[发明专利]呼吸用的纳米级滤材结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种滤材结构及其制造方法，特别涉及一种于呼吸时用来过滤空气的纳米级滤材结构及其制造方法。

背景技术

随着工商业的发达，人口密集的都市日益增加，人为活动所造成的空气污染也逐日恶化。且近年来汽机车的废气排放、石化燃料的大量使用与各种危害性空气污染物的逸散等所产生的空气污染，更是对空气污染的室内外环境中的人员，长时间造成健康上的危害。因此，空气质量的重要性更受到大众的关心与重视。

另一方面，直接影响人体健康的病毒、细菌及有毒粉尘更是受到大众的关心与重视，人们利用过滤材料来隔绝病毒与细菌，使之不会进入人体的呼吸系统而造成感染。目前使用的过滤材料多半是采用纤维堆栈而成的过滤网，如：以聚丙烯(Polypropylene，简称PP)为基材制成的多层过滤网，此种过滤网层被应用于口罩、面罩、过滤鼻垫(nose filter)或呼吸器的过滤件上。

以应用于口罩的方面来说，口罩一般可分为防尘口罩、活性碳口罩及经由美国国家职业安全及健康协会(National Institute for OccupationalSafe ty and Hea l th，NI OSH)认可的医疗级口罩-N95口罩。N95规格的口罩其纤维构造十分紧密，可阻隔95％的大小在0.3微米(μm)以上的微粒，因此N95规格的口罩所带来的防护效果优于防尘口罩及活性碳口罩。

然而，如表一所示，对于一般细菌来说，其直径皆为0.3微米(μm)以上而容易被N95口罩阻隔；但是对于病毒来说，其直径大小系为纳米等级而远小于细菌的微米等级，如严重急性呼吸道症候群(Severe Acute RespiratorySyndrome，SARS)的病毒直径仅为100-120纳米(nm)，此时，N95口罩即无法有效地阻隔病毒的通过。

表一

因此，利用已知的纤维堆栈技术所制作出的滤材结构仅能达到微米等级的防护效果，对于纳米等级的病毒的防护则几乎无效果。

相对地，由于滤材对可传送的粒子大小作出限制，因此随着滤材结构的精细化，就越会对使用者造成不舒服的呼吸压力。亦即，若滤材的开口率越小，透气程度就越差，使用者将难以隔着滤材进行正常的吸气或吐气。

发明内容

有鉴于已知滤材的缺点，本发明的一目的在于提出一种呼吸用的纳米级滤材结构及其制造方法，以有效过滤病毒、细菌及有毒粉尘。

本发明的另一目的在于提出一种呼吸用的纳米级滤材结构及其制造方法，以利开口率的提高。

本发明的再一目的在于提出一种纳米级滤材结构及其制造方法，以增加滤材结构的使用寿命。

为达上述目的及其它目的，本发明提出一种呼吸用的纳米级滤材结构，其包含：一顶闸门，具有复数个顶部开口；一底闸门，平行于该顶闸门且具有复数个底部开口，该些底部开口与该些顶部开口互相错开；复数个侧壁闸，位于该顶闸门与该底闸门之间且相邻于一顶部开口及一底部开口，每一侧壁闸具有平行于该顶闸门及该底闸门的复数个过滤栅栏(filterable gratings)并形成复数个过滤通道；及复数个支撑体，位于该顶闸门与该底闸门之间且位于二侧壁闸的交会处；其中，该些过滤通道具有300纳米以下的通道高度。

为达上述目的及其它目的，本发明于第一实施例中提出一种呼吸用的纳米级滤材结构的制造方法，该纳米级滤材结构包含复数个顶部开口区、复数个底部开口区、复数个侧壁闸区及复数个支撑体区，每一侧壁闸区相邻一顶部开口区及一底部开口区，该些支撑体区位于二侧壁闸区的交会处，其包含下列步骤：(A1)于一基底上形成图案化的一提升层；(A2)于部分的该提升层及部分的该基底上形成图案化的一第一支撑体层，使该些底部开口区不具有该第一支撑体层；(A3)于该些底部开口区的该提升层上，以及于该些顶部开口区及该些侧壁闸区的该第一支撑体层上形成图案化的一第一牺牲层；(A4)于该些侧壁闸区及该些支撑体区形成图案化的一第二支撑体层；(A5)于该些顶部开口区、该些底部开口区及该些侧壁闸区形成图案化的一第二牺牲层；(A6)于该些底部开口区及该些侧壁闸区的最顶层的牺牲层上，以及于该些支撑体区的最顶层的支撑体层上形成一顶闸门层；(A7)去除该提升层及所有的牺牲层；及(A8)移除该基底；其中，前述每一牺牲层被形成小于或等于300纳米的厚度。其中，于步骤(A5)后可更包含一步骤(A5-1)：依序重复步骤(A4)及(A5)，以形成复数层的支撑体层及复数层的牺牲层。