CN106313287B - 多功能瓷砖及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及瓷砖领域，特别涉及一种多功能瓷砖，包括基板、加热层和树脂层，所述基板包括相对设置的第一表面和第二表面，所述加热层设置于所述基板的第二表面，所述加热层包括电路部分和加热部分，所述电路部分包括温控开关，所述树脂层设置于所述加热层背离所述基板的一面，所述基板包括远红外瓷粉，所述加热部分对所述基板加热并使所述基板向外辐射波长8um‑15um的远红外不可见光。本发明还提供一种多功能瓷砖的制造方法。
Description
【技术领域】
本发明涉及瓷砖领域，特别涉及一种多功能瓷砖及其制作方法。
【背景技术】
随着人们生活水平的提高，人们对生活质量的追求也越来越高，瓷砖在家居装修时在室内被广泛采用，其不易沾染灰尘，易清洗以及水干性良好的特点受到青睐，然而现有的瓷砖仅仅作为瓷砖，并未进行其他功能拓展。
装饰画被广泛装饰于大厅中，而目前的装饰画多为书法、水墨画、油画或十字绣，单纯的仅由装饰作用，而没有其他的衍生功能。
同时，伴随人民生活水平提高，人们在非必要的时候不愿意进行室外活动，由以冬天为最，而房屋的规划当中，甚至有很多是太阳直射不到的，因此人们接收太阳光的时间相比之前有了大大缩短，这两者的结合对大众的健康将造成一定影响。
【发明内容】
为了克服上述技术问题，本发明提供一种具有保健作用的多功能瓷砖以及该多功能瓷砖的制备方法。
本发明解决上述技术问题提供的一种技术方案是提供一种多功能瓷砖，包括基板、加热层和树脂层，所述基板包括相对设置的第一表面和第二表面，所述加热层设置于所述基板的第二表面，所述加热层包括电路部分和加热部分，所述电路部分包括温控开关，所述树脂层设置于所述加热层背离所述基板的一面，所述基板包括远红外瓷粉，所述加热部分对所述基板加热并使所述基板向外辐射波长8um-15um的远红外不可见光。
优选地，进一步包括一石墨烯碳精浆层和一绝缘隔热层，所述石墨烯碳精浆层形成于所述基板的第二表面，所述绝缘隔热层设置于所述石墨烯碳精浆层和所述加热层之间。
优选地，所述石墨烯碳精浆层部分嵌入到所述基板内。
本发明解决上述技术问题提供的又一技术方案是提供一种多功能瓷砖的制造方法，包括以下步骤：
S1：将陶瓷土坯和远红外瓷粉按照预制的比例混合，烧制形成陶瓷基板备用；
S2：制作形成图案；
S3：在图案内涂覆石墨烯碳精浆，制作形成加热层；及
S4：在所述加热层上形成树脂层。
优选地，步骤S1中，所述远红外瓷粉占陶瓷土坯和远红外瓷粉总重量的5％～10％，在1250℃～1350℃的温度下烧制。
优选地，步骤S3中，根据瓷砖面积和所采用的石墨烯碳精浆的电阻系数确定所需要使用的石墨烯碳精浆用量。
优选地，在步骤S1完成后，步骤S2之前，进一步包括以下步骤：
S11：在陶瓷基板处于半冷却状态下，在陶瓷基板的其中一个表面喷涂一层石墨烯碳精浆层；及
S12：在石墨烯碳精浆层上喷涂一层绝缘隔热材料，形成绝缘隔热层。
优选地，在步骤S2中，所述加热部分对应区域的石墨烯碳精浆层、绝缘隔热层被消除，且被消除的区域面积大于加热部分和温控开关所占用的面积。
优选地，在步骤S2中，所述温控开关对应区域的绝缘隔热层被消除，且被消除的区域面积不小于温控开关所占用的面积。
优选地，还包括以下步骤：
S5：在瓷砖基板背离加热层的表面喷涂一层中温树脂胶，热烤后形成瓷白面，再用各种仿瓷彩色的油墨绘制成各种图案。
与现有技术相比，采用上述制作方法制作的多功能瓷砖，在电路接通的情况下可向外辐射波长8um～15um的远红外不可见光，该波段的远红外光与太阳光中远红外光的波段相同，具有轻微的保健作用，在长时间、分间隔的作用下，可有效改善人们在阳光照耀时间短缺下的亚健康状况，使得瓷砖兼具采暖、保健的作用，且不产生噪音。在瓷砖表面用各种仿瓷彩色的油墨绘制成各种图案后，还可充当大厅的装饰画。温控开关的设置，使得陶瓷基板的温度处于一个阈值范围内，在温度过高时，断开电路停止加热，可有效防止瓷板的温度过高被烫伤的意外事件，在基板背面涂覆一层石墨烯碳精浆层后，利用石墨烯的超高导热率，可以使陶瓷基板上的热量分布更均匀。
【附图说明】
图1为石墨烯分布于基材上的示意图；
图2为本发明第一实施例多功能瓷砖的剖面结构示意图；
图3为本发明第一实施例多功能瓷砖的加热层结构示意图；
图4为本发明第一实施例多功能瓷砖的侧视图；
图5为本发明第一实施例多功能瓷砖的一变形结构的剖面结构示意图；
图6为本发明第一实施例多功能瓷砖的局部剖面示意图；
图7为本发明第二实施例多功能装饰画的主视图；
图8为本发明第一实施例多功能瓷砖的制作方法流程图；
图9为本发明第一实施例多功能瓷砖的另一制作方法流程图；
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅限于指定视图上的相对位置，而非绝对位置。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体，它既薄且强韧，是目前为止发现的最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％。其导热导电性能优异，导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。
请参阅图1，系石墨烯分布于基材上的示意图，其包括基材11和制作在基材11上的石墨烯层12，所述基材11优选为瓷砖基材，更优选地，所述瓷砖基材含有远红外瓷粉，所述远红外瓷粉占瓷砖重量比的5％～10％，所述瓷砖基材可在传统土坯中按5％～10％的比例加入远红外瓷粉烧制形成，烧制的温度为1250℃～1350℃，优选为1300℃。
所述石墨烯层12可以是双层石墨烯、少层石墨烯、厚层石墨烯之任意一种，优选为少层石墨烯和厚层石墨烯。所述石墨烯层至少有部分层的石墨烯嵌入到所述基材11内。
请参阅图2，本发明第一实施例多功能瓷砖10的剖面结构示意图，所述多功能瓷砖10包括基板103、加热层105、树脂层107，所述基板103包括相对设置的第一表面1031和第二表面1033，所述加热层105设置于所述基板103的第二表面1033，所述树脂层107设置于所述加热层105背离所述基板103的一面，形成自上而下依次为树脂层107、加热层105和基板103的层叠结构。
所述基板103可为传统土坯烧制形成的瓷砖基板，优选地，所述基板103包括远红外瓷粉，所述远红外瓷粉占所述基板的重量比为5％～10％，所述基板103在热作用下可向外辐射波长为8um～15um的远红外不可见光，该波段的远红外光与太阳光中远红外光的波段相同，具有轻微的保健作用，在长时间作用下，可有效改善人们在阳光照耀时间短缺下的亚健康状况。
请参阅图3，所述加热层105包括电路部分1051和加热部分1053，所述电路部分1051包括导线1055和温控开关1057，所述导线1055由铜箔形成，所述加热部分1053与铜箔构成的导线1055连接，从而实现温控开关1057和加热部分1053的串联，当电路接通时，电流经铜箔形成的导线1055传导到温控开关1057、加热部分1053，所述加热部分1053向外散发热量，热量传导到所述基板103，即完成对基板103的加热，所述基板103在加热状态下向外辐射远红外光。
所述加热部分1053即石墨烯层，所述石墨烯层可以是双层石墨烯、少层石墨烯、厚层石墨烯之任意一种，优选为少层石墨烯和厚层石墨烯。
具体在制作时，在基板103的第二表面1033固定温控开关1057，采用铜箔贴成导线1055，并将铜箔部分伸入到加热部分1053对应的图案内部，然后在图案内涂覆石墨烯碳精浆即为加热部分1053，由此制作形成的加热层105，实现了电源正负极、温控开关1057和加热部分1053的导通，所述涂覆方式为丝网印刷。
所述树脂层107设置于所述加热层105的上方，对所述多功能瓷砖10起到保护作用，所述树脂层107的材料为绝缘树脂，优选为高绝缘低温自干树脂，例如：环氧树脂、聚氨酯环氧树脂、端酚羟基低分子量聚苯醚树脂、低粘度聚醚环氧树脂、环氧固化剂之任意组合。
由于瓷砖经常装置于室内人体可触及的地方，因此必须保证其高绝缘性，基于此，所述基板103的第二表面1033可向内凹陷形成一容置腔，所述加热层105设置于所述容置腔内，所述树脂层107密封所述容置腔，优选地，所述树脂层107部分容置于所述容置腔内。
所述树脂层107的形成方式包括但不限于喷涂，凹版印刷，凸版印刷，柔印，纳米压印，丝网印刷，刮刀涂布，旋转涂布、针绘，夹缝式涂布，流涂。优选为喷涂。
请参阅图4，所述多功能瓷砖10侧面设置有电源接口101，所述电源接口101为类“∞”形状。
请参阅图5，在一变形结构中，所述多功能瓷砖10进一步包括一石墨烯碳精浆层108和一绝缘隔热层109，所述石墨烯碳精浆层108形成于所述基板103的第二表面1033，所述绝缘隔热层109设置于所述石墨烯碳精浆层108和所述加热层105之间。进一步，为了加快基板103内部热量的传递，所述石墨烯碳精浆层108部分嵌入到所述基板103内。
温控开关1057的设置，使得基板103的温度处于一个阈值范围内，在温度过高时，断开电路停止加热。在第二表面1033形成石墨烯碳精浆层108，利用石墨烯超高导热率的特性，可以轻微改善加热部分1053附近基板103区域温度过高的情况，有利于热量在基板103内部的加速散发，绝缘隔热层109实现了石墨烯碳精浆层108和加热层105的绝缘隔热。
请参阅图6，为了实现热量传导以及温度感应，所述加热部分1053和所述温控开关1057均贴合于所述基板103设置，因此，所述加热部分1053和温控开关1057对应区域的石墨烯碳精浆层108、绝缘隔热层109应当在制作加工过程中被消除，且被消除的区域面积大于加热部分1053和温控开关1057所占用的面积，多余消除的区域填充有绝缘树脂，为所述树脂层107的一部分，可消除石墨烯碳精浆层108可能对电路产生的干扰，。
在另一种实施方式中，所述温控开关1057对应区域的石墨烯碳精浆层108也可以不消除，而只消除绝缘隔热层109即可，即所述温控开关贴合于所述石墨烯碳精浆层108设置。所述消除方式为激光雕刻、镭射雕刻、蚀刻之任意一种。
请参阅图7，本发明第二实施例提供了一种多功能装饰画20，所述多功能装饰画20包括装裱框和装饰画23，所述装饰画23装裱于所述装裱框内。
所述装饰画23包括底板231和图案层233，所述底板231为第一实施例所述多功能瓷砖10，所述图案层233形成于所述基板103的第一表面1031。
具体地，所述图案层233包括一树脂胶层和图案部分，在基板103的第一表面1031喷涂一层中温树脂胶，热烤后形成瓷白面即为树脂胶层，再用各种仿瓷彩色的油墨绘制成各种图案。
所述树脂胶层的厚度为10um～15um，在300℃～350℃下热烤后冷却形成瓷白面。
请参阅图8，本发明还提供第一实施例多功能瓷砖的制造方法，该方法包括以下步骤：
S1：将陶瓷土坯和远红外瓷粉按照预制的比例混合，烧制形成陶瓷基板备用。
所述远红外瓷粉占陶瓷土坯和远红外瓷粉总重量的5％～10％，按照上述重量比混合均匀后，放入预先准备的陶瓷模板中，在1250℃～1350℃的温度下烧制，优选在1300℃下烧制，制备得到陶瓷基板。
S2：制作形成图案。
所述图案对应加热部分1053的图案形状，以第一实施例为例，所述加热部分1053的形状为长条形，则对应的图案形状制作成长条形，所述图案的形成方法可以是激光雕刻、镭射雕刻、蚀刻等，例如，在陶瓷基板的其中一个表面采用激光雕刻的方法雕刻出一长条形凹槽，则以此表面对应为陶瓷基板的第二表面1033。
S3：在图案内涂覆石墨烯碳精浆，制作形成加热层。
在陶瓷基板的第二表面1033固定温控开关1057，采用铜箔贴成导线部分，并且铜箔部分伸入到图案内部，然后在图案内涂覆石墨烯碳精浆，由此制作形成的加热层105，实现了电源正负极、温控开关1057和加热部分1053的导通，所述涂覆方式为丝网印刷。
所述石墨烯碳精浆的用量确定方法如下，以制作三尺六的中堂瓷砖为例，首先，根据面积确定功率，一般此瓷砖放置在主卧室或客厅，面积在15平方左右，则功率可确定为1500W。再根据功率确定加热部分的电阻阻值：
根据P＝UI
U＝220V，P＝1500W
则：电流I＝P/V＝6.82A
R＝U/I＝32.3Ω
确定阻值后，根据所采用的石墨烯碳精浆的电阻系数确定所需要使用的石墨烯碳精浆用量。
S4：在所述加热层上形成树脂层。
所述树脂层107的材料为绝缘树脂，优选为高绝缘低温自干树脂，例如：环氧树脂、聚氨酯环氧树脂、端酚羟基低分子量聚苯醚树脂、低粘度聚醚环氧树脂、环氧固化剂之任意组合。
所述树脂层107的形成方式包括但不限于喷涂，凹版印刷，凸版印刷，柔印，纳米压印，丝网印刷，刮刀涂布，旋转涂布、针绘，夹缝式涂布，流涂。优选为喷涂。
所述树脂层107部分容置于预制图案内，由于树脂层107采用高绝缘低温自干树脂，树脂层107部分容置于预制图案内使得石墨烯碳精浆形成的加热部分1053完全收容在图案内部，减少了电路的安全隐患。
请参阅图9，在另外一种实施方式中，所述多功能瓷砖的制造方法在步骤S1完成后，步骤S2之前，进一步包括以下步骤，
S11：在陶瓷基板处于半冷却状态下，在陶瓷基板的其中一个表面喷涂一层石墨烯碳精浆层。
陶瓷基板的半冷却状态是指，陶瓷基板加工完成后冷却一段时间后，未完全冷却完成且仍然具有一定的变形能力的时间段。此状态下喷涂石墨烯碳精浆层108可使石墨烯碳精浆层108部分嵌入到陶瓷基板内，有利于陶瓷基板内部热量的均匀传递。
此处喷涂石墨烯碳精浆层108的表面即为第二表面1033，。
S12：在石墨烯碳精浆层上喷涂一层绝缘隔热材料，形成绝缘隔热层。
在第二表面1033喷涂石墨烯碳精浆层108后，由于需要在第二表面1033制作形成电路，因此为了实现电绝缘，需要在石墨烯碳精浆层108上喷涂一层一层绝缘隔热材料，以形成绝缘隔热层109，防止石墨烯碳精浆层108对电路的干扰。
采用上述步骤制作多功能瓷砖时，在步骤S2中，所述加热部分1053和温控开关1057对应区域的石墨烯碳精浆层108、绝缘隔热层109应当在在制作加工过程中被消除，且被消除的区域面积大于加热部分和温控开关所占用的面积。所述温控开关1057对应区域的石墨烯碳精浆层108也可以不消除，而只消除绝缘隔热层109即可。多余消除的面积在步骤S4中被绝缘树脂填充，成为树脂层107的一部分。
由于步骤S4中树脂层的形成方式，绝缘树脂填充了图案和绝缘层、石墨烯碳精浆层之间的多余消除部分的空余，进一步消除了石墨烯碳精浆层可能产生的电干扰。
进一步的，为了实现第二实施例中多功能装饰画20的制作，进一步可以包括一下步骤：
S5：在瓷砖基板背离加热层的表面喷涂一层中温树脂胶，热烤后形成瓷白面，再用各种仿瓷彩色的油墨绘制成各种图案。
所述树脂胶层的厚度为10um～15um，在300℃～350℃下热烤后冷却形成瓷白面。
与现有技术相比，采用上述制作方法制作的多功能瓷砖10，在电路接通的情况下可向外辐射波长8um～15um的远红外不可见光，该波段的远红外光与太阳光中远红外光的波段相同，具有轻微的保健作用，在长时间作用下，可有效改善人们在阳光照耀时间短缺下的亚健康状况，使得瓷砖兼具采暖、保健的作用，且不产生噪音。在瓷砖表面用各种仿瓷彩色的油墨绘制成各种图案后，还可充当大厅的装饰画。温控开关1057的设置，使得陶瓷基板的温度处于一个阈值范围内，在温度过高时，断开电路停止加热，可有效防止瓷板的温度过高被烫伤的意外事件，在基板背面涂覆一层石墨烯碳精浆层108后，利用石墨烯的超高导热率，可以使陶瓷基板上的热量分布更均匀。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思之内所作的任何修改，等同替换和改进等均应包含在本发明的专利保护范围之内。
Claims (8)
1.一种多功能瓷砖，其特征在于，包括基板、加热层和树脂层，所述基板包括相对设置的第一表面和第二表面，所述加热层设置于所述基板的第二表面，所述加热层包括电路部分和加热部分，所述电路部分包括温控开关和导线，所述导线由铜箔形成，所述加热部分与铜箔构成的导线连接，所述基板上对应所述加热部分设置有图案，所述导线伸入到与所述图案内，所述加热部分直接成型于所述图案内，所述树脂层设置于所述加热层背离所述基板的一面，所述基板包括远红外瓷粉，所述加热部分对所述基板加热并使所述基板向外辐射波长8um-15um的远红外不可见光；
还包括一石墨烯碳精浆层和一绝缘隔热层，所述石墨烯碳精浆层形成于所述基板的第二表面，所述绝缘隔热层设置于所述石墨烯碳精浆层和所述加热层之间，且所述加热部分对应的石墨烯碳精浆层和绝缘隔热层被消除，以使加热部分贴合于基板。
2.如权利要求1所述的多功能瓷砖，其特征在于，所述石墨烯碳精浆层部分嵌入到所述基板内。
3.一种多功能瓷砖的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将陶瓷土坯和远红外瓷粉按照预制的比例混合，烧制形成陶瓷基板备用；
S11：在陶瓷基板处于半冷却状态下，在陶瓷基板的其中一个表面喷涂一层石墨烯碳精浆层；
S12：在石墨烯碳精浆层上喷涂一层绝缘隔热材料，形成绝缘隔热层；
S2：制作形成图案，消除石墨烯碳精浆层、绝缘隔热层的预设区域，所述预设区域与加热部分相对应；
S3：在图案内涂覆石墨烯碳精浆，制作形成加热层；及
S4：在所述加热层上形成树脂层；
其中，所述在图案内涂覆石墨烯碳精浆，制作形成加热层具体包括：在陶瓷基板的第二表面固定温控开关，采用铜箔贴成导线部分，并且铜箔部分伸入到图案内部，然后在图案内涂覆石墨烯碳精浆。
4.如权利要求3所述的多功能瓷砖的制造方法，其特征在于，步骤S1 中，所述远红外瓷粉占陶瓷土坯和远红外瓷粉总重量的5％～10％，在1250℃～1350℃的温度下烧制。
5.如权利要求3所述的多功能瓷砖的制造方法，其特征在于，步骤S3中，根据瓷砖面积和所采用的石墨烯碳精浆的电阻系数确定所需要使用的石墨烯碳精浆用量。
6.如权利要求3所述的多功能瓷砖的制造方法，其特征在于，在步骤S2中，且被消除的区域面积大于加热部分和温控开关所占用的面积。
7.如权利要求3所述的多功能瓷砖的制造方法，其特征在于，在步骤S2中，所述温控开关对应区域的绝缘隔热层被消除，且被消除的区域面积不小于温控开关所占用的面积。
8.如权利要求3所述的多功能瓷砖的制造方法，其特征在于，还包括以下步骤：
S5：在瓷砖基板背离加热层的表面喷涂一层中温树脂胶，热烤后形成瓷白面，再用各种仿瓷彩色的油墨绘制成各种图案。
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