CN112220330B - 一种电磁加热电饭煲玻璃内胆的导磁膜及其制备方法和应用 - Google Patents

一种电磁加热电饭煲玻璃内胆的导磁膜及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及公开了一种电磁加热电饭煲硼硅玻璃内胆的导磁膜，它包括自下而上依次设置的底层、导磁层和保护层；其中底层原料由硼硅玻璃粉和甘油混合而成；导磁层原料由导磁粉末、硼硅玻璃粉和胶粘剂混合而成；保护层原料由陶瓷颜料、硼硅玻璃粉和有机溶剂混合而成；底层、导磁层和保护层原料均采用丝网印刷方法涂覆在基底材料表面。本发明所述导磁膜制作工艺简单，将其应用于制备电磁加热电饭煲硼硅玻璃内胆时涉及的烧结温度较低，并可与硼硅玻璃结合牢靠；该导磁膜不仅可用于硼硅玻璃内胆的平面底部，还可用于硼硅玻璃内胆的曲面四周，适合推广应用。

Description

一种电磁加热电饭煲玻璃内胆的导磁膜及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于电磁感应加热导磁膜技术领域，具体涉及一种电磁加热电饭煲玻璃内胆导磁膜及其制备方法和应用。
背景技术
当前，应用在千家万户的电饭煲主要采用发热盘式的电加热，内胆以金属材料为主，但这种加热方式不能保证内胆内部的温度均匀性，金属内胆以及底部的不粘锅涂层在高温下可能会产生有害物质，长期使用会对人体产生危害。最近，一种新的电饭煲加热方式应运而生，即电磁感应加热IH(Induction Heat)电饭煲，与发热盘式的电饭煲相比，IH电饭煲主要是由锅体的单层或者多层导电结构在交变磁场中感生出涡流而产生热量，并将热量直接传递给锅内的水和大米，提高了电饭煲的加热效率，这种智能加热更加立体，可以让米饭均匀受热，让米饭更加有口感，也不会产出锅巴。
能够电磁感应加热的电饭煲内胆必须是导磁材料，金属内胆被普遍使用，但金属内胆存在不环保等问题，因此玻璃内胆引起了关注。玻璃内胆通常由无机硅酸盐类烧结而成，不含有机化学物质，是公认的较为安全的电饭煲内胆，但如果采用发热盘电加热或水蒸气环绕加热，内胆内温度不易控制且加热不均匀，因此，为了能让玻璃内胆采用电磁加热，必须在玻璃内胆底部和四周附加一层导磁材料。目前，关于这类导磁材料也有一定研究，如专利CN107068328公开了一种水转印导磁膜及其生产工艺，欲用于陶瓷电饭煲外壁，但该导磁膜烧结温度高(大于600℃)，能耗高；专利CN107454699公开了一种电磁感应加热膜制作方法及电磁感应加热膜，但该导磁膜主要采用价格较高的银粉作为导磁材料，并且制作工艺较复杂，不利于推广应用。
发明内容
本发明的主要目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种用于电磁加热电饭煲玻璃内胆的导磁膜，其导磁效果好并与硼硅玻璃结合性能优异，且涉及的制备方法简单、烧结温度低，成本低，适合推广应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种电磁加热电饭煲玻璃内胆的导磁膜，它包括自下而上依次设置的底层、导磁层和保护层；其中底层原料由硼硅玻璃粉和甘油混合而成；导磁层原料由导磁粉末、硼硅玻璃粉和胶粘剂混合而成；保护层原料由陶瓷颜料、硼硅玻璃粉和有机溶剂混合而成；底层、导磁层和保护层原料均采用丝网印刷方法涂覆在基底材料表面。
上述方案中，所述硼硅玻璃粉中各组成及其所占质量百分比包括：B2O3 17-19％、SiO2 60-65％、Al2O3 6-8％、K2O 3-5％、Na2O 1-3％，Bi2O3 1-3％TeO3 1-2％。
上述方案中，所述导磁粉末可选用铁氧体粉、碳粉、硅钢粉等中的一种或几种。
上述方案中，所述胶粘剂为浓度为5-8wt％的乙基纤维素溶液，其中采用的溶剂为甲苯/乙醇混合溶剂；甲苯/乙醇的体积比为7:(2-4)。
上述方案中，所述底层原料中各组分及其所占质量百分比包括：硼硅玻璃粉70-80％，甘油20-30％。
上述方案中，所述导磁层原料中各组分及其所占质量百分比包括：导磁粉末70-75％、硼硅玻璃粉5-10％和胶粘剂15-20％。
上述方案中，所述保护层原料中各组分及其所占质量百分比包括：陶瓷颜料30-40％、硼硅玻璃粉35-40％和有机溶剂20-30％。
上述方案中，所述有机溶剂为甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇中的一种或几种。
上述方案中，所述基底材料可选空白滤纸等。
上述一种电磁加热电饭煲硼硅玻璃内胆的导磁膜制备方法，包括如下步骤：
1)按配比称取硼硅玻璃粉和甘油，混合，球磨后使用丝网印刷机将所得混合料印刷在基底表面，烘干制得底层；
2)按配比称取导磁层原料中的导磁粉末、硼硅玻璃粉和胶粘剂，采用高速混合机进行混合，并用三辊轧机轧制成均匀的浆料，最后通过丝网印刷机将制备的浆料印刷在步骤1)所得底层上，烘干制得导磁层；
3)按配比称取保护层中的陶瓷颜料、硼硅玻璃粉和有机溶剂，通过高速混合机混合后使用丝网印刷机将所得混合料印刷在步骤2)所得导磁层上，烘干制得保护层；所得成品导磁膜在室温干燥环境下保存。
上述方案中，步骤1)中所述烘干温度为80-90℃；步骤2)中所述烘干温度为50-60℃；步骤3)中所述烘干温度为50-60℃。
将上述导磁膜应用于制备可电磁感应加热的电饭煲硼硅玻璃内胆，具体步骤包括如下：
1)将导磁膜与基底材料分离，然后贴于硼硅玻璃内胆的底部和四周，室温干燥；
2)置于马弗炉，首先升温至80-100℃烘烤50-60min，然后升温至280-300℃烘烤25-30min，再升温至570-590℃烘烤50-60min，炉温自然冷却至100-120℃以下即可打开炉门，冷却得可电磁感应加热的电饭煲硼硅玻璃内胆。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明通过硼硅玻璃粉配方，并分别将其引入导磁膜的各功能层中，其烧结温度不高于590℃，大大降低能耗；同时在烧结过程中可与硼硅玻璃内胆形成有效的化学键合作用且不会产生应力，显著提升导磁膜与硼硅玻璃内胆之间的结合性能；
2)本发明所述导磁膜可与硼硅玻璃内胆有机结合成一个整体，使其不仅适用于硼硅玻璃内胆的平面底部，还可用于硼硅玻璃内胆的曲面四周，实现对米饭整体等进行均匀加热；
3)本发明所述导磁膜涉及的制备工艺简单，成本和能耗较低，适合推广应用。
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，以下结合实施例，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以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下实施例中，采用的硼硅玻璃粉各组成及其所占质量百分比为:B2O3 17-19％、SiO2 60-65％、Al2O3 6-8％、K2O 3-5％、Na2O 1-3％，Bi2O3 1-3％TeO3 1-2％；其制备方法包括如下步骤：按配比称取三氧化二硼、二氧化硅、三氧化二铝、氧化钾、氧化钠、三氧化二铋、三氧化碲原料，混合均匀后装入铂金坩埚中，在1000℃的箱式电炉中保温2h，然后将熔融玻璃迅速倒于铜板上，冷却后用行星式球磨机球磨即制得硼硅玻璃粉。
以下实施例中，采用的胶粘剂为浓度为5wt％的乙基纤维素溶液，其中采用的溶剂为甲苯、乙醇按7:3的体积比得到的混合溶剂。
以下实施例中，采用的原料如无特别说明，均为市售产品。
实施例1
一种电磁加热电饭煲硼硅玻璃内胆的导磁膜，其制备方法包括如下步骤：
1)按硼硅玻璃粉80wt％和甘油20wt％的配比将称取的硼硅玻璃粉和甘油混合，通过球磨机研磨后使用丝网印刷机将制备的混合料印刷在空白滤纸上，90℃烘干制得底层；其中硼硅玻璃粉中各组成及其所占质量百分比为：B2O3 18％、SiO2 62％、Al2O3 8％、K2O5％、Na2O 3％，Bi2O3 2％，TeO3 2％；
2)按导磁粉末75wt％(铁氧体粉)、硼硅玻璃粉5wt％和胶粘剂20wt％的比例称取导磁层的各原料，然后加入高速混合机中混合，并用三辊轧机轧制成均匀的浆料，最后通过丝网印刷机将制备的浆料印刷在步骤1)的底层上，60℃烘干制得导磁层；
3)按陶瓷颜料40wt％、硼硅玻璃粉40wt％和有机溶剂20wt％(乙醇)的比例称取保护层中的各原料，然后通过高速混合机混合后使用丝网印刷机将制备的混合料印刷在步骤2)的导磁层上，60℃烘干制得保护层；所得成品导磁膜在室温干燥环境下保存。
应用例
将本实施例所得导磁膜应用于制备可电磁感应加热的电饭煲硼硅玻璃内胆，包括如下步骤：将导磁膜在室温清水中浸泡1min，膜面与滤纸分离，将膜的底层贴于硼硅玻璃内胆的底部和四周，去除多余水，在室温干燥环境下放置24h；将贴膜后的硼硅玻璃内胆放入马弗炉，首先升温至100℃烘烤60min，然后升温至300℃烘烤30min，再升温至580℃烘烤60min，炉温自然冷却至120℃以下即可打开炉门，冷却得到可电磁感应加热的电饭煲硼硅玻璃内胆。
采用功率为1200W的电磁炉对本实施例所得电饭煲硼硅玻璃内胆进行加热烧水测试，结果表明：内胆中水烧开时间8-15min，整个烧水过程中内胆底部与顶部的温差不超过10℃；反复烧开水达到400次内胆不破裂，功率衰减不大于5％，并且导磁膜与内胆没出现剥离现象。
实施例2
一种电磁加热电饭煲硼硅玻璃内胆的导磁膜，其制备方法包括如下步骤：
1)按硼硅玻璃粉80wt％和甘油20wt％的配比将称取的硼硅玻璃粉和甘油混合，通过球磨机研磨后使用丝网印刷机将制备的混合料印刷在空白滤纸上，90℃烘干制得底层；其中硼硅玻璃粉中各组成及其所占质量百分比为：B2O3 19％、SiO2 63％、Al2O3 8％、K2O5％、Na2O 3％，Bi2O3 1％，TeO3 1％；
2)按导磁粉末75wt％(碳粉)、硼硅玻璃粉5wt％和胶粘剂20wt％的比例称取导磁层的各原料，然后加入高速混合机中混合，并用三辊轧机轧制成均匀的浆料，最后通过丝网印刷机将制备的浆料印刷在步骤1)的底层上，60℃烘干制得导磁层；
3)按陶瓷颜料40wt％、硼硅玻璃粉40wt％和有机溶剂20wt％(乙醇)的比例称取保护层中的各原料，然后通过高速混合机混合后使用丝网印刷机将制备的混合料印刷在步骤2)的导磁层上，60℃烘干制得保护层；所得成品导磁膜在室温干燥环境下保存。
应用例
将本实施例所得导磁膜应用于制备可电磁感应加热的电饭煲硼硅玻璃内胆，包括如下步骤：将导磁膜在室温清水中浸泡1min，膜面与滤纸分离，将膜的底层贴于硼硅玻璃内胆的底部和四周，去除多余水，在室温干燥环境下放置24h；将贴膜后的硼硅玻璃内胆放入马弗炉，首先升温至100℃烘烤60min，然后升温至300℃烘烤30min，再升温至570℃烘烤60min，炉温自然冷却至120℃以下即可打开炉门，冷却得到可电磁感应加热的电饭煲硼硅玻璃内胆。
采用功率为1200W的电磁炉对本实施例所得电饭煲硼硅玻璃内胆进行加热烧水测试，结果表明：内胆中水烧开时间8-15min，整个烧水过程中内胆底部与顶部的温差不超过10℃；反复烧开水达到400次内胆不破裂，功率衰减不大于4％，并且导磁膜与内胆没出现剥离现象。
实施例3
一种电磁加热电饭煲硼硅玻璃内胆的导磁膜，其制备方法包括如下步骤：
1)按硼硅玻璃粉75wt％和甘油25wt％的配比将称取的硼硅玻璃粉和甘油混合，通过球磨机研磨后使用丝网印刷机将制备的混合料印刷在空白滤纸上，90℃烘干制得底层；其中硼硅玻璃粉中各组成及其所占质量百分比为：B2O3 19％、SiO2 63％、Al2O3 8％、K2O5％、Na2O 3％，Bi2O3 1％，TeO3 1％；
2)按导磁粉末75wt％(铁氧体粉)、硼硅玻璃粉5wt％和胶粘剂20wt％的比例称取导磁层的各原料，然后加入高速混合机中混合，并用三辊轧机轧制成均匀的浆料，最后通过丝网印刷机将制备的浆料印刷在步骤1)的底层上，60℃烘干制得导磁层；
3)按陶瓷颜料40wt％、硼硅玻璃粉35wt％和有机溶剂25wt％(乙醇)的比例称取保护层中的各原料，然后通过高速混合机混合后使用丝网印刷机将制备的混合料印刷在步骤2)的导磁层上，60℃烘干制得保护层；所得成品导磁膜在室温干燥环境下保存。
应用例
将本实施例所得导磁膜应用于制备可电磁感应加热的电饭煲硼硅玻璃内胆，包括如下步骤：将导磁膜在室温清水中浸泡1min，膜面与滤纸分离，将膜的底层贴于硼硅玻璃内胆的底部和四周，去除多余水，在室温干燥环境下放置24h；将贴膜后的硼硅玻璃内胆放入马弗炉，首先升温至100℃烘烤60min，然后升温至300℃烘烤30min，再升温至570℃烘烤60min，炉温自然冷却至120℃以下即可打开炉门，冷却得到可电磁感应加热的电饭煲硼硅玻璃内胆。
采用功率为1200W的电磁炉对本实施例所得电饭煲硼硅玻璃内胆进行加热烧水测试，结果表明：内胆中水烧开时间8-15min，整个烧水过程中内胆底部与顶部的温差不超过10℃；反复烧开水达到400次内胆不破裂，功率衰减不大于4％，并且导磁膜与内胆没出现剥离现象。
上述实施例仅是为了清楚地说明所做的实例，而并非对实施方式的限制。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或者变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，因此所引申的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种电磁加热电饭煲硼硅玻璃内胆的导磁膜，它包括自下而上依次设置的底层、导磁层和保护层；其中底层原料由硼硅玻璃粉和甘油混合而成；导磁层原料由导磁粉末、硼硅玻璃粉和胶粘剂混合而成；保护层原料由陶瓷颜料、硼硅玻璃粉和有机溶剂混合而成；底层、导磁层和保护层原料均采用丝网印刷方法涂覆在基底材料表面；
所述硼硅玻璃粉中各组成及其所占质量百分比包括：B2O3 17-19%、SiO2 60-65%、Al2O3 6-8%、K2O 3-5%、Na2O 1-3%，Bi2O3 1-3% TeO3 1-2%；
所述底层原料中各组分及其所占质量百分比包括：硼硅玻璃粉70-80%，甘油 20-30%。
2.根据权利要求1所述的导磁膜，其特征在于，所述导磁粉末为铁氧体粉、碳粉、硅钢粉中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的导磁膜，其特征在于，所述胶粘剂为浓度为5-8wt%的乙基纤维素溶液，其中采用的溶剂为甲苯/乙醇混合溶剂。
4.根据权利要求1所述的导磁膜，其特征在于，所述导磁层原料中各组分及其所占质量百分比包括：导磁粉末70-75%、硼硅玻璃粉5-10%和胶粘剂15-20%。
5.根据权利要求1所述的导磁膜，其特征在于，所述保护层原料中各组分及其所占质量百分比包括：陶瓷颜料30-40%、硼硅玻璃粉35-40%和有机溶剂20-30%。
6.根据权利要求1所述的导磁膜，其特征在于，所述基底材料为空白滤纸。
7.一种如权利要求1~6任一项所述电磁加热电饭煲硼硅玻璃内胆的导磁膜制备方法，其特征在于，包括如下步骤
1）按配比称取硼硅玻璃粉和甘油，混合，球磨后使用丝网印刷机将所得混合料印刷在基底表面，烘干制得底层；
2）按配比称取导磁层原料中的导磁粉末、硼硅玻璃粉和胶粘剂，采用高速混合机进行混合，并用三辊轧机轧制成均匀的浆料，最后通过丝网印刷机将制备的浆料印刷在步骤1）所得底层上，烘干制得导磁层；
3）按配比称取保护层中的陶瓷颜料、硼硅玻璃粉和有机溶剂，通过高速混合机混合后使用丝网印刷机将所得混合料印刷在步骤2）所得导磁层上，烘干制得保护层；所得成品导磁膜在室温干燥环境下保存。
8.一种如权利要求1所述导磁膜制备可电磁感应加热的电饭煲硼硅玻璃内胆的应用，其特征在于，步骤包括如下：
1）将导磁膜与基底材料分离，然后贴于硼硅玻璃内胆的底部和四周，室温干燥；
2）置于马弗炉，首先升温至80-100℃烘烤50-60min，然后升温至280-300℃烘烤25-30min，再升温至570-590℃烘烤50-60min，炉温自然冷却至100-120℃以下即可打开炉门，冷却得可电磁感应加热的电饭煲硼硅玻璃内胆。
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