WO2021221232A1 - 리필용 마스크 - Google Patents

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WO2021221232A1
WO2021221232A1 PCT/KR2020/009811 KR2020009811W WO2021221232A1 WO 2021221232 A1 WO2021221232 A1 WO 2021221232A1 KR 2020009811 W KR2020009811 W KR 2020009811W WO 2021221232 A1 WO2021221232 A1 WO 2021221232A1
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WO
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metal filter
mask
refill
porous metal
outer cover
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/009811
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English (en)
French (fr)
Inventor
오선희
Original Assignee
Oh Sun Hee
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oh Sun Hee filed Critical Oh Sun Hee
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B23/00—Filters for breathing-protection purposes
    • A62B23/02—Filters for breathing-protection purposes for respirators
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N59/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing elements or inorganic compounds
    • A01N59/16—Heavy metals; Compounds thereof
    • A01N59/20—Copper
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A41—WEARING APPAREL
    • A41D—OUTERWEAR; PROTECTIVE GARMENTS; ACCESSORIES
    • A41D13/00—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches
    • A41D13/05—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches protecting only a particular body part
    • A41D13/11—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres
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    • A41—WEARING APPAREL
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    • A41D13/05—Professional, industrial or sporting protective garments, e.g. surgeons' gowns or garments protecting against blows or punches protecting only a particular body part
    • A41D13/11—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres
    • A41D13/1192—Protective face masks, e.g. for surgical use, or for use in foul atmospheres with antimicrobial agent
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62B—DEVICES, APPARATUS OR METHODS FOR LIFE-SAVING
    • A62B18/00—Breathing masks or helmets, e.g. affording protection against chemical agents or for use at high altitudes or incorporating a pump or compressor for reducing the inhalation effort
    • A62B18/02—Masks

Definitions

  • the present invention relates to a refill mask, and more particularly, to a refill mask that can be used multiple times by replacing the inner cover for refilling after use.
  • a mask is an object that covers a respiratory system, such as a nose and a mouth, in order to prevent fine dust in the air from being inhaled through the nose and scattering from the mouth.
  • a respiratory system such as a nose and a mouth
  • most of the masks are equipped with a simple structure filter on a sheet of fiber material so that they can be easily carried.
  • the conventional mask had to be disposed of as a whole when it was contaminated while being used, and if it was contaminated in this way, it could not be washed and recycled, but had no choice but to be disposed of, which was uneconomical.
  • the present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a refilling mask that can be used multiple times by replacing the inner cover for refilling after use and can improve antiviral and antibacterial functions.
  • a refill mask includes an outer cover; inner cover for refill; a metal filter unit provided between the outer cover and the inner cover for refilling; a detachable part that covers the rim of the inner cover for refilling and is joined to the rim of the outer cover; and hanging straps provided on both sides of the outer cover.
  • the outer cover or the inner cover for refilling is characterized in that it includes a spun bond and a melt blown woven from a synthetic fiber material.
  • the metal filter part comprises a porous metal filter having air permeability made up of a plurality of pores connected through each other in three dimensions, and a support pattern formed on an edge or an outer surface of the porous metal filter do it with
  • the porous metal filter is formed of copper metal or a copper alloy having a copper content of more than 60%.
  • the refill mask according to an embodiment of the present invention has the effect of improving the antiviral and antibacterial functions by using a porous metal filter, and can be used multiple times by replacing the inner cover for refilling after use.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a refill mask according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view of a refill mask according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a cross-sectional view taken along line A-A of Figure 2;
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a refill mask according to another embodiment of the present invention.
  • 5A to 5C are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a porous metal filter constituting a refill mask according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a refill mask according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a perspective view of a refill mask according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 2 .
  • the refill mask 100 includes an outer cover 101, an inner cover 120 for refilling, a metal filter unit 110 provided between the outer cover 101 and the inner cover 120 for refilling, It covers the rim of the inner cover 120 for refilling and includes a detachable part 102 bonded to the rim of the outer cover 101 and a hanging strap provided on both sides of the outer cover 101 .
  • the outer cover 101 is formed of, for example, a spun bond and a melt blown formed of a synthetic fiber material such as polyester, polypropylene, etc., one layer of spun bond and a melt It may be provided by overlapping one layer of brown.
  • the surface of the melt brown is provided to be in contact with the metal filter unit 110, so that the surface of the melt brown generates static electricity in the metal filter unit 110 by friction to prevent fine dust and viruses from the metal filter unit 110. Impurity capture can be maximized.
  • the metal filter unit 110 includes a porous metal filter 112 composed of a plurality of pores connected to each other in three dimensions, and a support pattern 111 that forms a plurality of lines dividing the rim and the outer surface of the porous metal filter 112 .
  • the metal filter unit 110 is formed to block in the front direction, bend to fit the user's nose at the top, and have a round rim portion.
  • the porous metal filter 112 is, for example, nickel (Ni), copper (Cu), a metal alloy such as aluminum, copper oxide, magnesium oxide, alumina, a metal oxide of titanium dioxide (TiO 2 ) or a metal nitride of any one to be formed.
  • the support pattern 111 may be formed of a thermosetting resin to maintain and support the structure.
  • the pores of the porous metal filter 112 may be provided with a diameter of several tens of micrometers to several millimeters in size, and as shown in FIG. 1 , they are connected to each other in three dimensions by forming a plurality of connecting passages with other pores as shown in FIG. 1 .
  • the connecting passage between the pores is formed by surface bonding between the plurality of sacrificial beads 10 by a template method using a plurality of sacrificial beads 10 to be described later, and a plurality of sacrificial beads ( 10), the surface contact portion between the sacrificial beads 10 formed in the closest packing structure is formed as a plurality of connection passages.
  • the plurality of pores have breathability (permeability) through which air smoothly passes through the porous metal filter 112 connected in three dimensions to each other, allowing the user to breathe smoothly and at the same time breathing by static electricity generated in the porous metal filter 112 In the process, impurities such as fine dust and viruses can be collected.
  • the porous metal filter 112 is formed of only a copper alloy or copper metal having a copper content of 60% or more, the anti-infection effect is large due to the natural antibacterial properties of copper.
  • copper also has a large oligodynamic effect that various metals have, so trace metal ions disrupt the metabolism of bacteria and viruses and have the effect of eradicating them.
  • bacteria and viruses on the copper surface recognize copper ions as essential nutrients and absorb them into cells.
  • copper ions form pores in the cell membrane, bacteria and viruses lose nutrients and moisture, and then copper ions draw free radicals through the cell membrane pores, causing the bacteria and viruses to completely die. Since the virus that has penetrated the mask 100 in the respiration process is caught on the porous metal filter 112 and is killed by this micro-dong effect, the user obtains safe antibacterial respiration.
  • the inner cover for refill 120 may include spun bond and melt brown woven from a synthetic fiber material such as, for example, polyester (PolyEster), polypropylene (polypropylene), etc., and one layer of spun bond and may include a structure in which one layer of melt brown is overlapped.
  • a synthetic fiber material such as, for example, polyester (PolyEster), polypropylene (polypropylene), etc.
  • one layer of spun bond may include a structure in which one layer of melt brown is overlapped.
  • static electricity may be generated in the metal filter unit 110 due to friction between the surface of the melt brown.
  • the inner cover for refilling 120 can be replaced by a user inserting it into the detachable part 102 bonded to the rim of the outer cover 101 and covering the rim of the inner cover for refilling 120 . . Thereafter, the user can easily replace the inner cover for refilling 120 by taking out the used inner cover 120 from the detachable part 102 and inserting another inner cover for refilling 120 .
  • the refill mask 100 according to an embodiment of the present invention configured as described above can be used multiple times by replacing the refill inner cover 120 after use, and using the porous metal filter 112 of the metal filter unit 110 . It can improve antiviral and antibacterial properties.
  • FIG. 4 is an exploded perspective view of a refill mask according to another embodiment of the present invention.
  • the refill mask 200 according to another embodiment of the present invention is similar to the refill mask 100 according to an embodiment of the present invention, but the metal filter unit 210 is porous composed of a plurality of pores connected to each other in three dimensions. There is a difference in that the support pattern 211 is formed only on the edges of the metal filter 212 and the porous metal filter 212 . Accordingly, the description of the refill mask 200 according to another embodiment of the present invention is the same as the description of the refill mask 100 according to an embodiment of the present invention will be omitted.
  • the porous metal filter 212 of the metal filter unit 210 is formed to be thicker than twice the thickness of the porous metal filter 112 of the refilling mask 100 according to an embodiment of the present invention, or a porous metal By overlapping the filter 112 in two or more layers, it may be formed to be thicker than twice as thick.
  • a support pattern 211 of a thermosetting resin is formed on the edge of the porous metal filter 212 to maintain and support the structure of the metal filter unit 210 .
  • FIGS. 5A to 5C are cross-sectional views illustrating a process of manufacturing a porous metal filter constituting a refill mask according to an embodiment of the present invention.
  • a plurality of sacrificial beads 10 having a spherical shape are first manufactured.
  • the sacrificial bead 10 is, for example, a polymer such as polystyrene (PS), polymethyl methacrylate (PMMA), polypropylene (PP) or silicon dioxide (SiO2),
  • a plurality of oxides such as titanium dioxide (TiO 2 ) may be manufactured, for example, in a spherical shape.
  • the plurality of sacrificial beads 10 are immersed in the groove of the template 20 with an ethanol solution and then slowly dried or freeze dried at a temperature of 15° C. or less, the plurality of sacrificial beads 10 are stacked as in FIG. 5a . It can form a structure and precipitate.
  • the template 20 may be provided to have a bottom surface of the groove in the shape of a round cup corresponding to the outer shape of the porous metal filters 112 and 212 .
  • the stacked structure of the formed sacrificial bead 10 may include, for example, a closest stacked structure such as a hexagonal closest packed structure or a cubic closest packed structure.
  • the pressing condition and the heating temperature can be set according to the size of the material and the contact area of the sacrificial bead 10 .
  • the heating temperature may be set by setting a glass transition temperature for the constituent material of the sacrificial bead 10 as the highest temperature.
  • the pressurization and heating process may be performed under a pressurization condition of 100 to 300 kPa and a heating temperature of 110 to 150° C.
  • the contact area between the sacrificial beads 10 is increased by this pressing and heating process, and as shown in FIG. 5B , in the stacked structure of the sacrificial beads 10 , the plurality of sacrificial beads 10 are more densely adhered.
  • a precursor (precursor: 212-1) of the porous metal filter is added and heated to form it.
  • the precursor 212-1 of the porous metal filter can be selected according to the material, for example, a metal alloy such as nickel (Ni), copper (Cu), aluminum, copper oxide, magnesium oxide, alumina, titanium dioxide (TiO2)
  • a metal alloy such as nickel (Ni), copper (Cu), aluminum, copper oxide, magnesium oxide, alumina, titanium dioxide (TiO2)
  • a precursor corresponding to any one of a metal oxide or a metal nitride of can be applied.
  • the precursor 212-1 of the porous metal filter may be prepared by mixing resorcinol, a copper precursor, and DI water. , a nickel precursor may be additionally mixed as needed.
  • the copper precursor is, for example, Cu(NO 3 ) 2 , Cu 2 (NO 3 )(OH) 3 , and the like, and may be mixed in the porous metal filters 112 and 212 so that the copper content is 60% or more.
  • the precursor 212-1 of the porous metal filter prepared in this way is put into the densest stacked structure of the sacrificial beads 10 as shown in FIG. ) process can also be performed.
  • it may be carried out in an atmosphere of atmospheric pressure of 01 atm using the compression jig 30 .
  • the laminated structure of the sacrificial beads 10 including the precursor 212-1 of the porous metal filter is heated in a nitrogen atmosphere at a temperature of, for example, 800° C. for 2-3 hours.
  • the sacrificial bead 10 is extinguished and the precursor 212-1 is carbonized, and a porous metal filter having a plurality of pores connected in three dimensions through a plurality of connection passages. (212) may be formed.
  • the support pattern 111 made of a thermosetting resin may be formed on the edge of the porous metal filter 212 by injection molding or the like.
  • the refill mask 200 including the porous metal filter 212 having a plurality of three-dimensionally connected pores is manufactured, and the antiviral and antibacterial function is improved by using the porous metal filter 212, and the inner cover for refilling 220 ) can be replaced after use to provide a refillable mask 200 that can be used multiple times.

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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

리필용 마스크
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.
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)

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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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