크 착용으로 인한 의사소통의 불편함을 해소하고 세척이 용이한 마스크를 제공한다.

본 발명의 "헤이즈값"은 JIS K 7136에 따라 측정된 투명성을 가지는 필름의 흐릿한 정도를 의미하는 것으로서 입사광으로부터 전방 산란에 의해 0.044 rad 이상의 각도로 벗어나는 투과광의 퍼센트로 정의된다.

또한, 본 발명의 "광투과율"은 JIS K 7136에 따라 측정된 투명 정도를 의미하는 것으로서, 가시광선 영역(400~800 nm 파장)에 있어서 입사광에 대한 투과광의 투과율로 정의된다. 상기 투과광은 평행투과광 및 산란투과광을 모두 포함한다.

이하에서는 도 1 내지 3을 참조하여, 본 발명에 따른 광투과성 스크린부를 포함하는 마스크를 상세히 설명한다. 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.

도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 마스크의 모식도이며, 도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 광투과성 스크린부의 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 마스크(1)는 사용자의 호흡기 영역을 커버하는 마스크 본체 및 상기 마스크 본체의 양측에 형성된 이어밴드(40)를 포함하되, 상기 마스크 본체에 광투과성 스크린부(100)를 포함한다.

상기 광투과성 스크린부(100)의 평균 헤이즈값이 35%이하이고, 400 내지 800 nm 파장영역에서 45 내지 99%의 평균 광투과율을 가진다.

흐릿한 정도를 의미하는 평균 헤이즈값은 증가할수록, 가시광선 영역인 400 내지 800 nm 파장 영역에서의 평균 투과율은 낮을수록 불투명해진다. 따라서, 평균 헤이즈값이 35%를 초과하거나 400 내지 800 nm 파장 영역에서의 평균 투과율이 45% 미만이면, 마스크 사용자의 입 모양을 볼 수 없어, 의사소통을 원활하게 하기 위한 본 발명의 목적을 달성하게 어려우므로 광투과성 스크린부의 평균 헤이즈값은 35%이하이고 400 내지 800 nm 파장 영역에서의 평균 투과율은 45 내지 99%인 것이 바람직하다.

한편, 헤이즈값 및 가시광선 영역의 투과율을 상기 범위에서 조절함으로써, 입 모양의 노출 정도를 조절할 수 있고 과도하게 입이 노출되어 마스크 사용자 또는 상대방이 대화시 지나치게 부담을 갖지 않도록 할 수 있다.

구체적으로, 상기 광투과성 스크린부(100)의 평균 헤이즈값이 10%이하이고, 400 내지 800 nm 파장영역에서 85 내지 99%의 평균 광투과율을 가지는 광투과성 스크린부, 평균 헤이즈값이 10 내지 20%이하이고, 400 내지 800 nm 파장영역에서 65 내지 85%의 평균 광투과율을 가지는 광투과성 스크린부, 또는 평균 헤이즈값이 20 내지 35%이하이고, 400 내지 800 nm 파장영역에서 45 내지 65%의 평균 광투과율을 가지는 광투과성 스크린부일 수 있다.

한편, 도 3을 참조하면, 상기 광투과성 스크린부(100)에 포함되는 광투과성 스크린부재(110)의 소재는 PC(polycarbonate), GPET(glycol-modified polyethylene terephthalate), APET(amorphous polyethylene terephthalate), BoPET(Biaxially-oriented polyethylene terephthalate), CPP(casting polypropylene), Nylon, 및 ETFE(Ethylene tetrafluoroethylene)으로 구성되는 군에서 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 소재들은 투명성을 가지면서도 인체에 유해하지 않은 것들로서 마스크 소재가 될 수 있다.

이때, 상기 GPET는 글리콜로 개질된 폴리에틸렌 테레프탈레이트로서, 중합시 디올 성분으로서 에틸렌 글리콜을 함께 사용하여 공중합된 수지를 포함하고, 경우에 따라서는 콩, 밀, 옥수수, 사탕수수 등으로 유래된 지방산에 중합성 관능기가 도입된 단량체 및/또는 올리고머를 통해 공중합되거나 가교된 GPET(bio-co-GPET)를 포함할 수 있다.

이러한 GPET(bio-co-GPET)는 식물로부터 유래된 성분을 함유하여 환경호르몬 물질로 알려진 비스페놀 A를 함유하지 않으며, 기존의 석유계 소재와 달리 이산화탄소 및 휘발성 유기화합물(Volatile organic compounds, VOC)의 발생을 저감시켜 유해한 화합물의 냄새를 유발하지 않고 재생가공을 통해 다른 용도로의 재활용이 가능한 이점이 있다.

여기서, 상기 GPET(bio-co-GPET)는 천연 탄소 함량이 수지 성분의 1 내지 15 wt%를 만족할 수 있다.

구체적인 예에서, 상기 광투과성 스크린부재(110)의 외측면에 순차 적층된 하드코팅층(120), 광차단코팅층(130) 및 발수코팅층(140)을 포함될 수 있다.

하드코팅층(120)은 광투과성 스크린부재(110)의 표면경도 및 내충격 물성을 강화하면서 후술할 기능층의 기재역할도 한다.

구체적으로, 하드코팅층(120)은 하기 화학식 1로 나타내는 화합물을 포함할 수 있다.

[화학식 1]

(상기 화학식 1에서,

R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 서로 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 알켄기이며, n 및 m은 반복 단위의 몰%를 나타내고, n+m=100이다.)

상기 화학식 1은 폴리실라잔으로서 실리콘 화합물의 일종으로 Si-N 결합 골격을 갖는 고분자로 R₁, R₂, R₃ 및 R₄가 모두 H인 무기 폴리실라잔이거나 R₁, R₂, R₃ 및 R₄ 중 적어도 하나가 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 알켄기로서 유기폴리실라잔이다.

또한, 상기 하드코팅층(120) 상에 광차단코팅층(130)이 형성될 수 있다. 상기 광차단코팅층(130)은 반사방지층(131) 또는 자외선차단층(132)일 수 있고, 모두 포함할 수도 있다. 도 3에서는 하드코팅층(120), 반사방지층(131), 자외선코팅층(132) 순으로 적층된 광투과성 스크린부(100)를 도시하였지만, 하드코팅층(120) 상에 적층되는 것은 반사방지층(131)일 수도 있고, 자외선차단층(132)일 수도 있다. 즉, 반사방지층(131) 및 자외선차단층(132)의 적층 순서는 상관없다.

상기 반사방지층(131)은 굴절률이 다른 또 하나의 층을 적층하여 반사방지층(131)의 상단 및 하단 경계에서 반사되는 빛간의 상쇄간섭을 이용해 반사되는 빛의 양을 감소시켜 눈부심을 방지할 수 있다. 반사방지층(131)은 하나의 층일 수 있지만 복수의 층을 적층할 때 눈부심 방지 효과가 더 크다. 구체적으로, 2 내지 10개, 또는 2 내지 5개의 층일 수 있다.

구체적인 예에서, 상기 반사방지층(131)은 일산화규소(SiO), 이산화규소(SiO₂), 산화티타늄(TiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화안티몬(Sb₂O₃), 불화세슘(CeF), 삼산화지르코늄(Zr₂O₃), 산화지르코늄(ZrO₂), 및 불화마그네슘(MgF₂)으로 구성된 군에서 어느 하나 이상을 포함하며 하나 이상의 층을 형성할 수 있다. 효과적인 상쇄간섭을 위해 사용하는 물질의 굴절률을 고려하여 반사방지층(131)은 5 내지 200 nm의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 약 1.4 내지 1.5인 SiO₂를 포함하는 반사방지층(131)의 두께는 100 내지 200 nm일 수 있고, 굴절률이 2.2 내지 2.6인 ZrO₂를 포함하는 반사방지층(131)의 두께는 30 내지 70 nm일 수 있다.

한편, 상기 자외선차단층(132)은 가시광선투과율이 80%이상으로 높으면서 자외선에 대한 반사율도 높은 물질을 포함하여, 자외선만을 선별적으로 투과시키지 않는 역할을 한다. 자외선차단층(132)을 형성함으로써, 광투과성 스크린부(100)로 인해 투과되는 자외선을 차단하여 마스크 사용자의 피부를 보호할 수 있다.

구체적인 예에서, 상기 자외선차단층(132)은 은(Ag), 산화 인듐 주석(ITO: Indium tin oxide), 이산화규소(SiO₂), 산화티타늄(TiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화지르코늄(ZrO₂), 산화이트륨(Y₂O₃), 및 오산화탄탈럼(Ta₂O₅)로 구성된 군에서 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 이때, 산화 인듐 주석(ITO)은 인듐과 주석의 산화물로서 In₂O₃과 SnO₂ 의 비가 85:15 내지 95:5 정도 되는 물질이다. 상기 물질의 종류에 따라, 효과적인 자외선 차단 및 마스크의 두께를 고려하여, 상기 자외선차단층(132)은 5 내지 100 nm의 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, Ag를 포함하는 자외선차단층(132)은 5 내지 15 nm의 두께를 가질 수 있고, ITO를 포함하는 자외선차단층(132)은 50 내지 100 nm의 두께를 가질 수 있다.

또한, 상기 광차단코팅층(130) 상에 발수코팅층(140)이 형성될 수 있다. 상기 발수코팅층(140)은 낮은 표면에너지 및 110 내지 170도의 평균 발수접촉각을 제공할 수 있다. 이로 인해, 물방울이 잘 맺히지 못하고 쉽게 굴러 떨어지는 발수 특성을 보여 김서림 방지 및 오염 방지가 가능해진다. 구체적으로, 물방울이 맺히지 않아 김서림을 방지할 수 있고, 물방울이 굴러 떨어지며 오염 물질을 같이 제거하게 되므로 방오층의 특성도 가진다. 또한, 유분이 잘 묻지 않는 내유성을 가져 지문이 광투과성 스크린부에 묻는 것을 방지할 수 있다. 한편, 도 3에서는 발수코팅층(140)이 광투과성 스크린부의 가장 외측에 형성된 것만 도시하고 있지만, 상기 발수코팅층(140)은 광투과성 스크린부재(110)의 내측면에도 형성할 수 있다. 이로써, 마스크 착용시, 사용자의 입김으로 인한 김서림을 방지할 수 있다.

구체적인 예에서, 상기 발수코팅층(140)을 나노 크기의 돌기 구조를 가지도록 형성하게 되면, 발수 접촉각을 증가시켜 김서림 방지 및 오염 방지의 기능을 더 향상시킬 수 있다. 나아가, 지문의 유분이 접촉하는 면적을 최소화하여 내지문성도 강화할 수 있다. 구체적으로, 상기 돌기 구조의 크기는 10 내지 100nm, 또는 30 내지 70nm일 수 있다.

한편, 상기 발수코팅층(140)은 산화티타늄(TiO₂), 산화규소(SiO₂), 산화지르코늄(ZrO₂), 및 퍼플루오로폴리에테르기를 포함하는 실리콘 화합물 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. 특히, 하기 화학식 2로 표현되는 퍼플루오로폴리에테르기를 포함하는 실리콘 화합물을 포함할 경우, 균일하고 일정한 발수코팅층(140)을 형성할 수 있고, 불소화합물로서 낮은 표면에너지를 제공할 수 있다.

[화학식 2]

(상기 화학식 2에서, R₅ 및 R₆는 서로 독립적으로 수소 또는 유기기이며,

a, b, 및 c는 반복 단위의 몰%를 나타내고, a+b+c=100이다. 또한, -SiR₅R₆O-, -CF₂-, 및 -OCF₂-의 순서는 랜덤일 수 있다.)

또한, 상기 광투과성 스크린부(100)는 착색제를 더 포함하여, 색상을 가질 수 있다. 상기 착색제는 공지된 임의의 안료 또는 염료가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 착색제로는 오리엔트화학, 비피아이, 팬텀 등에서 시판하고 있는 착색제를 사용할 수 있다. 또한, 온도에 따라서 색상이 변하는 시온염료, 자외선에 의해서 색상 및 가시광선의 투과도가 변하는 변색염료 등을 사용할 수 있다. 구체적으로, 광투과성 스크린부(100)가 포함할 수 있는 광투과성 스크린부재(110), 하드코팅층(120), 반사방지층(131), 자외선차단층(132), 및 발수코팅층(140) 중 어느 하나 이상이 착색제를 더 포함할 수 있다. 이때, 호흡과 무관한 광투과성 스크린부의 외측면에 착색제를 포함하는 경우, 상기 착색제는 인체에 무해하지 않은 것도 사용할 수 있다. 구체적으로, 광투과성 스크린부재(110)를 제외한 하드코팅층(120), 반사방지층(131), 자외선차단층(132) 및 발수코팅층(140) 중 어느 하나 이상이 착색제를 포함하는 경우일 수 있다. 사람의 호흡과 무관한 외측면에만 존재하는 층에 착색제가 포함하는 경우, 사용자의 피부나 호흡을 통해 착색제와 접촉하지 않기 때문이다.

광투과성 스크린부(100)가 착색제를 포함하게 되면, 완전히 투명하지 않고 색상을 가지는 반투명의 특성을 가지게 된다. 따라서, 특정 범위의 헤이즈값을 가지는 효과와 마찬가지로 마스크 사용자의 입 모양 노출 정도를 조절하여 편안한 의사소통을 제공할 수 있다. 또한, 사용자의 취향과 개성에 따라 다양한 색상의 마스크를 선택할 수 있는 이점도 제공한다.

또 다른 하나의 예에서, 상기 광투과성 스크린부는 서로 이격되어 형성된 n개(n은 2 이상의 정수)의 영역으로 구분된 구조인 구조일 수 있다. 구체적으로, 광투과성 스크린부는 서로 이격되어 형성된 2 내지 10, 또는 2 내지 8개의 영역으로 구분될 수 있다. 따라서, 입모양이 노출되는 영역이 하나가 아닌 복수가 되고, 입모양을 부분적으로 가릴 수 있게 되어, 편안한 의사소통을 제공할 수 있다. 구체적으로, 광투과성 스크린부가 위치하기 위한 영역을 타발할 때, 원형 또는 각형 등의 다양한 형상으로 복수의 영역을 타발한 후 광투과성 스크린부재를 부착시키면 광투과성 스크린부는 스트라이프, 도트 등의 다양한 형상을 가질 수 있다. 구체적인 예로, 도 2에 도시된 바와 같이, 광투과성 스크린부(200)가 스트라이프 형상을 가질 수 있다.

하나의 예에서, 마스크 본체의 일측 단부에 형성되어 마스크 사용시, 사용자의 콧등에 밀착되는 형상기억와이어를 포함하는 마스크일 수 있다. 상기 형상기억와이어를 포함하여, 콧등 부위에서의 밀착성을 제공하여 사용자의 호흡기 영역을 외부와 완전히 차단하고 착용감도 개선할 수 있다.

본 발명은 다양한 마스크의 형태에 적용될 수 있다.

하나의 예로, 도 1에 도시된 바와 같이, 마스크 본체가 상면부(20), 전면부(10) 및 하면부(30)를 포함하는 3단 구조로 형성될 수 있으며, 광투과성 스크린부(100)가 상기 전면부(10)의 일부 또는 전체 영역에 형성된 구조일 수 있다. 구체적으로, 마스크 본체의 전면부(10) 영역의 10 내지 100 면적%로 형성될 수 있다. 한편, 상기 상면부(20)에는 콧등 부위에서의 밀착성을 제공하는 형상기억와이어(21)가 더 포함할 수 있다.

다른 하나의 예로, 마스크 본체가 좌측 전면부와 우측 전면부를 포함하는 2단 구조이고, 광투과성 스크린부는 좌측 전면부의 일부 또는 전체 영역 및 우측 전면부의 일부 또는 전체 영역에 형성된 구조일 수 있다. 구체적으로, 마스크 본체의 좌측 전면부의 10 내지 100 면적%, 마스크 본체의 우측 전면부의 10 내지 100 면적%, 또는 마스크 본체의 좌측 전면부 및 우측 전면부 모두에 광투과성 스크린부가 형성되며 마스크 본체의 좌측 전면부 및 우측 전면부의 합산 면적에 대해 10 내지 100 면적%일 수 있다.

또 다른 하나의 예로, 마스크 본체가 하나의 단면으로 구성된 1단 구조이고, 광투과성 스크린부는 마스크 본체의 외측면의 일부 또는 전체 영역에 형성된 구조일 수 있다. 구체적으로, 마스크 본체 영역의 10 내지 100 면적%로 형성될 수 있다. 이때, 마스크 본체는 사용자의 얼굴 형태나 크기에 따라, 마스크의 크기를 조절할 수 있도록 주름 구조를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 광투과성 스크린부를 포함하는 마스크 제조방법도 제공한다. 구체적으로, 공지된 마스크 제조방법을 그대로 사용하면서 고가의 추가 설비나 정밀한 공정 없이 단순한 공정으로 광투과성 스크린부를 포함하는 마스크의 제조방법을 제공한다.

이하, 마스크 본체가 전면부, 상면부, 및 하면부로 구성된 3단 구조를 가지는 마스크의 제조방법으로 설명하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니고 마스크 본체가 2단 또는 1단 구조인 경우에도 동일한 공정으로 광투과성 스크린부를 포함하는 마스크를 제조할 수 있다.

일반적인 3단 구조를 가지는 마스크 제조방법은 (a) 제1외피, 제1필터부재 형상기억와이어 및 제1내피가 동시에 공급됨과 아울러 합지되어 상면부를 이루고, 제2필터부재 및 제2내피가 동시에 공급되고 합지되어 하면부를 이루고, 제3외피, 제3필터부재 및 제3내피가 동시에 공급되고 합지되어 전면부를 이루는 원단 공급 및 합지단계; (b) 합지된 상기 상면부, 전면부, 및 하면부 순차적으로 배치하여 부착하는 부착단계; (c) 합지된 상기 하면부 및 상면부로부터 여백부를 절취하여 제거하는 여백부 절취단계; (d) 이어 밴드를 부착하는 단계;로 이루어진다. 이때, 제1 내지 3필터부재는 서로 독립적으로 멜트블로운 필터 또는 나노섬유가 적용된 나노필터일 수 있다.

본 발명은 전술한 일반적인 마스크 제조방법에 있어서, (c) 여백부 절취단계 이후, 또는 (d) 이어밴드를 부착하는 단계 이후, 상기 전면부의 10 내지 90 면적%에 해당하는 영역을 타발하고, 광학적 투명 접착제(Optical Clear Adhesive, OCA) 또는 광학적 투명 수지(Optical Clear Resin, OCR)을 이용한 UV 경화를 통한 접착, 열융착, 및 박음질 중 어느 하나 이상의 공정으로 상기 타발된 영역에 광투과성 스크린부재를 부착하는 부착 단계를 더 포함하여 광투과성 스크린부를 포함하는 마스크 제조방법을 제공한다. 즉, 본 발명은 마스크 본체의 일부 영역을 타발하는 타발 단계; 및 상기 타발된 영역에 광투과성 스크린부재를 부착하는 부착 단계를 포함하며, 상기 부착 단계는, 광학적 투명 접착제(Optical Clear Adhesive, OCA) 또는 광학적 투명 수지(Optical Clear Resin, OCR)을 이용한 UV 경화를 통한 접착, 열융착, 및 박음질 중 어느 하나 이상의 공정으로 수행하는 마스크 제조방법을 제공한다.

다른 하나의 예에서, 마스크 본체의 상면부 및 하면부는 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에스테르(polyester), 및 나일론(nylon) 중에서 어느 하나 이상을 포함하는 부직포 또는 면(cotton) 섬유를 소재로 하고, 마스크 본체의 전면부를 형성하는 광투과성 스크린 부재의 일측 단부에 상면부를 부착하고, 광투과성 스크린 부재의 타측 단부에 하면부를 부착하는 부착 단계를 포함하며, 상기 부착 단계는, 광학적 투명 접착제(Optical Clear Adhesive, OCA) 또는 광학적 투명 수지(Optical Clear Resin, OCR)을 이용한 UV 경화를 통한 접착, 열융착, 및 박음질 중 어느 하나 이상의 공정으로 수행하는 마스크 제조방법을 제공한다. 이후, 전술한 일반적인 마스크 제조방법의 (c) 여백부 절취단계 및 (d) 이어밴드를 부착하는 단계를 거쳐 마스크를 완성할 수 있다.

한편, 상기 부착 단계에서, 부착 정도를 조절하여, 광투과성 스크린부를 쉽게 제거 가능하게 할 수 있다. 이로 인해, 광투과성 스크린부를 분리 배출이 가능해지고 일회용 마스크의 환경 오염을 획기적으로 줄일 수 있다.

구체적인 예에서, 상기 광투과성 스크린 부재는 광투과성 스크린부재의 외측면에 하드코팅층, 광차단코팅층, 및 발수코팅층을 순차 형성하는 단계를 거칠 수 있다.

광투과성 스크린부재에 하드코팅층, 광차단코팅층, 및 발수코팅층을 형성하는 방법은 공지의 코팅방법을 모두 사용할 수 있다. 예를 들어, 습식방법에는 도포법, 딥(dipping), 졸-겔법이 있고, 건식방법에는 진공증착, 스퍼터링(sputtering), CVD(Chemical Vapor Deposition)법, PVD(Physical Vapor Deposition) 등이 있다.

상기 하드코팅층, 광차단코팅층, 및 발수코팅층의 소재 및 구조는 자세히 전술하였으므로, 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면, 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 정해야만 할 것이다.

1, 2: 마스크
10: 전면부
20: 상면부
21: 형상기억와이어
30: 하면부
40: 이어 밴드
100, 200: 광투과성 스크린부
110: 광투과성 스크린부재
120: 하드코팅층
130: 광차단코팅층
131: 반사방지층
132: 자외선차단층
140: 발수코팅층

Claims (11)

1. 사용자의 호흡기 영역을 커버하는 마스크 본체와 상기 마스크 본체의 양측에 형성된 이어 밴드를 포함하되,
   마스크 본체는 광투과성 스크린부를 포함하고,
   상기 광투과성 스크린부의 평균 헤이즈값이 35%이하이고, 400 내지 800 nm 파장영역에서 45 내지 99%의 평균 광투과율을 가지며,
   상기 광투과성 스크린부는 PC(polycarbonate), GPET(glycol-modified polyethylene terephthalate), APET(amorphous polyethylene terephthalate), BoPET(Biaxially-oriented polyethylene terephthalate), CPP(casting polypropylene), Nylon, 및 ETFE(Ethylene tetrafluoroethylene)으로 구성되는 군에서 어느 하나 이상을 소재로 하는 광투과성 스크린부재를 포함하는 마스크.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 광투과성 스크린부재의 외측면에 순차 적층된 하드코팅층, 광차단코팅층 및 발수코팅층을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 하드코팅층이 하기 화학식 1로 나타내는 화합물을 포함하고,
   상기 광차단코팅층은 반사방지층 및 자외선차단층 중 어느 하나 이상을 포함하고,
   상기 반사방지층은 일산화규소(SiO), 이산화규소(SiO₂), 산화티타늄(TiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화안티몬(Sb₂O₃), 불화세슘(CeF), 삼산화지르코늄(Zr₂O₃), 산화지르코늄(ZrO₂), 및 불화마그네슘(MgF₂)으로 구성된 군에서 어느 하나 이상을 포함하며 하나 이상의 층을 형성하고,
   상기 자외선차단층은 은(Ag), 산화 인듐 주석(ITO: Indium tin oxide), 이산화규소(SiO₂), 산화티타늄(TiO₂), 산화알루미늄(Al₂O₃), 산화지르코늄(ZrO₂), 산화이트륨(Y₂O₃), 및 오산화탄탈럼(Ta₂O₅)로 구성된 군에서 어느 하나 이상을 포함하고,
   상기 발수코팅층은 평균 발수접촉각이 110 내지 170도이고, 산화티타늄(TiO₂), 산화규소(SiO₂), 산화지르코늄(ZrO₂) 및 퍼플루오로폴리에테르기를 포함하는 실리콘 화합물 중 어느 하나 이상을 포함하는 마스크:
   [화학식 1]
   

   

   
   상기 화학식 1에서,
   R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 서로 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 알켄기이며,
   n 및 m은 반복 단위의 몰%를 나타내고, n+m=100이다.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 광투과성 스크린부는 착색제를 더 포함하여, 색상을 가지는 것을 특징으로 하는 마스크.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 광투과성 스크린부는 서로 이격되어 형성된 n개(n은 2 이상의 정수)의 영역으로 구분된 구조인 마스크.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 마스크 본체의 일측 단부에 형성되어, 마스크 사용시 사용자의 콧등에 밀착되는 형상기억와이어를 포함하는 마스크.
   
7. 제1항에 있어서,
   상기 마스크 본체는 상면부, 전면부, 및 하면부를 포함하되, 광투과성 스크린부는 상기 전면부의 일부 또는 전체 영역에 형성된 구조인 마스크.
   
8. 제1항에 있어서,
   상기 마스크 본체는 좌측 전면부와 우측 전면부를 포함하되, 광투과성 스크린부는 좌측 전면부의 일부 또는 전체 영역 및 우측 전면부의 일부 또는 전체 영역에 형성된 구조인 마스크.
   
9. 마스크 본체의 일부 영역을 타발하는 타발 단계; 및
   상기 타발된 영역에 광투과성 스크린부재를 부착하는 부착 단계를 포함하며,
   상기 부착 단계는,
   광학적 투명 접착제(Optical Clear Adhesive, OCA) 또는 광학적 투명 수지(Optical Clear Resin, OCR)을 이용한 UV 경화를 통한 접착, 열융착, 및 박음질 중 어느 하나 이상의 공정으로 수행하는 마스크 제조방법.
   
10. 마스크 본체의 상면부 및 하면부는 폴리프로필렌(polypropylene), 폴리에스테르(polyester), 및 나일론(nylon) 중에서 어느 하나 이상을 포함하는 부직포 또는 면(cotton) 섬유를 소재로 하고,
    마스크 본체의 전면부를 형성하는 광투과성 스크린 부재의 일측 단부에 상면부를 부착하고, 광투과성 스크린 부재의 타측 단부에 하면부를 부착하는 부착 단계를 포함하며,
    상기 부착 단계는, 광학적 투명 접착제(Optical Clear Adhesive, OCA) 또는 광학적 투명 수지(Optical Clear Resin, OCR)을 이용한 UV 경화를 통한 접착, 열융착, 및 박음질 중 어느 하나 이상의 공정으로 수행하는 마스크 제조방법.
    
11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 광투과성 스크린부재는,
    상기 광투과성 스크린부재의 외측면에 하드코팅층, 광차단코팅층 및 발수코팅층을 순차 형성하는 단계를 거치는 것을 특징으로 하는 마스크 제조방법.
    

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