采用湿挤压成型等工艺制备蜂窝陶瓷PP空心球蓄热体时,由于挤压坯料需要可塑性,水分含量一般较高,导致蜂窝陶瓷坯料PP空心球水分较高。生坯体孔隙多,内孔壁薄。如果不及时处理水分,由于各种应力的影响,会产生各种变形和开裂,影响孔隙率和比表面积。
陶瓷坯料排出的水分可分为两个方面:从坯料表面蒸发到周围介质,向外扩散;坯料内部的水分迁移到表面,向内扩散。随着坯料含水量的降低,干燥过程可分为预热阶段、等速干燥阶段、减速干燥阶段和平衡状态,其中等速干燥是关键的部分。
陶瓷生坯的干燥和体积变化
蜂窝陶瓷蓄热体常用的干燥方法有:自然干燥法、远红外干燥法、蒸汽干燥法、微波干燥法等。其中,微波干燥法的原理是利用微波照射湿坯体,随着时间的推移,电磁场的方向和大小会周期性变化,使坯体内的极性水分子随着交变高频电场的变化剧烈旋转,然后摩擦转化为热能,使坯体整体均匀加热,达到干燥的目的。因此,可以克服厚壁蜂窝陶瓷干燥时表面与内部干燥速度不一致的问题;同时也解决了坯体干燥前强度低、搬运困难、干燥后易开裂等问题。微波照射的穿透能力远大于红外线,其特点可概括为以下四点:
1、加热快,均匀
与普通方法相比,由于微波具有很强的吸收介质的穿透能力,热量不需要从表面传递到材料内部,而是直接将能量作用于整体材料,在材料内部瞬间转化为热量,大大缩短了加热时间。
2、加热的选择性
微波加热采用介质损耗原理。电磁能通过介质损耗转化为热能。只有吸收微波的物质才能被微波加热。由于水的介质损耗很大,水比其他物质吸收更多的微波。
3、热效率高,节能
微波与材料直接相互作用,不需要加热空气或加热大面积设备壁,加热室为金属制成的空腔,不仅可以提高热利用率,还可以让操作人员更安全。微波干燥法具有热效率高、节能的作用。
4、反应灵敏,易于控制,产品质量高
微波干燥时,由于表面对流换热,材料表面温度低于中心,材料表面温度过热,壳体结壳,有利于水分蒸发。表面加热采用风热或蒸汽,有利于坯体加热均匀,降低产品不合格率。通过电源开关的控制,可以实现能量输出,提高产品质量。
微波炉干燥后,挤压成型的蜂窝陶瓷蓄热体坯体可降低7%~10%的水分,强度有提高,适合搬运和再烧制。刚干燥的产品表面有余热。蜂窝陶瓷蓄热体可以用风扇对流干燥,去除表面的热量和水分,然后将蜂窝陶瓷放入高温热泵房进行干燥,直到含水量降低到适合烧制的范围。整个过程不仅操作简单,节省空间,而且提高了劳动效率,充分发挥了组合干燥的优势,取得了理想的效果。