产生离子的地板遮盖物及其离子产生方法

专利名称：产生离子的地板遮盖物及其离子产生方法
技术领域：
本发明涉及产生离子的地板遮盖物及其离子产生方法。
背景技术：
周围的空气由气体分子组成，由于静电放电和/或其他的自然原因，这些 气体分子经常带正电或负电。高浓度的带负电的分子，通常也被称为"阴离 子"或"负离子"，经常出现在瀑布、乡村牧场、沙滩及山脉附近。高浓度 的带正电的分子，通常也被称为"正离子，，，经常出现在污染区域，如城 巿、办公楼、工厂及其他城巿位置。
科学家们现在认识到，我们呼吸的周围空气中负离子的浓度水平可以是 有益的。例如，周围空气中的具有高浓度水平的负离子通常有利于去除通常 带正电的有害颗粒污染物，如从空气中来的花粉、霉菌孢子、烟雾、灰尘 颗粒、空气中的微生物及细菌。这些污染物经常通过负离子及污染物之间的 碰撞而被从空气中去除。负离子及空气污染物之间的碰撞引起负离子失去他 们的活动性及效力。这些碰撞引起空气污染物减速并从周围的空气中沉淀下 来。使用带负电的离子来净化室内空气是众所周知的，可参见美国专刊 3, 973， 927及6， 610， 127。
建筑物内的空气易于变得不新鲜且令人呼吸不快，部分是由于空气中负
离子含量的损耗。各种各样的常规的空气离子发生器被开发出来抵消负离子 的损耗，并且也通过引起空气中的颗粒污染物的沉淀到附近的表面来净化空 气。这种常规的空气离子发生器典型地包括突起的电极，与高压电源相连以 在突起的电极附近产生强烈的电场。在这些强烈的电场附近的中性气体分子 根据电极上的高电压的极性被转换为正离子或负离子。在充有同性电荷的电 极处发生静电排斥，沿着空气吹风机，将带负电的离子散布于整个室内，以 使颗粒污染物从空气中沉淀出来，从而促进了随之而来的生理上的有益功效。
上述技术已经被应用于普通的家庭及保健产品中，如发刷、牙刷、鞋 类、化妆品、空调、服装、水处理系统、厕所、吹风机及其他电气产品。在 塑料材料中培植离子的例子被公开在美国专利4,526,832及4， 743， 493中。 在由Shintome递交的美国专利6,964,808中公开了一种墙体材料，该材料通 过往火山灰沉积物中添加预定量的粘合剂和水，将他们掺合在一起应用于墙 体表面，该火山灰沉积物是由矿物硅酸盐组成的，至少包括硅酸及氧化铝。 通过包含在矿物硅酸盐中的正离子与来自于大气中的湿气的自然反应，电荷 被进行交换，使得负离子在墙体表面产生。湿度控制装置也被认为是一种带 负电离子发生系统，其通过调整空气中湿气含量以控制离子交换率。在一个 具体实施例中应用了火山灰沉积物，其中包含有钛氧化物，它与氢或氧发生 反应，产生活性氧核素或氧自由基。活性氧核素的产生提供了一种空气过滤 器。
在现有技术中，对地板材料有种需求，那就是要呈现出上述所有的与产 生负离子有关的益处，但无需进行高压或温度控制，并能够在正常使用中作 为副产品而产生有效数量的负离子。

发明内容
本发明提供了一种地板遮盖物，具有一与周围环境形成一边界的表面， 并且还包括一结构，该结构包括大致设置于上述表面之下的有效量的电可
极化焦热电颗粒。在一些实施例中，部分有效量的电可极化颗粒暴露于所 述周围环境中。在其它实施例中， 一耐磨层设置于该表面的顶上，以使电 可极化颗粒的暴露部分距离上述表面不超过1毫米。
在一较佳实施例中，提供了一地板遮盖物，包括与空气形成一边界的 表面及大致位于上述表面之下的一电气石颗粒层。
提供了一种用于产生负离子的方法，包括在一建筑物内放置一地板遮 盖物，该地板遮盖物具有与建筑物的周围环境形成一边界的一表面。该地板 遮盖物包括有效量的焦热电可极化材料，与距离上述表面不超过l毫米设置。 使得当一个人或物体在该表面上穿过时，摩擦加热上述焦热电可极化材料， 以产生负离子。
在另一方法中， 一个人或物体在一地板遮盖物移动，使得对一与周围环
境形成一边界的表面进行摩擦接触；以摩擦加热大致位于上述表面的焦热电 可极化材料，从而使得该地板遮盖物产生负离子。


图1为一个人走过根据本发明而形成的地板遮盖物时的局部透视图2为一个人走过类似于图1所示的地板遮盖物时的局部透视图，并且还
包括一个滚动物体穿过地板遮盖物；
图3为一个根据本发明而形成的地板砖片的部分局部、部分截面及部分模
拟透^见图4为图3所示地板砖片沿图3的4-4线的截面视图5为图4所示地板砖片的部分放大视图6为根据本发明而形成的地報砖片的一个实施例的局部截面视图7为根据本发明而形成的地4反砖片的一个实施例的局部截面视图8为4艮据本发明而形成的地板砖片的进一步可选实施例的局部截面视
图9为根据本发明而形成的地板砖片的一实施例的局部截面视图10为才艮据本发明而形成的地板砖片的一实施例的局部截面视图11为根据本发明而形成的地板砖片的一实施例的局部截面视图12为根据本发明而形成的包括装饰画的地板砖片的一可选实施例的部
分局部、部分截面视图及部分模拟透视图13为#4&本发明而形成的地板砖片的沿图12中的13-13线的局部截面
视图；及
图14为类似于图12及13的局部截面视图。
具体实施例方式
日/
实施例的详细描述中，或者被其清楚的呈现，这些描述伴随附图被一起考虑。 在附图中同样的标号指示同样的部件。
优选实施例的描述用于与附图 一起阅读，这些附图被认为是本发明整个 记载的描述内容的一部分。附片未必具有数值比例，并且出于清楚简明 的缘故，本发明的一些附图可以按比例放大显示或者以某些原理图的形式显 示。在说明书中，相对的术语如"水平，""垂直，""上，""下，""顶" 和"底"及其派生词(例如，"水平地，""向下地，，，"向上地，"等等) 应当被解释为所描述的或在讨论中的附图中所显示的方位。这些相对的术语 是为了便于描述，正常情况下不是倾向于需要一种特定的方位。包括"向内 地"对"向外地"，"纵向地"对"横向地"之类的术语应当适当地解释为 彼此相对或者相对于一延长轴、或一旋转轴或旋转中心。关于附属，联结之 类的术语，如"连接的"及"互相连接的"涉及到一种关系，其结构被通过 直接或间接的中介结构而互相固定或附属于对方，并且二者都是可移动的或 固定的附件或关系，除非另有明确的描述。术语"运转连4娄"是这样一种附 属、联结或连接方式，它允许相关的结构依靠这种关系按照意图进行运转。
在权利要求中，如果用到的方法-加-功能的条款，是试图包含明显描述、启 示、呈现于说明书或附图中、用于实现所引用功能的结构，不仅包括结构上 的等同替换，而且也包括等同的结构。
本发明提供了一种空气净化功能的地板遮盖物5,不需使用电极或电就能
连续地产生负离子7并释^L于空气中，而。当一个人9走在地板遮盖物5上 时，高活动性的负离子7被移动并传播到周围的环境中。地板遮盖物5可以 由一种或多种砖片、薄片、厚木板或条形地板砖片、薄片或厚木板形成，包 括地板砖片、薄片、及厚木板或多样的尺寸及形状及表面类型，该表面类型 可以包括由以下材料制成聚氯乙稀、橡胶、油毯、聚合树脂、加强树脂、 乙稀基复合物、或其他弹力材料、地毯、石头、陶瓷、金属、玻璃、纺织品、 木材、以期望组合方式的其复合物、以期望组合方式的其面板、及以期望组 合方式的其层压板。
在本发明的一个实施例中，采用一砖片10的形式的地板遮盖物5具有一 基层12、 一美化层14、及一由自然离子矿物质或陶瓷成份16形成的混合层 (mixture),它能连续将带负离子颗粒或负离子7释放到周围的环境中。基 层12包括一大致平坦顶表面20及一底表面22，并且通常还包括由一单层形 成的一平薄板，包括由聚合体粘合物、填充物、稳定剂形成的混合物，并且 可选地还可以包括可塑剂、加工助剂、色素，等等。例如，当聚合物为聚 氯乙烯(PVC)同性聚合体时，可塑剂是需要有。当然，基层12的组成可以包 括不止一种聚合物，例如，PVC/乙烯基醋酸纤维素共聚物。可以接受到聚合 体粘合物可以包括PVC同性及共聚物，聚烯烃同性及共聚物，包括茂金属聚 烯烃、丙烯酸聚合物、聚酯、或其他热塑聚合物材料。其他可接受的聚合体 粘合物可以包括热固树脂聚合物，例如，橡胶、油毯、环氧树脂、丙烯酸、 聚脂等，但制造基层12的处理过程可以根据所选择的聚合体粘合物有所变化。 顶层2 0可以与周围环境形成一边界，或者可以由附加层覆盖。
如果基层12为单色，其成分在本伯里式(Banbury )或者传统的挤压机(在
现有才支术中，是众所周知的类型)中混合，并通过至少一个轮压机加入加热的 混合物而形成，从而生产出加固的薄版，如果需要的话，其可以被分割为不
连续的iiM乏砖片io。可选的精轧辊或整理机可以出现在处理过程中。如果希
望要一个多彩的单层基层12，也就是，为了使基层12也以为地板遮盖物提供 美学价值，不同颜色的薄片可以用如上方法进行制造，但这些薄片后来各自 形成为颗粒、碎片、或被切割为其他形状。在一个实施例中，这些颗粒或碎 片然后被混和到一起，通过轮压机操作进行加热处理以产生一加固的单层彩 色基层12。典型地，该轮压处理过程产生方向性脉紋或扭曲形状的视觉效果， 此类结构的一个例子是弹力地板，乙烯基合成物砖片，正如在联邦说明 书SS-T-312b中所描述的第四类组成物1 一样。平板挤压处理过程，在现有 技术中所知的其他处理过程中，可以被用于生产非方向性视觉效果。这些能 够生产带有图案区域的固体层，例如，四方形、碎片等。当然，基层12可以 包含其他已知的地板基板结构，包括但不仅限于毡制品、玻璃垫、平紋棉麻 织物、织物、有填充及无填充的固体层，有填充及无填充的泡沫层，或其组 合物。
美化层14在组成成分上与基层12类似，因为它通常包含一平面、由一 单一热处理层而形成的大致平坦的薄片，该热处理层包括由聚合体粘合物、 填充物、稳、定剂形成的混合物，并且可选地还可以包括可塑剂、加工助剂、 色素等，还包括一顶表面26及一底表面28。顶表面26可以与周围环境形成 一边界，或者可以由一个或更多附加层覆盖。 一种或更多种色素，以颗粒或 碎片的形式，经常以预定的图案、颜色、紋理及数量被添加到美化层14的聚 合体粘合物中，为顶表面26给予一种预定的颜色或颜色图案。美化层14与 基层12粘在一起，使得基层12的顶表面20被安全地结合或粘合到美化层14 的底表面28以形成一种完成的砖片10。在一些实施例中，美化层14可以包 括一印刷层50(图12-14)，该印刷层50具有一彩色外观或图案，可以从顶表 面26看到。该印刷层可以由轮转影印(rotogravure)、隔板印刷(Screen)、
苯胺印刷、凹雕、喷墨形成，或者，其他印刷方法也能够被单独使用或同时
放置可4及化材料16以形成印刷层50的一部分。印刷层50可以与周围环境形 成一边界或可以由一个或更多附加层覆盖。
本发明提供了一种地板遮盖物5，包括可极化材料16,也就是，有效数 量的电可极化颗粒，可以被嵌入到一阴影区内(相对于美化层14的顶表面26), 以便能够在室温下向周围环境中释放出负离子7。为了能够产生足够的负离子 及能够进行成本划算的生产，设置可极化材料16的层30的优选深度距离与 周围环境的形成一边界的表面不应超过1毫米，例如，美化层14 (图8、 9、 10及11)的顶表面26。设置可极化材料16的层30,使得一些可极化颗粒的 一部分暴露于周围环境中(图5、 5及10),而被极化颗粒的剩余部分大致位于 该表面以下，也可以产生足够的效果。这种结构通过与脚底27、鞋29、孰或 滚过地板遮盖物5的最外层表面或耐磨表面35的轮子33的表面31的接触，， 1吏得直接摩擦加热焦热地可极化颗粒，
可极化材料16可以包括任何矿物质、化合物、或展现出"焦热电效应" 的材料的混合物，也就是，根据任一方向的温度的变化表现出来自发极化变 化，导致在材料表面及其周围的"静电电荷"的堆积。可以理解，通过脚部 或车辆运行移动穿过最外表面或聚氨酯橡胶耐磨表面35,摩擦加热极化材料 16，驱动可极化材料16的电极化从而产生负离子7。在本发明的一些实施例 中，通过将以每分钟150厘米的速率及大约995毫帕(mPa)的压力移动穿过 地板遮盖物5时而产生的摩擦力应用于耐磨表面35时，产生的负离子使周围 空气中每立方厘米有40到140个。为了达到一种均衡状态而必须的时间周期 大约为5分钟，前提是地板遮盖物5的表面阻抗小于大约1兆欧、60%的湿度 及25摄氏度。这些结果通过使用一负离子测量系统(ITC-430A-基本测量系统) ^r测得到的，例如，由中国台湾工业技术研究院的材料研究实验室提供的系 统。
可以被用作与本发明有关的可极化材料16的一些类材料的例子包括，但
不^f叉限于，电气石、蛇紋岩、沸石及其他可极化化合物，包括钛、钠、锌及
数量的负离子8。可极化材料16还可以包括火山灰及制陶级陶覺成分等形 式，这些被认为有利于产生足够量的以产生效果的负离子7。电气石通常被优 选地用于在本发明中，由于已知其展现出有利于产生有效数量的负离子7的 强烈焦热电效应，例如，在从每立方厘米100到650个颗粒的范围内。可极 化材冲+16典型地被精制为尺寸在约0.25到约0.35微米之间的颗粒，其中， 平均0. 30微米是优选的。
参见图6,本发明的一个实施例，在邻近于美化层14的顶表面26处设置 了可极化材料16的层40,使得部分可极化材料16暴露于顶表面26,与周围 环境形成一边界。在该实施例中，可极化材料16可以被嵌入到顶表面26(图 6)中，或者被应用(apply)于此(图7),使得单个可极化材料16的颗粒至少 部分暴露于顶表面26。该实施例将允许使用具有颗粒尺寸在约0. 6至0. 8毫 米的可极化材料16。当然，可极化材料16可以被混合在美化层14上，使得 其遍布于整个厚度。在一个实施例中，可以获得足够的结果，即有效量大约 为每聚合物系统重量的10%,(图8和9)。
在本发明进一步的具体实施例中， 一相对薄的保护涂层42，具有一耐磨表 面35，有时但不总是被应用于顶表面26作为对可极化材料16的遮盖物，以 减少系统摩损。保护涂层42可以与周围环境形成一边界，或者可以被一个或 多个附加层遮盖。可以被用于保护及保持层40的涂层的类型包括，但不仅限 于漆层(finishes)或抛光层(polishes),聚氨酯橡胶、丙烯酸树脂、聚 氨酯丙烯酸、丙烯酸聚酯、橡胶、热塑橡胶、热塑乙烯及其他本领域众所周 知的涂层，例如，铝和铝的化合物。在一个实施例中，使用一溶剂型、包含 丙稀酸多羟基化合物的热凝固聚氨酯涂层，产生足够的结果。两层聚亚安酯 涂层42通常被用作地板遮盖物5，以使厚度在0. 15毫米到0. 3毫米之间的产 品保持更高的耐久性。热压层结构通常被用于包括保护涂层42的地板遮盖物
5,用于增加最终产品的离子产生浓度。保护涂层42还可以包括一预成型薄 膜用于顶表面26,例如，透明PVC、沙林离子化树脂(surlyn)、聚氨酯。 当然，可^l化材料16的层40可以被设置于涂层42之内(图11),或者可极化 材料16可以与涂层42混合，使得其遍布于整个厚度，以产生足够的结果(图 5)。在该实施例中，通过将可极化材料16彻底混合而形成的均匀分布有助于 减少材料变色。另外，可以理解，当可极化材料16邻近于或位于涂层42(图 IO)的底表面之上时，它们可以^皮反向涂覆(reverse coated)或混合在印刷 油墨中(如果一装饰印刷层50被用作一直接位于涂层42之下的层，如图12-14 所示)。
应当被理解的是本发明并不仅限于这里所公开的及附图中所示的特定 结构，而且也可以包括在本权利要求范围内的任何修改或等同替换。
权利要求
1、一种地板遮盖物，包括一与周围环境形成一边界的表面及大致位于所述表面之下的有效量的电可极化颗粒。
2、 根据权利要求1所述的地板遮盖物，其中部分所述有效量的所述电可 极化颗粒暴露于所述周围环境中。
3、 根据权利要求2所述的地板遮盖物，其中还包括设置于所述表面的顶 上的一耐磨层，使其位于所述电可极化颗粒的所述暴露部分之上。
4、 根据权利要求3所述的地板遮盖物，其中所述耐磨层的厚度小于1 毫米。
5、 根椐权利要求1所述的地板遮盖物，其中所述电可极化颗粒从电气 石、蛇纹岩及沸石组成的组中选取。
6、 才艮据权利要求1所述的地板遮盖物，其中所述电可极化颗粒呈现出焦 热电特性。
7、 才艮据权利要求1所述的地板遮盖物，其中所述电可极化颗粒的平均 尺寸范围在约0. 25到约0. 35微米之间。
8、 一种地板遮盖物，包括有效量的电可极化颗粒，设置于一耐磨层之内， 该耐磨层具有一与周围环境形成一边界的表面，其中所述电可极化颗粒遍布 于所述耐磨层。
9、 根据权利要求3所述的地板遮盖物，其中所述电可极化颗粒的平均 尺寸范围在约0. 60到约0. 8毫米之间。
10、 根据权利要求8所述的地板遮盖物，其中所述电可极化颗粒的平均 尺寸范围在约0. 25到约0. 35微米之间。
11、 一种地々反遮盖物，包括 一与周围环境形成一边界的表面；及 有效量的电可极化颗粒，距离所述表面不超过l毫米设置。
12、 一种地板遮盖物，包括有效量的电气石颗粒，设置于一耐磨层内， 该耐磨层具有一与周围环境形成一边界的表面，其中所述电气石颗粒遍布于 所述耐磨层。
13、 一种地板遮盖物，包括 一与周围环境形成一边界的表面；及 有效量的焦热电材料，距离所述表面不超过l毫米设置。
14、 4艮据权利要求13所述的地板遮盖物，其中部分所述有效量的所述 焦热电材料暴露于所述周围环境中。
15、 根据权利要求14所述的地板遮盖物，其中还包括设置于所述表面 的顶上的一耐磨层，位于所述周围环境及所述表面之间，并设置于所述焦热 电材料的所述暴露部分之上。
16、 根据权利要求15所述的地板遮盖物，其中所述耐磨层的厚度小于1 毫米。
17、 根据权利要求13所述的地板遮盖物，其中所述焦热电材料电气石、 蛇紋岩及沸石组成的组中选取。
18、 才艮据权利要求13所述的地板遮盖物，其中所述焦热电材料包括具 有平均尺寸范围在约0. 25到约0. 35微米之间的颗粒。
19、 才艮据权利要求15所述的地板遮盖物，其中所述焦热电材料遍布于 所述耐磨层。
20、 根据权利要求15所述的地板遮盖物，其中所述焦热电材料包括具 有平均尺寸范围在约0. 60到约0. 8毫米之间的颗粒。
21、 根据权利要求15所述的地板遮盖物，其中所述焦热电材料包括具 有平均尺寸范围在约0. 25到约0. 35微米之间的颗粒。
22、 一种地板遮盖物，包括一与空气形成一边界的表面，其具有一电气 石颗粒层，距离所述表面不超过1毫米设置。
23、 一种地板遮盖物，包括一与空气形成一边界的表面，该表面具有一 电气石颗粒层，大致设置于所述表面之下，使得所述电气石颗粒的一部分暴 露于所述周围环境中。
24、 一种地板遮盖物，包括具有与周围环境形成一边界的表面的一层及 遍布于所述层的有效量的电可极化颗粒。
25、 根据权利要求24所述的地板遮盖物，其中还包括设置于所述表面 的顶上的一耐磨层，位于所述电可极化颗粒的一暴露部分之上。
26、 一种地板遮盖物，包括一第一层，该层具有与周围环境形成一边界 的表面及遍布于所述第一层的有效量的电可极化颗粒。
27、 一种用于产生负离子的方法，包括以下步骤(A) 在一建筑物内放置一地板遮盖物，该地板遮盖物具有(i) 与所述建筑物的周围环境形成一边界的表面，及(ii) 包括有效量的焦热电可极化材料，距离所述表面不超过1毫米 i殳置；以及(B) 穿过所述表面，以摩擦加热所述焦热电可极化材料。
28、 根据权利要求27所述的方法，其中在所述表面上的移动速率为大 约每分钟150厘米，压力为大约995毫帕。
29、 一种用于产生负离子的方法，包括以下步骤(A) 在一地板遮盖物上移动，以对与周围环境形成一边界的一表面进(B) 摩擦加热大致位于所述表面之下的焦热电可极化材料。
30、 一种地板遮盖物，包括有效量的焦热电颗粒，该焦热电颗粒是从电 气石、蛇紋岩及沸石组成的组中选取，设置于一耐磨层之内，该耐磨层具有 一与周围环境形成一边界的表面，且该耐磨层的厚度不超过1毫米，其中所 述焦热电颗粒遍布于所述耐磨层，且具有的平均尺寸范围在约0. 60到约0.8 毫米之间。
31、 根据权利要求30所述的地板遮盖物，其中所述焦热电颗粒的平均 尺寸范围在约0. 25到约0. 35微米之间。 4
32、 一种地寺反遮盖物，包才舌 至少两个层压层；一与周围环境形成一边界的表面；以及 有效量的焦热电材料，设置在所述表面附近。
33、 一种地板遮盖物，包括 至少两个层压在一起的层； 一与周围环境形成一边界的表面；以及 有效量的焦热电材料，遍布于至少一个所述层内。
全文摘要
本发明提供了一种地板遮盖物，具有一与周围环境形成一边界的表面，并且还包括一结构，该结构包括有效量的电可极化焦热电颗粒大致置于上述表面之下。还包括一种用于产生负离子的方法，包括在一建筑物内放置一地板遮盖物，该地板遮盖物具有与上述建筑物的周围环境形成一边界的表面。该地板遮盖物包括有效量的焦热电可极化材料，距离上述表面的距离不超过1毫米设置。使得当一个人或物体在该表面上穿过时，摩擦加热上述焦热电可极化材料，以产生负离子。产生的该负离子中合或减少了气味、空气中的细菌、霉菌孢子、花粉及空气中的其他有害颗粒。
文档编号H01B1/10GK101116150SQ200680003942
公开日2008年1月30日 申请日期2006年1月11日 优先权日2005年1月14日
发明者毛振基 申请人:美国智尚公司