TWI296538B - A foam filter and the manufacturing method thereof - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1296538

【發明背景】 一般市面上所用具過濾功能之口罩大多以兩層不織布 為基材’中間置放一層含有活性碳之纖維材料，以不織布 過濾、粉塵，並以活性碳過滤毒性物質。然此種構造過於簡 單；不織布孔洞過大，過濾粉塵效果不佳，薄層活性碳纖 維之濾毒功能亦有限；因此，僅能提供些許空氣過濾、之功 能’在空氣污染嚴重的環境下如車輛奎塞的街道上或實驗 室中，或是會產生濃煙的火災逃生現場，便完全無法提供 保護功能。尤其是在火災逃生時，許多情況是因為吸入濃 煙、粉塵或毒性氣體、高溫氣體造成呼吸道閉塞，肺衰竭 而致死。此時便需要一種輕便的口軍式濾材，可過濾濃煙 中的粉塵與有毒氣體，又可允許足量的氧氣進入，同時可 以濕式狀態使用，降低高溫氣體所造成之傷害。因此，發 明人希望能開發一種新的濾材，運用新的基材與過濾物 質’使過濾效果更好，同時兼具透氣性佳的特性，更適合 作為具濾毒除臭功能之口罩用途；若能以保濕狀產品方式 提供’將更適合火災逃生時使用，大幅提昇此類產品之應 用價/[直。 本紙張尺度準（CNS)A4規格（210 X 297 ^ ^—-----^---------AW. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 1296538 A7

(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1296538 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 --------B7_ 五、發明說明（）） 異之接著性、耐溶劑性與耐摩擦性；其薄膜氣孔分子結構 緊後、’可作為良好的過濾濾材。然，如前所述，其氣孔分 子結構緊密，透氣性不佳，無法直接使用作為類似口罩之 材質。遇水後，將使氣孔被水填滿，若用在火災緊急逃生 .用的口罩或其他呼吸防護器材上，將有不易呼吸之缺點。 因此，須將其與透氣性佳之基材，如前述之PU泡綿結 合，並須維持基材之透氣性，才能應用於口罩材質用途 上。此外，PVA之另一項特點為其吸水性與保濕性極佳， 若與PU泡綿結合便符合前述所希望之兼具保濕及透氣特 性，可應用於火災逃生緊急用之過濾毛巾或口罩材質上。 因此，發明人積極研究一種新濾材，結合上述p U泡 、綿、P V A與活性碳三種成分之優點，並改進其缺點，讓其 結構中同時保有PU高分子多孔發泡體之網狀通氣結構、 PVA高分子多孔連續氣孔結構體之吸水性及過滤性，及均 勻緊密分布的活性碳。新的結構將可兼具防黴抗菌、濾毒 除臭與透氣性佳之優點。然，目前仍無技術可將PU跑 綿、PVA與活性碳三種成分結合為一體。發明人經多次實 驗，終於研發出此一製造方法，可製造具防黴抗菌、濾毒 除臭與透氣性佳之泡綿狀濾材。 【發明概述】 本發明之主要目的係在提供一種泡綿狀濾材之製造方 法，可混合PU泡綿、PVA與活性碳為一體，形成一種適 用於空氣與水中過濾雜質及濾毒除臭防霉之良好濾材。 -----I--i 丨 *----I--^ ·111!1111 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 〜^, A7

1296538 五、發明說明（f ) 本發明之另一目的係在提供一種泡綿狀濾材，俾能兼 具防傲抗菌、滤毒除臭與透氣性佳之特點。 為達成上述之目的，本發明「泡绵狀濾材之製造方法」， 包含·提供一溶液（A)係將聚乙晞醇（p v A)原料混合至水 中’並加溫攪拌至PVA溶解，之後再降溫備用；提供一 溶液（B)，係將植物性澱粉加入水中，形成糊狀物，並加 溫攪拌備用；將溶液（A)與溶液（B)充分混合；加入甲醛； 觸媒與適量之活性碳，形成混合漿料；提供一 pU泡綿 體’並將該P U泡綿浸入該漿料中；加溫使p va披覆於 P U多孔結構體上進行縮醛化反應；以及冷卻至室溫，清 洗該泡綿體。 本發明亦相關於一種泡綿狀濾材，係於PU高分子多孔泡 綿體上披覆一層含有PVA發泡層與活性碳之混合物，其 中該PVA發泡層與活性碳之混合物成分係至少由2〇%至 7 0 °/◦重量百分比之p v A水溶液、1 〇 % - 6 0 %重量百分比之 糊狀植物性澱粉、3%-30%重量百分比之甲醛、2❶/〇至 25°/〇重量百分比之觸媒與〇·5%_4〇%重量百分比之活性碳 混合反應而製成。 由於本發明構造新穎，能提供產業上利用，且確有增 進功效，故依法申請發明專利。 【圖式簡單説明】 第1圖係本發明泡綿狀濾材之示意圖。 第2圖係本發明泡綿狀濾材之PU孔隙結構體之橫剖面圖。 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I ^--------^---------. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Ϊ296538

五、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 【圖號説明】 110 pu泡綿 120 PVA發泡層 130活性碳 【發明詳細敘述】 本發明係關於一種泡綿狀濾材及其製造方法，其包含備料、披 覆與發泡等三大步騾。備料步騾係準備好20% —70%重量百 分比之聚乙晞醇溶液’該聚乙晞醇溶液之p V a原料與水 之比例較佳為1 : 4 -1 : 1 5 ; 1 〇 % - 6 0 %重量百分比之植物 性澱粉溶液，該植物性澱粉溶液之植物性澱粉與水之較佳 比例’係為1 · 2 -1 · 2 0，3 % - 3 0 %重量百分比之甲酸，該 甲醛起始濃度較佳為3 5 %重量百分比；2 % - 2 5 %重量百分 比之觸媒’該觸媒種類不限，較佳為鹽酸，該鹽酸起始濃 度較佳為3 0 %重量百分比；0 · 5 % - 4 0 %重量百分比之活性 碳；以及PU泡綿體，該PU泡綿體之氣孔孔隙較佳為 20_60ppi(pores-per-linear-inch 每一直線英吋的氣 孔）。其中，該聚乙烯醇溶液，係將聚乙晞醇（PVA)原料 加水，並將溫度升高，較佳為80- 1 20°C，並攪拌至PVA 溶解，之後再將溶液冷卻備用，較佳冷卻至2 0 - 7 0 °C。該 植物性澱粉溶液，係植物性澱粉加水，並加溫攪拌，形成 糊狀物備用；其溫度範園較佳為20-60°C，攪拌時間較佳 為5至30分鐘。該PU泡綿體較佳係選用孔隙大小為20- 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱) -- - i^w· i — — — — — — ^ 11111111 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1296538 A7

60ppi，其透氣性較佳。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 原料齊備後，進行披覆與發泡步驟。將該聚乙缔醇溶 液與該植物性澱粉溶液充分混合，加人^，續加人_ 與適量之活性碳，形成混合漿料，其中該活性碳之用量視 需要決定。此混合漿亦可視需要加入發泡劑，以幫助聚乙 締醇溶液發泡，増加其氣孔大小；該發泡劑種類不限，較 佳為佔前述備料總重之0.02%至1%重量百分比之碳酸 鈣。將該PU泡绵浸入該漿料中；漿料中的PVA具有優 異的接著力、流動性及造膜性，能緊密披覆在PU網目結 構上’經加溫進行P V A縮醛化反應，並同時進行發泡作 用，其溫度範圍較佳為40-8(TC，反應時間較佳不大於 24小時，更佳為4-10小時。反應完成後將成品冷卻至室 溫’清洗該泡綿體並脱水，依需要加工裁切成型。 在此利用PU高分子多孔材料、PV A高分子材料與活 性碳的組合原理是非常的重要。若只結合P V A高分子材料 與活性碳，活性碳的比例愈高，將降低PVA的粘度， PVA將愈難縮醛化反應成功，因組織將會愈脆弱而無法成 型。但現有PU多孔目結構體之支撐，將使PVA能依附在 PU開放式氣孔結構體上發泡出氣孔較大及活性碳比例高 之新的結構體而不會失敗。新的發泡體之性質將依以上主 要3種材料調配比例之不同，而產生不同的性質變化。例 如改變PU氣孔大小、PVA及活性碳比例，其柔軟性、通 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — II--------i 11----1------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1296538 A7 五、發明說明（7 ) 氣性及過濾性等等，也因調配之不同而起不同之變化、將 可應用於不同產業之需求。 由此方法所製得之泡綿狀濾材，係於PU泡綿體上披 覆一層含有PVA發泡層與活性碳之混合物，其中該PVA 發泡層與活性碳之混合物成分係至少由20%至70%重量 百分比之P V A水溶液、1 〇 % - 6 0 %重量百分比之糊狀植物 性澱粉、3 % - 3 0 〇/〇重量百分比之甲醛、2 %至2 5 %重量百 分比之鹽酸與〇 · 5 % _ 4 0 %重量百分比之活性碳混合或反應 而製成。並依需要裁切成型。 一般高分子多孔材料，係利用材料與氣泡的組成而成 為發泡體（FOAM)，可應用於緩衝材、絕緣材、過滤材及 吸音材。本發明新的多孔泡棉結構體，亦可依氣泡形式的 不同而有不同的使用功能。用於過濾使用時，可將裁切後 之濾材浸於特殊液體中，該液體可為清水或具防黴抗菌或 化學解毒功能且對人體無毒之液體，如小蘇打水、檸檬 水、茶水等，並可裁切為口罩或毛巾型式，以保濕密閉包 裝提供消費者使用。該濾材亦可直接以乾式方式運用，可 作為濾網，使用於空氣濾淨器或空調設備中。此外，本發 明製備之遽材亦可用於過滤水中雜質，如水族^ 、 濾綿。進一步也可應用於鞋材等領域，如防霉除= 墊0 【較佳具體實施例】 10 本紙張尺度適用㈣國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公髮γ

Μ.-----------------. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -I I — · 1296538 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（s) 為能讓貴審查委員能更瞭解本發明之技術内容，特 舉六較佳具體實施例説明如下。 實施例1 首先準備好下列材料： 備料 重量(公斤） 重量百分比 聚乙烯醇溶液(PVA原料與水比例1 : 9) 100 55.25% 玉米澱粉溶液(澱粉與水比例1 : 3) 40 22.10% 甲醛(濃度35%) 20 11.05% 鹽酸(濃度30%) 15 8.29% 活性碳 6 3.31% 總重 181 100.00% 另準備氣孔大小為40ppi之PU泡棉體，PU泡棉大 小不限，能全部含浸於上述全部混合溶液中即可 加入9 0公斤水到煮槳槽，啓動攪拌機。緩緩加入1 〇 公斤PVA原料（長春化學股份有限公司出品，型號為BF-14)，升溫至1〇〇度，攪拌5-10分鐘，之後降溫至50°C 備用，此為溶液A。將1 0公斤的玉米澱粉加上3 0公斤的 水加熱至40°C，相混合攪拌30分鐘，形成半糊化的糊 液，此為溶液B。將溶液A與溶液B充分混合。加入2 0 公斤的甲醛，之後再加入1 5公斤的鹽酸以及6公斤的粉 狀活性碳。將如上混合後的槳料置於一容器，再將p U海 綿體浸泡於該容器内，該PU泡绵體之孔隙為40ppi。將 該容器推進加溫室加溫至6 0 °C進行縮趁化反應，反應時 11 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^--------1--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1296538 A7 B7 五、發明說明（1 ) 間6小時，可獲得PVA發泡體良好的氣孔率80ppi-150ppi。之後再冷卻至室溫（約25度），並清洗海绵本 體，用高速離心脱水機脱除水分◦最後加工裁切成型，並 浸泡於小蘇打水中，以濕式密封包裝。 實施例2 備料 重量(公斤） 重量百分比 聚乙烯醇溶液(PVA原料與水比例1 : 8) 90 35.29% 玉米澱粉溶液(澱粉與水比例1 : 4) 50 19.61% 甲醛(濃度35%) 15 5.88% 鹽酸(濃度30%) 10 3.92% 活性礙 90 35.29% 總重 255 100.00% 縮醛化溫度7 0度C，反應時間8小時，其餘步騾如實施 例1中所述。 l·---丨！！丨裝i丨丨丨丨—丨訂·—丨—丨! (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 實施例3 備料 重量(公斤） 重量百分比 聚乙烯醇溶液(PVA原料與水比例1 : 10) 30 24.39% 玉米澱粉溶液(澱粉與水比例1 : 15) 70 56.91% 甲醛(濃度35%) 10 8.13% 鹽酸(濃度30%) 8 6.50% 活性碳 5 4.07% 總重 123 100.00% 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1296538 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ---------- B7____ 五、發明說明（丨〇) 縮醛化溫度7 5度，反應時間丨2小時，其餘步驟如實施例 1中所述。 實施例4 ~— 重量(公斤） 重量百分比 聚乙烯醇溶液(PVA原料與水 7) · 100 60 24% 玉米澱粉溶液(澱粉與水比例1 : 3) 28 16 87% 一甲醛(濃度35%) 18 10 84% 鹽酸(濃度30%) 15 9.04% 活性碳 5 3.01% 總重 166 100.00% 縮醛化溫度65度C，反應時間6小時，其餘步騾如實施 例1中所述。 實施例5 備料 重量(公斤） 重量百分比 聚乙烯醇溶液(PVA原料與水比例1 : 8) 100 42 55% 玉米澱粉溶液(澱粉與水比例1 : 3) 60 25.53°/^ 甲酸(濃度35%) 25 10.64% 鹽酸(濃度30%) 20 8.51% 活性碳 30 12.77% 總重 235 100.00% 縮醛化溫度7 0度C，反應時間3小時，其餘步騾如實施 例1中所述。 13 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮) -----I I ^--------^----II--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 1296538 B7 五、發明說明（II ) 實施例6 備料 重量(公斤） 重量百分比 聚乙烯醇溶液(PVA原料與水比例1 : 9) 70 36.46% 玉米澱粉溶液(澱粉與水比例1 : 3) 50 26.04% 甲醛(濃度35%) 40 20.83% 鹽酸(濃度30%) 30 15.63% 活性碳 2 1.04% 總重 192 100.00% 縮醛化溫度7 0度C，反應時間2小時，另加碳酸鈣1 5 0 克以增加氣孔大小，其餘步騾如實施例1中所述。 所製得之成品如第1圖所示，該PVA發泡層120並 不會堵住該PU泡綿體1 1 0，其孔隙大小恰好可過濾空氣 中的大顆粒而又維持其透氣性。其細部構造如第2圖， PU孔隙結構體110均勻披覆一層pVA發泡層120，該 PVA發泡層120中散佈活性碳顆粒130。該濾材相當柔 軟，適合人體使用，且具良好之過濾與保濕功能，可用於 一般需要口軍之場合以及火災逃生現場。 综上所述，本發明「泡綿狀濾材」係於PU多孔泡綿 體上披覆一層含有P V A發泡體與活性碳之過滤物。若只結 合PVA高分子材料與活性碳，活性碳的比例愈高，將降低 PVA的枯度，pVA將愈難縮醛化反應成功，因組織將會 愈脆弱而無法成型。但有PU多孔目結構體之支撐，將使 _ 14 -------------- ” — β ·”、丁、祝格(210 χ 297 公爱) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - — — — In— — — — — — — — . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1296538 A7 五、發明說明（A) 注 訂 PVA能依附在Ρϋ開放式氣孔結構體上發泡出氣孔較大及 活性碳比例高之新的結構體而不會失敗。讓此新的材質同 時保有P U高分子多孔發泡體之網狀通氣結構、ρ ν a高分 子多孔連績氣孔結構體之吸水性及過滤性，及均勻緊密分 布的活性碳。該PVA發泡體孔隙較小，因此可捕捉空氣中 的粉塵與顆粒，具良好之過濾功能。其内所散佈之活性碳 可吸收空氣中的有毒物質，達到濾毒功能。與傳統口罩材 質相較，PV A發泡體之過濾面積大增，其過濾與濾毒功能 亦大幅增進。尤其是與P U泡綿結合後，若以濕式使用， 其柔軟度佳，觸感舒適，可裁切為口罩或毛巾型式，適於 用作口軍用途。且PVA具良好保水效果，若用於火災逃 生，可降低吸入空氣之溫度，減少肺部所受到的傷害；且 與PU結合透氣性佳，在此緊急情況下仍能充分吸入氧 氣◦由此可知，此濾材不僅可提供良好之過濾功能，同時 又適用於火災逃生情況，使用彈性大幅增加。 參 综上所陳，本發明無論就目的、手段及功效，在在均 顯示其迥異於習知技術之特徵，為r泡綿狀濾材」之一大 突破，懇請貴審查委員明察，早日賜准專利，俾嘉惠社 會，實感德便。惟應注意的是，上述諸多實施例僅係為了 便於説明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申 印專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。 15 297 ϋέ) 本紙張尺度適用中國國豕標準（Cns)A4規格（21〇:

Claims (1)

1296538 第9〇132966號，％年11月修正頁 A8 B8 C8 D8

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1 · 一種泡綿狀滤材之製造方法，包含·· (a) 提供一溶液（A)係將聚乙烯醇（PV A)原料混合至水 中，並加溫攪拌至PVA溶解，之後再降溫備用； (b) 提供一溶液（B )，係將植物性殿粉加入水中，並加 溫攪拌，形成糊狀物備用； ⑷將溶液（A)與溶液（B)充分混合； (d) 加入甲醛、觸媒與適量之活性碳，形成混合漿 料，其中該觸媒為無機酸； (e) 提供一 PU泡綿體，並將該pu泡綿浸入該漿料 中； (0加溫使PVA進行縮醛化反應；以及 (g)冷卻至室溫，清洗該泡綿體。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其步驟（g).更 包含將詨泡綿體脱水與裁切成型。 3.如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該步驟 U)係加溫至80- 120°C，並攪拌至PVA溶解，再降溫 至 2 0-7 0〇C 0 4·如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該步驟 (b)係加溫至20-6 0°C，並攪拌形成半糊狀液。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其更包含於 步驟（d)中加入碳酸|弓。 6 ·如申請專利範圍第丨項所述之製造方法，其中該步驟 (d)之觸媒為鹽酸。 16 本紙張尺度適用中國國家標準（cns)A4規格（210 X 297公玆、 (請先閱讀背面之注意事項再本頁) •氣: 本一 _ --線· Α8 Β8 C8 D8 Ϊ296538 、申請專利範圍 7 ·如申請專利範圍第1項所述之製造方法，其中該步驟（f) 係於4 0 - 8 0 °c下反應，反應時間不大於2 4小時。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 8 · —種泡綿狀濾材，係於PU泡綿體上披覆一層含有 P V A發泡層與活性碳之混合物，其中該P V A發泡層與 活性碳之混合物成分係至少由2 0 % - 7 0 %重量百分比之 P V A水溶液、1 〇 % - 6 0 %重量百分比之糊狀植物性殿 粉、3 % - 3 0 %重量百分比之甲醛、2 % -2 5 %重量百分比 之觸媒、以及0.5 % - 4 0 %重量百分比之活性碳混合反 應而製成，且該觸媒為無機酸。 9 ·如申請專利範圍第8項所述之濾材，其中該觸媒為鹽 酸。 10. 如申請專利範圍第g項所述之滤材，該滤材以裁切 方式加工成形。 11 ·如申請專利範圍第8項所述之濾材’該PVA發泡 層係以浸泡方式披覆於該PU泡綿體上。 12·如申請專利範圍第8項所述之濾材，該濾材係包封 在溶液中，該溶液為防黴劑、抗菌劑或消母化學溶 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 液0 13.如申請專利範圍第8項所述之濾材，該濾材係用於 作為空氣與水中過濾雜質及滤毒除臭防霉之濾材。 本紙張从適财國ϋ翻^ ( CNS ) Α4·