專利名稱：微波加熱板和加熱腔及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微波加熱技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微波加熱板和加熱腔及其制作方法。
背景技術(shù)：
目前，微波能作為一種新型的熱源形式，已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于加熱領(lǐng)域，例如食品、
造紙、木材、燒結(jié)等等。實(shí)際加熱應(yīng)用的微波通常是頻率為915IvlHz和2450MHz的電磁波。 微波加熱的簡(jiǎn)單原理是其交變電磁場(chǎng)的極化作用使材料內(nèi)部的自由電荷重新排布及偶極子的 反復(fù)調(diào)旋，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的振動(dòng)和摩擦，在這一微觀過程中交變電磁場(chǎng)的能量轉(zhuǎn)化為介質(zhì)內(nèi) 的熱能，導(dǎo)致介質(zhì)溫度升高，因此微波加熱是介質(zhì)材料自身?yè)p耗電磁場(chǎng)能量而自身發(fā)熱，它 不需要由表及里的熱傳導(dǎo)，因此微波加熱是內(nèi)加熱。
然而，物質(zhì)吸收微波能的本領(lǐng)與該物質(zhì)的復(fù)介電常數(shù)有關(guān)，即損耗因子越大，吸收微波 的能力越強(qiáng)，因此微波加熱具有強(qiáng)烈的選擇性，即微波適合于加熱微波吸收材料，如SiC、 碳、鐵氧體、水、A1N、部分半導(dǎo)體陶瓷和金屬陶瓷、金屬微粉，等等，而微波則不能直接 加熱塊狀的金屬材料，因?yàn)榻饘俜瓷湮⒉?；微波也難于加熱很多絕緣體材料，例如玻璃、
塑料(如聚乙烯、聚苯乙烯等)、石英及部分陶瓷材料，因?yàn)檫@些材料對(duì)微波是"透明的"， 它們不吸收或者較少的吸收微波能量；微波更難于加熱大部分的氣體和液體，因?yàn)樗鼈儗?duì)微 波的"透明度"更高，因此對(duì)于這些材料微波的加熱效率會(huì)很低。
傳統(tǒng)的加熱方式一般是通過發(fā)熱元件電阻絲、或硅碳棒、或硅鉬棒發(fā)熱，然后再通過熱 傳遞來間接加熱物料，故屬于外加熱，這種加熱方式對(duì)待加熱的物料一般沒有選擇性，但是 存在如下不足(1)發(fā)熱元件的發(fā)熱面積小、熱效率低、加熱速度慢、加熱均勻性差；(2) 電阻絲、硅碳棒和硅鉬棒等容易發(fā)生折斷，故使用壽命比較低；(3)加熱腔為固定形式，難 于更換，因此當(dāng)加熱小尺寸物料時(shí)會(huì)遇到加熱腔尺寸太大的問題，即大馬拉小車，從而造 成能源浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述微波加熱方式和傳統(tǒng)加熱方式的技術(shù)不足，提供一種微波加熱 板和加熱腔及其制作方法。將本發(fā)明所述的微波加熱板或微波加熱腔用作發(fā)熱體，其優(yōu)點(diǎn)是 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，壽命長(zhǎng)，發(fā)熱面積大，熱效率高，加熱均勻，便于維護(hù)和更換。本 發(fā)明屬非接觸性加熱安全性好，微波加熱腔可以加熱包括金屬材料在內(nèi)的任何材料，可實(shí)現(xiàn) 超快速(升溫速度可達(dá)500'C/分以上)和超高溫加熱，而且可根據(jù)待加熱物料的尺寸來選擇 更換使用不同尺寸的加熱腔，因此節(jié)能效果極為突出，經(jīng)濟(jì)效益顯著，可用于高、中、低溫 的實(shí)驗(yàn)室加熱和大規(guī)模工業(yè)加熱。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的的本發(fā)明所述的一種微波加熱板和加熱腔， 由微波吸收發(fā)熱組分、透波性好的陶瓷纖維、無機(jī)粘結(jié)劑、有機(jī)粘結(jié)劑和添加劑組成，其特征是微波吸收發(fā)熱組分、陶瓷纖維、無機(jī)粘結(jié)劑、有機(jī)粘結(jié)劑和添加劑的重量比為；40 80: 10 50: 7~30: 0~1.5: 1 15,但是五者總的重量百分比為100%。微波吸收發(fā)熱組分可以采用 不同適用溫度且能夠高效吸收微波并發(fā)熱的SiC粉、石墨粉、CuO粉、Fe304粉、A1N粉和 金屬微粉中的一種或一種以上的混合物；陶瓷纖維可以釆用不同耐溫等級(jí)的微波穿透性好的 硅酸鋁纖維、石英纖維、高鋁硅酸纖維、含鉻(Cr203)硅酸鋁纖維、含鋯(Zr02)硅酸鋁纖 維、多晶莫來石纖維或多晶氧化鋁纖維；無機(jī)粘結(jié)劑是硅酸鈉、硅溶膠、鋁溶膠和不同耐溫 等級(jí)的商品化高溫膠(泥)中的一種或一種以上的混合物；有機(jī)粘結(jié)劑是聚丙烯酰胺或羧甲 基纖維素中的一種或兩者的混合物；添加劑是硅微粉、粘土微粉、石英粉和硅石粉中的一種 或一種以上的混合物。
上述微波加熱板和加熱腔的制作方法是以微波吸收發(fā)熱組分和陶瓷纖維作為基材，加 入無機(jī)粘結(jié)劑、有機(jī)粘結(jié)劑、添加劑和水，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌现茲{，然后采用機(jī)械擠壓模具 成型法或手工模具成型法生產(chǎn)出所需尺寸和形狀的微波加熱板和微波加熱腔——即濕坯， 然后將微波加熱板濕坯和微波加熱腔濕坯在100 20(TC下進(jìn)行干燥脫水處理，隨后在80(TC以-上進(jìn)行預(yù)燒處理即可獲得本發(fā)明所述的微波加熱板和加熱腔成品。
本發(fā)明所述微波加熱板和加熱腔的加熱原理是首先在本發(fā)明所述的微波加熱腔(或者
是利用本發(fā)明所述的微波加熱板所拼裝成的一定形狀和尺寸的加熱腔)外部做好隔熱保溫層
(注意隔熱保溫層也要選用微波穿透性好的陶瓷纖維棉、毯或板，例如硅酸鋁纖維、石 英纖維、高鋁硅酸纖維、含鉻硅酸鋁纖維、含鋯硅酸鋁纖維，或者選用其它微波穿透性好的 陶瓷板)，然后將它們一起置于微波場(chǎng)內(nèi)，從微波發(fā)生器發(fā)出的微波穿過隔熱保溫層，隨后被 加熱腔中的微波吸收組分所吸收而導(dǎo)致其迅速發(fā)熱升溫，最終加熱腔內(nèi)的溫度迅速升高，并 通過熱傳遞來加熱放置在高溫微波加熱腔內(nèi)的物料。因此本發(fā)明所述的微波加熱板和加熱腔， 其簡(jiǎn)單的能量轉(zhuǎn)換、傳遞與物料加熱過程是"電能—微波能—熱能—熱傳遞—物料加熱"。 本發(fā)明所述的微波加熱板和加熱腔在微波場(chǎng)內(nèi)可釆用非固定安裝模式，因此容易更換， 可根據(jù)待加熱物料的尺寸來方便地選擇更換使用不同尺寸的加熱腔進(jìn)行匹配加熱，即大尺 寸物料相應(yīng)選擇大尺寸加熱腔，小尺寸物料相應(yīng)選擇小尺寸加熱腔。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果
本發(fā)明所述的一種微波加熱板和加熱腔及其制備方法，具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果
(1) 本發(fā)明所述的微波加熱板和加熱腔，只需放置于微波場(chǎng)環(huán)境內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)加熱，無需 固定，容易更換，因此可根據(jù)待加熱物料的尺寸來選擇更換使用相應(yīng)尺寸的加熱腔，即大 尺寸物料選擇大尺寸加熱腔，小尺寸物料選擇小尺寸加熱腔，不會(huì)遇到"大馬拉小車"的問' 題，因此節(jié)能效果極為突出，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
(2) 本發(fā)明所述的微波加熱板和加熱腔屬非接觸性加熱，安全性好，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制 造成本低，壽命長(zhǎng)(不存在傳統(tǒng)發(fā)熱元件容易發(fā)生的折斷失效問題)，便于維護(hù)，既適合于實(shí) 驗(yàn)室加熱使用，又適合用于工業(yè)生產(chǎn)中的大規(guī)模加熱。
(3) 本發(fā)明所述的微波加熱板和加熱腔具有發(fā)熱面積大，加熱均勻和熱效率高的優(yōu)點(diǎn)。(4) 本發(fā)明所述的微波加熱腔可以加熱包括金屬材料在內(nèi)的任何材料。
(5) 本發(fā)明所述的微波加熱腔，既可實(shí)現(xiàn)超快速升溫(升溫速度可達(dá)50(TC/分以上)， 又可實(shí)現(xiàn)超高溫(1600。C以上)加熱。
具體實(shí)施例方式
下列實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步解釋和說明，對(duì)本發(fā)明不構(gòu)成任何限制。
實(shí)施例l:取30kgSiC微粉(粒徑約100pm)和12kg含鋯硅酸鋁纖維(直徑約2~3pm, 長(zhǎng)度約20 80mm)，加入6kg硅酸鈉，0.3kg聚丙烯酰胺，1.7kg硅微粉和適量水，進(jìn)行充分 的人工或機(jī)械攪拌混合、制漿，然后采用機(jī)械擠壓模具成型法生產(chǎn)出所需尺寸和形狀的加熱 板或加熱腔——濕坯，然后將加熱板濕坯或加熱腔濕坯在15(TC下干燥12小時(shí)以上以確保充 分脫水，隨后在100(TC預(yù)燒2小時(shí)，即可獲得本發(fā)明所述的微波加熱板或微波加熱腔成品。 上述干燥和預(yù)燒處理優(yōu)先選擇微波加熱。
實(shí)施例2:取35kg SiC微粉(粒徑約200jLim)和8kg多晶氧化鋁纖維(直徑約l~3pm, 長(zhǎng)度約20 80mm)，加入5kg硅酸鈉，0.2kg聚丙烯酰胺，1.8kg粘土微粉和適量水，進(jìn)行充 分的人工或機(jī)械攪拌混合、制漿，然后采用機(jī)械擠壓模具成型法生產(chǎn)出所需尺寸和形狀的加 熱板或加熱腔——濕坯，然后將加熱板濕坯或加熱腔濕坯在12(TC下干燥24小時(shí)以上以確保 充分脫水，隨后在120(TC預(yù)燒2小時(shí)，即可獲得本發(fā)明所述的微波加熱板或微波加熱腔成品。 上述干燥和預(yù)燒處理優(yōu)先選擇微波加熱。
實(shí)施例3:取25kgSiC微粉(粒徑約100nm)和15kg含鋯硅酸鋁纖維(直徑約2 3iam， 長(zhǎng)度約20~80mm)，加入8kg硅酸鈉，0.2kg聚丙烯酰胺，1.8kg粘土微粉和適量水，進(jìn)行充 分的人工或機(jī)械攪拌混合、制漿，然后采用機(jī)械擠壓模具成型法生產(chǎn)出所需尺寸和形狀的加 熱板或加熱腔——濕坯，然后將加熱板濕坯或加熱腔濕坯在20(TC下干燥12小時(shí)以上以確保 充分脫水，隨后在120(TC預(yù)燒2小時(shí)，即可獲得本發(fā)明所述的微波加熱板或微波加熱腔成品。 上述干燥和預(yù)燒處理優(yōu)先選擇微波加熱。
實(shí)施例4:取28kgSiC微粉(粒徑約100nm)和15kg高鋁硅酸纖維(直徑約1 10prn, 長(zhǎng)度約20 80mm)，加入6kg硅酸鈉，O.lkg聚丙烯酰胺，0.9kg粘土微粉和適量水，進(jìn)行充 分的人工或機(jī)械攪拌混合、制漿，然后采用機(jī)械擠壓模具成型法生產(chǎn)出所需尺寸和形狀的加 熱板或加熱腔——濕坯，然后將加熱板濕坯或加熱腔濕坯在12(TC下干燥24小時(shí)以上以確保 充分脫水，隨后在80(TC預(yù)燒2小時(shí)，即可獲得本發(fā)明所述的微波加熱板或微波加熱腔成品。 上述干燥和預(yù)燒處理優(yōu)先選擇微波加熱。
實(shí)施例5:取38kg SiC微粉(粒徑約200nm)和5kg多晶氧化鋁纖維(直徑約l~3|am, 長(zhǎng)度約20 80mm)，加入6kg高溫膠泥，lkg硅微粉和適量水，進(jìn)行充分的人工或機(jī)械攪拌混 合、制漿，然后采用機(jī)械擠壓模具成型法生產(chǎn)出所需尺寸和形狀的加熱板或加熱腔——濕坯， 然后將加熱板濕坯或加熱腔濕坯在12(TC下干燥24小時(shí)以上以確保充分脫水，隨后在1300 'C預(yù)燒2小時(shí)，即可獲得本發(fā)明所述的微波加熱板或微波加熱腔成品。上述干燥和預(yù)燒處理 優(yōu)先選擇微波加熱。實(shí)施例6:取28kgSiC微粉(粒徑約100pm)和12kg含鋯硅酸鋁纖維(直徑約2~3pm， 長(zhǎng)度約20 80mm)，加入8kg鋁溶膠，0.2kg聚丙烯酰胺，0.1羧甲基纖維素，1.7kg硅微粉和 適量水，進(jìn)行充分的人工或機(jī)械攪拌混合、制漿，然后采用手工模具成型法生產(chǎn)出所需尺寸 和形狀的加熱板或加熱腔——濕坯，然后將加熱板濕坯或加熱腔濕坯在15(TC下干燥12小時(shí) 以上以確保充分脫水，隨后在1200。C預(yù)燒2小時(shí)，即可獲得本發(fā)明所述的微波加熱板或微波 加熱腔成品。上述干燥和預(yù)燒處理優(yōu)先選擇微波加熱。
實(shí)施例7:取35kg SiC微粉(粒徑約100pm)和8kg含鋯硅酸鋁纖維(直徑約2~3pm, 長(zhǎng)度約20 80mm)，加入6kg鋁溶膠，O.lkg羧甲基纖維素，0.9kg硅微粉和適量水，進(jìn)行充 分的人工或機(jī)械攪拌混合、制漿，然后采用手工模具成型法生產(chǎn)出所需尺寸和形狀的加熱板 或加熱腔——濕坯，然后將加熱板濕坯或加熱腔濕坯在15(TC下干燥12小時(shí)以上以確保充分 脫水，隨后在1200'C預(yù)燒2小時(shí)，即可獲得本發(fā)明所述的微波加熱板或微波加熱腔成品。上 述干燥和預(yù)燒處理優(yōu)先選擇微波加熱。
實(shí)施例8:取20kg SiC微粉(粒徑約100nm)和15kg含鋯硅酸鋁纖維(直徑約2~3pm， 長(zhǎng)度約20 80mm)，加入12kg硅酸鈉，0.5kg聚丙烯酰胺，2.5kg硅微粉和適量水，進(jìn)行充分 的人工或機(jī)械攪拌混合、制漿，然后采用機(jī)械擠壓模具成型法生產(chǎn)出所需尺寸和形狀的加熱 板或加熱腔——濕坯，然后將加熱板濕坯或加熱腔濕坯在15(TC下干燥12小時(shí)以上以確保充 分脫水，隨后在1200'C預(yù)燒2小時(shí)，即可獲得本發(fā)明所述的微波加熱板或微波加熱腔成品。 上述干燥和預(yù)燒處理優(yōu)先選擇微波加熱。 實(shí)施例9:取40kgSiC微粉(粒徑約100nm)和5kg含鋯硅酸鋁纖維(直徑約2 3pm， 長(zhǎng)度約20 80mm)，加入4kg硅酸鈉，O.lkg聚丙烯酰胺，0.9kg硅微粉和適量水，進(jìn)行充分 的人工或機(jī)械攪拌混合、制漿，然后采用機(jī)械擠壓模具成型法生產(chǎn)出所需尺寸和形狀的加熱 板或加熱腔——濕坯，然后將加熱板濕坯或加熱腔濕坯在15(TC下干燥12小時(shí)以上以確保充 分脫水，隨后在120(TC預(yù)燒2小時(shí)，即可獲得本發(fā)明所述的微波加熱板或微波加熱腔成品。 上述干燥和預(yù)燒處理優(yōu)先選擇微波加熱。
實(shí)施例10:取32kgSiC微粉(粒徑約100pm)和10kg石英纖維(直徑約1 5pm,長(zhǎng)度 約20 80mm)，加入7kg硅酸鈉，0.3kg聚丙烯酰胺，0.7kg硅微粉和適量水，進(jìn)行充分的人 工或機(jī)械攪拌混合、制漿，然后采用機(jī)械擠壓模具成型法生產(chǎn)出所需尺寸和形狀的加熱板或 加熱腔——濕坯，然后將加熱板濕坯或加熱腔濕坯在15(TC下干燥12小時(shí)以上以確保充分脫 水，隨后在120(TC預(yù)燒2小時(shí)，即可獲得本發(fā)明所述的微波加熱板或微波加熱腔成品。上述 干燥和預(yù)燒處理優(yōu)先選擇微波加熱。
權(quán)利要求
1.一種微波加熱板和加熱腔，由微波吸收發(fā)熱組分、透波性好的陶瓷纖維、無機(jī)粘結(jié)劑、有機(jī)粘結(jié)劑和添加劑組成，其特征是(1)微波吸收發(fā)熱組分、陶瓷纖維、無機(jī)粘結(jié)劑、有機(jī)粘結(jié)劑和添加劑的重量比為40～80∶10～50∶7～30∶0～1.5∶1～15，但是五者總的重量百分比為100％；(2)微波吸收發(fā)熱組分是能夠高效吸收微波并發(fā)熱的SiC粉、石墨粉、CuO粉、Fe3O4粉、AlN粉和金屬微粉中的一種或一種以上的混合物；(3)陶瓷纖維是不同耐溫等級(jí)的微波穿透性好的硅酸鋁纖維、石英纖維、高鋁硅酸纖維、含鉻(Cr2O3)硅酸鋁纖維、含鋯(ZrO2)硅酸鋁纖維、多晶莫來石纖維或多晶氧化鋁纖維；(4)無機(jī)粘結(jié)劑是硅酸鈉、硅溶膠、鋁溶膠和不同耐溫等級(jí)的商品化高溫膠(泥)中的一種或一種以上的混合物；(5)有機(jī)粘結(jié)劑是聚丙烯酰胺或羧甲基纖維素中的一種或兩者的混合物；(6)添加劑是硅微粉、粘土微粉、石英粉和硅石粉中的一種或一種以上的混合物。
2. —種權(quán)利要求1所述的微波加熱板和加熱腔的制作方法，其特征在于(1) 以權(quán)利要求1中所述的微波吸收發(fā)熱組分和陶瓷纖維作為基材，加入無機(jī)粘結(jié)劑、有 機(jī)粘結(jié)劑、添加劑和水，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌现茲{，然后釆用機(jī)械擠壓模具成型法或手 工模具成型法生產(chǎn)出濕坯——即所需尺寸和形狀的微波加熱板和微波加熱腔；(2) 對(duì)步驟(1)中的微波加熱板濕坯和微波加熱腔濕坯在100 20(TC下進(jìn)行干燥脫水處理， 隨后在80CTC以上進(jìn)行預(yù)燒處理即可獲得本發(fā)明所述的微波加熱板和加熱腔成品。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求2所述的微波加熱腔，其特征在于，所述的微波加熱腔在 微波場(chǎng)內(nèi)為非固定安裝模式，可活動(dòng)易更換，因此可根據(jù)待加熱物料的尺寸來方便地選擇更 換使用不同尺寸的加熱腔進(jìn)行匹配加熱，即大尺寸物料相應(yīng)選擇大尺寸加熱腔，小尺寸物 料相應(yīng)選擇小尺寸加熱腔。
全文摘要
一種微波加熱板和加熱腔及其制作方法，屬于微波加熱技術(shù)領(lǐng)域。所述的微波加熱板和加熱腔是由微波吸收發(fā)熱組分、透波性好的陶瓷纖維、無機(jī)粘結(jié)劑、有機(jī)粘結(jié)劑和添加劑組成，其特征是上述五者的重量比依次為40～80∶10～50∶7～30∶0～1.5∶1～15。其制備方法是以微波吸收發(fā)熱組分和陶瓷纖維作為基材，加入無機(jī)粘結(jié)劑、有機(jī)粘結(jié)劑、添加劑和水，進(jìn)行充分?jǐn)嚢杌旌现茲{，然后采用機(jī)械擠壓模具成型法或手工模具成型法生產(chǎn)出所需尺寸和形狀的微波加熱板和加熱腔——即濕坯，最后經(jīng)過100～200℃的干燥脫水處理和800℃以上的預(yù)燒處理即可獲得成品。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，壽命長(zhǎng)，熱效率高，屬非接觸性加熱安全性好，節(jié)能，可用于高、中、低溫的實(shí)驗(yàn)室加熱和大規(guī)模工業(yè)加熱。
文檔編號(hào)C04B35/80GK101568207SQ20091000106
公開日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者徐艷姬, 王建軍, 王璽龍, 申偲伯, 申玉娟, 申玉田 申請(qǐng)人:徐艷姬