CN101391202A

CN101391202A - 具高效率释放负离子之复合粉体之制造方法

Info

Publication number: CN101391202A
Application number: CNA2007100772327A
Authority: CN
Inventors: 叶正涛; 尤利春; 陈干男; 熊汉兴
Original assignee: Lianghao Science And Technology Enterprise Co Ltd
Current assignee: Lianghao Science And Technology Enterprise Co Ltd
Priority date: 2007-09-21
Filing date: 2007-09-21
Publication date: 2009-03-25

Abstract

本发明系有关一种具高效率释放负离子之复合粉体之制造方法，其系将电气石粉体与碳系粉体依最适合之混合比例制成复合粉体，并可将该复合粉体与一附着物利用特殊之机械混掺条件与方式(藉此特殊之机械混掺条件与方式使该复合粉体产生相互压缩特性，造成高度压电、热电或相关物性)，并分别制作成抽丝级条件之高分子纤维材料及发泡条件之高分子材料母粒，以发挥释放大量负离子和除臭与抑菌等多功能效果产品。

Description

具高效率释放负离子之复合粉体之制造方法

技术领域

本发明为提供一种具高效率释放负离子之复合粉体之制造方法，该方法系在电气石粉体添加一预定量的碳系粉体，即能发挥相乘的释放负离子和除臭与抑菌等多功能效果；该制造方法简易迅速、易大量生产，故极具产业应用价值。

背景技术

按，竹碳是具有超大表面积的多孔性材料，具有极强的吸附力，同时也具有除臭和释放负离子的功能，其效率随竹碳的粒子大小有关，但是也有限制；而电气石，又称碧玺的天然矿物，具有释放负离子的功能，同时其释放负离子的功能，也有相同的极限。

然而利用该天然矿物藉以释放负离子之相关专利文献，有如：美国专利US6192949B1、US5972467、US5967207、US6509294、US6449990、US6475513等，其中该US6192949 B1专利案之主要技术内容在于揭露一种制造竹碳掺合盐基材料的方法。

该US5972467专利案之主要技术内容在于揭露一种制造竹纤维片的方法包含：利用压力将竹管分裂成均匀单独分开之竹片；利用热温度充分消灭竹片内的昆虫蛋；利用树及点胶剂黏合竹片形成杯状器材。

该US5967207专利案之主要技术内容在于揭露一种竹片制造形成威尼斯窗帘的方法，该方法系将竹碳片切开后，进行漂白氧化，最后制成窗帘。

该US6509294专利案之主要技术内容在于揭露一种做成除臭抗菌之食物保存及建筑用材，以竹碳加入电气石掺入黏合剂成为载体，再并加入至少一种如chitosan、竹醋、conker acid形成不织布。

该US6449990专利案之主要技术内容在于揭露一种置于洗衣槽内之圆形净化容器，该洗衣机内之去除油脂及脏污之净化容器，其净化容器内的无机材料为Binclon木碳和电气石矿石比例大约75:25和95:5，该净化容器外表为轻量化之天然橡胶或合成橡胶。

该US6475513专利案之主要技术内容在于揭露一种护肤胶囊其胶囊，该护肤胶囊其胶囊内容物含有碳化物及水冻胶状吸收剂，可用于保湿护肤去角质及吸收水分。

以上所述之习知专利，其所揭露之技术内容，皆与本案此次所要申请之专利技术内容有相当之差异性，且本案之专利技术内容不仅创新且具独特效果，故为本案申请之目的。

发明内容

有鉴于上述之习知专利文献，在作法上较为复杂且效果有限，而本案之技术内容更是在目前尚未有相关之技术揭露；因此，发明人依据多年来从事此方面之相关经验，乃经过长久努力研究与实验，并配合相关学理，终于开发设计出本发明之一种「具高效率释放负离子之复合粉体之制造方法」。

本发明之主要目的，在于提供一种具高效率释放负离子之复合粉体之制造方法，该方法系将电气石粉体与碳系粉体依最适化之混合比例制成复合粉体，并可将该复合粉体与一附着物(如：高分子材料之发泡材料或化学纤维材料)掺混熔融在一起做成产品，使得该产品能藉由电气石粉体与碳系粉体混合后之相乘特性，产生高度压电、热电或相关物性，以发挥释放大量负离子和除臭与抑菌等多功能效果；本发明之制造方法简易迅速、易大量生产，故极具产业应用价值。

附图说明

图1为本发明复合粉体样品的扫描式电子显微镜分析示意图。

图2为本发明复合粉体比例含量对负离子释放浓度分析示意图。

图3为本发明复合粉体溶液在不同温度下的电导率分析示意图。

图4为本发明复合粉体含量调整时，其分散在热塑性弹性体样品/热固性弹性体样品中的平均粒径分析示意图。

图5为本发明复合粉体在不同温度下对负离子释放浓度的分析示意图。

具体实施方式

为便于贵审查委员能对本发明之技术手段及运作过程有更进一步之认识与了解，兹举一实施例配合图式，详细说明如下。

本发明系一种具高效率释放负离子之复合粉体之制造方法，本发明之复合粉体包含至少一种矿石组成与其它矿物粉体所组成，该复合粉体主要成分为电气石粉体，添加一预定比例的碳系粉体为辅助成分，藉以提高电气石微粒的电场效应，促进其负离子释放和除臭与抑菌等多功能效果；其中该电气石粉体可为铁电气石、锂电气石、锰电气石、铯电气石或镁电气石；而该碳系粉体可为竹碳、椰碳、活性碳或木碳。

在本发明中，该复合粉体之配制比例为电气石粉体与碳系粉体复合比为1～20:99～80；该电气石粉体之平均粉体粒径大小为0.3μm～1μm；该碳系粉体之平均粉体粒径大小为5μm～20μm。

以下乃针对该复合粉体(电气石粉体/碳系粉体)进一步说明，从该复合粉体中之碳系(如：竹碳)粉体颗粒形态及其表面的元素分析中得知，竹碳是多孔状物质，其内部的孔隙分布极广，该等大小孔径不一的微细孔道具有超强的吸附能力。

请参阅第一图所示，系为本发明复合粉体样品的扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscopy，简称SEM)分析示意图，由图中可清楚看出，该等大小不一的细孔分布在竹碳颗粒的表面，透过竹碳表面上A、B两点元素分析得知，两点的元素组成各不相同，说明A、B两点是两个不同的物质所组成，进一步元素分析(EDX)结果得知，该电气石粉体颗粒主要是由氧(O)、铝(Al)、硅(Si)、铁(Fe)和钠(Na)等元素组成，其中该氧(O)、铝(Al)、硅(Si)和铁(Fe)元素的总和超过了95重量百分比(wt％)。

而该竹碳颗粒中以碳(C)元素含量为主，所占比例超过了95重量百分比(wt％)，值得注意的是，这应该是由于电气石粉体颗粒塞到了竹碳颗粒表面上的孔隙中，形成了一个“混合物”。

因此，在该电气石粉体中添加一预定比例的竹碳粉体，藉由该电气石粉体塞进该竹碳的网络孔状结构中，以及因为该电气石粉体具有压电性与热电性，以及因为该竹碳粉体具有良好的导电特性，两粉体填充在一基材中形成一个三维微导电网络，因此得到优良的加成作用，促进负离子的释放效能。

在该电气石粉体与该竹碳粉体以一预定比例混合时，在90℃静态测试条件下测得的平均空气负离子的释放浓度达到1480个/cc；而当该复合粉体由该电气石粉体与竹碳粉体，同样与该竹碳粉体以一预定比例混合时，其平均空气负离子的释放浓度分别为800-1480个/cc，皆为其它比例之复合粉体高，这可能是由于该电气石粉体本身具有热电特性，因此当该复合粉体中之电气石粉体与该竹碳粉体以一预定比例混合时，该电气石粉体可均匀适量的分散于该竹碳粉体的孔洞内，造成热/压电效应的产生，而负离子释放效能也随着温度升高而增加。

另外请参阅第二图所示，系为本发明复合粉体比例含量对负离子释放浓度分析示意图，由图中可清楚看出，该复合粉体的平均空气负离子的释放浓度均随着温度升高而增加，如：在90℃静态测试条件下，当该复合粉体中之电气石粉体和竹碳粉体以一预定比例混合时，其空气负离子的释放浓度最高约为1480个/cc，并为35℃静态测试条件下所测得的2.8倍左右。

请参阅第三图所示，系为本发明复合粉体溶液在不同温度下之电导率分析示意图，由图中可清楚看出，该复合粉体中之竹碳溶液在透过和水分子相互间的接触，有效地在水中解离水分子成负离子而提升电导率，且其随温度提升电导率的趋势，与前述复合粉体样品的平均空气负离子的释放浓度随温度变化的趋势是一致的。此结论进一步地证实，该复合粉体在液态水或空气中均具备明显之热电特性。

除此之外，本发明系进一步地可将该复合粉体掺混在一附着物内，该附着物可为一高分子材料，且该高分子材料泛指所有热塑性及/或热固性之弹性体材料(如：三元乙丙橡胶(EPDM)/聚丙烯(PP)或EPDM、PP、PU等)；该高分子材料亦可为发泡材料如：聚氨酯(PU)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)等)做成之发泡型产品，以利用发泡体本身弹性及受到挤压时的压缩特性，使电气石发挥自身的压热电效能，而达到大量的负离子释放量及除臭与抑菌等多功能效果；该高分子材料亦可为化学纤维材料(如：聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚丙烯(PP)、尼龙(NYLON)等)做成之纺织产品，以释放负离子及除臭与抑菌等多功能效果(如下表1，表2)。

表1.三元乙丙橡胶/聚丙烯复方纤维平均负离子浓度

注：拍打面积为25cm2

纤维中复方粉体含量(wt％)	1	5	10	15	20
纤维中复方粉体含量(wt％)	1	5	10	15	20	抗菌效率％(AATCC100)	97.46	97.93	97.88	98.87	98.99

表2.三元乙丙橡胶/聚丙烯复方发泡体平均负离子浓度

注：拍打面积为25cm2

发泡体中复方粉体含量(wt％)	1	5	10	15	20
发泡体中复方粉体含量(wt％)	1	5	10	15	20	抗菌效率％(AATCC100)	99.83	99.86	99.89	99.93	99.95

以下乃针对该复合粉体(电气石粉体/碳系粉体)掺混在高分子材料之热塑性及/或热固性之弹性体材料最适化平均含量之进一步说明。

请参阅第四图所示，当该复合粉体含量由0.5重量百分比(wt％)增加到10重量百分比(wt％)时，其分散在该热塑性弹性体样品之平均粒径会由8.5

μm增大到38.8μm，约是原先粒径的2～13倍左右；又，当该复合粉体含量由0.5wt％增加到10wt％时，分散在该热塑性/热固性弹性体样品之平均粒径，则大约由5.7μm增加至15.7μm范围，约是原先粒径的1～6倍左右，明显较同等条件下的热塑性弹性体样品之平均粒径要小些。

另外在该热塑性弹性体样品，当该复合粉体含量由0.5wt％增加到5wt％时，其分散在该热塑性弹性体样品中之平均粒径只是缓慢地由8.5μm增加到18.6μm；而当该复合粉体含量由5wt％增加到10wt％时，其分散在该热塑性弹性体样品中之平均粒径，却快速由18.6μm显著地提升到38.8μm。

在热塑性/热固性弹性体样品中，也有类似的趋势：当该复合粉体含量由0.5wt％增加到5wt％时，其分散在该热塑性/热固性弹性体样品中之平均粒径只是缓慢地由5.7μm增加到8.5μm；而当该复合粉体含量由5wt％增加到10wt％时，其分散在该热塑性/热固性弹性体样品中之平均粒径，则由8.5μm显著增加到15.7μm。

以下乃针对纯热塑性/热固性弹性体样品及含复合粉体的热塑性/热固性弹性体样品，在各测试条件下的平均空气负离子的释放浓度之进一步说明。

请参阅第五图所示，该热塑性/热固性弹性体样品在25℃静置测试条件下的平均空气负离子的释放浓度分别仅为30个/cc；当该复合粉体混入到该热塑性/热固性弹性体样品塑料后，其平均空气负离子的释放浓度明显随其内复合粉体含量、温度与压力之增加而增加；当复合粉体混入的含量接近一最适化值时，其平均空气负离子的释放浓度均达到最大值，如：在25℃静置状态下，其平均空气负离子的释放浓度分别约为270及400个/cc，是同样测量条件下纯热塑性/热固性弹性体样品平均空气负离子释放浓度的6倍多。

由于电气石粉体本身具有热电性和压电性两特性，所以在混入有复合粉体之热塑性/热固性弹性体样品与纯热塑性/热固性弹性体样品，其在温度升高和压力变化下的平均空气负离子的释放浓度，都较常温静置状态下的结果要高一些；此外，也可能是当温度超过50℃时，加速了复合粉体之热塑性/热固性弹性体样品附近的水分的蒸发运动，从而更有利于电气石粉体对空气中水的电离作用，因此平均空气负离子的释放浓度也来的更高一些。

然而电气石粉体具有压电效应，因此造成在相同电气石粉体含量下之热塑性/热固性弹性体样品，均较纯热塑性/热固性弹性体样品具备较佳之释放负离子的效果；而竹碳粉体本身也有释放负离子效果，藉以适量的添加作为辅助成分来提高电气石粉体的电场效应，因此电气石粉体与竹碳粉体产生加成效果，进而提升负离子释放效果。

前述本发明复合粉体之制造方法，系将至少一种矿石组成与其它矿物粉体组成，在高度洁净环境下，经由特定研磨能量技术所产生之复合粉体，该复合粉体主要成分为电气石粉体，添加一预定比例的碳系粉体为辅助成分，藉以产生高度压电、热电或相关物性之负离子释放功能；其中该特定研磨能量技术包含物体撞击或能量冲撞、机械能混合或其它气、液流体混合之加工方式。

此外，本发明所产生之复合粉体，系可混掺于可具抽丝或发泡级条件之高分子材料(如：尼龙、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚胺酯、尼龙等)，并使成为母粒型式之方式形成，以在特定温度的条件下使欲混掺之高分子材料熔融，经由特定混掺方式所产生；其中该特定混掺方式如下所述：

(1)抽丝级条件之高分子材料之机械混掺方式：以高分子材料(如：聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)、聚丙烯(PP)、尼龙(NYLON)等)样品调配适当比例与预先混合之电气石与竹碳复合粉体，于螺杆挤压机中进行掺混。螺杆操作温度为150-250℃；转速为8-15Hz，经过高温融溶的高分子复合体，经螺杆的挤压流入纺丝盒内再从纺丝板喷出后冷却延伸成具负离子释放的人造丝。

(2)发泡级条件之高分子材料之母粒制造方式：该成为母粒型式形成方式之高分子材料，系可以热塑性(如：氢化热塑性丁苯橡胶、热塑性丁腈橡胶、三元乙丙橡胶等及热固性弹性体(如：氨基类、多元酯、环氧树脂、尿素甲醛树脂、酚甲醛)样品调配适当比例共掺混，其掺混比例约为15/95-75/5，并加入7％-20％的酚醛树脂及5％-10％氯化亚锡催化剂与预先混合之电气石与竹碳复合粉体，于螺杆挤压机中进行掺混。附着于经由挤压(螺杆转速为5-10Hz；操作温度为150-250℃)及延伸能量所形成之线性形状之棒状物；经过冷却水槽(5-10℃)使连续线状复合高分子体固化最后通过切粒机之旋转刀具切制成粒。

按，上述详细说明为针对本发明之一种较佳之可行实施例说明而已，惟该实施例并非用以限定本发明之申请专利范圉，举凡其它未脱离本发明所揭示之技艺精神下所完成之均等变化与修饰变更，均应包含于本发明所涵盖之专利范围中。

Claims

1、一种具高效率释放负离子之复合粉体之制造方法，系将至少一种矿石组成与其它矿物粉体，经由特定研磨能量技术所产生之复合粉体，该复合粉体系以电气石粉体成分添加碳系粉体为辅助成分，且该电气石粉体与该碳系粉体之复合配制比为1～20:99～80。

2、如权利要求1所述之具高效率释放负离子之复合粉体之制造方法，其中该特定研磨能量技术包含物体撞击或能量冲撞、机械能混合或其它气、液流体混合之加工方式。

3、如权利要求1所述之具高效率释放负离子之复合粉体之制造方法，其中该复合粉体系进一步地混掺于可具抽丝或发泡级条件之高分子材料，并使成为母粒型式之方式形成，以在特定温度的条件下使欲混掺之高分子材料熔融，经由特定混掺方式所产生。

4、如权利要求3所述之具高效率释放负离子之复合粉体之制造方法，其中该成为母粒型式形成方式之高分子材料，系可附着于经由挤压及延伸能量所形成之线性形状之纤维物。

5、如权利要求3所述之具高效率释放负离子之复合粉体之制造方法，其中该成为母粒型式形成方式之高分子材料，系可附着于经由挤压及延伸能量所形成之片状结构物，再经一特定温度使之形成发泡材料。