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依據北科大劉宣良教授撰寫之『口罩與過濾』一文 (科學發展 20038 368期,66 ~ 71),其中提到關於靜電過濾材製作的帶電濾材口罩-根據這種口罩主要生產廠商3M公司所提供的資料顯示,帶電濾材的功用主要在於便利呼吸,而不在於過濾。且不同的口罩的過濾效果有所不同,不過各型口罩過濾空氣中不同粒徑雜質的過濾效率,皆呈現出U型的曲線。這代表了一般大眾認為,顆粒越大的雜質,被過濾掉的可能性越大是有道理的,但是粒徑很小的雜質,也是相當容易經由口罩被過濾掉。

另外,一般的口罩其孔洞最小約為0.3微米,而SARS病毒的大小約為0.080.14微米,所以一般的觀念都是認為口罩並不能有效地過濾SARS病毒。但是世界衛生組織 (WHO)認定SARS是飛沫傳染,所謂的口沫傳染就說明了病毒並不是個別地散布在空氣中,主要是藏在口鼻飛沫 (其大小約為病毒的上百倍大,超過0.3微米)內,以醫療用的口罩來說,它就有65%以上的飛沫阻絕效率,因此口罩對於「飛沫傳染」的疾病預防,還是有其一定的效用。

勞工安全簡訊-粒徑與吸附效果.jpg

不同口罩對於粒狀物濾除效率的比較圖。粒徑大的與粒徑小的顆粒,都比較容易被過濾,反倒是不同型式的口罩,都有一個最不易過濾的粒徑值。

另外,行政院環保署『針對靜電濾材之過濾特性進行研究』一文中提到,有關靜電濾材熔噴不織布,目前在製造靜電濾材的方法主要還是以電暈放電的方式使濾材帶電,主要原理是在濾材製造過程中,有一步驟為噴熔的過程,是將原料在高溫情況噴出成為纖維狀,而製造為纖維或不織布濾材,而靜電濾材則是在噴熔過程同時以電暈放電的方式產生大量電荷,使電荷附著在纖維表面,待降溫後及成為帶有電荷之靜電濾材。此一類型靜電纖維就像一個電容器,纖維一邊帶正電,另一邊帶負電,每根纖維均帶有靜電電荷。

靜電濾材對於懸浮微粒的去除機制除了原有的機械過濾機制外,另外還增加了靜電過濾機制,包括介電力 (dielectrophoretic force)及庫侖力(Coulombic force)。介電力為靜電濾材能夠誘發中性帶電微粒產生雙極性而被濾材吸引,庫侖力則是存在靜電纖維與帶電微粒間,靜電纖維可以吸引具相反電荷之氣膠微粒,而達到去除的功效。這即是靜電濾材對懸浮微粒有較高之去除效率,尤其是次微米之懸浮微粒。

而這種製作靜電濾材的方式則會收大幅受到濕度影響其過濾效果,驗證許多不同粒徑在相對濕度30%70%,其過濾效果都差了將近50%。以0.1um尺寸來看,RH 30%的穿透率僅25%,但是在RH 70%時,穿透率高達42%左右。

相對濕度與過濾效率1.jpg

有關靜電量測儀器廠商 (KEYENCE)的網站上亦可查到關於靜電與濕度變化導致電荷改變的關係,靜電與濕度之間擁有密切關聯,相對濕度超過60%後,不易產生靜電。即使在容易產生靜電的冬天裡,也能藉由保持目標工件的某一位置於一定濕度,以預防靜電問題。伴隨著溫度變化,濕度也會有所改變,因此即使在同一室內,位置不同濕度也會有所不同。在濕度較大的環境中,物體表面的電荷密度越高,電荷像空氣中釋放的速度就越快,因此表面電荷會減少到一定的程度。

靜電荷與濕度的關係1.jpg

最近常常出現台灣區不織布工業同業公會的文章,謝克勤博士的『口罩的空氣過濾的原理和使用口罩時的應注意事項』和蔡秉燚博士的『關於口罩的測試粒徑與使用見解』兩篇文章。

其中謝博士提到曾將10多種市場上的靜電棉(包括用在口罩上的熔噴濾材)做過實驗,所有材料都放在實驗室的同一地方,經過2年的實際評估(每個月對這些靜電棉做一次測試,得到效率和壓損的資料),發現有的材料2-3個月後,靜電就消失了30-90%,但有些材料,2年後,靜電效果的降低只有1-5%。好的靜電棉材料,甚至可以維持 10-15 年,靜電的效果只消失5%。至於存放的環境,溫度和濕度不宜太高。

蔡博士則提到,為了保持過濾效率同時不降低透氣性,過濾材料經特殊處理帶靜電,利用靜電吸附達到過濾效率,同時不降低透氣率。靜電處理過的濾材過濾效率與未處理的相比可以提高10-20倍。然而,其靜電量會視環境隨時間有點衰退,使過濾效率會相對降低。

以現況來說,目前台灣的口罩包裝皆非以密封材料的包材來做包裝,因此在台灣的儲存及運送環境下,一定會經過高溫高濕的情境,許多人所宣稱的靜電過濾效果還剩下多少,其實是一個很大的問號,而且謝博士的文章有提到是儲放於實驗室中,有進過實驗室甚至工廠的倉儲區應該都知道,這個區塊大多會管制溫度和濕度,控制在一個程度下,防止物料劣化速度過快,在這個環境下,有些原料都可以在2-3個月後靜電消失30-90%,那麼做成口罩成品,在經過倉儲運送銷售到使用者手上,要多久?不知道,現在可能很快吧,畢竟大家都在趕工生產。

再者,經查證台灣大部分TFDA核准第2等級醫療用口罩的產品仿單後,發現皆未有任何一家在產品仿單上宣稱靜電過濾效果,因此,直接宣傳口罩靜電吸附及過濾的功能是不適合的。如果有廠商希望有靜電過濾的宣稱,目前可以想到在審查階段會遇到的問題至少會遇到要對靜電吸附做功能性驗證以及確效,安定性試驗如果宣稱可以放5年,就要做5年後仍有靜電吸附效果,而且看起來是不能用加速老化試驗,因為加速老化是在高濕高熱環境下進行,還有使用環境的確認,這些應該都是很難解決的問題。

其中最不可取的是蔡博士的文章,其中宣傳了讓使用者自行消毒口罩做2次使用,宣稱經過實驗結果表明經攝氏70度加熱24小時口罩效果並不會大幅下降,仍可滿足口罩過濾效率標準,但是其使用條件、使用環境等皆未說明,且醫用口罩上都有不准重複使用的符號,如果有人因為重複使用而導致感染,不知道這個帳要算誰的,使用者自負責任還是宣傳者要被抓去關?或者台灣區不織布工業同業公會可以代表食品藥物管理署來宣稱2次使用的功效?要知道,之前連醫院有專業消毒設備將醫療器材2次使用都引起軒然大波了,更何況是由一般使用者自行在家中消毒做2次使用。

總結

1. 靜電的確可以吸附微粒子,但現在市售醫用口罩沒有此宣稱。

2. 不要2次使用醫用口罩,現在市售醫用口罩是不能重複使用的。

3. 口罩有戴有差,即使是使用一般口罩,也比完全不用好的多。

4. 疫情未緩和前,人群聚集度過高的密閉空間,能不去就不要去。

 

 

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