CN104803660A - 感应发热陶瓷餐具的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种感应发热陶瓷餐具的制作方法，包括：将液体加入瓷土或陶土中以备制陶瓷胚土；在导电金属氧化物中加入液体并搅拌以备制复合导电金属氧化物胚土；陶瓷胚土包覆复合导电金属氧化物胚土以备制复合导电胚土团块；置入钢模；利用滚压装置进行滚压以形成胚模；对胚模进行干燥烧结以形成干燥胚模；再对胚模进行成形烧结，接着进行上釉及高温烧结以形成感应发热陶瓷餐具。感应发热陶瓷餐具中的金属氧化物具有磁性，能感应外部交流电磁场而形成涡电流，并因金属氧化物的电阻效应而将涡电流的电能转换成热能，达到非接触性的发热效应。

Description

感应发热陶瓷餐具的制作方法

技术领域

本发明有关于一种感应发热陶瓷餐具的制作方法，尤其是包含可感应外部的交流电磁场而发热的复合金属氧化物胚土。

背景技术

在许多用餐场合或特定餐点，需要具有加热、保温或烹煮功能的餐具或锅具，以保持餐点本身特殊的风味及口感，比如食用牛排、铁板烧、火锅时。以牛排为例，一般作法是使用预先加热至高温的铁盘放在木制凹盘上，再盛装刚烹煮好且温度相当高的牛排肉块，同时为避免铁盘的温度太高影响肉质，常常用特定的疏菜铺在牛排下当作衬底用。但是铁盘的温度很高，具有潜在的危险性，尤其是很容易对儿童造成烫伤。对于需要更大热量以烹煮食物的火锅，使用明火类的加热方式非常危险，比如瓦斯，因此需要不具明火的加热装置。

此外，在冬天且气温低时，饮用咖啡或茶等热饮常会因饮品变凉、冷掉而不在最佳的食用温度范围内，严重影响口感、味觉。虽然已有业者开发出许多保温加热器，可提供保温功能，但是需要电源线连接至电源插座或是计算机或笔记型计算机的USB插孔，比如USB保温垫，以供应电力，造成桌面混乱，妨碍日常工作，非常不方便。

在现有技术中，电磁炉具(Induction Cooker)或电磁炉是解决上述问题的最佳方式之一，主要是利用感应加热(Induction Heating)原理，包含利用不同频率之交流电源产生交流电磁场，并藉磁力线切割于锅具而使锅具感应出涡电流，且因锅具本身的电阻耗损而转换为热能，达到加热的目的。

这类感应式加热的电磁炉具的优点至少包括安全性高、加热精确且均匀、能源使用效率高。具体而言，因为本身为电磁感应加热，不具明火，也不排放燃烧废气，比如一氧化碳、氮氧化物、油烟、焦油，且除铁质材料外，其它材质不会被加热，使用上相当安全。此外，可藉电气方式精确控制电磁炉具的交流电磁场大小，进而控制加热温度，且锅体是藉底部的感应线圈之感应作用而加热，能确实达到面加热的均热效应。依据澳洲CEG（CEG electricglass company）公司针对不同烹煮加热方式的热效率的研究数据显示，传统电热炉的热效率47%，瓦斯炉为40％，而电磁炉具的热效率可高达90％。

此外，电磁炉可配置在餐桌下，能保持餐桌整洁，改善用餐环境。因此，不仅一般居家大量采用电磁炉，在餐饮业界也已相当普及。

由于电磁炉是藉由感应电流进行加热，烹煮器具须用具有导磁性的材质做成，其中以铸铁或不锈钢锅最常做为电磁炉的专用锅具，而铁器属于强磁性材质，铝锅或铜锅材质属于逆磁性，不适合产生感应涡电流。一般的判断方式是，可被磁铁吸附的锅具，便具有磁性而适用电磁炉加热。

更加具体而言，并非只有铁磁性金属器皿可以利用交流电磁场加热，但只有铁磁性金属器皿情况下能量转换效率足够高，所产生的热力、温度足以作煮食用。因为铁磁性金属器皿的磁导率较高，有较浅的趋肤深度，在交流下因为趋肤效应，可以让高频电流流过的横切面积减少，等效电阻较大，有利于依靠涡流加热。若用非铁磁性金属器皿的话，效率会低至不足作煮食用途，只能提供保温功能。

上述所谓铁磁性金属是指可以磁化的金属，简单来说就是可以被磁石所吸引的金属，主要的金属有铁、钴、镍。一般钢或铁制的器皿就可以。日常生活中，绝大部份的不锈钢也适用于电磁炉，传统的陶瓷陶瓮并不适用，一般的铝制锅具也不适用，有一些电磁炉专用的陶瓮，内藏铁磁性金属。搪瓷器皿是由铁器皿外包搪瓷而成，因此可用于电磁炉。

因此，目前常用的市售电磁炉锅具包含铁板锅、铁制平底锅、铸铁锅、不锈钢锅、铁壶、不锈钢壶、搪瓷锅(Enamel)，其中铁质金属类锅具的外观灰白、光亮，质感较低，不适合直接在餐桌上使用，而搪瓷锅虽然本身具备金属的机械强度与瓷釉物的光滑感，且具有耐腐蚀、耐磨、耐热、美观等特性，但是瓷釉很容易因碰撞、摔落而破损，可能造成相当程度的危害。

因此，很需要一种感应发热陶瓷餐具的制作方法，可沿用大部分的现有制程，利用包埋方式将可感应交流电磁场而产生涡流电流之物质包覆于陶瓷土内，经滚压、烧结，提供具有非接触性发热效应的高质感陶瓷餐具，藉以解决上述现有技术的问题。

发明内容

本发明之主要目的在提供一种感应发热陶瓷餐具的制作方法，用以制作能感应外部电磁波而发热的陶瓷餐具，主要包括以下依序进行的步骤：首先，将液体加入粉末状的瓷土或陶土中，经搅拌以备制陶瓷胚土，其中瓷土或陶土主要包含硅酸及氧化铝；另外，在包含至少一导电金属氧化物的粉末中，加入液体并搅拌，以备制复合导电金属氧化物胚土，其中导电金属氧化物可包含氧化铁、氧化镍、氧化铜、氧化锡等金属氧化物；利用陶瓷胚土包覆复合导电金属氧化物胚土，以备制复合导电胚土团块；然后，将复合导电胚土团块置入钢模中；利用滚压装置，对钢模中的复合导电胚土团块进行滚压成型处理，以形成具特定餐具形状的胚模，且复合导电金属氧化物胚土是包覆在胚模内而不外露；接着，在一温度下对胚模进行干燥烧结，去除胚模中之液体，形成干燥胚模，再置入高温炉中，使用第一烧结温度，对胚模进行成形烧结，形成成形胚模；以及最后，取出成形胚模，对成形胚模的表面进行上釉处理，并置入高温炉中，在第二烧结温度下进行上釉烧结，以形成感应发热陶瓷餐具。

由于感应发热陶瓷餐具中的金属氧化物具导电性，尤其是具有铁磁性，能感应外部交流电磁场而形成涡电流，并因金属氧化物本身的电阻效应而将涡电流的电能转换成热能，达到非接触性的发热效应。

附图说明

图1显示依据本发明感应发热陶瓷餐具的制作方法的操作流程示意图。

图2显示依据本发明制作方法中感应发热陶瓷餐具的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10 感应发热陶瓷餐具

11 餐具本体

12 发热体

20 支撑板

30 加热源

40 电源转换单元

M  交流电磁场

S10 备制陶瓷胚土

S20 备制复合导电金属氧化物

S30 备制复合导电胚土

S40 置入钢模

S50 滚压成型

S60 干燥烧结

S65 成形烧结

S70 上釉烧结

具体实施方式

以下配合图标及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，使熟悉本领域的技术人员在研读本说明书后能据以实施。

参阅图1，依据本发明感应发热陶瓷餐具的制作方法的操作流程示意图。如图1所示，本发明感应发热陶瓷餐具的制作方法主要包括依序进行的步骤S10、S20、S30、S40、S50、S60、S65及S70，用以制作感应发热陶瓷餐具，且感应发热陶瓷餐具有导电性，并能感应外部的电磁波而产生涡电流，进而藉本身的电阻效应而将涡电流的电能转换成热能而发热。

首先，本发明感的制作方法是在步骤S10中，将液体加入粉末状的瓷土或陶土中，并搅拌、混合而备制陶瓷胚土，其中液体可包含水，而瓷土或陶土主要系包含硅酸、氧化硅及氧化铝。接着进入步骤S20，在包含至少一导电金属氧化物的粉末中，加入液体，进行搅拌、混合，以备制复合导电金属氧化物胚土，其中导电金属氧化物具导磁性，可包含钙、铁、钾、钠、镍、铜、锡的氧化物。在步骤S30中，利用陶瓷胚土包覆复合导电金属氧化物胚土，以备制复合导电胚土团块，且复合导电金属氧化物胚土不外露。

然后，进入步骤S40，将复合导电胚土团块置入钢模中，并在步骤S50中，利用滚压装置，对钢模中的复合导电胚土团块进行滚压成型处理，形成具特定餐具形状的胚模，其中复合导电金属氧化物胚土是包覆在胚模内而不外露，且餐具形状可包含杯、碗、盘、碟、锅、平板的形状。滚压装置具有球形或轮型的滚动部，能推挤复合导电胚土团块而平贴在钢模的表面上，并具有特定的厚度。也可将钢模安置于具转动功能的转动装置上，藉转动装置的转动以带动钢模而同步转动，同时利用滚压装置压住复合导电胚土团块而逐渐往外摊开，形成特定形状及厚度，达到滚压目的。

接着在步骤S60中，在约100至130℃的干燥烧结温度下，对胚模进行干燥，藉以去除胚模中所包含的液体，进而形成干燥胚模。再置入高温炉中，对干燥胚模进行步骤S65，包括在约900℃至1200℃以上的第一烧结温度进行成形烧结。最后执行步骤S70，在表面进行上釉处理后，以第二烧结温度进行上釉烧结，形成感应发热陶瓷餐具，其中第一、二烧结温度约900℃至1200℃以上。上釉处理主要是利用浸泡法、杓淋法、描涂法、喷雾法、转印法等方式，将氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化钾及微量金属矿物所构成的材料涂布在表面上，为众所周知的工艺，在此不作详细说明。

也可使用相同的加温炉当作低温炉及高温炉，藉以进一步降低制作成本及简化处理工序。

参考图2，显示本发明制作方法中感应发热陶瓷餐具的示意图，其中感应发热陶瓷餐具10是以陶瓷锅的形状当作示范性实例，藉以方便说明本发明的特征，主要包含餐具本体11及发热体12，且餐具本体11是由陶瓷胚土构成，而是由导电金属氧化物胚土构成。尤其，发热体12是隐藏于餐具本体11的底部之内，因此，从餐具本体11的外部看不到发热体12。

此外，感应发热陶瓷餐具10可放置于支撑板20上，比如桌面，且在支撑板20的底下配置加热源30，且由电源转换单元40驱动加热源30，用以产生频率为20kHz至27kHz的交流电磁场M。具体而言，支撑板20可让交流电磁场M穿透而到达感应发热陶瓷餐具10的底部，并由发热体12藉感应交流电磁场M而在内部产生涡电流(eddy current)。电源转换单元40的主要功能是将低频的输入电源，比如60Hz的市电，转换成较高频的电源，比如20kHz至27kHz，同时调节最佳的电压及电流。

加热源30可由感应线圈实现，比如铜线圈，所以加热源30的电阻值远低于发热体12的电阻值，而依据电功率公式：P=I²xR，其中I为电流或涡电流，R为电阻，P为电功率，发热体12的涡电流会有较大的热功率损耗，亦即让涡电流的部分能量转换成热能，产生较多的热量，使得发热体12的温度增加，进而由发热体12对餐具本体11产生加热效应，造成餐具本体11的温度上升。因此，感应发热陶瓷餐具10具有非接触发热、加热效应，尤其，热量是由发热体12流向餐具本体11，因此餐具本体11的温度不高于发热体12的温度。

上述的感应发热陶瓷餐具非常适合于需要或保温处理的用餐领域，比如食用牛排、铁板烧、火锅时，而在冬天且气温低时，可提供保温功能，防止咖啡或茶等热饮凉掉、冷掉，影响口感。

综上所述，本发明的主要特点在于将导磁性的复合导电金属氧化物材料包埋于陶瓷胚土中而制作具导磁性的感应发热陶瓷餐具，且感应发热陶瓷餐具为一体成型，并具有高质感瓷器的外观，其中复合导电金属氧化物材料不外露，且利用本身的导磁性感应外部的交流电磁场而产生涡电流，并发热，达到非接触性加热效应，非常适合应用于利用电磁炉加热方式的餐具、锅具，比如在餐桌底下安置可产生交流电磁场的加热源，使得感应发热陶瓷餐具放置于加热源上方的短距离有效加热区范围内时，来自加热源的交流电磁场经涡电流而被转换成热能，达到加热的目的，且在感应发热陶瓷餐具离开有效加热区时，因感应能力大幅降低，而无法产生涡电流，阻断加热功能，所以感应发热陶瓷餐具不需机械式或触控制式开关，而直接移动感应发热陶瓷餐具便可达成打开或关闭加热功能。

本发明的另一特点在于利用滚压方式，推平包含陶瓷胚土及复合导电金属氧化物胚土的复合导电胚土，形成厚度变薄的胚模，使得复合导电胚土是位于胚模的底部，且通常是在中央区域，有利于改善感应发热的效率。此外，本发明方法的整体处理步骤相当简单，与传统制造方式相当雷同，且可使用一般现有的工具，有助于改善制作过程的操作稳定性及维持产品的质量。

以上所述仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的发明精神下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims (6)

1.一种感应发热陶瓷餐具的制作方法，用以制作能感应外部的交流电磁场而发热的一感应发热陶瓷餐具，其特征在于，主要包括以下依序进行的步骤：

首先，将一液体加入粉末状的瓷土或陶土中，经搅拌以备制一陶瓷胚土；

另外，在包含至少一导电金属氧化物的粉末中，加入该液体并搅拌，以备制具导磁性的一复合导电金属氧化物胚土；

利用该陶瓷胚土包覆该复合导电金属氧化物胚土，以备制一复合导电胚土团块，且该复合导电金属氧化物不外露；

然后，将该复合导电胚土团块置入一钢模中；

利用一滚压装置，对该钢模中的复合导电胚土团块进行滚压成型处理，以形成具特定餐具形状的一胚模，且该复合导电金属氧化物胚土是包覆在胚模内而不外露；

接着，在一干燥烧结温度下对该胚模进行干燥，去除该胚模中之液体，形成一干燥胚模，再置入一高温炉中，使用一第一烧结温度，对该干燥胚模进行烧结，形成一成形胚模；以及

最后，取出该成形胚模，对该成形胚模的表面进行上釉处理，并置入该高温炉中，在一第二烧结温度下进行上釉烧结，以形成该感应发热陶瓷餐具。

2.如权利要求1所述的感应发热陶瓷餐具的制作方法，其特征在于，该液体包含水，该瓷土或该陶土主要包含硅酸、氧化硅及氧化铝，该导电金属氧化物包含钙、铁、钾、钠、镍、铜、锡的氧化物。

3.如权利要求1所述的感应发热陶瓷餐具的制作方法，其特征在于，该干燥烧结温度约100至130℃。

4.如权利要求1所述的感应发热陶瓷餐具的制作方法，其特征在于，该第一、第二烧结温度约900℃至1200℃以上。

5.如权利要求1所述的感应发热陶瓷餐具的制作方法，其特征在于，该低温炉及该高温炉为相同加温炉。

6.如权利要求1所述的感应发热陶瓷餐具的制作方法，其特征在于，该上釉处理包括浸泡法、杓淋法、描涂法、喷雾法或转印法，用以将氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化钾及微量金属矿物所构成的材料涂布在该干燥胚模的表面上。