CN101575903A - 活性生态木地板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于环保木地板技术领域，特别涉及能够释放负离子的活性生态木地板及其制造方法。本发明的活性生态木地板，至少一面涂装释放负离子的涂料，所述涂料包括以下组分：由环氧丙烯酸树脂、脂肪族聚氨酯、三羟甲基丙烯酸酯、活性稀释剂构成的A组分，由丙烯酸羟乙酯、滑石粉、光引发剂、流平剂、阻聚剂构成的B组分，由负离子粉构成的C组分。本发明的活性生态木地板使用时，在紫外线光及自然光的照射下，光与涂料中的负离子会产生光合作用，使木地板表面的负离子释放出来，在空气中持续产生负离子。本发明的制造方法可用于生产制造实木地板、多层复合地板。可在木地板UV涂装生产线上大批量流水线生产。

Description

活性生态木地板及其制造方法

技术领域

本发明属于环保木地板技术领域，特别涉及能够释放负离子的活性生态木地板及其制造方法。

背景技术

室内装修用的各种建筑材料中，含有各种的挥发性有机物，这些有毒有害的气体包括：卤代烃化合物、芳香烃化合物(如苯)、醛类化合物(如甲醛)、酮类及脂类化合物，对室内空气造成了很大的污染，对人类健康的构成了极大的潜伏危害，已引起社会广泛关注。活性生态型木地板在国际上受到极大关注，研发活性生态型木地板成为本行业科技人员近年来的重要课题之一。

将空气负离子技术运用于木地板产品中，铺装后的木地板在室内长期释放空气负离子，尤其是负氧离子。由于其在结构上与超氧阴离子自由基(O2-)相似，因此具有相似的生物活性，能够使活的生物细胞带负电荷，从而使病毒失去对细胞的攻击能力。例如，在人造空气负离子环境中，经测定空气中霉菌、细菌数可降低90％以上。负氧离子被吸入人体后，能调节神经中枢的兴奋状态，改善肺的换气功能，改善血液循环，促进新陈代谢、增强免疫系统能力、使人精神振奋、提高工作效率等等。它还对高血压、气喘、流感、失眠、关节炎等许多疾病有一定的治疗作用，所以人称负离子为“空气中的维生素”“长寿素”。

负离子地板的作用机理

1、负离子素：

负离子催生素中的主要成分负离子素是一种晶体结构，属三方晶系，空间点群为R3m系，是一种典型的极性结晶，这种晶体R3m点群中无对称中心，其C轴方向的正负电荷无法重合，无对称中心，故晶体结晶两端形成正极与负极，且在无外加电场情况下，两端正负极也不消亡，故又称“永久电极”，即负离子素晶体是一种永久带电体。

“永久电极”在其周围形成电场，由于正负电荷无对称中心，既具有偶极矩，且偶极矩沿同方向排列，使晶体处于高度极化状态。这种极化状态在外部电场“0”时也存在，故又叫做“自发极化“，致使晶体正负极积累有电荷。电场的强弱或电荷的多少，取决于偶极矩的离子间距离与键角大小，每一种晶体有其固有的偶极矩。一般情况下，永久电极分别吸引了周围的异号电荷，在其表面形成了一个表面电荷层，将固有的电极电荷大部分屏蔽了，所以没经激活强化的晶体，静止态负离子发生能力很低(一般50-100个/cm3)，当外界有微小作用时(温度变化或压力变化)离子间距和键角发生变化，极化强度增大，使表面电荷层的电荷被释放出来，其电极电荷量加大，电场强度增强，呈现明显的带电状态或在闭合同路中形成微电流。

2、负离子催生素发生负离子的机理：

当空气中的水分子进入负离子素电场空间内(一般为半径10-15微米球形)立即被永久是极电离。发生H2O OH-+H+，由于H移动速度很快(H+的移动速度是OH-的1.8倍)，迅速移向永久电极的负极，吸收一个电子，变为H2逸散到空气中，2H-+2e H2；而OH-则与另外水分子形成H3O2-负离子。H3O2-分子模型如图：

这种变化只要空气湿度不为零就会不间断地进行着，形成负离子(H3O2-)永久发射功能，而不会产生有害物质引发其他副作用。实践证明：负离子素置于密封玻璃罐内，随时间变化，罐内氢气(H2)分压增加。

3、负离子催生素除臭、去异味的机理：

一般室内由于通风不畅、腐败仪器等原因导致臭气、异味很多，而且大多对身体有危害，有些甚至是致癌物质，其来源有：

(1)装饰装修材料中释放的甲醛、氨、TDI及苯或其他有机挥发物；

(2)厕所、厨房中的H2S及油烟等多种有机化合物；

(3)生活垃圾及其他腐败物质的臭味；

(4)吸烟放出的烟雾臭味。

负离子催生素除臭去异味机理：

(1)空气中大多数臭气、异味及细菌、烟雾等均带正电荷，因此释放出的负离了可以对其中和，直到无电荷后沉降；

(2)带有氧自由基的烟雾、有害气体能够被负离子中和；

(3)负离子催生剂每个晶体颗粒周围形成一个电场并具有0.06mA微电流，细菌、有机物在电场电流作用下进行分解；

(4)某些有害气体在虾列过程中发生反应生成低害物质。

所以祛除异味是由于负离子包覆沉降、负离子中和、电场电流分解及某些化学反应的综合结果。

4、负离子催生素辐射远红外辐射的机理：

负离子催生素是一种对人体健康非常有益的远红外线辐射材料，人体吸收远红外线最佳波长为9.6μm，而负离子催生素辐射远红外线的波长在2-18μm范围内，并且辐射功率发射0.04w/cm2，比人体吸附辐射功率密谋0.03w/cm2略高，以上数据可充分证实，负离子催生素辐射的远红外线与人体协调很好，可被人体全部吸收。

但是，现有的具有释放负离子功能的涂料中，由于选用的产生负离子的材料、涂料配方不科学，木地板的负离子释放综合效果不好，例如，有的涂料产生负离子效果好，但涂料成膜效果、透明度较差；有的涂料成膜性好，膜比较致密，耐水性好，但致密的膜使得产生负离子的极性材料被膜覆盖，不能够有效外露，空气中水分子与产生负离子的极性材料碰撞机会较少，产生负离子的能力较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种活性生态木地板及其制造方法，使用时木地板能够在空气中持续释放大量的负离子，从而达到净化室内空气的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

活性生态木地板，所述木地板至少一面涂装释放负离子的涂料，其特征在于：所述涂料包括以下组分：由环氧丙烯酸树脂、脂肪族聚氨酯、三羟甲基丙烯酸酯、活性稀释剂构成的A组分，由丙烯酸羟乙酯、滑石粉、光引发剂、流平剂、阻聚剂构成的B组分，由负离子粉构成的C组分，其中各组分的质量百分比是：

环氧丙烯酸树脂     30-35％

脂肪族聚氨酯       5-8％

三羟甲基丙烯酸酯   5-7％

活性稀释剂         14-16％

丙烯酸羟乙酯       7-10％

滑石粉           10-15％

光引发剂         5-5.5％

流平剂           0.1-2％

阻聚剂           0.1-2％

负离子粉         10-15％

所述负离子粉是以电气石为原料，将所述电气石研磨制成0.01～0.05微米直径的粉体。

所述涂料的配制方法包括如下步骤：

(1)将A组分中材料依次加入高速分散机进行搅拌，时间5min；

(2)将B组分中材料依次加入至A料，搅拌15min；

(3)将C组分中材料加入上述A、B混合料中，搅拌10min；

(4)抽真空10min。

所述的环氧丙烯酸树脂优选双酚A型环氧丙烯酸树脂。本发明选用无溶剂双酚A型环氧丙烯酸羟乙酯，该树脂兼具环氧树脂和丙烯酸树脂的优点，具有附着力好，耐腐蚀性强，防水性优良，膜硬度高，耐磨擦性高的特点。

所述的活性稀释剂优选二丙二醇二丙烯酸酯。本发明选用二丙二醇二丙烯酸酯，具有反应活性高，低粘度，稀释性佳的特点。

所述的阻聚剂优选丙烯酸共聚物或高聚醚改性有机硅。本发明选用丙烯酸共聚物或高聚醚改性有机硅作为阻聚剂，能够提高涂料的流平性和防挂性，改善涂料表面效果。

本发明选用脂肪族聚氨酯，能够使涂膜具有更好的弹性，防止涂膜爆裂。

本发明选用光引发剂1173，能够利用吸收紫外光的波长(360-420nm)的束光来激发配方中的各种材料中的分子来固化。

本发明选用丙烯酸羟乙酯，能够增加涂料的附着力。

作为本发明的进一步改进，所述木地板的正反表面及四个侧面涂装释放负离子的涂料。一方面可增强木地板防潮性能，另一方面可增加负离子的释放量。

这种活性生态木地板表面涂料中，采用了环氧丙烯酸树脂作为主要成膜物质，在涂覆成膜后，膜的致密性合理，在紫外线辐射及自然光的照射下，空气中水分子可以很容易通过膜的空隙与涂料中的极性材料碰撞，大量的水分子在极性材料产生电流的下电解成H⁺和OH^-，OH^-进入空气，吸引空气中水分子，形成H₃O₂ ^-，即负离子；负离子与空气中的有害气体如甲醛、苯类、氨类及其他有机挥发物接触后，通过物理吸附，电性中和，化学反应的综合作用完成净化空气的过程。同时，本发明的活性生态涂料涂布到木地板表面层后，成膜性好，耐磨性高。

通过大量试验，上述组合及百分比使本发明的木地板表面涂料形成的涂层具有活性生态、成膜性优良。

经测试，本发明的活性生态木地板，可以达到如下效果：

空气负离子平均增加量＞2300个/cm³。

对甲醛、苯、氨120h净化效率＞90％。

重金属含量为国家标准以下(0.4～0.6)。

负离子的检测方法：是采用负离子测试仪器，主要是针对木材、矿石、陶瓷材料、负离子粉末与相关制成商品(如负离子木地板、衣物、健康手环、项链、健康贴布、毛毯)等所发出之负离子数量做测量。

本发明还提供了活性生态木地板的制造方法，包括如下步骤：

(1)使用UV地板油漆生产设备将所述涂料涂布于木地板的正反面及四个侧面；

(2)通过紫外线光固化设备干燥涂料。

在上述步骤(2)之后对木地板进行打磨，然后再进行涂料涂布，再干燥。

作为本发明的进一步改进，将上述所述打磨、涂布、干燥工序重复2～8次。增加耐磨性，增加负离子释放量。

本发明的活性生态木地板使用时，在紫外线光及自然光的照射下，光与涂料中的负离子会产生光合作用，使木地板表面的负离子释放出来，在空气中持续产生负离子。本发明的制造方法可用于生产制造实木地板、多层复合地板。可在木地板UV涂装生产线上大批量流水线生产。

附图说明

图1是本发明活性生态木地板涂装生产工艺流程图。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明的活性生态木地板及其制造方法作进一步详细说明。

1.活性生态UV漆的配制

1.1主要原料

A组分：环氧丙烯酸树脂、脂肪族聚氨酯、TMPTA(三羟甲基丙烯酸酯)、DPGDA(二丙二醇二丙烯酸酯)

B组分：HEA(丙烯酸羟乙酯)、滑石粉、光引发剂(1173、651、二苯甲酮)、流平剂(BYK 307)、阻聚剂

C组分：负离子粉。

1.1.2面层涂料的配制

原材料名称	质量分数％
		环氧丙烯酸树脂	32
脂肪族聚氨酯	8
		TMPTA(三羟甲基丙烯酸酯)	5
DPGDA(二丙二醇二丙烯酸酯)	14.3
		HEA(丙烯酸羟乙酯)	10
光引发剂1173	5.5
		流平剂BYK307	0.1
阻聚剂	0.1
		滑石粉	10
负离子粉	15

先将A组分依次加入高速分散机，搅拌5分钟；将B组分依次加入至A料，搅拌15min；再将C组分加入上述A、B混合料中，搅拌10min；抽真空10min即可。

1.2.2底层涂料的配制

底层涂料包括用于填充木材基材孔隙用的填料，常用的填料有滑石粉、轻质碳酸钙、重晶石等。选用重晶石利于打磨，滑石粉利于填充，而选用碳酸钙则可兼顾填充性和经济性，本发明选用滑石粉作填料。

原材料名称	质量分数％
		环氧丙烯酸酯	35
脂肪族聚氨酯	5

DPGDA(二丙二醇二丙烯酸酯)	15.8
		TMPTA(三羟甲基丙烯酸酯)	7
HEA(丙烯酸羟乙酯)	7
		光引发剂651	2
二苯甲酮	3
		阻聚剂	0.2
滑石粉	15
		负离子粉	10

1.3性能测试

淋涂工艺的面层涂料和涂膜的主要性能测试结果见表1，底层涂料和涂膜主要性能的测试结果见表2。

表1

品种	粘度(40℃)/秒	固含量％	固化速度(m/min)	光泽(60°)％	铅笔硬度/H	附着力/划格法	耐水性48h
								高光泽	30-60	≥98	3.5	80±5	≥3	100/100	无变化
亚光	30-60	≥98	3.5	1050	≥3	100/100	无变化
								测试标准	GB/T172	GB/T1725	5KW高汞灯1支	GB/T9754	GB/T6739	GB/T9286	GB/T1733

表2

粘度(涂4#杯40℃)/S	固含量/％	固化速度(m/min)	铅笔硬度/H	附着力/划格法
					60-150	≥95	3.5	≥2	100/100
GB/T1723	GB/T1725	5KW高汞灯1支	GB/T6739	GB/T9286

2.活性生态涂料的优点与特性

2.1活性生态涂料的优点

采用该方法制作的活性生态涂料，质地细腻，不沉淀、不分层、透明度高、透气性好，弹性优良，具有稳定性好、易储存、易施工等特点。

2.2固化膜的性能

2.2.1附着力

与金属或塑料基材相比，UV涂料对竹木基的附着力不是一个难题，但有3个问题需要考虑，a.与一般用途的UV固化涂料不同的是，竹木基UV固化涂料的附着力既要考虑底层涂料对基材的附着力，又必须满足面层涂料与底层涂料之间的附着力b.配方不当，会严重影响附着力。例如，若为了提高固化膜的硬度或耐磨性，加入过多的多官能度单体，可能使膜硬而脆，使得固化膜在受到撞击时易于整块剥落。本发明活性生态木地板上形成的固化膜，其附着力与硬度、耐磨性能之间获得较佳的平衡。

3、活性生态木地板制造工艺(见工艺流程图)

将该活性生态涂料涂布于木地板的正反面及四个侧面，通过UV地板油漆生产设备分8次的涂装，再通过紫外线光固化设备干燥涂料。

Claims (10)

1、活性生态木地板，所述木地板至少一面涂布释放负离子的涂料，其特征在于：所述释放负离子的涂料包括以下组分：由环氧丙烯酸树脂、脂肪族聚氨酯、三羟甲基丙烯酸酯、活性稀释剂构成的A组分，由丙烯酸羟乙酯、滑石粉、光引发剂、流平剂、阻聚剂构成的B组分，由负离子粉构成的C组分，其中各组分的质量百分比是：

环氧丙烯酸树脂        30-35％

脂肪族聚氨酯          5-8％

三羟甲基丙烯酸酯      5-7％

活性稀释剂            14-16％

丙烯酸羟乙酯          7-10％

滑石粉                10-15％

光引发剂              5-5.5％

流平剂                0.1-2％

阻聚剂                0.1-2％

负离子粉              10-15％

所述负离子粉是以电气石为原料，将所述电气石研磨制成0.01～0.05微米直径的粉体。

2、根据权利要求1所述的活性生态木地板，其特征在于：所述木地板的正反表面及四个侧面涂布释放负离子的涂料。

3、根据权利要求2所述的活性生态木地板，其特征在于：所述环氧丙烯酸树脂是双酚A型环氧丙烯酸树脂。

4、根据权利要求3所述的活性生态木地板，其特征在于：所述活性稀释剂是二丙二醇二丙烯酸酯。

5、根据权利要求4所述的活性生态漆，其特征在于：所述流平剂是丙烯酸共聚物或高聚醚改性有机硅。

6、根据权利要求5所述的活性生态木地板，其特征在于：所述阻聚剂是丙烯酸共聚物或高聚醚改性有机硅，所述光引发剂是光引发剂1173或光引发剂651或二苯甲酮。

7、根据权利要求1至6任一所述的活性生态木地板，其特征在于：所述涂料的配制方法包括如下步骤：

(1)将A组分中材料依次加入高速分散机进行搅拌，时间5min；

(2)将B组分中材料依次加入至A料，搅拌15min；

(3)将C组分中材料加入上述A、B混合料中，搅拌10min；

(4)抽真空10min。

8、一种如权利要求1至6任一活性生态木地板的制造方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)使用UV地板油漆生产设备将释放负离子的涂料涂布于木地板的正反面及四个侧面；

(2)通过紫外线光固化设备干燥涂料。

9、根据权利要求8所述的活性生态木地板的制造方法，其特征在于：在步骤(2)之后对木地板进行打磨，然后再涂布，再干燥。

10、根据权利要求9所述的活性生态木地板的制造方法，其特征在于：所述打磨、涂布、干燥工序重复2～8次。

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