陶瓷开关砖片和制造方法

本发明涉及作为电容式开关或按钮的砖片及其制造方法，属于陶瓷和电力领域，其应用作为设备、键盘和/或照明的按钮/开关。

背景技术：

1、用于照明或激活设备的电力开关和按钮有逐渐劣化的问题，要么由于机械元件的磨损(典型的是照明开关)；或者由于其保护膜的破裂，这导致其使用寿命结束；要么由于功能或美学失效。

2、如果这些开关或按钮位于户外，在肮脏或化学侵蚀的环境中，这种劣化会加速，这就需要使用昂贵得多的材料，然而，这些材料需要不时地更换以确保其正确运作。

3、此外，如果发生事故导致温度上升超过一定限度，它的一些元件会熔化/降解，使其无效。

4、此外，当环境非常潮湿或环境中含有爆炸性属性的气体或蒸气时，常规的开关和按钮可出现安全问题。

5、上述问题主要由于此事实：目前，家用电器开关的制造主要是基于一系列由聚合物材料制成的部件(通常是那些对应于按钮和与墙连接的部件)和一种或多种可移动的金属部件，在按钮的作用下其打开或关闭电路。

6、上述的替代性选择是电容式开关，它可在没有可移动部件的情况下打开或关闭电路，并在诸如电梯、陶瓷炉盘和其它设备等装置中有应用。

7、在过去，许多电力开关部分地由瓷制成，尽管它们已逐渐被聚合物材料取代。然而，对于这种类型的应用，陶瓷材料的优势是显而易见的，为此，已公开了其在电力开关中的几种应用。

8、文件ep0343685a2公开了基于压电陶瓷与聚合物材料组合的无可移动部件开关的应用。施加于压电材料上的压力产生电信号用于开关电路，该电路在此文件中对应于键盘。

9、更常见的是公开了改进的开关的文件，这些开关在它们的结构中除了其它材料(通常是聚合物材料)以及金属接触件外，还掺入了一些类型的陶瓷组件。

10、文件de202011003166u1涉及电容式接触按钮。电容式传感器被布置在刚性板下，该刚性板可为陶瓷。可为陶瓷的接触面上升到这个刚性层之上。在接触体的下部与刚性板的上部之间可加入信息符号。该文件提到了具有独立功能的两部分：一方面是载体和保护板(可由一层或几层不同的材料制成)和由金属导体构成的电容式传感器。

11、文件jph07272604a公开了由陶瓷板和布置在该陶瓷板下的接触传感器形成的室内开关。在陶瓷板的表面上有由导电材料制成的接触区域，该接触区域通过电路连接到接触传感器。该文件还指出可将不同的砖片组合以形成装饰性图案或图形，使得砖片中的一个作为按钮。

12、该文件的细节表明接触区域由贵金属与无机粘合剂混合、然后经过热处理将其贴在陶瓷上制成。由相同材料制成的轨道将接触区域与位于陶瓷板后部上的传感器连接起来。

13、文件us2020184303a1公开了由整体式陶瓷体构成的卡片，该卡片可作为数据卡、信用卡、礼品卡、智能卡和其它类似卡片。要做到此，无论是有接触还是无接触，该卡片必须结合带有能够执行所需功能的电力接触件或天线的电力设备或磁设备。该陶瓷体可反映出所需的信息或实现美学功能。

14、同样地，该文件详细介绍了制造包括氧化锡、氧化锑的和使用纳米颗粒的陶瓷体的方法。该文件中陶瓷材料的存在是为了赋予卡片改进的美学性质，并比聚合物更耐用。此外，银行卡的特征(诸如芯片、用于非接触支付的天线等)通过将所述组件粘附在陶瓷上或粘附在为此目的制备的凹槽或凹处的卡芯上实现，但它们不是由陶瓷材料形成。

15、此外，可集成到墙装饰中的开关的优点是老构思，一些文件(诸如cn101740240a)已提到了此概念，它公开了手工装饰的陶瓷面板，该面板能够将开关集成到装饰中。

16、最后，电容式陶瓷开关已被公开，诸如文件cn104518772a，它使用陶瓷片来覆盖标准的电容式传感器，或文件cn104197077a，它将标准的电容式传感器引入水槽中以控制水龙头的水流。

17、然而，在现有技术水平下，没有公开完全由陶瓷材料制成并形成单一块、对应的控制电路的电极与该单一块相连的电容式陶瓷开关和按钮。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供电容式开关，该开关没有可移动部件并且完全由陶瓷部件构成，该开关可被放置作为墙或地板上另外的砖片或作为独立的陶瓷键盘的部分。

2、没有可移动部件和其部件的陶瓷属性确保了高耐用性、易清洁性和高抗化学腐蚀性和高防火性。此外，它可受益于当今陶瓷技术的所有装饰可能性。

3、与现有技术水平的设备相比，本发明的开关砖片物体由主要是粘土质的载体(诸如砖片)构成，其中在该载体的一些区域上沉积了具有合适性质的陶瓷材料层，并全部由可被装饰的保护性上釉覆盖。

4、此外，砖片的接触面不是单独的部分，而是与保护性上釉的表面相同。通过本发明，可得到比所述参考文献中更紧密和简易的产品。

5、具体地，陶瓷开关砖片包括，首先，非导电陶瓷载体，优选为从天然粘土获得的陶瓷砖片，它赋予组件以机械抗性。非导电陶瓷载体可从无机原料中获得，无机原料可为天然无机原料，也可为合成无机原料或两者的混合物。

6、在与陶瓷载体接触的情况下，在一些区域中沉积导电陶瓷层，导电陶瓷层优选由锑掺杂的氧化锡与烧结添加剂一起制成，使导电陶瓷层在烧结处理后可获得电力连续性。

7、沉积在非导电陶瓷载体上的导电陶瓷层可形成单一区域(单电极)或几个彼此分离的区域，它们之间没有电力接触(独立电极)。在后一种情况下，具有导电陶瓷层的区域经分布从而形成一种或多种电容器的电极，这取决于它们在单个或多个开关/按钮中的应用。

8、各个具有导电陶瓷层的区域都包括连接部分，该连接部分用于连接到电容变化测量模块，该模块经配置以测量当物体、手或手指移动得较靠近任何已沉积的电极时在导电陶瓷层中发生的电容变化。此外，电容变化测量模块与待开关的电力系统(诸如灯泡)相连。

9、陶瓷开关砖片还包括保护性上釉层(具有足够的膨胀系数和与导电材料的低反应性)，它保护具有导电陶瓷层的区域(沉积在与非导电陶瓷载体相同的面上)，连接部分除外，其仍然没有被覆盖。这些连接部分或接触区域可在砖片的上面、一侧或甚至在下部上。可对上釉层进行装饰从而能够定制砖片。

10、如前所述，具有导电陶瓷层的各个区域都用于与电容变化测量模块相连，该模块经配置以测量当物体、手或手指移动得较靠近任何已沉积的电极时砖片中发生的电容变化。

11、任选地，陶瓷开关砖片可包括釉底料层，这是粘土与施加至陶瓷载体的上釉的混合物，之后烧制它们以促进釉料-载体的接合，并在适当时掩盖载体的颜色。可将釉底料层布置在非导电陶瓷载体与具有导电陶瓷层的区域之间，或者将其布置在具有导电陶瓷层的区域与上釉层之间。

12、本发明的另一个目的是提供制造陶瓷开关砖片的方法，包括下文描述的一系列步骤：

13、第一步是由合适原料的混合物形成非导电陶瓷载体，这可通过多种方法(压制、挤出、流延等)来进行。接下来，将载体固化。

14、如果砖片有釉底料层，优选地，由无机原料(粘土、釉料等)制备釉底料层，其中将无机原料与流变学添加剂一起湿磨以获得稳定的悬浮液。

15、具有导电陶瓷层的区域由氧化锑和氧化锡的固溶体制备。该固溶体通过煅烧氧化物制备。一旦合成，将该固溶体与添加剂一起湿磨以形成含水悬浮液。在这种情况下，除了流变学添加剂外，还包括其它添加剂以促进在烧制过程中的烧结。

16、上釉层由无机原料(釉料、粘土、颜料等)制备，其中将无机原料与流变学添加剂一起湿磨以获得稳定的悬浮液。

17、一旦制备了原始的非导电陶瓷载体，连同三层(釉底料层、导电陶瓷层和上釉层)的三种前体悬浮液，每次沉积层时或者所有的层已沉积在一起时进行一次或多次烧结热处理，这取决于在载体和每层中使用的原料。

18、导电陶瓷层、釉底料层和上釉层的沉积可使用陶瓷砖片行业的标准技术(格栅施加(cascade application)、气刷(airbrushing)、丝网印刷、数字注入等)进行，根据待沉积的材料的量和其在非导电陶瓷载体的表面上分布的复杂性选择最合适的技术。