功能性口罩的制作方法

1.本发明涉及一种兼备病毒阻隔功能、吸汗速干功能、抗菌除臭功能乃至皮肤美容功能的功能性口罩。


背景技术：

2.目前在市面上广泛流通的病毒阻隔用口罩大部分都是在药店销售的如kf80、kf94等一次性口罩，所以很难有效地应对因为病毒的急剧传播而导致的需求暴增的情况，尤其是因为一次性口罩的固有属性，所以在使用多次之后会因为污染或过滤功能的丧失而导致无法继续使用的问题。
3.此外，当在佩戴口罩的状态下咳嗽或打喷嚏时会导致分泌物附着在口罩内侧面的问题，而且即使是在只进行交谈或呼吸的情况下也会因为水分蓄积在口罩的内侧面而导致诱发佩戴人员不适感的问题。
4.尤其是，病毒阻隔用口罩大部分为一次性用品，因此在如上所述的分泌物附着或水分蓄积的情况下必须对其进行废弃并更换使用新产品，从而导致经济或资源浪费的问题。
5.先行技术文献
6.专利文献
7.韩国注册专利第1228704号(注册日期：2013.01.25.)
8.韩国注册专利第1563040号(注册日期：2015.10.19.)
9.韩国注册专利第2069880号(注册日期：2020.01.17.)


技术实现要素：

10.因此，本发明的目的在于提供一种在具有病毒阻隔功能的同时还能够通过洗涤反复使用，而且能够在佩戴时快速地排出因为喷嚏或反复呼吸而产生的分泌物以及水分并借此维持舒适的佩戴环境的功能性口罩。
11.为了达成如上所述的目的，适用本发明的功能性口罩，其特征在于，包括：外层面料，采用由外表面织物、内表面织物以及在上述外表面织物与内表面织物之间交叉编织的中间织物构成的三层编织结构；以及，内层面料，通过利用包含纤维性拒水剂、对具有抗菌除臭功效或皮肤美容功效的功能性油进行微胶囊化处理而获得的功能性微胶囊以及纤维面料加工用水性粘合剂的组合物对一侧表面进行涂覆以及干燥处理的方式获得，并通过将另一侧表面粘附到上述内表面织物的表面而与上述外层面料压合。
12.其中，上述中间织物能够包括以相互之字形交叉的形态编织到上述外表面织物以及内表面织物之间的第1中间织物以及第2中间织物。
13.此外，上述外层面料的外表面织物、内表面织物以及中间织物均能够由极细丝合成纤维构成，而上述内层面料能够由极细丝天然原材料纤维构成。
14.在如上所述的情况下，上述天然原材料纤维能够是天丝(tenceltm)或嫘萦
(rayon)。
15.此外，上述功能性微胶囊能够包括通过对植物杀菌素油进行微胶囊化处理而获得的植物杀菌素微胶囊、通过对山葵油进行微胶囊化处理而获得的山葵微胶囊、通过对溶解有皮肤美容功效成分的油进行微胶囊化处理而获得的皮肤美容微胶囊中的至少一种。
16.此时，上述功能性微胶囊能够必不可少地包含上述植物杀菌素微胶囊与上述山葵微胶囊中的至少一种。
17.此外，能够在上述内层面料的一侧表面形成通过上述组合物的涂覆以及干燥处理而以平面形态分布的涂覆单元(cell)以及构成相邻涂覆单元之间的边界的一定宽度的未涂覆通道(channel)，从而使得上述涂覆单元构成拒水部并使得上述未涂覆通道构成吸收部。
18.如上所述，适用本发明的功能性口罩能够通过在三层编织结构的外层面料上附加内层面料上附加内层面料而构成共计四层编制结构截面结构的过滤层，从而在提供具有病毒阻隔功能的口罩的同时还能够通过清洗反复使用。尤其是，能够通过在上述内层面料的表面涂覆纤维用拒水剂而快速地实现水分的吸收以及排出并借此维持舒适的佩戴环境，而且能够通过在上述内层面料的表面涂覆功能性微胶囊而达成抗菌除臭和/或皮肤美容效果。尤其是，上述功能性微胶囊具有缓慢释放出功能性物质的所谓的缓释效果，因此即使是重复洗涤口罩几十次也能够持续性地发挥其效果。
附图说明
19.图1是对适用本发明之实施例的功能性口罩的折叠状态进行图示的正面图。
20.图2是对图1中的功能性口罩的展开状态进行图示的正面图。
21.图3以及图4是对图1中的功能性口罩的佩戴状态进行图示的侧面图以及正面图。
22.图5是对适用本发明之实施例的功能性口罩的织物结构进行图示的扩大截面图。
23.图6是图5中的外层面料的口罩性能试验结果。
24.图7是涂覆处理到图5中的内层面料的组合物中的一部分成分即山葵微胶囊的1,000倍放大照片。
25.图8是图7中的山葵微胶囊被涂覆处理到图5中的内层面料之前以及之后的500～20,000倍放大照片。
26.图9是向利用组合物进行涂覆处理的图5中的内层面料喷水的状态的放大图。
27.图10是图9中的内层面料的吸汗速干试验结果(从内表面向外表面方向)。
28.图11是图9中的内层面料的吸汗速干试验结果(从外表面向内表面方向)。
29.图12是对图9中的内层面料进行洗涤之后的抗菌力维持与否试验结果。
30.【符号说明】
31.10：功能性口罩
32.10a：面罩部
33.10b：耳朵插入孔
34.10c：耳朵挂绳
35.10d：上端部
36.10e：下端部
37.11：外层面料
38.12：内层面料
39.12a：纤维
40.12b：山葵微胶囊
41.13：外表面织物
42.14：内表面织物
43.15：中间织物
44.15a：第1中间织物
45.15b：第2中间织物
46.c：涂覆单元(cell)
47.h：未涂覆通道(channel)
具体实施方式
48.适用本发明之实施例的功能性口罩10如图1以及图2所示，包括：面罩部10a，以覆盖佩戴者的口鼻以及两侧脸颊部位的方式沿着左右方向延长形成；左右一对耳朵插入孔10b，在上述面罩部10a中向左右延长的两侧端部以贯通面料的方式形成；以及，左右一对耳朵挂绳10c，构成各个耳朵插入孔10b的外侧轮廓。
49.图3以及图4是佩戴如上所述的功能性口罩10的状态，沿着左右对称的面罩部10a的中心线，其上端部10d(参阅图1)向上延长至完全覆盖佩戴者的鼻梁的位置，而其下端部10e(参阅图1)向佩戴者的下颚下方延长至完全覆盖下颚的位置。借助于如上所述的面罩部10a形状，不仅能够有效防止口罩10轻易发生脱落的现象，还能够通过在边缘部分与脸部贴紧而防止包括病毒在内的外部空气通过缝隙流入。
50.如上所述的功能性口罩10如图5所示，采用外层面料11与内层面料12以粘合剂为媒介相互贴合并一体化的层叠结构。此时，外层面料11是通过在外表面织物13以及内表面织物14之间交叉编织中间织物15而构成的三层编织结构，尤其是能够通过使中间织物15由第1中间织物15a以及第2中间织物15b构成并以相互之字形交叉的形态编织到外表面织物13以及内表面织物14之间而提升其过滤功能。
51.构成外层面料11的外表面织物13和内表面织物14以及中间织物15全部由极细丝纤维构成为宜。内层面料12同样由极细丝纤维构成为宜，而且考虑到是与皮肤直接接触的部位，因此为了避免皮肤问题而由天然原材料纤维构成为宜。作为相关的实例，包括天丝(tenceltm)以及嫘萦(rayon)等。
52.图6是对具有如上所述的三层编织结构的外层面料1的编织物进行的性能试验，可以确认其粉尘捕获效率是在60.4～80.3％的范围之内，而通过追加内层面料12(因此其整体为四层编织结构)能够进一步提升上述粉尘捕获效率并最终充分满足kf80标准(即，捕获效率达到80％以上)。
53.此外，作为构成适用本发明之实施例的功能性口罩的内层面料(图5中的12)，裁切使用在底面利用具有吸汗速干以及抗菌除臭功能的组合物进行涂覆以及干燥处理的面料。
54.上述组合物为了实现抗菌除臭功能而在其成分中包含纤维用拒水剂以及山葵油。尤其是，为了持续性地维持山葵油的抗菌除臭效果而将其处理成缓释型微胶囊的形态，而
且上述纤维用拒水剂也通过将其一部分处理成缓释型微胶囊的形态而持续性地维持拒水性能。
55.此外，将纤维作为对象进行处理的硅类、氟类以及表面活性剂等拒水剂是通过增加与水的接触角而对水的吸收进行控制的材料。
56.氟类拒水剂是使用最为普遍的拒水剂。尤其是，如上所述的氟类拒水剂具有能够同时达成拒水、拒油效果的特性。硅类拒水剂虽然与氟类拒水剂相比在功能性方面略有逊色，但是因为其具有触感柔和等优点而广泛地在涤棉、混纺等方面进行使用。但是，如上所述的拒水剂具有对ph非常敏感的特性。通常，具有拒水功能在ph 9以上以及ph 4以下急剧下降的特性。
57.在如上所述的拒水剂中，例如作为氟类拒水剂利用氟烷基丙烯酸亚磷酸酯共聚物(fluoro alkylacrylated phosphorous ester co-polymer)的拒水作业目前已经被广泛适用。本发明拟通过在对如上所述的硅或氟类拒水剂进行第一次微胶囊化处理加工之后再将经过微胶囊化加工处理的拒水剂与现有的拒水剂并行混合使用的方式最大限度地发挥其功能性效果。
58.即，通过将包含如上所述的缓释型微胶囊的拒水加工涂覆液以一定的图案涂覆加工到一般的纤维面料上而制造出智能型吸汗速干纤维。通过将按照如上所述的方式加工的拒水剂微胶囊以及山葵抗菌微胶囊与纤维加工用水性粘合剂进行混合，能够在常用的纤维面料上进行涂覆以及印刷处理加工。
59.此时，拒水剂微胶囊的含量为整体混合物的50％以内为宜。更较佳地为10～40％左右为宜。在10％以下很难正常地发挥出微胶囊的功能，而在40％以上可能会因为微胶囊的含量过高而造成纤维粘附性的下降以及胶囊对外部冲击的脆弱性并因此导致性能下降的现象。
60.山葵微胶囊含量为整体混合物的10％以内为宜。当含量过低时可能会造成抗菌特性的下降，而当含量过高时可能会因为山葵油特有的气味而诱发不适感。
61.没有经过微胶囊加工处理的硅类或氟类拒水剂的含量为5～20％左右为宜。
62.通过使用如上所述的化合物组合以及水性纤维面料加工用丙烯酸或聚氨酯粘合剂，能够提升纤维的粘合性。微胶囊具有粒子形态的加工形状。如上所述的粒子形态的微胶囊只有利用粘合剂以物理性方式粘附处理到纤维面料上才能够实现其耐久性。此时，能够一起使用的粘合剂包括水性丙烯酸或聚氨酯等多种类型的粘合剂。即，可以选择使用在纤维面料上进行处理加工之后能够维持足够的粘合力且耐洗涤性优秀的粘合剂。
63.在组合时还能够为了增加组合物的纤维渗透性、纤维粘附性以及耐久性而根据需要添加使用水性渗透剂。例如，能够使用airproduct公司的dynol 960。如上所述的渗透剂并不是必不可少的添加成分，而是能够根据纤维表面以及加工工程对是否使用以及所使用的药剂进行调节。通常，在整体混合物的0.1％～1％范围内使用。
64.包含如上所述成分的具有吸汗速干以及抗菌除臭功能的组合物的制造方法如下所述。
65.1.微胶囊化工程
66.(1)氟类拒水剂的乳化工程
67.将50g的scripset 520(solenis公司产品)分散到950g的水中。在投入8g的烧碱之
后缓缓加热至90度。接下来通过维持上述温度约30分钟而使其完全溶解。接下来进行冷却并在常温下进行保管。
68.将上述所制造出的500g的scripset 520溶解液投入到2升的容器烧杯中。此时利用高速均质搅拌器维持约800rpm左右的旋转速度。接下来在约10分钟之内向其中缓缓投入250g的氟类拒水剂即氟烷基丙烯酸亚磷酸酯共聚物(fluoro alkylacrylated phosphorous ester co-polymer)。在投入完毕之后将均质搅拌器的搅拌速度提升至1200～1700rpm而进行乳化处理。
69.(2)山葵油的乳化工程
70.将50g的scripset 520(solenis公司产品)分散到950g的水中。在投入8g的烧碱之后缓缓加热至90度。接下来通过维持上述温度约30分钟而使其完全溶解。接下来进行冷却并在常温下进行保管。
71.将上述所制造出的500g的scripset 520溶解液投入到2升的容器烧杯中。此时利用高速均质搅拌器维持约800rpm左右的旋转速度。在约10分钟之内向其中缓缓投入25g的山葵油以及225g的豆油(油量：250g)。在投入完毕之后将均质搅拌器的搅拌速度提升至1200～1700rpm而进行乳化处理。
72.(3)三聚氰胺初始缩聚物的组成以及制备
73.将125g的水投入到500ml的烧杯中。向其中投入35g的35％福尔马林、70g的三聚氰胺粉末以及7g的尿素。在对混合物进行充分搅拌的同时缓缓加热。持续搅拌并加热约10～15分钟直至温度达到约60度左右。
74.(4)执行拒水剂的微胶囊化
75.向在上述步骤中制备的氟类拒水剂的乳化反应器中投入所制备的三聚氰胺初始缩聚物。接下来在维持1200rpm以上的同时将温度提升至70度。
76.此时，应在反应进行的过程中注意粘度的上升并维持充分的搅拌状态。在约1个小时之后移除均质搅拌器并利用一般搅拌器在维持温度的情况下以500～1000rpm持续进行5个小时以上的搅拌。
77.接下来停止加热并缓缓投入30g的5％柠檬酸溶液。持续搅拌直至冷却到常温状态。
78.对通过如上所述的步骤获得的拒水剂微胶囊(参阅图1)进行保管使用。
79.(5)执行山葵油的微胶囊化
80.向在上述步骤中制备的山葵油的乳化反应器中投入所制备的三聚氰胺初始缩聚物。接下来在维持1200rpm以上的同时将温度提升至70度。
81.此时，应在反应进行的过程中注意粘度的上升并维持充分的搅拌状态。在约1个小时之后移除均质搅拌器并利用一般搅拌器在维持温度的情况下以500～1000rpm持续进行5个小时以上的搅拌。
82.接下来停止加热并缓缓投入30g的5％柠檬酸溶液。持续搅拌直至冷却到常温状态。
83.对通过如上所述的步骤获得的山葵油微胶囊(参阅图7)进行保管使用。
84.2.混合工程
85.添加通过如上所述的步骤制造出的拒水剂微胶囊30％、山葵油微胶囊5％、氟类拒
水剂10％、水性丙烯酸粘合剂50％、渗透剂0.2％以及水并充分混合。其中，拒水剂微胶囊能够在10～40％的范围内适当地调整使用。
86.通过利用在如上所述的工程中获得的组合物在纤维面料上进行涂覆以及干燥处理，能够获得具有吸汗速干以及抗菌除臭功能的内层面料(图5中的12)。此时，作为涂覆方法能够使用如丝网印刷(screen printing)、凹面涂布等方法。只要是能够在纤维上形成一定图案的印刷方法，就并不限定于特定的屠夫方法。此时，尽可能地以相邻图案(即，涂覆单元(cell))与图案之间的间隔维持约0.5～1mm左右的一定间隔(即，涂覆通道(channel))的状态进行涂覆处理为宜(参阅图9)。在完成涂覆处理之后，利用拉幅机或干燥装置充分地进行干燥处理。
87.在对构成通过如上所述的纤维处理工程获得的内层面料12的纤维进行放大处理时，如图8中的下侧图像所示，可以观察到通过如上所述的方式进行微胶囊化加工的拒水剂微胶囊乃至山葵微胶囊12b被涂覆到纤维12a上的状态，且可以确认其与上侧的加工前的纤维12a存在差异。
88.图9是内层面料12的放大照片，在向利用上述组合物涂覆的内层面料12的底面喷洒水(对应于佩戴时的汗液)的情况下，如图所示，能够通过涂覆面即涂覆单元c之间的未涂覆的空间即未涂覆通道h进行排水即拒水，从而使得水分顺利地移动到上侧面(相反一侧面)。
89.图10以及图11是内层面料(图9中的12)的抗菌力试验成绩书的主要内容，如图10所示，从涂覆有吸汗速干以及抗菌组合物的底面向上侧面的拒水性能为较优秀的5级(grade 5)，而如图11所示，从上侧面向底面方向的拒水性能为较低的2级(grade 2)。即，可以确认内层面料12具有单向的吸汗速干性能。
90.借助于如上所述的原理，能够将在口罩的佩戴者打喷嚏时所产生的分泌物或唾液、因为反复呼吸时的湿气蓄积而形成的水分等快速地排出到前方，从而维持舒适的佩戴环境。
91.图12是内层面料(图9中的12)的抗菌力试验成绩书的主要内容，如图所示，可以确认在对面料进行10次至30次的洗涤之后仍然能够持续维持99.9％以上的抗菌性能。胶囊内的山葵油能够通过用手轻轻挤压内层面料12而人为放出，从而恢复或提升其抗菌除臭功能。
92.此外，在上述内容中为了赋予抗菌除臭功能而仅对山葵油的微胶囊化进行了说明，但是本发明并不限定于此，也能够替代或追加使用具有抗菌除臭功能的其他物质。例如，能够追加使用通过利用如上所述的方法对包含有助于抗菌功能以及免疫力、心肺功能强化的植物杀菌素(phytoncide)成分的油进行微胶囊化而获得的植物杀菌素微胶囊。在如上所述的情况下，能够在上述2.混合工程中采用将山葵油微胶囊的含量从5％降低至2～3％并追加植物杀菌素微胶囊2～3％的方法。
93.进而，作为功能性微胶囊还能够通过对溶解有皮肤美容功效成分即维生素c或壳聚糖(chitosan)的油进行微胶囊化而制造出如维生素c微胶囊、壳聚糖微胶囊等皮肤美容微胶囊，并替代上述抗菌除臭用微胶囊或追加使用。例如，能够在上述2.混合工程中采用将山葵油微胶囊的含量调整至2～3％并追加皮肤美容微胶囊2～3％的方法。
94.此外，在上述内容中进行说明的功能性口罩乃至口罩只是用于帮助理解本发明的
实施例，因此本发明的权利要求范围乃至技术范围并不限定于上述说明，而是应该通过权利要求书乃至其均等范围做出定义。