CN116642141A - 漂浮灯芯及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种漂浮灯芯及其制备方法和应用，该漂浮灯芯为多个闭口膨胀颗粒粘接而成的多孔体，其具有毛细贯通气孔，该多孔体满足能够漂浮在液态燃料或融化状态燃料上，液态燃料或融化状态燃料为矿物油、动物油和植物油中的至少一种。通过将具有闭口气孔和毛细贯通气孔的多孔体作为灯芯的主体，单位体积多孔体用所用燃料填充多孔体开口气孔后的质量低于所用燃料的单位体积质量，从而在燃烧时，该灯芯自身具有在特定的液体燃料或在融化状态燃料上漂浮的功能；同时其毛细贯通气孔由于毛细管作用持续提供燃烧所需燃料。实现集漂浮和吸油功能为一体。此外，该漂浮灯芯形态可根据需要变化，可丰富表情达意的手段，其制备方法也简单易行。

Description

漂浮灯芯及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及灯芯技术领域，具体而言，涉及一种漂浮灯芯及其制备方法和应用。

背景技术

油灯、蜡烛是起源较早、延续和发展时间较长的生活用品，但其使用中都需用到灯芯，现有灯芯还在延续千年的传统，使用棉线、木质、竹纤维、玻纤等纤维材料，而当今灯烛的发展主要方向是材质的丰富化、形态的艺术化和情感化，与灯烛产品的丰富与变化相比，作为灯烛产品重要构件的灯芯却缺乏创新与变化。随着时代的进步，当今灯烛的使用注重感情色彩，照明实用功能越来越淡化，但受限于传统灯芯材料的性状，灯芯及其燃烧形态在表情达意方面存在缺乏变化的缺陷。

灯芯自身能漂浮在燃料上燃烧是一种有益创新，能够促进灯烛产品的创新与丰富。但现有的采用铝质(市售)、聚丙烯等油浮子来实现纤维灯芯漂浮燃烧的产品，其漂浮与吸油燃烧功能不是一体的，漂浮体结构复杂，制作难度大，体积大，形态单一。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种漂浮灯芯及其制备方法和应用，以改善上述技术问题。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供了一种漂浮灯芯，其为多个闭口膨胀颗粒粘接而成的多孔体，该多孔体具有毛细贯通气孔，该多孔体满足能够漂浮在液态燃料或融化状态燃料上，液态燃料或融化状态燃料为矿物油、动物油和植物油中的至少一种。

一些可选的实施方式中，液态燃料或融化状态燃料包括石蜡、液体石蜡油、煤油、蜂蜡、黄油、白蜡和棕榈油中的至少一种。

一些可选的实施方式中，液态燃料或融化状态燃料填充所述多孔体的毛细贯通气孔后的单位体积质量不高于500kg/m³的。

一些可选的实施方式中，闭口膨胀颗粒为无机闭口膨胀颗粒，优选地，无机闭口膨胀颗粒为膨胀玻化微珠。

一些可选的实施方式中，多个闭口膨胀颗粒之间通过粘接剂粘接在一起，优选地，粘接剂包括膨润土、硅酸镁铝和硅酸镁锂中的至少一种。

一些可选的实施方式中，粘接剂的体积小于闭口膨胀颗粒的充填体积，优选地，粘接剂体积与闭口膨胀颗粒的充填体积比为1～4:100。

第二方面，本发明还提供了一种用于制备上述漂浮灯芯的浆料，其包括混合均匀的多个闭口膨胀颗粒和粘接剂溶液。

第三方面，本发明还提供了上述漂浮灯芯的制备方法，其包括：将多个闭口膨胀颗粒粘接形成多孔体。

一些可选的实施方式中，将多个闭口膨胀颗粒和粘接剂溶液混合均匀，并置于模具中干燥。

一些可选的实施方式中，粘接剂溶液的固含量为1wt～6wt％。

第四方面，本发明还提供了上述漂浮灯芯在液态燃料或融化状态燃料中进行燃烧的应用，上述多孔体用所用燃料填充多孔体开口气孔后的质量低于所用燃料的单位体积质量。

可选地，燃料为石蜡、液体石蜡油、煤油、蜂蜡、黄油、白蜡、棕榈油等矿物油、动物油、植物油或其组合。

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：该多孔体具有闭口气孔和贯通气孔，满足能够漂浮在液态燃料或融化状态燃料上，燃料可不断通过贯通气孔进行吸油燃烧，以实现漂浮和吸油燃烧功能一体。此外，该漂浮灯芯结构简单，形态可变化多样，能够丰富表情达意的手段，其制备方法也简单易行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为闭孔膨胀颗粒粘接结构示意图；

图2为实施例1的漂浮灯芯的燃烧状态图；

图3为实施例2的漂浮灯芯的燃烧状态图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本发明提供的漂浮灯芯及其制备方法和应用进行具体说明。

本发明的一些实施方式提供了一种漂浮灯芯，其为多个闭口膨胀颗粒粘接而成的多孔体，该多孔体具有毛细贯通气孔，该多孔体满足能够漂浮在液态燃料或融化状态燃料上，液态燃料或融化状态燃料为矿物油、动物油和植物油中的至少一种。

发明人发现传统的灯芯例如棉线、玻纤，其本身不能漂浮在燃料上燃烧，而其他一些可漂浮的灯芯要么结构复杂，要么漂浮与吸油燃烧功能不是一体的。因此，发明人通过大量的研究和实践，创造性地提出了上述漂浮灯芯，该漂浮灯芯以多孔体为主体，由于其本身具有的闭口气孔，使得其能够具有低的表观密度，进而能够在液态燃料上漂浮，同时其贯通气孔由于毛细管作用持续提供燃烧所需燃料。并且由于闭口膨胀颗粒的易加工性能，与粘接剂混合后便于通过模压、注射成型、铸造、涂装、裱花、雕刻、3D打印方式及其组合方式赋与漂浮灯芯不同形态，如生肖、星座、数字、文字等，丰富表情达意手段。同时，该漂浮灯芯还可以用于蜡烛、孔明灯、河灯、佛灯、加热炉等。

具体地，为了使得上述漂浮灯芯能够具有较佳的漂浮性能和形状，多孔体由闭口膨胀颗粒粘接而成。

需要说明的是，多孔体的形状可以根据不同的表达需求进行变化，例如，可以是生肖形态、也可以是星座、数字、文字等形态。

进一步地，一些实施方式中，为了使得漂浮灯芯具有一定的特定的形态，以及满足表观密度以及孔隙结构的要求，多孔体由闭口膨胀颗粒通过粘接剂粘接而成，其具体结构可如图1所示，图1中，竖纹部分表示闭孔膨胀颗粒；横纹部分为固化(干燥)后的粘接剂；中间空心部分为透气孔(贯通气孔，燃料填充孔隙)。

一些较佳的实施方式中，为了更好的满足表观密度、孔隙以及成本相关的要求，闭口膨胀颗粒可选择为无机闭口膨胀颗粒。无机闭口膨胀颗粒有较好的耐温和耐油性能，且自身就具有密度小的特点，在液态燃料中能够提供灯芯浮力。

示例性地，无机闭口膨胀颗粒可选择为膨胀玻化微珠。需要说明的是，膨胀玻化微珠都是现有的材料，可以在市场上通过购买得到。膨胀玻化微珠市面上有多种叫法，如陶瓷空心微珠，空心玻璃微珠，中空玻璃微珠，闭孔珍珠岩玻化微珠，空心微珠，漂珠，飞珠。堆积密度从70kg/m³～600kg/m³不等，市场供给充分，原料易得。显然从原料易得程度来看，膨胀玻化微珠是更优的选择。

一些较佳的实施方式中，用于粘接的粘接剂为无机粘接剂，无机粘接剂有较好的耐温和耐油性能。

示例性地，无机粘接剂为无机水分散粘接剂。一些具体的实施方式中，粘接剂包括膨润土、硅酸镁铝和硅酸镁锂中的至少一种的水分散材料。例如，粘接剂可以选择硅酸锂镁的水分散溶液。无机粘接剂的耐温和耐油性能更好，无机水分散材料的浓度为1～6wt％。

膨润土、硅酸镁铝和硅酸镁锂均是优良的无机粘接剂，广泛应用于球团等粉体粘接。无机水分散材料的浓度为1～6wt％有利于平衡粘接强度和水分散粘接剂粘度；浓度过低，水分散粘接剂粘度就低，有利于与颗粒材料混合均匀，但会导致多孔体一次粘接强度低；浓度高，水分散粘接剂粘度就高，不利于与颗粒材料混合均匀，会导致多孔体粘接强度不均匀。

粘接剂的固含量体积与闭口膨胀颗粒的充填体积比为1～4:100，该占比有利于平衡粘接牢固程度与贯通气孔孔隙率；占比过低，会导致多孔体一次粘接强度低；占比过高，会导致多孔体贯通气孔孔隙率过低，导致燃烧过程燃料通过贯通气孔的供给速度过慢，导致火焰过小或熄灭。同时有利于优化多孔体制作的操作复杂程度，受制于粘接剂粘度的影响，高占比需要通过多孔体毛细贯通气孔的多次粘接剂填充、固化(干燥)得到，增加操作次数；优选体积比可以通过一次或两次操作既可满足粘接牢固和贯通气孔孔隙率要求。

本发明的一些实施方式还提供了上述漂浮灯芯的制备方法，其包括：将闭口膨胀颗粒粘接成多孔体。其具体的加工方式还可以包括模压、注射成型、涂装、裱花、雕刻、3D打印方式及其组合方式赋予灯芯不同形态。

漂浮灯芯可通过以下具体的步骤制备得到：将闭口膨胀颗粒与粘接剂混合均匀后，填充到模具中加热干燥得到多孔体。

例如，将一定比例的硅酸镁锂的水分散材料与膨胀玻化空心微珠混合均匀后填充到模具厚度为6mm数字模具中，在120℃的温度下干燥5h，得到多孔体。由于多孔体自身结构强度有限，易在取出和保存过程中破坏形态和结构；建议浸蜡冷却定型后取出保存。

基于上述实施例方式的漂浮灯芯的制备方法，本发明的一些实施方式还提供了一种用于制备上述漂浮灯芯的浆料，其包括混合均匀的多个闭口膨胀颗粒和粘接剂溶液。通过对该浆料在模具中干燥即可得到漂浮灯芯。闭口膨胀颗粒和粘接剂的比例，以及粘接剂溶液的固含量等参见前述描述，在此不再赘述。

本发明的一些实施方式还提供了上述漂浮灯芯在液态燃料或融化状态燃料中进行燃烧的应用，单位体积多孔体用所用燃料填充多孔体开口气孔后的质量低于所用燃料的单位体积质量。

具体地，一些实施方式中，燃料包括但不限于石蜡、液体石蜡油、煤油、蜂蜡、黄油、白蜡、棕榈油等矿物油、动物油、植物油或其组合。原则上只要能够使得上述漂浮灯芯能够漂浮的燃料均可。

需要说明的是，漂浮需要满足的条件是单位体积多孔体用所用燃料填充多孔体开口气孔后的质量低于所用燃料的单位体积质量，因此，一些实施方式中，用所用燃料填充多孔体开口气孔后的单位体积质量不高于500kg/m³。其主要从提供可靠的漂浮性能提出，单位体积多孔体用所用燃料填充多孔体开口气孔后的质量越低越有利于漂浮，用所用燃料填充多孔体开口气孔后的单位体积质量不高于500kg/m³的多孔体能应用于市售绝大多数燃料。市售绝大多数燃料的密度在800kg/m³～980kg/m³，不需单独考虑多孔体的使用环境。

本发明实施方式的漂浮灯芯用于加热炉时，特别是用于石蜡等融化状态燃烧的燃料时，可显著降低酒精等液态燃料、瓦斯等气态燃料在生产、储存、运输、使用方面的危险性，降低包装、运输、储存、使用成本，便于携带，并且可以多次添加燃料重复使用。通过采用较大面积的多孔体可以提供较大的较热面积和加热功率。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本发明提供的漂浮灯芯通过以下步骤制备得到：将46g含3wt％硅酸镁锂的水分散材料粘接剂(计算固含量体积约0.51ml)与12g膨胀玻化空心微珠(测试填充体积为49.4ml)混合均匀得到混合料前体，取混合料前体填充到厚度为6mm、字高为19mm的数字0的硅胶模具中，加热干燥，得到多孔体，加入蜡冷却定型后取出得到漂浮灯芯。该实例的粘接剂固含量体积与闭口膨胀颗粒的充填体积比为1.0:100。

本实施例得到的漂浮灯芯可在吸收液态燃料后点燃；可将其放在可熔融的固态燃料表面加热融化后燃料后点燃。将该漂浮灯芯放置于蜂蜡、石蜡、白蜡油、酥油燃料中均能漂浮燃烧。其燃烧状态如图2所示。

实施例2

本发明提供的漂浮灯芯通过以下步骤制备得到：将46g含3wt％硅酸镁锂的水分散材料粘接剂(计算固含量体积约0.51ml)与12g膨胀玻化空心微珠(测试填充体积为49.4ml)混合均匀得到混合料前体，取混合料前体填充到厚度为6mm、字高为19mm的数字4硅胶模具中，加热干燥，得到一次多孔体；一次多孔体冷却后带模具放入真空手套箱，抽真空排除空气，覆盖不低于6mm的混合料前体，破真空，去除一次多孔体上多余混合料前体，加热干燥，得到二次多孔体。加入蜡冷却定型后取出得到漂浮灯芯。该实例的粘接剂固含量体积与闭口膨胀颗粒的充填体积比约为2.0:100。

实施例2得到的多孔体强度高于实施例1。

本实施例得到的漂浮灯芯同样可在吸收液态燃料后点燃；可将其放在可熔融的固态燃料表面加热融化后燃料后点燃。将该漂浮灯芯放置于蜂蜡、石蜡、白蜡油、酥油燃料中均能漂浮燃烧。其燃烧状态如图3所示。

综上所述，本发明实施方式提供的漂浮灯芯是以膨胀玻化空心微珠等为基础，和粘接接剂混合后通过手工模压方式赋与漂浮灯芯形态。该灯芯材料可用于蜡烛、孔明灯、河灯、佛灯、加热炉等。当用于加热炉时，特别是用于石蜡等融化状态燃烧的燃料时，可显著降低酒精等液态燃料、瓦斯等气态燃料在生产、储存、运输、使用方面的危险性，降低包装、运输、储存、使用成本，便于携带，还可以多次添加燃料重复使用。通过采用较大面积的多孔体可以提供较大的较热面积和加热功率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种漂浮灯芯，其特征在于，其为多个闭口膨胀颗粒粘接而成的多孔体，所述多孔体具有毛细贯通气孔，所述多孔体满足能够漂浮在液态燃料或融化状态燃料上，所述液态燃料或融化状态燃料为矿物油、动物油和植物油中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的漂浮灯芯，其特征在于，所述液态燃料或融化状态燃料包括石蜡、液体石蜡油、煤油、蜂蜡、黄油、白蜡和棕榈油中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的漂浮灯芯，其特征在于，用所述液态燃料或所述融化状态燃料填充所述多孔体的毛细贯通气孔后的单位体积质量不高于500kg/m³。

4.根据权利要求1所述的漂浮灯芯，其特征在于，所述闭口膨胀颗粒为无机闭口膨胀颗粒，优选地，所述无机闭口膨胀颗粒为膨胀玻化微珠。

5.根据权利要求1～4任一项所述的漂浮灯芯，其特征在于，多个所述闭口膨胀颗粒之间通过粘接剂粘接在一起，优选地，所述粘接剂包括膨润土、硅酸镁铝和硅酸镁锂中的至少一种；

优选地，所述粘接剂的体积小于所述闭口膨胀颗粒的充填体积，优选地，所述粘接剂的体积与总的所述闭口膨胀颗粒的充填体积比为1～4:100。

6.一种用于制备如权利要求1～5任一项所述的漂浮灯芯的浆料，其特征在于，其包括混合均匀的多个闭口膨胀颗粒和粘接剂溶液；

优选地，所述粘接剂溶液的固含量为1wt～6wt％。

7.如权利要求1～5任一项所述的漂浮灯芯的制备方法，其特征在于，其包括：将多个闭口膨胀颗粒粘接形成所述多孔体。

8.根据权利要求7所述的漂浮灯芯的制备方法，其特征在于，将多个所述闭口膨胀颗粒和粘接剂溶液混合均匀，并置于模具中干燥。

9.根据权利要求8所述的漂浮灯芯的制备方法，其特征在于，所述粘接剂溶液的固含量为1wt～6wt％。

10.如权利要求1～6任一项所述的漂浮灯芯在所述液态燃料或所述融化状态燃烧的燃料中进行燃烧的应用。