专利名称：基于旋转方式的正球形陶瓷球的制造方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及基于旋转方式的正球形陶瓷球的制造方法及其装置。进一步详细地说，本发明的特征在于，通过利用种粒(seed)而使陶瓷粉末成形为正球形的工艺变得容易，另外在成形过程中通过反复进行加热及冷却，或者通过中间分选过程而使大小相似的球一同经过成形过程，由此制造高强度且粒度分布优异的陶瓷球。
背景技术：
所谓陶瓷是经过加热而制得的非金属无机材料的总称，通常指将无机物质作为主要原料使用的氧化物、氮化物、碳化物等材料。陶瓷相比金属、有机材料，在耐蚀性、耐热性、 耐磨性等方面优异，因此被应用于医疗及健康产业领域、化学领域、畜产领域、农业领域、水产业领域等多种领域中。众所周知，尤其陶瓷所放射出的远红外线起到通过增强水分子的结合而稳定生物机体的高分子结构以及活化生物机体组织的作用，该作用维持食品的新鲜度、促进发酵等化学反应速度，因而广泛地应用于化学、畜产、农业、水产业等中，而且陶瓷的多孔结构不仅通过吸附、吸水、捕菌作用而吸附水中的重金属类以及菌类，而且由于吸湿性高，还起到除湿、除臭、防止发霉等作用。这种陶瓷主要制造成球形，由于利用陶瓷球经过净水处理的碱性还原水不仅口感好，也比较柔和，且易饮，因此应用在净水器中，不仅如此，还可多样地应用于软水器、离子水机、洁身马桶过滤器(filter for bidet)、加湿器、清洗用或洗澡用等净水及功能水处理装置等家电领域、产业领域、农畜产领域等中。目前揭示有各种用于将陶瓷粉末制造成球形的成形方法，其中在韩国公开专利第1996-0012033号公开了利用压缩成形模具制造球形的方法、韩国公开专利第 1996-0004277号公开了将陶瓷浆料以水滴状喷射并烧结的方法、韩国授权专利第153167 号中公开了在上、下盘之间放入陶瓷可烧结体，以使陶瓷可烧结体在上下自转/公转，由此制造球形的方法等。但是，上述的方法仅仅能成形出接近于球的形状，难以成形出正球形的陶瓷球，并且在短时间内有效地制造大量的陶瓷球方面存在局限性。
发明内容
技术问题本发明是为了解决如上所述的问题而提出的，本发明通过向旋转容器投入陶瓷粉末以及水和/或粘合剂，并根据旋转，使陶瓷粉末成形为球形，由此能够大量制造陶瓷球， 且使形状呈正球形。并且，如果从一开始就使陶瓷粉末成形为球形，则成形结果所得到的陶瓷球的大小的粒度分布非常不均勻，从而存在不能容易地得到目标大小的陶瓷球的问题，因此本发明提供一种能够制造出粒度分布优异的陶瓷球的方法及其装置。并且，本发明提供一种用于在陶瓷球的成形过程中改善陶瓷球的强度，且防止陶
3瓷粉末材料粘附到容器内壁的方法。技术方案本发明所提供的根据材料的旋转而制造陶瓷球的方法的特征在于，包括(a)逐次向容器投入并旋转陶瓷粉末以及水和/或粘合剂，以使陶瓷粉末成长为所期望大小的球形的成形步骤；(b)干燥经成形的所述球的干燥步骤；以及(c)加热经干燥的所述球的烧成步骤。优选地，在所述成形步骤之前先向容器投入使陶瓷粉末粘附的种粒，并且，优选地，在所述成形步骤之后按大小分选所成形的球，将按大小被分选的球分别放入到另外的容器之后再次进行所述成形步骤。另外，本发明所提供的又一个陶瓷球的制造方法优选为，在所述成形步骤中，在逐次投入材料之前进行短暂升温。并且，优选地，在所述成形步骤中的容器的内部被处理成粗糙的面。本发明所提供的根据旋转而使陶瓷粉末成形为球形的制造装置的特征在于，包括旋转容器，具备用于投入陶瓷粉末的投入口、用于喷射水和/或粘合剂等的喷嘴；倾斜调节部，用于调整所述旋转容器的旋转轴的倾斜。所述旋转容器的内壁由多个面形成，且表面被处理成粗糙的面。另外，优选地，还具备用于对所述旋转容器的内部进行加热的加热部。另外，优选地，包括在所述旋转容器的投入口上能够装卸的分选筛，以用于按大小分选所成形的球。发明效果在本发明所提供的制造方法中，由于根据旋转方式使陶瓷粉末成形为陶瓷球，因此能够批量生产，且能够得到接近正球形的陶瓷球。另外，在基于旋转的成形步骤中投入种粒，从而容易形成球，且可在短时间内最终获得大小相似的陶瓷球。并且，由于在成形步骤中进行按大小分选中间过程中所形成的球的过程，因此可使粒度分布变得优异，而且在逐次投入材料之前进行短暂加热中间过程中所形成的陶瓷球的过程，因此消除陶瓷球的层间界面发生分裂，能够获得高强度的陶瓷球。并且，在本发明所提供的制造装置中，使旋转容器的内壁形成为多面，且形成得粗糙，因此能够减少发生陶瓷粉末的粘附现象，且能够提高陶瓷球的强度。并且，将分选筛可装卸地设置到旋转容器投入口上，从而使分选过程变得容易。
图1至图3为本发明的一实施例所提供的制造方法的流程图。图4为本发明所提供的制造装置的立体图。图5为图4的制造装置的内部剖面图。图6为将分选筛从图4的制造装置装卸的图。附图的主要部分的符号说明100为旋转容器，110为投入口，120为内壁，130为喷嘴，200为倾斜调节部，300为电机，400为加热部，500为粉尘吸入口，600为分选筛。
具体实施例方式以下，进一步详细说明本发明所提供的陶瓷球的制造方法。图1至图3为本发明所提供的制造方法的流程图的示例，图4至图6为本发明所提供的制造装置的图。本发明所提供的根据旋转方式制造陶瓷球的方法大致经过如下的步骤。(a)逐次向容器投入并旋转陶瓷粉末和水以及/或粘合剂等材料，以使陶瓷粉末成长为所期望大小的球形的成形步骤；(b)干燥经成形的所述球的干燥步骤；以及(c)在高温下加热经干燥的所述球的烧成步骤。首先，向容器投入陶瓷粉末，并旋转的同时向容器依次喷射水以及/或粘合剂。陶瓷粉末根据水以及/或粘合剂而凝结，并根据旋转而形成为球形的块，且其大小逐渐变大而形成为球形。对于逐次投入而言，可将整个所需量均勻地分开或任意地分开之后投入，且可具有间歇地投入的方法和分多个步骤投入的方法等，投入周期并不受限制。对于旋转陶瓷粉末、水以及/或粘合剂等材料的方法而言，优选使用如图4所示的整个容器以旋转轴A-A为中心旋转的旋转容器100，但并不局限于此，可多样地应用仅通过旋转容器的底面来旋转材料的方法、通过旋转容器内部的螺旋桨来旋转材料的方法、整个容器或者容器底面与螺旋桨同时向正反方向旋转而旋转材料的方法等。作为本发明所提供的陶瓷球的原料而使用的陶瓷粉末为如下的成分。即，可从陶瓷、粘土、高岭土、沸石、硅藻土、黄土、麦饭石、木炭、钙氧化物、长石、瓷石、伊利石、电气石(tourmaline)、锆石二氧化钛、二氧化硅、氧化铝、独居石、负离子陶瓷、银、金、白金、钌、 锌、钌-锌、钙、镁、珊瑚、抗菌剂等陶瓷、金属物质、有机物质以及其混合物质中选择一个以上物质而使用，但并不局限于此。投入到本发明所提供的陶瓷粉末的水可以是自来水、净化水、地下水、饮用水、包含银或白金的液体等本领域中通常使用的所有液体，但并不局限于此。粘合剂可以是丙烯酸脂类、二氧化硅类、聚乙烯(PE)类、水泥基等有机类、无机类以及有无机混合类等本领域中通常使用的粘合剂，但并不局限于此。根据本发明而制造的陶瓷球根据其原料和用途称为生物球(Bio Ball)、远红外线球、电气石球、除氯球、麦饭石球、伊利石球、木炭球、碳球、黄土球、沸石球、除湿球、抗菌球、 净水球、床垫球、枕头球、坐垫球、足按摩球、π水球、氧化铝球、氧化锆球、阴离子球、杀菌球、磁铁球、光触媒球、水处理球、沐浴球、洗涤球、洁身马桶球(bidet ball)、碱性球、抗氧化球、香料球、离子球、软水球等。在制造所述球时所投入的材料的构成以及比率可根据需要进行多种变更。如黄土球一样陶瓷粉末自身的粘度较高时，无需投入专门的粘合剂，仅使用水进行成形即可，而在制造粘度较低的氯球时需要投入粘合剂。对于材料的逐次投入的周期或者用量没有限制， 在成形步骤过程中根据材料的粘度通过手动或自动投入新的陶瓷粉末或水和/或粘合剂。所投入的所述材料的旋转速度可根据需要进行多种变更。陶瓷粉末的成分以及水和/或粘合剂的种类以及含有程度根据目标陶瓷球而不同。据此，由于旋转容器100内的陶瓷粉末之间的凝结程度、粉末在旋转容器内壁120的粘附程度等会不同，因此有必要调整所需的旋转速度。通常，旋转速度越大，球的强度越高，在球的成形初期先以较低的每分钟转速(RPM)旋转，当球的大小变大时，以较高的每分钟转速(RPM)旋转，由此实现成形。材料的旋转轴A-A的角度也可以任意地调节，此时为了在成形初期提高粉末之间的接触频率，在地面上较大地倾斜旋转轴A-A，而在成形末期使旋转轴A-A在较低的倾斜度下旋转。在成形步骤中，当粉末粘附到容器的内壁120的程度较严重或者粉末的成块现象较严重时，每当有必要时也对旋转轴A-A的角度进行调整，以实现顺畅的成形。所成形的正球形的陶瓷球在直径为0. 5mm IOOmm范围内具有各种直径，其大小并不受限制。通常成形出直径为Imm IOOmm的球。根据本发明的旋转方式可成形出误差范围在士 Imm以内的精致的球形的陶瓷球。成形出所期望的大小和强度的陶瓷球之后，对该陶瓷球进行干燥和烧成，以制造成完整的陶瓷球。干燥和烧成的温度以及时间根据陶瓷球的种类而不同，但是通常优选为在80至200°C下干燥5至20小时，在900至1300°C下烧成10至20小时。当特别要求高强度时，也可追加进行涂布和强度增强作业。可根据陶瓷球的种类，通过成形步骤和干燥步骤而得到所期望的陶瓷球。作为本发明所提供的又一个制造方法提供一种如下的陶瓷球的制造方法。该陶瓷球的制造方法的特征在于，在所述成形步骤之前先向容器投入使陶瓷粉末粘附的种粒。如果从一开始仅投入粉末状态的陶瓷，则由于陶瓷粉末之间凝结所需的时间较长，且成形出的陶瓷球的粒度分布也较广，从而降低制造效率。因此，如上述一样，如果在成形步骤之前先向容器投入使陶瓷粉末较好地粘附的较小颗粒的种粒而进行成形，则陶瓷粉末以种粒为中心粘附，从而能够较快地制造出正球形的陶瓷球。例如，当仅投入陶瓷粉末来制造目标直径为5mm的陶瓷球时，最终只能得到整个重量的约50%左右，而当利用直径为 2mm的种粒时能够得到整个重量的超过80%的直径为5mm的陶瓷球，因此使生产率得到显者提尚。另外，对于可利用的种粒的成分没有限制，但可使用如陶瓷粉末一样的材料。这种种粒可通过本发明所提供的基于旋转的成形方法来制得，这与陶瓷球的制造方法相同，但无论利用其他哪种方法都可以。作为本发明的又一个制造方法提供一种如下的制造方法。该陶瓷球的制造方法的特征在于，在所述成形步骤之后按大小对所成形的球进行分选，按大小被分选的球分别放入到容器之后再次进行所述成形步骤。对于如上所述的基于一般的旋转方式的陶瓷球的成形而言，在形成正球形方面比其他成形方法优异，但是所成形的陶瓷球的大小变得多样且粒度分布较广。对于该问题，除了由所述本发明已揭示的利用种粒的方法之外，也可通过追加进行分选的过程来改善。例如，当成形直径为5mm的陶瓷球时，仅利用陶瓷粉末，或者利用种粒，或者进行直至形成直径为2mm的颗粒为止旋转材料之后暂时停止成形步骤，进行对所成形的颗粒按大小分类的分选步骤。分选可通过将陶瓷球取出到容器外部之后，用专门的筛子进行筛选，还可利用后述的本发明的制造装置中所提供的、在容器内可装卸的分选筛600。这种在分选过程中被筛子过滤的按大小分类的颗粒起到所述种粒的作用，按大小被分选的颗粒再次被投入到容器中，经过成形过程成长为直径达到5mm。当进行所述分选过程时，实质上需要多个容器。通过分选仅挑选出所需大小的颗粒而利用该颗粒，但是，如果对剩下的颗粒也重新放入到其他容器中并进行成形过程，则每个其他容器中也都能成形出大小一定的颗粒，因此可更加有效地制造出大量的陶瓷球。并且，由于在分选之后投入到新的容器，因此受到已粘附于容器的内壁120的陶瓷颗粒的妨碍会变得较少，进而可更加有效地生产出正球形的陶瓷球。作为本发明所提供的又一个制造方法提供一种如下的陶瓷球的制造方法。该陶瓷球的制造方法的特征在于，在所述成形步骤中，在材料的逐次投入之前反复进行短暂升温， 由此将陶瓷粉末成长为所期望大小的球形。当陶瓷粉末凝结而形成颗粒乃至种粒时，之后，剩下的陶瓷粉末以这种种粒为中心而粘附。经过这种过程而具有叠层面的陶瓷球中有可能发生每个层的界面由于因旋转而引起的冲击以及材料的特性方面的原因而裂开或部分破碎的情况。本发明为了克服因上述原因造成的整体的陶瓷球的正球形误差变大、强度变弱的缺陷，提供一种在逐次进一步投入陶瓷粉末以及水和/或粘合剂等时在投入之前瞬间短暂加热的方法。据此，当陶瓷粉末的各个界面在形成追加层之前受热时，所形成的陶瓷粉末层变得牢固，且使得界面上出现的裂开或碎裂的现象得到缓解，从而使整体上陶瓷球的强度得到提高。对于加热的方法可具有通过对容器进行加热而间接地传递热量的方法或者将热风直接吹到材料的方法，但并不局限于此。图3示出了追加有加热过程的制造直径为5mm的陶瓷球的方法的流程。可以选择是否将用于制造陶瓷球的种粒投入到容器。在投入种粒之后作为一次投入向容器内投入材料并使材料旋转，以形成2mm的颗粒。之后，在吹入热风而加热至100°C的情况下进行旋转， 然后冷却至常温。从所形成的颗粒中用筛子分选出2mm以上的颗粒，并将该颗粒投入到新的容器中(分选过程是选择性的)，并作为二次投入向容器内投入材料且旋转该材料，以形成5mm颗粒。之后，吹入热风而对所形成的颗粒加热至100°C，然后再进行冷却。如上所述，由于在材料的逐次投入之前进行加热，因此不仅缓解了界面的裂开现象且提高了强度，而且在得到所期望的大小的陶瓷球之后也同样进行加热，从而部分代替了成形步骤以后的干燥过程，因此具有能够缩短干燥过程的效果。作为本发明所提供的又一个制造方法提供一种如下的陶瓷球的制造方法。该陶瓷球的制造方法的特征在于，用于旋转材料的容器的内壁120被处理成粗糙的面。根据旋转方式将陶瓷粉末成形为球时，粉末不可避免地与水以及/或粘合剂等一起粘附到容器的内壁120，这对于含有高粘度的黄土等陶瓷粉末来说在成形的效率方面非常不利。本发明为了改善这种问题而将容器内壁120处理成粗糙的面，由此防止陶瓷粉末块粘附的问题，同时对所形成的陶瓷球提高摩擦程度，以形成更加坚固的陶瓷球。若粗糙度较弱，则不能防止材料粘附，若粗糙度较强，则反而使陶瓷粉末的凝结块遭到破坏，妨碍成形为球形。容器内壁120的粗糙度可根据材料的粘度、所要成形的球的大小和强度设计为不同，通常当成形出直径为5mm的黄土陶瓷球时，适宜的内壁120的表面粗糙度(糙度)为Ra 0. 3 1. 2_。本发明提供一种用于进行基于旋转的陶瓷球的制造的制造装置。制造装置的特征在于包括旋转容器100，具备用于投入陶瓷粉末的投入口 110、用于喷射水以及/或粘合剂等的喷嘴130 ；倾斜调节部200，用于调整所述旋转容器100的旋转轴A-A的倾斜。所述旋转容器100的内壁120由多个面形成，且表面被处理成粗糙的面。
对于所述旋转容器100，只要是能够旋转的形状，无论圆柱形、多边柱形、球等哪种形状都可以。旋转容器100连接于电机300，且其旋转速度根据控制部的控制而被调整，通过容器所具备的投入口 110和喷嘴130而投入陶瓷粉末、水、粘合剂等材料。旋转体的材料为一般的铁、塑料、纤维增强复合材料(FRP)、不锈钢等，但并不局限于此。在本发明所提供的陶瓷球的制造装置中，尤其由于旋转容器100的内部由多个面形成，因此增加成形中的陶瓷球碰撞的次数，从而可得到高强度的陶瓷球。并且，如图5所示，旋转容器100的内壁120的表面被处理成粗糙以提高摩擦力，从而使陶瓷粉末粘附到容器的内壁120的情况得到缓解，且使陶瓷球的强度得到提高。在本发明中，为了给予旋转容器100的内壁120粗糙度，对表面进行陶瓷、氨基甲酸酯 (urethane)、水泥处理，但不局限于特定的粗糙度或材料。旋转容器100具备用于投入陶瓷粉末的投入口 110，可通过投入口 110在成形过程中确认粘度或凝结程度、大小等。并且，具备能够喷射水以及/或粘合剂的喷嘴130。虽然调节倾斜时可根据手动来完成，但本发明所提供的制造装置的旋转容器100 中具备能够调节旋转轴A-A的倾斜的倾斜调节部200，由此可调节容器的倾斜度。本发明所提供的又一个陶瓷球制造装置的特征在于，还具备用于加热所述旋转容器100内部的加热部400。加热部400具有通过对旋转容器100本身铺设发热线等来直接加热的方法、通过吹入温风来间接加热的方法等，在图4中示出的是后一种方法。与加热部 400 一起还可进一步具备粉尘吸入口 500，粉尘吸入口 500不仅吸收制造时所产生的粉尘， 而且如果有需要，则还起到吸收内部的热空气的冷却功能，由此与加热部400 —起执行材料的加热、冷却功能。本发明所提供的又一个陶瓷球制造装置的特征在于，具备可在旋转容器100上装卸的分选筛600，以用于按大小对已成形的球进行分选。以上已经说明了在根据旋转而制造陶瓷球时，如果进行分选过程，则粒度分布变得优异，能够使制造变得更加有效。对于分选过程而言，在制造过程中从容器取出陶瓷球之后可以通过专门的手动、 自动方式进行分选，但是在本发明中，不全部取出陶瓷球，而是将分选筛600可拆卸地设置到容器的投入口 110。在成形过程中需要进行分选时，只要利用容器的倾斜调节部200倾斜容器，就能通过安装于容器投入口 110上的分选筛600实现一次分选。此时，若旋转容器或给予震动， 则分选效果更佳。并且，不是一次完成分选，而是改变分选筛600的直径而经过多次分选过程，则由于能够按照多种大小而分选出球，因此效率更佳。以下是利用了本发明所提供的制造装置和制造方法的陶瓷球的制造过程的实施例。<实施例一 >利用具有下述表一的配合比率的陶瓷粉末和粘合剂(聚乙烯醇，PVA)制造陶瓷球。表一
权利要求
1.一种陶瓷球的制造方法，其特征在于包括(a)逐次向容器投入并旋转陶瓷粉末以及水和/或粘合剂，以使陶瓷粉末成长为所期望大小的球形的成形步骤；(b)干燥经成形的所述球的干燥步骤；以及(c)加热经干燥的所述球的烧成步骤，在所述成形步骤中的容器的内部被处理成粗糙的面。
2.如权利要求1所述的陶瓷球的制造方法，其特征在于，在所述成形步骤之前先向容器投入使陶瓷粉末粘附的种粒。
3.如权利要求1或2所述的陶瓷球的制造方法，其特征在于，在所述成形步骤之后按大小分选所成形的球，将按大小被分选的球分别放入到另外的容器之后再次进行所述成形步马聚ο
4.如权利要求1或2所述的陶瓷球的制造方法，其特征在于，在所述成形步骤中，使所述容器内部短暂升温，以使陶瓷粉末成长为所期望大小的球形。
5.如权利要求3所述的陶瓷球的制造方法，其特征在于，在所述成形步骤中，使所述容器内部短暂升温，以使陶瓷粉末成长为所期望大小的球形。
6.一种陶瓷球的制造装置，所述陶瓷球的制造装置使陶瓷粉末根据旋转而成形为球形，其特征在于包括旋转容器，具备用于投入陶瓷粉末的投入口、用于喷射水和/或粘合剂的喷嘴；倾斜调节部，用于调整所述旋转容器的旋转轴的倾斜，所述旋转容器的内壁由多个面形成，且表面被处理成粗糙的面。
7.如权利要求6所述的陶瓷球的制造装置，其特征在于，还具备用于对所述旋转容器的内部进行加热的加热部。
8.如权利要求6或7所述的陶瓷球的制造装置，其特征在于，包括在所述旋转容器的投入口上能够装卸的分选筛，以用于按大小分选所成形的球。
全文摘要
本发明涉及基于旋转方式的正球形陶瓷球的制造方法及其装置。进一步详细地说，本发明公开一种通过利用种粒(seed)而使陶瓷粉末成形为球形的工艺变得容易，另外在成形过程中通过反复进行加热及冷却，或者通过中间分选过程而使大小相似的球一同经过成形过程，由此能够制造出高强度且粒度分布优异的陶瓷球的方法。并且，提供一种在基于这种旋转方式而制造陶瓷球中所使用的装置。
文档编号C04B35/64GK102482167SQ201080025615
公开日2012年5月30日 申请日期2010年7月15日 优先权日2009年7月16日
发明者全亨铎 申请人:全亨铎, 生物陶瓷股份有限公司