多孔遠紅外陶瓷材料和雙層遠紅外陶瓷板的製備方法
2023-05-20 07:20:36 1
專利名稱：多孔遠紅外陶瓷材料和雙層遠紅外陶瓷板的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種多孔遠紅外陶瓷材料和雙層遠紅外陶瓷板的製備方法。
背景技術：
市場上銷售的家用燃氣灶，分為直燃式燃氣灶和紅外線燃氣灶。在大的家電超市根本沒有紅外線燃氣灶銷售，只有直燃式燃氣灶銷售。直燃式燃氣灶所佔的市場份額很大， 紅外線燃氣灶所佔的份額很小。具我了解紅外線燃氣灶的燃效率比直燃式燃氣灶至少要高 20%，節能效果明顯；紅外線燃氣灶的燃氣燃燒所產生的有害氣體要比直燃式燃氣灶少，是環保型燃氣灶。紅外線燃氣灶的價格也不比直燃式燃氣灶貴多少。為什麼紅外線燃氣灶的銷售量那麼少？究其原因是因為燃氣灶的燃燒器上的遠紅外陶瓷板的質量不過關。專利申請CN92100843指出按照專利ZL90102915的原料混合後塑性差，燒結後與原坯大相逕庭、成鐵渣狀。專利申請92100843添加了氧化鐵、氧化鉻和氧化鈷等金屬氧化物，粘土的添加量也增加了許多。專利ZL91100557.9添加了氧化鋁、滑石粉和碳酸鎂。添加上述原料後混合後塑性增強，燒結後也不會變形；但和紅外線的發射率降低，陶瓷板風化速度加快和陶瓷板很脆、易碎，加熱變紅的陶瓷板遇水很容易炸裂。陶瓷板風化後表面會一層層剝落。專利200610035401. 6指出使用多孔遠紅外陶瓷板的燃燒器採用完全一次預混空氣燃燒方式。由引射器通過燃氣壓力自然引射進入燃燒器腔內，其由引射器自然引射的一次空氣一般佔全部所需理論空氣量的105 110% ；並經完全充分的混合，在多孔燃燒輻射板的表面進行燃燒。它的燃燒基本上無可見火焰，所以又稱為『無火焰燃燒方式』。紅外線燃燒技術熱效率高，可節能20%以上。完全預混如此多的空氣，出現回火時肯定會發生爆炸。物質燃燒的火焰分為內焰和外焰；內焰是我們平時見到的紅色火焰、是不充分燃燒游離出來碳微粒被燒紅，和我們平時見到的藍色火焰、是充分燃燒產生的一氧化碳。外焰則是被燒紅的碳微粒與空氣進一步接觸或一氧化碳與空氣進一步接觸，燃燒產生的幾乎看不見的火焰。現實生活中不存在『無火焰燃燒』，我們所見到的『無火焰燃燒』都是假像；例如煤油汽燈的燃燒，它是在汽燈內部現進行一次不充分的燃燒，分解出來的可燃氣體或碳微粒穿過燒紅的碳網後與空氣接觸進行第二次燃燒。所以經過一次燃燒就出現『無火焰燃燒』是不現實的。該專利製作多孔遠紅外陶瓷板的工藝是將具有遠紅外功能的原料倒入加熱熔解的石蠟熔液中，攪拌均勻後放入模具中熱壓成型。將成型的坯料放入脫蠟爐中，加熱脫蠟。最後將脫蠟的坯料放入隧道窯中燒成成品。這樣做工藝煩瑣，使用大量的工業石蠟，脫蠟後的坯料很容易破碎。燒成後孔隙太小，燃氣燃燒時氣體流通困難。
發明內容
本發明可以克服現有遠紅外陶瓷板用在燃氣灶上容易風化，容易炸裂，容易破碎的缺陷；以及製作過程中坯料塑性差，製作工藝煩瑣和多孔遠紅外陶瓷板燒成後孔隙太小的缺陷。
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本發明的多孔遠紅外陶瓷材料的製備方法，具體步驟如下1)往具有遠紅外功能的原料中添加質量百分含量佔原料質量5 30%金屬或合金粉末，將混有金屬粉末或合金粉末(例如不鏽鋼粉末、銅合金粉末、鋁合金粉末或鋅粉末、其中的一種或幾種)的上述混合物球磨、均勻混合。2、往步驟1)取得的混合物中添加質量百分含量佔混合物質量5 30%經過篩選的焦炭粉末，然後混合均勻。3)將可溶於水的鹽(例如芒硝)做為引導劑。 將具有粘性的可溶於水的有機物做為粘結劑(例如聚乙烯醇)溶於水中。粘結劑的加入量佔水的質量百分含量的1 20%;再往上述溶液中加入少量的引導劑，攪拌1 2小時。4) 將步驟幻所得混合物放入步驟幻所得溶液中，經練泥、陳腐後，壓製成或可塑成型成各種形狀；在空氣中於60 80°C烘1 12小時，然後於120烘對 48小時。5)將步驟4)所得坯料放在隧道窯中燒成，燒成溫度1200 1400°C，燒成周期為20 36小時。本發明中添加的金屬粉末或合金粉末，例如含鎳鉻的鐵合金也就是我們通常說的不鏽鋼，它在400°C遠紅外陶瓷板發出紅外線光時仍然具有抗氧化性；銅合金、鋁合金機金屬鋅都具有很好的抗氧化性。這些添加在遠紅外多孔陶瓷中的金屬粉末或合金粉末在溫度達到1300°C之前，熔化成液體；這些金屬液體就像膠水一樣把具有遠紅外陶瓷材料粘合在一起，冷卻後堅固無比。因此，不會有現有遠紅外陶瓷板那樣因長期使用而風化，表面一層層地剝落的現象發生。如果我們把用粘土來粘合遠紅外陶瓷材料比做，『用粘土和泥來砌磚牆』；那麼用金屬液體來粘合遠紅外陶瓷材料就可以比做，『用水泥來砌磚牆』、堅固無比。 添加來金屬粉末或合金粉末燒成的遠紅外陶瓷板的熱傳導性能增強，即使在加熱燒紅時被濺到少量水也不會爆裂。加熱的玻璃或陶瓷濺到水很容易爆裂；那是因為玻璃或陶瓷的導熱性差，被加熱的玻璃或陶瓷局部劇烈降溫收縮造成的。添加金屬粉末或合金粉末，就可以減少往遠紅外陶瓷原料中添加粘土的量；從而使遠紅外陶瓷板產生紅外線的效率提高和減少因遠紅外陶瓷板風化而造成的一層層脫落的現象發生。使用焦炭粉末作為造孔劑，是因為焦炭的純度和硬度高；焦炭粉末的比重與遠紅外陶瓷原料相近，容易均勻地混合在一起； 焦炭粉末不像木炭或纖維那樣容易吸收水份膨脹，在坯料烘乾過程中坯料容易爆裂變形 用焦炭粉末做為造孔劑時，我們可以根據需要製造出不同孔徑的孔隙和不同密度的孔隙的遠紅外多孔陶瓷材料。粘結劑的作用是使遠紅外陶瓷原料的泥漿塑性增強。引導劑的作用是增強粘結劑和遠紅外陶瓷原料對水的親和力，使泥漿中的水、粘結劑機遠紅外陶瓷原料能夠均勻地混合在一起。粘結劑的粘度不能太強，否則會影響泥漿的練泥過程。要使用環保的粘結劑。將製成的坯料直接放入隧道窯中燒制(不像用石蠟做為造孔劑，製作遠紅外多孔陶瓷材料那樣煩瑣。)，隨著溫度的升高首先是粘結劑分解並燃燒，產生的空隙做為焦炭燃燒的煙氣通道；然後是焦炭的燃燒，焦炭在高溫下可以有效保護遠紅外陶瓷原料中的金屬粉末或合金粉末不被氧化。本發明的雙層遠紅外陶瓷板的製備方法，具體步驟如下1)往具有遠紅外功能的原料中添加質量百分含量佔原料質量5 30%金屬粉末或合金粉末，將混有金屬粉末或合金粉末(不鏽鋼粉末、銅合金粉末、鋁合金粉末或鋅粉末)的混合物球磨、均勻混合。2)往步驟1)取得的混合物中添加質量百分含量佔混合物質量5 30%經過篩選的焦炭粉末造孔劑，然後混合均勻。3)將可溶於水的鹽(例如芒硝)做為引導劑，將具有粘性的可溶於水的有機物(例如聚乙烯醇)做為粘結劑，把粘結劑溶於水中，粘結劑的加入量佔水的質量百分含量的1 20%，然後將少量的引導劑放入上述溶液中，攪拌1 2小時。4)將步驟1)所得混合物放入步驟幻所得溶液中，經練泥、陳腐後，壓製成中央有一圓孔的蜂窩狀圓板坯料。幻將步驟幻所得混合物放入步驟幻所得溶液中，經練泥、陳腐後，壓製成與步驟4)所得的蜂窩狀圓板坯料的尺寸相同的實心圓板坯料。6)用步驟4)中的泥料做支撐柱把兩塊步驟4)所得的蜂窩狀圓板坯料或者兩塊步驟幻所得的實心圓板坯料或者一塊步驟4)所得的蜂窩狀圓板坯料與一塊步驟5)所得的實心圓板坯料平行地隔離開來，也就是在兩塊坯料之間的靠近圓板的外邊緣和靠近中央圓孔的內邊緣各有一圈用步驟4)所得泥料製成的相互獨立的支撐柱。7)將步驟6)所得坯料放在隧道窯中燒成，燒成溫度1200 1400°C，燒成周期為20 36小時。雙層遠紅外陶瓷板被製成上表面凸凹不平雙層凹面板。 雙層遠紅外陶瓷板的上層板較薄。我們使用具有雙層遠紅外陶瓷板的燃氣灶時打開燃氣灶的氣閥，燃氣從噴嘴噴入引射管，再進入混氣室內與一同從引射管進來的空氣充分混合。與空氣充分混合的燃氣從下層遠紅外陶瓷板的微孔中出來，被裝在中央圓孔、點火針伸入夾層的電子脈衝點火針打出的火花點燃。雙層遠紅外陶瓷板的支撐柱之間的空隙是燃氣在夾層燃燒的上進風，支持燃氣在夾層燃燒。裝在中央圓孔上並伸入夾層的離子火焰探測針測得火已點著，就可以停止點火。在雙層遠紅外陶瓷板夾層中燃氣的燃燒產生大量的熱量，加熱上層遠紅外陶瓷板。燃氣在夾層中的燃燒是不充分燃燒，會產生一些一氧化碳等小分子可燃物。這些小分子可燃物穿過上層遠紅外陶瓷板的微孔，與上面的空氣接觸進行『無火焰的第二次燃燒』。 鐵鍋的鍋底可以直接與凸凹不平的上遠紅外陶瓷板接觸，而不影響殘餘可燃物在上遠紅外陶瓷板表面的燃燒。燃氣灶上的第二次燃燒十分充分，產生的一氧化碳、氮氧化物及其他有害氣體降至最低。鐵鍋的鍋底直接與燒紅的上遠紅外陶瓷板接觸，可以提高熱傳導效率；使燃氣燃燒產生的熱量可以得到充分利用。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明做進一步具體詳細的說明。圖1是本發明的雙層遠紅外陶瓷板的外觀圖。圖2是裝有本發明的雙層遠紅外陶瓷板的燃燒器的俯視圖。圖3是裝有本發明的雙層遠紅外陶瓷板的燃燒器的剖面圖。
具體實施例方式實例1(1)往具有遠紅外功能的原料中添加質量百分含量佔原料質量5 30%黃銅粉末，將混有黃銅粉末的混合物球磨、均勻混合。( 往步驟(1)取得的混合物中添加質量百分含量佔混合物質量5 30%經過篩選的焦炭粉末，然後混合均勻。( 將粘結劑聚乙烯醇溶於水中，聚乙烯醇的加入量佔水的質量百分含量的1 20%，然後將少量的引導劑芒硝放入聚乙烯醇水溶液中，攪拌1 2小時。(4)將步驟( 所得混合物放入步驟C3)所得溶液中，經練泥、陳腐後的泥料塑性很好。將製備好的泥料壓製成或可塑成型成各種形狀， 然後烘乾。( 將步驟(4)所得坯料放在隧道窯中燒成，燒成溫度1200 1400°C，燒成周期為20 36小時。燒結後的成品未變形。燒成的遠紅外多孔陶瓷板用在紅外線燃氣灶上，往燒紅的遠紅外多孔陶瓷板的局部澆少量水，遠紅外多孔陶瓷板並沒有炸開、也沒有裂痕；不到一分鐘被澆水的地方，又串出火苗。把燒成的遠紅外多孔陶瓷板往水泥地板上摔， 沒有被摔碎。用小鐵棍敲擊燒成的遠紅外多孔陶瓷板，則發出清脆金屬聲，不再是沉悶的陶瓷聲。實例2、本發明的雙層遠紅外陶瓷板1的製備方法，具體步驟如下1)往具有遠紅外功能的原料中添加質量百分含量佔原料質量5 30%黃銅粉末，將混有黃銅粉末的混合物球磨、均勻混合。幻往步驟1)取得的混合物中添加質量百分含量佔混合物質量5 30%經過篩選的焦炭粉末造孔劑，然後混合均勻。幻將可溶於水的芒硝做為引導劑，將具有粘性的可溶於水的聚乙烯醇做為粘結劑，把聚乙烯醇溶於水中，聚乙烯醇的加入量佔水的質量百分含量的1 20%，然後將少量的芒硝放入上述溶液中，攪拌1 2小時。4)將步驟1)所得混合物放入步驟幻所得溶液中，經練泥、陳腐後，壓製成中央有一圓孔的蜂窩狀圓板坯料。 5)將步驟幻所得混合物放入步驟幻所得溶液中，經練泥、陳腐後，壓製成與步驟4)所得的蜂窩狀圓板坯料的尺寸相同的實心圓板坯料。6)用步驟4)中的泥料做支撐柱把兩塊步驟4)所得的蜂窩狀圓板坯料或者兩塊步驟幻所得的實心圓板坯料或者一塊步驟4)所得的蜂窩狀圓板坯料與一塊步驟5)所得的實心圓板坯料平行地隔離開來，也就是在兩塊坯料之間的靠近圓板的外邊緣和靠近中央圓孔的內邊緣各有一圈用步驟4)所得泥料製成相互獨立的支撐柱。7)將步驟6)所得坯料放在隧道窯中燒成，燒成溫度1200 1400°C，燒成周期為20 36小時。雙層遠紅外陶瓷板1被製成上表面凸凹不平雙層凹面板。雙層遠紅外陶瓷板1的上層板較薄。我們使用具有雙層遠紅外陶瓷板1的燃氣灶時打開燃氣灶的氣閥，燃氣從噴嘴4 噴入引射管3，再進入混氣室2內與一同從引射管3進來的空氣充分混合。與空氣充分混合的燃氣從下層遠紅外陶瓷板的微孔中出來，被裝在中央圓孔、點火針伸入夾層的電子脈衝點火針5打出的火花點燃。雙層遠紅外陶瓷板1的支撐柱之間的空隙是燃氣在夾層燃燒的上進風，支持燃氣在夾層燃燒。裝在中央圓孔上並伸入夾層的離子火焰探測針6測得火已點著，就可以停止點火。在雙層遠紅外陶瓷板1夾層中燃氣的燃燒產生大量的熱量，加熱上層遠紅外陶瓷板。燃氣在夾層中的燃燒是不充分燃燒，會產生一些一氧化碳等小分子可燃物。這些小分子可燃物穿過上層遠紅外陶瓷板的微孔，與上面的空氣接觸進行『無火焰的第二次燃燒』。鐵鍋的鍋底可以直接與凸凹不平的上遠紅外陶瓷板接觸，而不影響殘餘可燃物在上遠紅外陶瓷板表面的燃燒。燃氣灶上的第二次燃燒十分充分，產生的一氧化碳、氮氧化物及其他有害氣體降至最低。鐵鍋的鍋底直接與燒紅的上遠紅外陶瓷板接觸，可以提高熱傳導效率；使燃氣燃燒產生的熱量可以得到充分利用。
權利要求
1.一種多孔遠紅外陶瓷材料的製備方法，其特徵主要在於具體步驟如下1)往具有遠紅外功能的原料中添加質量百分含量佔原料質量5 30%金屬粉末或合金粉末，將混有金屬粉末或合金粉末的混合物球磨、均勻混合；2)往步驟1)取得的混合物中添加質量百分含量佔混合物質量5 30%經過篩選的焦炭粉末造孔劑，然後混合均勻；3)將可溶於水的鹽做為引導劑，將具有粘性的可溶於水的有機物做為粘結劑，把粘結劑溶於水中，粘結劑的加入量佔水的質量百分含量的1 20%，然後將少量的引導劑放入上述溶液中，攪拌1 2小時；4)將步驟幻所得混合物放入步驟幻所得溶液中，經練泥、陳腐後，壓製成或可塑成型成各種形狀；在空氣中於60 80°C烘1 12小時，然後於120烘對 48小時；5)將步驟4)所得坯料放在隧道窯中燒成，燒成溫度1200 1400°C，燒成周期為20 36小時。
2.一種雙層遠紅外陶瓷板的製備方法，其特徵主要在於具體步驟如下1)往具有遠紅外功能的原料中添加質量百分含量佔原料質量5 30%金屬粉末或合金粉末，將混有金屬粉末或合金粉末的混合物球磨、均勻混合；2)往步驟1)取得的混合物中添加質量百分含量佔混合物質量5 30%經過篩選的焦炭粉末造孔劑，然後混合均勻；3)將可溶於水的鹽做為引導劑，將具有粘性的可溶於水的有機物做為粘結劑，把粘結劑溶於水中，粘結劑的加入量佔水的質量百分含量的1 20%，然後將少量的引導劑放入上述溶液中，攪拌1 2小時；4)將步驟1)所得混合物放入步驟幻所得溶液中，經練泥、陳腐後，壓製成中央有一圓孔的蜂窩狀圓板坯料；5)將步驟幻所得混合物放入步驟幻所得溶液中，經練泥、陳腐後，壓製成與步驟4)所得的蜂窩狀圓板坯料的尺寸相同的實心圓板坯料；6)用步驟4)中的泥料做支撐柱把兩塊步驟4)所得的蜂窩狀圓板坯料或者兩塊步驟 5)所得的實心圓板坯料或者一塊步驟4)所得的蜂窩狀圓板坯料與一塊步驟幻所得的實心圓板坯料平行地隔離開來，也就是在兩塊坯料之間的靠近圓板的外邊緣和靠近中央圓孔的內邊緣各有一圈，用步驟4)所得泥料製成的相互獨立的支撐柱；7)將步驟6)所得坯料放在隧道窯中燒成，燒成溫度1200 1400°C，燒成周期為20 36小時。
3.根據權利要求1或2所述多孔遠紅外陶瓷材料和雙層遠紅外陶瓷板的製備方法， 其特徵在於所述金屬粉末或合金粉末是鎳鉻鐵合金粉末、銅合金粉末、鋁合金粉末或鋅粉末。
4.根據權利要求1或2所述多孔遠紅外陶瓷和雙層遠紅外陶瓷板的製備方法，其特徵在於所述引導劑是芒硝。
5.根據權利要求1或2所述多孔遠紅外陶瓷和雙層遠紅外陶瓷板的製備方法，其特徵在於所述粘結劑是聚乙烯醇。
6.根據權利要求2—種雙層遠紅外陶瓷板的製備方法，其特徵在於所述雙層遠紅外陶瓷板被製成上表面凸凹不平雙層凹面板。
7.根據權利要求2 —種雙層遠紅外陶瓷板的製備方法，其特徵在於所述雙層遠紅外陶瓷板的上層板較薄。
全文摘要
本發明公開了多孔遠紅外陶瓷材料和雙層遠紅外線陶瓷板的製備方法，具體步驟如下(1)往具有遠紅外功能的原料中添加金屬粉末或合金粉末，然後球磨、均勻混合。(2)往步驟(1)取得的混合物中添加焦炭粉末，並混合均勻。(3)將具有粘性的可溶於水的有機物溶於水中，然後將少量的可溶性鹽放入上述溶液中，攪拌均勻。(4)將步驟(2)所得混合物放入步驟(3)所得溶液中，經練泥、陳腐後，壓製成或可塑成型成各種形狀，並烘乾。(5)將步驟(4)所得坯料放在隧道窯中燒結而成。此法生產出來的遠紅外多孔陶瓷材料具有強度高，表面不易爆裂和風化。生產過程簡單等特點。製成的雙層遠紅外陶瓷板裝在燃氣灶上，可以實現『無火焰燃燒』。鍋底可與燃燒器表面直接接觸受熱。
文檔編號C04B38/00GK102173851SQ201110028780
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月20日 優先權日2011年1月20日
發明者張英華 申請人:張英華