KR102110548B1 - Multi-fuctional mask comprising silver-silica composite and carbon fiber - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다기능성 마스크에 대한 것으로서, 본 발명의 일 측에 따르는 은-실리카 복합체 및 탄소계 섬유를 포함하는 다기능성 마스크는, 외피층; 은-실리카 복합체(silver-silica composite)가 나노 섬유에 분산 형성된 제1 필터층; 탄소계 섬유를 포함하는 제2 필터층; 및 내피층;을 포함한다.The present invention relates to a multi-functional mask, the multi-functional mask comprising a silver-silica composite and carbon-based fibers according to an aspect of the present invention, an outer layer; A first filter layer in which silver-silica composite is dispersed in nanofibers; A second filter layer comprising carbon-based fibers; And an endothelial layer.
Description
본 발명은 미세먼지 및 인체에 유해한 성분을 복합적으로 차단할 수 있는 마스크에 대한 기술이다.The present invention is a technology for a mask capable of blocking fine dust and components harmful to the human body in a complex manner.
마스크는 외부의 공기를 여과하여 인체에 공급되게 하는 수단으로 사용되고 있다. 이러한 마스크는 통상적으로 입과 코를 가리고 귀걸이 밴드를 설치하여 구성된 것이 사용되고 있다. The mask is used as a means to filter outside air and supply it to the human body. Such a mask is usually used to cover the mouth and nose and install an earring band.
최근 다양한 산업 시설 및 차량의 급증, 온난화에 따른 지구 사막화의 가속에 따른 환경 변화에 의해, 다양한 크기의 미세 먼지와 새롭게 등장한 많은 종류의 유해 성분이 공기 중에 포함되고 있다. 따라서 이러한 미세 먼지와 유해 성분들을 차단하기 위한 다기능성 고성능 마스크의 개발에 대한 연구가 필요한 실정이다.Recently, due to the rapid growth of various industrial facilities and vehicles, and environmental changes due to the acceleration of global desertification due to warming, various sizes of fine dust and many newly introduced harmful components are included in the air. Therefore, there is a need for research on the development of a multifunctional high performance mask to block these fine dust and harmful components.
현재 국내에서 판매되고 있는 마스크들 중 미세먼지 차단용 마스크로는 KF80 이나, KF94가 있다. 그러나 이러한 마스크들은 0.6 또는 0.4 마이크로 크기의 미세먼지 입자만을 걸러낼 수 있을 뿐 그보다 작은 크기의 미세먼지 입자에는 낮은 필터 효율을 나타냄으로써 0.1 마이크로 내외의 초미세먼지 입자를 걸러내기에 효과적이지 않다.Among the masks currently being sold in Korea, KF80 and KF94 are masks for blocking fine dust. However, these masks can only filter out fine dust particles of 0.6 or 0.4 micro size, and are not effective in filtering ultra fine dust particles within and around 0.1 micro by exhibiting low filter efficiency for smaller size fine dust particles.
또한, 시판되고 있는 미세먼지 차단용 마스크들은 대부분 생물학적 병원균이나 바이러스, 오존을 비롯한 유해가스 제거에는 전혀 기능을 발휘하지 못하여 문제가 되고 있다. In addition, most commercially available masks for blocking fine dust are problematic because they cannot function at all to remove harmful gases such as biological pathogens, viruses, and ozone.
최근까지도, 여름이면 발생하는 오존주의보나 생물학적인 병균, 산업현장에서 발생하는 유해가스 경보에 대해서는 실외 활동 자제나 해당 구역에서 벗어나라는 경보를 제공하는 것이 유일한 방법이었다. 실질적으로는 방독면을 끼는 것을 제외하면, 개인이 휴대가능한 마스크를 통해서 이러한 물질을 효과적으로 대비할 수 있는 방법은 전무한 실정이었다.Until recently, it was the only way to provide warnings to refrain from outdoor activities or to leave the area for summer ozone warnings, biological germs, and harmful gas alarms in industrial sites. Except for wearing a gas mask in practice, there has been no way for an individual to effectively prepare for this material through a portable mask.
또한, 최근 유행하고 있는 메르스 등의 호흡기 관련 전염성이 강한 질병에 대해서도 질병의 치료법에만 집중을 하고 있을 뿐, 그 예방이나 확산 방지에 대하여 아무런 대책이 없어 이를 해결하기 위한 방법이 필요하였다.In addition, the respiratory epidemic, such as the recent epidemic, is concentrating only on the treatment of the disease, and there is no countermeasure against the prevention or spread, and a method for solving the problem is needed.
본 발명의 목적은, 상술한 문제점을 해소하고, 미세먼지를 차단하는 기능을 가짐과 동시에 오존으로부터 자유롭고 생물학적 바이러스나 세균, 산업 현장용 유해물질까지도 차단할 수 있는 다기능성 마스크를 제공하기 위함이다.An object of the present invention is to provide a multi-functional mask that solves the above-mentioned problems, has a function of blocking fine dust, and is free from ozone, and can also block biological viruses, bacteria, and even harmful substances for industrial sites.
본 발명에서 제공하는 다기능성 마스크를 이용할 경우, 초미세먼지의 차단이 가능하면서, 세균, 병원균, 바이러스의 차단이 가능하고 오존이나 산업 현장에서 발생하는 유해가스의 제거까지도 가능한 다기능성 마스크가 제공된다.When using the multi-functional mask provided by the present invention, it is possible to block ultra-fine dust, while blocking bacteria, pathogens, and viruses, and also providing a multi-functional mask capable of removing ozone or harmful gases generated in industrial sites. .
또한, 본 발명에서 제공하는 마스크는, KF94 보다도 우수한 미세먼지 차단 효율을 가지면서도 KF80 이상의 통기성을 가지도록 설계되어 높은 미세먼지 차단 효율을 나타내면서도 착용자의 호흡이 자유로운 장점이 있다.In addition, the mask provided in the present invention is designed to have better fine dust blocking efficiency than KF94, while having a breathability of KF80 or higher, and exhibits high fine dust blocking efficiency, but has the advantage of free breathing by the wearer.
본 발명의 일 측에 따르는 은-실리카 복합체 및 탄소계 섬유를 포함하는 다기능성 마스크는, 외피층; 은-실리카 복합체(silver-silica composite)가 나노 섬유에 분산 형성된 제1 필터층; 탄소계 섬유를 포함하는 제2 필터층; 및 내피층;을 포함한다.A multi-functional mask comprising a silver-silica composite and a carbon-based fiber according to an aspect of the present invention includes an outer skin layer; A first filter layer in which silver-silica composite is dispersed in nanofibers; A second filter layer comprising carbon-based fibers; And an endothelial layer.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 은-실리카 복합체는, 실리카 입자 표면에 은(Ag) 입자가 결합된 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the silver-silica composite may be one in which silver (Ag) particles are bonded to the silica particle surface.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 은-실리카 복합체는, 수 나노 내지 수십 나노 사이즈인 것이고, 계면활성제를 이용하여 입자 크기의 성장을 제어한 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the silver-silica composite may be several nano to tens of nano sizes, and may control particle size growth using a surfactant.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 은-실리카 복합체의 상기 은(Ag) 금속은, 원자, 클러스터 및 이온 형태로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 실리카 입자 100중량부 대비 0.5 중량부 내지 3 중량부 포함되는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the silver (Ag) metal of the silver-silica complex includes at least one selected from the group consisting of atoms, clusters, and ionic forms, and 0.5 parts by weight of the silica particles It may be included by weight to 3 parts by weight.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 필터층은, 상기 은-실리카 복합체의 수분산체, 고분자 수지 및 분산제의 혼합액을 전기방사방식을 이용하여 형성한 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first filter layer may be a liquid dispersion of the silver-silica composite, a polymer resin, and a dispersion of a dispersant formed by using an electrospinning method.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 나노 섬유는 수 마이크로 크기 내지 수십 마이크로 크기의 기공을 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the nanofibers may include pores of several micros to several tens of micros.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 필터층은, 규조토, 마이크로 크기의 실리카 입자, 나노 크기의 실리카 입자 및 활성탄 파우더로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이 상기 나노 섬유에 추가로 분산 형성된 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first filter layer may be one or more selected from the group consisting of diatomaceous earth, micro-sized silica particles, nano-sized silica particles, and activated carbon powder, further dispersed in the nanofibers. .
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄소계 섬유는, 목탄계 또는 야자수계를 포함하는 식물성 탄소 섬유인 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the carbon-based fiber may be a vegetable carbon fiber including charcoal-based or palm-based.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 외피층은 20 g/m2 내지 50 g/m2 밀도로 외피용 고분자 수지가 스펀 결합(spun bond) 웹 형태인 것이고,According to an embodiment of the present invention, the outer layer is a polymer resin for the outer shell having a density of 20 g / m2 to 50 g / m2 in the form of a spun bond web,
상기 내피층은 25 g/m2 내지 50 g/m2 밀도로 내피용 고분자 수지가 용해 결합(melt bond) 웹 형태인 것일 수 있다.The endothelial layer may have a density of 25 g / m2 to 50 g / m2 in which the polymer resin for endothelial is in the form of a melt bond web.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 외피층 및 내피층은 각각 복수 층 구조를 형성하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, each of the outer layer and the inner layer may be to form a multi-layer structure.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다기능성 마스크는 미세먼지 차단 효율이 KF94 이상이고, 통기성은 KF80 이상인 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the multifunctional mask may have a fine dust blocking efficiency of KF94 or higher, and a breathability of KF80 or higher.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다기능성 마스크는, 0.1 마이크로 크기의 미세먼지 차단이 가능하고, N1 인플루엔자, H1 인플루엔자 및 코로나바이러스의 불활화가 가능한 것이고, MRSA 및 VRSA를 포함하는 다재내성균의 살균이 가능한 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the multifunctional mask is capable of blocking fine dust of 0.1 micron size, and is capable of inactivating N1 influenza, H1 influenza and coronavirus, and sterilizing multi-resistant bacteria including MRSA and VRSA This may be possible.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다기능성 마스크는 오존, 일산화탄소, 질소산화물, 에틸렌가스 및 유해 휘발성 유기화합물(VOCs)의 흡착 분해가 가능한 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the multifunctional mask may be capable of adsorbing and decomposing ozone, carbon monoxide, nitrogen oxides, ethylene gas and harmful volatile organic compounds (VOCs).
본 발명의 일 측면에 따르면, 개인 휴대용 마스크를 이용하여 미세먼지 뿐 아니라 인체에 유해한 오존이나 화학 성분, 생물학적 바이러스나 세균 등을 모두 차단가능한 다기능성 마스크가 제공된다.According to an aspect of the present invention, a multifunctional mask is provided that can block not only fine dust but also ozone or chemical components harmful to humans, biological viruses or bacteria using a personal portable mask.
본 발명에서 제공되는 마스크를 이용할 경우, KF94수준의 마스크로도 필터되지 않는 초미세먼지 까지도 완벽하게 차단되는 효과가 있으면서도 통기성이 우수하여 착용시 호흡에 불편함이 없다. When the mask provided in the present invention is used, even a KF94 level mask has an effect of completely blocking even ultra-fine dust that is not filtered, but has excellent breathability, and thus has no inconvenience in breathing when worn.
또한, 본 발명에서 제공되는 마스크는 오존의 차단 성능이 대단히 우수하고, 그 외에도 은-실리카 복합체의 특성으로 인하여 항균성, 생물학적 화학적 유해성분의 차단 제거가 가능해짐으로써 다양한 산업 현장이나 오존주의보가 발생하는 극한 환경에 적용되어 휴대용 방독면이나 공기청정기와도 같은 뛰어난 필터 효과가 구현되는 효과가 있다. In addition, the mask provided in the present invention has excellent ozone blocking performance, and in addition, due to the characteristics of the silver-silica complex, it is possible to remove and remove antibacterial and biological chemical harmful components, thereby causing various industrial sites or ozone warning. It has the effect of being applied to extreme environments, such as a portable gas mask or an air purifier, which achieves excellent filter effects.
그리고, 본 발명에서 제공하는 개인 휴대용 마스크는 다기능성과 높은 성능에도 불구하고 낮은 가격대로 생산 가능함으로써, 일반 산업 현장에의 적용성이 대단히 용이한 측면도 있다.In addition, the personal portable mask provided by the present invention is capable of being produced at a low price despite its versatility and high performance, and thus has a very easy application to general industrial sites.
나아가, 중동으로부터 들어와서 전염성이 높은 호흡기 질환인 메르스 등에 대해서도, 본 발명에서 제공하는 개인 휴대용 마스크를 이용할 경우 일반적인 마스크와는 달리 바이러스 불활성 기능이 포함되어 있기 때문에 그 예방성이 뛰어날 수 있다. 그리고, 호흡기 질환에 감염된 환자 또한 본 발명에서 제공하는 개인 휴대용 마스크를 이용함으로써 그 전염성을 낮출 수 있는 효과도 있다.Furthermore, even for MERS, which is a highly contagious respiratory disease from the Middle East, when using the personal portable mask provided by the present invention, unlike a general mask, since it contains a virus inactive function, its prevention property may be excellent. In addition, patients infected with respiratory diseases also have the effect of reducing the infectivity by using the personal portable mask provided by the present invention.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 다기능성 마스크의 구조를 나타내는 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 다기능성 마스크의 시제품의 각 층을 촬영한 현미경 사진이다.
도 3은 은-실리카 복합체의 수분산체와 고분자 수지 간에 혼합물을 형성하는 과정에서 발생한 황변 현상 결과를 나타내는 사진이다.
도 4는, 상술한 바이러스 차단 성능 확인을 위하여 일본 기타자토 연구소 성능시험을 통하여 H1, N1 인플루엔자의 불활화 확률, SAS 코로나의 불활화 확률을 확인한 결과의 일부 내용이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따르는 다기능성 마스크에 대한 오존 분해 성능 확인을 KCL 성능시험을 통해 확인한 결과이다.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따르는 다기능성 마스크에 대한 항균(폐렴균 및 MRSA균) 성능 확인을 KCL 성능시험을 통해 확인한 결과이다.
도 7은, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 다기능성 마스크에 대한 항균(대장균, 녹농균, 황색포도상구균) 성능 확인을 KCL 성능시험을 통해 확인한 결과이다.1 is a schematic diagram showing the structure of a multifunctional mask provided according to an embodiment of the present invention.
2 is a photomicrograph of each layer of a prototype of a multifunctional mask provided according to an embodiment of the present invention.
3 is a photograph showing the result of yellowing in the process of forming a mixture between the water dispersion of the silver-silica complex and the polymer resin.
4 is a part of the results of confirming the probability of inactivation of H1 and N1 influenza and the probability of inactivation of SAS corona through the performance test of Kitazato Research Institute in Japan to confirm the virus blocking performance described above.
5 is a result of confirming the ozone decomposition performance for the multifunctional mask according to an embodiment of the present invention through a KCL performance test.
6 is a result confirming the antimicrobial (pneumococcal and MRSA bacteria) performance check for the multifunctional mask according to an embodiment of the present invention through a KCL performance test.
7 is a result confirming the antibacterial (E. coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus) performance check for a multifunctional mask according to an embodiment of the present invention through a KCL performance test.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 다른 설명이 없는 한, 각 도면에 제시된 동일한 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Unless otherwise stated, the same reference numerals in each drawing denote the same members.
아래 설명하는 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 발명의 범위를 설명된 실시 형태로 한정하려는 것이 아니며, 본 출원을 통해 권리로서 청구하고자 하는 범위는 이들에 대한 모든 변경, 균등 물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Various changes can be made to the embodiments described below. The embodiments described below are not intended to limit the scope of the invention to the described embodiments, and it should be understood that the scope intended to be claimed as rights through the present application includes all changes, equivalents, or substitutes thereof.
실시예에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 실시예를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "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, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the examples are only used to describe specific examples, and are not intended to limit the examples. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "include" or "have" are intended to indicate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts or combinations thereof described herein, one or more other features. It should be understood that it does not exclude the possibility or presence of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the embodiment belongs. Terms, such as those defined in a commonly used dictionary, should be interpreted as having meanings consistent with meanings in the context of related technologies, and should not be interpreted as ideal or excessively formal meanings unless explicitly defined in the present application. Does not.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In addition, in the description with reference to the accompanying drawings, the same reference numerals are assigned to the same components regardless of reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted. In describing the embodiments, when it is determined that detailed descriptions of related known technologies may unnecessarily obscure the subject matter of the embodiments, detailed descriptions thereof will be omitted.
도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 다기능성 마스크의 구조를 나타내는 개략도이다.1 is a schematic diagram showing the structure of a multifunctional mask provided according to an embodiment of the present invention.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따라 제공되는 다기능성 마스크의 시제품의 각 층을 촬영한 현미경 사진이다.2 is a photomicrograph of each layer of a prototype of a multifunctional mask provided in accordance with one embodiment of the present invention.
아래에서는 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 다기능성 마스크의 각 층의 구조 및 미세먼지 및 유해 성분을 필터링하는 원리에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the structure of each layer of the multifunctional mask of the present invention and the principle of filtering fine dust and harmful components will be described in detail with reference to FIGS. 1 and 2.
본 발명에서 제안하는 다기능성 마스크는, 국내에서 통용되는 미세먼지를 차단하는 KF94 마스크가 초미세먼지 크기는 걸러내지 못한다는 점에 착안하여 개발되었다. 나아가, 본 발명에서 제안하는 다기능성 마스크는, 산업 현장이나 다양한 비상 상황에서 발생하는 유해한 화학 가스, 생물학적 가스 및 오존 등을 필터링 가능한 마스크가 없다는 점에 착안하여 새로운 소재를 이용한 다기능성 마스크의 필요성을 인식하고 개발된 것이다.The multi-functional mask proposed in the present invention was developed in view of the fact that the KF94 mask, which blocks fine dust commonly used in Korea, cannot filter out the ultrafine dust size. Furthermore, the multifunctional mask proposed in the present invention, considering the fact that there is no mask capable of filtering harmful chemical gases, biological gases and ozone generated in various emergency situations in the industrial site or the need for a multifunctional mask using a new material It was recognized and developed.
현재 산업 현장에서 또는 일상 생활에서 개인이 휴대 가능한 마스크는 미세먼지 차단용 마스크 뿐이며, 유해 가스를 차단하기 위한 마스크라고는 지하철 탑승구 등에 몇 개 구비되어 있는 방독면이 유일하다. Currently, the only mask that can be carried by an individual at an industrial site or in daily life is a mask for blocking fine dust, and a mask for blocking harmful gases is the only gas mask provided at a subway gate or the like.
나날이 악화되는 공기의 질과 증가하는 유해 환경에도 불구하고 이를 개인이 대비할 수 있는 방법은 없었기 때문에 이를 대비하기 위한 방법이 필요하였고, 특히나 휴대성과 성능의 양 측면을 다 잡은 마스크의 개발이 필요하였다. 이에 본 발명에서는 은-실리카 복합체 나노입자를 마스크에 적용하여 바이러스나 생물학적, 화학적 유해 성분을 걸러내고자 하였으며, 탄소계 섬유를 적용하여 오존 등을 함께 차단할 수 있는 마스크를 다양한 실험을 통하여 개발하였다.Despite the ever-deteriorating air quality and increasing harmful environment, there was no way for individuals to prepare for it, so a method was needed to prepare for it, and in particular, it was necessary to develop a mask that balances both portability and performance. Accordingly, in the present invention, silver-silica composite nanoparticles were applied to a mask to filter out viruses, biological and chemical harmful components, and a mask capable of blocking ozone and the like by applying carbon-based fibers was developed through various experiments.
본 발명의 일 측에 따르는 은-실리카 복합체 및 탄소계 섬유를 포함하는 다기능성 마스크는, 외피층(100); 은-실리카 복합체(silver-silica composite, SSC)가 나노 섬유에 분산 형성된 제1 필터층(200); 탄소계 섬유를 포함하는 제2 필터층(300); 및 내피층(400);을 포함한다.A multi-functional mask comprising a silver-silica composite and a carbon-based fiber according to an aspect of the present invention, the
본 발명의 다기능성 마스크에서 중요한 특징 중 하나는, 은-실리카 복합체를 포함하는 제1 필터층이 적용된 부분이다.One of the important features in the multifunctional mask of the present invention is a portion to which a first filter layer including a silver-silica composite is applied.
본 발명에서 적용하는 은-실리카 복합체의 경우 대단히 높은 수준의 항균, 항바이러스 특성을 보이면서도 친환경적 특성까지 나타내는 소재로서, 특히 유해가스를 제거하고, 항균시험 결과 폐렴균, MRSA균, 곰팡이균 등을 사멸하는 것까지 확인된 우수한 소재이다. 본 발명에서는 이러한 은-실리카 복합체 소재의 특성에 주목하여, 마스크 내 필터층에 이를 적용하는 것을 하나의 주요 특징으로 한다. In the case of the silver-silica complex applied in the present invention, it shows a very high level of antibacterial and antiviral properties, but also shows eco-friendly properties. In particular, it removes harmful gases and kills pneumococcal, MRSA, and fungal bacteria as a result of antibacterial tests. It is an excellent material that has been confirmed. In the present invention, one of the main features is to pay attention to the characteristics of the silver-silica composite material and apply it to the filter layer in the mask.
또한, 상기 은-실리카 복합체의 경우 상술한 항미생물성 특성 외에 촉매로서의 기능 또한 가지고 있기 때문에, 오존의 촉매 분해 및 제거와 관련하여 은-실리카 복합체의 탁월한 제거 효과를 입증한 연구 결과들이 일부 있다. 본 발명의 일 측에서는 이를 이용하여 종래의 오존 방지 마스크에서는 도입된 바 없는 오존 분해 제거 필터를 형성할 수 있다.In addition, since the silver-silica complex has a function as a catalyst in addition to the antimicrobial properties described above, there are some research results demonstrating the excellent removal effect of the silver-silica complex in relation to catalytic decomposition and removal of ozone. One side of the present invention can be used to form an ozone decomposition removal filter that has not been introduced in a conventional ozone prevention mask.
본 발명의 다기능성 마스크에서 중요한 또 다른 특징 중 하나는, 탄소계 섬유를 포함하는 제2 필터층이 적용된 부분이다.Another important feature of the multifunctional mask of the present invention is a portion to which a second filter layer including carbon-based fibers is applied.
탄소계 물질로 미세 기공을 포함하는 필터를 형성할 경우, 공기는 통과시키면서 인체에 유해한 오존을 필터링할 수 있다. 이러한 탄소계 물질은 상술한 은-실리카 복합체를 이용하는 경우에 더해져 2중의 필터 기능을 수행하게 된다. 본 발명의 일 측에서는 미세먼지 뿐 아니라 공기 중 존재하는 오존 성능을 필터링하기 위해서 탄소계 섬유를 이용하여 제조한 제2 필터층을 함께 도입한다.When forming a filter including fine pores with a carbon-based material, ozone harmful to the human body can be filtered while passing air. This carbon-based material is added in the case of using the above-described silver-silica composite to perform a double filter function. In one aspect of the present invention, a second filter layer manufactured using carbon-based fibers is introduced together to filter not only fine dust but also ozone performance present in the air.
이 때, 상기 제2 필터층의 탄소계 섬유는 다양한 탄소계 물질로 구성될 수 있다. At this time, the carbon-based fibers of the second filter layer may be composed of various carbon-based materials.
일 예로서, 상기 제2 필터층의 탄소계 섬유 또한 상기 은-나노 복합체를 분산 형성시켜 이용할 수 있다. As an example, carbon-based fibers of the second filter layer may also be used by dispersing and forming the silver-nano composite.
본 발명의 일 측에서는 상기 제2 필터층의 탄소계 섬유를 적절한 두께로 분산시켜 포함시킴으로써 적절한 휴대성, 마스크 착용성 및 오존 차단성능을 모두 구비할 수 있게 된다.In one aspect of the present invention, by dispersing and including the carbon-based fibers of the second filter layer in an appropriate thickness, it is possible to provide all of appropriate portability, mask wearability and ozone blocking performance.
상기 은-실리카 복합체를 다기능성 마스크의 필터층에 분산시켜 도입할 경우, 황색포도상구균, 대장균, 녹농균 및 폐렴균 등의 균을 사멸할 수 있는 항균 특성이 부가(KCL 성능시험 인증 완료 99.99 %)될 수 있다. 또한, 상기 은-실리카 복합체 성분은 병원 내 다재내성균인 MRSA 등에 대해서도 모두 사멸시키는 기능(KCL 성능시험 인증 완료 99.99%)이 확인되었으며 바이러스를 차단(불활성화)시키는 효과 까지도 사전 시험을 통하여 확인(일본 기타자토 연구소의 성능 시험 인증 완료 - H1, N1 인플루엔자의 90% 이상이 불활성화, SAS 코로나의 99.8 % 불활성화 시험 결과 확보)된 바 있다.When the silver-silica complex is introduced by dispersing it in the filter layer of a multifunctional mask, antibacterial properties capable of killing bacteria such as Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, and Pneumococcus can be added (99.99% of KCL performance test certification completed). have. In addition, the silver-silica complex component was confirmed to have the ability to kill all of the multi-resistant bacteria in the hospital, such as MRSA (KCL performance test certification completed 99.99%), and even the effect of blocking (inactivating) the virus through pre-test (Japan Completed the Kitazato Institute's performance test certification-Over 90% of H1 and N1 influenza have been inactivated, and SAS Corona has obtained 99.8% inactivation test results).
본 발명의 상기 다기능성 마스크의 경우, 바이러스 불활성화 기능을 보유하고 있기 때문에, 중동으로부터 들어와서 전염성이 높은 호흡기 질환인 메르스 등에 대해서도 그 효과를 기대할 수 있다.In the case of the multifunctional mask of the present invention, since it has a virus inactivation function, its effect can be expected for MERS, a respiratory disease that is highly infectious from the Middle East.
본 발명에서 제공하는 개인 휴대용 마스크를 이용할 경우, 일반적인 마스크와는 달리 은-실리카 복합체로 인하여 바이러스가 불활성화 될 수 있다. 따라서, 상기 호흡기 질환을 야기하는 바이러스에 대한 예방성이 뛰어날 수 있다. 그리고, 이미 호흡기 질환에 감염된 환자 또한 본 발명에서 제공하는 상기 다기능성 마스크를 이용함으로써 그 전염성을 낮출 수 있는 효과도 있다.When using the personal portable mask provided by the present invention, unlike the general mask, the virus may be inactivated due to the silver-silica complex. Therefore, it is possible to have excellent prevention against viruses causing the respiratory diseases. In addition, patients already infected with respiratory diseases also have the effect of lowering their infectivity by using the multi-functional mask provided by the present invention.
일 예로서, 상기 은-실리카 복합체는 나노 크기 입자로서 제1 필터층의 베이스 소재를 형성하는 수지 물질에 분산 형성될 수 있다. As an example, the silver-silica composite may be nano-sized particles dispersed in a resin material forming a base material of the first filter layer.
일 예로서, 상기 은-실리카 복합체는 제1 필터층에 분산 형성되기 위하여 수계 분산된 형태로서 고분자 수지 및 분산제와 함께 고르게 분산시킨 상태로 형성하여 제1 필터층을 제조할 수 있다.As an example, the silver-silica composite may be formed in an evenly dispersed state with a polymer resin and a dispersant in an aqueous dispersion form in order to form a dispersion in the first filter layer to prepare a first filter layer.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 은-실리카 복합체는, 실리카 입자 표면에 은(Ag) 입자가 결합된 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the silver-silica composite may be one in which silver (Ag) particles are bonded to the silica particle surface.
상기 은-실리카 복합체에서, 상기 실리카 입자와 은 입자는 졸-겔법을 이용하여 에멀젼 상태를 거쳐 제조되는 것일 수 있다.In the silver-silica composite, the silica particles and the silver particles may be prepared through an emulsion state using a sol-gel method.
상기 실리카 입자와 은 입자는 물리적 또는 화학적으로 결합된 것일 수 있다.The silica particles and the silver particles may be physically or chemically bonded.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 은-실리카 복합체는, 수 나노 내지 수십 나노 사이즈인 것이고, 계면활성제를 이용하여 입자 크기의 성장을 제어한 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the silver-silica composite may be several nano to tens of nano sizes, and may control particle size growth using a surfactant.
상기 은-실리카 복합체를 형성하는 과정에서 계면활성제를 이용할 경우, 은-실리카 복합체에서 입자가 뭉쳐서 성장하는 정도를 적절하게 제어할 수 있다. 이 때, 상기 계면활성제는, 실란계 물질을 포함하는 것일 수 있다.When a surfactant is used in the process of forming the silver-silica complex, it is possible to appropriately control the degree of growth of particles aggregated in the silver-silica complex. At this time, the surfactant may be one containing a silane-based material.
본 발명의 은-실리카 복합체는 종래의 은 나노입자의 성능을 개선하기 위한 연구 끝에 도출된 것으로서, 그 제조과정에서 실리카 표면에 은 입자가 결합한 형태로 형성된 것이면서, 적절한 계면활성제를 이용하여 그 입자 크기가 지나치게 커지지 않도록 형성하는 것이 중요할 수 있다.The silver-silica composite of the present invention is derived after research to improve the performance of the conventional silver nanoparticles, and is formed in a form in which silver particles are bonded to the silica surface in the manufacturing process, and the particles are used by using an appropriate surfactant. It may be important to form it so that it is not oversized.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 은-실리카 복합체의 상기 은(Ag) 금속은, 원자, 클러스터 및 이온 형태로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 실리카 입자 100중량부 대비 0.5 중량부 내지 3 중량부 포함되는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the silver (Ag) metal of the silver-silica complex includes at least one selected from the group consisting of atoms, clusters, and ionic forms, and 0.5 parts by weight of the silica particles It may be included by weight to 3 parts by weight.
상기 은 금속은 실리카 입자 표면에 효과적으로 분산 형성되도록 하기 위해서 원자, 클러스터 및 이온 형태 중 하나 또는 둘 이상의 형태로 구비될 수 있다. 이 때 적절한 나노 사이즈의 은-실리카 입자를 형성하기 위해서는 실리카 입자 대비 은 금속의 함량을 제어하는 것이 중요할 수 있다. 이러한 함량은 본 발명자의 선행 연구를 참고하여 도출해낸 결과로서, 그 적절한 함량은 실리카 입자 100중량부 대비 0.5 내지 3 중량부로 은이 포함되는 것일 수 있다.The silver metal may be provided in one or more forms of atoms, clusters, and ions in order to form effectively dispersed on the surface of silica particles. In this case, it may be important to control the content of silver metal compared to silica particles in order to form appropriate nano-sized silver-silica particles. This content is a result derived by referring to the prior studies of the present inventors, and the appropriate content may include silver in 0.5 to 3 parts by weight compared to 100 parts by weight of silica particles.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 필터층은, 상기 은-실리카 복합체의 수분산체, 고분자 수지 및 분산제의 혼합액을 전기방사방식을 이용하여 형성한 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first filter layer may be a liquid dispersion of the silver-silica composite, a polymer resin, and a dispersion of a dispersant formed by using an electrospinning method.
제1 필터층에서 효과적으로 공기 중의 유해 성분을 필터링하고 제거하기 위해서는 은-실리카 복합체가 제1 필터층에 균일하게 분포해 있는 것이 중요하게 된다.In order to effectively filter and remove harmful components in the air from the first filter layer, it is important that the silver-silica composite is uniformly distributed in the first filter layer.
본 발명에서는 이를 위하여 상기 은-실리카 복합체를 수분산체로 형성하고, 고분자 수지(나노 섬유의 재료) 및 분산제와 충분히 혼합시킨 후 전기방사방식을 이용하여 상기 은-실리카 복합체가 고르게 분산 형성된 제1 필터층을 형성할 수 있다.In the present invention, for this purpose, the silver-silica composite is formed as an aqueous dispersion, and sufficiently mixed with a polymer resin (a material of nanofibers) and a dispersant, and then the first filter layer in which the silver-silica composite is evenly dispersed using an electrospinning method Can form.
이와 관련하여, 은-실리카 복합체의 수분산체와 고분자 수지(나노 섬유의 재료) 간에 혼합물을 형성하는 과정에서 침전 없이 효과적으로 분산되도록 하는 것이 중요할 수 있다. 은-실리카 복합체의 수분산체와 나노 섬유의 배합 비율을 적절하게 조절하고 최적의 분산제를 포함시킴으로써, 나노 섬유 상에 고르게 상기 은-실리카 복합체가 고르게 분산 형성된 제1 필터층을 제조할 수 있다. 만약, 상기 배합 비율의 조절에 실패하거나 분산제를 포함하지 않을 경우에는 황변 현상 또는 침전 현상이 발생하는 것을 확인하였다.In this regard, it may be important to effectively disperse without precipitation in the process of forming a mixture between the water dispersion of the silver-silica complex and the polymer resin (material of nanofibers). By properly adjusting the mixing ratio of the water dispersion of the silver-silica composite and the nanofibers and including an optimal dispersant, the first filter layer in which the silver-silica composite is evenly dispersed on the nanofibers can be prepared. If the control of the blending ratio failed or the dispersant was not included, it was confirmed that yellowing or precipitation occurred.
이러한 실시 결과는 도 3에 드러나 있다.The results of this implementation are shown in FIG. 3.
도 3은 은-실리카 복합체(SSC)의 수분산체와 고분자 수지 간에 혼합물을 형성하는 과정에서 농도에 따라 발생한 황변 현상 결과를 나타내는 사진이다(최종 Ag의 농도 0.02% 및 0.03% target).Figure 3 is a photograph showing the results of the yellowing phenomenon occurred according to the concentration in the process of forming a mixture between the water dispersion of the silver-silica complex (SSC) and the polymer resin (0.02% of the final Ag concentration and 0.03% target).
도 3의 실험 결과에 따르면, 적절하지 않은 함량을 투입하였을 경우, 교반한 직후에는 작은 입자가 조금씩 보였으나, 투입 후 30분이 경과한 시점에서 황변 현상이 나타날 수 있음을 확인하였다. 24시간이 지나자 상층 액에서는 입자가 확인되지 않았으나, 하층 액에서는 고형 입자들이 다 침전되어 있는 것을 확인할 수 있었다.According to the experiment results in FIG. 3, when an inappropriate content was added, small particles were seen little by little immediately after stirring, but it was confirmed that yellowing may occur at a time point 30 minutes after the injection. Particles were not observed in the supernatant after 24 hours, but it was confirmed that all solid particles were precipitated in the lower liquor.
도 3과 같이 상기 혼합물을 형성하는 과정에서 각 물질을 적정량 혼합하지 않을 경우에는 은-실리카 복합체와 고분자 수지 간에 효과적으로 분산 혼합되지 않아 균질한 소재의 제1 필터층을 형성하기 어려울 수 있다.In the process of forming the mixture as shown in FIG. 3, when the appropriate amount of each material is not mixed, the first filter layer of a homogeneous material may be difficult to form because it is not effectively dispersed and mixed between the silver-silica composite and the polymer resin.
일 예로서, 상기 은-실리카 복합체의 수분산체와 고분자 수지 간의 배합 중량비는 1: 1 내지 1: 10000 인 것일 수 있다.As an example, the compounding weight ratio between the water dispersion of the silver-silica complex and the polymer resin may be 1: 1 to 1: 10000.
일 예로서, 상기 제1 필터층에 적용되는 고분자 수지는 나노 섬유를 형성하기 위한 베이스 소재가 되는 것으로서, 나노 섬유를 뽑아낼 수 있는 다양한 고분자 소재를 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 고분자 수지는 수계 고분자일 수 있다. 상기 고분자 수지는 나노 섬유로 형성 가능하면서 인체에 무해하고, 은-실리카 복합체와 고르게 분산될 수 있도록 하는 성분이라면 본 발명에서는 특별히 그 소재를 한정하지 않을 수 있다.As an example, the polymer resin applied to the first filter layer is a base material for forming nanofibers, and may include various polymer materials capable of extracting nanofibers. As an example, the polymer resin may be an aqueous polymer. The polymer resin may be formed of nanofibers and is harmless to the human body, and the material may not be specifically limited in the present invention, as long as it is a component that is evenly dispersed with the silver-silica composite.
일 예로서, 상기 제1 필터층에 적용되는 분산제는, 고분자 수지로부터 나노 섬유를 형성하는 과정에서 효과적으로 분산시키기 위하여 도입되는 것으로서, 본 발명에서는 고분자 나노 섬유 제조 과정에서 이용되는 분산제 성분이라면 특별히 그 성분을 한정하지 아니한다. 일 예로서, 상기 분산제 성분은 수성 우레탄 수지 바인더 물질일 수 있다.As an example, the dispersant applied to the first filter layer is introduced to effectively disperse in the process of forming nanofibers from a polymer resin. It is not limited. As an example, the dispersant component may be an aqueous urethane resin binder material.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 나노 섬유는 수 마이크로 크기 내지 수십 마이크로 크기의 기공을 포함하는 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the nanofibers may include pores of several micros to several tens of micros.
나노 섬유의 기공 크기는 어느 정도 크기의 미세먼지까지 차단이 가능한지를 결정하며 한편으로는 통기성을 결정하는 중요한 요소일 수 있다.The pore size of the nanofibers determines how much fine dust can be blocked and, on the other hand, may be an important factor in determining breathability.
기공 크기가 크게 되면, 통기성은 좋아지지만 미세먼지의 차단 효율이 떨어지고, 기공 크기가 작게 되면 그 반대의 효과가 발생하게 된다. 즉, 통기성과 미세먼지 차단 효율은 트레이드 오프의 관계에 있다고 할 수 있다.When the pore size is large, the air permeability is improved, but the blocking efficiency of fine dust decreases, and when the pore size is small, the opposite effect occurs. That is, it can be said that breathability and fine dust blocking efficiency are in a trade-off relationship.
본 발명의 일 측에서는 수 마이크로 크기로 기공을 형성하면서도 은-실리카 복합체 나노 입자를 도입함으로써, 은-실리카 복합체의 흡착 효과를 이용하여 기공 크기보다도 작은 초미세먼지까지도 필터링할 수 있는 효과가 있다. In one aspect of the present invention, while forming pores in a size of several micrometers, silver-silica composite nanoparticles are introduced to filter ultrafine dust smaller than the pore size by using the adsorption effect of the silver-silica composite.
이러한 은-실리카 복합체의 흡착 효과를 이용하여 본 발명의 경우 KF94 가 잡아내지 못하는 0.4 ㎛ 크기 보다도 작은 사이즈의 입자를 잡아내면서도 KF80 보다 기공 크기를 크게 형성하여 우수한 통기성을 구현할 수 있다. 즉, 본 발명에서 제공하는 다기능성 마스크는 앞서 설명한 트레이드 오프 관계를 넘어서서 통기성과 미세먼지 차단 효율의 두 측면을 모두 잡아낸 마스크라고 할 수 있다.By using the adsorption effect of the silver-silica composite, the present invention can realize excellent air permeability by forming a larger pore size than KF80 while capturing particles smaller than the size of 0.4 μm that KF94 cannot catch. That is, the multifunctional mask provided by the present invention can be said to be a mask that captures both aspects of breathability and fine dust blocking efficiency beyond the trade-off relationship described above.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 필터층은, 규조토, 마이크로 크기의 실리카 입자, 나노 크기의 실리카 입자 및 활성탄 파우더로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이 추가로 분산 형성된 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the first filter layer may be one or more selected from the group consisting of diatomaceous earth, micro-sized silica particles, nano-sized silica particles, and activated carbon powder.
상기 규조토, 마이크로 크기의 실리카 입자, 나노 크기의 실리카 입자 및 활성탄 파우더 중 하나 이상을 추가함으로써 오존 제거 효율에 있어서 추가적인 성능 향상을 기대할 수 있다.By adding at least one of the diatomaceous earth, micro-sized silica particles, nano-sized silica particles, and activated carbon powder, it is possible to expect further performance improvement in ozone removal efficiency.
아래의 표는 본 발명에 적용되는 은-나노 복합체와 다공성 소재(나노 섬유)간의 복합화에 따른 오존 제거 성능 시험 결과이다.The table below shows the results of the ozone removal performance test according to the combination between the silver-nano composite and the porous material (nano fiber) applied to the present invention.
본 발명의 은-나노 복합체를 수성 우레탄 바인더와 고분자 나노 섬유에 분산시키고, 다양한 첨가 물질을 포함하면서 오존 제거율을 시험한 결과이다. It is the result of dispersing the silver-nano composite of the present invention in an aqueous urethane binder and a polymer nanofiber, and testing the ozone removal rate while including various additive substances.
(%, 연속 3회 시험)Ozone removal rate
(%, 3 consecutive tests)
(SSC 4000 ppm)Diatomite 5%
(SSC 4000 ppm)
(SSC 농도 4000 ppm)Micro silica 5%
(SSC concentration 4000 ppm)
(SSC 농도 4000 ppm)Nano silica 5%
(SSC concentration 4000 ppm)
(SSC 농도 4000 ppm)Activated carbon powder 5%
(SSC concentration 4000 ppm)
(SSC 미처리)Carbon fiber
(SSC not processed)
다공성 고분자 나노 섬유에 은-실리카 복합체를 처리하여 오존 제거 성능을 평가한 상기 결과를 분석해보면, 카본 파이버의 경우에는 가장 강력한 오존 제거 성능을 나타내지만 휴대용 마스크에 적용하기에는 비용 상의 문제가 생길 수 있으며, 규조토 및 나노 실리카 복합체의 경우에는 포함할 경우 오존 제거율이 10프로 이상 증가한다는 것을 확인할 수 있었다. 마이크로 실리카의 경우에도 상대적으로 크기를 수 마이크로 정도로 형성할 경우에는 오존 제거율 개선 효과를 기대할 수 있으며, 활성탄 파우더의 경우에는 기본적으로는 탄소 소재를 적용하여 오존이 감소하였어야 하나 공극률 감소 등에 따른 다른 문제로 인한 결과값 감소가 발생한 것으로 분석되었다.Analyzing the above results of evaluating the ozone removal performance by treating the porous polymer nanofiber with a silver-silica composite, carbon fiber shows the strongest ozone removal performance, but may have cost problems to apply to a portable mask. In the case of diatomaceous earth and nano-silica composites, it was confirmed that when included, the ozone removal rate increased by 10% or more. Even in the case of micro-silica, the effect of improving the ozone removal rate can be expected when the size is formed to a few micrometers. In the case of activated carbon powder, ozone should be reduced by applying a carbon material, but due to other problems such as reduction in porosity, etc. It was analyzed that the result was reduced.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 탄소계 섬유는, 목탄계 또는 야자수계를 포함하는 식물성 탄소 섬유인 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the carbon-based fiber may be a vegetable carbon fiber including charcoal-based or palm-based.
본 발명에서는 탄소계 섬유로서 식물성 탄소 섬유를 이용함으로써 보다 친환경적이고 유해함이 없는 소재를 도입할 수 있다. 이 때, 광물성 탄소 섬유가 아닌 목탄계 또는 야자수계 등의 식물성 탄소 섬유를 적용할 경우에는 시멘트 독성이나 건축 자재 등에서 발새하는 라돈 등의 유해원소까지 차단 가능한 효과를 기대할 수 있다. In the present invention, by using a vegetable carbon fiber as a carbon-based fiber, it is possible to introduce a more environmentally friendly and harmless material. At this time, when applying a vegetable carbon fiber such as charcoal or palm trees other than mineral carbon fiber, it is possible to expect an effect that can block harmful elements such as radon from cement toxicity or building materials.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 외피층은 20 g/m2 내지 50 g/m2 밀도로 외피용 고분자 수지가 스펀 결합(spun bond) 웹 형태인 것이고, 상기 내피층은 25 g/m2 내지 50 g/m2 밀도로 내피용 고분자 수지가 용해 결합(melt bond)된 웹 형태인 것일 수 있다.According to one embodiment of the invention, the outer layer is 20 g / m2 to 50 g / m2 density of the polymer resin for the outer shell is a spun bond (spun bond) web form, the inner layer is 25 g / m2 to 50 g It may be in the form of a web in which the polymer resin for endothelium is melt-bonded at a density of / m2.
외피층은 외부 공기에 최초로 접촉하는 부분으로서 내구성 측면을 고려하여 설계된 것일 수 있고, 내피층은 사람의 피부에 접촉하는 부분으로서 더욱 친환경적이고 부드러운 촉감의 소재로 제작될 수 있다. The outer layer may be designed in consideration of the durability side as the first contact portion with the outside air, and the inner layer may be made of a material that is more environmentally friendly and soft to the touch as a portion that contacts the human skin.
일 예로서, 상술한 적용 특징을 감안하여 외피층은 스펀 결합된 웹 형태로, 내피층은 용해 결합된 웹 형태로 형성되는 것일 수 있다.As an example, in consideration of the above-described application characteristics, the outer layer may be formed in a spun-bonded web form, and the inner layer may be formed in a melt-bonded web form.
상기 외피용 고분자 수지 및 내피용 고분자 수지는 부드러운 소재인 폴리프로필렌(PP)을 포함하는 것일 수 있다. 다만, 이에 한정되지는 않는다. 외피용 고분자 수지에는 내구성 증대를 위한 소재가 더 포함될 수 있으며, 내피용 고분자 수지에는 친환경적이고 촉감을 부드럽게 하기 위한 소재가 더 포함될 수 있다. 이는 상술한 것과 같이 외피층 및 내피층 제조 방식의 변경을 통해서도 구현할 수 있다.The polymer resin for the skin and the polymer resin for the skin may include polypropylene (PP), which is a soft material. However, it is not limited thereto. The polymer resin for the outer skin may further include a material for increasing durability, and the polymer resin for the inner skin may further include an eco-friendly material for softening the touch. This can also be implemented by changing the outer layer and the inner layer manufacturing method as described above.
일 예로서, 상기 외피층 및 내피층은 안경 등의 김서림 방지용 코고정 밴드, 노즈 폼, 형태 지지체 등을 더 포함하도록 설계될 수 있다. 일 예로서, 코고정 밴드를 적용할 경우, 상기 코고정 밴드는 알미늄 소재를 적용할 수 있다.As an example, the outer layer and the inner layer may be designed to further include a nose band for preventing fogging, such as glasses, a nose foam, and a shape support. As an example, when a co-fixed band is applied, an aluminum material may be applied to the co-fixed band.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 외피층 및 내피층은 각각 복수 층 구조를 형성하는 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, each of the outer layer and the inner layer may be to form a multi-layer structure.
일 예로서, 상기 외피층 및 내피층 각각은 3개 또는 4개의 복수 층으로 형성된 다층 구조인 것일 수 있다.As an example, each of the outer layer and the inner layer may be a multi-layer structure formed of three or four multiple layers.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다기능성 마스크는 미세먼지 차단 효율이 KF94 이상이고, 통기성은 KF80 이상인 것일 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the multi-functional mask may have a fine dust blocking efficiency of KF94 or higher, and breathability of KF80 or higher.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다기능성 마스크는, 0.1 마이크로 크기의 미세먼지 차단이 가능하고, N1 인플루엔자, H1 인플루엔자 및 코로나바이러스의 불활화가 가능한 것이고, MRSA 및 VRSA를 포함하는 다재내성균의 살균이 가능한 것일 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the multifunctional mask is capable of blocking fine dust of 0.1 micron size, and is capable of inactivating N1 influenza, H1 influenza and coronavirus, and sterilizing multi-resistant bacteria including MRSA and VRSA This may be possible.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 다기능성 마스크는 오존, 일산화탄소, 질소산화물, 에틸렌가스 및 유해 휘발성 유기화합물(VOCs)의 흡착 분해가 가능한 것일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the multifunctional mask may be capable of adsorbing and decomposing ozone, carbon monoxide, nitrogen oxides, ethylene gas and harmful volatile organic compounds (VOCs).
위에서 상술한 것과 같은 특징들은 본 발명의 다양한 인증 시험 결과 확인된 것으로서, 그 실험 결과를 아래의 표를 통해서 일부 제시한다.The above-described features have been confirmed as a result of various certification tests of the present invention, and the experimental results are partially presented through the table below.
아래의 표는 본 발명에서 제안하는 다기능성 마스크와 시판되고 있는 타사의 제품들 간의 미세먼지 차단 성능, 항균 성능(항균 4종, 황색포도상구균, 대장균, 녹농균, 폐렴균), 병원 내 다재내성균(MRSA) 차단 성능, 바이러스 차단(불활성화) 성능, 유해가스(오존) 제거 성능을 시험 비교한 결과이다.The table below shows the multi-functional mask proposed by the present invention and the fine dust blocking performance, antibacterial performance (4 types of antibacterial, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, pneumococcal bacteria) between commercially available products of other companies, multi-resistant bacteria in hospital (MRSA) ) It is the result of test comparison of the blocking performance, virus blocking (inactivation) performance, and harmful gas (ozone) removal performance.
항균 4종, 병원 내 다재내성균 차단 성능 및 오존 제거 성능은 KCL 성능시험을 통해 확인하였고, 바이러스 차단 성능은 일본 기타자토 연구소 성능시험을 통하여 H1, N1 인플루엔자의 불활화 확률, SAS 코로나의 불활화 확률을 확인하였다.4 antibacterial, multi-drug-resistant bacteria in the hospital and ozone removal performance were confirmed through KCL performance tests, and virus protection performance was confirmed by Japan Kitazato Research Institute performance test, H1, N1 influenza inactivation probability, SAS corona inactivation probability Was confirmed.
KF80
(0.6 ㎛)fine dust
KF80
(0.6 μm)
KF94
(0.4 ㎛)fine dust
KF94
(0.4 μm)
적용 마스크)Examples of the present invention (SSC and carbon-based fibers
Applied mask)
O
인플루엔자
90%이상 불활화
SAS 코로나
99.8% 불활화H1, N1
influenza
Inactivated by more than 90%
SAS Corona
99.8% inactivated
위의 표 2에서 확인할 수 있는 것과 같이 본 발명의 다기능성 마스크는 시판되는 타 사의 어떤 제품보다도 우수하며, 다양한 측면에서 모든 기준을 만족하고 있음을 확인할 수 있다.As can be seen from Table 2 above, it can be seen that the multifunctional mask of the present invention is superior to any other product on the market, and satisfies all criteria in various aspects.
도 4는, 상술한 바이러스 차단 성능 확인을 위하여 일본 기타자토 연구소 성능시험을 통하여 H1, N1 인플루엔자의 불활화 확률, SAS 코로나의 불활화 확률을 확인한 결과의 일부 내용이다.FIG. 4 is a part of the results of confirming the probability of inactivation of H1 and N1 influenza and the probability of inactivation of SAS corona through the performance test of Kitazato Research Institute in Japan to confirm the virus blocking performance described above.
도 5는, 본 발명의 일 실시예에 따르는 다기능성 마스크에 대한 오존 분해 성능 확인을 KCL 성능시험을 통해 확인한 결과이다.5 is a result of confirming the ozone decomposition performance for the multi-functional mask according to an embodiment of the present invention through a KCL performance test.
도 6은, 본 발명의 일 실시예에 따르는 다기능성 마스크에 대한 항균(폐렴균 및 MRSA균) 성능 확인을 KCL 성능시험을 통해 확인한 결과이다.6 is a result confirming the antibacterial (pneumococcal and MRSA bacteria) performance check for the multifunctional mask according to an embodiment of the present invention through a KCL performance test.
도 7은, 본 발명의 일 실시 예에 따르는 다기능성 마스크에 대한 항균(대장균, 녹농균, 황색포도상구균) 성능 확인을 KCL 성능시험을 통해 확인한 결과이다.7 is a result confirming the antibacterial (E. coli, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus) performance check for a multifunctional mask according to an embodiment of the present invention through a KCL performance test.
도 4내지 도 7의 실험 결과를 통해서 본 발명에서 제안하는 마스크의 다기능성과 각각에 있어서의 우수한 특성들이 입증된 것임을 확인할 수 있다.It can be seen through the experimental results of FIGS. 4 to 7 that the multifunctionality of the mask proposed in the present invention and excellent properties in each are proved.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시예일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Since the specific parts of the present invention have been described in detail above, it will be apparent to those skilled in the art that this specific technique is only a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereby. will be. Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.As described above, although the embodiments have been described by a limited embodiment and drawings, those skilled in the art can make various modifications and variations from the above description. For example, even if the described techniques are performed in a different order than the described method, and / or the described components are combined or combined in a different form from the described method, or replaced or replaced by another component or equivalent Appropriate results can be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
Claims (13)
은-실리카 복합체(silver-silica composite)가 나노 섬유에 분산 형성된 제1 필터층;
탄소계 섬유를 포함하는 제2 필터층; 및
내피층;을 포함하고,
상기 탄소계 섬유는, 야자수계를 포함하는 식물성 탄소 섬유이고,
상기 은-실리카 복합체의 상기 은(Ag) 금속은, 원자, 클러스터 및 이온 형태로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것이고, 상기 실리카 입자 100 중량부 대비 0.5 중량부 내지 3 중량부 포함되고,
상기 제1 필터층은, 규조토, 마이크로 크기의 실리카 입자, 나노 크기의 실리카 입자 및 활성탄 파우더로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상이 추가로 분산 형성된 것이고,
오존의 95% 이상 흡착분해가 가능한 것인,
은-실리카 복합체 및 탄소계 섬유를 포함하는 다기능성 마스크.
Outer layer;
A first filter layer in which silver-silica composite is dispersed in nanofibers;
A second filter layer comprising carbon-based fibers; And
Including the endothelial layer;
The carbon-based fiber is a vegetable carbon fiber comprising a palm tree,
The silver (Ag) metal of the silver-silica composite includes one or more selected from the group consisting of atoms, clusters, and ionic forms, and contains 0.5 to 3 parts by weight relative to 100 parts by weight of the silica particles,
The first filter layer is one or more selected from the group consisting of diatomaceous earth, micro-sized silica particles, nano-sized silica particles, and activated carbon powder, and is further dispersed,
It is capable of adsorbing and decomposing more than 95% of ozone.
A multi-functional mask comprising a silver-silica composite and carbon-based fibers.
상기 은-실리카 복합체는, 실리카 입자 표면에 은(Ag) 입자가 결합된 것인,
은-실리카 복합체 및 탄소계 섬유를 포함하는 다기능성 마스크.
According to claim 1,
In the silver-silica composite, silver (Ag) particles are bound to the surface of the silica particles.
A multi-functional mask comprising a silver-silica composite and carbon-based fibers.
상기 은-실리카 복합체는, 수 나노 내지 수십 나노 사이즈인 것이고, 계면활성제를 이용하여 입자 크기의 성장을 제어한 것인,
은-실리카 복합체 및 탄소계 섬유를 포함하는 다기능성 마스크.
According to claim 1,
The silver-silica composite, which is several nano to tens of nano size, is to control the growth of the particle size using a surfactant,
A multi-functional mask comprising a silver-silica composite and carbon-based fibers.
상기 제1 필터층은, 상기 은-실리카 복합체 수분산체, 고분자 수지 및 분산제의 혼합액을 전기방사방식을 이용하여 형성한 것인,
은-실리카 복합체 및 탄소계 섬유를 포함하는 다기능성 마스크.
According to claim 1,
In the first filter layer, the silver-silica composite water dispersion, a polymer resin, and a mixture of a dispersant are formed using an electrospinning method.
A multi-functional mask comprising a silver-silica composite and carbon-based fibers.
상기 나노 섬유는 수 마이크로 크기 내지 수십 마이크로 크기의 기공을 포함하는 것인,
은-실리카 복합체 및 탄소계 섬유를 포함하는 다기능성 마스크.
According to claim 1,
The nanofibers include pores of several micros to several tens micros,
A multi-functional mask comprising a silver-silica composite and carbon-based fibers.
상기 외피층은 20 g/m2 내지 50 g/m2 밀도로 외피용 고분자 수지가 스펀 결합(spun bond) 웹 형태인 것이고,
상기 내피층은 25 g/m2 내지 50 g/m2 밀도로 내피용 고분자 수지가 용해 결합(melt bond) 웹 형태인 것인,
은-실리카 복합체 및 탄소계 섬유를 포함하는 다기능성 마스크.
According to claim 1,
The outer layer is 20 g / m2 to 50 g / m2 density of the polymer resin for the outer shell is a spun bond (spun bond) web form,
The endothelial layer is 25 g / m2 to 50 g / m2 density, and the polymer resin for endothelial is in the form of a melt bond web,
A multi-functional mask comprising a silver-silica composite and carbon-based fibers.
상기 외피층 및 내피층은 각각 복수 층 구조를 형성하는 것인,
은-실리카 복합체 및 탄소계 섬유를 포함하는 다기능성 마스크.
According to claim 1,
Each of the outer layer and the inner layer forms a multi-layer structure,
A multi-functional mask comprising a silver-silica composite and carbon-based fibers.
상기 다기능성 마스크는 미세먼지 차단 효율이 KF94 이상이고,
통기성은 KF80 이상인 것인,
은-실리카 복합체 및 탄소계 섬유를 포함하는 다기능성 마스크.
The method of claim 1.
The multi-functional mask has a fine dust blocking efficiency of KF94 or higher,
Breathability is KF80 or more,
A multi-functional mask comprising a silver-silica composite and carbon-based fibers.
상기 다기능성 마스크는,
0.1 마이크로 크기의 미세먼지 차단이 가능하고,
N1 인플루엔자, H1 인플루엔자 및 코로나바이러스의 불활화가 가능한 것이고,
MRSA 및 VRSA를 포함하는 다재내성균의 살균이 가능한 것인,
은-실리카 복합체 및 탄소계 섬유를 포함하는 다기능성 마스크.
According to claim 1,
The multifunctional mask,
It is possible to block fine dust of 0.1 micro size,
Inactivation of N1 influenza, H1 influenza and coronavirus is possible,
It is possible to sterilize multi-resistant bacteria, including MRSA and VRSA,
A multi-functional mask comprising a silver-silica composite and carbon-based fibers.
상기 다기능성 마스크는
오존, 일산화탄소, 질소산화물, 에틸렌가스 및 유해 휘발성 유기화합물(VOCs)의 흡착 분해가 가능한 것인,
은-실리카 복합체 및 탄소계 섬유를 포함하는 다기능성 마스크.
According to claim 1,
The multifunctional mask
It is possible to adsorb and decompose ozone, carbon monoxide, nitrogen oxides, ethylene gas and harmful volatile organic compounds (VOCs).
A multi-functional mask comprising a silver-silica composite and carbon-based fibers.
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