專利名稱：功能木炭板片層的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)在木炭板一側(cè)上粘貼印刷薄紙或化學(xué)纖維無(wú)紡布而制備功能木炭板的方法，所述木炭板保留了木炭的特性，以在不損失木炭功能的情況下提供審美效果。
背景技術(shù)：
總體來(lái)講，木炭具有加濕、通氣、吸附、儲(chǔ)熱的特性，并且能夠通過(guò)吸收令人討厭的氣味和有毒氣體、放射遠(yuǎn)紅外線和陰離子來(lái)凈化空氣，防止噪音并屏蔽電磁波和有害波。而且，其用作促進(jìn)血液循環(huán)和新陳代謝并且穩(wěn)定心理和生理狀況的材料。因此，最近，很多家庭使用了木炭，將一些木炭塊放置在某容器中，靠近計(jì)算機(jī)和電視或者放在衣柜里和在起居室角落處，它們的外觀并不討人喜歡。在建筑地面填充木炭的方法在2000年前的古湯姆人(toms)就已經(jīng)使用了，并且增加了居住環(huán)境的電勢(shì)能，釋放了陰離子，并且通過(guò)抗氧化、空氣凈化、氣體吸收、濕潤(rùn)調(diào)整、遠(yuǎn)紅外線放射以及類似特性而產(chǎn)生了對(duì)人體最佳的環(huán)境和建筑材料。最近，在建筑內(nèi)部應(yīng)用中，木炭被放在無(wú)紡布袋中以放置在起居室的地板下，或者容納在片材中以插入墻壁來(lái)產(chǎn)生令人愉快和新鮮的環(huán)境條件。通過(guò)碳化來(lái)制備木炭板的方法，也就是木材陶瓷方法(日本專利公開號(hào)Hei4-164806)已經(jīng)開發(fā)出來(lái)用以解決在通常的木炭碳化過(guò)程中產(chǎn)生的問(wèn)題，例如爆裂和翹曲。然而，這個(gè)方法的缺陷在于其包括四個(gè)步驟，這使得其復(fù)雜且消耗了大量的酚樹脂(纖維板的60-100％)。
同時(shí)，由本申請(qǐng)人提出的韓國(guó)專利登記號(hào)10-0480539公開了使用粘土作為多孔含碳物質(zhì)來(lái)制備土木陶瓷的方法，藉此將處理步驟減少到兩步。然而，木陶瓷和土木陶瓷都應(yīng)該被碳化成大面積的板以用作建筑材料，并且長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)執(zhí)行這種大面積碳化的設(shè)備需要巨大的設(shè)備投入和準(zhǔn)確性。
因此，韓國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?0-2005-0008255公開了通過(guò)引入多孔含碳材料作為有利人體的居住環(huán)境材料而制備功能板和木炭板的復(fù)合材料的方法，同時(shí)適當(dāng)處理用傳統(tǒng)碳化爐和連續(xù)碳化爐制備的木炭或碳化物片或者商業(yè)可得到的活性木炭的顆粒尺寸，并且防止由于使用粘合劑而造成的木炭功能的退化，其中板復(fù)合材料不受由于福爾馬林和揮發(fā)溶劑所造成的VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物)問(wèn)題影響，容易形成和熱壓，并且具有充足的強(qiáng)度和表面特性以用作建筑元件。然而，其并不包括用于多種建筑和制造應(yīng)用中的表面裝飾和片層，尤其是，其并沒(méi)有提及在揮發(fā)性有機(jī)化合物的吸收以及遠(yuǎn)紅外線的放射中表現(xiàn)優(yōu)異的片層。
在包括日本在內(nèi)的一些先進(jìn)國(guó)家，由于疾病房涉及的問(wèn)題，修訂的建筑標(biāo)準(zhǔn)法案已經(jīng)從2003年7月開始實(shí)施。結(jié)果，E0類型的具有幾乎0釋放福爾馬林的無(wú)福爾馬林內(nèi)部表面裝飾材料現(xiàn)在用于解決VOC問(wèn)題。住宅業(yè)和木材業(yè)努力迅速地處理與環(huán)境有關(guān)的反應(yīng)。根據(jù)韓國(guó)環(huán)境部2000年的結(jié)論，在建成已經(jīng)3個(gè)月或更久的建筑內(nèi)，表示室內(nèi)環(huán)境污染的VOC水平是600ppb，超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)值的8倍，這是由于壁紙(3833μg/m2h)、多種涂料、在木制材料及類似物中使用的福爾馬林基粘合劑產(chǎn)生的。因此，如果使用木炭的建筑元件可以實(shí)現(xiàn)木炭的特性，比如空氣凈化、遠(yuǎn)紅外線和陰離子放射、阻聲、電磁波和有害波的屏蔽，直至揮發(fā)性有機(jī)化合物的凈化、討厭氣味的移除，以及加濕、通氣、吸收和儲(chǔ)熱，其應(yīng)該是較好的有利人體的材料。然而，在大量使用混凝土和水泥的建筑行業(yè)中，由于木炭產(chǎn)品通常表現(xiàn)出黑的表面顏色，因此它們作為居住環(huán)境元件在應(yīng)用上受到了限制，期望具有一種復(fù)合材料，其能夠補(bǔ)充裝飾方面的缺陷。
迄今為止，本申請(qǐng)人已經(jīng)開發(fā)出了具有良好表面特性的貼面有薄飾面板或者與多孔木纖維瓦結(jié)合的木炭板復(fù)合材料。然而，需要有一種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)木炭板的功能，同時(shí)通過(guò)貼面具有印刷圖案的薄紙或者化學(xué)纖維無(wú)紡布來(lái)提供良好的表面特性，以滿足多種消費(fèi)需要。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種制備功能木炭板片層的方法，所述功能木炭板片層通過(guò)使用水基乙烯基粘合劑施加具有印刷了木材圖案以表現(xiàn)雅致外觀的薄紙或者施加化學(xué)纖維無(wú)紡布而可以用作建筑用室內(nèi)表面裝飾材料，同時(shí)保持木炭的特性和功能，比如木炭板的吸附功能，藉此所產(chǎn)生的片層具有優(yōu)異的裝飾性和可加工性，并且在保持木炭板本身特性的同時(shí)容易構(gòu)建。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種制備功能木炭板片層的方法，通過(guò)使用水基粘合劑并在特定條件下實(shí)現(xiàn)制備過(guò)程，在沒(méi)有釋放有毒物質(zhì)的情況下所述木炭板片層具有雅致的外觀，同時(shí)保持遠(yuǎn)紅外線放射和氣體吸收的功能。
為了實(shí)現(xiàn)上面的目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種制備功能木炭板片層的方法，所述方法通過(guò)在特定條件下使用水基粘合劑在木炭板一側(cè)上施加具有印刷圖案的薄紙或者化學(xué)纖維無(wú)紡布來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此所述片層在保持木炭板的特性的同時(shí)具有雅致的外觀。
可以根據(jù)本發(fā)明使用的木炭板通過(guò)以下方法制備。
所述木炭板可以通過(guò)兩種方法來(lái)制備。首先，具有40到60目顆粒尺寸的木炭顆粒與聚乙酸乙烯酯樹脂乳膠和異氰酸酯樹脂的粘合劑混合物進(jìn)行混合。舉個(gè)例子，粘合劑混合物包括15％重量的聚乙酸乙烯酯樹脂乳膠和5％重量的異氰酸酯樹脂。木炭板通過(guò)使所述粘合劑與木炭顆粒承受熱壓過(guò)程而制備。優(yōu)選地，所述熱壓過(guò)程通過(guò)具有不同熱壓條件的3個(gè)步驟實(shí)施，包括在一定壓力下的初級(jí)壓制步驟、在低于初級(jí)壓制步驟中所使用的壓力的壓力下的次級(jí)壓制步驟、以及在高于次級(jí)壓制步驟中所使用的壓力的壓力下的三級(jí)壓制步驟。根據(jù)本發(fā)明，所述壓制步驟在5到40kgf/cm2的壓力范圍下實(shí)施，用以防止木炭顆粒結(jié)構(gòu)的破壞。舉個(gè)例子，所述初級(jí)壓制步驟在30kgf/cm2的壓力下實(shí)施1分鐘，所述次級(jí)壓制步驟在10kgf/cm2的壓力下實(shí)施1分30秒，所述三級(jí)壓制步驟在30kgf/cm2的壓力下實(shí)施6分鐘。這里壓制溫度是150到200℃。根據(jù)本發(fā)明可以使用的異氰酸酯樹脂沒(méi)有特別限制，并且一般使用的異氰酸酯樹脂都可以使用。
作為選擇，包括7％重量的具有6到12目顆粒尺寸的木炭顆粒、14％重量的具有12到18目顆粒尺寸的木炭顆粒、43％重量的具有18到40目顆粒尺寸的木炭顆粒、23％重量的具有40到60目顆粒尺寸的木炭顆粒、9％重量的具有60到100目顆粒尺寸的木炭顆粒、以及4％重量的具有100目或以下顆粒尺寸的木炭顆粒的精細(xì)木炭顆粒混合物與包括15％重量的聚乙酸乙烯酯樹脂乳膠和5％重量的異氰酸酯樹脂的粘合劑進(jìn)行混合。混合物在30kgf/cm2壓力下經(jīng)歷初級(jí)熱壓步驟1分鐘，在10kgf/cm2壓力下經(jīng)歷次級(jí)熱壓步驟1分30秒，并且在30kgf/cm2壓力下經(jīng)歷第三級(jí)熱壓步驟6分鐘。這里，熱壓溫度是150到200℃。
由此獲得的所述木炭板優(yōu)選地具有4.0N/mm2或者更高的強(qiáng)度以及26到50％的最后的表層水分含量。
根據(jù)本發(fā)明，具有印刷圖案的薄紙優(yōu)選地具有15到35g/m2的基本重量以及0.02到0.08mm的厚度。如果紙不在前面的范圍內(nèi)，氣體吸收特性和強(qiáng)度將惡化。
根據(jù)本發(fā)明，所述化學(xué)纖維無(wú)紡布優(yōu)選地具有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，用以實(shí)現(xiàn)最佳的遠(yuǎn)紅外線放射和氣體吸收特性。更優(yōu)選地，聚丙烯無(wú)紡布可以用于增加板的耐用性，因?yàn)槠渚哂懈邚?qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明用于將所述木炭板同具有印刷圖案的薄紙或者化學(xué)纖維無(wú)紡布進(jìn)行粘合的粘合劑優(yōu)選地是水基乙烯粘合劑。所述水基乙烯粘合劑是環(huán)境友好的，并且不釋放對(duì)人體有害的VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物)。因此，木炭板片層可以保持木炭的本質(zhì)特性并且表現(xiàn)出氣體吸收和遠(yuǎn)紅外線放射的效果，其效果與木炭板的效果相當(dāng)或更好。根據(jù)本發(fā)明，聚乙酸乙烯酯樹脂乳膠(非揮發(fā)性42％)表現(xiàn)了優(yōu)異的特性。
所述粘合劑優(yōu)選地是以100到300g/m2的量涂敷。所述粘合劑涂敷到所述木炭板的一側(cè)，并且在100到150℃的加熱溫度以及5到15kg/cm2的壓力下，具有印刷圖案的薄紙或化學(xué)纖維無(wú)紡布粘附在所述木炭板的這一側(cè)上熱壓1到5分鐘。前面的條件影響粘附效率、水汽蒸發(fā)和木炭密度，改善最終產(chǎn)品的氣體吸收和遠(yuǎn)紅外線放射特性。因此，在前面的條件下，水分蒸發(fā)和粘合劑的特性共同起作用，以完成本發(fā)明要求的氣體吸收和遠(yuǎn)紅外線放射效果。
本發(fā)明可以提供一種木炭板，其具有優(yōu)異的外觀，同時(shí)保持木炭的特性，比如除濕、加濕、通氣、吸收以及類似特性，藉此通過(guò)吸收討厭氣味和有害氣體、放射遠(yuǎn)紅外線和陰離子，來(lái)提供空氣凈化效果，防止噪音、阻塞電磁波和有害波，促進(jìn)血液循環(huán)和新陳代謝，并且穩(wěn)定心理和生理狀況。
根據(jù)本發(fā)明，有可能通過(guò)將印刷薄紙或者化學(xué)纖維無(wú)紡布層壓到木炭板的表面上而制備木炭板片層，用以提供優(yōu)異的外觀、良好的氣體吸收、遠(yuǎn)紅外線放射和電磁屏蔽效果。所述木炭板片層可以用作居住環(huán)境中室內(nèi)表面裝飾物的優(yōu)異的有利人體的材料。


本發(fā)明的進(jìn)一步的目的和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)后面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述而完全清楚，圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的其上附著有印刷薄紙的木炭板片層的圖片；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的其上附著有無(wú)紡布的木炭板片層的圖片；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的精細(xì)木炭的木炭板片層的圖片。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，本發(fā)明將通過(guò)后面的例子描述。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于這些例子。
例1木炭板的制備來(lái)自Wonju-shi，Kangwon-do(韓國(guó))的優(yōu)質(zhì)橡樹(Quercusvariabilis BL)的精細(xì)木炭被用于制備多孔含碳材料做的木炭板。
包括7％重量的具有6到12目顆粒尺寸的木炭顆粒、14％重量的具有12到18目顆粒尺寸的木炭顆粒、43％重量的具有18到40目顆粒尺寸的木炭顆粒、23％重量的具有40到60目顆粒尺寸的木炭顆粒、9％重量的具有60到100目顆粒尺寸的木炭顆粒、以及4％重量的具有100目或以下顆粒尺寸的木炭顆粒的精細(xì)木炭顆?；旌衔锱c包括15％重量的聚乙酸乙烯酯樹脂乳膠(非揮發(fā)性42％)和5％重量的異氰酸酯樹脂的粘合劑進(jìn)行混合。混合物在30kgf/cm2壓力下經(jīng)歷初級(jí)熱壓步驟1分鐘，在10kgf/cm2壓力下經(jīng)歷次級(jí)熱壓步驟1分30秒，以及在30kgf/cm2壓力下經(jīng)歷第三級(jí)熱壓步驟6分鐘，以形成混合木炭板。這里，熱壓溫度是170℃，并且在熱壓過(guò)程之前的面層水分含量是36％。
具有印刷薄紙的木炭板片層的制備將具有印刷圖案的薄紙附著于木炭板上。帶圖案的薄紙具有35g/m2的基本重量以及0.04mm的厚度。粘合劑是聚乙酸乙烯酯樹脂乳膠(非揮發(fā)性42％)并且以160g/m2的量涂敷。木炭板片層和薄紙通過(guò)在130℃的加熱溫度以及10kg/cm2的壓力下熱壓處理2分鐘來(lái)制備。產(chǎn)品在圖1中示出。
例2具有化學(xué)纖維無(wú)紡布的木炭板片層的制備在例1的方法之后，混合的木炭板(精細(xì)木炭板)被制備并且聚丙烯無(wú)紡布粘附于其上。該無(wú)紡布具有30g/m2的基本重量、0.12mm的厚度以及39.3％的孔隙率。粘合劑是聚乙酸乙烯酯樹脂乳膠(非揮發(fā)性42％)并且以80g/m2的量涂敷。片層通過(guò)在100℃的加熱溫度以及10kg/cm2的壓力下熱壓處理2分鐘來(lái)制備。產(chǎn)品在圖2中示出。
比較例比較例1使用與根據(jù)本發(fā)明的例1相同的成分的木炭(精細(xì)木炭)。
比較例2是通過(guò)與例1和例2相同的方法制備的木炭板，其上沒(méi)有印刷薄紙或者無(wú)紡布片層。
試驗(yàn)例1例1和例2以及比較例1和比較例2的木炭板放置在測(cè)試室中以檢驗(yàn)乙烯氣體的吸收。結(jié)果在表1中顯示。
表1

*1在測(cè)試室中乙烯氣體的空白濃度(blank concentration)的變化，以ppm為單位*2木炭板(尺寸5cm×5cm×0.35cm)設(shè)置在測(cè)試室中使得氣體僅僅在表面上吸收。房間內(nèi)剩余乙烯氣體濃度根據(jù)時(shí)間的變化，以ppm為單位。較小的數(shù)表示更多的氣體被吸收。
*3根據(jù)例1準(zhǔn)備的木炭板如表1所示，木炭制成的板比木炭本身表現(xiàn)出了更高的氣體吸收性。相信這是由于精細(xì)木炭被適當(dāng)研磨成了精細(xì)顆粒。而且，應(yīng)該注意，貼面有印刷圖案薄紙的精細(xì)木炭板表現(xiàn)出了比精細(xì)木炭本身更高的氣體吸收性，但與沒(méi)有貼面薄紙的精細(xì)木炭板相比區(qū)別很小。
試驗(yàn)例2例1和例2以及比較例2的木炭板用于檢查粘附以后的物理和機(jī)械特性。結(jié)果在表2中顯示。
在表2中，木炭板和木炭板片層具有3.5mm的厚度。
表2

如表2所示，貼面有印刷薄紙的精細(xì)木炭板比精細(xì)木炭板本身表現(xiàn)出了更高的強(qiáng)度。因此，如例1和例2所示，這證明，與室內(nèi)放置精細(xì)木炭相比，如果室內(nèi)用貼面有無(wú)紡布的精細(xì)木炭板做表面裝飾，可同時(shí)具有木炭的功能和裝飾效果。
試驗(yàn)例3例1和例2以及比較例2的木炭板用于檢查粘附以后的遠(yuǎn)紅外線發(fā)射，結(jié)果在表3中顯示。
表3

如表3所示，根據(jù)本發(fā)明的片層表現(xiàn)了差于精細(xì)木炭板的遠(yuǎn)紅外線發(fā)射性。然而，在室溫下片層示出了90％或更多的發(fā)射，表明其是優(yōu)秀的遠(yuǎn)紅外線發(fā)射物。
試驗(yàn)例4例1和例2以及比較例2的木炭板用于在粘附以后通過(guò)根據(jù)后面的條件的平面材料的平面波檢驗(yàn)電磁屏蔽效果，結(jié)果在表4中顯示。
1)測(cè)試條件24±2℃，43±5％R.H2)測(cè)試方法ASTM D4935-89表4

如表4所示，不管是帶圖案印刷薄紙還是無(wú)紡布附著于其上，電磁屏蔽效果都能實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，當(dāng)移動(dòng)電話放置在木炭板制成的盒中的時(shí)候其一個(gè)功能是檢驗(yàn)是否響鈴。因此，已經(jīng)證實(shí)，當(dāng)室內(nèi)用貼面有印刷薄紙的木炭板做表面裝飾的時(shí)候，其效果大于精細(xì)木炭板放置在室內(nèi)，并且根據(jù)本發(fā)明的片層能夠提供裝飾性的同時(shí)充分提供木炭的功能。
工業(yè)實(shí)用性如上面描述的，本發(fā)明可以提供一種木炭板，其具有優(yōu)異的外觀，同時(shí)保持木炭的特性，比如除濕、增濕、通氣、吸附、儲(chǔ)熱以及類似特性，藉此通過(guò)吸附令人討厭的氣味和有害氣體，放出遠(yuǎn)紅外線和陰離子來(lái)提供空氣凈化效果，防止噪音，阻礙電磁波和有害波，促進(jìn)血液循環(huán)和新陳代謝，并且穩(wěn)定心理和生理狀況。
根據(jù)本發(fā)明，有可能通過(guò)層壓印刷薄紙或化學(xué)纖維無(wú)紡布于木炭板表面上而制備木炭板片層，以提供良好的外觀、優(yōu)異的氣體吸收性、遠(yuǎn)紅外線放射性以及電磁屏蔽效果。木炭板片層能夠用作對(duì)人體有利的在居住環(huán)境中內(nèi)部表面裝飾的材料。
權(quán)利要求
1.一種制備木炭板片層的方法，所述木炭板片層具有優(yōu)異的氣體吸收效果、裝飾性以及功能并同時(shí)保持木炭特性，所述方法包括以下步驟將木炭顆粒與粘合劑混合，并且在150到200℃的溫度和5到40kgf/cm2的壓力下將混合物壓制3次或更多次，以形成木炭板；以100到300g/m2的量將水基乙烯粘合劑涂敷到所述木炭板上；將具有印刷圖案的具有15到35g/m2的基礎(chǔ)重量和0.02到0.08mm厚度的薄紙層壓到所述粘合劑層上；以及在100到150℃的溫度和5到15kgf/cm2的壓力下對(duì)所述片層進(jìn)行熱壓處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述水基乙烯粘合劑是聚乙酸乙烯酯樹脂乳膠粘合劑。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1的方法制備的木炭板片層，其包括木炭板層、粘合劑層以及印刷薄紙層。
4.一種制備木炭板片層的方法，所述木炭板片層具有優(yōu)異的氣體吸收效果、裝飾性以及功能并同時(shí)保持木炭特性，所述方法包括以下步驟將木炭顆粒與粘合劑混合，并且在150到200℃的溫度和5到40kgf/cm2的壓力下將混合物壓制3次或更多次，以形成木炭板；以100到300g/m2的量將水基乙烯粘合劑涂敷到所述木炭板上；將具有20到40g/m2的基礎(chǔ)重量和0.05到0.30mm厚度以及30％到50％的孔隙率的化學(xué)纖維無(wú)紡布層壓到所述粘合劑層上；以及在100到150℃的溫度和5到15kgf/cm2的壓力下對(duì)所述片層進(jìn)行熱壓處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述水基乙烯粘合劑是聚乙酸乙烯酯樹脂乳膠粘合劑。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求4的方法制備的木炭板片層，其包括木炭板層、粘合劑層以及化學(xué)纖維無(wú)紡布層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于制備功能木炭板片層的方法，所述木炭板片層包括在木炭板一側(cè)上的具有印刷圖案的薄紙或者化學(xué)纖維無(wú)紡布，所述木炭板片層具有優(yōu)異的外觀，同時(shí)保持木炭的特性，比如除濕、加濕、通氣、吸收以及類似特性，藉此通過(guò)吸收討厭氣味和有害氣體、放射遠(yuǎn)紅外線和陰離子，來(lái)提供空氣凈化效果，防止噪音、阻塞電磁波和有害波，促進(jìn)血液循環(huán)和新陳代謝，并且穩(wěn)定心理和生理狀況。
文檔編號(hào)B32B27/18GK101014462SQ200580021389
公開日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2005年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月29日
發(fā)明者李華珩, 趙允敏, 樸漢相 申請(qǐng)人:忠南大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力財(cái)團(tuán)