專利名稱：紅外陶瓷電熱基板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外陶瓷電熱基板及其制備方法，為特種陶瓷技術(shù)領(lǐng)域，也屬于新型電熱元器件領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
普通的陶瓷材料本身不具有導(dǎo)電性，為良好的絕緣材料。在很多的情況下，需要利用金屬導(dǎo)電材料或金屬復(fù)合導(dǎo)電材料作為電加熱熱源來加熱陶瓷板材，如利用電阻絲加熱瓷磚等，成本高，加熱效率低。探索一種電熱陶瓷基板是一種創(chuàng)新途徑，專利號為02212005.X的紅外電熱瓷磚提供了一種成功地技術(shù)方案，如何調(diào)整、改善導(dǎo)電性能和電熱轉(zhuǎn)化率是其中的技術(shù)關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種紅外陶瓷電熱基板，導(dǎo)電性能適宜，且電熱轉(zhuǎn)化率高；本發(fā)明同時提供了科學(xué)合理，簡單易行的制備方法。
本發(fā)明的所述的紅外陶瓷電熱基板，有外表面的陶瓷絕緣層和中間的陶瓷導(dǎo)電層，經(jīng)配料、成型和燒成制成，其陶瓷絕緣層和陶瓷導(dǎo)電層為同一配料，配料以陶瓷坯體配料為基數(shù)，外加下列重量比例的添加劑導(dǎo)電石墨1～20％和碳化硅1～20％。
還外加有下列重量比例的漿料性能調(diào)節(jié)添加劑表面活性劑0.05～4％和懸浮劑0～1％。
其中，表面活性劑為偏硅酸鈉、三聚磷酸鈉或腐植酸鈉中的一種或任意兩種或三種的任意比例的組合，優(yōu)選的狀況是偏硅酸鈉、三聚磷酸鈉和腐植酸鈉三者的組合，偏硅酸鈉0.5～2％、三聚磷酸鈉0.05～0.2％和腐植酸鈉0.1～1％；懸浮劑為甲基纖維素鈉、木質(zhì)素或皂土中的一種或任意兩種或三種的任意比例的組合。
為了保證導(dǎo)電性能和產(chǎn)品質(zhì)量，導(dǎo)電石墨采用含碳量30～99.99％的石墨粉，最好為過10～600目篩的石墨粉料；碳化硅采用過100～400目篩的碳化硅粉料。
制備方法與通常的墻地磚的相同，陶瓷坯體配料為該行業(yè)上的任意坯體配料，日用瓷、衛(wèi)生瓷、建筑瓷等，墻地磚坯體配料更適宜。
制備工藝采用常規(guī)的原料、常規(guī)的陶瓷制備工藝即可，包括配料(包括普通陶瓷的坯體配料和多孔陶瓷的坯體配料等)、研磨混合、成型(干法、濕法等)和燒成，研磨后過100～500目即滿足要求，成型為基板狀時，同成型墻地磚一樣，以壓制成型更好，在1000～1300℃的溫度下燒成得產(chǎn)品。燒成采用隧道窯、輥道窯等，采用輥道窯一次燒成更適宜，同燒成墻地磚一樣，速度快，質(zhì)量好，燒成周期一般為30～200分鐘。
采用的綜合常規(guī)工藝是將配料在球磨機中混合研磨，添加研磨的性能添加劑，如表面活性劑或稱減水劑等，需要時，為了增加泥漿的懸浮性能，可以添加懸浮劑等?；旌涎心ズ螅瑢⒛酀{經(jīng)噴霧干燥塔進行噴霧烘干，將噴霧烘干后的料粒用成型壓力機壓制成型為瓷磚狀基板，平板狀或異形板等，在輥道窯中一次燒成，由于基板外表面層被很好的氧化，分別生成了陶瓷絕緣層，而中間的陶瓷層由于欠氧化，自然形成了陶瓷導(dǎo)電層，各層的燒成情況可根據(jù)需要通過燒成時間來調(diào)整，如時間長，表面絕緣層厚。根據(jù)本發(fā)明的原理，也可以將電熱基板制作成其它的形狀，或異形產(chǎn)品，或其它形狀的其它產(chǎn)品，形成異形電熱元器件或產(chǎn)品，如電加熱環(huán)、筒、管、盆、罐、瓶、壺等。
燒成后的產(chǎn)品，進行邊緣切割整理，切割出導(dǎo)電層，在相應(yīng)的端面上采用噴涂、嵌裝或鍵合等方式設(shè)置金屬電極，利用金屬電極實現(xiàn)連電功能，如金屬銅、金屬鋁等金屬電極，由此導(dǎo)電層可以通過電極構(gòu)成電路，靠電阻產(chǎn)生熱能。
按照本發(fā)明配料，按照常規(guī)墻地磚生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)即可，屬于常規(guī)技術(shù)的部分，不再詳細(xì)重述。
本發(fā)明設(shè)計巧妙，制備簡單，容易實施，良好的外表面陶瓷絕緣層保證了良好的絕緣性能，安全可靠，在電阻發(fā)熱的同時，還獲得了陶瓷本身具有的較強的紅外線，大大提高了電熱轉(zhuǎn)化率，試驗表明，其電熱轉(zhuǎn)化率可達(dá)99.6％以上。本發(fā)明紅外陶瓷電熱基板導(dǎo)電性能適宜，適用于24～380伏的高、中、低各種電壓，發(fā)熱溫度為30～500℃，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，可直接制作成加熱墻磚、加熱地磚(如地?zé)岵膳?，也可以制作成加熱元器件，應(yīng)用于適宜的電加熱產(chǎn)品上，如應(yīng)用在家用電器上，有加熱理療器、電暖器、熱水器、烤箱等，在工業(yè)上，有烘干室、烘干箱等。


圖1、本發(fā)明紅外陶瓷電熱基板一實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中1、3、陶瓷絕緣層2、陶瓷導(dǎo)電層。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
表1、試驗所用原料化學(xué)重量百分組成情況。

試驗配料重量百分組成情況一、普通陶瓷的坯體配料粘土40～55％、長石40～50％和石英0～20％。
二、多孔陶瓷的坯體配料粘土40～55％、長石0～10％、石英0～15％、硅灰石或透輝石10～45％、石灰石0～10％。
球磨機濕法研磨混合，研磨后過100～500目篩控制研磨細(xì)度，噴霧干燥，濕法成型或干法壓制成型。
輥道窯一次燒成，燒成溫度1000～1300℃，燒成周期30～200分鐘。
實施例1本發(fā)明所述的紅外陶瓷電熱基板，有外表面陶瓷絕緣層1、3和中間的陶瓷導(dǎo)電層2，經(jīng)配料、成型和燒成制成，坯體配料重量百分組成為粘土50％、長石45％和石英5％。
以陶瓷坯體配料為基數(shù)，外加下列重量比例的添加劑過200目篩的含碳量99.5％的導(dǎo)電石墨粉10％，過200目篩的碳化硅粉料8％；表面活性劑偏硅酸鈉0.8％、三聚磷酸鈉0.08％和腐植酸鈉0.2％，甲基纖維素鈉懸浮劑0.1％。
各配料研磨后過250目篩控制研磨細(xì)度，噴霧干燥，干法壓制成型。
輥道窯一次燒成，燒成溫度1150±6℃，燒成周期120分鐘。
實施例2本發(fā)明所述的紅外陶瓷電熱基板，坯體配料重量百分組成為粘土50％、長石10％、石英10％、透輝石30％。
以陶瓷坯體配料為基數(shù)，外加下列重量比例的添加劑過220目篩的含碳量99％的導(dǎo)電石墨粉15％，過250目篩的碳化硅粉料12％。
表面活性劑偏硅酸鈉1％、三聚磷酸鈉0.06％和腐植酸鈉0.2％。
各配料研磨后過200目篩控制研磨細(xì)度，噴霧干燥，干法壓制成型。
輥道窯一次燒成，燒成溫度1120±5℃，燒成周期90分鐘。
實施例3本發(fā)明所述的紅外陶瓷電熱基板，坯體配料重量百分組成為粘土50％、長石42％和石英8％。
以陶瓷坯體配料為基數(shù)，外加下列重量比例的添加劑過200目篩的含碳量99％的導(dǎo)電石墨粉14％，過300目篩的碳化硅粉料6％。
表面活性劑偏硅酸鈉0.8％和三聚磷酸鈉0.1％。
各配料研磨后過280目篩控制研磨細(xì)度，噴霧干燥，干法壓制成型。
輥道窯一次燒成，燒成溫度1200±8℃，燒成周期150分鐘。
實施例4本發(fā)明所述的紅外陶瓷電熱基板，坯體配料重量百分組成為粘土48％、長石46％和石英6％。
以陶瓷坯體配料為基數(shù)，外加下列重量比例的添加劑過300目篩的含碳量95％的導(dǎo)電石墨粉16％，過300目篩的碳化硅粉料5％。
表面活性劑偏硅酸鈉0.7％、三聚磷酸鈉0.09％和腐植酸鈉0.6％和0.3％的甲基纖維素鈉懸浮劑。
各配料研磨后過230目篩控制研磨細(xì)度，噴霧干燥，干法壓制成型。
輥道窯一次燒成，燒成溫度1200±7℃，燒成周期160分鐘。
實施例5本發(fā)明所述的紅外陶瓷電熱基板，坯體配料重量百分組成為粘土50％、長石50％。
以陶瓷坯體配料為基數(shù)，外加下列重量比例的添加劑過180目篩的含碳量93％的導(dǎo)電石墨粉11％，過200目篩的碳化硅粉料9％。
表面活性劑0.05～4％偏硅酸鈉0.7％和腐植酸鈉0.8％。
各配料研磨后過280目篩控制研磨細(xì)度，噴霧干燥，干法壓制成型。
輥道窯一次燒成，燒成溫度1200±10℃，燒成周期140分鐘。
實施例6本發(fā)明所述的紅外陶瓷電熱基板，坯體配料重量百分組成為粘土40％、長石7％、石英10％、硅灰石40％、石灰石3％。
以陶瓷坯體配料為基數(shù)，外加下列重量比例的添加劑過200目篩的含碳量88％的導(dǎo)電石墨粉6％，過220目篩的碳化硅粉料8％。
表面活性劑三聚磷酸鈉0.1％和腐植酸鈉0.6％，懸浮劑甲基纖維素鈉0.2％和木質(zhì)素0.2％。
各配料研磨后過260目篩控制研磨細(xì)度，噴霧干燥，干法壓制成型。
輥道窯一次燒成，燒成溫度1100±6℃，燒成周期100分鐘。
實施例7本發(fā)明所述的紅外陶瓷電熱基板，坯體配料重量百分組成為粘土45％、長石8％、石英9％、透輝石38％。
以陶瓷坯體配料為基數(shù)，外加下列重量比例的添加劑過500目篩的含碳量70％的導(dǎo)電石墨粉15％，過350目篩的碳化硅粉料10％。
表面活性劑偏硅酸鈉1％、三聚磷酸鈉0.12％和腐植酸鈉0.3％；懸浮劑甲基纖維素鈉0.2％、木質(zhì)素0.2％和皂土0.1％。
各配料研磨后過350目篩控制研磨細(xì)度，噴霧干燥，干法壓制成型。
輥道窯一次燒成，燒成溫度1080±6℃，燒成周期60分鐘。
實施例8本發(fā)明所述的紅外陶瓷電熱基板，坯體配料重量百分組成為粘土46％、長石45％和石英9％。
以陶瓷坯體配料為基數(shù)，外加下列重量比例的添加劑過350目篩的含碳量40％的導(dǎo)電石墨粉8％，過250目篩的碳化硅粉料13％。
表面活性劑偏硅酸鈉1.2％和腐植酸鈉0.4％；懸浮劑甲基纖維素鈉0.3％和皂土0.1％。
各配料研磨后過300目篩控制研磨細(xì)度，噴霧干燥，干法壓制成型。
輥道窯一次燒成，燒成溫度1230±5℃，燒成周期110分鐘。
實施例9本發(fā)明所述的紅外陶瓷電熱基板，坯體配料重量百分組成為粘土46％、長石7％、石英9％、硅灰石38％。
以陶瓷坯體配料為基數(shù)，外加下列重量比例的添加劑過200目篩的含碳量88％的導(dǎo)電石墨粉6％，過220目篩的碳化硅粉料8％。
表面活性劑三聚磷酸鈉0.1％和腐植酸鈉0.6％，懸浮劑甲基纖維素鈉0.4％。
各配料研磨后過260目篩控制研磨細(xì)度，噴霧干燥，干法壓制成型。
輥道窯一次燒成，燒成溫度1000±6℃，燒成周期105分鐘。
實施例10本發(fā)明所述的紅外陶瓷電熱基板，坯體配料重量百分組成為粘土48％、長石46％和石英6％。
以陶瓷坯體配料為基數(shù)，外加下列重量比例的添加劑過300目篩的含碳量95％的導(dǎo)電石墨粉16％，過300目篩的碳化硅粉料5％。
表面活性劑三聚磷酸鈉0.09％和腐植酸鈉0.6％和0.5％的木質(zhì)素懸浮劑。
各配料研磨后過230目篩控制研磨細(xì)度，濕法擠壓成型。
輥道窯燒成，燒成溫度1200±7℃，燒成周期170分鐘。
實施例11本發(fā)明所述的紅外陶瓷電熱基板，坯體配料重量百分組成為粘土52％、長石5％、石英8％、透輝石35％。
以陶瓷坯體配料為基數(shù)，外加下列重量比例的添加劑過260目篩的含碳量50％的導(dǎo)電石墨粉15％，過220目篩的碳化硅粉料10％。
表面活性劑偏硅酸鈉1％、三聚磷酸鈉0.06％和腐植酸鈉0.2％。
各配料研磨后過200目篩控制研磨細(xì)度，噴霧干燥，干法壓制成型。
輥道窯一次燒成，燒成溫度1130±5℃，燒成周期90分鐘。
實施例12本發(fā)明所述的紅外陶瓷電熱基板，坯體配料重量百分組成為粘土55％、長石42％和石英3％。
以陶瓷坯體配料為基數(shù)，外加下列重量比例的添加劑過280目篩的含碳量73％的導(dǎo)電石墨粉10％，過220目篩的碳化硅粉料10％；表面活性劑偏硅酸鈉0.8％、三聚磷酸鈉0.06％和腐植酸鈉0.2％。
各配料研磨后過280目篩控制研磨細(xì)度，噴霧干燥，干法壓制成型。
輥道窯一次燒成，燒成溫度1180±6℃，燒成周期130分鐘。
權(quán)利要求
1.一種紅外陶瓷電熱基板，有外表面的陶瓷絕緣層和中間的陶瓷導(dǎo)電層，經(jīng)配料、成型和燒成制成，其特征在于陶瓷絕緣層和陶瓷導(dǎo)電層為同一配料，其配料以陶瓷坯體配料為基數(shù)，外加下列重量比例的添加劑導(dǎo)電石墨1～20％和碳化硅1～20％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外陶瓷電熱基板，其特征在于配料中還外加有下列重量比例的漿料性能調(diào)節(jié)添加劑表面活性劑0.05～4％和懸浮劑0～1％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅外陶瓷電熱基板，其特征在于表面活性劑為偏硅酸鈉、三聚磷酸鈉或腐植酸鈉中的一種或任意兩種或三種的任意比例的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的紅外陶瓷電熱基板，其特征在于外加的表面活性劑為偏硅酸鈉、三聚磷酸鈉和腐植酸鈉三者的混合物，其中，偏硅酸鈉0.5～2％、三聚磷酸鈉0.05～0.2％和腐植酸鈉0.1～1％。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紅外陶瓷電熱基板，其特征在于懸浮劑為甲基纖維素鈉、木質(zhì)素或皂土中的一種或任意兩種或三種的任意比例的組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的紅外陶瓷電熱基板，其特征在于導(dǎo)電石墨為含碳量30～99.99％的石墨粉。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的紅外陶瓷電熱基板，其特征在于石墨粉為過10～600目篩的石墨粉料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的紅外陶瓷電熱基板，其特征在于碳化硅為過100～400目篩的碳化硅粉料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外陶瓷電熱基板的制備方法，經(jīng)配料、成型和燒成制成，其特征在于陶瓷坯體配料為墻地磚坯體配料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的紅外陶瓷電熱基板的制備方法，其特征在于成型采用干法壓制成型，燒成采用輥道窯一次燒成。
全文摘要
本發(fā)明紅外陶瓷電熱基板，為特種陶瓷，也屬于新型電熱元器件，有外表面的陶瓷絕緣層和中間的陶瓷導(dǎo)電層，經(jīng)配料、成型和燒成制成，其陶瓷絕緣層和陶瓷導(dǎo)電層為同一配料，配料以陶瓷坯體配料為基數(shù)，外加下列重量比例的添加劑導(dǎo)電石墨1～20％和碳化硅1～20％。設(shè)計巧妙，制備簡單易行，良好的外表面陶瓷絕緣層保證了良好的絕緣性能，安全可靠，在電阻發(fā)熱的同時，還獲得了陶瓷本身具有的較強的紅外線，大大提高了電熱轉(zhuǎn)化率，試驗表明，其電熱轉(zhuǎn)化率可達(dá)99.6％以上。適用于24～380伏的高、中、低各種電壓，發(fā)熱溫度為30～500℃，具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，可直接制作成加熱墻磚、加熱地磚等，也可以制作成加熱元器件。
文檔編號H05B3/22GK1731897SQ20051004329
公開日2006年2月8日 申請日期2005年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月28日
發(fā)明者李世良 申請人:山東皇冠控股集團有限公司