TWI704000B - 口罩與其製作方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭露一種滾軸式製程製作口罩基材，使其包含抗病毒功能。該口罩包含裏層、中層與外層，其中中層或外層包含陽離子金屬有機化合物，用於抑制病毒。

Description

口罩與其製作方法

本發明係關於一種口罩，尤其是有關於一種抗病毒口罩與其製程。

近年來由於流感橫行，特別是對於孩童而言，影響尤其嚴重。目前所有市面口罩只有過濾粉塵、或細菌功能，無防護抑制、殺死病毒功能。而傳統上使用奈米銀不利環境與人體，參看論文：奈米微粒危害測試技術與生物毒性指標之探討，作者：李宥萱等人，發表單位：國立成功大學環境醫學研究所及勞動部勞動及職業安全衛生研究所，勞動及職業安全衛生研究季刊，民國105年9月，第24卷第3期，第330-342頁，該研究載明曝露18或24小時，奈米銀將使得細胞毒性增加，且在每毫升5微克的劑量下，造成細胞百分之58.95的死亡率，因此必須採用非奈米銀技術殺菌，奈米銀雖能抑制病菌，但無法抑制病毒。 本發明於是生焉。

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，該浸染溶液包含抗病毒(及/或滅菌酵素)與樹脂成分；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，形成抗病毒成分於該基材上，其中基材包含不織布，基材包含PP。

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：備置浸染溶液，該浸染溶液包含抗病毒(及/或滅菌酵素)與樹脂成分；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，形成抗病毒成分於該基材上，其中基材包含不織布，基材包含PP。

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。本發明揭露一種口罩，包含一種口罩，包含：裏層；中層，配置於該裏層之上，包含過濾層；及外層，配置於該中層之上，其中該外層包含陽離子金屬有機化合物，用於抑制病毒。其中該外層包含紫外線吸收劑、光致變色染料、樹脂或上述之任意組合。其中該外層包含溶菌酵素，其中該中層包含奈米微孔聚四氟乙烯(PTFE)薄膜。

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，該浸染溶液包含抗病毒(及/或滅菌酵素)與樹脂，藉由通過具有浸染溶液之浸染槽，使該中層基材吸附該抗病毒(及/或滅菌酵素)；及外層，配置於該中層之上。

一種口罩，包含：裏層；中層，配置於該裏層之上，包含超微孔生技濾淨膜(PTFE)；及外層，配置於該中層之上，其中該外層可抗紫外線。其中該外層包含紫外線吸收劑、光致變色染料、樹脂或上述之任意組合。

一種口罩，包含：裏層，包含香味分子，藉由通過浸染溶液，使該裏層基材吸附該香味分子；中層，配置於該裏層之上，包含超微孔生技濾淨膜(PTFE)；及外層，配置於該中層之上。

一種口罩，包含：裏層；中層，配置於該裏層之上，包含抗菌成份，其中該抗菌成份包含溶菌酵素或抗流感藥劑；及外層，配置於該中層之上，其中該外層可抗紫外線。

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，包含抗菌成份，其中該抗菌成份包含溶菌酵素或抗流感藥劑，其中該中層包含超微孔生技濾淨膜(PTFE)。

一種口罩，包含：裏層；中層，配置於該裏層之上，包含過濾層；及外層，其中至少該裏層或該外層包含抑制病毒活性物，選自以下之一或任意組合(1)表面蛋白破壞有機化合物，藉由化學吸附性改變病毒表面蛋白質；(2)產生羥基金屬化合物，利用自由基反應產生羥基自由基，提取病毒蛋白質中的氫原子，其中該抑制病活性毒物包含有機一無機複合鹽類或陽離子金屬有機化合物。其中該抑制病毒活性物之抑制病毒活性大於標準值為3，較佳為其中該抑制病毒活性物之抑制病毒活性值為3.4。

一種製造抑制病毒活性層之方法，包含：備置抑制病毒活性物，其中該抑制病毒活性物選自以下之一或任意組合(1)表面蛋白抑制有機化合物，藉由化學吸附性改變病毒表面蛋白質；(2)產生羥基金屬化合物，利用自由基反應產生羥基自由基，提取病毒蛋白質中的氫原子；及混和該抑制病毒活性物與一溶劑，使其披覆、塗佈、於該抑制病毒活性層之至少一表面。其中該抑制病活性毒物包含有機一無機複合鹽類或陽離子金屬有機化合物。其中該抑制病毒活性物之抑制病毒活性大於標準值為，較佳為3.4。

一種製造抑制病毒活性層之方法，包含：備置抑制病毒活性物，其中該抑制病毒活性物選自以下之一或任意組合(1)表面蛋白抑制有機化合物，藉由化學吸附性改變病毒表面蛋白質；(2)產生羥基金屬化合物，利用自由基反應產生羥基自由基，提取病毒蛋白質中的氫原子；及混和該抑制病毒活性物與一高分子，利用織布或不織布程序使其摻雜於該抑制病毒活性層中。其中該抑制病活性毒物包含有機一無機複合鹽類或陽離子金屬有機化合物。其中該抑制病毒活性物之抑制病毒活性大於標準值為3，較佳為其中該抑制病毒活性物之抑制病毒活性值為3.4。

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

220:中間層

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。

第四圖與第五圖為通過抗病毒檢測圖。

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之基材，使其具備紫外線防護或抗病毒功效。

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浸染槽104內，浸染槽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，並通過浸染槽104內，於其中將防止外線染料或抗病毒成分附著於基材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對應配置於水平移動基材110之下側，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，基材由未浸染之一端移轉至另一端，此時已完成浸染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，諸如抗病毒頭套、床單、被套、枕頭套、遮簾、擦拭巾等。

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印刷、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、浸染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，例如水性樹脂，可採用微粉狀、膠囊態、液態，將光致變染料與樹脂混合。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。

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，本實施例以三層為例子。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可以為棉布製作，也可以採用親膚性材質，例如冰絲棉材質或TPE等。利用以上之方法，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，無法殺死病毒，故本發明除可過濾外，也可以分解細菌、抑制病毒。此外，外層200或是中層220也可添加流感病毒成分或除菌酵素，以消除細菌、抑制病毒，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，也可以分解細菌、抑制病毒。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。上述之制流感病毒成分可以採用陽離子有機化合物，陽離子金屬有機金屬化合物(如有機銅化合物、有機鋅化合物有機錫化合物以及一些其他有機金屬化合物)等。為避免洗滌脫落的話，可以於不織布程序中加入熔融態基材內，隨後再利用不織布程序製作不織布，如此便不易流失。基於口罩乃是一次性使用商品，可以採用上述噴塗、浸染、塗佈或印刷方式製作。若是單存採用銅(或銀)離子，則基於捕獲電子形成中性，易於喪失抑制細菌活性，而且奈米銀金屬具有生物毒性。本發明上述陽離子有機金屬化合物可以為有機一無機複合利用具抗病毒有機配體和具抗病毒無機陽離子形成複合鹽類。

必須注意的是細菌與病毒完全不同，病毒是由一個核酸分子(DNA或RNA)與蛋白質構成的非細胞形態，為類生物，無法自行表現出生命現象，靠寄生生活的介於生命體及非生命體之間的有機物種，它既不是生物亦不是非生物，是由一個保護性外殼包裹的一段DNA或者RNA，藉由感染的機制，這些簡單的有機體可以利用宿主的細胞系統進行自我複製。細菌一般是單細胞，細胞結構簡單，缺乏細胞核以及膜狀胞器，例如粒線體和葉綠體。基於這些特徵，細菌屬於原核生物。細菌的形狀相當多樣，主要有球狀、桿狀，以及螺旋狀。

過濾層220可以採用超微孔生技濾淨膜(PTFE生技膜)可以過濾0.1-2.5微米以下之微粒，以抑制PM2.5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。

就本發明製作方法中，首先備置降低病毒活性溶液，例如(1)準備抑制病毒表面蛋白質有機化合物，藉由化學吸附性改變病毒的表面蛋白質，抑制病毒複製；或(2)準備金屬化合物，利用自由基反應產生羥基自由基，提取病毒蛋白質中的氫原子，破壞病毒型態，抑制病毒複製；或(3)利用有機金屬化合物，其包含金屬(包括類金屬)和碳原子鍵結的有機金屬化合物，除傳統金屬元素外，鑭系元素、錒系元素、半金屬、類金屬(如硼、矽、砷、硒)也可以和碳鍵結，形成有機金屬化合物。利用上述物質，可以使病毒表面蛋白質破壞，或破壞核酸，或破壞套膜，而降低病毒活性。舉一例而言，A型流感病毒抑制劑的甲醯胺和異腈類化合物，其包含R基，選自烷基、環烷基、芳香基、雜芳基、氨基酸基及上述基團的取代衍生物。甲醯胺和異腈類化合物是以胺為原料分別通過醯化、脫水等方式製備得到，這些甲醯胺和異腈類化合物及其鹽可用於製備抑制病毒物。另一優選例子是一種基於肽或蛋白質類型化合物，包括一種或多種蛋白質、多肽或者肽、核酸、肽核酸、核酸類似物、核苷、核苷類似物、小的有機分子、聚合物、脂質、留體、脂肪酸、碳水化合物或者以上任意的組合。上述基於肽或蛋白質類型化合物，其為該化合物的主要具有氨基酸構架，其中氨基酸是通過肽鍵連結。一種基於肽或者蛋白質的化合物也可具有附著至該氨基酸構架或骨架的其它化學化合物或基團，包括有助於錨定域的錨定活性的部分。細胞外錨定域或錨定域是指任何能穩定地結合位於或在靶細胞外表面上或者鄰近靶細胞外表面的實體。其次，在另一實施例中，抑制內切酶的高活性金屬化合物團，具有高親和力和結合能力的流感核酸內切酶抑制劑。又如一價銅化合物遇到細菌及病毒時，一價銅 離子與氧氣反應後，產生羥基，銅離子和羥基這兩種物質可減少病毒及細菌的數量水分中分離出一價銅離子，一價銅化合物分離出的一價銅離子與二價銅離子相比，具有更易被氧化的特性，因此可產生羥基。羥基具有抑制微生物繁殖的功效，可發揮抗病毒效果。

本發明之陽離子金屬有機化合物係為金屬陽離子與有機材料二者的化合物，亦即二者係經過化合作用或程序而產生陽離子金屬有機化合物，其屬於有機-無機化合抑制病毒劑(材料)。例如，合成酰基吡唑啉酮與Ni ⁺、Cu ²⁺、Co ²⁺或Zn ²⁺的化合物，對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌都有一定的抑制作用，化合物的抑菌活性比金屬離子高，說明化合物形成後，過渡金屬離子對配體的抑菌活性起到了增強的效應。又如，合成四縮氨基硫脲和2個縮氨基硫脲與Ni ⁺、Cu ²⁺或Zn ²⁺穩定的螯合物，其抑菌能力遠比配體和單獨之金屬離子都好。因此，本發明之有機-無機化合物兼有個別單獨有機、無機抑制病毒的優點，具有有機抗菌劑的高效性、持續性及無機抗菌劑的安全性、耐熱性，所得產品不僅抗菌效果好，不受紫外線的干擾。有機金屬化合物中，金屬和碳的鍵結性質一般會介於離子鍵和共價鍵之間。當金屬的電負度很低(例如鹼金屬元素)或是含碳的配基為穩定的碳負離子時，其鍵結會類似離子鍵。碳負離子可以因為共振或者是因為有吸電子取代基(例如三苯甲基負離子)而穩定。在另一實施例中，本發明外層或內層包含一種鹼金屬或鹼土金屬的結晶型矽鋁酸鹽，它的結構具有很強陽離子交換能力；金屬-矽酸鹽類例如銀或銀和鋅-矽酸鹽類，與生物具有良好親和性。優點尚包含：高安全性、耐久性、有廣譜抗菌性(改變金屬離子的種類，可殺不同菌種)、不易產生抗藥性。填充形式將上述成分與合成纖維混合製作成纖維。由於被混入纖維內部，因而耐洗滌性好，效果時間長。後加工形式在纖維後加工過程中，將上述成分通過化合鍵或氫鍵結合在纖維表面，與病毒接觸面積較大(相同劑量下)。其可於不同需求而採用不同製程。

第四圖與第五圖為本發明口罩透過SGS檢測，通過ISO 18184標準，證明本發明抗病毒效果良好。請參考第四圖，其中載明抗病毒活性良好的標準值為3，而本發明之抗H₃N₂病毒活性為3.4，遠高於標準值。請參考第五圖，其中載明抗病毒活性良好的標準值為3，而本發明之抗H₁N₁病毒活性為3.4以 上，遠高於標準值。本發明不僅抑制病菌，且可以消滅病毒，因此，產生質的變化，而有新的功效。由第四圖與第五圖證明本發明抗病毒效果良好(抗H₃N₂病毒活性為3.4，抗H₁N₁病毒活性為3.4以上，遠高於標準值)，因此，本案具有量的變化，而有功效顯著的提升，具有不可預期的效果。

本發明之口罩製造方法採用裡層、外層同質性材質，並且外層單位重量大於或等於內層單位重量，以利使其低於5mmH₂O/cm²壓差。其中至少一層(亦可以兩層)塗佈上述抑制病毒活性物，為利於達成此目的，須採用親水性表面(或以親水性表面改質)，親水性透過氫鍵和水分子形成鍵結，以附著表面蛋白破壞有機化合物，改變病毒表面蛋白質、產生羥基金屬化合物，或以上兩者。且親水性表面可使細菌、病毒或其他微生物沾黏，提升抑制病毒活性物與病毒、細菌接觸機會，進而抑制病毒與細菌，而傳統表層皆採用撥水性材質，故無法達成此目的，傳統口罩皆為本案之相反教示。此外親水性表面改質，可以利用植酸分子與三價鐵離子的螯合作用，在表面產生交聯複合物，其中有大量親水性的膦酸基團，使表面極端親水。植酸是從植物種籽中提取的一種有機磷酸類化合物，毒性比食鹽更低，其與鐵離子的反應在水中進行、不涉及任何有機溶劑，完全無毒、綠色、環保；不需要複雜儀器設備，整個反應只需幾分鐘即可完成，簡單迅速，表面親水性的調控對於材料在親膚、仿生、潤滑等有所提升。

一種口罩製造方法，包含備置抑制病毒活性物，選自以下之一或任意組合：表面蛋白破壞有機化合物、產生羥基金屬化合物；將抑制病毒活性物塗佈於口罩之至少裏層、外層或兩者；其中裏層、外層為同質性材質，以利吸附抑制病毒活性物，其中抑制病毒活性物可改變或破壞病毒蛋白質，使抑制病毒活性值大於3，其中較佳為抑制病毒活性值為3.4，抑制病活性毒物可包含有機一無機複合鹽類、陽離子金屬有機化合物或兩者之組合，其中更包含混和該抑制病毒活性物與溶劑，其中該裏層、外層為親水性材質，該外層單位重量大於或等於裏層單位重量，口罩壓差低於5mmH₂O/cm²。

一種口罩製造方法，包含備置抑制病毒活性物，包含有機一無機複合鹽類或陽離子金屬有機化合物；將該抑制病毒活性物，塗佈於口罩之至少裏層、外層或兩者；及其中該裏層、外層為同質性材質，以利吸附該抑制病毒活性 物，該抑制病毒活性物抑制病毒複製，其中抑制病毒活性值大於3，較佳為抑制病毒活性值為3.4。裏層、外層為親水性材質，外層單位重量大於或等於裏層單位重量，俾使口罩壓差低於5mm H₂O/cm²。

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。

102:轉軸

104:浸染槽

106:轉軸至轉軸式裝置

108:加熱器

110:基材

Claims (9)

1. 一種口罩製造方法，包含：備置一抑制病毒活性物，選自以下之一或任意組合：表面蛋白破壞有機化合物、產生羥基金屬化合物；將該抑制病毒活性物，塗佈於該口罩之一裏層、一外層或兩者；及其中該裏層、該外層為同質性材質，以利吸附該抑制病毒活性物，其中該抑制病毒活性物可改變或破壞病毒蛋白質，其中抑制病毒活性值大於3。
2. 如申請專利範圍第1項所述之口罩之製造方法，其中該抑制病毒活性物包含有機-無機複合鹽類、陽離子金屬有機化合物或兩者之組合。
3. 如申請專利範圍第1項所述之口罩之製造方法，其中該抑制病毒活性物之抑制病毒活性值大於3。
4. 如申請專利範圍第3項所述之口罩之製造方法，其中抑制病毒活性值為3.4。
5. 如申請專利範圍第1項所述之口罩之製造方法，其中更包含混和該抑制病毒活性物與一溶劑。
6. 如申請專利範圍第1項所述之口罩之製造方法，其中該口罩之壓差低於5mmH₂O/cm²。
7. 如申請專利範圍第1項所述之口罩之製造方法，其中該裏層、該外層為親水性材質，該外層單位重量大於或等於裏層單位重量。
8. 一種口罩製造方法，包含：備置一抑制病毒活性物，包含有機-無機複合鹽類或陽離子金屬有機化合物；將該抑制病毒活性物，塗佈於該口罩之一裏層、一外層或兩者；及其中該裏層、該外層為同質性材質，以利吸附該抑制病毒活性物，其中該抑制病毒活性物抑制病毒複製，其中該裏層、該外層為親水性材質，該外層單位重量大於或等於裏層單位重量，其中該口罩之壓差低於5mmH₂O/cm²；其中，該抑制病毒活性物之抑制病毒活性值大於3。
9. 如申請專利範圍第8項所述之口罩之製造方法，其中抑制病毒活性值為3.4。

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