CN107074625B - 芳香泡沫玻璃及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种芳香泡沫玻璃以及其制造方法，其中所述芳香泡沫玻璃包含主体，其中所述主体包含尺寸不大于75微米的粘附玻璃颗粒，并且所述主体具有介于0.19g/cm3与0.4g/cm3之间的体积密度和介于85％与91％之间的孔隙率；在所述主体内形成的多个孔隙，其中所述多个孔隙各自具有在基本上介于0.1mm与2.0mm之间的范围内的尺寸，所述多个孔隙可均匀地或随机地分布在整个所述主体中；以及精油混合物，其中所述精油混合物浸渍至所述芳香泡沫玻璃的所述主体中。利用独特的精油混合物配方和新颖的制造方法，所产生的发明是能有效地储存、具耐久性并且能释放任何类型的气味以用于防虫、芳香治疗或装饰性目的的持久性芳香泡沫玻璃。

Description

芳香泡沫玻璃及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种芳香泡沫玻璃以及其制造方法。更具体来说，本发明涉及一种浸渍有精油混合物的泡沫玻璃，其用作驱虫剂或香味材料而用于卫生或治疗目的，其可放置在室内，诸如工作场所内、住所内和温泉浴场内，以及可放置在室外，诸如花盆、花园、校园和公园内。
背景技术
本发明大体上涉及一种用作驱虫剂或香味材料的芳香泡沫玻璃，其中所述芳香泡沫玻璃由玻璃颗粒或玻璃废料制得并且浸渍有精油混合物。所述混合物中所用的精油优选地选自具有驱虫特性的植物型精油，诸如香茅油、柠檬草油和桉树油。
存在有三类常见的多孔材料，其用于吸附和储存各种物质：多孔岩石、粘土和泡沫玻璃。多孔岩石是一种特征在于具有因自然腐蚀而产生的大量孔隙的天然岩石。这些孔隙仅出现在外表面上并且常常随机地分布。然而，多孔岩石最常见的问题在于其难以再成形、重量重、孔隙率低、无法着色。粘土具有平整的表面和适度的孔隙率。它还可以借助于某些工具而成形并且在某种程度上可被着色。另一方面，泡沫玻璃看上去与海绵极为相似，但不能被按压或凹陷。泡沫玻璃也具有相对较轻的重量、均匀分布的孔隙、高孔隙率并且可以根据人们的需要而进行成形和着色。因此，泡沫玻璃具有多种有利的特性，使其可用作有效的吸附剂或囊封物质并且减缓其蒸发速率的材料。
植物型精油或化学品普遍地用于多种目的，范围涉及芳香治疗和卫生目的，诸如用以减轻压力、放松肌肉、愈合伤口或提升情绪，曾经以液滴形式施加或喷涂在皮肤上、在沐浴期间施用或通过在一些装置上与水混合物汽蒸来吸入；用以驱除害虫，诸如可能会损害作物、财物或对某些人造成烦恼或甚至严重的过敏反应的昆虫、臭虫或蚊虫。近来已有多项发明旨在创造出基于各种精油组合物的产品来充当有效的驱虫剂，诸如CN102579288的薰衣草油、柠檬草油、茶树油、百里香油、乙醇和水的液体组合物；EP1196034的包含桉树油、白千层油、柠檬草油、丁香花蕾油、薄荷油、胡椒基和胡椒基丁醚的抗寄生虫配方；以及TH0703000166的包含桉树油、柠檬草油、柚皮油、木屑、罗勒叶和水的驱蚊组合物。其他发明已包括将精油混合在乳液和胶囊中以有助于使产品的保质期增加长达1至2个月，或如同在JP200063201中采取使用多孔氧化硅型材料来承载驱虫剂和如同在US4713291中使用聚合物型(主要是聚乙烯聚合物)材料来承载精油混合物或被精油混合物浸渍。
与前述发明不同，本发明已确认将具有高孔隙率的泡沫玻璃与具有治疗和防虫特性的精油混合物组合来创造出能有效地储存、具耐久性并且能释放由所述精油混合物产生的任何类型的气味的持久性芳香泡沫玻璃的新颖方法。
发明内容
如本发明中所述的芳香泡沫玻璃以及其制造方法包含粘附玻璃颗粒主体、在所述主体内的多个孔隙和精油混合物，其中所述精油混合物浸渍至所述芳香泡沫玻璃的所述主体中。所述芳香泡沫玻璃通常通过一系列步骤而制得：将玻璃颗粒与添加剂和发泡剂组合，对所述玻璃混合物样品进行除湿和加热，在冷却后将所述样品放置在含有所述精油混合物的真空室中，以及进行高压真空处理以使所述精油混合物浸渍至所述样品的所述主体中。
附图说明
图1是示出了使用电子鼻技术测出的对比性芳香产品的蒸发时间(以小时计，x轴上)和香气信号强度(相对于对照物基于矢量的距离，y轴上)的图。对比性产品由芳香泡沫玻璃样品AFG1和AFG2组成(具有方形和菱形标记的实线)，相比而言市售产品为：CS1(具有三角形标记的实线)，其为压缩在圆形凝胶中的香薰油；CS2(具有方形标记的虚线)，其为压缩在圆形凝胶中的香薰油；以及CS3(具有圆形标记的实线)，其为涂有香薰油的天然盐聚集体。所有这些都在40℃条件下进行测试。
图2是示出了使用电子鼻技术，在40℃条件下长达17小时测出的七种香茅油混合物组合物(1c至7c)的香气信号强度的图。
组合物1c(具有菱形标记的实线)由香茅油和乙醇的混合物组成；
组合物2c(具有方形标记的实线)由香茅油、乙醇、聚乙二醇35000(PEG 35000)、凝胶蜡和蒸馏物的混合物组成；
组合物3c(具有三角形标记的实线)由香茅油、乙醇、PEG 35000、凝胶蜡(组合物2c的凝胶蜡的一半)和蒸馏物的混合物组成；
组合物4c(具有双交叉标记的实线)由香茅油、乙醇和PEG 35000的混合物组成；
组合物5c(具有三交叉标记的实线)由香茅油、乙醇、PEG 35000和PEG 1450的混合物组成；
组合物6c(具有圆形标记的实线)由香茅油、乙醇、PEG 35000、PEG 1450、凝胶蜡和蒸馏物的混合物组成；
组合物7c(具有加号标记的实线)由香茅油、乙醇、PEG 35000、PEF 1450、凝胶蜡(组合物6c的凝胶蜡的一半)和蒸馏物的混合物组成。
图3是示出了香茅油混合物样品对比于桉树油、薰衣草油、橙油和茉莉油混合物样品的储存时间(以小时计，x轴上)和重量百分比(y轴上)的一组图。
图4A是示出了使用电子鼻技术，在25℃条件(交叉线)和40℃条件(实线)下测出的本发明芳香泡沫玻璃的储存时间(以周计，x轴上)和香气强度(y轴上)的图。
图4B是示出了使用电子鼻技术，在25℃条件(交叉线)和40℃条件(实线)下测出的本发明芳香泡沫玻璃的储存时间(以周计，x轴上)和重量百分比(y轴上)的图。
图5A是示出了浸渍有香茅油混合物的泡沫玻璃样品(AFG)的驱蚊(致倦库蚊，Culex quinquefasciatus)效率的表格。
图5B是示出了对比于香茅油混合物溶液和100％纯香茅油而言，浸渍有香茅油混合物的泡沫玻璃样品(AFG)的驱蚊(致倦库蚊)效率的表格。
具体实施方式
如本发明中所述的泡沫玻璃包括(但不限于)蜂窝玻璃、蜂窝状玻璃(cellulatedglass)、膨胀玻璃、玻璃泡沫或多孔玻璃(porous glass)。根据Cellular ceramic book,Glass Foams,第158-175页,M.Scheffler,P.Colombo,Wiley-VCH 2005的定义：玻璃泡沫通常通过气体发生剂(gas-generating agent)(称作气化剂(gasifier)或发泡剂(foamingagent)，主要是碳或含碳物质)的作用来获得，将所述气体发生剂与起始的玻璃一起研磨成细粉状粉末。将玻璃粉末、发泡剂和偶尔有其它矿物剂的混合物加热至某一温度，在此温度下在经历粘性流动烧结的软化玻璃颗粒的火成碎屑块体内发生玻璃泡沫发泡剂演变。逸出的气体导致大量初始为球形的小气泡在渐增的气压下膨胀成多面单元的泡沫结构，所述多面单元在玻璃冷却后构成玻璃泡沫中的孔隙。
如本发明中所述的芳香泡沫玻璃包含：
主体，其中所述主体包含尺寸不大于75微米的粘附玻璃颗粒，并且所述主体具有介于0.19g/cm3与0.4g/cm3之间的体积密度和介于85％与91％之间的孔隙率；
在所述主体内形成的多个孔隙，其中所述多个孔隙各自具有在基本上介于0.1mm与2.0mm之间的范围内的尺寸，所述多个孔隙可均匀地或随机地分布在整个所述主体中；以及
精油混合物，其中所述精油混合物浸渍至所述芳香泡沫玻璃的所述主体中。
按所述精油混合物的总重量计，所述精油混合物通常包含1重量％至4重量％的凝胶蜡、20重量％至35重量％的精油、10重量％至15重量％的聚乙二醇(PEG)、7重量％至10重量％的蒸馏物以及45重量％至55重量％的乙醇。精油选自具有芳香治疗性和/或抗虫特性的植物型精油，包括(但不限于)以下中的一种或多种：香茅油、柠檬草油、柑桔油、橙油、桉树油、茶树油、泰国柠檬叶油、薰衣草油、香根草油、罗勒油、百里香油、薄荷醇油和薄荷油。
更具体来说，精油混合物是具有抗虫特性的香茅油混合物，其按所述香茅油混合物的总重量计，包含2重量％至4重量％的凝胶蜡、20重量％至35重量％的香茅油、10重量％至12重量％的聚乙二醇(PEG)(更具体来说为2重量％至4重量％的分子量为35000的PEG和6重量％至8重量％的分子量为1450的PEG)、7重量％至10重量％的蒸馏物(选自矿油精、煤油、石油溶剂油、石脑油和/或斯托达溶剂(Stoddard solvent))以及48重量％至55重量％的乙醇。
一种制造如本发明中所述的芳香泡沫玻璃的方法通常包含：
-获取废玻璃和/或干燥的搪塑玻璃并且在工业轮碾机中破碎直至所述废玻璃和/或搪塑玻璃变成小的玻璃颗粒为止；
-通过振动过筛来选择不大于75微米的所述玻璃颗粒；
-按玻璃混合物样品的总重量计，将80重量％至90重量％的所述玻璃颗粒与1重量％至2重量％的发泡剂和9重量％至12重量％的添加剂(诸如熔剂、着色剂、强化剂或粘合剂)组合；
-将所述样品放置在模具中并以每分钟1-10℃的速率在60-80℃的第一高温和700-900℃的第二高温下对所述样品进行除湿和加热持续20-30分钟；
-使所述样品在炉中在室温下冷却下来持续至少10小时；
-将冷却的样品切割成所需要的尺寸和形状；
-将所述冷却样品放入容器中并且将所述精油混合物倒入所述容器中以填补所述冷却样品的至少四分之一(1/4)；以及
-将所述容器放置在真空室中并且在室温下在低于0.1巴的压力下进行真空处理持续15-60分钟。
所述方法中所用的熔剂选自以下中的一种或多种：
氧化铁(Fe2O3)、氢氧化钠(NaOH)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化硼(B2O3)、氧化铈(CeO2)、硼酸钠(Na2B4O7)和磷酸氢钠(Na2HPO4)。
所述方法中所用的着色剂选自以下中的一种或多种：
氧化铁(Fe2O3)、氧化钴(Co3O4)、氧化铜(CuO)、氧化亚铜(II)(Cu2O)、硫酸铜(CuSO4)、氧化锰(MnO2)、氧化铬(Cr2O3)和氧化锌(ZnO)。
所述方法中所用的强化剂选自以下中的一种或多种：
碳化硅(SiC)、氧化钛(TiO2)、氧化硼(B2O3)、氧化铝(A12O3)、硼酸钠(Na2B4O7)、磷酸氢钠(Na2HPO4)和硼酸(H2BO3)。
所述方法中所用的粘合剂选自以下中的一种或多种：硅酸钠溶液(Na2Si3O7)和高岭土。
如图1、图2、图4A和图4B的结果中所示，在这些研究中使用电子鼻技术，其中所述技术通常包含以下步骤：(1)在小瓶或管中制备每种样品并且将其连接至电子鼻设备；(2)测量每种样品的香气强度，至少30次；(3)每次之后通过使所述设备用对照物进行测试(小瓶中的空气样品)直至可测量的信号最接近标准空气来清洁电子鼻设备的传感器；(4)获取所有原始数据并转换成xyz坐标并且与可用作参考点的对照物(无任何香气的空气样品)坐标进行比较；(5)获取所有样品的所有坐标来确定平均值(被测量为相对于参考点基于矢量的距离，所述距离可以转换成图形表示)。
图1说明使用所述电子鼻技术测出的对比性芳香产品的香气强度，其中在40℃条件下在整个80小时的测试期内，芳香泡沫玻璃样品(AFG1和AGG2)的香气强度显著大于常规产品的芳香强度。所测试的常规产品是：CS1(具有三角形标记的实线)，其为压缩在圆形凝胶中的香薰油；CS2(具有方形标记的虚线)，其为压缩在圆形凝胶中的香薰油；以及CS3(具有圆形标记的实线)，其为涂有香薰油的天然盐聚集体。在测试的终点(80h)，AFG 1的芳香信号为8.43(与起始点的香气信号相比降低49％)，AFG 2为11.26(降低33％)，而终点的常规产品是：CS1为2.42(降低84％)，CS2为2.42(降低85％)，并且CS3为2.74(降低75％)。
图2描述使用电子鼻技术，在40℃条件下长达17小时测出的七种香茅油混合物组合物(1c至7c)的香气强度，其中随着基于矢量的距离从起始点(0h)至终点(17h)的变化百分比，香气强度的变化如下：组合物1c降低58％、组合物2c降低52％、组合物3c降低41％、组合物4c降低43％、组合物5c降低48％、组合物6c降低30％以及组合物7c降低40％。由所述结果可知，由香茅油、乙醇、PEG 35000、PEG 1450、凝胶蜡和蒸馏物的混合物组成的组合物6c与其它6种香茅油混合物组合物相比似乎展现出最大的香气保留率。
图3说明香茅油混合物样品对比于桉树油、薰衣草油、橙油和茉莉油混合物样品的储存时间(以小时计，x轴上)和重量百分比(y轴上)，所有样品都含有PEG 35000、PEG 1450、凝胶蜡和蒸馏物的相同混合物。将小瓶中所有样品的重量归一化并且在所有时间点进行测量来分析重量百分比的任何差异。测试被设计成用来测量类似组合物的稳定性，但所述组合物都含有不同的精油，这对其香气强度提供了依据。结果已明确地表明，所述组合物与所有实验的精油都相容，而且可以用作各种类型基质的精油混合物组合物，尤其是如本发明中所述的芳香泡沫玻璃。
图4A和4B说明使用电子鼻技术，在25℃条件(交叉线)和40℃条件(实线)下测出的本发明芳香泡沫玻璃的储存时间(以周计，x轴上)以及香气强度和重量百分比(y轴上)。发现芳香泡沫玻璃在25℃条件下比在40℃条件下具有更长的保质期。尽管如此，即使在40℃条件下，当精油混合物嵌入于如本发明中所述的所述芳香泡沫玻璃中时，香气强度和重量的降低仅缓慢下降。
在图5A和5B中报道的研究中使用驱蚊测试，其中所述测试通常包含以下步骤：(1)向测试区域中释放100只4-5天大的雌性蚊子(致倦库蚊)并且关门，使蚊子适应环境；(2)向室内送入6名参与者，在10分钟的时间内通过使用捕捉管来捕捉落在参与者身上的蚊子；(3)对捕捉到的蚊子数量进行计数并将捕捉到的蚊子送回室内；(4)休息10分钟并将同样的6名参与者送入室内，但每个人每次占据不同的点；(5)接着再将步骤2-4进行3次；(6)在完成步骤1-5后，困住室内的所有蚊子；(7)在室内放置一类驱蚊样品并且重复步骤1-6。在这些研究中，有三类不同的驱蚊样品，即浸渍有香茅油混合物、香茅油混合物溶液和100％纯香茅油的泡沫玻璃样品(AFG)。通过下式计算最终的驱蚊率(％)：
驱除率＝((参与者在无样品的室内捕捉到的蚊子数量-参与者在有样品的室内捕捉到的蚊子数量/参与者在无样品的室内捕捉到的蚊子数量)*100)
如图5A和5B中所示的结果已表明，如本发明中所述的浸渍有香茅油混合物的泡沫玻璃样品(AFG)的驱蚊(致倦库蚊)效率显著高于不存在AFG以及香茅油混合物溶液和100％纯香茅油的标的区域的驱蚊率。

Claims (16)

1.一种芳香泡沫玻璃，所述芳香泡沫玻璃包含：
-主体，其中所述主体具有介于0.19g/cm3与0.4g/cm3之间的体积密度和介于85％与91％之间的孔隙率，并且所述主体包含不大于75微米的粘附玻璃颗粒；
-在所述主体内形成的多个孔隙，其中所述多个孔隙各自具有介于0.1mm与2.0mm之间的范围内的尺寸；以及
-浸渍至所述芳香泡沫玻璃的所述主体中的精油混合物，其中按所述精油混合物的总重量计，所述精油混合物包含：
-1重量％至4重量％的凝胶蜡、20重量％至35重量％的精油、10重量％至15重量％的聚乙二醇(PEG)、7重量％至10重量％的蒸馏物以及45重量％至55重量％的乙醇。
2.根据权利要求1所述的芳香泡沫玻璃，其中所述精油选自以下中的一种或多种：
香茅油、柠檬草油、柑桔油、橙油、桉树油、茶树油、泰国柠檬叶油、薰衣草油、香根草油、罗勒油、百里香油、薄荷醇油和薄荷油。
3.一种芳香泡沫玻璃，所述芳香泡沫玻璃包含：
-主体，其中所述主体具有介于0.19g/cm3与0.4g/cm3之间的体积密度和介于85％与91％之间的孔隙率，并且所述主体包含不大于75微米的粘附玻璃颗粒；
-在所述主体内形成的多个孔隙，其中所述多个孔隙各自具有介于0.1mm与2.0mm之间的范围内的尺寸；以及
-具有抗虫特性的香茅油混合物，所述香茅油混合物浸渍至所述芳香泡沫玻璃的所述主体中，其中按所述香茅油混合物的总重量计，所述香茅油混合物包含：
-2重量％至4重量％的凝胶蜡、20重量％至35重量％的香茅油、10重量％至12重量％的聚乙二醇(PEG)、7重量％至10重量％的蒸馏物以及48重量％至55重量％的乙醇。
4.根据权利要求1或3所述的芳香泡沫玻璃，其中所述聚乙二醇由2％至4％的分子量为35000的聚乙二醇和6％至8％的分子量为1450的聚乙二醇组成。
5.一种制造芳香泡沫玻璃的方法，其中所述芳香泡沫玻璃包含主体、多个孔隙和嵌入于所述主体中的精油混合物，所述方法包含以下步骤：
-用工业轮碾机破碎玻璃颗粒并通过振动筛选择不大于75微米的所述玻璃颗粒；
-按玻璃混合物样品的总重量计，将80重量％至90重量％的所述玻璃颗粒与1重量％至2重量％的发泡剂和9重量％至12重量％的添加剂组合；
-将所述样品放置在模具中并在60-80℃的第一高温和以每分钟1-10℃的速率、持续20-30分钟的700-900℃的第二高温下对所述样品进行除湿和加热；
-使所述样品在炉中在室温下冷却下来持续至少10小时；
-将冷却的样品切割成所需要的尺寸和形状；
-将所述冷却样品放入容器中并且将所述精油混合物倒入所述容器中以填补所述冷却样品的至少四分之一(1/4)；以及
-将所述容器放置在真空室中并且在室温下在低于0.1巴的压力下进行真空处理持续15-60分钟。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述添加剂选自熔剂、着色剂、强化剂或粘合剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述熔剂选自氧化铁(Fe2O3)、氢氧化钠(NaOH)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化硼(B2O3)、氧化铈(CeO2)、硼酸钠(Na2B4O7)和磷酸氢钠(Na2HPO4)。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述着色剂选自氧化铁(Fe2O3)、氧化钴(Co3O4)、氧化铜(CuO)、氧化亚铜(Cu2O)、硫酸铜(CuSO4)、氧化锰(MnO2)、氧化铬(Cr2O3)和氧化锌(ZnO)。
9.根据权利要求6所述的方法，其中所述强化剂选自碳化硅(SiC)、氧化钛(TiO2)、氧化硼(B2O3)、氧化铝(A12O3)、硼酸钠(Na2B4O7)、磷酸氢钠(Na2HPO4)和硼酸(H2BO3)。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述粘合剂选自硅酸钠溶液和高岭土。
11.根据权利要求5所述的方法，其中所述多个孔隙各自具有介于0.1mm与2.0mm之间的范围内的尺寸。
12.根据权利要求5所述的方法，其中所述主体具有介于0.19g/cm3与0.4g/cm3之间的体积密度和介于85％与91％之间的孔隙率。
13.根据权利要求5所述的方法，其中按所述精油混合物的总重量计，所述精油混合物包含1重量％至4重量％的凝胶蜡、20重量％至35重量％的精油、10重量％至15重量％的聚乙二醇(PEG)、7重量％至10重量％的蒸馏物以及45重量％至55重量％的乙醇。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述精油选自以下中的一种或多种：
香茅油、柠檬草油、柑桔油、橙油、桉树油、茶树油、泰国柠檬叶油、薰衣草油、香根草油、罗勒油、百里香油、薄荷醇油和薄荷油。
15.根据权利要求5所述的方法，其中所述精油混合物是具有抗虫特性的香茅油混合物，其按所述香茅油混合物的总重量计，包含2重量％至4重量％的凝胶蜡、20重量％至35重量％的香茅油、10重量％至12重量％的聚乙二醇(PEG)、7重量％至10重量％的蒸馏物以及48重量％至55重量％的乙醇。
16.根据权利要求13或15所述的方法，其中所述聚乙二醇由2％至4％的分子量为35000的聚乙二醇和6％至8％的分子量为1450的聚乙二醇组成。
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