早上出門,你可能在藥局拿起一片醫療口罩,耳帶掛上耳朵。口罩中間那層熔噴不織布,是聚丙烯細纖維做成的靜電過濾層;技術源頭在美國,台灣則於2020年把原料、設備、口罩機與配銷串成大量生產體系。臺灣區不織布工業同業公會規格 經濟部設備計畫 衛福部國家隊紀錄 想把日常防護再補完整,也可先看洗手5時機與七字訣。

2. 定級先講清楚:台灣做大了熔噴布供應鏈
定級:台灣改良或普及
定級依據:3M官方沿革把1972年推出的政府核准一次性過濾式面罩列為今日N95的前身;田納西大學的專利資料則把Peter P. Tsai與Larry C. Wadsworth列為1992年提出靜電充電方法、1995年公開專利的發明人。3M官方沿革 田納西大學靜電充電專利 台灣端的經濟部資料記載,2020年補助敏成與兆羿各建置一台熔噴設備,兩台每日增加4噸產能,至少供400萬片口罩使用;衛福部則記錄口罩產線從188萬片日產量提升到2020年4月底的1,800萬片以上。經濟部工業局計畫 衛福部防疫決策資料

3. 熔噴布怎麼運作?先做出細纖維,再讓纖維帶電
熔噴法的起點是聚丙烯粒料。工廠把塑膠加熱到熔融狀態,從模頭上一排細孔擠出,再用高速熱風把熔融細絲拉細,讓它們落在集網上,隨機交疊成一張不織布;美國專利對這個過程的描述,就是高溫氣流把模頭流出的材料拉成纖維,再沉積成網。熔噴纖維製程專利說明
可以把它想成把熱融塑膠拉成無數細線,均勻落在網面上成一張薄毯子。這張薄毯子本身先靠纖維交錯攔截微粒,接著以電暈放電建立電場,讓非導電纖維留下電荷;帶電纖維會增加對空氣中微粒的吸引與捕捉,過濾效率提升時,氣流阻力不必等比例增加。田納西大學技術說明 靜電充電專利
這就是「駐極」的意思,重點在把電荷留在材料裡,不是口罩通電,也不是把病毒用磁力吸住。N95的「95」是NIOSH分類的最低過濾效率,代表在指定測試條件下至少過濾95%的空氣中微粒;N系列則代表不耐油性氣膠。NIOSH濾材分類

4. 誰做的、什麼年代,為什麼在台灣,以及常見誤傳
熔噴工法的早期紀錄可追到美國海軍研究實驗室。後來的美國專利引用Van A. Wente、C. D. Boone與E. L. Fluharty在1954年提出的《Manufacture of Superfine Organic Fibers》報告,並說明這套工法以熱塑性樹脂製造超細纖維網。美國專利中的歷史與製程紀錄
1972年,3M官方沿革記載,公司推出美國第一款獲聯邦政府核准的一次性過濾式面罩,並把它描述為今日N95的前身。3M 1972年沿革 1992年10月9日,Peter P. Tsai與Larry C. Wadsworth在田納西大學研究法人名下提出「網材或薄膜的靜電充電方法與裝置」申請;專利公開日為1995年3月28日。US5401446A專利資料 田納西大學自己的工程刊物也說明,這項電暈靜電充電技術以電場電離空氣、讓離子與電子為不織布纖維充電。田納西大學工程刊物
N95這個名稱則屬於美國NIOSH的濾材分類。NIOSH在1995年更新42 CFR Part 84,將濾材分成N、R、P三系列與95%、99%、99.97%三個效率級距;因此不能把「熔噴布」「靜電駐極」「N95標準」三件事壓縮成同一位發明者或同一家公司。NIOSH 1995規範說明 42 CFR Part 84
台灣的轉折發生在2020年疫情初期。經濟部國家產業創新獎資料記載,臺灣區不織布工業同業公會理事長陳世中協同紡織產業綜合研究所找出閒置熔噴機,卻遇到沒有熟手操作的困境,於是由研究人員下場訓練新進員工,先把能開機的設備變成能穩定供料的產線。經濟部口罩國家隊紀錄 同年5月5日,經濟部公告熔噴不織布機建置計畫;7月1日,敏成與兆羿各一台國產熔噴設備同步投產,設備到濾材都朝國產化整合。經濟部工業局公告
常見誤傳是「N95口罩或熔噴布是台灣發明」。2020年4月6日的中央社報導指出,台灣區不織布工業同業公會在官網分享「來自台灣的蔡秉燚」與「N95口罩之父」說法;9月6日的中央社報導又轉述美國在台協會貼文,使用「N95口罩發明人」稱呼蔡秉燚。中央社2020年4月報導 中央社2020年9月報導 這些稱呼把一項核心濾材技術簡化成完整口罩的單一發明。專利與官方沿革呈現的證據較細:蔡秉燚與Wadsworth的專利是靜電充電方法,熔噴工法和3M一次性面罩都有更早的美國紀錄。

2020年初,台灣面對的是口罩需求突然增加、熔噴布供應有限,以及設備仰賴進口的組合困境。經濟部工業局資料記載,當時國內原本已有熔噴布製造能力,但政府為了超前部署,透過補助加速廠商自行開發熔噴設備;中央社同年7月報導也記錄,進口熔噴機交貨期超過一年,讓國產機台成為補供應鏈的實際解法。經濟部設備建置資料 中央社2020年7月報導
口罩國家隊的「隊」也不只口罩廠。衛福部的防疫決策資料記載,2020年完成60條口罩產線部署,日產量從188萬片提高到4月底的1,800萬片以上;同一頁的圖說則記載,29家公司、200人、3大法人與3,300人次支援,在40天內完成92條產線。衛福部口罩國家隊紀錄 工具機廠負責設備,紡織與不織布業者負責材料,研究單位負責檢驗與訓練,政府則處理徵用與分配,這種分工才讓靜電濾材能接上口罩機。口罩之外,台灣民眾也會接觸到其他公共衛生工具,例如成人疫苗的年齡與劑次整理。

5. 它今天長什麼樣?「全球第二大」指口罩,不是熔噴布
台灣區不織布工業同業公會的口罩規格資料把中間層寫得很清楚:三層以上不織布口罩的中間層是具靜電過濾功能的熔噴不織布,外層與內層各有不同用途。不織布公會口罩規格 經濟部2020年設備計畫的量化結果是兩台機器每日增加4噸熔噴產能,至少可供400萬片口罩;衛福部同年資料則記載口罩日產量在4月底超過1,800萬片。經濟部工業局資料 衛福部資料
「全球第二大」要加上主詞才準確。2020年4月24日桃園市政府新聞稿以當時每日1,500萬片口罩產能,稱台灣為全球第二大口罩生產國;這個說法談的是口罩,不是熔噴布的全球產量排名。桃園市政府2020年新聞稿 目前能由公開官方資料直接支持的,是台灣曾把口罩產能快速拉高、並完成熔噴設備與濾材的國產化;沒有同等證據能把台灣熔噴布說成全球第二大,因此本文不把兩者混稱。
這條產線後來也沒有只服務口罩。經濟部國家產業創新獎資料列出的熔噴濾材應用,已延伸到空氣清淨過濾材、吸濕排汗口罩濾材與車用隔音棉。經濟部敏成案例 所以你今天戴上的一片口罩,裡面疊著美國的熔噴工法、田納西的靜電技術,以及台灣在缺料時把材料和產線接起來的製造能力。

常見問題
熔噴布就是塑膠嗎?
多數口罩熔噴布以聚丙烯等熱塑性樹脂製成,再經熔融與高速熱風拉成細纖維。它仍是塑膠材料,但纖維結構與靜電駐極讓它具備過濾用途。
熔噴布是台灣發明的嗎?
不是。3M官方沿革與美國專利記錄了更早的面罩與熔噴工法,台灣的成果在2020年把設備、材料與口罩產能做成可大量供應的體系。
N95的95代表什麼?
依NIOSH分類,95代表指定測試條件下至少95%的過濾效率,N代表不耐油性氣膠。這是濾材分類,不等於每一片標示N95的產品都自動通過NIOSH核准。
本文定級依據文中所附公開資料,若有新的第一手證據,歡迎來信更正。
參考來源
- The Man Behind the Mask (University of Tennessee)
- US5401446A Method and apparatus for the electrostatic charging of a web or film (Google Patents)
- Safety Anniversary (3M)
- NIOSH Guide to the Selection and Use of Particulate Respirators (CDC / NIOSH)
- Filtering Facepiece Respirators (CDC / NIOSH)
- 穩定防疫物資,安定社會民心 (衛生福利部)
- 國產熔噴布新機投產,挹注口罩防疫新動能 (經濟部工業局)
- 口罩規格說明 (臺灣區不織布工業同業公會)
- 把關口罩國家隊,務實準備自信上場 (經濟部國家產業創新獎)
- 防疫國家隊向前邁進,國內首座自主生產熔噴產線在桃園 (桃園市政府)
- 感謝松勝創新產能全開,單日供應200萬片口罩濾材助防疫 (桃園市政府)
- 來自台灣的蔡秉燚 N95口罩之父守護逾10億人健康 (中央社)
- N95口罩發明人 AIT介紹台灣科學家蔡秉燚 (中央社)