一种陶质快餐卫生餐具制品及其制造方法 和专用设备 本发明涉及一种粘土质薄坯，快速烧成的陶质的快餐餐具。所说的快餐卫生餐具制品主要是指快餐卫生饭盒。
本发明还涉及几种制造陶质饭盒的工艺方法及专用设备。众所周知，目前国内所用的前所未有的大量快餐饭盒，一般为白色的钙塑材料及塑料原料制成。其形状有长方形、圆台形等。钙塑塑料饭盒，有质软，不耐热，易坏，有怪味，价格贵的缺点，因此发明一种比钙塑塑料质量、价格优越的快餐饭盒是当务之急的事。
本发明人于1991年10月14日向中国专利局申请了申请号为“9110904 8.7”，名称为“一种陶瓷卫生筷及其制造方法和专用设备”的发明专利申请。本发明人发现粘土烧结的强度及成本能成为使用卫生筷子的性能与条件，同样用粘土原料应用创新的设备与生产工艺方法，制造一种陶质快餐卫生饭盒是有极大的市场经济效益。
本发明陶质卫生饭盒，具有国内陶器、茶具、餐具的物理化学性能，由于采用制造饭盒的方法独特，能形成设备工艺简单，工作效率高，饭盒坯层薄，烧成速度快，能耗低，形成了低成本、外表美观、物理化学性能好、无怪味、实用性强的快餐饭盒。
本发明的目的在于提供一种低成本的生产原料。该原料国内各地、世界各地均有，原料要求凡是能烧砖瓦的粘土、塑形强的胶泥。胶泥一般在国内形成公害，不能长植物，占地方，易水土流失，下雨天使道路粘滑。胶泥一般称红粘土，大量选用红胶泥生产陶质快餐卫生饭盒，是有利于国家环境保护，有利于降低生产成本。
本发明的另一个目的在于提供几种国内创新的陶瓷制品及陶质饭盒的成形方法。
本发明的还有一个目的，涉及一种陶质饭盒地几种成形设备。下面对本发明的实质性特点进行详细说明：
本发明涉及一种陶质快餐饭盒，所说的陶质包括陶瓷原料、普通红粘土、黄土、青土、灰土、黑泥土或部分石英、长石、滑石、莹石、骨料及溶剂原料，经配料，泥料加工成形、干燥，以900—1200℃之间烧成的无釉面的制品坯体。陶质坯体吸水率在0.5％—20％之间。所说的快餐饭盒，是饭店、小吃店、快餐店、家庭人们一次性用餐的饭盒，也可以作为反复使用的饭盒。
本发明陶质快餐饭盒的色质与所采用的原料化学成份、品种所决定，烧成后的饭盒色质有红、棕、黑、灰、白、黄等，饭盒的坯层厚度0.5mm—10mm之间，最佳厚度在1mm—3mm之间。饭盒的规格尺寸，圆柱形的高30mm—150mm之间，直径80mm—200mm之间，最佳尺寸在高50mm—100mm，直径100mm—130mm之间。
陶质快餐饭盒的形状可以是任意设计的形状，如圆柱形、圆台形、长方形、多棱形、碗、盘形等。最佳形状为：圆柱形和圆台形，其中适用挤压成形的和滚压成形的有圆柱形、圆台形和碗，盘形，适用于挤压成形的有长方形、多棱形。本发明陶质快餐饭盒所应用的成形设备，有各种砖瓦挤出机、陶瓷真空泥料挤出机、旋坯机、空心挤出口、收扩挤出口。如选用某种砖瓦挤出机或是陶瓷真空泥料挤出机，其挤出机的挤出口根据产品的形状设计。
本发明陶质快餐饭盒的成形设备，在于是一种真空螺旋泥料挤出机与挤出口结构，有泥料螺旋挤泥缸，直径300mm×500mm之间，挤泥缸的螺旋刀的螺距，可根据挤出泥料、密度与速度任意设计。挤出机的挤出口规格形状，以饭盒制品的形状所指定，如圆柱饭盒，直径尺寸为100mm，那么挤出口的内径直尺寸为100mm＋泥坯的干燥烧成尺寸、收缩尺寸，其中空心柱泥坯的尺寸与坯层的薄厚是由挤出口内径尺寸，与挤出口内锥形柱尺寸所决定。挤出的空心柱泥坯长度，达到饭盒的高度时，切断空心柱泥坯(如100mm长)，即成为圆柱形饭盒，空心圆柱坯再与挤压成形的坯底用泥浆粘接，即成为无盖圆柱形饭盒，配盖烧成后即成为完整的圆柱形陶质快餐饭盒。
本发明利用螺旋挤出机、挤出口、泥料压力运动的原理，可以增加变化挤出口结构，和另加旋坯设备，可直接在泥料挤出口挤出空圆柱状粘接成形饭盒、圆柱状旋切成形连体饭盒，圆柱状、圆台状、碗状等收扩成形的饭盒。
本发明的真空贴膜模具，能够实现生产高效益、高质量的薄坯台柱形、碗盘形、圆柱形饭盒。
本发明的泥浆压滤模具的泥浆分流管，压紧盖模框，模架可用金属材料制成，模层框、压滤坯模可用合金材料、高分子材料及其它复合材料制成。滤水软质薄膜可用复合橡胶膜、复合乳胶薄膜、复合纤维薄膜，各种布的复合薄膜及金属丝网等制成。
本发明的泥浆压滤模具，由压紧柱、压紧盖、滤水软质薄膜、压滤坯模、压滤密封圈、滤水流层、模层框、泥浆分流管、泥浆泵、油压机(或丝缸压力机)等组成。
本发明的泥浆压滤模具的模层框中设置压滤坯模，设置压滤坯模的数量是根据模框的规格尺寸、餐具的尺寸、生产的产量来确定。可设置10个以上，也可设置100个以上。模层框可层叠，层叠的层数可根据设计的产量决定，可设置10层以上，也可设置50层以上。达到模具内泥浆在压滤坯模中压力均匀，模具中的泥浆分流管可设置1个或分几个设置在压滤模框的中心及周边。
本发明的泥浆压滤模具的压紧盖，由压紧柱操作，进行压紧模框泥浆压滤成形，餐具坯体松开后，从模具内取出坯体。
本发明的泥浆压滤模具的泥浆分流管的主要作用是将每平方厘米3—10公斤以上的压力泥浆输入模具中的各层压滤坯模中。坯模中的滤水软薄膜的主要作用是：(1)滤出模层内泥浆水份使模层内形成含水量15—25％之间的餐具泥坯；(2)减少坯体取模是与压滤坯模之间的摩擦力。压滤坯模的主要作用是：(1)支撑泥浆在压滤形中形成制品坯体的形状；(2)支撑滤水软质薄膜完成泥浆滤水成形制品坯体；(3)将滤水软质薄膜滤出的水通过滤孔流入滤水流层内。滤水流层的主要作用是将坯模中流出的滤水排出泥浆压滤模具外。
本发明滤水软质薄膜的厚度在0.1mm—2mm之间，薄膜的滤水孔径在300目以上，压滤坯模的流水孔径孔距直径在0.1—3mm之间，模坯厚度在0.5—20mm之间。
本发明上述的泥浆压滤模具，产要制造成形陶质快餐卫生饭盒、卫生杯、卫生碗、盘及卫生筷子。
本发明上述的泥浆压滤模具的滤水软质薄膜和压滤坯模，可设置在阴模、阳模两面，滤出泥浆的水份也可任意设置在阴模或阳模一面进滤出泥浆的水份成形餐具的坯体。
所说的泥料压力运行，指泥缸内的螺旋刀转动、推动泥料向前运行，挤出口小于泥缸直径，运行的泥在挤出口段产生压力、密集挤出来，挤出泥在向前运动。在圆形挤出口内中心装置锥形扩孔器，泥料从锥形扩孔器和挤出口内径之间的空隙挤出来，即形成空心泥坯。
所说的旋坯设备，是将挤出的圆泥柱用旋坯机螺旋刀，先将泥柱中心泥旋拉出，然后用钢丝切或旋切，螺旋刀旋拉泥柱主心的深度，圆柱空坯层的厚度与设计圆柱形饭盒的内径高度而确定，用钢丝直切或旋切的位置尺寸由饭盒的高度来确定。挤出机与旋坯机结合，旋坯直接可以在挤出机、挤出口将挤出的泥柱连续的、旋切成形圆柱形、圆台形、碗盘等形的饭合坯体。
所说的挤出收扩口，是将挤出机挤出的泥料，通过挤出口的收扩口形成圆柱形、圆台形、杯、碗、盘形、方形、多棱形等任意形状的饭盒，及任意设计形状的日用瓷、工艺美术陶瓷坯体。为使收缩形成的饭盒放置平稳，可在泥料挤压收缩口设计饭合支撑棱角成形槽，使饭盒底部有支撑棱角。
本发明的旋坯机主要作用是：旋挖出实心泥柱中间的泥，使泥柱形成带底的泥桶、圆柱形无盖饭盒坯体，旋坯机要快速干净的旋切拉出泥柱中心的泥，螺旋刀可根据实际操作及泥料的含水量任意设计，如螺旋刀的螺距、螺刀的角度，刀形、转速是根据泥柱的塑性、含水量、密实度等主要指标来设计的。因为国内各地粘土的泥料物化性能有差异，本发明对旋坯机的详细参数不作规定。
本发明中所说的挤出机收扩口，形状可以是长方形、椭圆形、圆环形、圆台形、碗形、锥台形、多棱形等，收扩口的形状和收扩口收缩、扩展变化的形状决定饭盒的形状，收扩口安装在挤出机出口处，收扩口的收缩及扩展，是由液压或杠杆挤压或由螺旋运动来完成。
本发明中所说的真空贴膜模具，由模框、真空腔、模层、贴膜、密封圈等组成。模层可以是塑料、金属、石膏，贴膜可选用乳胶膜、橡胶膜、软质塑料复合膜、各种纤维膜等。
本发明的泥浆真空吸附模具，可用金属、塑料或其它硬质材料制成。其中滤泥层可由布类、金属、丝网、各类纤维及复合橡胶、复合乳胶类的材料组成，形成的滤泥层均具有吸水滤泥的特点，均有质软，脱离泥坯好的性能。
本发明真空吸附模具，由真空管、密封垫、模具盖、抽滤模框、滤泥膜组成。真空管的作用是：使模具内产生真空，并能抽出吸入模具的泥浆滤水，密封垫与模具盖的作用是防止抽滤时，模外空气进入模腔内，抽滤模框的作用是确定制品有形状，支撑正负气压，支撑滤泥膜，抽出滤泥膜滤出的水份。滤泥膜的主要作用是：滤出泥浆中的水份，使膜层表面形成制品的泥坯层，泥坯层出模时，使脱模顺利。
本发明的真空抽滤模具，模框外表形状决定制品的形状，真空抽滤模具可由逐个组合成板框形，在泥浆池中浸入进行吸附抽滤成形，也可排行在移动中浸入泥浆吸附成形。
本发明的真空抽滤模具，有阴模和阳模，阴模、阳模均可浸入泥浆抽滤成形或用喷、烧、洒、注成形。
本发明中所说的具有陶质快餐餐具制品的制造方法，其方法的六种优选方案包括以下工艺步骤：
(1)配制以粘土及胶泥为主要原料，进行干磨或水球磨，泥浆进入滤泥机滤泥滤出泥饼进入真空挤出机，挤出空心筒状泥坯，泥坯再与压制的坯底粘接，再配压制的盖，经1000—1200℃左右烧成后，即成为粘接形圆柱体饭盒，饭盒的底和盖可用真空挤出的泥饼进入对滚压成形，或挤压成，或旋坯成形。
(2)原料加工方法同(1)，将挤出的圆形泥柱在挤出口向前推进时，接触旋转的旋坯刀，旋刀继续向前移，旋刀旋出泥柱中心的泥料，旋到所制定的位置时，旋刀退出。旋切刀切断泥柱的留底旋空段，留底旋空段即成为圆柱形或圆台形的饭盒坯，饭盒盖的方法同(1)。经滚道窑1000—1200℃左右的烧焙，即成为旋坯形陶质饭盒。
(3)将上述(1)方法配制加工挤出的长方形，或圆环形等的各种形状的空心坯，挤出所制定的长度，开始收缩收扩口空心坯，直到缩合密封时，切断坯底段即成为收扩成形饭盒坯体，或空心坯收缩到制定的位置时，切断空心坯，然后再粘接底成形饭盒坯，经1000—1200℃左右烧焙即成为口大底小的各种形状的陶质快餐饭盒。
(4)将上述方法配制加工挤出泥料，泥片进入带有真空贴膜的模具内，打开真空阀贴膜紧贴在模具内，开始滚压成形，成形后关闭真空阀，由模底托盘将薄膜与泥坯一起托出，贴膜在的泥坯在向上顶托中脱离泥坯，泥坯取出即成为饭盒坯体，饭盒盖也同上述方法成形，成形后与饭盒坯进行1000多度的烧焙，即成为真空贴膜滚压成形的陶质饭盒坯体。所说的滚压是指众所周知的陶瓷日用瓷滚压设备(如有真空滚压设备可选用)。
(5)将配制的泥浆用泥浆泵打入泥浆分流管，泥浆由分流管进入各模层的压滤坯模的滤水软质薄膜中，由于泥浆的压力，进入滤水软质薄膜的泥浆水份，从薄膜的孔径中流出，薄膜中的泥浆水份减少变为泥坯时，停止泥浆输入，开模取坯。取出的泥饭盒坯，经干燥、修坯、烧结，即成为压滤成形的陶质快餐饭盒坯。按上述泥浆压滤模具成形快餐饭盒的工艺步骤，也同样适应于泥浆压滤成形日用瓷餐具的坯体，如碗、杯、盘、筷子的成形，只需改造压滤坯模的形状和滤压软质薄膜的形状即可生产。
(6)将上述方法配制加工的泥浆放置泥浆池内，设置移动排行的真空抽滤模具(阳模)，在移动中连续进入泥浆池中进行抽滤成形，抽滤成形好的模具，在移动中移出泥浆池，关闭真空，滤泥模与泥坯脱离抽滤模框，同时，取出泥坯内的滤泥膜，即成为真空抽滤成形快餐卫生餐具泥坯，经修坯、干燥、烧结后成为陶质快餐卫生餐具。
在上述的六种方法中，泥料挤出扩孔空心坯粘底成形，泥料挤出旋坯切底成形，挤出口收扩成形泥料，真空贴膜模具滚压成形，泥浆压滤成形，泥浆真空抽滤成形对陶瓷领域的专业人员来说，是一说就能领会的。
所说的真空贴膜模具，其特点一是：由真空的吸力，提高贴膜与模具及滚压成形泥料的摩擦力、附着力，不使滚压的泥料与贴模模具中间脱离和滑动；其二是适于快速脱膜，提高生产工效。在上述方法中成形的饭盒坯层厚度可选在1mm至5mm之间，效果最佳。在上述方法中，成形的饭盒中部分可不配盖，如方便面盒，改为陶质的方便面盒，可配加钙塑、塑料、纸及其它纤维盖，也可配陶质盖。上述方法成形的饭盒坯，可优选滚道窑烧焙，上述成形的饭盒坯，可选塑性好，烧结温度低、强度高的粘土为原料。按上述方法(4)，可以石膏模内滚压成形饭盒坯体。
本发明的产品与现有技术相比较的优点在于：
1、本发明采用国内塑性粘土为主要原料，尤其是地表层的红粘土(也称胶泥)，该粘土视为田园公害，不能生长农作物，侵占山地田园，而且易水土流失，所以大量选用红粘土生产卫生饭盒是利国利民的事情，使用后的饭盒破碎后(因为薄易破碎)，可回到土壤里，无污染，也能起骨料作用，可阻止水土流失。
2、本发明所采用粘土，国内多数地区贮量巨大，矿价最便宜，胶粘土烧焙温度低，烧成后强度高，有利于降低生产成本。
3、本发明所采用的成形工艺是：泥浆直接压滤成形，泥料挤出挤压成形，旋坯成形，缩短了成形操作工艺，提高了劳动效率，而且节省了传统陶瓷工艺所采用的大量石膏模具，节省原材料。
4、本发明还采用了真空贴膜的塑料模具及金属模具，可以在一个模具内连续滚压成形，连续起取成形坯。这种模具不仅生产效益高，而且节省了大量石膏模具，因而降低了生产成本。
5、本发明采用了泥浆压滤模具成形，不但节省了泥料加工的设备和石膏模具，而且一次能成形上千件饭盒坯，成百倍地提高生产效率。
6、本发明泥浆真空抽滤成形快餐卫生餐具，具有生产工艺简单，生产效率高的优点。
7、本发明的上述成形方法，能够制造生产出超薄坯陶质饭盒坯，有利于在滚道窑中快速烧成(烧成周期10—20分钟)，节省了烧成能耗，降低了生产成本。
为了更好地理解本发明，下面对本发明附图进行详细说明。
必须理解的是：本发明的附图和文字说明只是为帮助对本发明精神的理解，并非是对本发明的限制。有关本发明的实质性发明精神和保护范围以说明书和权利要求书为准。当然，本发明还包括在不违反本发明精神的前提下，普通专业人员根据实际应用结合本领域公知技术实施，本发明所完成的变化方案。
图1是本发明制品的圆柱形饭盒的空心柱挤出口侧剖图。其中：1挤出口；2锥形扩孔柱；3空心泥柱；4扩孔柱中心拉杆；5拉杆固定螺丝。
图2是本发明制品的挤出旋坯成形机侧剖图。其中：1出泥口；2泥柱；3螺旋刀；4空心柱坯层；5切坯钢丝。
图3是本发明制品的成形挤出口收扩成形机侧剖图。其中：1挤出口；2扩口拉簧；3收扩架活动轴； 4收扩控制螺旋；5收缩坯口；6挤出饭盒坯体；7扩孔柱；8扩孔柱拉杆；9收孔柱；10螺丝。
图4为本发明制品的成形真空贴膜滚压成形模具的侧剖图。其中：1起坯托盘；2贴膜；3抽滤模具；4密封垫； 5真空腔；6模框；7模框固定螺丝；8起坯托盘升降柱。
图5为本发明制品的泥浆压滤模具的侧剖图。其中：1压紧柱；2压紧盖及盖内阳模；3压滤坯模；4泥坯；5滤水软质薄膜；6滤层密封垫；7滤水流层；8泥浆分流管；9盖内阴模。
图6为本发明的制品粘接圆柱形陶质快餐饭盒侧剖图。其中：1饭盒盖；2饭盒坯层；3饭盒粘接层(饭盒底)。
图7为本发明制品的旋坯成形的圆柱形陶质快餐饭盒侧剖图。其中：1饭盒盖；2饭盒坯层。
图8为本发明制品的收扩成形的陶质快餐饭盒侧剖图。其中：1饭盒盖；2饭盒坯；3饭盒收缩底；4饭盒收缩底平面剖图：a、挤出收缩形成的支撑棱角；b、收缩饭盒底。
图9为本发明制品的真空贴膜成形的陶质快餐饭盒。其中：1盖；2饭盒坯。
图10为本发明的泥浆真空抽滤模具侧剖图。其中：1真空管；2模具盖；3密封圈；4模真空腔；5滤泥膜；6抽滤模框。