发热岩板的生产系统

摘要

本发明公开了一种发热岩板的生产系统，包括依次相连的用于将坯体原料研磨成粉料的研磨装置、用于将所述粉料压制成第一坯体的干压成型装置、与所述干压成型装置相连、用于在所述第一坯体表面施釉制得表面带有釉层的第二坯体的施釉装置、用于将所述第二坯体烧成制得岩板层的烧结装置、用于在所述岩板层一侧形成石墨烯涂层的石墨烯喷涂装置和光固化装置、用于在所述石墨烯涂层一侧形成导电胶层的涂覆装置和用于形成电路层的电路印刷装置，以及用于在所述电路层一侧形成防水绝缘层并包覆住所述电路层和石墨烯涂层的涂料喷涂装置。本发明提供的生产系统适用于工业化生产，能够高效稳定地生产出发热均匀、发热温度高的发热岩板。

权利要求

1.一种发热岩板的生产系统，其特征在于，包括：

用于将坯体原料研磨成粉料的研磨装置；

与所述研磨装置相连，用于将所述粉料压制成第一坯体的干压成型装置；

与所述干压成型装置相连，用于在所述第一坯体表面施釉制得表面带有釉层的第二坯体的施釉装置；

与所述施釉装置相连，用于将所述第二坯体烧成制得岩板层的烧结装置；

与所述烧结装置相连，用于在所述岩板层一侧形成石墨烯涂层的石墨烯喷涂装置和光固化装置；

与所述石墨烯喷涂装置和光固化装置相连，用于在所述石墨烯涂层一侧形成导电胶层的涂覆装置；

与所述涂覆装置相连，用于在所述导电胶层一侧形成电路层的电路印刷装置；

与所述电路印刷装置相连，用于在所述电路层一侧形成防水绝缘层并包覆住所述电路层和石墨烯涂层的涂料喷涂装置；

所述坯体原料，以重量份数计包括：球土10份‑15份、煅烧高岭土15份‑20份、钾钠砂20份‑35份、霞长石8份‑15份、氧化石墨烯0.001份‑1份；

所述烧结装置为热压烧结窑炉；

所述热压烧结窑炉内部设有加热装置，所述热压烧结窑炉的炉壁上设有抽真空接口以及氮气进气管；

所述热压烧结窑炉内部的烧成温度为1150℃‑1250℃，烧成压力为2GPa‑4GPa；

所述导电胶层的原料，按照重量份计包括以下组分：固化剂6份‑10份、环氧树脂30份‑

40份、分散剂3份‑7份、增韧剂2份‑5份、铜粉60份‑70份；

所述涂料喷涂装置用于聚氨酯、丙烯酸树脂、高分子氟碳材料和聚对苯二甲酸乙二脂塑料中的一种涂料的喷涂；

所述电路印刷装置在所述石墨烯涂层的表面印刷铜制电路，且所述铜制电路与所述石墨烯涂层电性相连。

2.如权利要求1所述的发热岩板的生产系统，其特征在于，所述干压成型装置包括上压机构，工作台机构、下压机构以及与所述上压机构和下压机构相连的驱动机构，所述工作台机构设于所述上压机构和下压机构之间，所述工作台机构上设有用于容纳待压粉料的模腔。

3.如权利要求2所述的发热岩板的生产系统，其特征在于，所述干压成型装置的工作压力为50MPa‑300MPa。

4.如权利要求1所述的发热岩板的生产系统，其特征在于，所述石墨烯喷涂装置用于光固化石墨烯涂料的喷涂，所述光固化装置的紫外波长为350nm‑380nm、通电电压为4V‑8V。

说明书

发热岩板的生产系统

技术领域

[0001] 本发明涉及发热陶瓷技术领域，尤其涉及一种发热岩板的生产系统。

背景技术

[0002] 随着人们生活水平的提高，在气温较低的使用场所和地区，人们更趋向于使用能智能控制开关，调节温度的发热保温，具有舒适性触感的发热岩板的生产系统。而现有的电暖丝发热瓷砖，但在实际使用过程中，成本高、发热管容易出现损坏、维修不方便等缺陷明显，并且瓷砖表面容易出现局部温度分布不均，导热效果的实际使用体验不佳等问题。

发明内容

[0003] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种发热岩板的生产系统，其适用于工业化生产，能够高效稳定地生产出发热均匀、发热温度高的发热岩板。

[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种发热岩板的生产系统，包括：用于将坯体原料研磨成粉料的研磨装置；

[0005] 与所述研磨装置相连，用于将所述粉料压制成第一坯体的干压成型装置；

[0006] 与所述干压成型装置相连，用于在所述第一坯体表面施釉制得表面带有釉层的第二坯体的施釉装置；

[0007] 与所述施釉装置相连，用于将所述第二坯体烧成制得岩板层的烧结装置；

[0008] 与所述烧结装置相连，用于在所述岩板层一侧形成石墨烯涂层的石墨烯喷涂装置和光固化装置；

[0009] 与所述石墨烯喷涂装置和光固化装置相连，用于在所述石墨烯涂层一侧形成导电胶层的涂覆装置；

[0010] 与所述涂覆装置相连，用于在所述导电胶层一侧形成电路层的电路印刷装置；

[0011] 与所述电路印刷装置相连，用于在所述电路层一侧形成防水绝缘层并包覆住所述电路层和石墨烯涂层的涂料喷涂装置。

[0012] 在一种实施方式中，所述坯体原料，以重量份数计包括：球土10份‑15份、煅烧高岭土15份‑20份、钾钠砂20份‑35份、霞长石8份‑15份、氧化石墨烯0.001份‑1份。

[0013] 在一种实施方式中，所述烧结装置为热压烧结窑炉；

[0014] 所述热压烧结窑炉内部设有加热装置，所述热压烧结炉的炉壁上设有抽真空接口以及氮气进气管。

[0015] 在一种实施方式中，所述热压烧结窑炉内部的烧成温度为1150℃‑1250℃，烧成压力为2Gpa‑4Gpa。

[0016] 在一种实施方式中，所述干压成型装置包括上压机构，工作台机构、下压机构以及与所述上压机构和下压机构相连的驱动机构，所述工作台机构设于所述上压机构和下压机构之间，所述工作台机构上设有用于容纳待压粉料的模腔。在一种实施方式中，所述干压成型装置的工作压力为50MPa‑300MPa。

[0017] 在一种实施方式中，所述石墨烯喷涂装置用于光固化石墨烯涂料的喷涂，所述光固化装置的紫外波长为350nm‑380nm、通电电压为4V‑8V。

[0018] 在一种实施方式中，所述导电胶层的原料，按照重量份计包括以下组分：固化剂6份‑10份、环氧树脂30份‑40份、分散剂3份‑7份、增韧剂2份‑5份、铜粉60份‑70份。

[0019] 在一种实施方式中，所述涂料喷涂装置用于聚氨酯、丙烯酸树脂、高分子氟碳材料和聚对苯二甲酸乙二脂塑料中的一种涂料的喷涂。

[0020] 在一种实施方式中，所述电路印刷装置在所述石墨烯涂层的表面印刷铜制电路，且所述铜制电路与所述石墨烯涂层电性相连。

[0021] 在一种实施方式中，所述研磨装置为球磨机和/或砂磨机。

[0022] 实施本发明，具有如下有益效果：

[0023] 本发明提供的发热岩板的生产系统，包括依次相连的研磨装置、干压成型装置、施釉装置、烧结装置、石墨烯喷涂装置、光固化装置、涂覆装置、电路印刷装置和涂料喷涂装置，通过上述装置能够生产制造出具有防水绝缘层、电路层、导电胶层、石墨烯涂层和岩板层由下至上依次连接形成一体式复合结构的发热岩板。所述发热岩板既具有装饰效果多样性和良好的耐磨、耐高温性能，又具有极佳的导热性能，能够实现热量高效传导，最终得到的发热岩板发热均匀、发热温度高，且实际体验佳。

附图说明

[0024] 图1为本发明一种发热岩板的生产系统的结构示意图。

[0025] 其中，研磨装置1、干压成型装置2、施釉装置3、烧结装置4、石墨烯喷涂装置5、光固化装置6、涂覆装置7、电路印刷装置8、涂料喷涂装置9。

具体实施方式

[0026] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明作进一步地详细描述。

[0027] 为解决上述问题，本发明提供了一种发热岩板的生产系统，如图1所示，包括用于将坯体原料研磨成粉料的研磨装置1；

[0028] 与所述研磨装置1相连，用于将所述粉料压制成第一坯体的干压成型装置2；

[0029] 与所述干压成型装置2相连，用于在所述第一坯体表面施釉制得表面带有釉层的第二坯体的施釉装置3；

[0030] 与所述施釉装置3相连，用于将所述第二坯体烧成制得岩板层的烧结装置4；

[0031] 与所述烧结装置4相连，用于在所述岩板层一侧形成石墨烯涂层的石墨烯喷涂装置5和光固化装置6；

[0032] 与所述石墨烯喷涂装置5和光固化装置6相连，用于在所述石墨烯涂层一侧形成导电胶层的涂覆装置7；

[0033] 与所述涂覆装置7相连，用于在所述导电胶层一侧形成电路层的电路印刷装置8；

[0034] 与所述电路印刷装置8相连，用于在所述电路层一侧形成防水绝缘层并包覆住所述电路层和石墨烯涂层的涂料喷涂装置9。

[0035] 首先，本生产系统包括岩板层制备单元，所述岩板层制备单元包括研磨装置1、干压成型装置2、施釉装置3和烧结装置4。其中，所述研磨装置1用于将坯体原料研磨成粉料，所述在一种实施方式中，所述研磨装置1为球磨机和/或砂磨机，优选地，所述研磨装置1为球磨机，球磨机研磨处理后粉体颗粒更细，粒径分布更窄。在一种实施方式中，所述坯体原料，以重量份数计包括：球土10份‑15份、煅烧高岭土15份‑20份、钾钠砂20份‑35份、霞长石8份‑15份、氧化石墨烯0.001份‑1份。需要说明的是，石墨烯在陶瓷基体中的分散决定了坯体的导热性能，由于石墨烯的片层间存在的范德华力容易堆叠和团聚，其优异的性能难以发挥，甚至存在团聚体导致复合材料孔隙度增加，降低陶瓷材料性能。本发明针对上述问题，以氧化石墨烯为原材料而取代石墨烯，氧化石墨烯是石墨烯的前驱体，是石墨粉经强氧化剂氧化形成的产物。氧化石墨烯能够与坯体的其它原料混合均匀，能够保证氧化石墨烯在坯体中的分散性。然后在后期的烧结过程中，氧化石墨烯通过热还原去除在氧化石墨烯制备过程中形成的含氧官能团，从而得到石墨烯，即保证了石墨烯在坯体材料中均匀分布，从而提高坯体的导热均匀性。在陶瓷材料中掺入石墨烯产生大量的界面和晶界，改变了陶瓷的微结构，改善了陶瓷材料的导热性能。

[0036] 接下来，采用干压成型装置2进行成型。在一种实施方式中，所述干压成型装置2包括上压机构，工作台机构、下压机构以及与所述上压机构和下压机构相连的驱动机构，所述工作台机构设于所述上压机构和下压机构之间，所述工作台机构上设有用于容纳待压粉料的模腔。具体地，工作时将待压粉料填入模腔中，然后通过控制驱动机构驱动所述上压机构和下压机构相向运动，向所述工作台机构施压。采用干压成型的效率高、尺寸精确且成本低。在一种实施方式中，所述干压成型装置2的工作压力为50MPa‑300MPa。优选地，所述干压成型装置2的工作压力为80MPa‑100MPa。

[0037] 随后，利用施釉装置3完成表面施釉，然后完成岩板层的烧结。现有技术中，岩板通常采用无压烧结，但是无压烧结需较长的保温时间，导致陶瓷晶粒增大以及部分石墨烯的降解并破坏其结构，石墨烯在烧结过程中处于无序状态。另外，无压烧结制备的岩板层的致密度一般偏低，孔隙的存在容易成为应力集中点，导致岩板层的导热性能下降，同时降低整体力学性能。本发明的一种实施方式中，所述烧结装置4为热压烧结窑炉。所述热压烧结窑炉在烧结的同时施加压力，提高烧结的驱动力，在短时间内达到致密化。与无压烧结相比，减少了烧结温度和时间，提高了石墨烯和其它材料的复合，有利于提高岩板层的导热性能。

[0038] 在一种实施方式中，所述热压烧结窑炉内部设有加热装置，所述热压烧结炉的炉壁上设有抽真空接口以及氮气进气管。优选地，所述加热装置设于所述热压烧结窑炉的顶部，所述抽真空接口和氮气进气管设于所述热压烧结窑炉的底部，这样更有利于升温和加压。在一种实施方式中，所述热压烧结窑炉内部的烧成温度为1150℃‑1250℃，烧成压力为2Gpa‑4Gpa。具体地，当所述热压烧结窑炉内部升温的同时，将热压烧结窑炉密封，并且开启抽真空并通入氮气以达到预设的压强，进行热压烧结处理以得到岩板层。

[0039] 其次，在所述岩板层的一侧形成石墨烯涂层。在一种实施方式中，所述石墨烯涂层为光固化石墨烯涂层，所述石墨烯喷涂装置5用于光固化石墨烯涂料的喷涂，所述光固化装置6的紫外波长为350nm‑380nm、通电电压为4V‑8V。光固化石墨烯涂料制得的石墨烯涂层具有高导热散热性能，能够显著增大散热面积，并且具有良好的耐磨性能和防腐性能，是良好的导热介质。

[0040] 再次，利用涂覆装置7在所述石墨烯涂层的一侧形成导电胶层。所述导电胶层用于增加石墨烯涂层与电路层之间的结合强度。在一种实施方式中，所述导电胶层的原料，按照重量份计包括以下组分：固化剂6份‑10份、环氧树脂30份‑40份、分散剂3份‑7份、增韧剂2份‑5份、铜粉60份‑70份。在一种实施方式中，所述铜粉为树枝状铜粉，相比于球状铜粉，树枝状铜粉的比表面积更大，接触点更多，接触更稳定，不容易滑移，制得的导电胶的导电性能更好、更稳定。

[0041] 需要说明的是，导电胶中，银系导电胶虽然具有优良的导电、导热性能及抗氧化能力，但是其在电场作用情况下存在电迁移现象，所以大规模使用时受到了限制。相应地，本发明采用了铜系导电胶，采用上述配方的导电胶层不仅具有良好的黏结性和耐老化性能，而且能够实现常温固化，避免了反复高温处理。在一种实施方式中，所述导电胶层的固化条件为：固化温度为25℃‑30℃，固化时间为24h‑36h。

[0042] 然后，在所述导电胶层的一侧形成电路层。在一种实施方式中，所述电路印刷装置8在所述石墨烯涂层的表面印刷铜制电路，且所述铜制电路与所述石墨烯涂层电性相连。在电场作用下石墨烯涂层中的碳原子之间产生剧烈的摩擦与撞击，产生的热量以远红外辐射和对流的形式向外快速发散出去，从而实现电能到热能的转化，同时由于石墨烯是一层密集的、包裹在点阵上的二维晶体结构的纳米级碳原子，因此其发热是整体性，温度更为均衡，用户体验的舒适性更佳。

[0043] 最后，在所述石墨烯涂层和电路层表面包覆一层防水绝缘层。在一种实施方式中，所述涂料喷涂装置9用于聚氨酯、丙烯酸树脂、高分子氟碳材料和聚对苯二甲酸乙二脂塑料中的一种涂料的喷涂。上述材料具有良好的防水、绝缘性能，能够对电路层和石墨烯涂层进行保护，避免发生漏电危险。

[0044] 综上，通过本发明提供生产系统能够生产制造出具有防水绝缘层、电路层、导电胶层、石墨烯涂层和岩板层由下至上依次连接形成一体式复合结构的发热岩板。所述发热岩板既具有装饰效果多样性和良好的耐磨、耐高温性能，又具有极佳的导热性能，能够实现热量高效传导，最终得到的发热岩板发热均匀、发热温度高，且实际体验佳。

[0045] 以上所述是发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。