CN101014462A - 功能木炭板片层的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于制备功能木炭板片层的方法，所述木炭板片层包括在木炭板一侧上的具有印刷图案的薄纸或者化学纤维无纺布，所述木炭板片层具有优异的外观，同时保持木炭的特性，比如除湿、加湿、通气、吸收以及类似特性，藉此通过吸收讨厌气味和有害气体、放射远红外线和阴离子，来提供空气净化效果，防止噪音、阻塞电磁波和有害波，促进血液循环和新陈代谢，并且稳定心理和生理状况。
Description
技术领域
本发明涉及通过在木炭板一侧上粘贴印刷薄纸或化学纤维无纺布而制备功能木炭板的方法，所述木炭板保留了木炭的特性，以在不损失木炭功能的情况下提供审美效果。
背景技术
总体来讲，木炭具有加湿、通气、吸附、储热的特性，并且能够通过吸收令人讨厌的气味和有毒气体、放射远红外线和阴离子来净化空气，防止噪音并屏蔽电磁波和有害波。而且，其用作促进血液循环和新陈代谢并且稳定心理和生理状况的材料。因此，最近，很多家庭使用了木炭，将一些木炭块放置在某容器中，靠近计算机和电视或者放在衣柜里和在起居室角落处，它们的外观并不讨人喜欢。在建筑地面填充木炭的方法在2000年前的古汤姆人(toms)就已经使用了，并且增加了居住环境的电势能，释放了阴离子，并且通过抗氧化、空气净化、气体吸收、湿润调整、远红外线放射以及类似特性而产生了对人体最佳的环境和建筑材料。最近，在建筑内部应用中，木炭被放在无纺布袋中以放置在起居室的地板下，或者容纳在片材中以插入墙壁来产生令人愉快和新鲜的环境条件。通过碳化来制备木炭板的方法，也就是木材陶瓷方法(日本专利公开号Hei4-164806)已经开发出来用以解决在通常的木炭碳化过程中产生的问题，例如爆裂和翘曲。然而，这个方法的缺陷在于其包括四个步骤，这使得其复杂且消耗了大量的酚树脂(纤维板的60-100％)。
同时，由本申请人提出的韩国专利登记号10-0480539公开了使用粘土作为多孔含碳物质来制备土木陶瓷的方法，藉此将处理步骤减少到两步。然而，木陶瓷和土木陶瓷都应该被碳化成大面积的板以用作建筑材料，并且长时间连续执行这种大面积碳化的设备需要巨大的设备投入和准确性。
因此，韩国专利申请号10-2005-0008255公开了通过引入多孔含碳材料作为有利人体的居住环境材料而制备功能板和木炭板的复合材料的方法，同时适当处理用传统碳化炉和连续碳化炉制备的木炭或碳化物片或者商业可得到的活性木炭的颗粒尺寸，并且防止由于使用粘合剂而造成的木炭功能的退化，其中板复合材料不受由于福尔马林和挥发溶剂所造成的VOC(挥发性有机化合物)问题影响，容易形成和热压，并且具有充足的强度和表面特性以用作建筑元件。然而，其并不包括用于多种建筑和制造应用中的表面装饰和片层，尤其是，其并没有提及在挥发性有机化合物的吸收以及远红外线的放射中表现优异的片层。
在包括日本在内的一些先进国家，由于疾病房涉及的问题，修订的建筑标准法案已经从2003年7月开始实施。结果，E0类型的具有几乎0释放福尔马林的无福尔马林内部表面装饰材料现在用于解决VOC问题。住宅业和木材业努力迅速地处理与环境有关的反应。根据韩国环境部2000年的结论，在建成已经3个月或更久的建筑内，表示室内环境污染的VOC水平是600ppb，超过标准值的8倍，这是由于壁纸(3833μg/m2h)、多种涂料、在木制材料及类似物中使用的福尔马林基粘合剂产生的。因此，如果使用木炭的建筑元件可以实现木炭的特性，比如空气净化、远红外线和阴离子放射、阻声、电磁波和有害波的屏蔽，直至挥发性有机化合物的净化、讨厌气味的移除，以及加湿、通气、吸收和储热，其应该是较好的有利人体的材料。然而，在大量使用混凝土和水泥的建筑行业中，由于木炭产品通常表现出黑的表面颜色，因此它们作为居住环境元件在应用上受到了限制，期望具有一种复合材料，其能够补充装饰方面的缺陷。
迄今为止，本申请人已经开发出了具有良好表面特性的贴面有薄饰面板或者与多孔木纤维瓦结合的木炭板复合材料。然而，需要有一种方法来实现木炭板的功能，同时通过贴面具有印刷图案的薄纸或者化学纤维无纺布来提供良好的表面特性，以满足多种消费需要。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种制备功能木炭板片层的方法，所述功能木炭板片层通过使用水基乙烯基粘合剂施加具有印刷了木材图案以表现雅致外观的薄纸或者施加化学纤维无纺布而可以用作建筑用室内表面装饰材料，同时保持木炭的特性和功能，比如木炭板的吸附功能，藉此所产生的片层具有优异的装饰性和可加工性，并且在保持木炭板本身特性的同时容易构建。
本发明的另一个目的是提供一种制备功能木炭板片层的方法，通过使用水基粘合剂并在特定条件下实现制备过程，在没有释放有毒物质的情况下所述木炭板片层具有雅致的外观，同时保持远红外线放射和气体吸收的功能。
为了实现上面的目的，根据本发明，提供了一种制备功能木炭板片层的方法，所述方法通过在特定条件下使用水基粘合剂在木炭板一侧上施加具有印刷图案的薄纸或者化学纤维无纺布来实现的，因此所述片层在保持木炭板的特性的同时具有雅致的外观。
可以根据本发明使用的木炭板通过以下方法制备。
所述木炭板可以通过两种方法来制备。首先，具有40到60目颗粒尺寸的木炭颗粒与聚乙酸乙烯酯树脂乳胶和异氰酸酯树脂的粘合剂混合物进行混合。举个例子，粘合剂混合物包括15％重量的聚乙酸乙烯酯树脂乳胶和5％重量的异氰酸酯树脂。木炭板通过使所述粘合剂与木炭颗粒承受热压过程而制备。优选地，所述热压过程通过具有不同热压条件的3个步骤实施，包括在一定压力下的初级压制步骤、在低于初级压制步骤中所使用的压力的压力下的次级压制步骤、以及在高于次级压制步骤中所使用的压力的压力下的三级压制步骤。根据本发明，所述压制步骤在5到40kgf/cm2的压力范围下实施，用以防止木炭颗粒结构的破坏。举个例子，所述初级压制步骤在30kgf/cm2的压力下实施1分钟，所述次级压制步骤在10kgf/cm2的压力下实施1分30秒，所述三级压制步骤在30kgf/cm2的压力下实施6分钟。这里压制温度是150到200℃。根据本发明可以使用的异氰酸酯树脂没有特别限制，并且一般使用的异氰酸酯树脂都可以使用。
作为选择，包括7％重量的具有6到12目颗粒尺寸的木炭颗粒、14％重量的具有12到18目颗粒尺寸的木炭颗粒、43％重量的具有18到40目颗粒尺寸的木炭颗粒、23％重量的具有40到60目颗粒尺寸的木炭颗粒、9％重量的具有60到100目颗粒尺寸的木炭颗粒、以及4％重量的具有100目或以下颗粒尺寸的木炭颗粒的精细木炭颗粒混合物与包括15％重量的聚乙酸乙烯酯树脂乳胶和5％重量的异氰酸酯树脂的粘合剂进行混合。混合物在30kgf/cm2压力下经历初级热压步骤1分钟，在10kgf/cm2压力下经历次级热压步骤1分30秒，并且在30kgf/cm2压力下经历第三级热压步骤6分钟。这里，热压温度是150到200℃。
由此获得的所述木炭板优选地具有4.0N/mm2或者更高的强度以及26到50％的最后的表层水分含量。
根据本发明，具有印刷图案的薄纸优选地具有15到35g/m2的基本重量以及0.02到0.08mm的厚度。如果纸不在前面的范围内，气体吸收特性和强度将恶化。
根据本发明，所述化学纤维无纺布优选地具有20到40g/m2的基本重量、0.05到0.30mm的厚度以及30到50％的孔隙率，用以实现最佳的远红外线放射和气体吸收特性。更优选地，聚丙烯无纺布可以用于增加板的耐用性，因为其具有高强度。
根据本发明用于将所述木炭板同具有印刷图案的薄纸或者化学纤维无纺布进行粘合的粘合剂优选地是水基乙烯粘合剂。所述水基乙烯粘合剂是环境友好的，并且不释放对人体有害的VOC(挥发性有机化合物)。因此，木炭板片层可以保持木炭的本质特性并且表现出气体吸收和远红外线放射的效果，其效果与木炭板的效果相当或更好。根据本发明，聚乙酸乙烯酯树脂乳胶(非挥发性：42％)表现了优异的特性。
所述粘合剂优选地是以100到300g/m2的量涂敷。所述粘合剂涂敷到所述木炭板的一侧，并且在100到150℃的加热温度以及5到15kg/cm2的压力下，具有印刷图案的薄纸或化学纤维无纺布粘附在所述木炭板的这一侧上热压1到5分钟。前面的条件影响粘附效率、水汽蒸发和木炭密度，改善最终产品的气体吸收和远红外线放射特性。因此，在前面的条件下，水分蒸发和粘合剂的特性共同起作用，以完成本发明要求的气体吸收和远红外线放射效果。
本发明可以提供一种木炭板，其具有优异的外观，同时保持木炭的特性，比如除湿、加湿、通气、吸收以及类似特性，藉此通过吸收讨厌气味和有害气体、放射远红外线和阴离子，来提供空气净化效果，防止噪音、阻塞电磁波和有害波，促进血液循环和新陈代谢，并且稳定心理和生理状况。
根据本发明，有可能通过将印刷薄纸或者化学纤维无纺布层压到木炭板的表面上而制备木炭板片层，用以提供优异的外观、良好的气体吸收、远红外线放射和电磁屏蔽效果。所述木炭板片层可以用作居住环境中室内表面装饰物的优异的有利人体的材料。
附图说明
本发明的进一步的目的和优点将通过后面结合附图的详细描述而完全清楚，图中：
图1示出了根据本发明的其上附着有印刷薄纸的木炭板片层的图片；
图2示出了根据本发明的其上附着有无纺布的木炭板片层的图片；
图3示出了根据本发明的精细木炭的木炭板片层的图片。
具体实施方式
现在，本发明将通过后面的例子描述。然而，应该理解，本发明并不限于这些例子。
例1
木炭板的制备
来自Wonju-shi，Kangwon-do(韩国)的优质橡树(Quercusvariabilis BL)的精细木炭被用于制备多孔含碳材料做的木炭板。
包括7％重量的具有6到12目颗粒尺寸的木炭颗粒、14％重量的具有12到18目颗粒尺寸的木炭颗粒、43％重量的具有18到40目颗粒尺寸的木炭颗粒、23％重量的具有40到60目颗粒尺寸的木炭颗粒、9％重量的具有60到100目颗粒尺寸的木炭颗粒、以及4％重量的具有100目或以下颗粒尺寸的木炭颗粒的精细木炭颗粒混合物与包括15％重量的聚乙酸乙烯酯树脂乳胶(非挥发性：42％)和5％重量的异氰酸酯树脂的粘合剂进行混合。混合物在30kgf/cm2压力下经历初级热压步骤1分钟，在10kgf/cm2压力下经历次级热压步骤1分30秒，以及在30kgf/cm2压力下经历第三级热压步骤6分钟，以形成混合木炭板。这里，热压温度是170℃，并且在热压过程之前的面层水分含量是36％。
具有印刷薄纸的木炭板片层的制备
将具有印刷图案的薄纸附着于木炭板上。带图案的薄纸具有35g/m2的基本重量以及0.04mm的厚度。粘合剂是聚乙酸乙烯酯树脂乳胶(非挥发性：42％)并且以160g/m2的量涂敷。木炭板片层和薄纸通过在130℃的加热温度以及10kg/cm2的压力下热压处理2分钟来制备。产品在图1中示出。
例2
具有化学纤维无纺布的木炭板片层的制备
在例1的方法之后，混合的木炭板(精细木炭板)被制备并且聚丙烯无纺布粘附于其上。该无纺布具有30g/m2的基本重量、0.12mm的厚度以及39.3％的孔隙率。粘合剂是聚乙酸乙烯酯树脂乳胶(非挥发性：42％)并且以80g/m2的量涂敷。片层通过在100℃的加热温度以及10kg/cm2的压力下热压处理2分钟来制备。产品在图2中示出。
比较例
比较例1使用与根据本发明的例1相同的成分的木炭(精细木炭)。
比较例2是通过与例1和例2相同的方法制备的木炭板，其上没有印刷薄纸或者无纺布片层。
试验例1
例1和例2以及比较例1和比较例2的木炭板放置在测试室中以检验乙烯气体的吸收。结果在表1中显示。
表1
| 时间(小时) | 乙烯气体浓度的变化(ppm) | ||||
| 空房间*1 | 比较例1 | 比较例2*2*3 | 例1 | 例2 | |
| 0 | 17.83 | 17.55 | 17.90 | 17.75 | 17.45 |
| 3 | 17.59 | 10.26 | 7.72 | 7.48 | 7.33 |
| 6 | 17.40 | 6.47 | 5.59 | 5.12 | 5.48 |
| 12 | 17.22 | 5.56 | 4.33 | 3.45 | 3.82 |
| 24 | 17.07 | 3.29 | 2.24 | 2.85 | 2.73 |
*1：在测试室中乙烯气体的空白浓度(blank concentration)的变化，以ppm为单位
*2：木炭板(尺寸：5cm×5cm×0.35cm)设置在测试室中使得气体仅仅在表面上吸收。房间内剩余乙烯气体浓度根据时间的变化，以ppm为单位。较小的数表示更多的气体被吸收。
*3：根据例1准备的木炭板
如表1所示，木炭制成的板比木炭本身表现出了更高的气体吸收性。相信这是由于精细木炭被适当研磨成了精细颗粒。而且，应该注意，贴面有印刷图案薄纸的精细木炭板表现出了比精细木炭本身更高的气体吸收性，但与没有贴面薄纸的精细木炭板相比区别很小。
试验例2
例1和例2以及比较例2的木炭板用于检查粘附以后的物理和机械特性。结果在表2中显示。
在表2中，木炭板和木炭板片层具有3.5mm的厚度。
表2
| 比较例2 | 例1 | 例2 | |
| 密度(g/cm2) | 0.68 | 0.69 | 0.69 |
| 水分含量(MC)(％) | 2.31 | 2.96 | 3.86 |
| 厚度膨胀(TS)(％) | 0 | 0 | 0 |
| 水分吸收(WA)(％) | 37.82 | 32.94 | 43.44 |
| 断裂模量(MOR)(kg/cm2) | 34.50 | 31.17 | 40.60 |
| 弹性模量(MOE)(kg/cm2) | 3688 | 3620 | 4331 |
| 内结合强度(kg/cm2) | 11.46 | 17.54 | 15.90 |
如表2所示，贴面有印刷薄纸的精细木炭板比精细木炭板本身表现出了更高的强度。因此，如例1和例2所示，这证明，与室内放置精细木炭相比，如果室内用贴面有无纺布的精细木炭板做表面装饰，可同时具有木炭的功能和装饰效果。
试验例3
例1和例2以及比较例2的木炭板用于检查粘附以后的远红外线发射，结果在表3中显示。
表3
| 40℃ | 50℃ | ||||
| 发射(％) | 发射能量(100W/m2) | 发射(％) | 发射能量(100W/m2) | ||
| 比较例2 | 0.932 | 3.76 | 0.929 | 4.31 | |
| 贴面木炭板 | 例2 | 0.911 | 3.67 | - | - |
| 例1 | 0.902 | 3.64 | - | - | |
| 活性木炭板 | 0.930 | 3.75 | 0.926 | 4.30 | |
如表3所示，根据本发明的片层表现了差于精细木炭板的远红外线发射性。然而，在室温下片层示出了90％或更多的发射，表明其是优秀的远红外线发射物。
试验例4
例1和例2以及比较例2的木炭板用于在粘附以后通过根据后面的条件的平面材料的平面波检验电磁屏蔽效果，结果在表4中显示。
1)测试条件：24±2℃，43±5％R.H
2)测试方法：ASTM D4935-89
表4
| 频率(MHz) | 屏蔽效果(dB) | 屏蔽效果(％) | |
| 比较例2 | 10-1000 | 17-37 | 98.00-99.98 |
| 例1 | 10-1000 | 17-37 | 98.00-99.98 |
如表4所示，不管是带图案印刷薄纸还是无纺布附着于其上，电磁屏蔽效果都能实现。实际上，当移动电话放置在木炭板制成的盒中的时候其一个功能是检验是否响铃。因此，已经证实，当室内用贴面有印刷薄纸的木炭板做表面装饰的时候，其效果大于精细木炭板放置在室内，并且根据本发明的片层能够提供装饰性的同时充分提供木炭的功能。
工业实用性
如上面描述的，本发明可以提供一种木炭板，其具有优异的外观，同时保持木炭的特性，比如除湿、增湿、通气、吸附、储热以及类似特性，藉此通过吸附令人讨厌的气味和有害气体，放出远红外线和阴离子来提供空气净化效果，防止噪音，阻碍电磁波和有害波，促进血液循环和新陈代谢，并且稳定心理和生理状况。
根据本发明，有可能通过层压印刷薄纸或化学纤维无纺布于木炭板表面上而制备木炭板片层，以提供良好的外观、优异的气体吸收性、远红外线放射性以及电磁屏蔽效果。木炭板片层能够用作对人体有利的在居住环境中内部表面装饰的材料。
Claims (6)
1.一种制备木炭板片层的方法，所述木炭板片层具有优异的气体吸收效果、装饰性以及功能并同时保持木炭特性，所述方法包括以下步骤：将木炭颗粒与粘合剂混合，并且在150到200℃的温度和5到40kgf/cm2的压力下将混合物压制3次或更多次，以形成木炭板；以100到300g/m2的量将水基乙烯粘合剂涂敷到所述木炭板上；将具有印刷图案的具有15到35g/m2的基础重量和0.02到0.08mm厚度的薄纸层压到所述粘合剂层上；以及在100到150℃的温度和5到15kgf/cm2的压力下对所述片层进行热压处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水基乙烯粘合剂是聚乙酸乙烯酯树脂乳胶粘合剂。
3.一种根据权利要求1的方法制备的木炭板片层，其包括木炭板层、粘合剂层以及印刷薄纸层。
4.一种制备木炭板片层的方法，所述木炭板片层具有优异的气体吸收效果、装饰性以及功能并同时保持木炭特性，所述方法包括以下步骤：将木炭颗粒与粘合剂混合，并且在150到200℃的温度和5到40kgf/cm2的压力下将混合物压制3次或更多次，以形成木炭板；以100到300g/m2的量将水基乙烯粘合剂涂敷到所述木炭板上；将具有20到40g/m2的基础重量和0.05到0.30mm厚度以及30％到50％的孔隙率的化学纤维无纺布层压到所述粘合剂层上；以及在100到150℃的温度和5到15kgf/cm2的压力下对所述片层进行热压处理。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述水基乙烯粘合剂是聚乙酸乙烯酯树脂乳胶粘合剂。
6.一种根据权利要求4的方法制备的木炭板片层，其包括木炭板层、粘合剂层以及化学纤维无纺布层。
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