TWI582292B - 環保綠色骨材之表面處理方法 - Google Patents

Description

環保綠色骨材之表面處理方法

本發明是有關於一種建築骨材的處理方法，特別是指一種針對環保綠色骨材之表面處理方法。

隨著教育水準與經濟能力的提高，現代人越來越重視舒適、清淨、高品質的生活環境，因此一個生態、節能、減廢與健康的建築，也就是「綠建築」概念漸漸被重視且實現於日常生活中。

在綠建築的領域中，往往會利用不同的功能性材料，來賦與建築物本身不同的功能。以經常使用於建築的綠色環保光觸媒材料而言，一般所謂的觸媒是一種可以促進化學反應進行的材料，觸媒本身在反應前後並不會改變或減少。所謂的光觸媒反應過程就是可以利用光當能量，在光觸媒材料表面上進行觸媒反應，光觸媒材料在太陽光或人工光源的照射下，會把光能轉變成化學能，促進有機物的合成或分解。

利用光觸媒反應，我們可以分解一些污染物質、去除空氣中的臭味或分解水中的雜質，進而達到空氣淨化、水質淨化、自我潔淨和抗菌除臭防黴等環境淨化功效，廣泛地被應用於建材、家電、民生用品等領域。具有光觸媒特性的功能性材料其實很多，例如二氧化鈦(TiO2)、鈦酸鍶(SrTiO3，)、氧化鋅(ZnO)、氧化鈮(Nb2O5)等等，其中二氧化鈦(TiO2)因為具有強大的氧化及還原能力，並且不會 產生光溶解，其化學穩定度高及無毒的特性，經常被作為功能性材料使用於建材上，或是在電子產業裡的經常使用的電阻也使用二氧化鈦來當成生產的原料等。

目前一般常見之功能性材料使用於建材的作法，如我國公告第M262534號新型專利案，該美耐板之表層塗佈光觸媒塗層流程為：美耐板表面先以酒精清洗後，經約50℃烘乾後獲得乾燥而備用，再以絨棒塗佈光觸媒塗層溶液，該光觸媒塗層是以溶膠一凝膠法為塗層之基本塗料，加入矽醇塩、有機矽醇塩及具有光觸媒效果之二氧化鈦粉體，使該光觸媒層其備光觸媒之功能，接著以120℃高溫烘烤，待其乾燥後，即可完成光觸媒塗層之塗佈。又如我國公告第M379624號新型專利案，藉由在以天然石材所加工處理而成的表面材上噴上奈米二氧化鈦透明膠殼體(光觸媒)抑菌漆，使得使用場所不生黴及降低交互感染病毒等功效。又或者是在已蓋好的建築物外牆塗抹功能性塗料或室內的木地板噴上功能性塗料等場所做防污處理。

以上各種方式，雖然都能達到功能性材料的使用功效，如空氣淨化、水質淨化、自我潔淨和抗菌除臭防黴等，但以在美耐板或石材等建築材料上塗抹功能性材料來說，都是於建材被製造且出廠後經由研磨清洗拋光、烘乾乾燥、塗抹光觸媒塗料、再烘乾乾燥等多次施工程序而完成的，因製造者的施工程序增多所以製造的時間拉長，使得建材的材料成本相對變高，最後成本價格增高當然是反應在消費者身上，讓原為價格低廉的功能性材料因為處理程序 繁雜而價格昂貴。又或者是在現場施作光觸媒處理的地點，如已蓋好的建築物外牆或室內的木地板，會使施工場所因施工期間凌亂不堪，浪費居住者的時間於施工完成後再次整理環境且施工費用一坪需數百元至數千元不等，使居住者增加一筆額外的昂貴開銷，並不符合經濟效應。

再者二次施工後所噴塗的二氧化鈦容易脫落而散播於空氣中，吸入後易危害人體健康，而所噴塗之二氧化鈦或其它功能性材料含量過高不利於回收，又會造成環境汙染，進而妨礙「綠建築」的推廣，以及難以真正落實環保的概念，故確實值得深入探討與改善。

因此，本發明之目的，即在提供一種環保綠色骨材之表面處理方法，該方法包含以下步驟。

首先，備製複數骨材，接著，將一自廢棄物回收所得之功能性材料與玻璃粉混合以得到一表面材料，最後，將該表面材料塗佈於該骨材表面。

本發明之功效在於藉由該功能性材料塗佈於該建築骨材表面，藉以使該建築骨材具有防水、防黴、抗菌、過濾等不同特性的功能，不但能減少清潔環境所需花費的時間與金錢，及使用人工清潔用品而另外衍生環境污染的問題，所以能確實將廢棄物回收所剩餘的功能性材料作更完善、更安全及更有效的回收再利用，進而達到資源永續利用及環保之訴求等優點。

有關本發明之相關申請專利特色與技術內容，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。

在進行詳細說明之前，應注意的是，類似的元件是以相同的元件編號來表示。

參閱圖1，為本發明環保綠色骨材之表面處理方法之第一較佳實施例，該環保綠色骨材之表面處理方法，包含下列步驟：首先，進行步驟901，準備要進行製作的複數骨材。該進行製作的骨材可以是磚塊、磁磚或石材等建築所需之骨材。

值得一提的是，該骨材也可以是以廢棄物回收再利用所製成的骨材，如爐渣、底渣、廢混凝土塊、磚塊，或如中華民國發明第I364408號以廢棄污泥燒結而成之骨材等。骨材的種類依大小可分為粗骨材及細骨材，其中卵石、碎石，及碎磚等為粗骨材，天然砂、石屑、爐渣，及黏土等為細骨材。

接著，進行步驟902，將一自廢棄物回收的功能性材料與玻璃粉混合以得到一表面材料。在該第一較佳實施例中，該玻璃粉與該功能性材料添加的比例是7：3，並另外添加有5%的氧化鐵。在本發明中，添加該玻璃粉除了可增加該骨材本身的強度外，更可藉由該玻璃粉玻化後的包覆特性，將該功能性材料包覆保護不受外在因素破壞。在該第一較佳實施例中，該功能性材料是由廢棄電子產品，或是工廠集塵灰中所取得，例如二氧化鈦等等。

值得一提的是，所取的之功能性材料是選自於二氧化鈦、氧化鋁、二氧化矽、活性碳，及此等之組合，且該功能性材料的顆粒很小屬於奈米或微米級顆粒，以致於可以省卻後續加工研磨的步驟。

然後，進行步驟903，將該表面材料塗佈於該骨材表面。不管是顯露在建築表面外的骨材或是施工完成後骨材重疊的縫隙部分都將隨著時間、環境、溫度、空氣等外在條件因素而產生黴菌、灰塵等髒污，若能於尚未施工的骨材原料就事先將該表面材料塗佈於該骨材表面，更能將該功能性材料的特點發揮的淋漓盡致。

最後，進行步驟904，將已塗佈表面材料之骨材進行高溫燒結。在高溫燒結過程中，氧化鐵可作為助熔劑使用，而由於該玻璃粉在高溫下會熔融而產生玻化現象，因此可用作降溫使用，藉由燒結將玻化後的表面材料吸附於該骨材表面，提高該表面材料的附著性，使該骨材受該表面材料的包覆而具有防黴、抗菌等功效。在該第一較佳實施例中，將該骨材進行高溫燒結的溫度是介於攝氏600~1200度。

由於骨材本身具有孔隙組織，若使用廢棄物所製成的骨材，更容易產生孔隙大小不均勻的問題，在該第一較佳實施例中，透過高溫燒結使該玻璃粉玻化後填滿孔隙組織，例如石材、黏土經過燒結的程序後表面會如瓷器般光滑，藉由該玻璃粉本身經高溫熔融後形成(玻化)亮面並具有反光的特性，將石材作設計美化後可亦作為裝飾品擺設。

依據上述說明可知，所選用的功能性材料不同，即可賦予骨材不同的功能，例如：二氧化鈦具有防污、抗菌、除臭之功效，氧化鋁具有過濾之功效，二氧化矽具有抗菌之功效，活性碳具有過濾、除臭之功效。二氧化鈦、氧化鋁及二氧化矽等該功能性材料在透過人工光源的照射下得以發揮材料本身的功效，而該骨材所使用的環境屬於陽光充足之處，例如公園步道、人行道或公共建築物等等，透過日照可將空氣過濾，達到環境抗菌等功能。本發明更在骨材原料製造時就將該表面材料塗佈於該骨材上，可省去於建築完成後再次施工的材料花費與工序，有效降低成本。

參閱圖2，為本發明環保綠色骨材之表面處理方法之第二較佳實施例，該第二實施例與該第一實施例大致相同，相同之處於此不再贅述，不同之處在於，在該環保綠色骨材表面處理方法之步驟903中，是先以一螯合劑包覆經稀釋後之功能性材料。值得一提的是，在該第二較佳實施例中，所添加之螯合劑是水玻璃，該水玻璃可將該表面材料的每一顆粒包覆起來不受外來因素影響其功能，其中，以該螯合劑包覆經稀釋後之功能性材料的成分比例為該水玻璃佔1~5wt%，該水佔15~20 wt%，該功能性材料佔75~84 wt%。

而在步驟904，是在該表面材料中再添加一膠結材料，並以噴水滾動造粒的方式將該表面材料凝固附著於該骨材表面，在該第二較佳實施例中，所添加之膠結材料是選自 於水泥、飛灰、水淬爐石粉、氧化鐵、氧化銅，及此等之組合，且所添加的膠結材料為整體比例的5%。

由於該功能性材料中添加該膠結材料水泥粉，所以能使該功能性材料凝固並且固化於該骨材表面。

值得一提的是，本發明所使用的功能性材料二氧化鈦、氧化鋁及二氧化矽為白色，活性碳為黑色，後續所添加之水泥、飛灰為灰色，水淬爐石粉為白色，氧化鐵為紅棕色，氧化銅為紅棕色，藉由該功能性材料與該添加物的天然原料顏色及所添加之比例，便可調配出不同顏色的表面材料。

最後，進行步驟905，將已塗佈該表面材料之骨材浸泡於水中養治至少7天以上。在該第二較佳實施例中，是將以固化的骨材泡在水中7天至28天之久，使該骨材與水進行水化反應，來提高塗佈該表面材料之骨材的硬度、抗壓強度及工作度。

依據上述說明可知，該第一較佳實施例與該第二較佳實施例的差別在於該第二較佳實施例並未將該骨材進行高溫燒結，反而是將已凝固並塗佈表面材料之骨材浸泡於水中養治一段時間，可節省高溫燒結所需消耗的燃料，更能確實達到環保節能之訴求。

本發明將該功能性材料於該建築骨材的製造過程中即事先添加，且所添加之功能性材料是由回收業者的廢棄資源裡取得後再利用，例如在廢棄回收處理後的被動元件內可取得二氧化鈦粉，除了能確實改善建築材料的成本、降 低製造時間、縮短工序而變得更具有競爭力外，更能達到環保、資源再利用、節能減碳等功效，使得重視生活品質的現代人居住於健康且舒適的環境。

綜合上述，有鑑於現代人對居住環境綠建築議題的重視，發明人研發出自廢棄物回收所得之功能性材料與該玻璃粉、該螯合劑，及該膠結材料依一定比例混合後所得到的表面材料塗抹於該建築骨材上，該表面材料塗佈的使用量尚不及整體骨材的千分之一厚度，薄薄的一層即可使該建築骨材具有防霉、抗菌及過濾等不同功效的保護膜，並且是在骨材階段就已完成塗佈，所以後續不需再耗費昂貴且大量的人工與材料費用，即可使環境清新乾淨，是以將廢棄物回收後的功能性材料作更完善、更安全及更有效的資源回收再利用，確實改善額外使用人工清潔用品進而導致環境汙染及人體健康等問題，並達到廢棄物減量，與綠建築節能等功效，故確實可以達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之二個較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

901~905‧‧‧步驟

圖1是本發明環保綠色骨材之表面處理方法之第一較佳實施例的步驟流程圖；及圖2是本發明環保綠色骨材之表面處理方法之第二較佳實施例的步驟流程圖。

901~905‧‧‧步驟

Claims (6)

1. 一種環保綠色骨材之表面處理方法，包含下列步驟：(A)備製複數骨材；(B)將一自廢棄物回收所得之功能性材料與玻璃粉混合以得到一表面材料，其中，該功能性材料是選自於二氧化鈦、氧化鋁、二氧化矽、活性碳，及此等之組合；(C)將該表面材料塗佈於該骨材表面；及(D)將塗覆該表面材料之骨材進行高溫燒結，以使該骨材具有防污、抗菌、除臭、過濾空氣之功效。
2. 依據申請專利範圍第1項所述環保綠色骨材之表面處理方法，其中，在步驟(B)中，該功能性材料與該玻璃粉是以3：7之比例混合在一起。
3. 依據申請專利範圍第2項所述環保綠色骨材之表面處理方法，其中，在步驟(B)中，更添加有5%的氧化鐵。
4. 依據申請專利範圍第3項所述環保綠色骨材之表面處理方法，其中，在步驟(D)中高溫燒結的溫度是攝氏600~1200度。
5. 一種環保綠色骨材之表面處理方法，包含下列步驟：(A)備製複數骨材；(B)將一自廢棄物回收所得之功能性材料與玻璃粉混合以得到一表面材料，其中，該功能性材料是選自於二氧化鈦、氧化鋁、二氧化矽、活性碳，及此等之組合； (C)使用一螯合劑包覆於該表面材料；(D)於該表面材料中添加一膠結材料；(E)以滾動造粒的方式將該表面材料凝固附著於該骨材表面；及(F)將塗覆該表面材料之骨材浸泡於水中養治至少7天以上，以使該骨材具有防污、抗菌、除臭、過濾空氣之功效。
6. 依據申請專利範圍第5項所述環保綠色骨材之表面處理方法，其中，在步驟(C)中，所添加之螯合劑是水玻璃，在步驟(D)中，該膠結材料是選自於水泥、飛灰、水淬爐石粉、氧化鐵、氧化銅，及此等之組合。