CN109650938A - 陶瓷过滤器及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于陶瓷过滤器件技术领域，特别涉及一种陶瓷过滤器，所述过滤器由若干陶瓷颗粒组成，所述陶瓷颗粒内部及相邻的所述陶瓷颗粒之间均形成有若干微孔，所述陶瓷颗粒内部的孔径大小为0.5‑10.5μm，所述陶瓷颗粒的直径为0.02‑2.5mm；相邻的所述陶瓷颗粒之间的孔隙平均值为10‑60μm。相对于现有技术，本发明可塑性强，可以做任何尺寸规格的产品，而且不添加任何化学添加剂，更加环保，可以达到食品器品等级，而且过滤速度快，无需任何设备的压力，可以通过自身液体的流动引力充分分离固体与液体，同时还方便清洗，固体停留在微孔过滤元件表面，直接冲洗就可以清洗干净。
Description
技术领域
本发明属于陶瓷过滤器件技术领域，特别涉及一种陶瓷过滤器及其制备方法和应用。
背景技术
现有技术中的过滤材料多种多样，例如，用作茶漏的过滤部分一般都是不锈钢材质，其上再通过机械打孔的方式设置一些均匀大小的孔；再例如，用作空气过滤的材料一般是多孔网状的纸质或纤维材料；豆浆机等配备的过滤部件一般是不锈钢材质的多孔过滤器等等。此外，咖啡机、豆腐机、果汁机、榨油机一般使用不锈钢网、布、纸等材质的过滤材料，这些过滤器件虽然可以起到一定的过滤作用，但是无法过滤得很干净，也就是无法把两相物体完全分离开来，从而导致液体部分饮用口感不佳、观感不佳。
有鉴于此，本发明旨在提供一种陶瓷过滤器及其制备方法和应用，该陶瓷过滤器可塑性强，可以做任何尺寸规格的产品，而且不添加任何化学添加剂，更加环保，可以达到食品器品等级，而且过滤速度快，无需任何设备的压力，可以通过自身液体的流动引力充分分离固体与液体，同时还方便清洗，固体停留在微孔过滤元件表面，直接冲洗就可以清洗干净。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种陶瓷过滤器及其制备方法和应用，该陶瓷过滤器可塑性强，可以做任何尺寸规格的产品，而且不添加任何化学添加剂，更加环保，可以达到食品器品等级，而且过滤速度快，无需任何设备的压力，可以通过自身液体的流动引力充分分离固体与液体，同时还方便清洗，固体停留在微孔过滤元件表面，直接冲洗就可以清洗干净。
为了实现上述目的，本发明所采用如下技术方案：
陶瓷过滤器，所述过滤器由若干陶瓷颗粒组成，所述陶瓷颗粒内部及相邻的所述陶瓷颗粒之间均形成有若干微孔，所述陶瓷颗粒内部的孔径大小为0.5-10.5μm，所述陶瓷颗粒的直径为0.02-2.5mm；相邻的所述陶瓷颗粒之间的微孔的孔隙平均值为10-60μm。
作为本发明陶瓷过滤器的一种改进，所述陶瓷颗粒的形状为菱形体、椭圆球体、长方体、正方体或圆柱体，所述陶瓷颗粒为碳化硅、长石粉、石英粉、高岭土的混合物。
相对于现有技术，本发明可塑性强，可以做任何尺寸规格的产品，而且不添加任何化学添加剂，更加环保，可以达到食品器品等级，而且过滤速度快，无需任何设备的压力，可以通过自身液体的流动引力充分分离固体与液体，极小的固体也能够被该过滤器拦截下来，同时还方便清洗，固体停留在微孔过滤元件表面，直接冲洗就可以清洗干净，从而解决泡茶、泡咖啡、豆腐机、豆浆机、果汁机、榨油机、煮茶器、火锅底料分隔、卤味分隔器等食品过滤领域使用不锈钢网、布、纸等介质，在使用当中因过滤不干净固体而导致，饮用口感不佳、观感不佳的问题。并可以解决电镀液贵金属分离设备、工业炼油设备等工业领域中过滤器件分离不彻底而导致的浪费等问题。
本发明的另一个目的在于提供一种陶瓷过滤器的制备方法，至少包括以下步骤：
第一步，原材料混合：将碳化硅、长石粉、石英粉、高岭土、木屑按照(0.1-1)：(0.2-5)：(0.4-7)：1：(0.01-0.1)的质量比搅拌均匀，然后加少量水，使得干粉不会随意飞动，并保持原材料湿度在5％RH-40％RH之间即可，不能成液态，得到原材料混合物；
第二步，塑形：先用泥土或石膏通过雕刻或塑胶3D打印的方式做出产品所需要的尺寸规格、造型；
第三步，固型：用硅胶按照产品造型做成软模具(软模具便于拆卸半成品)，然后在软模具外再设置石膏模具(便于固型)，将第一步得到的原材料混合物投入软模具内，然后通过强力挤压，让原材料混合物自动挤压排列分子结构、利用挤压摩擦和水的韧性产生粘性从而达到固型的目的；本发明只用水的好处主要是环保、降低成本，同时水也能非常容易的与原材料的分子结构融合均匀，便于生产控制。
第四步，烧结：将第三步得到的半成品、软模具和石膏模具整体干燥，等胚体固型后，先取出软模具，再分出半成品，等半成品脱出来后，再将半成品放入窑炉进行1000℃-1700℃的高温烧结，得到陶瓷过滤器。木屑会在200℃前挥发完，形成细孔。1000℃-1500℃高温的时候，高岭土、长石粉、石英粉会因达到熔点后产生玻璃陶瓷化，达到粘合的作用，碳化硅因还没有达到熔点，还继续保持原有材料的分子结构和外观，起到支持整个产品的原型，达到拦截固体过滤效果。
本发明的原料利用碳化硅本身高温烧结熔点偏高，从而使得碳化硅原料的分子结构在高温时还能保存颗粒状，利用大小颗粒自动排列的过程产生缝隙，用于实现过滤的作用；木屑在泥胚的时候起到间隔作用，又方便生产中快速干燥，保证孔隙的分布均匀，在高温烧结的时候，木屑会在200℃之前就完全燃烧，这样会形成因木屑烧燃后颗粒与颗粒之间的孔隙，如此就加快了过滤的时效和品质，通过控制木屑的加入量可以调节孔隙的大小和多少；加入高岭土、长石粉和石英粉，是为了产品在1000℃-1500℃烧结时利用高岭土、长石粉和石英粉的熔点产生粘合力，这样可以做到环保，高效、强的可塑性。本发明用高岭土、长石粉和石英粉来做粘合，主要是利用高岭土、长石英、石英粉和碳化硅的熔点差，让前三者在1000℃-1500℃就达到熔点，而碳化硅还没有达到熔点，从而碳化硅能起到支撑整个产品分子结构的作用，高岭土、长石英、石英粉又能起到粘合的作用。
作为本发明陶瓷过滤器的制备方法的一种改进，第三步所述的强力挤压采用的方式为旋胚挤压、粉压成型、高压成型或直立挤压。
其中，旋胚挤压中，模具由上、下模组成，磨具的材质为塑胶、不锈钢、铁磨、铝合金、石膏等，主要利用上、下模旋转的速度，产生摩擦挤压，转速为20-600RPM，最佳转速为150-350RPM。一般上模转速会快过下模转速，这需要根据产品造型来定。
而直立挤压的方式是选择上磨垂直压力，挤压成型压力范围在0.5-5000kgf/cm2，具体压力值需要根据产品难易程度来控制，主要是为了能塑形。
作为本发明陶瓷过滤器的制备方法的一种改进，第四步中整体干燥的方式为自然干燥。
作为本发明陶瓷过滤器的制备方法的一种改进，第四步中整体干燥的方式为加热到20-200℃进行干燥。
作为本发明陶瓷过滤器的制备方法的一种改进，第四步中半成品脱出来后先修整边缘和/或挤压不合格的地方，合格后放入窑炉烧结。
作为本发明陶瓷过滤器的制备方法的一种改进，第四步所述烧结温度为1200℃-1400℃，烧结时间为4小时-48小时。
作为本发明陶瓷过滤器的制备方法的一种改进，烧结时间为12小时-24小时。
当将本发明的陶瓷过滤器与陶瓷器具(如茶漏主体)相结合时，先将陶瓷器具泥胚在700-800℃下烧结，挥发完胚体水分及杂质，让胚体干燥程度在最佳结合状态又需要保证泥胚不能开始结晶，再把本发明的陶瓷过滤器接到陶瓷器具上面，开始喷釉。如果遇到裸漏部分比较多的情况，可以先施加隔离剂等釉喷好后再撕掉隔离剂，也可以先把釉喷好，再把做好的陶瓷过滤器接上去。如果陶瓷部分不需要喷釉，制作工艺则可以省去中间喷釉部分，直接粘接后高温烧结。
目前，很多过滤设备的生产过程中使用化工粘合剂提高成型的容易程度，本发明在生产中则完全依靠挤压模式，通过软模具的柔韧性，利用水的韧性和粘合性在挤压中产生自动粘合力，达到高效环保的效果，其次，现有陶瓷过滤器的生产工艺均是使用硬模具，导致产品成品偏厚过滤效率低，而本发明采用的工艺则可以做到根据不同产品需求做成不同的厚薄度及不同的造型，如四方、圆形、锥型、漏斗型、扇形等各种各样按需求定制。
本发明的方法制作得到的陶瓷过滤器是一种不需要借助任何外力设备，利用自身液体的流动引力，达到快速分离固体与液体的陶瓷过滤器。
总之，本发明至少具有如下优点：
第一，可塑性强，可以做任何尺寸规格的产品，可以增加纹路、logo与陶瓷等其他器物相结合，增加美观度。
第二，不添加任何化学添加剂，更加环保，可以达到食品器品等级。
第三，使用硅胶软模具后，生产效率更高效，自动化程序高，降低成本。
第四，过滤速度快，无需任何设备的压力，可以通过自身液体的流动引力充分分离固体与液体。
第五，方便清洗，固体停留在微孔过滤元件表面，直接冲洗就可以清洗干净。
本发明还提供了一种本发明所述的陶瓷过滤器在豆浆机、咖啡机、茶壶、茶具、茶漏豆腐机、果汁机、淘米器、洗菜器、水果盆、煮茶器、火锅底料分隔、卤味分隔器、榨油机、酿酒设备、镀液贵金属分离设备、工业炼油设备、建筑通风设备、环保池过滤设备、电池电解液分解过滤设备、化工固体与液体一次分离或二次分离设备、工业隔音设备、透气性产品中的应用。
本发明的应用范围十分广泛，不仅可以应用在食品领域，也可以应用在工业领域，以及其他任何需要过滤的领域中。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式并不限于此。
实施例1
本实施例提供了一种陶瓷过滤器，该过滤器由若干陶瓷颗粒组成，陶瓷颗粒内部及相邻的陶瓷颗粒之间均形成有若干微孔，陶瓷颗粒内部的孔径大小为0.5-10.5μm，陶瓷颗粒的直径为0.02-2.5mm；相邻的陶瓷颗粒之间的微孔的孔隙平均值为10-60μm。
其中，陶瓷颗粒的形状为菱形体、椭圆球体、长方体、正方体或圆柱体；陶瓷颗粒为碳化硅、长石粉、石英粉、高岭土的混合物。
实施例2
本实施例提供了一种陶瓷过滤器的制备方法，至少包括以下步骤：
第一步，原材料混合：将碳化硅、长石粉、石英粉、高岭土、木屑按照(0.1-1)：(0.2-5)：(0.4-7)：1：(0.01-0.1)的质量比搅拌均匀，然后加少量水，使得干粉不会随意飞动，并保持原材料湿度在5％RH-40％RH之间即可，不能成液态，得到原材料混合物；
第二步，塑形：先用泥土或石膏通过雕刻或塑胶3D打印的方式做出产品所需要的尺寸规格、造型；
第三步，固型：用硅胶按照产品造型做成软模具(软模具便于拆卸半成品)，然后在软模具外再设置石膏模具(便于固型)，将第一步得到的原材料混合物投入软模具内，然后通过强力挤压，让原材料混合物自动挤压排列分子结构、利用挤压摩擦和水的韧性产生粘性从而达到固型的目的；
第四步，烧结：将第三步得到的半成品、软模具和石膏模具整体干燥，等胚体固型后，先取出软模具，再分出半成品，等半成品脱出来后，再将半成品放入窑炉进行1000℃-1700℃的高温烧结，得到陶瓷过滤器。
第三步所述的强力挤压采用的方式为旋胚挤压、粉压成型、高压成型或直立挤压。
其中，旋胚挤压中，模具由上、下模组成，磨具的材质为塑胶、不锈钢、铁磨、铝合金、石膏等，主要利用上、下模旋转的速度，产生摩擦挤压，转速为20-600RPM，最佳转速为150-350RPM。一般上模转速会快过下模转速，这需要根据产品造型来定。
而直立挤压的方式是选择上磨垂直压力，挤压成型压力范围在0.5-5000kgf/cm2，具体压力值需要根据产品难易程度来控制，主要是为了能塑形。
第四步中整体干燥的方式为自然干燥。
第四步中整体干燥的方式为加热到20-200℃进行干燥。
第四步中半成品脱出来后先修整边缘或挤压不合格的地方，合格后放入窑炉烧结。
第四步烧结温度为1200℃-1400℃，烧结时间为4小时-48小时。
烧结时间为12小时-24小时。
当将本发明的陶瓷过滤器与陶瓷器具(如茶漏主体)相结合时，先将陶瓷器具泥胚在700-800℃下烧结，挥发完胚体水分及杂质，让胚体干燥程度在最佳结合状态又需要保证泥胚不能开始结晶，再把本发明的陶瓷过滤器接到陶瓷器具上面，开始喷釉。如果遇到裸漏部分比较多的情况，可以先施加隔离剂等釉喷好后再撕掉隔离剂，也可以先把釉喷好，再把做好的陶瓷过滤器接上去。如果陶瓷部分不需要喷釉，制作工艺则可以省去中间喷釉部分，直接粘接后高温烧结。
目前，很多过滤设备的生产过程中使用化工粘合剂提高成型的容易程度，本发明在生产中则完全依靠挤压模式，通过软模具的柔韧性，利用水的韧性和粘合性在挤压中产生自动粘合力，达到高效环保的效果，其次，现有陶瓷过滤器的生产工艺均是使用硬模具，导致产品成品偏厚过滤效率低，而本发明采用的工艺则可以做到根据不同产品需求做成不同的厚薄度及不同的造型，如四方、圆形、锥型、漏斗型、扇形等各种各样按需求定制。
本发明的方法制作得到的陶瓷过滤器是一种不需要借助任何外力设备，利用自身液体的流动引力，达到快速分离固体与液体的陶瓷过滤器。
总之，本发明至少具有如下优点：
第一，可塑性强，可以做任何尺寸规格的产品，可以增加纹路、logo与陶瓷等其他器物相结合，增加美观度。
第二，不添加任何化学添加剂，更加环保，可以达到食品器品等级。
第三，使用硅胶软模具后，生产效率更高效，自动化程序高，降低成本。
第四，过滤速度快，无需任何设备的压力，可以通过自身液体的流动引力充分分离固体与液体。
第五，方便清洗，固体停留在微孔过滤元件表面，直接冲洗就可以清洗干净。
实施例3
本实施例提供了一种本发明的陶瓷过滤器在豆浆机、咖啡机、茶壶、茶具、茶漏豆腐机、果汁机、淘米器、洗菜器、水果盆、煮茶器、火锅底料分隔、卤味分隔器、榨油机、酿酒设备、镀液贵金属分离设备、工业炼油设备、建筑通风设备、环保池过滤设备、电池电解液分解过滤设备、化工固体与液体一次分离或二次分离设备、工业隔音设备、透气性产品中的应用。
本发明的应用范围十分广泛，不仅可以应用在食品领域，也可以应用在工业领域，以及其他任何需要过滤的领域中。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.陶瓷过滤器，其特征在于：所述过滤器由若干陶瓷颗粒组成，所述陶瓷颗粒内部及相邻的所述陶瓷颗粒之间均形成有若干微孔，所述陶瓷颗粒内部的孔径大小为0.5-10.5μm，所述陶瓷颗粒的直径为0.02-2.5mm；相邻的所述陶瓷颗粒之间的微孔的孔隙平均值为10-60μm。
2.根据权利要求1所述的陶瓷过滤器，其特征在于：所述陶瓷颗粒的形状为菱形体、椭圆球体、长方体、正方体或圆柱体；所述陶瓷颗粒为碳化硅、长石粉、石英粉、高岭土的混合物。
3.一种权利要求1或2所述的陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
第一步，原材料混合：将碳化硅、长石粉、石英粉、高岭土、木屑按照(0.1-1)：(0.2-5)：(0.4-7)：1：(0.01-0.1)的质量比搅拌均匀，然后加少量水，使得干粉不会随意飞动，并保持原材料湿度在5％RH-40％RH之间即可，得到原材料混合物；
第二步，塑形：先用泥土或石膏通过雕刻或塑胶3D打印的方式做出产品所需要的尺寸规格、造型；
第三步，固型：用硅胶按照产品造型做成软模具，然后在软模具外再设置石膏模具，将第一步得到的原材料混合物投入软模具内，然后通过强力挤压，让原材料混合物自动挤压排列分子结构、利用挤压摩擦和水的韧性产生粘性从而达到固型的目的；
第四步，烧结：将第三步得到的半成品、软模具和石膏模具整体干燥，等胚体固型后，先取出软模具，再分出半成品，等半成品脱出来后，再将半成品放入窑炉进行1000℃-1700℃的高温烧结，得到陶瓷过滤器。
4.根据权利要求3所述的陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于，第三步所述的强力挤压采用的方式为旋胚挤压、粉压成型、高压成型或直立挤压。
5.根据权利要求3所述的陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于，第四步中整体干燥的方式为自然干燥。
6.根据权利要求3所述的陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于，第四步中整体干燥的方式为加热到20-200℃进行干燥。
7.根据权利要求3所述的陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于，第四步中半成品脱出来后先修整边缘和/或挤压不合格的地方，合格后放入窑炉烧结。
8.根据权利要求3所述的陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于，第四步所述烧结温度为1200℃-1400℃，烧结时间为4小时-48小时。
9.根据权利要求8所述的陶瓷过滤器的制备方法，其特征在于，烧结时间为12小时-24小时。
10.一种权利要求1或2所述的陶瓷过滤器在豆浆机、咖啡机、茶壶、茶具、茶漏豆腐机、果汁机、淘米器、洗菜器、水果盆、煮茶器、火锅底料分隔、卤味分隔器、榨油机、酿酒设备、电镀液贵金属分离设备、工业炼油设备、建筑通风设备、环保池过滤设备、电池电解液分解过滤设备、化工固体与液体一次分离或二次分离设备、工业隔音设备、透气性产品中的应用。
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