飞沫阻隔口罩的制作方法

1.本发明涉及飞沫阻隔口罩，具体地，涉及具有优秀的飞沫阻隔性和较高的抗病毒性及抗菌性的飞沫阻隔口罩。


背景技术：

2.最近，随着出现高传染性的病毒而导致对于疾病的风险性增加，因此，在与他人有诸多接触的公共场所中，对于个人卫生及抗菌的需求正急剧增加。并且，为了预防通过飞沫传染的疾病，对于飞沫阻隔口罩的需求正持续增加。
3.为了预防呼吸道感染疾病，虽然正在开发多种口罩，但由于现有的口罩通常由棉织物或无纺布等制成且不具有抗菌性，因此，具有容易被细菌或病毒污染的问题。
4.并且，为了有效预防呼吸道感染疾病，需要阻隔通过人与人之间的对话或咳嗽等分泌的飞沫，但是，现有的口罩难以从外部完全阻隔飞沫，因此，具有飞沫被口罩吸收或渗透至口罩内部的问题。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明的目的在于，提供如下的飞沫阻隔口罩，即，具有优秀的抗菌性、抗病毒性及飞沫阻隔性，可通过更换飞沫阻隔部来长时间使用。
6.为了实现上述技术目的，本发明提供飞沫阻隔口罩，其包括：口罩本体部，用于提供面部收容空间；口罩带部，从上述口罩本体部的两侧面延伸设置；以及飞沫阻隔部，以能够装拆的方式与上述口罩本体部的外部面相结合，上述飞沫阻隔部包含高分子树脂及分散在上述高分子树脂中的抗菌剂，上述抗菌剂包含铜、氧化锌及沸石(zeolite)。
7.本发明的飞沫阻隔口罩具有优秀的抗菌性、抗病毒性及飞沫阻隔性，通过更换飞沫阻隔部可长时间使用。
附图说明
8.图1为示出本发明的飞沫阻隔口罩的正面立体图。
9.图2为示出本发明的飞沫阻隔口罩的背面立体图。
10.图3为示出本发明的飞沫阻隔口罩的分离状态的图。
11.图4为示出本发明的一例的口罩带部的主视图。
12.图5为示出用于测定本发明的飞沫阻隔口罩的飞沫阻隔性的方法的图。
13.附图标记的说明
14.100：飞沫阻隔口罩
15.10：口罩本体部
16.11：口罩带部
17.20：飞沫阻隔部
18.30：第一按扣部件
19.30’：第二按扣部件
20.41：佩戴带
21.42：结合孔
22.43：结合部件
具体实施方式
23.本发明不限于以下公开的实施例，可通过互不相同的多种实施方式实现，但是，本发明的实施例仅用于本发明的公开变得完整而提供，以便本发明所属技术领域的普通技术人员能够理解本发明的范畴。
24.除非另有定义，否则本说明书中所使用的所有术语(包括技术术语及科学术语)具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。并且，除非明确定义通常使用的词典中定义的术语，否则不应以理想或过度的含义加以解释。
25.并且，为了便于说明而任意示出了各个结构的大小及厚度，本发明不限于附图所示的内容。
26.并且，在本说明书全文内容中，当描述为某部分“包括”某结构要素时，除非存在特别相反的记载，否则表示还可包括其他结构的含义，并非排除其他结构要素。
27.参照图1，本发明一实施例的飞沫阻隔口罩包括：口罩本体部，用于提供面部收容空间；口罩带部，从上述口罩本体部的两侧面延伸设置；以及飞沫阻隔部，以能够装拆的方式与上述口罩本体部的外部面相结合，上述飞沫阻隔部包含高分子树脂及分散在上述高分子树脂中的抗菌剂，上述抗菌剂包含铜、氧化锌及沸石(zeolite)。
28.列举本发明的一例，口罩本体部10和口罩带部11可形成飞沫阻隔口罩100的整体外观。在此情况下，与由口罩本体部及口罩带部组成的现有口罩不同的是，本发明的飞沫阻隔口罩100还具有包含抗菌剂的飞沫阻隔部20，因此，不仅可阻隔飞沫从口罩外部渗透到口罩本体部10的内部，而且，可有效阻隔细菌及病毒。
29.本发明的飞沫阻隔口罩100包括口罩本体部10及口罩带部11。根据一例，如图1所示，口罩带部11从口罩本体部的两侧面延伸设置，与口罩本体部形成为一体，或者，如图4所示，佩戴部41可通过结合部件43与设置在口罩本体部及飞沫阻隔部20的结合孔42相结合。
30.根据一例，对于口罩本体部10及口罩带部11的材料并没有特别限制，只要是本发明所属技术领域中通常使用的材料即可。
31.例如，可以为选自由织物、无纺布、聚酯树脂、泡泡纱(seersucker)、极细纤维(extra denier fine fiber)、聚氨纶(poly spandex)、coolmax、冷感纱(askin)、saracool、virtual ice cube、诸如棉之类的聚酯原纱(cotna)及atb-uv(聚酯与聚氨酯的合成物)组成的组中的一种以上。优选地，可以为聚酯树脂，更优选地，可以为冷感纱(askin)或atb-uv。冷感纱(askin)及atb-uv作为功能性纤维而具有阻隔紫外线效果。并且，冷感纱用作冷感材料，atb-uv具有抗菌性、速干性的属性，因此，当用于口罩本体部10时，具有优秀的佩戴感。
32.本发明的口罩本体部10可通过本发明所属技术领域中通常使用的方法制造，不限于以下制造方法。例如，口罩本体部10可通过薄膜成型法、注塑成型法、中空成型法、管道成型法、管成型法、轮廓成型法、薄片成型法等制成。
33.根据本发明的一例，飞沫阻隔部20可由抗菌性组合物形成，上述抗菌性组合物包含高分子树脂及分散在上述高分子树脂中的抗菌剂，上述抗菌剂可包含铜、氧化锌及沸石(zeolite)。
34.上述高分子树脂可用作利用形成飞沫阻隔部20的基础树脂使抗菌剂相连接的粘结剂树脂。并且，高分子树脂可向飞沫阻隔部20赋予非吸湿性、柔韧性及病原菌阻隔性。并且，除非吸湿性、柔韧性及病原菌阻隔性外，上述高分子树脂根据其种类还可赋予耐热性、透明性、机械强度、耐化学性、尺寸稳定性、成型性等。
35.对于可在本发明中使用的高分子树脂并无特别限制，只要是本发明所属技术领域中通常公知的高分子树脂即可，例如，热塑性树脂、热塑性弹性体、生物降解性高分子等，但不限于此。
36.具体地，作为一例，上述高分子树脂可以为聚烯烃类树脂(例如，诸如线性低密度聚乙烯(lldpe)、低密度聚乙烯(ldpe)、高密度聚乙烯(hdpe)、超低密度聚乙烯(uldpe)等的聚乙烯、聚丙烯等)、聚苯乙烯(ps)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂(abs resin)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚酰胺树脂(例如，尼龙66、尼龙6等)、热塑性聚氨酯(tpu)、聚氯乙烯(pvc)、聚碳酸酯(pc)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)等热塑性树脂；聚烯烃类弹性体(例如，聚乙烯弹性体(例如，极低密度聚乙烯(vldpe)等)、聚乙烯塑性体、聚丙烯弹性体、聚甲基戊烯弹性体等)、乙烯醋酸乙烯酯(eva)、热塑性聚氨酯等热塑性弹性体；聚乳酸树脂(pla，poly lactic acid)、聚羟基脂肪酸酯树脂(pha，poly hydroxyalkanoat acid)、聚酰胺(pa，polyamides)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(ptt，poly trimethylene terephthalate)、聚乙烯呋喃酸酯(pef，polyethylene furanoate)、聚乙醇酸树脂(pga，poly glycolic acid)、聚己酸内酯树脂(pcl，poly caprolactone acid)、聚-3-羟基丁酸酯(phb，d-3-hydroxybutyrate acid)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs，polybutylene succinate acid)、己二酸丁二醇酯和对苯二甲酸丁二醇酯树脂(pbat，butylene adipate-co-terephthalate)、聚己二酸丁二醇酯二醇(pba,poly(butylene adipate))、聚丁二酸-己二酸丁二酯(pbsa，poly(butylene succinate-coadipate))、热塑性淀粉(tps)等生物降解性高分子，但不限于此。这些可单独使用或混合两种以上使用。优选地，上述高分子树脂可包含选自由诸如线性低密度聚乙烯、低密度聚乙烯等的聚乙烯、乙烯醋酸乙烯酯(eva)及热塑性聚氨酯(tpu)组成的组中的一种以上。
37.在上述飞沫阻隔部20中，对于上述高分子树脂的含量并无特别限制，例如，基于相应抗菌性组合物的总重量，其含量可以在约95.5重量百分比至99重量百分比的范围内。
38.根据一例，抗菌剂包含铜、氧化锌及沸石(zeolite)。在此情况下，不同于将铜、氧化锌、沸石分别单独作为抗菌剂使用或仅使用其中两种的情况，对于诸如革兰氏阳性(gram( ))细菌及革兰氏阴性(gram(-))细菌等新冠病毒也可发挥优秀的抗菌性。
39.上述铜为具有优秀抗菌性的金属。对于上述铜的比表面积并无特别限制，当比表面积在约4000cm2/g至9000cm2/g的范围内，优选在5000cm2/g至7500cm2/g的范围内，更优选在6000cm2/g至7000cm2/g的范围内时，可进一步提高对于革兰氏阳性细菌的抗菌力。
40.并且，虽然并未特别限制上述铜的形状，但是，为了最大限度地增加抗菌力，优选地，上述铜的形状为板状。在此情况下，可对上述铜的长度、宽度及厚度进行多种调节，例如，长度为约10μm-75μm，宽度为约10μm-75μm，厚度可以为约3μm-10μm。根据一例，上述铜可
具有1:1-1:9的纵横比(aspect ratio)。在此情况下，铜的厚度可以为约3μm-10μm。
41.对于上述铜的含量并无特别限制，根据一例，基于相应抗菌性组合物的总重量，其含量可以在约0.3重量百分比至2重量百分比的范围内，优选在约0.4重量百分比至0.5重量百分比的范围内。根据另一例，基于铜和氧化锌的总重量，铜和氧化锌的使用比例(混合比)可以为67:33-57:43的重量比，优选地，可以为67:33-60:40的重量比。根据又一例，铜、氧化锌及沸石(zeolite)的使用比例(混合比)可以为0.5-2.5:1:0.5-5的重量比，优选地，可混合成1-2:1:1-5的重量比。
42.并且，上述氧化锌不仅向飞沫阻隔部20赋予优秀的抗菌性，而且，可赋予除臭性、紫外线(uv)阻隔性并赋予超防水性。尤其，在本发明中，氧化锌可进一步提供对于革兰氏阴性细菌的抗菌力。
43.当上述氧化锌为纳米尺寸时，可通过提高与细菌等的亲和力来最大限度地提高抗菌性。作为一例，上述氧化锌的平均直径可以为约8nm至100nm，优选为约40nm至80nm，更优选为约60nm至75nm。
44.对于上述氧化锌的含量并无特别限制，根据一例，基于相应抗菌性组合物的总重量，可以为约0.2重量百分比至1重量百分比，优选为0.2重量百分比至0.3重量百分比。根据另一例，基于氧化锌与沸石的总重量，氧化锌和沸石的使用比例(混合比)可以为10:90-30:70的重量比，优选为10:90-20:80的重量比。
45.并且，具体地，上述沸石为碱性金属和/或碱性镀金属的硅酸铝(aluminosilicate)水合物，具有作为一个基本单元的(si，al)o4四面体与其他四面体分享氧形成的三维网状结构。上述沸石可向飞沫阻隔部20赋予抗菌性。
46.对于在本发明中可使用的沸石并无特别限制，例如，可使用zsm-5沸石、沸石a、沸石x、沸石y、丝光沸石(mordenite)、alpo4分子筛、sapo分子筛、mealpo分子筛、sapo-5分子筛、xsm-5分子筛、aipo-5分子筛、vpi-5分子筛、mcm-41分子筛、菱沸石(chabazite)、斜发沸石(clipptiolite)、硅胶、锆类、钛类、硅酸铝等，这些可单独使用或混合两种以上使用。
47.当上述沸石与抗菌性金属阳离子进行离子交换时，抗菌性可进一步最大化。对于可使用的抗菌性金属离子并无特别限制，只要是能够在本发明所属技术领域中通常赋予抗菌性的金属离子即可。作为一例，上述抗菌性金属离子可包含选自由锌(zn)、银(ag)、铜(cu)、锡(sn)、汞(hg)、铅(pb)、铋(bi)、镉(cd)、铬(cr)、钙(ca)、钠(na)、铯(cs)、钾(k)、镁(mg)组成的组中的一种以上金属离子。
48.对于上述沸石的尺寸(粒径)、气孔度和/或气孔尺寸并无特别限制。作为一例，上述沸石的平均直径可以为约1μm至10μm，优选为约2μm至7μm，更优选为约3μm至6μm。
49.对于上述沸石的含量并无特别限制，例如，基于相应抗菌性组合物的总重量，可以为约0.5重量百分比至1.5重量百分比，优选为约0.8重量百分比至1.2重量百分比。
50.在抗菌性组合物中，对于抗菌剂的含量并无特别限制，例如，基于相应抗菌性组合物的总重量，可以在1重量百分比至4.5重量百分比的范围内。
51.除上述成分外，根据相应组合物的使用目的及使用环境，上述抗菌性组合物根据需求还可选择性地包括本发明所属技术领域中通常使用的添加剂。例如，分散剂、吸湿剂、稳定剂等，但不限于此。
52.对上述添加剂的含量并无特别限制，可以在本发明所属技术领域中公知的通常范
围内使用。例如，基于相应抗菌性组合物的总重量，可以为约0.001重量百分比至10重量百分比，优选为约0.01重量百分比至5重量百分比，更优选为约0.1重量百分比至3重量百分比。
53.由上述抗菌性组合物形成的飞沫阻隔部20对于革兰氏阳性细菌及革兰氏阴性细菌的抗菌活性值分别为2以上，对于新冠病毒的抗病毒活性值可以为3以上。
54.上述抗菌性组合物可通过本发明所属技术领域中通常使用的方法制备。例如，可使用球磨机、珠磨机、三辊(3roll mill)篮式(basket mill)磨机、纳米研磨机(dyno mill)、行星球磨机(planetary)等混合设备在常温或适当升温的条件下，通过混合及搅拌包含高分子树脂、铜、氧化锌及沸石的抗菌剂及选择添加剂来制备抗菌性组合物。
55.本发明的飞沫阻隔部20可通过本发明所属技术领域中通常使用的方法制造，不限于以下制造方法。可根据需求通过变形或选择性地混用各个工序的步骤来执行。例如，混合(compounding)抗菌性组合物后，可通过本发明所属技术领域中通常使用的加工方法制备飞沫阻隔部20，例如，薄膜成型法、注塑成型法、中空成型法、管道成型法、管成型法、轮廓成型法、薄片成型法等。
56.根据一例，利用双螺杆混料机(twin screw compounder)进行混合(compounding)后，可通过单层吹塑共挤法制造飞沫阻隔部20。
57.根据本发明的一实施例，飞沫阻隔部20的至少一表面可以为亚光(matt)面。上述亚光面可通过亚光(matt)工艺形成，由此，可向飞沫阻隔部20赋予独特的触感或外观。根据一例，飞沫阻隔部20可包括表面凹凸图案部。
58.根据本发明的一实施例，在上述飞沫阻隔部20可包括开口部，上述开口部形成于上述飞沫阻隔部20的下端，用于通气。可通过在口罩下端设置开口部，从而即使在长时间佩戴的情况下也能够使呼吸顺畅。在此情况下，上述开口部位于使用人员的下颌部位，以便阻隔飞沫。根据一例，开口部的尺寸为3cm2至15cm2，优选为8cm2至12cm2。
59.根据本发明的一例，上述飞沫阻隔部20以能够装拆的方式与口罩本体部10的外周面相结合。在此情况下，飞沫阻隔部20可通过紧固部件从口罩本体部10的外部面分离，因此，当飞沫阻隔部20受污染时，仅更换飞沫阻隔部20而将口罩本体部10保持原样即可再次使用。
60.在本发明的飞沫阻隔口罩中，用作紧固部件的材料并无特别限制，可以使用本发明所属技术领域中通常使用且能够实现结合及分离的紧固部件。例如，上述紧固部件可以为选自由纽扣插入孔、按扣、搭扣带及磁铁组成的组中的一种。如图3所示，根据本发明的一实施例，飞沫阻隔部20与口罩本体部10可通过设置在飞沫阻隔部20的第一按扣部件30和设置在口罩本体部10的第二按扣部件30’相结合或相分离。
61.根据本发明的一例，上述口罩本体部10及飞沫阻隔部20可具有符合使用人员的面部突出形状的突出形状。为了制造具有上述形状的口罩本体部10及飞沫阻隔部20，可进行高频密封(sealing)工序。当制造上述形状的塑胶口罩时，虽然以往使用了贴纸，但是，在清洗或长时间使用的情况下，会产生贴纸脱落的问题。
62.与此相比，当制造口罩本体部10及飞沫阻隔部20时，本发明利用高频密封(sealing)工序。在本发明的一实施例中，将口罩本体部10及飞沫阻隔部20的左侧部和右侧部制造成左右对称形状，并利用高频密封工序附着左侧部和右侧部的两侧端部，从而制造
具有突出形状的口罩。通过高频密封工序制造的口罩即使在清洗或长时间使用的情况下也能够维持口罩的立体结构，因此，可半永久性使用。
63.在本说明书中，虽然例示口罩本体部10及飞沫阻隔部20分别具有单层结构，但不限于此。除本说明书中所例示的结构外，还可包括其他结构，例如，口罩本体部10及飞沫阻隔部20可分别具有双层以上的结构。
64.以下，通过实施例进一步详细说明本发明。但是，以下实施例仅用于例示本发明，实施例并不限定本发明的范畴。
65.实施例.飞沫阻隔口罩的制造
66.1-1.口罩本体部的制造
67.使用贴合冷感纱(askin)面料(晓星公司制造)与atb-uv(科隆公司制造)的面料制造设置有口罩带部的口罩本体部。所制造的口罩本体部的厚度为400μm。
68.1-2.飞沫阻隔部的制造
69.基于抗菌性组合物的总重量，通过混合98.3重量百分比的聚烯烃(po)树脂和0.45重量百分比的铜、0.25重量百分比的氧化锌、1.00重量百分比的通过zn
2
离子进行离子交换的沸石来制备抗菌性组合物。铜的平均比表面积为6500cm2/g。并且，氧化锌的平均直径为70nm。通过zn
2
离子进行离子交换的沸石的平均直径为5μm。
70.向由漏斗(hopper)、螺杆(screw)、包围螺杆的桶(barrel)及本体出口的模具(die)构成的双螺杆混料机(twin screw compounder)投入上述抗菌性组合物，通过单层挤压铸造法制造飞沫阻隔部。所制造的飞沫阻隔部的厚度为200μm。
71.1-3.飞沫阻隔口罩的制造
72.在通过上述实施例1-1制造的口罩本体部形成第二按扣部件，在通过实施例1-2制造的飞沫阻隔部形成第一按扣部件。在口罩本体部外部面设置飞沫阻隔部并结合第一按扣部件及第二按扣部件来制造飞沫阻隔口罩。
73.比较例1.普通口罩的制造
74.使用冷感纱(askin)面料(晓星公司制造)制造由设置有口罩带部的口罩本体部构成的普通口罩。
75.比较例2至比较例5
76.作为比较例2至比较例5中的口罩分别使用了医用口罩(crosspatner公司，一次性口罩)、防寒口罩(hd medis公司，竹纤口罩)、kf-94口罩(kleenex公司，日常防疫口罩)及kf-ad口罩(kleenex公司，飞沫阻隔空气口罩)
77.比较例6
78.在3d口罩(friend daddy公司，易于呼吸的冷感立体口罩)外部结合kf-ad口罩来制造双重口罩。
79.比较例7
80.在3d口罩(friend daddy公司，易于呼吸的冷感立体口罩)外部结合kf-94口罩来制造双重口罩。
81.评价例1.飞沫阻隔性评价
82.为了测定通过实施例及比较例制造的口罩的飞沫阻隔性，通过以下方法测定水分反射率(％)、水分吸收率(％)及水分渗透率(％)。
83.在人体模型上佩戴通过实施例或比较例制造的口罩。如图5所示，在距人体模型30cm的位置设置喷枪后，将30℃的50g水喷射60秒。在此情况下，喷枪的喷嘴直径为1.8mm，喷射压力为3kgf/cm2，喷射角度为45度。结束喷射经过60秒后，分别测定水分反射率(％)、水分吸收率(％)及水分渗透率(％)，其结果如下表1所示。在此情况下，上述数值的总和应为100％，但根据水分分散度(％)推定由于空气中的蒸发量等而导致的1％-5％内的误差。
84.1.水分反射率(％)
85.水分反射率是指从喷枪喷射的水分再次反弹至口罩外部的程度。水分反射率可根据以下公式1计算。
86.公式1
[0087][0088]
在此情况下，由于比较例1至比较例5的口罩没有外皮，因此，仅测定了掉落至人体模型下方的水的重量。
[0089]
2.水分吸收率(％)
[0090]
水分吸收率是指从喷枪喷射的水分被口罩内皮所吸收的程度。水分吸收率可根据以下公式2计算。
[0091]
公式2
[0092][0093]
3.水分渗透率(％)
[0094]
水分渗透率是指从喷枪喷射的水分渗透至人体模型内部的程度。水分渗透率可根据以下公式3计算。
[0095]
公式3
[0096][0097]
表1
[0098] 水分反射率(％)水分吸收率(％)水分渗透率(％)实施例9340比较例16894比较例210835比较例33896比较例417820比较例530680比较例630700比较例717880
[0099]
飞沫阻隔性评价结果如上表1所示，经确认，本发明的口罩具有高达93％的水分反射率、低至4％的水分吸收率及0％的水分渗透率(实施例1)。相反地，经确认，普通口罩具有30％以下的水分反射率、68％以上的水分吸收率(比较例1至比较例5)。并且，经确认，由两
种口罩结合制成的双重口罩具有30％以下的水分反射率、70％以上的水分吸收率(比较例6及比较例7)。
[0100]
如上所述，经确认，相比于比较例的普通口罩及双重口罩，由于本发明的口罩还具有包含高分子树脂的飞沫阻隔部，因此，具有优秀的飞沫阻隔性。
[0101]
评价例2.抗病毒性及抗菌性评价
[0102]
使用实施例1的飞沫阻隔部制造了5cm(横向)
×
5cm(纵向)尺寸的试片，根据jis-z-2801标准测定了抗菌性，并根据iso-21702标准测定了抗病毒性。
[0103]
其结果，本发明的飞沫阻隔部具有优秀的抗菌性及抗病毒性，经确认，对于金黄色葡萄球菌具有99.99％以上的抗菌性、对于大肠杆菌具有99.99％以上的抗菌性，对于牛冠状病毒(bcov，bovine coronavirus)具有99.99％以上的抗病毒性。