KR20230085967A - 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 항균 생리대 - Google Patents

나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 항균 생리대 Download PDF

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KR20230085967A
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Abstract

본 발명은 전술하였듯이 생리대에 항 살균 효과와 냄새를 획기적으로 제거할 수 있는 기능성 생리대 및 그 원단의 제조방법에 관한 것으로 생리대를 장시간 착용하면 생리혈로 인해 심한 냄새가 나고, 세균이 서식하게 되어 가려움증이나 질염 등의 질환이 유발되기도 한다.
이러한 문제점에 대해 탈취나 항균기능이 부여된 생리대 제공되기도 하나, 실제 그 효과가 미미한 수준에 불과하다.
본 발명은 전술하였듯이 나노이온 클러스터를 생리대에 분사하여 장기간에 걸쳐 나노입자의 항균성을 유지할 수 있는 항균 생리대및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 생리대나 원단에 나노이온 클러스터에 의한 항균성과 소취성을 최대화할 수 있고 부가적으로 광 촉매를 추기하여 항균성을 더욱 높일 수 있는 항균 생리대 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이와 같이 본원의 나노이온 클러스터 물질을 생리대 및 원단의 표면 일측면에 견고하게 코팅 또는 결합하여 각종 바이러스 및 세균을 사멸시키는데 효과적으로 차단하여 효과적인 항균 생리대를 여성들에게 제공하게된다.
아울러 본 발명에 따르면 생리대 및 그 원단을 대량으로 챔버에 투입하여 단시간 내에 금속 나노이온 클러스터 물질을 얇게 도포하므로 제조원가가 절감되며 생리대에 바이러스나 세균, 곰팡이에 대한 항균 및 소취 작용을 강력하게 유지하면서도 매우 위생적이며 편리하게 사용할 수 있는 장점이 있다.

Description

나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 항균 생리대{Antimicrobial sanitary pads by nano ion clusters coating}
본 발명은 가임기 여성들이 생리시 사용하는 생리대에 관한 것으로 더욱 자세하게는 생리대에 본원의 나노 클러스터를 적용하여 안전한 항 살균력을 부여하는 기술에 관하여서이다.
오늘날 생리대는 발전과 진화를 거듭하여 원료와 기능이 다양화되었을 뿐 아니라 여러 가지 향까지 첨가되는 등 여러 제품이 출시판매 되고 있다.
그러나 이러한 생리대는 그 제조 과정과 제품에 사용되는 다양한 화학물질로 인해 피부염과 알레르기 등 각종 여성 질환을 유발하는 치명적인 단점을 가지며 생리대는 하얗게 보이기 위해 형광 증백제라고 불리는 일종의 표백제를 넣어 처리한다.
이러한 생리대를 사용하게 되면서 생리혈의 냄새가 심하게 나게 되는데 이는 고분자 화학흡수체와 생리혈의 세균들이 화학반응을 일으켜 냄새가 심해진다는 것이다.
이러한 점을 보완하기 위해 현재 시중에는 한방 생리대나 피톤치드 생리대, 허브생리대 등 다양한 제품이 출시되어 있으나 그 자체에서 나는 향기 성분 때문에 생리혈에서 나는 불쾌감을 덜어주지만 효능은 일반 생리대와 다를 게 없었으며 오히려 화학성분과 섞여 독특한 냄새를 만들어내는 황당한 문제가 있었다.
한편, 많은 여성이 일회용 생리대를 쓰면서 냄새 발생, 질염과 가려움증, 발진, 짓무름 등을 겪고 있으며, 심한 경우 이런 불편함 때문에 심리적 스트레스를 받기도 하며 이러한 후유증은 생리대에 의한 접촉성 피부염의 원인 물질과의 접촉에 의해 발생하고, 생리대 시트를 좀 더 부드럽게 만들기 위해 유화제를 사용하는 것이 그 원인이 되고 있다.
그러나 살균 처리되어 청결한 생리대라 할지라도 일단 착용시에는 생리혈 및 분비물들로 인하여 세균이 급속히 번식되는 것을 막을 수 없는 것이며, 특히 장시간 착용하고 있어야 하는 경우 등에는 그 문제의 심각성이 더욱 커지는 것이다.
본 발명은 종래 이러한 생리대의 문제점을 탈피하여 플라스마 챔버를 이용하여 생리대 표면에 항균활성을 가지는 나노 금속 합금 또는 산화물을 재질로 하는 나노 금속이온 클러스터 물질을 적용하여 코팅 제조함에 따라 생리대의 표면이 매우 부드럽고 신축성이 우수한 착용감과 항균성과 소취작용이 뛰어난 금속 나노 이온클러스터 항균 생리대를 제공하는 데 있으며 여성들의 보건 향상에 이바지하는데 본원의 목적이 있다.
본 발명은 세균번식과 생리냄새를 획기적으로 제거할 수 있는 기능성 생리대의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 일회용 생리대는 탑 시트가 레이온 섬유나 폴리에틸렌필름으로 이루어져 있고 흡수층은 화학 펄프를 흡수지나 고분자 흡수체로, 하부 방수 시트는 폴리에틸렌필름이나 폴리프로필렌 필름으로 이루어져 있으며 탑과 하부시트에 사용되는 폴리에틸렌은 아이스크림용기, 종이컵 코팅제 등 생활용품에 널리 쓰이는 것으로 높은 온도에서 환경 호르몬을 방출한다.
이러한 환경 호르몬이 몸 안에 들어오면 배출되지 않고 축적되면서 내분비교란
작용을 일으키고, 치매나 당뇨의 원인이 되는 것으로 알려져 있다.
이러한 생리대는 상기한바 대로 생리혈 등 분비물에 의해 피부 자극, 피부 습진, 피부 염증 등이 발생할 수 있고 생리시에는 정신적·육체적으로 병원균의 저항력이 약해진 상태이므로 병원균 등의 세균 증식에 의하여 피부 감염, 질 감염 등 인체 감염의 문제가 발생할 수 있다.
생리대는 이처럼 여성의 Y 존에 장시간 착용하므로 밀폐되어 각종 바이러스, 박테리아, 세균들에 의해 가려움증을 호소하거나 복통이나 악취가 발생하는 등 여러 문제점으로 늘상 지적되어 왔었다.
본 발명은 종래 이러한 생리대의 문제점을 탈피하여 생리대 내부에 외음부가
맞닿는 생리대 표면에 항균기능성 물질인 나노이온 클러스터를 물질을 이용하여 항균 및 소취 성능을 구현하고자 연구한 결과, 산업적으로 이용되는 금속 스퍼터링(Sputtering)방법을 이용하여 여성이 사용하는 생리대 표면에 나노 클러스터(Clusters) 금속 화합물의 항균물질인 Cu(구리), Tim(티타늄), Zr(지르코니움). Ag(은), Zn(아연) 또는 상기 금속의 산화물(Oxide) 중 어느 하나 또는 하나 이상을 입자를 균일하게 분산 코팅하여 여러 가지 조건에서 시험하여 본 결과 생리대에 코팅된 나노 클러스터 금속 화합물(Metal compound)에 의하여 항 살균력이 매우 우수하고 장기간 사용하여도 원자형태로 생리대 표면에 강하게 점착되어 생리혈이 묻더라도 화학반응을 일으키지 않으며 결코 탈피가 되지 않는 장점을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
대한민국 등록번호 제10-1184480호 대한민국 등록특허 제10-1583018호 대한민국 등록특허 제10-1184480호 대한민국 공개특허 제10-2016-0089352 대한민국 공개특허 제10-2019-0027443호
본원 발명은 상술하였듯이 항균 기능을 갖는 기능성 생리대에 관한 것으로
가임기 여성의 자궁내막은 주기적으로 분비된 호르몬에 의하여 증식하여 배아의 착상을 준비하는데 임신이 되지 않으면 자궁내막이 저절로 탈피하게된다.
가임기는 난자가 배란이 되어 임신할 수 있는 기간을 뜻하는 것으로 초경이 시작되는 나이부터 폐경이 될 때까지를 일컬으며, 평균 초경 연령은 13세 정도고 평균 폐경 연령은 약 50세 전후이며 생리시 필수적으로 생리대를 착용하게 된다.
전술한바 대로 생리대는 잠시만 착용해도 생리혈 때문에 축축해해 지고 특히 습하고 더운 여름 날씨에는 생리대가 세균번식에 최적의 조건을 갖추게된다.
이러한 생리혈 세균 측정 결과 변기세균의 2배가량이 측정되었으며, 단 2~3시간 만에 세균이 무려 약 3,000배가량 늘어나는 것으로 알려졌으며 생리시 연약해진 피부에 생리대의 분비물이 피부와 지속적으로 접촉하게 되어 염증이나 피부질환이 생기게 되는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 나노이온 클러스터를 생리대 표면에 강력하게 코팅하여 장기간에 걸쳐 나노입자의 항균성과 소취성을 유지할 수 있는 항균 생리대 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 생리대에 나노이온 클러스터에 의한 항균성을 최대화할 수 있고 부가적으로 광 촉매를 부가하여 항균성을 더욱 높일 수 있는 항균 생리대 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본원은 이와 같이 생리대 자체에서 살균과 멸균이 가능한 항균 및 항바이러스 생리대 및 그의 제작 방법으로 이를 이용하여 제작된 항균 및 항바이러스 기능을 갖는 생리대를 제공하는데 그 목적이 있다.
본원 발명은 상술하였듯이 항균기능과 소취성을 갖는 기능성 생리대에 관한 것으로
생리기간에는 자궁과 질 연결 부위인 자궁 경부가 열려 있기 때문에 세균 감염에 노출되기 쉬워 위험하다고 할수있다.
먼저, 통기성을 개선하기 위한 방법으로 생리대의 하면에 통기공을 형성하여 통풍이 원활히 이루어지도록 구성할 수 있었다. 그러나 통기공을 형성하면 생리대와 접촉하는 측면이 밀접하게 접촉되어 있음으로 인해 생리대의 하면으로부터 공기가 생리대 내부로 골고루 순환되지 못한다는 문제점이 있었다.
또한, 냄새를 제거하기 위한 화학적인 방법으로 활성탄과 같은 소취성이 있는 물질을 생리대에 적용하는 경우도 있으나, 활성탄의 특성상 활성 탄소가 생리대 내에 수분을 빠르게 흡수하여 고체화되며 탄소 기공이 수명을 다해 그 소취 능력이 쉽게 상실되는 문제점이 있었다.
따라서 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 생리대에 각종 세균 등을 효과적으로 차단하거나 항균 처리하여 각종 질환으로부터 사용자가 안전하고 냄새 제거 기능을 향상시키기 위하여 생리대 표면에 나노이온 클러스터 물질을 적용하여 코팅 제조하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 바이러스나 세균에 대한 항균 및 소취 작용이 강력한 생리대를 제조 제공하는 데 있다.
이와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 생리대를 만드는 원단이나 정형화된 생리대를 고압의 진공 압력 챔버에 투입하고 상기 생리대의 표면에 나노이온 클러스터 물질인 금속이온 또는 산화물 클러스터를 분사하여 결합 코팅하는 단계와;
상기이온 클러스터를 적용(코팅)한 생리대 원단 또는 생리대를 송풍 건조하는 단계와; 상기 건조된 이온 클러스터를 생리대 원단을 그 용도에 맞게 정해진 생리대의 일정크기로 절단(Cutting)하는 단계를 거쳐 완성하는 것을 특징으로 하는 항균력이 극대화된 금속 나노이온 클러스터 생리대 제조 방법을 본원에서는 제공한다.
본 발명은 생리대의 항균기능과 악취를 획기적으로 제거할 수 있는 기능성 생리대 제조방법에 관한 것으로 통상적으로 인체에서 발생하는 냄새는 땀샘이나 피지선에서 분비물을 피부 상재균이 분해함으로써 발생하며 땀샘은 에크린한선(Eccrine gland)에 의하여 발생하며 에크린한선은 겨드랑이를 비롯하여 생리를 하는 외음부 등에 많이 분포되어있다.
에크린한선은 약산성으로서 세균의 번식을 억제하며 이곳에서 발생하는 땀은 고형성분이 0.3∼1.5%이고, 그 속의 주요한 성분은 염화나트륨이며 그 외 기타 성분으로는 요소, 유산, 황 화물, 암모니아, 요산, 크레아틴, 아미노산 등을 함유한다.
발명은 앞서 말했듯이 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 물질을 활용한 생리대는 생리대 내부에서 가장오염이 심한 생리대의 표면에 강력한 나노클러스터 항균 물질을 함유하고 있으므로 생리대에 다양한 병원균에 의한 감염이나 오염을 최소화할 수 있으며, 이에 따라 사용자가 냄새를 포함한 질염이나 가려움증 질환을 막을 수 있다.
이와 같이 본원은 항균 활성과 더불어 항알레르기 활성, 항염증 활성을 가짐을 확인하고 이를 이용한, 병원균 등의 세균에 의한 인체 감염 등을 예방할 수 있고 더불어 피부 자극 등을 예방할 수 있는 기능성 생리대를 개시한다.
더불어 산화에 의한 나노입자의 활성저하를 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 장기간에 걸쳐 단단히 생리대에 고착된 나노입자를 활성화할 수 있으므로 생리대의 항균활성을 오랜 기간에 유지할 수 있고 나노입자의 항균활성이 생리대에 포함되는 광 촉매에 의하여 최대화될 수 있는 높은 항균활성을 가지는 생리대의 제조가 가능하다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 균등물과 효과들이 본 발명 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일 실시 예에 의한 생리대의 스퍼터링 공정을 나타낸 그림.
도 2는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노 항균소재 입자에 의한 항균 나노이온 클러스터 코팅 원리를 나타낸 그림.
도 3은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노 항균소재 입자에 의한 나노이온 클러스터 챔버 구조 및 작동과정을 나타낸 그림.
도 4는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노 항균소재 입자에 의한 항균 나노이온 클러스터 코팅 공정도.
도 5는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 챔버에 타깃투입 후 전극을 가해 나노 이온이 방출되는 과정을 나타낸 공정도.
도 6은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노이온 클러스트 롤투롤 코팅장비 개념도.
도 7은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노이온 클러스트 롤투롤 코팅장비 공정도.
도 8은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대의 나노니온 쿨러스터 코팅 공정 조건표.
도 9는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 광촉매와 나노이온 입자 항균금속들의 세포 멸균 사시도.
도 10은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노이온 클러스터의 항균효과.
도 11은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 Cu Nanoparticles in coating film / Cu 나노이온 입자 코팅 전자현미경 사진.
도 12는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노이온 클러스트 Cu NP 크기 제어 표면 형태의 SEM사진.
도 13은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노이온 클러스터 두께및 전자현미경 사진.
도 14는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노이온 클러스터의 결정조직과 다층 나노복합조직을 나타낸 그림이다.
도 15는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대에 코팅된 나노이온 클러스트 3,000배 SEM 현미경사진.
도 16은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대에 코팅된 나노이온 클러스트 20,000배 SEM 현미경사진.
도 17은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대에 코팅된 나노이온 클러스트 50,000배 SEM 현미경사진.
도 18은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대에 코팅된 나노이온 클러스트 20.000배 SEM 현미경사진.
도 19는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대에 코팅된 나노이온 클러스트 50.000배 SEM 현미경사진.
도 20은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대에 코팅된 나노이온 클러스터 50.000배 또 다른 SEM 현미경사진.
도 21은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대의 500배 현미경 SAM 확대사진.
도 22는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노이온 클러스트 물질 Cu-CuOx 20nm-EDX 성분분석표.
도 23은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 한국의류사 연구원 항균시험 성적서 1.
도 24는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 한국의류사 연구원 항균시험 성적서 2.
도 25는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노이온 클러스터 항균테스트 결과치.
도 26은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노이온 클로스터 코팅생리대의 색상제어기술.
도 27은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대 사시도.
도 28은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대의 코팅 사시도..
도 29는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노사이즈 금속이온 코팅 블럭도.
도 30은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 롤 형태로 감겨진 생리대 원단을나타낸 그림.
본원 발명은 상기한바 대로 항 살균과 소취 기능을 갖는 생리대에 관한 것으로 구체적으로는 생리대 일면을 항균력이 탁월한 나노 금속이온 클러스터(Nano metal ion cluster)를 코팅하는 기술에 관하여서이다.
한편, 생리 기간 중 유발되는 피부질환은 대부분 생리대 교체시간과 관련이 있다. 상기한바 대로 생리혈 세균 측정 결과 단 2~3시간 만에 세균이 약 3,000배가량 늘어나는 것으로 알려졌으며 생리시 연약해진 피부에 생리대의 흡수된 분비물이 피부와 지속적으로 접촉하게 되어 질염과같은 피부질환이 생기게 되는 것이다.
더불어 본원은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 실시 예들을 본문에서 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.
한편, 나일론, 폴리에스테르 등 합성 생리대 소재 분야는 소비자의 변화하는 요구에 따라 기능성이 추가된 새로운 생리대 소재가 끊임없이 개발되어 출시되고 있고 본원에서와 같이 항균특성(Antibacterial properties)이 있는 여러 종류의 기능성
생리대 등이 빠르게 출시되고 있다.
이러한 항균특성의 제어는 항균효과와 반응들이 강력하게 일어날 수 있도록 하는 항균소재의 종류 및 코팅된 항균소재의 입자크기와 조직에 의해 매우 다르게 되며, 특히 동일 종류의 소재의 크기가 20nm 이하의 초미세 크기로 작아질수록 항균효과가 급격하게 증대된다는 것이다.
특히 생리 기간 중 생리혈 등 분비물의 누출을 방지하기 위하여 생리대를 사용하게 되는데, 생리대는 일반적으로 생리혈 등이 투과될 수 있는 내부시트와, 생리혈 등의 누수를 방지하기 위하여 내부 시트 반대편에 위치하는 외부시트와, 내부시트와 외부시트 사이에 게재되어 생리혈 등을 흡수하기 위한 흡수층(100)을 기본 구성으로 하며, 이외에 외부시트 등에 접착재 등 속옷과의 접착수단 이 구비되게 된다.
따라서 본원에서는 이러한 생리대에 항균력이 우수한 소재 설계를 통하여 입자크기를 나노구조로 제어하며 나노 사이즈 크기를 제어하여 금속 또는 금속 산화물을 이용하여 항균코팅 기술을 생리대에서 매우 중요한 생리대에 완전하게 구현할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 다양한 실시 예를 보다 상세하게 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예는 다양하게 변형될 수 있다. 특정한 실시 예가 도면에서 묘사되고 상세한 설명에서 자세하게 설명될 수 있다.
그러나 첨부된 도면에 개시된 특정한 실시 예는 다양한 실시 예를 쉽게 이해하도록 하기 위한 것일 뿐이다. 따라서 첨부된 도면에 개시된 특정 실시 예에 의해 기술적 사상이 제한되는 것은 아니며 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 균등물 또는 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도면의 도 1~5는 본원 생리대의 스퍼터링 공정과 코팅원리를 나타낸 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일 실시 예에 의한 생리대에 적용할 스퍼터링 공정을 나타낸 그림을 나타낸 것으로
기존의 스퍼터링 공정에 3차원 자장 설계 및 고정제어에 의해 나노이온 클러스터 형성 과정 및 형성된 클러스터들이 재료 표면에 코팅되는 공정을 나타낸 그림이다.
본원의 나노이온 클터스터 코팅공정은 진공 증착법(Vacuum deposition method)의 일종으로 비교적 낮은 진공도(Vacuum too)에서 방전을 시켜 이온화한 아르곤 등의 가스를 가속하면서 금속 또는 산화물 등 화합물 Target(타깃)에 충돌시키게된다.
그리고 목적의 원자들을 분출시킨 후 추가적인 구속 자장을 이용하여 전자밀도를 고밀도로 구속하여 전자와 분출된 원자들간 충돌을 활발하게한다.
동시에 전자들이 원자들에 흡착하면서 원자들과 이온들간 정전기적 인력에 의해 다양한 나노입자들 크기의 나노 이온 클러스터가 형성되면서 다양한 기판 표면에나노입자들 크기 및 두께를 제어하며 코팅하는 새로운 코팅 기술이다.
또한, 합금이나 합금재료화합물 코팅시에는 여러 개 타깃재료를 동시에 코팅하면서 다양한 조성의 합금재료들을 코팅할 수 있는 장점을 가지고 있으며, 산소나 질소 등 반응성 가스를 이용하면 가스와의 반응물들이 아노 이온 클러스터들로 형성시켜 삼화믈 등 다양한 화합물들을 나노 입자들로 코팅할수 있다.
따라서 기존의 기존의 스퍼터링(Sputtering)을 적용한 코팅 기술은 주로 원자형태로 재료표면으로 이동하여 서로 합쳐지면 코팅층을 형성하는 공정으로 균일한 나노입자들을 적용하여 재료 표면에 코팅하기가 어려움이 있는 문제점을 해결할 수 있는 장점을 가지고 있다.
한편, 이를 개선하여 본원에서는 진공챔버(140)에 금속 합금 또는 산화물(160)타깃(Target)을 투입하고 피코팅 소재(The coated material)를 투입하는 스퍼터링 공정을 그림으로 나타낸 것이고;
도 2는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노 항균소재 입자에 의한 항균 나노이온 클러스터 코팅 원리를 나타낸 그림;
도 3은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노 항균소재 입자에 의한 나노이온 클러스터 챔버(Chamber)구조및 작동 과정을 나타낸 그림;
도 4는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노 항균소재 입자에 의한 항균 나노이온 클러스터 코팅 공정도;
도 5는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 챔버에 타깃투입 후 전극을 가해 나노 이온이 방출되는 과정을 나타낸 공정도로 챔버에 피코팅체인 생리대의 원단이나 재단된 생리대를 투입하고 금속 나노이온 클러스터(Cluster)를 코팅하는 챔버및 챔버 가동 조건 등을 나타낸 것으로 이를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 항균소재 타깃 및 피코팅 소재를 챔버(140)에 장착 후 진공(Vacuum)을 10-5 Torr 이하로 배기하는 진공 배기단계와; 진공 배기 후 비활성 기체인
Argon(아르곤) 가스를 주입하여 진공도가 5x10-3Torr ~5x10-4 Torr 범위가 되도록 Ar가스 주입 단계와;
전원을 켜서 약 300V~1,000V 범위로 항균소재 타깃에 전기를 부가하여 방전반응을 일으키는 방전단계를 거치게 되면 Ar가스가 이온화되면서 이온화된 Ar가스가 타깃을 때리도록 하여 항균소재를 증발 및 이온화 시킨다.
그리하면 이렇게 증발 및 이온화된 원자들에 자장을 가하면 증발된 중성입자(Neutral particle)들이 이온화되며 이러한 입자들 및 원자들이 서로 충돌하면서 정정 기력(Electrostatic force))에 의해 집합하며 수 나노(1~5nm) 직경 크기의 클러스터 입자들이 형성되어 피코팅재로 이동하며 코팅되게 된다.
이와 같이 나노 클러스터의 크기는 주입 Ar가스의 양, 전원의 전압 및 전류제어, 자장의 세기를 조절하여 조정하게 되는 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노이온 클러스터 롤투롤(Rolltop roll)코팅장비 개념도 이고 도 7은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노이온 클러스트 롤투롤코팅장비 공정도이다.
도 8은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 챔버(140)에 타깃투입 후 전극을 가해 나노 이온이 방출되는 과정을 나타낸 공정도를 나타낸 그림으로 이를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 항균소재 타깃 및 피코팅 소재를 챔버(140)에 장착 후 진공을 10-5 Torr 이하로 배기하는 진공 배기단계와; 진공 배기 후 비활성 기체인 Argon(아르곤) 가스를 주입하여 진공도(Vacuum too)가 5x10-3Torr ~5x10-4 Torr 범위가 되도록 Ar가스 주입단계를 거친 후 증발 및 이온화된 원자들에 대하여 자장을 가하는 단계가 이루어진다. 이는 증발된 중성입자(Neutral particles)들 및 이온화된 입자들 및 원자들이 충돌하면서 정정 기력에 의해 집합하며 수 나노(1~20nm) 직경 크기의 클러스터 입자들이 형성되게 하는 과정이라고 볼수있다.
더불어 일 실시 예에 의한 나노 금속이온 클러스터 적용한 코팅(180)공정을 좀 더 자세히 살펴보면 먼저, 생리대 투입되는 압력 챔버(140)는 바람직하게는 약 80~180℃의 온도와 약 1.8kg f/㎠~ 5kgf/㎠ 압력을 30분~180분 정도 유지하는 챔버(140)가 바람직하며 여기서 금속 또는 금속산화물(Metallic dxide)을 이온화하고 상기 생리대(120) 에 나노 형태로 도포하게 되는데 상기 챔버설정 조건은 피코팅체의 재질이나 투입량 주위환경에 따라 수시로 달라질수있다.
아울러 바람직하게 적용되는 나노이온 클러스터 항균물질은 Cu(구리), Ti(티타늄), Zr(지르코니움). Zn(아연), AG(은)과 같은 여러 금속 또는 산화물 중 택일 된 어느 하나 또는 두 개의 물질로 이루어지며 바람직하게는 타깃의 형태로 이루어짐이 매우 바람직하다.
본원의 기술은 항균 특성이 있는 금속 및 산화물 재료들을 원자상태(The atomic state)로 증발 및 이온화(Ionization)시킨 후 직경 수 나노 크기의 입자들로 만들어 섬유, 폴리머 필름, 종이 등 표면에 용도에 따라 여러 가지 사이즈로 나노 두께로 코팅하는 기술이며 바람직하게는 나노 두께의 범위 : 1nm ~ 100nm / 항균 코팅 시 바람직한 코팅 두께는 1~20nm가 적당하다 하겠다.
한편, 본원의 나노 금속이온 클러스터 적용하는 코팅(180)장치 및 구성을 살펴보면;
- 장치의 구성 : 진공용 챔버(140), 진공펌프, 항균 금속 물질 타깃, 피코팅 소재, 전원 및 제어시스템, 진공 게이지, 가스공급 및 제어 시스템과 같은 다양한 장비가 구성된다.
- 상기 챔버에 투입되는 바람직한 항균물질 타깃으로는 Cu, Ti, Zr. Zn Ag 또는 이들 금속의 산화물 등을 들수있다.
- 피코팅 소재로는 생리대 소재인 합성 생리대, 천연 생리대 등 다양한 재료에 본원기술을 예의 적용할 수 있다.
다음으로, 본원의 나노 금속이온 클러스터를 적용한 생리대의 코팅(180)공정을 살펴보면 다음과 같다.
한편, 본원에서는 광 촉매(TiOx)를 합성하여 코팅할 수 있는데 이러한 가시광선 광 촉매 소재는 Cu(구리)를 첨가한 TiOx 나 ZnO 광 촉매 소재가 매우 바람직하다.
TiO2와 ZnO는 광 촉매 효과가 우수하여 오염물질 제거 및 항균특성을 나타내지만 UV(자외선, Ultraviolet) 파장의 빛에서만 작용하는 물질적 특성이 있다.
그리하여 Cu를 TiOx 또는 ZnO에 첨가하며 코팅하면 가시광선 범위에서도 광 촉매 효과가 일어나 TiOx 나 ZnO보다 우수한 광 촉매 효과와 항균 효과가 배가되어 매우 우수한 항균특성이 나타나는 특성을 가지게된다.
이를 사용하기 위해 Ti 이나 ZnO 전체중량 100 원자중량비(Atomic %)에 대하여 Cu 첨가 코팅량은 5~30중량 부를 투입하여 사용할 수 있다.
항균소재인 TiOx는 알려진 항균소재인 Cu는 내마모성이 약하며, 유해한 냄새를 유발하는 동시에 고온 다습한 환경에서는 산화되어 변색 및 수분과의 반응에 의한 유해 산화 화합물(Oxidizing compound)을 발생하여 인체에 유해한 것에 비하여 비해 상기 TiOx는 고온 다습한 분위기에서 비교적 안정한 화합물로 항균특성도 매우 우수하다.
동시에 Cu 금속에 비해 강도도 높아 코팅시 쉽게 탈피가 안 되어 내구성이 타금속 이온에 비하여 우수한 물성을 가지고 있다.
이처럼 본원은 광 촉매/항균 복합코팅은 iOx와 CuOx 가시광선 영역에서도 광 촉매 효과 및 항균특성을 복합적인 반응으로 강력한 광 촉매(Photo catalyst) 효과를 얻게 되는 것이다.
본원에서는 이처럼 상기 광 촉매 및 항균특성을 복합하는 코팅소재를 이온 나노클러스터 코팅 공정기술로 코팅된 입자들의 구조 및 크기를 적어도 1~20nm 범위의 크기를 자유롭게 제어하며 코팅하여 강력한 항균성능이 본원 생리대에 나타나도록 코팅하는 효과적인 기술이라 할수있는 것이다.
다음으로, 내 마모, 항균 복합코팅을 살펴보면 다음과 같다.
- 내 마모소재 금속과 Cu를 질소/산소 가스를 공급하며 동시에 코팅할 수 있다.
- 코팅시 질소(N2), 산소(O2) 가스를 복합코팅 종류에 따라 단독 또는 동시에 양을 제어하며 공급한다.
- TiN, ZrN 합성시 질소만 공급.
- TiOx, Zero 합성시 산소만 공급.
- TiONx, ZrONx 합성시 질소와 산소 동시 공급.
- 코팅두께 : 5~50nm / 50nm 이상도 코팅.
- 코팅조직 : 내 마모 코팅 박막 층(Ti/ZrNx, Ti/ZrOx, Ti/ZrONx) 내에 항균 CuOx 나노입자들이 분산되게한다.
주요 제어방법으로는 전술한바 대로 진공챔버(140)내 압력 및 자기장을 3D로 구속하여 밀도를 높여 입자들이 원자와 충돌하면서 전하를 가지게 하면 입자들 간
정전기 현상에 의해 입자들이 서로 초 미세나노 입자(Ultra-fine nano particles)들로 결합하며 나노사이즈를 형성하게 된다.
이에 피코팅 소재로는 자연 또는 합성 원단으로 직조, 편조,제직,압출되는 생리대에 있어서,
상기 합성섬유는 예를 들어, 나일론(Nylon), 폴리에스테르계(Polyester), 폴리염화비닐계(Polyvinyl chloride), 폴리아크릴로니트릴계(Polyacrylonitrile), 폴리아미드계(polyamide), 폴리올레핀계(Polyolefin), 폴리우레탄계(Polyurethane), 폴리플로 오르에틸렌계(Polyfluoro olethylene) 중의 어느 하나로 이루어진 생리대를 사용할 수 있다.
더욱더 바람직하게는 합성 생리대는폴리머(Polymer)를 사용하여 얻어진 생리대를 사용할 수도 있고 폴리에틸렌계(Polyethylene)수지, 예를 들면, 저밀도 폴리에틸렌 수지(LDPE), 초저밀도 폴리에틸렌 수지(LLDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 에틸렌-비닐아세테이트 수지 (EVA)를 포함한 천연 생리대도 가능하고 상기한 생리대 외에도 전술된 것과 다른 생리대를사용하는 것도 충분히 가능하다.
이러한 나노이온 클러스터를 생리대에 적용 코팅하여 섬유와 같은 유연성을 가지기 위해 이온 클러스터의 직경은 전술한 바와 같이 나노 사이즈를 적어도 1~20nm 내 범위에서 코팅하는 것이 바람직하다.
1nm 미만으로 나노를 제작하면 이온 클러스터의 크기에 비해 이온 클러스터의 간격이 좁아지게 되므로 나노의 형태를 유지하기가 힘들며 제품으로의 가치가 떨어지며 20nm 초과는 항균력을 나타내기에 충분한 양을 초과하므로 인해 많은 양의이온
클러스터를 사용함에 따라 가격 상승을 초래하게 되어 비경제적인 문제점이 발생하게 되는 것이다.
한편, 더욱 바람직하게는 상기 나노 금속 합금 또는 산화물을 재질로 하는 나노 금속이온 클러스터 금속은 Ti(티타늄), Zr(지르코니움). Zn(아연), Ag(은)중 택일 된 어느 하나의 물질 100중량에 대하여 Cu(구리)가 첨가하되 이때 첨가량은 1 내지 10중량 부인 것을 특징으로 하여 피코팅체인 생리대에 본원의 나노금속입자가 코팅된 항균 생리대 완성되게 되는 것이다.
다음으로, 도 9~10은 본원의 나노이온 클러스터의 항균효과를 나타낸 것이며 도 9는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 광 촉매와 나노이온 입자 항균금속들의 세포 멸균 사시도로 10은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노이온 클러스터의 항균효과를 나타낸 것으로 이를 좀 더 설명하면 본원의 나노 금속이온 클러스터 항균소재들에 의한 항균은 크게 2가지 원리를 설명하면 이는 항균소재와 수분이 반응하면 H2O 물 분자가 해리되어 OH-O-와 같은 세포 분자들과 반응성이 높은 활성 라디칼(Radica)들이 발생하게 되며, 이러한 라디칼들이 항균소재 표면에 흡착된 유해 세균들의 표면과 반응하여 세균표면의 세포들의 결합을 끊게 되어 세포가 즉시 사멸하게 된다.
바람직한 또 다른 사멸 원리로는 항균소재의 금속원자들이 이온화되어 직접 세균의 세포 결합구조를 끊으며 유해 세포들을 사멸시키게되는 것이다.
더불어 본원의 PDL 항균 시험법을 살펴보면 다음과 같다.
PDL 항균 시험법 (Revised from JIS Z 2801/ISO 22196 Protocol)
테스트하고자 하는 샘플의 원하는 크기로 준비한다. (ex. 1cm*1cm or 2cm*2cm)
테스트하고자 하는 균 (S. aureus) stock 100 ul를 10ml Tryptic soy broth (TSB)에 키운다.
균이 OD600=0.3까지 자랐을 때, 20ml glass vial에 600 ul 씩 접종한 뒤, 준비된 샘플의 코팅된 표면이 균과 접촉되도록 놓으며 37도 incubator(부화기관)에서 overnight incubation(하루 배양)한다.
Incubation(배양)이 끝난 샘플을 10ml 1X PBS buffer로 wash/shake out(혼합, 세척) 해준다.
Wash out(세척) 된 용액을 1X PBS buffer(완충)로 104배 희석하고, 희석된 균을 준비된 TSA (Tryptic soy agar미생물 배지) plate(그릇)에 100 ul씩 도말한다.
도말된 TSA plate(생배지)를 37도 Incubator에서 overnight incubation 한다.
Incubation이 끝난 plate에 뜬 colony의 개수 (CFU)를 비교한다.
모든 테스트는 Growth control (균 Only)과 Sterile control (broth only)와 함께 진행한다. 항균력 분석은 다음 식을 따른다.
Figure pat00001
다음으로, 도 11~25까지는 본원발명의 생리대및 생리대의 SAM, TEMP 사진과 더불어 다양한 항균 테스트를 제시한 자료이다.
도 11은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 코팅 필름의 Cu 나노 입자(Cu Nanoparticles in coating film)전자현미경 사진.
도 12는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노이온 클러스트 Cu NP 크기 제어 표면 형태의 SEM사진.
도 13은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노이온 클러스터 두께및 전자현미경 사진.
도 14는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노이온 클러스터의 결정조직과 다층 나노 복합조직을 나타낸 그림이다.
도 15는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대에 코팅된 나노이온 클러스트 3,000배 SEM 현미경사진.
도 16은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대에 코팅된 나노이온 클러스트 20,000배 SEM 현미경사진.
도 17은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대에 코팅된 나노이온 클러스트 50,000배 SEM 현미경사진.
도 18은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대에 코팅된 나노이온 클러스트 20.000배 SEM 현미경사진.
도 19는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대에 코팅된 나노이온 클러스트 50.000배 SEM 현미경사진.
도 20은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대에 코팅된 나노이온 클러스터 50.000배 또 다른 SEM 현미경사진.
도 21은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대의 500배 현미경 SAM 확대사진으로 본원의 나노이온 클러스터 생리대및생리대에 나노입자를 적용하여 골고루 코팅됨을 알수가있다.
도 22는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노이온 클러스트 물질 Cu-CuOx 20nm-EDX 성분분석표.
도 23은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 한국의류사 연구원 항균시험 성적서 1이고 도 24는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 한국의류사 연구원 항균시험 성적서 2이며 도 25는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노이온 클러스터 항균테스트 결과치로 본원의 생리대의 항균력이 99.99%로 나온 실험데이터를 첨부한 것이다.
도 26은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노이온 클로스터 코팅 생리대의 색상제어기술로 본원에서는 내 마모/내스크래치 항균소재 및 코팅기술을 발현할 수 있는데 이를 살펴보면 다음과 같다.
내 마모/내스크랫치 기본 소재로는 TiN, ZrN, TiOx, ZrOx, TiONx, ZrONx 등
- 항균 소재 : Cu 내 마모 소재 내 바람직한 일실시예의 코팅량은 상기 금속 100에 대하여 20~50 중량부가 매우 바람직하다.
- 내 마모/항균 코팅 : TiCuNx, ZrCuNx, TiCuOx, ZrCuOx, TiCuONx, ZrCuONx
- TiCuNx, ZrCuNx : 노랑~골드 색을 띤다.
- TiCuOx, ZrCuOx : 투명색상을 띈다.
- TiCuONx, ZrCuONx : 약한 노란색을 띠며 본원에서 자유롭게 색상을 변화하여 널리 사용할 수 있다.
도 27은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대사시도로서 상기 생리대 외피(20)와 내피(40), 쿠션 층(100)으로 이루어진 생리대에 있어서 상기 생리대 외피(20)와 내피(40) 중 택일 된 어느 한 면이나 양면이 나노 금속 합금 또는 산화물을 재질로 하는 나노 금속이온 클러스터 물질을 적용하여 코팅된 것을 특징으로 한다.
상기한바 대로 상기 금속 화합물의 항균물질은 Cu(구리), Tim(티타늄), Zr(지르코니움). Ag(은), Zn(아연) 중 선택된 적어도 어느 하나 또는 두 개의 물질이며 상기 금속 화합물의 산화물을 더 포함하게 되며 항균소재 타깃 및 피코팅 소재를 챔버(140)에 투입 및 장착 후 진공을 10-5 Torr 이하로 배기하는 진공 배기단계와; 진공 배기 후 비활성 기체인 Argon(아르곤) 가스를 주입하여 진공도가 5x10-3Torr ~5x10-4 Torr 범위가 되도록 Ar가스 주입단계와;
전원을 켜서 300V~1,000V 범위로 항균소재 타깃에 전기를 부가하여 항균소재를 증발 및 이온화 방전반응(Discharge reaction)을 일으키는 방전단계와;
이를 거쳐 Evaporate(증발) 및 이온화된 원자들에 자장을 가하는 단계와;
증발된 중성입자들 및 이온화된 입자들 및 원자들이 충돌하면서 정정 기력에 의해 집합하며 수나노(1~20nm) 직경 크기의 클러스터입자들이 형성되는 단계와;
피코팅체인 생리대로 이동하며 코팅하는 단계를 거치게 되며 여기서 상기 생리대에 코팅된 나노 클러스터의 사이즈는 주입 Ar가스의 량, 전원의 전압 및 전류제어, 자장의 세기에 의하여 자유로이 조절할수있는 것을 특징으로 한다.
아울러 상기 나노 금속 합금 또는 산화물을 재질로 하는 나노 금속이온 클러스터금속을 원자상태로 증발 및 이온화시킨 후 직경 1nm ~ 20nm 생리대 또는 원단 중 선택된 어느 일면에 적용 코팅하는 것을 특징으로 하며 상기 나노 금속 합금 또는 산화물을 재질로 하는 나노 금속이온 클러스터 금속에 대하여 Cu를 TiOx에 첨가하여 가시광선(Visible light)범위에서도 광 촉매 효과가 일어나게 하는 것을 본원의 구성으로 하게 되는 것이다.
도 28은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 생리대의 코팅 사시 도이고 도 29는 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 나노사이즈 금속이온 코팅 블록 도를 나타낸 것이며
도 30은 본 발명에 따른 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대의 일실시예에 의한 롤 형태로 감겨진 생리대 원단을 나타낸 그림으로 나타낸것이다.
상기 생리대의 내피(40)와 외피(20), 중 적어도 어느 하나가 나노 금속이온 클러스터를 적용하여 코팅되거나 양면 모두가 코팅 제작되며 상기 나노 금속이온 클러스터를 적용한 생리대 재질은 천연소재 또는 합성수지로 이루어진 섬유사를 더 포함하게 된다.
이와 같이 상기 생리대의 내피(40)와 외피(20) 중 적어도 어느 하나가 나노 금속이온 클러스터를 적용하여 코팅되거나 양면 모두가 코팅 제작되며 생리대 부재에 대하여 1 내지 30mm의 나노사이즈의 금속 나노 이온클러스터를 적용하여 코팅시키는 것을 특징으로 한다.
한편, 내마모성 소재 금속과 Cu를 질소/산소 가스를 공급하며 동시 코팅하며 코팅시 질소(N2), 산소(O2) 가스를 복합코팅 종류에 따라 단독 또는 동시에 공급하거나 또는 TiN, ZrN 합성시에는 질소만 공급하고 TiOx, Zero 합성시에는 산소만 공급하며 TiONx, ZrONx 합성시에는 질소와 산소를 동시에 공급하여 코팅할수도있다.
더불어서 상기 챔버(140)에 생리대 원단 또는 생리대를 투입하고 상기 생리 대표면에 Cu(구리), Ti(티타늄), . Zn(아연),Ag(은) 중 선택된 적어도 어느 하나 또는 두 개의 나노이온 클러스터 물질을 함께 방전하여 코팅하는 것도 가능하다.
상기하였듯이 상기 챔버(140)는 80~180℃의 온도와 1.8kgf/㎠~ 5kgf/㎠ 압력을 30분~180분을 유지하는 챔버(140)이며 상기 클러스터 나노이온 형태로 상기 챔버(140) 내에 생리대 원단 또는 생리대의 표면에 분사 코팅하며 상기 생리대는 천연 생리대 또는 합성 생리대며 합성 생리대로는 폴리에스테르계, 폴리아크릴계, 폴리아크릴로니트릴계, 폴리아미드계, 폴리염화비닐계, 폴리우레탄계, 폴리올레핀계, 폴리플루오로에틸렌계, 페놀, 요소, 멜라민, 에폭시 수지로 이루어진 합성수지 군에서 적어도 1군 또는 1군 이상이 선택되어 금속 나노이온 클러스터를 적용하여 코팅 제조됨을 본원의 특징으로 한다.
더불어 상기 나노이온 클러스터 물질은 상기 생리대 100을 기준으로 0.001 내지 1중량 부로 코팅됨을 특징으로 하며 상기 생리대에 코팅된 금속 나노이온 클러스터의 두께가 0.01 내지 100nm의 나노사이즈 범위에 포함됨을 특징으로 한다.
상기 생리대에 투입된 금속 나노이온 클러스터 항균물질은 Cu(구리), Ti(티타늄), Zr(지르코니움). Zn(아연) 중 택일 된 어느 하나 또는 두 개의 물질로 이루어진 타깃으로 구성된 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
한편, 본원은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바,
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 발명은 생리냄새를 획기적으로 제거할 수 있는 기능성 생리대 제조방법에 관한 것으로 본 발명은 전술하였듯이 나노이온 클러스터를 생리대에 분사하여 장기간에 걸쳐 나노입자의 항균성을 유지할 수 있는 항균 생리대및 그 제조방법을 제공하는 것이며 생리대에 나노이온 클러스터에 의한 항균성을 최대화할 수 있고 부가적으로 광 촉매를 부가하여 항균성을 더욱 높일 수 있는 항균 생리대및 그 제조방법에 관한 것이다.
아울러 본 발명은 생리대및 원사에 나노이온 클러스터를 적용 코팅함에 따라 표면이 매우 부드럽고 신축성이 우수한 착용감과 더불어 항균성이 지속하며 뛰어난 나노 이온클러스터 항균 생리대를 제공하여 전 세계적으로 저변을 확대하는 데 목적이 있으며 이른 시간에 본원 제품의 상품성을 널리 확보할 수 있다.
20: 생리대 외피 40: 생리대 내피
100: 흡수층 140: 챔버 160: 금속 합금 또는 산화물
180: 나노 금속이온 클러스터 코팅 200: 나노이온 클러스터 코팅층

Claims (17)

  1. 여성용 생리대에 있어서,
    상기 생리대 및 생리대를 제조하는 원단 표면에는 항균 활성을 가지는 물질인 나노 금속 합금 또는 산화물을 재질로 하는 나노 금속이온 클러스터 입자를 적용하여 코팅 제조되되;
    상기 금속 화합물의 항균물질은 Cu(구리), Tim(티타늄), Zr(지르코니움). Ag(은), Zn(아연) 또는 상기 금속들의 합금 및 산화물들 중 선택된 적어도 어느 하나 또는 두 개의 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대.
  2. 청구항 제1항에 있어서,
    상기 금속 화합물의 산화물을 항균소재 타깃 및 피코팅 소재를 챔버(140)에 장착 후 진공을 10-5 Torr 이하로 배기하는 진공 배기단계와; 진공 배기 후 비활성 기체인 Ar(아르곤) 가스를 주입하여 진공도가 5x10-3Torr ~5x10-4 Torr 범위가 되도록 가스 주입단계와;
    전원을 켜서 300V~1,000V 범위로 항균소재 타깃에 전기를 부가하여 항균소재를 증발 및 이온화 방전반응을 일으키는 방전단계와;
    이를 거쳐 증발 및 이온화된 원자들에 고밀도 구속 자장을 2차원 또는 3차원으로 가하는 자장 가압 단계와;
    증발된 중성입자들 및 이온화된 입자들 및 원자들이 충돌하면서 정정 기력에 의해 집합하며 수나노(1~20nm)크기의 클러스터입자들이 형성되는 단계와;
    피코팅체인 생리대로 이동하며 이를 코팅하는 단계를 거치는 것을 특징으로 하는
    나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대.
  3. 청구항 제2항에 있어서,
    상기 생리대 및 생리대를 제조하는 원단에 투입되어 코팅된 나노 클러스터의 사이즈는 주입 AR 가스의 량, 전원의 전압 및 전류제어, 자장의 세기에 의하여 조절할 수 있으며;
    상기 나노 금속, 합금 또는 산화물을 원자상태로 증발시켜 이온화시킨 후 직경 1nm ~ 20nm 크기로 나노 금속이온 클러스터 입자들을 생리대 또는 생리대용 원단 일면에 코팅하여 완성하는 것을 특징으로 하는 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대.
  4. 청구항 제3항에 있어서,
    상기 나노 금속 합금 또는 산화물을 재질로 하는 나노 금속이온 클러스터 금속에 대하여 Cu를 TiOx에 첨가하여 가시광선 범위에서도 광 촉매 효과가 일어나게 하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대.
  5. 청구항 제4항에 있어서,
    상기 나노 금속 합금 또는 산화물을 재질로 하는 나노 금속이온 클러스터 금속은
    Ti(티타늄), Zr(지르코니움). Zn(아연),Ag(은), 중 택일 된 어느 하나의 물질 100중량에 대하여 Cu(구리)가 첨가하되 첨가량은 30 내지 50중량 부이며
    Cu(구리), Ti(티타늄), Zr(지르코니움). Zn(아연), Ag(은)중 택일 된 어느 하나의 물질 재료를 사용하여 Ar 및 O2 가스를 사용하여 TiOx 합금 산화물을 적용 코팅하는 것을 특징으로 하는 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대.
  6. 여성용 생리대에 있어서,
    상기 생리대 또는 생리대를 제조하는 원단에 대하여 내 마모 소재인 TiN, ZrN, TiOx, ZrOx, TiONx, TiZrNx, TiZrOx 중 선택된 어느 하나의 화합물들 중 Ti, Zr금속 및 TiZr 합금소재 100중량에 대하여 Cu가 내 마모 소재 30 내지 50중량 부가 생리대 일면에 투입되어 나노이온 클러스터를 적용 코팅하며 상기 내 마모소재 금속과 Cu를 질소/산소 가스를 공급하며 동시에 내 마모 항균 복합코팅이 이루어지는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대.
  7. 청구항 제6항에 있어서.
    내 마모소재 금속과 Cu를 질소/산소 가스를 공급하며 동시 코팅하며 코팅시 질소(N2), 산소(O2) 가스를 복합코팅 종류에 따라 단독 또는 동시에 공급하며;
    TiN, ZrN 합성시에는 질소만 공급하고 TiOx, Zero 합성시에는 산소만 공급하고 TiONx, ZrONx 합성시에는 질소와 산소를 동시에 공급하는 것을 특징으로 하는 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대.
  8. 생리대 또는 생리대를 제조하는 원단에 있어서.
    나노 금속 합금 또는 산화물을 재질로 하는 나노이온 클러스터 금속을 적용한 코팅층을 챔버(140)에 투입하여 상기 생리대 및 원단의 내피(40)와 외피(20) 중 어느 하나가 나노 금속이온 클러스터를 적용하여 코팅되거나 또는 양면 모두가 나노 금속이온 클러스터를 적용하여 코팅 제작된 것을 특징으로 하는 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대
  9. 청구항 제8항에 있어서,
    상기 나노 금속이온 클러스터를 적용한 생리대 재질은 천연소재 또는 합성수지로 이루어진 섬유사를 더 포함하되; 상기 생리대 및 원단의 내피(40)와 외피(20) 중 어느 하나가 나노 금속이온 클러스터를 적용하여 코팅되거나 또는 양면 모두가 나노 금속이온 클러스터를 적용하여 1 내지 30mm의 금속 나노 이온클러스터를 코팅시키는 것을 특징으로 하는 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대
  10. 청구항 제9항에 있어서,
    상기 생리대 및 원단은 압력 챔버에 투입되고 챔버(140)는 80~180℃의 온도와 1.8kgf/㎠~ 5kgf/㎠ 압력을 30분~180분에서 금속 나노이온 클러스터가 상기 생리대 원단 또는 생리대의 표면에 분사 코팅하며; 상기 챔버(140)에 생리대 원단 또는 생리대를 투입하고 상기 생리 대표면에 Cu(구리), Ti(티타늄), Zr(지르코니움). Zn(아연), AG(은) 중 선택된 적어도 어느 하나 또는 두 개의 나노이온 클러스터 물질을 함께 방전하여 코팅하는 것을 특징으로 하는 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대
  11. 청구항 제10항에 있어서,
    상기 챔버(140)는 80~180℃의 온도와 1.8kgf/㎠~ 5kgf/㎠ 압력을 30분~180분을 유지하는 챔버(140)이며, 상기 클러스터 나노이온 형태로 상기 챔버(140) 내에 생리대 원단 또는 생리대의 표면에 분사 코팅하는 것을 특징으로 하는 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대
  12. 생리대 또는 생리대를 제조하는 원단에 대하여
    상기 생리대를 제조하는 원단 또는 생리대를 고압의 압력에 챔버(140) 투입하고 생리대 원단 또는 생리대의 표면에 Ti(티타늄), Zr(지르코니움). Zn(아연) 중 택일 된 어느 하나의 물질 재료에 Cu를 첨가하여 Ar 및 O2 가스를 사용하여 TiCuOx, ZrCuOx, ZnCuOx 합금 산화물로 코팅하는 것을 특징으로 하는 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대.
  13. 청구항 제12항에 있어서,
    상기 생리대 및 원단은 천연 생리대 또는 합성 생리대이며 합성 생리대로는 폴리에스테르계, 폴리아크릴계, 폴리아크릴로니트릴계, 폴리아미드계, 폴리염화비닐계, 폴리우레탄계, 폴리올레핀계, 폴리플루오로에틸렌계, 페놀, 요소, 멜라민, 에폭시 수지로 이루어진 합성수지 군에서 적어도 1군 또는 1군 이상이 선택되어 금속 나노이온 클러스터가 상기 생리대에 코팅되어 제조되는 것을 특징으로 하는 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대.
  14. 청구항 제13항에 있어서,
    상기 생리대 및 생리대 소재를 제조하는 원단에 투입된 나노이온 클러스터 물질은 상기 생리대 100중량을 기준으로 0.001 내지 1중량 부로 코팅되며; 상기 생리대에 코팅된 금속 나노이온 클러스터의 두께가 0.01 내지 100nm의 범위에 포함됨을 특징으로 하는 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대.
  15. 청구항 제14항에 있어서,
    상기 생리대 및 생리대 소재를 제조하는 원단에 투입된 금속 나노이온 클러스터 항균물질은 Cu(구리), Ti(티타늄), Zr(지르코니움). Zn(아연),Ag(은) 또는 이 금속들의 산화물 중 택일 된 어느 하나 또는 두 개의 물질로 이루어진 타깃으로 구성되며;
    나노 클러스터의 금속 크기는 주입 AR 가스의 량, 전원의 전압 및 전류제어, 자장의 세기를 조절하여 조정하게 되는 것을 특징으로 하는 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대.
  16. 청구항 제15항에 있어서,
    상기 생리대 및 생리대 소재를 제조하는 원단에 투입되어 코팅되는 나노 금속 합금 또는 산화물을 재질로 하는 나노 금속이온 클러스터 금속은 Ti(티타늄), Zr(지르코니움). Zn(아연),Ag(은) 중 택일 된 어느 하나의 물질 100중량에 대하여 Cu(구리)가 첨가하되 첨가량은 1 내지 10중량 부인 것을 특징으로 하여 피코팅체인 생리대에 본원의 나노금속입자가 적용하여 코팅되는 것을 특징으로 하는 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 생리대.
  17. 청구항 제16항에 있어서,
    상기 코팅되는 나노 금속 합금 또는 산화물을 재질로 하는 나노이온 클러스터 금속은 Ti(티타늄), Zr(지르코니움). Zn(아연),Ag(은) 중 택일 된 적어도 어느 하나의 물질 100 원자중량비(Atomic %)에 대하여 Cu 첨가 코팅량은 5~30중량 부를 투입하여 코팅되는 것을 특징으로 하는 나노이온 클러스터 공정으로 코팅한 항균 생리대.
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