TWI683685B - 口罩 - Google Patents

Abstract

一種口罩包含：第一抗紫外線層，第二抗紫外線層，配置於該第一抗紫外線層之側，過濾層，配置於第二抗紫外線層側；及內層配置於過濾層之側。

Description

口罩

本發明係關於一種口罩，尤其是有關於一種口罩與其製程。

近年來由於紫外線極其強烈，特別是對於臉部美容術後者而言，影響尤其嚴重。目前所有市面口罩只有過濾粉塵功能，無防護紫外線功能，更無發熱禦寒功能。

本發明係有關於具有下列特性之口罩。本發明提出一種口罩之製作方法，包含：備置浸染溶液，該浸染溶液包含光致變色染料與樹脂；以轉軸至轉軸式裝置驅動基材移動，藉由通過具有浸染溶液之浸染槽，使該基材吸附該浸染溶液，形成防紫外線材料於該基材上，經紫外線照射可轉換顏色。其中光致變色染料與樹脂之混合比例為1：5-1：20，其中更包含烘烤基材，該烘烤溫度小於攝氏150度。其中基材包含不織布，基材包含PP。

一種基材製作方法，包含：備置浸染溶液，該浸染溶液包含光致變色染料與樹脂；以轉軸至轉軸式裝置驅動基材移動，藉由通過具有浸染溶液之浸染槽，形成防紫外線材料於受驅動之該基材上。其中光致變色染料與樹脂之混合比例為1：5-1：20。其中烘烤溫度小於攝氏150度，基材包含PP不織布。

本發明揭露一種口罩，包含：裏層；中層，配置於該裏層之上；及外層，配置於該中層之上，其中製作外層步驟包含：藉由備置浸染溶液，浸染溶液包含光致變色染料與樹脂；以轉軸至轉軸式裝置驅動基材移動，藉由通過具有浸染溶液之浸染槽，使基材吸附浸染溶液，形成防紫外線材料於基材上，經紫 外線照射可轉換顏色。其中光致變色染料與樹脂之混合比例為1：5-1：20。

本發明揭露一種口罩，包含：裏層，其中製作該裏層步驟包含：備置浸染溶液，該浸染溶液包含香味分子；以轉軸至轉軸式裝置驅動基材移動，藉由通過具有浸染溶液之浸染槽，使該基材吸附該香味分子，使該基材具有香氣；中層，配置於該裏層之上；及外層，配置於該中層之上。本發明揭露一種口罩，包含：裏層；中層，配置於該裏層之上，其中製作該中層步驟包含：備置浸染溶液，該浸染溶液包含滅菌酵素，藉由通過具有浸染溶液之浸染槽，使該中層基材吸附該滅菌酵素；及外層，配置於該中層之上。

一種口罩，包含：外層；中層，配置於該外層之上；及裏層，材質包含中空纖維、相變纖維、陶瓷材料纖維、發熱纖維之一或其任意組合。其中該外層包含紫外線吸收劑、光致變色染料之一或上述之任意組合。其中該中層包含奈米微孔聚四氟乙烯(PTFE)薄膜。其中該裏層包含香味分子吸附。該中層或該外層包含抗菌成份、酵素、抗流感物質之一或其任意組合。

一種口罩，包含：外層；中層，配置於該外層之上，其中該中層包含奈米微孔聚四氟乙烯(PTFE)薄膜；及裏層，材質包含中空纖維、相變纖維、陶瓷材料纖維、發熱纖維之一或其任意組合。其中該外層包含紫外線吸收劑、光致變色染料之一或上述之任意組合。

一種口罩，包含：外層，其中該中層或該外層包含抗菌成份、酵素、抗流感物質之一或以上任意組合；中層，配置於該外層之上；及裏層，材質包含中空纖維、相變纖維、陶瓷材料纖維、發熱纖維之一或其任意組合。中層包含奈米微孔聚四氟乙烯(PTFE)薄膜。

一種口罩，包含：外層；過濾層，配置於該外層之側；及保暖層，配置於該過濾層之內側或外側，其中該保暖層包含利於氧化之金屬、吸水材質及鹽類。其中該利於氧化之金屬包含鐵、鎂、鋅之一或以上任意組合。其中該吸水材質包含活性碳、矽酸鹽類或以上任意組合；其中該鹽類包含食鹽。其外層包含 紫外線吸收劑、光致變色染料之一或上述之任意組合。過濾層選自包含HEPA、聚酯醚(TPEE)、苯酯和聚醚二醇的共聚物(TEEE)、聚氨酯(TPU)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)之一。其中更包含裏層，其中該過濾或該外層包含抗菌成份；該過濾層或該外層包含酵素；其中該過濾層或該外層包含抗流感物質。

一種口罩，包含：第一抗紫外線層，具不規則分佈第一孔隙；第二抗紫外線層，具不規則分佈第二孔隙，配置於該第一抗紫外線層之側；過濾層，配置於該第二抗紫外線層之側；及內層，配置於過濾層之側。其中第一抗紫外線層包含紫外線吸收劑、光致變色染料之一或上述之任意組合，其中第二抗紫外線層包含紫外線吸收劑、光致變色染料之一或上述之任意組合。其中不規則分佈第一孔隙為亂數排列，不規則分佈第二孔隙為亂數排列。假若抗紫外線成分總量為一定，則第一抗紫外線層及第二抗紫外線層各包含一半的抗紫外線成分總量。在另一實施例中，其中該第一抗紫外線層之緻密性與該第二抗紫外線層之緻密性不同；則第一抗紫外線層染料量多於第二抗紫外線層之染料量。

一種口罩，包含：第一抗紫外線層，具不規則分佈第一孔隙，該第一抗紫外線層包含第一光致變染料；第二抗紫外線層，具不規則分佈第二孔隙，配置於該第一抗紫外線層之側，該第二抗紫外線層包含第二光致變染料；過濾層，配置於該第二抗紫外線層之側；及內層，配置於該過濾層之側。其中該不規則分佈第一孔隙為亂數排列，該不規則分佈第二孔隙為亂數排列。其中該第一光致變染料量約相當於該第二光致變染料量。在另一實施例中，其中該第一抗紫外線層之緻密性與該第二抗紫外線層之緻密性不同；則第一抗紫外線層染料量多於第二抗紫外線層之染料量，其中該第一光致變染料顏色與該第二光致變染料顏色相同，其中該第一光致變染料顏色與該第二光致變染料顏色相異。若兩層之顏色相同，可提升顏色加乘效果；若兩層之顏色不同，可以達到混色效果。

102‧‧‧轉軸

102A‧‧‧溶液

104‧‧‧浸染槽

106‧‧‧轉軸至轉軸式裝置

108‧‧‧加熱器

110‧‧‧基材

200‧‧‧外層

200A‧‧‧第一層抗紫外線層

200B‧‧‧第二層抗紫外線層

210‧‧‧保暖層

220‧‧‧過濾層

240‧‧‧裏層

第一圖為本發明之裝置。

第二圖為本發明之製作。

第三圖為本發明之口罩。

第四圖為本發明紫外線吸收層結構。

第五圖A為本發明紫外線過濾檢測優異報告。

第五圖B為本發明紫外線過濾檢測優異報告。

一般而言，口罩包含至少三層，包含裡層、中層為過濾層，以及外層。本發明口罩包含利用以下製程製作外層基材，使其具備紫外線防護功效。

一轉軸至轉軸式(roll to roll)裝置106配置，轉軸至轉軸式(roll to roll)裝置106包含至少三個轉軸102，其中至少一轉軸被至於一染料槽104內，染料槽104用於承載染料。得藉由驅動裝置，例如馬達等加以驅動轉軸102，使其依據一轉軸旋轉，而牽動軟質基材移動，例示如第一圖中之旋轉箭頭方向旋轉，使得基材110可由一端捲至另一端。於此過程中將帶動基材110移動，並通過染料槽104內，於其中將防止外線染料附著於基材110上。可控制轉軸102之轉速，利於控制移動速率，進而控制材料厚度。加熱裝置108對應配置於移動基材110，可以選擇性開啟加熱裝置，提供乾燥所需熱源。加熱裝置108可以為燈泡、熱風、電磁輻射或是紅外線加熱器。

隨著製程進展，基材由未印刷之一端移轉至另一端，此時已完成印刷之基材將被捲至另一端而收取。基於基材具有撓曲性，故可以將其捲曲於另一端。若有必要，則可以開啟加熱裝置提供烘乾所需熱能。隨後可將成捲之基材實施後續加工製作成口罩或其他用品，諸如防紫外線傘布、防紫外線遮陽布料。若有需要，可於軟質基材上塗佈緩衝層或保護層。

本發明可以採用非金屬或非金屬氧化物材質作為防紫外線材料，以避免環境汙染。利用可撓曲式基材，使得材質得透過本發明之轉軸至轉軸式裝置，可以大量製作薄膜，製程不污染環境。且利用驅動轉軸之速度控制薄膜成長厚度，且可附著於不規則或不平表面。

實施例參照第二圖，此實施例裝置與第一圖類似，不同者為本實施例採用塗佈、噴灑或噴墨(inkjet print)，將溶液塗佈於所欲之軟質基板上。備置溶液後，則啟動噴墨、噴灑、印刷或塗佈程序，將材質分佈於軟質基材之上，若利用噴墨列印式則可以將染料圖案直接噴塗於軟質基板上，其餘步驟類似上實施例，包含選擇性加熱。

抗紫外線口罩可以在其表布上噴塗、印刷或塗佈抗紫外線吸收材質或光致變染料，而達到抗紫外線功能。若噴塗有防紫外線可觀察其變化，而得知防護功能，傳統上口罩並無防護紫外線功能，更遑論觀察其防護效果，實際上，傳統口罩無任何防護功能，因此不利於臉部美容術後保養。美容術後保養，其中最重要一環便是防止紫外線照射，因此本發明對於美容術後保養十分重要，傳統口罩完全無法達到此功效。

本發明將光致變色(Photo-Chromic)染料摻雜於樹脂中，例如水性或油性樹脂，可採用微粉狀、膠囊態、液態，將光致變染料與樹脂混台。例如採用水性樹脂與親水性光致變染料混合，以製作上述之浸染溶液。光致變染料與樹脂混合比例可為1：5-1：20，其中可以利用水稀釋，以調整黏度。光致變染料可吸收陽光或紫外線而改變結構，光致變染料經由陽光或紫外線照射後產生可逆化學變化而導致顏色改變。當不受上述陽光或紫外線照射，可恢復原本顏色。光致變染料並可與光安定劑及UV吸收劑等選擇性一起摻雜輔助吸收紫外線。添加抗氧化劑或/及UV吸收劑於可提升抗光疲乏。另外實施例則是可以採用油性光致變染料，配合樹脂，利用印刷或是噴墨製作。油性光致變染料與樹脂混合體積百分比值約為0.2-0.55。

因此請參看第三圖，其揭示本發明口罩之截面示意圖，其可包含三層或四層以上，一實施例包含外層200為一防紫外線層，其實施方式可參看以上各實施方法。中間層則為過濾層220，用以過濾粉塵、細菌等等，裏層240可以為發熱或蓄熱層，以提供保暖功效。利用以上之方法，亦可以在裏層製作香氛基材，其原理為利用香氛、香精、精油、香水原料等添加於裏層基材之製作，如此可以得到香氛裏層，提升效果。外層或是中層則可以添加溶菌或除菌酵素，以消除細菌，其方法可以用噴塗、浸染、塗佈或印刷。傳統只能過濾細菌，無法殺死細菌，故本發明除可過濾外，也可以酵素分解細菌。此外，外層200或是中層220也可添加流感病毒溶菌或除菌酵素，以消除細菌，其方法可以用噴塗、浸染、塗佈或印刷。傳統只能過濾細菌，無法殺死細菌，故本發明除可過濾外，也可以酵素分解細菌。此外，亦可以利用上述噴塗、浸染、塗佈將抗病毒藥劑附著在外層200或是中層220，以抑制流感病毒或腸病毒等等。過濾層220可以採用超微孔濾淨膜(奈米微孔聚四氟乙烯；PTFE膜)可過濾0.1-2.5微米以下之微粒，以抑制PM 2.5危害，可防霾、透氣、好呼吸特性。奈米微孔聚四氟乙烯(PTFE)薄膜，奈米微孔膜孔徑小於一般微孔膜，擁有高度疏水疏油性，所以具有極良好的透濕、透氣和防水防油污性。耐超高水壓和超高水汽透汽率的PTFE奈米微孔薄膜是由超高結晶態的聚四氟乙烯材料，在超高壓下擠壓成膜並配合極快的拉伸速度，使薄膜具有奈米微孔超高強度三維結構特徵。孔徑可控制在0.03微米(μm)(30奈米(nm))~15微米(μm)之間，厚度為8~50微米(μm)，孔隙率高達80~97%。超微孔生技濾淨膜以高分子薄膜濾材取代傳統不織布濾材層，過濾率高達99.9%以上，可將空氣中病毒、過敏原、細懸浮微粒排除，高透氣且不悶。

波長100~280奈米(nm)紫外線波長短，所蘊藏能量越強，對皮膚傷害最大的是紫外線C，但大部分被大氣層中臭氧層隔離，幾乎不到達地面。波長280~320奈米，其能量次之，引起皮膚即時曬傷，使皮膚角質增厚、暗沈、變紅、眼膜炎、發痛變得較乾，主要是因UVB所造成。依據此實施例可吸收紫外線波段大部分，例如310奈米以下紫外線波段穿透率約10-12%，UVA則逐漸升至15%。主要是因為口罩之氣體交換率必須符合規定，所以不能將口罩完全密不透風，故口罩表層具有許多不規則之孔洞，使紫外線可以穿透，即使將吸收劑全部塗於表層，亦無法再持續降低紫外線吸收。然經本案巧思，再一實施例中， 如第四圖所示為雙層抗紫外線層示意，其包含兩層抗紫外線層200A、200B。基於第一層抗紫外線層200A抗紫外線層採用不織布，其孔隙為不規則亂數分佈，而非規則經緯分配。同理，第二層抗紫外線層200B採用不織布，其孔隙也為不規則亂數分佈，而非規則經緯分配。因此，兩層抗紫外線結構、孔隙重疊的機會幾乎微乎其微。僥倖穿透第一層抗紫外線層200A孔隙的紫外光，極大部分將被第二層抗紫外線層200B所吸收或阻擋，因此，本發明大大提升紫外線過濾效果，紫外線UVB波段穿透率只約5%。敬請參閱第五圖A，其係英國超過120年歷史的檢驗機構Intertek所作檢測。若將紫外線吸收材料提升5%，則可將紫外線UVB波段穿透率降至約3%。第一層抗紫外線層200A抗紫外線層可採斥水性布料，以防止飛沫噴濺，第二層抗紫外線層200B則可以為斥水性布料或親水性布料。第一層抗紫外線層200A可摻雜紫外線吸收劑或光致變色染料，第二層抗紫外線層200B可摻雜紫外線吸收劑或光致變色染料。第一層抗紫外線層200A可塗佈或印刷紫外線吸收劑或光致變色染料，第二層抗紫外線層200B可塗佈或印刷紫外線吸收劑或光致變色染料。本發明雖以雙層作為說明，亦可採用三層，但須注意符合氣體透氣率或壓差。

本發明再一實施例中，其中第一層抗紫外線層200A與第二抗紫外線層200B採用上述諸多特徵外，兩者可以採用不同緻密性之不織布提升整體效果。例如：第一層抗紫外線層200A每平方米的克重大於第二抗紫外線層200B每平方米的克重；或第一層抗紫外線層200A每平方米的克重小於第二抗紫外線層200B每平方米的克重；提升表面積有助於染料附著，而利於紫外線吸收效率。其效果參看第五圖B，本發明大大提升紫外線過濾效果，紫外線UVB波段穿透率只約4.82%，紫外線UVA波段穿透率只約7.61%。

裏層在纖維中加入氧化鋯等成分，因此能夠將可見光轉成遠紅外線來釋放熱能。另一種於布料中織入發熱纖維，例如聚丙烯酸酯Acrylate，利用纖維本身吸濕放熱，纖維吸收人體放出的水氣，將其凝結成水所放出的熱量。亦可添加產生紅外線的元素，像是陶瓷材料，藉由吸收可見光轉化成紅外線，再轉化成熱能，提升溫度，亦可採用羊毛，吸收人體水氣，形成凝結熱，然後釋放。上述在纖維中加入遠紅外線陶瓷成分，例如氧化鋯、碳化鋯等，反射人體發出的 遠紅外線，並將它轉換成熱能，就可達發熱功效。Acrylate發熱纖維則是自行發熱而溫暖身體的一種材料。發熱纖維能通過吸收人體放出的汗與濕氣來發熱，使衣服內的空間保持溫暖舒適的狀態。Acrylate還可以通過中和作用對酸性臭和鹼性臭進行消臭。利用「凝結熱效應」吸收人體濕氣。當氣體液化時會釋放溫度，該溫度稱為凝結點，Acrylate發熱纖維就是利用人體的肉眼無法看見的水蒸汽到達凝結點變成水(液化)時所釋放的溫度被Acrylate吸收再放熱的原理。另一實施例使用親膚性材料，並能控制熱對流與抵擋熱輻射散發，例如TENCEL壓克力纖維。

利用中空纖維斷面，除了使纖維比重相對降低，布料就顯得更加輕盈；並有效保留與隔絕空氣，達到保溫效果。纖維斷面呈現中空，藉由纖維內部空氣層來阻隔體溫的散失，達到保暖的效果。保暖材料所使用的超細纖維，直徑小於2μm的超細纖維，PET纖維不織布能有效留存更多隔絕空氣並反射由人體輻射出的熱量。

PCM相轉移材質，使布料具有吸熱及放熱之特殊功能，來獲得極佳的保暖效果。例如Outlast®纖維。使用相變化材料(PCM,Phase Change Material)，不斷與人體衣服間的微氣候區域及周圍環境進行調節與平衡，進而將過熱或過冷的溫度調節至最合適的水準。可吸收人體過多熱量，從而減少衣物的濕度，保持穿著者的舒適度；而當運動量下降或運動結束時，釋出所儲存的熱能，使穿者不致受寒。

此外，亦可以採用HEPA(High-Efficiency Particulate Air)作為過濾層，亦即HEPA過濾層，即高效率空氣微粒子過濾網。高效濾網過濾材質通常由無規則的化學纖維，例如：聚丙烯纖維(丙綸)或聚酯纖維(滌綸)的無紡布或玻璃纖維製成，直徑約0.5到2.0微米的絮狀結構用來去除微粒。另外亦可以使用親水與拒水兩種物質組成的聚合物，其中親水物質內部呈分子鏈結構，而且分子鏈上帶有正負電荷，可以吸附單個的水蒸氣分子，加速了水蒸氣通過薄膜的速度，諸如使用聚酯醚(TPEE)材質，70%聚酯(斥水性)及30%聚醚酯(親水性)組成，其採用的聚醚酯，使產品具有可回收概念。其親水分子吸收水氣並採用物化過程而 能快速將水氣排出織物層。薄膜的厚度僅5μm，是市場上重量最輕的產品之一。此外，可以使用聚脂纖維所製成薄及耐用薄膜，具有高度防水及透氣的功能，例如商品名稱為ECO STORM的薄膜。此外，可以採用膜材質為TEEE(苯酯和聚醚二醇的共聚物)，藉由吸收擴散釋放出水蒸氣，具有無孔性不造成阻塞，貼合後透濕度仍高達8000~10000g/m2/day，屬於高透濕度薄膜：防水、透氣，具有彈性、環保，可再利用。再一實施例中，可以採用商品名為DINTEX®的薄膜，以高分子彈性體聚氨酯(TPU；)為主材料，其彈性佳、強度高，在防水特性上厚度僅0.012~0.025mm，利用在材料中導入親水基使薄膜除了TPU，具有高防水性外更具有極佳之透濕性。配合紡織業的貼合加工技術，大幅提昇附加價值，耐候性佳、環保無毒、可回收及分解。實施例可以採用，以水浴交換方式或熱風方式使溶劑於PU樹脂中產生孔洞路徑，達到透濕效果。聚氨酯(TPU)分子主結構單純，含氮N、氫H、碳C、氧O，焚化爐燃燒時無空污問題。另外可以採用聚丙烯PP、聚乙烯PE多孔膜，混練碳酸鈣粉體與PE、PP樹脂，再經雙向延伸方式，藉由碳酸鈣粉體與樹脂不相容介面特性。其中上述之過濾薄膜，兩側透過高分子聚合物層支撐。

對熟悉此領域技藝者，本創作雖以較佳實例闡明如上，然其並非用以限定本創作精神。在不脫離本創作之精神與範圍內所作之修改與類似的配置，均應包含在下述之申請專利範圍內，此範圍應覆蓋所有類似修改與類似結構，且應做最寬廣的詮釋。

200A‧‧‧第一層抗紫外線層

200B‧‧‧第二層抗紫外線層

Claims (10)

1. 一種口罩，包含：第一抗紫外線層，具不規則分佈第一孔隙；第二抗紫外線層，具不規則分佈第二孔隙，配置於該第一抗紫外線層之側；過濾層，配置於該第二抗紫外線層之側；及內層，配置於該過濾層之側；其中該第一抗紫外線層之緻密性與該第二抗紫外線層之緻密性不同。
2. 如申請專利範圍第1項所述之口罩，其中該第一抗紫外線層包含光致變色染料。
3. 如申請專利範圍第1項所述之口罩，其中該第二抗紫外線層包含光致變色染料。
4. 如申請專利範圍第1項所述之口罩，其中該不規則分佈第一孔隙為亂數排列，該不規則分佈第二孔隙為亂數排列。
5. 如申請專利範圍第1項所述之口罩，其中抗紫外線成分總量為一定，則該第一抗紫外線層染料量大於該第二抗紫外線層染料量。
6. 一種口罩，包含：第一抗紫外線層，具不規則分佈第一孔隙，該第一抗紫外線層包含第一光致變染料；第二抗紫外線層，具不規則分佈第二孔隙，配置於該第一抗紫外線層之側， 該第二抗紫外線層包含第二光致變染料；過濾層，配置於該第二抗紫外線層之側；及內層，配置於該過濾層之側，其中該第一抗紫外線層之緻密性與該第二抗紫外線層之緻密性不同。
7. 如申請專利範圍第6項所述之口罩，其中該不規則分佈第一孔隙為亂數排列，該不規則分佈第二孔隙為亂數排列。
8. 如申請專利範圍第1項所述之口罩，其中該第一光致變染料量大於該第二光致變染料量。
9. 如申請專利範圍第1項所述之口罩，其中該第一光致變染料顏色與該第二光致變染料顏色相同。
10. 如申請專利範圍第1項所述之口罩，其中該第一光致變染料顏色與該第二光致變染料顏色相異。

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