CN114425300A - 集多功能于一体的活性碳基材及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了集多功能于一体的活性碳基材及其制备方法。集多功能于一体的活性碳基材的制备方法包含下列步骤：原料制备：将非水溶性结合剂先行溶解加入大量水分以调和成结合溶液；加入活性碳：将活性碳加入结合溶液进行搅拌混合，形成参杂活性碳的活性碳溶液；置入基材：将活性碳溶液置入于基材中；高温加热熟成：利用温度和时间使活性碳溶液的水分因温度上升形成水蒸气，水蒸气在基材内向外冲出极多气体通道；急速冷却定型：将基材急速冷却，气体通道冷却定型形成基材的通气孔，即可得到集多功能于一体的活性碳基材。集多功能于一体的活性碳基材包括基材层以及被包覆于基材层内的活性碳过滤层。
Description
技术领域
本发明涉及一种集多功能于一体的活性碳基材及其制备方法，特别涉及可集透气、除臭、滤毒、吸水易清洗、吸汗、不会流失活性碳等多功能于一体的具有除臭滤毒高吸收率的活性碳基材及其制备方法。
背景技术
随着科技发展，空气质量日益污染严重，尤其是病毒、有毒气体造成人的身体很大伤害。常见用于滤毒、除臭、提升空气质量的活性碳，广泛受到国际公认其功效性，可应用于多种领域。
请参阅图1，图1为中国台湾第106652号发明专利：“具有除臭滤毒高吸收率的过滤片体及其制作过程”的流程示意图。通过该专利即可产出“具有除臭滤毒高吸收率的过滤片体”，并可将该过滤片体设置在各种生活用品中，例如将该过滤片体设置于垫体中，垫体可以为床垫、鞋垫、保洁垫等，如此即可使垫体具有净化滤毒、除臭的功效，进而达成一边使用该垫体原本的功效以外，还能达成提升环境空气质量的功效。
中国台湾第106652号发明专利：“具有除臭滤毒高吸收率的过滤片体及其制备方法”还公开了一种将PVA(聚乙烯醇)原料，与植物性淀粉、水加温同时搅拌至糊状，而后再降温成为冷糊状料，此时加入触媒剂(盐酸)或催化剂(***)，加入活性碳搅拌混合，而后将混合后的溶液均匀置入在纤维质片体的上，并将该纤维质片体送入反应炉内部进行高温加热使该纤维质片体上形成发泡，最后降温冷却，使前述纤维质片体回复常温状态，再洗净过滤片体使的呈现中性特质，并且压挤掉暂存于气孔内部的水分以及触媒剂，最后热烘得到一安定性良好且具有除臭滤毒高吸收率的过滤片体成品。
由该专利的技术特征可知，该制备方法所产生的过滤片体，主要与水溶性黏着原料(聚乙烯醇)作为黏合活性碳的元素，然而在使用后发现，该专利的过滤片体及其制备方法仍具有可以更精益求精之处，如下所述：
1.活性碳粉末有很强的吸附力，与水溶性黏着原料混合后，因一般的黏着原料无气孔可对流，因此会末完全包覆活性碳粉而使该活性碳失去其应用功能(除臭滤毒)，所以前述专利技术只能用附着的方式来制造过滤片体，然而也因此很容易使活性碳产生流失，导致无法使用于日常生活，而且若活性碳粉末流失，因该粉末为黑色，所以很容易造成环境脏乱及污染。
2.前述专利所揭露的制备方法中，触媒剂可以为化学药剂或是盐酸，很有可能有污染环境的疑虑。
3.前述专利的技术方案是通过化学反应进行制备，在搅拌该水溶性黏着原料、植物淀粉等原料时，其化学反应速度慢，较为耗时，但是水溶性黏着原料在进行制作过程中，搅拌若超过一定的时间会变成过度黏稠状，将会增加生产难度。
延续前述，如何能让活性碳可应用在日常生活必需品中及改善目前流通于市面空气与水质过滤的活性碳容易流失的缺点，使具有活性碳的基材可以重复洗涤并仍然可保持它的功能性，可广泛使用于日常生活一般家庭及公共场合，而该制备方法中还必须要能减少环境污染，即为本发明改善的重点。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种集透气、除臭、滤毒、吸水易清洗、吸汗、不会流失活性碳等多功能于一体的具有除臭滤毒高吸收率的活性碳基材及其制备方法。
为达上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
集多功能于一体的活性碳基材的制备方法，包含有下列步骤S1～S5：
S1原料制备：将非水溶性结合剂先行溶解(非水溶性结合剂在熟成前会溶于水，而熟成之后则不溶于水，因此常温下非水溶性结合剂是无法溶解的，此步骤即为在非水溶性结合剂熟成前进行的原料制备)，溶解后再加入大量水分以进行调合形成结合溶液；
S2加入活性碳：将活性碳加入结合溶液进行搅拌混合，使活性碳可依附在结合溶液中，形成掺杂活性碳的活性碳溶液；
S3置入基材：将前述混合搅拌完成后的活性碳溶液置入基材之上完成置入基材步骤；
S4高温加热熟成：主要是能利用温度和时间使基材中的活性碳溶液的水分因温度上升达到可形成水蒸气的温度，利用水分蒸发向上形成水蒸气时，水分会在基材内向外冲出极多气体通道，以该气体通道作为基材预备的通气孔；
S5急速冷却定型：将已产生气体通道的基材急速冷却，该气体通道即冷却定型而留存，形成基材的通气孔，如此一来即可得到一具有高透气通气孔、可重复洗涤而不会流失活性碳、安定性极佳且具有除臭滤毒高吸收率的活性碳基材。
本发明公开的集多功能于一体的活性碳基材，其是通过前述的制备方法所形成，其包含：
基材层、以及
被包覆于基材层内的活性碳过滤层；其中：
该活性碳过滤层中的活性碳粉末通过非水溶性结合剂与基材层结合而附着在基材层进而形成活性碳基材；
该活性碳基材具有连通活性碳过滤层及基材层的气体通道，
该气体通道通往活性碳基材的基材层最外侧形成通气孔。
其中，本发明的基材层，因活性碳粉末完全混合于基材层中，该基材层的厚度、密度、活性碳粉末含量可依所需调整而达到最好的功效，故本发明的集多功能于一体的活性碳基材可应用于床垫、病床垫、鞋垫、保洁垫、窗帘、防护衣、车仪表板垫、水质过滤、空气过滤等产品或功能。
借由本发明公开的集多功能于一体的活性碳基材的制备方法，其是通过物理反应制成该活性碳基材，所以无需盐酸或***作为触媒剂或催化剂，因此可确保制程进行时不会产生化学药剂而导致的环境污染，也不需要进行脱酸步骤来去清除化学反应所需要的化学溶剂；而该活性碳与基材结合乃使用非水溶性结合剂所调制的溶液，因此可确保本发明制备方法所产出的活性碳基材在洗涤时，因常温时该非水溶性结合剂不溶于水，所以活性碳与基材的黏着度可更加长久，不会因洗涤而水溶解导致活性碳跟着水流失，而且通气孔利用水蒸气的气体通道所形成，而活性碳粒度大于该水蒸气所形成的通气孔的孔径，因此不会有在洗涤时流失的机会。
接续前述，通过本发明的制备方法所产出的成品为具有除臭滤毒、高吸附、高吸水、高吸汗功能，高度透气，并且可重复洗涤而不会流失活性碳等多功能于一体的活性碳基材。
附图说明
图1为中国台湾第106652号发明专利的：“具有除臭滤毒高吸收率的过滤片体及其制备方法”的流程示意图；
图2为本发明较佳实施例公开的集多功能于一体的活性碳基材的制备方法的流程示意图；
图3为本发明较佳实施例公开的集多功能于一体的活性碳基材的示意图；
图4为本发明较佳实施例公开的集多功能于一体的活性碳基材的A-A’剖面示意图；
图5为本发明较佳实施例集公开的多功能于一体的活性碳基材的气体通道剖面局部放大示意图。
其中：
1-集多功能于一体的活性碳基材的制备方法
S1-原料制备
S2-加入活性碳
S3-置入基材
S4-高温加热熟成
S5-急速冷却定型
2-中国台湾第106652号发明专利的流程图
3-集多功能于一体的活性碳基材
31-基材层
311-通气孔
312-气体通道
32-活性碳过滤层
B-活性碳粉末
具体实施方式：
为了让本发明的目的、功效、特征及结构能够有更为详尽的了解，下面借助较佳实施例并配合附图说明如后。
首先请同时参阅图2、图3、图4，图2为本发明较佳实施例公开的集多功能于一体的活性碳基材的制备方法的流程图，图3为本发明较佳实施例公开的集多功能于一体的活性碳基材的示意图，图4为本发明较佳实施例公开的集多功能于一体的活性碳基材的A-A’剖面示意图。
本发明较佳实施例集多功能于一体的活性碳基材制备方法1，该活性碳基材的制备方法包含有下列步骤S1～S5：
S1原料制备：将非水溶性结合剂先行溶解，(非水溶性结合剂在熟成前会溶于水，而熟成之后则不溶于水，因此常温下非水溶性结合剂是无法溶解的，此步骤即为在非水溶性结合剂熟成前进行的原料制备)，溶解后再加入大量水以进行调合形成结合溶液；要使活性碳与基材结合需要通过结合剂进行结合，而本发明使用非水溶性结合剂；在将非水溶性结合剂与活性碳混合前，先使非水溶性结合剂溶解并与水先行调合成糊状的结合溶液；该非水溶性结合剂成份以不含甲醛为最佳，借以配合环境保护及生态保护的用料需求，进而达到最高的环保标准的甲醛零含量为最佳环保的非水溶性结合剂。
S2加入活性碳：将活性碳加入结合溶液进行搅拌混合，使活性碳可依附在结合溶液中，形成掺杂活性碳粉末B的活性碳溶液；活性碳具有高强力吸附周围物质的特性及功能，所以活性碳必定在混合以及搅拌过程中强力吸附该结合溶液并被包覆于内。
S3置入基材：将前述混合搅拌完成后的活性碳溶液置入基材之上完成置入基材步骤；该活性碳溶液会直接流入基材内，其中该基材可依据需求而选择不同的厚度被适量的活性碳溶液置入；该基材可以选定为布类、树脂绵、聚脂绵、不织布中的一种，其中又以聚脂绵为最佳的基材，此时置入上活性碳溶液的基材会因活性碳溶液置入而形成不透气的湿状基材。
S4高温加热熟成：主要能利用温度和时间使基材中的活性碳溶液的水分因温度上升达到可形成水蒸气的温度(加热至90℃～130℃)，利用水分蒸发向上形成水蒸气时，水分会在基材内向外冲出极多气体通道312，以该气体通道312做为基材预备的通气孔311。
S5急速冷却定型：将已产生气体通道312的基材急速冷却，该气体通道312即冷却定型而留存，形成基材的通气孔311，由于活性碳的粒度大于水分子，因此该通气孔311的孔径自然会小于活性碳的粒径，所以即使通过水洗涤该基材，活性碳也不会从通气孔311流失，如此一来即可得到一具有高透气通气孔311、可重复洗涤而不会流失活性碳、安定性极佳且具有除臭滤毒高吸收率的集多功能于一体的活性碳基材3(该气体通道312可参阅图5，图5为本发明较佳实施例集多功能于一体的活性碳基材的气体通道剖面局部放大示意图)。
请参阅图3、图4、图5，图3为本发明较佳实施例公开的集多功能于一体的活性碳基材的示意图，图4为本发明较佳实施例集公开的多功能于一体的活性碳基材的A-A’剖面示意图，图5为本发明较佳实施例集公开的多功能于一体的活性碳基材的气体通道剖面局部放大示意图。
本发明较佳实施例集多功能于一体的活性碳基材3，其通过前述的制备方法所制备而成，其包含：
基材层31、以及
包覆于基材层31内的活性碳过滤层32，其中，
该活性碳过滤层32中的活性碳粉末B通过非水溶性结合剂与基材层31结合而附着在基材层31进而形成集多功能于一体的活性碳基材3，且该集多功能于一体的活性碳基材3具有连通活性碳过滤层32及基材层31的气体通道312，而前述气体通道312通往活性碳基材31的基材层31最外侧形成通气孔311，使空气经过该气体通道312进而由通气孔311流出，形成极为透气的态样，而该非水溶性结合剂可使部份活性碳粉末B密布于基材层31及活性碳过滤层32，其中部份活性碳粉末B黏着于气体通道312外侧，而该活性碳粉末B粒径大于该水蒸气所形成的气体通道312及通气孔311的孔径，因此不会因水洗涤而流失，进而可重复洗涤本发明并保有活性碳的特性，达成本发明的具有除臭滤毒、高吸附、高吸水、高吸汗功能，高度透气，并且可重复洗涤而不会流失活性碳的集多功能于一体的活性碳基材3。
其中，本发明的基材层31，因活性碳粉末B完全混合于基材层31中，该基材层31的厚度、密度、活性碳粉末B含量可依所需调整而达到最好的功效，故本发明的集多功能于一体的活性碳基材3可应用于床垫、病床垫、鞋垫、保洁垫、窗帘、防护衣、车仪表板垫、水质过滤、空气过滤等产品或功能。
本发明公开的集多功能于一体的活性碳基材及其制备方法，具有下列优点：
1.该活性碳与基材结合乃使用非水溶性结合剂所调制的溶液，因此可确保本发明制备方法所产出的活性碳基材在洗涤时，因常温下该非水溶性结合剂不溶于水，所以活性碳与基材的黏着度可更加长久，不会因洗涤而水溶解导致活性碳跟着水流失；而且所述通气孔利用水蒸气的气体通道所形成，而活性碳粒度大于该水蒸气所形成的通气孔的孔径，因此不会有在洗涤时流失的机会。
2.该制备方法所使用的非水溶性结合剂可以为不含甲醛的成份为最佳环保原料，并且该制备方法是物理反应，非化学反应，除了不但反应时间较快以外，还无需盐酸或***作为触媒剂或催化剂，因此可确保制备方法进行时结合溶液不会呈现过度黏稠状，所以可有更完美的大量生产，而且也可确保不会产生化学药剂而导致的环境污染，也不需要多一个脱酸步骤去清除化学反应所需要的化学溶剂。
3.本发明的活性碳基材保有活性碳的除臭滤毒、高吸附、高吸水、高吸汗功能，还可通过其内部的基材层通气孔，达成高度透气的效果。
以上所述技术方案仅是本发明的较佳实施例而已，举凡应用本发明说明书及申请专利范围所为的其它等效结构变化的技术方案，理应包含在本发明的申请专利范围内。
Claims (10)
1.集多功能于一体的活性碳基材的制备方法，其特征在于，包含有下列步骤S1～S5：
S1原料制备：将非水溶性结合剂先行溶解，再加入大量水分以进行调合形成结合溶液；
S2加入活性碳：将活性碳加入结合溶液进行搅拌混合，使活性碳可依附在结合溶液中，形成掺杂活性碳粉末的活性碳溶液；
S3置入基材：将前述混合搅拌完成后的活性碳溶液置入基材之上完成置入基材步骤；
S4高温加热熟成：利用温度和时间使基材中的活性碳溶液的水分因温度上升达到可形成水蒸气的温度，利用水分蒸发向上形成水蒸气时，水分会在基材内向外冲出极多气体通道，以该气体通道做为基材预备的通气孔；
S5急速冷却定型：将已产生气体通道的基材急速冷却，该气体通道即冷却定型而留存，形成基材的通气孔，即得到集多功能于一体的活性碳基材。
2.如权利要求1所述集多功能于一体的活性碳基材的制备方法，其特征在于，该基材为布类、树脂绵、、聚脂绵、不织布中的一种。
3.如权利要求1所述集多功能于一体的活性碳基材的制备方法，其特征在于，该非水溶性结合剂中不含甲醛。
4.集多功能于一体的活性碳基材，其特征在于，通过权利要求1所述的制备方法所制成，其包含：
基材层、以及被包覆于基材层内的活性碳过滤层；其中：
该活性碳过滤层中的活性碳粉末通过非水溶性结合剂与基材层结合而附着在基材层进而形成活性碳基材；
该活性碳基材具有连通活性碳过滤层及基材层的气体通道，该气体通道通往活性碳基材的基材层最外侧形成通气孔。
5.如权利要求4所述集多功能于一体的活性碳基材，其特征在于，该活性碳粉末密布于基材层及活性碳过滤层，部份黏着于气体通道外侧。
6.如权利要求4所述集多功能于一体的活性碳基材，其特征在于，所述集多功能于一体的活性碳基材应用于床垫。
7.如权利要求4所述集多功能于一体的活性碳基材，其特征在于，所述集多功能于一体的活性碳基材应用于保洁垫。
8.如权利要求4所述集多功能于一体的活性碳基材，其特征在于，所述集多功能于一体的活性碳基材应用于防护衣。
9.如权利要求4所述集多功能于一体的活性碳基材，其特征在于，所述集多功能于一体的活性碳基材应用于窗帘。
10.如权利要求4所述集多功能于一体的活性碳基材，其特征在于，所述集多功能于一体的活性碳基材应用于鞋垫。
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