專利名稱：陶瓷中空板膠結成型方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及陶瓷制品的制造和陶瓷制品用于太陽能、遠紅外、散熱器的技 術領域，具體說是將通孔板、多孔板用膠接、套接的方法成型為黑色陶瓷中空 板用作太陽能吸熱板、遠紅外輻射板、遠紅外散熱板等。(二) 背景技術太陽能利用主要分為光電利用、光熱利用方式，目前光熱利用主要是太陽 能熱水器，太陽能熱水器分為悶曬式和循環(huán)式，循環(huán)式效率較高，其集熱體主 要采用金屬管板式集熱體和真空玻璃管式集熱體，金屬管板式集熱體也稱作平 板式集熱體。兩者均存在以下不足l.金屬管板式集熱體主要采用銅、鋁等材 料，真空玻璃管集熱體結構和制造工藝相對復雜，以每平方米吸熱面積計算兩 者的價格都比較高。2.兩者均采用低溫涂覆的黑色陽光吸收涂料，在長期的陽 光作用下會有一定程度的老化使陽光吸收率衰減，金屬易腐蝕、真空玻璃管內 的真空度會逐步下降，都是導致壽命和效率問題的重要原因。3.由于材料、結 構、成本和壽命等原因難與建筑物結合為一體。涂裝業(yè)、食品業(yè)、紡織業(yè)、印染業(yè)、糧食干燥等，需要大量耗能的干燥過 程，干燥過程主要是驅除產品中的水分和有機揮發(fā)物，使其分子加快振動、運 動速度，增加動能直至從產品中逃逸出來予以排除，熱力干燥是對產品由外向 里逐步加熱，其缺點是效率較低，易使產品表面先成膜，內部揮發(fā)物再穿透表 面膜層排除，表面容易產生氣孔和鼓泡，引起質量問題。遠紅外射線對有機物 具有一定穿透力可使內外同時升溫有利于內部水分和有機揮發(fā)物的排出，提高效率和產品質量，遠紅外射線通常是指波長為2.5 25u的射線，目前遠紅外加熱器多使用表面涂有遠紅外涂層的碳化硅、紅外燈和石英玻璃管等元件，價格都比較高，紅外涂層一般輻射率為0.83 0.95，長期使用紅外輻射率會下降， 涂層易剝落污染被干燥物，紅外燈發(fā)熱體溫度偏高，波長偏于近紅外，石英玻 璃管能量分布相對集中，對多種干燥對象的普適性受到影響。室內取暖大量采用金屬散熱片，或稱暖氣片， 一般安裝在墻邊或窗臺下， 散熱片被介質加熱時散發(fā)熱量，除少量熱量以輻射和空氣傳導形式散發(fā)外，大 部分熱量由上升熱氣流帶動室內空氣對流循環(huán)將熱量傳輸到室內各部分，二十 世紀后半期人們發(fā)現(xiàn)室內上升熱氣流防礙塵埃的沉降，容易將地面和地面附近 的灰塵和灰塵所攜帶的細菌隨氣流散布到室內各層高度，容易被人體吸入而不 利于健康，所以提出應使散熱片的熱量更多采用紅外輻射的方式，減少傳導和 對流的方式，并且遠紅外輻射可以促進人體血液循環(huán)，更有利于身體健康，從 而提出盡量采用遠紅外散熱片的要求，但是由于紅外涂料價格高、易脫落，遠 紅外散熱片并未得到充分的推廣。以前散熱片多采用鑄鐵散熱片，由于生產勞 動條件差、外形不美觀、占地多，其生產量逐年減少，取而代之是中空鋼質散 熱板，外表面有各色涂料和圖案，單板厚度較薄，占地較少，然而熱水對鋼材 尤其是焊縫有很強的腐蝕性，為此人們采用各種具有較強粘附力、結合力的防 腐涂料注入散熱板內腔，覆蓋內表面，以期提高鋼質散熱片的壽命，由于結構 較復雜，難以實現(xiàn)覆蓋的嚴密性和長期性，使鋼質散熱板的使用壽命一直成為 難題，銅質散熱板成本過高。本發(fā)明人申報并取得的中國發(fā)明專利CN85102464 "黑色陶瓷制品原料的生 產方法及其制品"、CN86104984 "—種陶粉末"敘述了以提釩尾渣為原料之一生 產各種黑色陶瓷制品的方法，這種黑色陶瓷稱作釩鈦黑瓷。此發(fā)明又以"陶瓷 粉末及其制品"(Ceramrc powder and drticles)為名稱申報并已取得九國外國發(fā)明專利證書，分別是美國專利4737477、日本專利1736801、英、法、德、 奧地利專利(歐洲專利局)0201179、澳大利亞專利578815、新加坡專利1009/91、 芬蘭專利81336和香港專利1077/1991。 二十世紀80年代后期本發(fā)明人申報了 "黑色陶瓷太陽瓦"、"黑色陶瓷攔板式太陽能集熱器"、"黑色陶瓷太陽能房頂"、 "陶瓷套管式紅外元件"、"組合式陶瓷套管紅外加熱器"、"黑色陶瓷紅外椅" 等專利，本世紀初本發(fā)明人申報了 "陶瓷太陽板"、"復合陶瓷中空太陽能集熱 板的制造方法"、"一種新型太陽能房頂的結構和材料"、"陶瓷太陽板集熱器的 制造和安裝方法"、"在陶瓷太陽板上復合立體網狀黑瓷陽光吸收層的方法"、"黑 瓷復合陶瓷太陽板"等專利。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的用膠接或套接陶瓷通孔板、多孔板的方法生產陶瓷太陽板、 陶瓷遠紅外輻射板、陶瓷遠紅外散熱板。 本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的復合陶瓷通孔板的制造方法以普通陶瓷原料經常規(guī)陶瓷原料處理方法制成泥料，采用多孔模具由真空擠制機擠制方法擠出成型為多孔通孔板，簡稱多 孔板，經加工使通孔在兩端處互相連通，成為兩端通孔相連的通孔板，以提釩 尾渣或其他富含第四周期過渡金屬元素的工業(yè)廢棄物或(和)天然礦物或(和) 化合物等黑色著色物質單獨或與普通陶瓷原料混合后磨成黑色泥漿，將此黑色 泥漿覆蓋在陶瓷多孔板、通孔板素坯表面，經干燥、燒成，即得到基體是普通 陶瓷，表面是黑色陶瓷層和立體網狀黑色陶瓷層的復合陶瓷多孔板、通孔板。均質陶瓷通孔板的制造方法以提釩尾渣或(和)其他富含第四周期過渡 金屬元素的工業(yè)廢渣或(和)富含第四周期過渡金屬元素的金屬礦物與普通陶 瓷原料經常規(guī)陶瓷原料處理方法制成泥料，采用多孔模具由真空擠制機擠制方法擠出成型為多孔通孔板，簡稱多孔板，經加工使通孔在兩端處互相連通，成 為兩端通孔相連的通孔板，經干燥、燒成，即得到整體為黑色或深色的均質陶 瓷多孔板、通孔板。上述黑色陶瓷或黑色陶瓷層陽光吸收率約0.9，紅外輻射率0.83 0.95， 紅外輻射曲線平緩，在2.5y 25u波段內均可高于0.8，可廣泛適應各種加熱 對象。復合陶瓷通孔板、均質陶瓷通孔板統(tǒng)稱陶瓷通孔板，同樣，經燒成的復合 陶瓷多孔板、均質陶瓷多孔板統(tǒng)稱陶瓷多孔板。以普通陶瓷原料經常規(guī)陶瓷制品生產方法制造陶瓷端頭板、陶瓷進出管口、 帶進出管口的陶瓷端頭板、大管口陶瓷端頭板、大管口陶瓷套接端頭板、多孔 陶瓷套接接頭、單孔陶瓷套接接頭，其表面均可復合黑瓷層。用膠粘劑將陶瓷通孔板、陶瓷端頭板、陶瓷進出管口三者或將陶瓷通孔板、 帶進出管口的陶瓷端頭板兩者粘接為一體，成為膠結型陶瓷中空板，可用作以 液體和小流量氣體為介質的陶瓷太陽板、遠紅外散熱板(建筑取暖用的暖氣板)， 用膠粘劑將陶瓷通孔板、大管口陶瓷端頭板、多孔陶瓷接頭或單孔陶瓷接頭粘 接為一體，成為膠接型大通道陶瓷中空板，可用作以大流量流體為介質的陶瓷 太陽板、遠紅外散熱板和遠紅外輻射板。所述的膠結劑是耐水、耐高溫、抗老 化、高強度的結構膠。所述的膠粘劑是環(huán)氧類、酚醛類、有機硅類、含氮雜環(huán)類、硅酸鹽類、磷 酸鹽類等各種有機、無機膠粘劑，環(huán)氧類、酚醛類、有機硅類、含氮雜環(huán)類等 有機膠粘劑長期耐高溫溫度可以達到200 400°C，硅酸鹽類、磷酸鹽類等無機 膠粘劑長期耐高溫溫度可達到900 1700°C，兩者都可以長期承受零下幾十度的 低溫，陶瓷太陽板、建筑取暖用遠紅外散熱板在極端情況下的環(huán)境、使用溫度是-3(TC (冬夜)至200'C (太陽板空曬)，可以采用有機膠粘劑，遠紅外輻射板 的使用溫度為400 60(TC， 一般主要采用無機膠粘劑。上述陶瓷中空板也可從各部件陶瓷素坯開始采用陶瓷泥漿粘接，經干燥、 燒成，成為大通道全陶瓷中空板，用作太陽板、遠紅外散熱板、遠紅外輻射板。對于多塊陶瓷通孔板和陶瓷多孔板相連接的結構，接頭處可采用柔性連接， 即采用固化后有一定彈性的膠粘劑或在彈性膠粘劑中摻入進一步提高柔性和強 度的纖維材料或采用彈性材料制造的套接接頭和套接端頭板，如硅橡膠就是有 代表性的彈性膠粘劑和彈性材料，多種經改性的有機材料都有一定的彈性，套 接接頭和套接端頭板可以是有機材料與金屬彈性體的復合制品。陶瓷中空板用作太陽板、遠紅外散熱板、遠紅外輻射板，成本低、壽命長、 黑色表面不退色、不老化、陽光吸收率和遠紅外輻射率不易衰減，具有壽命期 間較高的平均效率。用膠粘劑將陶瓷通孔板、陶瓷端頭板、陶瓷進出管口、帶進出管口的陶瓷 端頭板，大管口陶瓷端頭板、大管口陶瓷套接端頭板、陶瓷多孔板、多孔陶瓷 套接接頭、單孔陶瓷套接接頭粘接成為膠結型陶瓷中空板、大通道陶瓷中空板、 大通道組合式陶瓷中空板，用作陶瓷太陽板、遠紅外散熱板、遠紅外輻射板， 用于太陽能集熱、建筑取暖、遠紅外干燥。膠粘劑是環(huán)氧類、酚醛類、有機硅類、含氮雜環(huán)類有機膠粘劑或硅酸鹽類、 磷酸鹽類無機膠粘劑，有機膠粘劑用于使用溫度較低的太陽板、遠紅外散熱板， 無機膠粘劑用于使用溫度較高的遠紅外輻射板。陶瓷中空板是由陶瓷通孔板、陶瓷端頭板、陶瓷進出管口或陶瓷通孔板、 帶進出管口的陶瓷端頭板膠接而成，用作陶瓷太陽板、陶瓷遠紅外散熱板。大通道陶瓷中空板是由陶瓷通孔板與大管口陶瓷端頭板或陶瓷通孔板與大管口陶瓷套接端頭板膠接而成，用作大通道陶瓷太陽板、大通道陶瓷遠紅外散 熱板、大通道陶瓷遠紅外輻射板，應用于液體或氣體流量較大的裝置中。大通道組合式陶瓷中空板的兩端是大管口陶瓷端頭板或大管口陶瓷套接端 頭板，與其相鄰部分是陶瓷通孔板，中間部分是陶瓷通孔板或陶瓷多孔板，通孔板之間、多孔板之間或兩者之間的連接采用多孔陶瓷套接接頭或單孔陶瓷套 接接頭，將上述各件用膠粘劑膠接為一體，成為大通道組合式陶瓷中空板，用 作大通道組合式陶瓷太陽板、大通道組合式陶瓷遠紅外散熱板、大通道組合式 陶瓷遠紅外輻射板。大通道組合式陶瓷中空板也可采用彈性材料進行柔性連接。 遠紅外電熱輻射板由通孔板或多孔板的孔內穿入電熱體組成。 以下結合附圖詳細說明本發(fā)明的特點

圖1表示將多孔板素坯1加工成通孔板素坯再燒成為陶瓷通孔板2，再將兩端通 孔相連的陶瓷通孔板與帶進出管口的陶瓷端頭板膠接成為膠結型陶瓷中空板， 此中空板可作為液體、氣體為介質的太陽板和遠紅外散熱器。圖2表示將多孔板素坯1加工成通孔板素坯再燒成為陶瓷通孔板2，再將兩端通孔相連的陶瓷通孔板、陶瓷端頭板和陶瓷進出管口三者膠接成為膠結型陶瓷中 空板，此中空板可作為液體、氣體為介質的太陽板和遠紅外散熱器。圖3表示大管口陶瓷端頭板、大管口陶瓷套接端頭板、陶瓷通孔板、陶瓷多孔板、多孔陶瓷套接接頭、單孔陶瓷套接接頭的結構和相互間的各種連接、結合方式，圖3總體表示的是大通道組合式陶瓷中空板。圖4表示由大管口彈性套接端頭板、陶瓷半通孔板、陶瓷多孔板、彈性帶圈組 成的大通道組合式陶瓷中空板。圖中I——多孔板素坯 2——陶瓷通孔板 3——帶進出管口的陶瓷端頭板4——陶瓷中空板 5——陶瓷進出管口 6——陶瓷端頭板 7——膠粘劑 8——大管口陶瓷端頭板9——多孔陶瓷套接接頭 10——陶瓷多孔板II——單孔陶瓷套接接頭 12——大管口陶瓷套接端頭板13——大管口彈性套接端頭板 14——陶瓷半通孔板 15——彈性帶圈 (五)具體實施方案 實施例1. 將陶瓷通孔板以環(huán)氧樹脂膠接帶進出管口的陶瓷端頭板，加熱固化成為膠結 型陶瓷中空板，用作陶瓷太陽板、陶瓷遠紅外散熱板。2. 如實施例1所述的陶瓷中空板，所述的膠粘劑采用酚醛樹脂薄膜，用作陶瓷 太陽板、陶瓷遠紅外散熱板。3. 如實施例1所述的陶瓷中空板，所述的膠粘劑采用硅橡膠膠粘劑，用作陶瓷 太陽板、陶瓷遠紅外散熱板。4. 如實施例1所述的陶瓷太陽板，所述的膠粘劑采用聚酰亞胺膠粘劑，用作陶 瓷太陽板、陶瓷遠紅外散熱板。5. 將陶瓷通孔板兩端以硅橡膠等有機膠粘劑膠接大管口陶瓷端頭板或大管口 陶瓷套接端頭板形成大通道陶瓷中空板，可用作以大流量液體和氣體為介質的 太陽板、遠紅外散熱板(暖氣)。6. 如實施例5所述的大通道陶瓷中空板，所述的膠粘劑采用氧化銅-磷酸等無 機膠粘劑，用作熱燃氣為加熱介質的遠紅外輻射板，介質溫度60(TC。7. 兩端頭為大管口陶瓷套接端頭板，相鄰部分采用陶瓷通孔板，中間部位采用 陶瓷多孔板、陶瓷套接接頭，以酚醛樹脂等有機膠粘劑相膠接形成大通道組合式陶瓷中空板，可用作大流量液體和氣體為介質的太陽板、遠紅外散熱板。8. 如實施例7所述的大通道組合式陶瓷中空板，所述的膠粘劑采用硅酸鋁-氧 化鋯等無機膠粘劑，用作熱燃氣為介質的遠紅外輻射板。9. 在單塊或多塊陶瓷通孔板、陶瓷多孔板的孔中穿入電發(fā)熱體，即成為陶瓷遠 紅外輻射板。10. 制造尺寸稍大的陶瓷多孔板素坯，切短后經加工成為多孔陶瓷套接接頭素 坯，經干燥、燒成，成為多孔陶瓷套接接頭。11. 以干壓方法成型陶瓷套接接頭、以石膏模注漿成型、熱壓鑄失蠟法成型、 半干壓成型大管口陶瓷端頭板或大管口陶瓷套接端頭板素坯，經干燥、燒結為 陶瓷制品。12. 如實施例7所述的大通道組合式陶瓷中空板，所述的膠粘劑采用硅橡膠內 摻入有機纖維。13. 兩端頭為大管口彈性套接端頭板與相鄰的陶瓷半通孔板相套接，中間部位采 用陶瓷多孔板，半通孔板與多孔板之間，多孔板與多孔板之間采用彈性帶圈套 結形成大通道組合式陶瓷中空板，可用作大流量介質的太陽板、散熱板，主要 用于空氣為介質的太陽板。
權利要求
1. 陶瓷中空板膠結成型方法及其應用，其特征在于將陶瓷通孔板、陶瓷端頭板、陶瓷進出管口、帶進出管口的陶瓷端頭板，大管口陶瓷端頭板、大管口陶瓷套接端頭板、陶瓷多孔板、多孔陶瓷套接接頭、單孔陶瓷套接接頭、陶瓷半通孔板、大管口彈性套接端頭板、彈性帶圈粘接或套接成為膠結型或套接型陶瓷中空板、大通道陶瓷中空板、大通道組合式陶瓷中空板，用作陶瓷太陽板、遠紅外散熱板、遠紅外輻射板，用于太陽能集熱、建筑取暖、遠紅外干燥。
2. 根據權利要求l所述陶瓷中空板膠結成型方法及其應用，其特征在于所述的 膠粘劑是環(huán)氧類、酚醛類、有機硅類、含氮雜環(huán)類有機膠粘劑或硅酸鹽類、磷 酸鹽類無機膠粘劑，有機膠粘劑用于使用溫度較低的太陽板、遠紅外散熱板， 無機膠粘劑用于使用溫度較高的遠紅外輻射板。
3. 根據權利要求l所述陶瓷中空板膠結成型方法及其應用，其特征在于所述的 陶瓷中空板是由陶瓷通孔板、陶瓷端頭板、陶瓷進出管口或陶瓷通孔板、帶進 出管口的陶瓷端頭板膠接而成，用作陶瓷太陽板、陶瓷遠紅外散熱板。
4. 根據權利要求l所述陶瓷中空板膠結成型方法及其應用，其特征在于所述的 大通道陶瓷中空板是由陶瓷通孔板與大管口陶瓷端頭板或陶瓷通孔板與大管口 陶瓷套接端頭板膠接而成，用作大通道陶瓷太陽板、大通道陶瓷遠紅外散熱板、 大通道陶瓷遠紅外輻射板，應用于液體或氣體流量較大的裝置中。
5. 根據權利要求l所述陶瓷中空板膠結成型方法及其應用，其特征在于所述的 大通道組合式陶瓷中空板的兩端是大管口陶瓷端頭板或大管口陶瓷套接端頭 板，與其相鄰部分是陶瓷通孔板或陶瓷半通孔板，中間部分是陶瓷通孔板或陶 瓷多孔板，通孔板之間、多孔板之間或通孔板與多孔板之間的連接采用多孔陶 瓷套接接頭或單孔陶瓷套接接頭，將上述各件用膠粘劑膠接為一體，成為大通 道組合式陶瓷中空板，用作大通道組合式陶瓷太陽板、大通道組合式陶瓷遠紅外散熱板、大通道組合式陶瓷遠紅外輻射板。
6. 根據權利要求l所述陶瓷中空板膠結成型方法及其應用，其特征在于所述的 遠紅外電熱輻射板由通孔板或多孔板的孔內穿入電熱體組成。
7. 根據權利要求l所述陶瓷中空板膠結成型方法及其應用，其特征在于所述的 大通道組合式陶瓷中空板，對于多塊陶瓷通孔板和陶瓷多孔板相連接的結構， 接頭處可采用柔性連接，即采用固化后有一定彈性的膠粘劑或在彈性膠粘劑中 摻入進一步提高柔性和強度的纖維材料或采用彈性材料制造的套接接頭和套接 端頭板。
8. 根據權利要求l所述陶瓷中空板膠結成型方法及其應用，其特征在于所述的 套接接頭和套接端頭板是有機材料與金屬彈性體的復合制品。
全文摘要
“陶瓷中空板膠結成型方法及其應用”是用有機或無機膠粘劑將陶瓷通孔板、陶瓷端頭板、陶瓷進出管口或將陶瓷通孔板、帶進出口的陶瓷端頭板或將陶瓷通孔板、大管口陶瓷端頭板或將陶瓷通孔板、大管口陶瓷套接端頭板粘接為一體，成為大通道膠結型陶瓷中空板，將大管口陶瓷端頭板或大管口陶瓷套接端頭板與多件陶瓷通孔板、陶瓷多孔板、多孔陶瓷套接接頭、單孔陶瓷套接接頭粘接為一體，成為大通道組合式膠結型陶瓷中空板，所述的膠粘劑是耐水、耐高溫、抗老化、高強度的有機或無機結構膠。膠結型陶瓷中空板可用作陶瓷太陽板、陶瓷遠紅外散熱板、陶瓷遠紅外輻射板，用于太陽能集熱、建筑取暖、遠紅外干燥，膠結型陶瓷中空板與現(xiàn)有相應的傳統(tǒng)產品相比，具有成本低、壽命長，壽命期間平均工作效率比較高的特點。
文檔編號B28B1/00GK101264626SQ20071001339
公開日2008年9月17日 申請日期2007年3月15日 優(yōu)先權日2007年3月15日
發(fā)明者修大鵬, 曹樹梁, 楊玉國, 王啟春, 王立剛, 石延嶺, 濱 蔡, 許建麗, 許建華, 谷勝利 申請人:曹樹梁