CN103030419A - 紫砂泡沫滤水陶瓷的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种紫砂泡沫滤水陶瓷的制备方法，其特征在于包含的步骤为：步骤一是生产紫砂泥料，步骤二是生产紫砂浆料，步骤三是生产紫砂泡沫陶瓷坯体，步骤四是生产紫砂泡沫陶瓷素坯，步骤五是生产紫砂泡沫陶瓷。其优点为：该方法工艺简单、易于实施，设备要求不高，紫砂泡沫陶瓷的孔径及孔隙可控；用该方法生产出的产品具有良好的过滤吸附效果及保健作用，用该方法生产出的产品可应用于饮用水过滤、净化等领域，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种泡沫陶瓷，尤其是涉及一种紫砂泡沫滤水陶瓷的制备方法。
背景技术
紫砂是以含铁量较高的粘土为主要原料经高温烧制而形成。根据地质学报告，紫砂是指矿石成分含二氧化硅（SiO2）、三氧化二铝（Al2O3）、三氧化二铁（Fe2O3）较高的陶土。紫砂的特征是表面具有颗粒质感，断面在显微镜下气孔呈双重气孔，紫砂材料的双重气孔是团状颗粒和微小粒子在烧成过程中相互融合团状颗粒中的结构性气孔和微小颗粒的气孔结合产生的链状气孔。紫砂其本身有独特的优势，紫砂产品不用上釉，有砂质感，用紫砂壶泡茶，其传热缓慢，冷热急变性好，消炎消毒无异味，有保健作用。紫砂富含铁，还含有多种人体所需微量元素，因此，能分解食物中的脂肪，降低胆固醇，对于保健防病，防止人体摄入过多的铝离子而早衰、老年痴呆症、儿童助长益智、女士纤体美容都有妙不可言的功效。科学实验证明，远红外线对纯净水有辅助矿化作用，纯净水经过紫砂炊具煲煮后，将矿化成pH值呈7.1左右的弱碱性，有利于人体弱碱性健康体质的形成。
泡沫陶瓷是一种造型上像泡沫状的多孔陶瓷，是继普通多孔陶瓷、蜂窝多孔陶瓷之后发展起来的第三代多孔陶瓷产品。泡沫陶瓷开口孔隙率高达70%-90%，是一类含有较多孔洞的无机材料，其主要是利用材料中孔洞结构与材质相结合而具有的独特性质来达到所需要的各种性能。泡沫陶瓷具有巨大的气孔表面积和巨大的气孔率；可调节的气孔形状、气孔孔径及其分布；气孔在三维空间的连通、分布可调；具有优良的热、磁、光、化学等功能的特点。
用作过滤材料的泡沫陶瓷材料具有较窄的孔径分布范围和较高的气孔率与比表面积，被过滤物与陶瓷材料充分接触，其中的悬浮物、胶体物及微生物等污染物质被阻截在过滤介质表面或内部，过滤效果良好。泡沫陶瓷过滤材料经过一段时间的使用后，用气体或者液体进行反冲洗，即可恢复原有的过滤能力。
以紫砂泥为原料制备的紫砂泡沫陶瓷，一方面能充分发挥紫砂的原有作用，另一方面能起到泡沫陶瓷的过滤及吸附作用，可用于过滤饮用水，具有广阔的应用前景。
目前紫砂的应用主要集中于利用紫砂制备紫砂壶工艺品和紫砂煲等，在水处理方面也是将紫砂作为容器来使用，如中国专利（CN 1593309A，CN 1377851A），不能充分发挥紫砂的作用。多孔陶瓷方面，郝佳瑞等制备了硅藻土/高岭土复合多孔陶瓷（郝佳瑞，贾旭宏，严春杰，硅藻土/高岭土复合多孔陶瓷的制备，非金属矿，2009年11月，第32卷第6期，26-29），
王洪升等制备了氮化硅泡沫陶瓷（CN 102093076A），吉晓莉等用高岭土、磷石膏及赤泥制备了轻质多孔陶瓷（CN102633528A），这些多孔陶瓷均没有涉及紫砂，没有紫砂功能化的作用。目前还没有将紫砂制成泡沫陶瓷并将其应用于滤水方面的报导。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种孔径及孔隙可控的紫砂泡沫滤水陶瓷的制备方法，该方法工艺简单、易于实施，设备要求不高，具有广阔的应用前景。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为，其是一种紫砂泡沫陶瓷的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一 生产紫砂泥料
将紫砂泥经过选料、破碎、除杂及过筛后，得到粒度大约为40-150微米的紫砂泥颗粒，再将紫砂泥颗粒用球磨机进行干法或湿法研磨后放进料浆池中，又将料浆池中的紫砂泥浆用板式压滤机进行脱水，脱水后的紫砂泥浆含水率为15-25%，然后再进行练泥和贮存陈腐，得到所需的紫砂泥料；
步骤二 生产紫砂浆料
在所述紫砂泥料中加入30%-70%的水，然后再在加水后的紫砂泥料中加入0%-30%的造孔剂，进行混合，获得紫砂浆料，它们为质量百分比；
步骤三 生产紫砂泡沫陶瓷坯体
将有机泡沫材料按设计要求制成所需的有机泡沫坯体，再将有机泡沫坯体反复挤压以排除空气，然后将排除空气后的泡沫坯体置于所述紫砂浆料中浸渍，使所述紫砂浆料充分地涂覆在有机泡沫坯体上，然后挤压除去多余的浆料， 浸渍挤压过程可重复1-10次，得到紫砂泡沫陶瓷坯体；
步骤四 生产紫砂泡沫陶瓷素坯
将所述紫砂泡沫陶瓷坯体置于干燥箱内干燥，干燥温度为60-120℃，干燥时间为5-24小时，得到干燥的紫砂泡沫陶瓷素坯；
步骤五 生产紫砂泡沫陶瓷
将所述紫砂泡沫陶瓷素坯置于烧结炉中进行烧结，烧结温度为1000-1300℃，烧结时间为3-8小时，使有机泡沫挥发，冷却后得到紫砂泡沫陶瓷。
所述紫砂泥是一种含丰富铁质的含水铝硅酸盐矿物粘土，是由地壳中含长石类岩石经过长期风化与地质作用而生成的，主要成分有二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、二氧化锰、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、氧化钛及结晶水。
所述步骤二中的造孔剂为淀粉、碳粉及木屑中的一种或其中几种的混合物。
所述步骤三中的有机泡沫材料可以为软质聚氨基甲酸已酯(聚氨酯)、聚氯乙烯、聚苯乙烯、胶乳及纤维素中的一种。
所述步骤三中的将泡沫坯体置于紫砂浆料中浸渍，浸渍方法可以为常压吸附法、真空吸附法、机械滚压法及手工揉搓法中的一种。
本发明与现有技术相比的优点是：该方法工艺简单、易于实施，设备要求不高，紫砂泡沫陶瓷的孔径及孔隙可控；用该方法生产出的产品具有良好的过滤吸附效果及保健作用，用该方法生产出的产品可应用于饮用水过滤、净化等领域，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例一所得紫砂泡沫陶瓷截面的显微照片。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对发明的限制。
实施例一
一种紫砂泡沫滤水陶瓷的制备方法，其包含以下步骤：
步骤一 生产紫砂泥料
将紫砂泥经过选料、破碎、除杂及过筛后，得到粒度大约为40-150微米的紫砂泥颗粒，再将紫砂泥颗粒用球磨机进行干法或湿法研磨后放进料浆池中，又将料浆池中的紫砂泥浆用板式压滤机进行脱水，脱水后的紫砂泥浆含水率为20%，然后再进行练泥和贮存陈腐，得到所需的紫砂泥料；
步骤二 生产紫砂浆料
在步骤一中所得到的紫砂泥料中加入40%的水，然后再在加水后的紫砂泥料中加入10%的碳粉，进行混合，获得紫砂浆料，它们为质量百分比；在该步骤中所加水的质量是所述紫砂泥料的质量的40%，所加碳粉的质量是所述紫砂泥料与水混合的质量的10%；
步骤三 生产紫砂泡沫陶瓷坯体
将有机泡沫材料按设计要求制成所需的有机泡沫坯体，再将有机泡沫坯体反复挤压以排除空气，然后将排除空气后的泡沫坯体置于步骤二中所得到的紫砂浆料中用手工揉搓法浸渍，使紫砂浆料充分地涂覆在有机泡沫坯体上，然后挤压除去多余的浆料，浸渍挤压过程可重复3次，得到紫砂泡沫陶瓷坯体；这样紫砂泡沫陶瓷的孔隙结构复制了有机泡沫体的孔隙结构，可以通过选择不同规格的有机泡沫体来控制孔径尺寸，可以通过不同浸渍-挤压次数来控制孔隙率；
步骤四 生产紫砂泡沫陶瓷素坯
将紫砂泡沫陶瓷坯体置于干燥箱内干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为12小时，得到干燥的紫砂泡沫陶瓷素坯；
步骤五 生产紫砂泡沫陶瓷
将紫砂泡沫陶瓷素坯置于烧结炉中进行烧结，烧结温度为1160℃，烧结时间为7小时，使有机泡沫挥发，冷却后得到紫砂泡沫陶瓷。
在本实施例中，所述紫砂泥是是一种含丰富铁质的含水铝硅酸盐矿物粘土，是由地壳中含长石类岩石经过长期风化与地质作用而生成的，主要成分有二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、二氧化锰、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、氧化钛及结晶水。
在本实施例中，所述步骤三中的有机泡沫材料可以为软质聚氨基甲酸已酯(聚氨酯)、聚氯乙烯、聚苯乙烯、胶乳及纤维素中的一种。
实施例二
一种紫砂泡沫滤水陶瓷的制备方法，其包含以下步骤：
步骤一 生产紫砂泥料
将紫砂泥经过选料、破碎、除杂及过筛后，得到粒度大约为40-150微米的紫砂泥颗粒，再将紫砂泥颗粒用球磨机进行干法或湿法研磨后放进料浆池中，又将料浆池中的紫砂泥浆用板式压滤机进行脱水，脱水后的紫砂泥浆含水率为15%，然后再进行练泥和贮存陈腐，得到所需的紫砂泥料；
步骤二 生产紫砂浆料
在所述紫砂泥料中加入55%的水，然后再在加水后的紫砂泥料中加入20%的木屑，进行混合，获得紫砂浆料，它们为质量百分比；在该步骤中所加水的质量是所述紫砂泥料的质量的55%，所加木屑的质量是所述紫砂泥料与水混合的质量的20%；
步骤三 生产紫砂泡沫陶瓷坯体
将有机泡沫材料按设计要求制成所需的有机泡沫坯体，再将有机泡沫坯体反复挤压以排除空气，然后将排除空气后的泡沫坯体置于所述紫砂浆料中用真空吸附法浸渍，使所述紫砂浆料充分地涂覆在有机泡沫坯体上，然后挤压除去多余的浆料，浸渍挤压过程可重复6次，得到紫砂泡沫陶瓷坯体；这样紫砂泡沫陶瓷的孔隙结构复制了有机泡沫体的孔隙结构，可以通过选择不同规格的有机泡沫体来控制孔径尺寸，可以通过不同浸渍-挤压次数来控制孔隙率；
步骤四 生产紫砂泡沫陶瓷素坯
将所述紫砂泡沫陶瓷坯体置于干燥箱内干燥，干燥温度为80℃，干燥时间为16小时，得到干燥的紫砂泡沫陶瓷素坯；
步骤五 生产紫砂泡沫陶瓷
将所述紫砂泡沫陶瓷素坯置于烧结炉中进行烧结，烧结温度为1000℃，烧结时间为8小时，使有机泡沫挥发，冷却后得到紫砂泡沫陶瓷。
在本实施例中，所述紫砂泥是是一种含丰富铁质的含水铝硅酸盐矿物粘土，是由地壳中含长石类岩石经过长期风化与地质作用而生成的，主要成分有二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、二氧化锰、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、氧化钛及结晶水。
在本实施例中，所述步骤三中的有机泡沫材料可以为软质聚氨基甲酸已酯(聚氨酯)、聚氯乙烯、聚苯乙烯、胶乳及纤维素中的一种。
实施例三
一种紫砂泡沫滤水陶瓷的制备方法，其包含以下步骤：
步骤一 生产紫砂泥料
将紫砂泥经过选料、破碎、除杂及过筛后，得到粒度大约为40-150微米的紫砂泥颗粒，再将紫砂泥颗粒用球磨机进行干法或湿法研磨后放进料浆池中，又将料浆池中的紫砂泥浆用板式压滤机进行脱水，脱水后的紫砂泥浆含水率为25%，然后再进行练泥和贮存陈腐，得到所需的紫砂泥料；
步骤二 生产紫砂浆料
在所述紫砂泥料中加入35%的水，然后再在加水后的紫砂泥料中加入30%的淀粉，进行混合，获得紫砂浆料，它们为质量百分比；在该步骤中所加水的质量是所述紫砂泥料的质量的35%，所加淀粉的质量是所述紫砂泥料与水混合的质量的20%；
步骤三 生产紫砂泡沫陶瓷坯体
将有机泡沫材料按设计要求制成所需的有机泡沫坯体，再将有机泡沫坯体反复挤压以排除空气，然后将排除空气后的泡沫坯体置于所述紫砂浆料中用机械滚压法浸渍，使所述紫砂浆料充分地涂覆在有机泡沫坯体上，然后挤压除去多余的浆料，浸渍挤压过程可重复2次，得到紫砂泡沫陶瓷坯体；这样紫砂泡沫陶瓷的孔隙结构复制了有机泡沫体的孔隙结构，可以通过选择不同规格的有机泡沫体来控制孔径尺寸，可以通过不同浸渍-挤压次数来控制孔隙率；
步骤四 生产紫砂泡沫陶瓷素坯
将所述紫砂泡沫陶瓷坯体置于干燥箱内干燥，干燥温度为90℃，干燥时间为18小时，得到干燥的紫砂泡沫陶瓷素坯；
步骤五 生产紫砂泡沫陶瓷
将所述紫砂泡沫陶瓷素坯置于烧结炉中进行烧结，烧结温度为1250℃，烧结时间为5小时，使有机泡沫挥发，冷却后得到紫砂泡沫陶瓷。
在本实施例中，所述紫砂泥是是一种含丰富铁质的含水铝硅酸盐矿物粘土，是由地壳中含长石类岩石经过长期风化与地质作用而生成的，主要成分有二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、二氧化锰、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、氧化钛及结晶水。
在本实施例中，所述步骤三中的有机泡沫材料可以为软质聚氨基甲酸已酯(聚氨酯)、聚氯乙烯、聚苯乙烯、胶乳及纤维素中的一种。
实施例四
一种紫砂泡沫滤水陶瓷的制备方法，其包含以下步骤：
步骤一 生产紫砂泥料
将紫砂泥经过选料、破碎、除杂及过筛后，得到粒度大约为40-150微米的紫砂泥颗粒，再将紫砂泥颗粒用球磨机进行干法或湿法研磨后放进料浆池中，又将料浆池中的紫砂泥浆用板式压滤机进行脱水，脱水后的紫砂泥浆含水率为23%，然后再进行练泥和贮存陈腐，得到所需的紫砂泥料；
步骤二 生产紫砂浆料
在所述紫砂泥料中加入60%的水，然后再在加水后的紫砂泥料中加入25%的木屑和碳粉，进行混合，获得紫砂浆料，它们为质量百分比；在该步骤中所加水的质量是所述紫砂泥料的质量的60%，所加木屑和碳粉的质量是所述紫砂泥料与水混合的质量的25%；
步骤三 生产紫砂泡沫陶瓷坯体
将有机泡沫材料按设计要求制成所需的有机泡沫坯体，再将有机泡沫坯体反复挤压以排除空气，然后将排除空气后的泡沫坯体置于所述紫砂浆料中用真空吸附法浸渍，使所述紫砂浆料充分地涂覆在有机泡沫坯体上，然后挤压除去多余的浆料，浸渍挤压过程可重复9次，得到紫砂泡沫陶瓷坯体；这样紫砂泡沫陶瓷的孔隙结构复制了有机泡沫体的孔隙结构，可以通过选择不同规格的有机泡沫体来控制孔径尺寸，可以通过不同浸渍-挤压次数来控制孔隙率；
步骤四 生产紫砂泡沫陶瓷素坯
将所述紫砂泡沫陶瓷坯体置于干燥箱内干燥，干燥温度为60℃，干燥时间为24小时，得到干燥的紫砂泡沫陶瓷素坯；
步骤五 生产紫砂泡沫陶瓷
将所述紫砂泡沫陶瓷素坯置于烧结炉中进行烧结，烧结温度为1300℃，烧结时间为4小时，使有机泡沫挥发，冷却后得到紫砂泡沫陶瓷。
在本实施例中，所述紫砂泥是是一种含丰富铁质的含水铝硅酸盐矿物粘土，是由地壳中含长石类岩石经过长期风化与地质作用而生成的，主要成分有二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、二氧化锰、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、氧化钛及结晶水。
在本实施例中，所述步骤三中的有机泡沫材料可以为软质聚氨基甲酸已酯(聚氨酯)、聚氯乙烯、聚苯乙烯、胶乳及纤维素中的一种。
实施例五
一种紫砂泡沫滤水陶瓷的制备方法，其包含以下步骤：
步骤一 生产紫砂泥料
将紫砂泥经过选料、破碎、除杂及过筛后，得到粒度大约为40-150微米的紫砂泥颗粒，再将紫砂泥颗粒用球磨机进行干法或湿法研磨后放进料浆池中，又将料浆池中的紫砂泥浆用板式压滤机进行脱水，脱水后的紫砂泥浆含水率为21%，然后再进行练泥和贮存陈腐，得到所需的紫砂泥料；
步骤二 生产紫砂浆料
在所述紫砂泥料中加入45%的水进行混合，获得紫砂浆料，它们为质量百分比；在该步骤中所加水的质量是所述紫砂泥料的质量的45%；
步骤三 生产紫砂泡沫陶瓷坯体
将有机泡沫材料按设计要求制成所需的有机泡沫坯体，再将有机泡沫坯体反复挤压以排除空气，然后将排除空气后的泡沫坯体置于所述紫砂浆料中用真空吸附法浸渍，使所述紫砂浆料充分地涂覆在有机泡沫坯体上，然后挤压除去多余的浆料， 浸渍挤压过程可重复2次，得到紫砂泡沫陶瓷坯体；这样紫砂泡沫陶瓷的孔隙结构复制了有机泡沫体的孔隙结构，可以通过选择不同规格的有机泡沫体来控制孔径尺寸，可以通过不同浸渍-挤压次数来控制孔隙率；
步骤四 生产紫砂泡沫陶瓷素坯
将所述紫砂泡沫陶瓷坯体置于干燥箱内干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为16小时，得到干燥的紫砂泡沫陶瓷素坯；
步骤五 生产紫砂泡沫陶瓷
将所述紫砂泡沫陶瓷素坯置于烧结炉中进行烧结，烧结温度为1200℃，烧结时间为5小时，使有机泡沫挥发，冷却后得到紫砂泡沫陶瓷。
在本实施例中，所述紫砂泥是是一种含丰富铁质的含水铝硅酸盐矿物粘土，是由地壳中含长石类岩石经过长期风化与地质作用而生成的，主要成分有二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、二氧化锰、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、氧化钛及结晶水。
在本实施例中，所述步骤三中的有机泡沫材料可以为软质聚氨基甲酸已酯(聚氨酯)、聚氯乙烯、聚苯乙烯、胶乳及纤维素中的一种。
Claims (5)
1.一种紫砂泡沫滤水陶瓷的制备方法，其特征在于包含以下步骤：
步骤一 生产紫砂泥料
将紫砂泥经过选料、破碎、除杂及过筛后，得到粒度大约为40-150微米的紫砂泥颗粒，再将紫砂泥颗粒用球磨机进行干法或湿法研磨后放进料浆池中，又将料浆池中的紫砂泥浆用板式压滤机进行脱水，脱水后的紫砂泥浆含水率为15-25%，然后再进行练泥和贮存陈腐，得到所需的紫砂泥料；
步骤二 生产紫砂浆料
在所述紫砂泥料中加入30%-70%的水，然后再在加水后的紫砂泥料中加入0%-30%的造孔剂，进行混合，获得紫砂浆料，它们为质量百分比；
步骤三 生产紫砂泡沫陶瓷坯体
将有机泡沫材料按设计要求制成所需的有机泡沫坯体，再将有机泡沫坯体反复挤压以排除空气，然后将排除空气后的泡沫坯体置于所述紫砂浆料中浸渍，使所述紫砂浆料充分地涂覆在有机泡沫坯体上，然后挤压除去多余的浆料，浸渍挤压过程可重复1-10次，得到紫砂泡沫陶瓷坯体；
步骤四 生产紫砂泡沫陶瓷素坯
将所述紫砂泡沫陶瓷坯体置于干燥箱内干燥，干燥温度为60-120℃，干燥时间为5-24小时，得到干燥的紫砂泡沫陶瓷素坯；
步骤五 生产紫砂泡沫陶瓷
将所述紫砂泡沫陶瓷素坯置于烧结炉中进行烧结，烧结温度为1000-1300℃，烧结时间为3-8小时，使有机泡沫挥发，冷却后得到紫砂泡沫陶瓷。
2.根据权利要求1所述的紫砂泡沫滤水陶瓷的制备方法，其特征在于所述紫砂泥是是一种含丰富铁质的含水铝硅酸盐矿物粘土，是由地壳中含长石类岩石经过长期风化与地质作用而生成的，主要成分有二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、二氧化锰、氧化钙、氧化镁、氧化钾、氧化钠、氧化钛及结晶水。
3.根据权利1所述的紫砂泡沫滤水陶瓷的制备方法，其特征在于所述步骤二中的造孔剂为淀粉、碳粉及木屑中的一种或其中几种的混合物。
4.根据权利1所述的紫砂泡沫滤水陶瓷的制备方法，其特征在于所述步骤三中的有机泡沫材料可以为软质聚氨基甲酸已酯(聚氨酯)、聚氯乙烯、聚苯乙烯、胶乳及纤维素中的一种。
5.根据权利1所述的紫砂泡沫滤水陶瓷的制备方法，其特征在于所述步骤三中的将泡沫坯体置于紫砂浆料中浸渍，浸渍方法可以为常压吸附法、真空吸附法、机械滚压法及手工揉搓法中的一种。
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