一种功能陶瓷球及其制备方法技术领域
本发明属于洗涤技术领域，具体涉及一种功能陶瓷球及其制备方法。
背景技术
众所周知，陶瓷是很著名的，是在高温下烧制而成的非金属无机物固体材料，是玻
璃、瓷器、水泥、耐火材料等的统称。近年来，相关陶瓷产品陆续亮相。
所谓陶瓷球，是用陶瓷制造而成的小型球，如图1所示，陶瓷球放置于洗衣机洗涤
用洗涤装置的内部，即上壳（11）和下壳（12）内部；如图2所示，陶瓷球放置于洗碗机洗涤用
洗涤装置的内部，陶瓷球进行充电使用，即通过投入口（21）把陶瓷球投入并充电使用。
将陶瓷球投入洗衣机或洗碗机的洗涤装置里后，陶瓷球排放出来的远红外线和负
离子等多种多样的成分，具有抗菌和净化作用，从而替代普通洗涤剂进行洗涤衣物和餐具。
目前，这种功能的陶瓷球相继推出，为了比竞争公司的陶瓷球具有更好的洗涤力
和强度，陶瓷球的研究在活跃地进行中。本发明的功能陶瓷球是根据该背景而开发出来的。
发明内容
基于上述背景技术，本发明提供了一种功能陶瓷球，该功能陶瓷球应用在洗衣机
或洗碗机里，具有高的强度和洗涤力。
为了实现本发明目的而采用的技术方案为：一种功能陶瓷球，所述功能陶瓷球含
有如下组成成分及含量：二氧化硅60～70重量份，氧化铝18～22重量份，氧化锆8～12重量
份，氧化钾1.5～2.5重量份，氧化钠0.5～1.5重量份，氧化钙0.1～0.5重量份，氧化铁0.1～
0.5重量份，氧化镁0.1～0.5重量份，二氧化铪0.1～0.5重量%，二氧化钛0.05～0.12重量
份，氧化钡0.01～0.04重量份，氧化钇0.01～0.04重量份，氧化锰0.01重量份。
作为本发明的一种优选，所述的功能陶瓷球含有如下组成成分及含量：二氧化硅
65.1重量份，氧化铝20.2重量份，氧化锆10.6重量份，氧化钾2.08重量份，氧化钠0.87重量
份，氧化钙0.31重量份，氧化铁0.29重量份，氧化镁0.22重量份，二氧化铪0.2重量份，二氧
化钛0.08重量份，氧化钡0.02重量份，氧化钇0.02重量份，氧化锰0.01重量份。
本发明的另一个目的是提供一种功能陶瓷球的制备方法。
为了实现本发明另一目的而采用的技术方案为：一种功能陶瓷球的制备方法，包
括制备步骤如下：
步骤1）：按比例称取未微粉化的各原料放入球磨机中进行粉碎，经325目筛分，制得原
料细粉；
步骤2）：将步骤1）制得的原料细粉进一步投入配合机进行调配，同时去除细粉中的含
铁成分，制得陶瓷粉末；
步骤3）：将步骤2）制得的陶瓷粉末和水投入到成型装置中制得成型球，成型过程中通
过水喷射控制转筒旋转速度，旋转速度设置为15～200rpm；
步骤4）：将步骤3）制得的成型球进行干燥；
步骤5）：将步骤4）干燥后的成型球放在烧成炉里进行热处理制得陶瓷球；
步骤6）：把步骤5）塑造过的陶瓷球进行清洗；
步骤7）：对步骤6）清洗后的陶瓷球进行干燥，即制得功能陶瓷球。
作为本发明的一种优选，按重量份数计，步骤1）中所述各原料为：二氧化硅60～70
重量份，氧化铝18～22重量份，氧化锆8～12重量份，氧化钾1.5～2.5重量份，氧化钠0.5～
1.5重量份，氧化钙0.1～0.5重量份，氧化铁0.1～0.5重量份，氧化镁0.1～0.5重量份，二氧
化铪0.1～0.5重量%，二氧化钛0.05～0.12重量份，氧化钡0.01～0.04重量份，氧化钇0.01
～0.04重量份，氧化锰0.01重量份。
作为本发明的进一步优选，按重量份数计，步骤1）中所述各原料为：二氧化硅65.1
重量份，氧化铝20.2重量份，氧化锆10.6重量份，氧化钾2.08重量份，氧化钠0.87重量份，氧
化钙0.31重量份，氧化铁0.29重量份，氧化镁0.22重量份，二氧化铪0.2重量份，二氧化钛
0.08重量份，氧化钡0.02重量份，氧化钇0.02重量份，氧化锰0.01重量份。
更优选的，步骤1）中所述的粉碎方法是：将各原料放在球磨用球下面，充填40～
90%，球磨时间24～125小时，球料比为3：7，4：6，5：5，6：4，7：3，球磨机转速为10rpm～60rpm。
更优选的，步骤2）中，所述调配，调配时间为2～20小时。
更优选的，步骤3）中，所述的旋转滚筒的内壁为水泥涂面。
更优选的，步骤4）中所述的干燥，为自然干燥或强制干燥，自然干燥是在自然状态
下，在阴凉处放置24小时以上，强制干燥是在60～250℃下放置10～72小时。
更优选的，步骤5）中，所述热处理的条件为：烧成炉加热温度为600～1400℃，并从
600℃→1000℃→1400℃→1000℃→600℃慢慢变动40～400小时。
本发明的技术优点在于：
1）本发明提供洗衣机和洗碗机用陶瓷球强度高，洗涤力提高明显，另外本发明陶瓷球
负离子排放量高，优于现有陶瓷球。2）本发明组分中的氧化镁、氧化铝等矿物组分，通过合
理比例配置，确保陶瓷球的洗涤力。3）本发明所选用的各原料球磨后均通过325目筛分，从
而可以在原料端保证所制得的陶瓷球密度均匀，陶瓷球强度高，对成型也有利。4）本发明在
成型球时，严格控制投入粉末原料和水的含量比例，控制转筒的旋转速度为15～200rpm，避
免成型的球产生脱皮的现象。5）本发明在制备过程中，将粉末中铁的成分最小化，从而减弱
陶瓷固有的特性，提高远红外线和负离子的排放效果。
附图说明
图1是本发明适用于洗衣机用洗涤装置的实例。
图2是本发明适用于洗碗机用洗涤装置的实例。
具体实施方式
下面结合附图和实施实例对本发明作更详细地说明。
本发明的具有洗涤功能的陶瓷球，是把陶瓷塑造成小球形状的，在图1中的上壳
（11）和下壳（12）组成的洗衣机洗涤装置的内部填充使用，而在图2的洗碗机洗涤装置也是
内部填充使用，从投入口（21）投入陶瓷球。
本发明的功能陶瓷球的组成成分及含量为：二氧化硅（SiO2）60～70重量份，氧化
铝（Al2O3）18～22重量份，氧化锆（ZrO2）8～12重量份，氧化钾（K2O）1.5～2.5重量份，氧化钠
（Na2O）0.5～1.5重量份，氧化钙（CaO）0.1～0.5重量份，氧化铁（Fe2O3）0.1～0.5重量份，氧
化镁（MgO）0.1～0.5重量份，二氧化铪（HfO2）0.1～0.5重量份，二氧化钛（TiO2）0.05～0.12
重量份，氧化钡（BaO）0.01～0.04重量份，氧化钇（Y2O3）0.01～0.04重量份，氧化锰（MnO）
0.01重量份。
最优选的，所述的功能陶瓷球含有如下组成成分及含量：二氧化硅（SiO2）65.1重
量份，氧化铝（Al2O3）20.2重量份，氧化锆（ZrO2）10.6重量份，氧化钾（K2O）2.08重量份，氧化
钠（Na2O）0.87重量份，氧化钙（CaO）0.31重量份，氧化铁（Fe2O3）0.29重量份，氧化镁（MgO）
0.22重量份，二氧化铪（HfO2）0.2重量份，二氧化钛（TiO2）0.08重量份，氧化钡（BaO）0.02重
量份，氧化钇（Y2O3）0.02重量份，氧化锰（MnO）0.01重量份。
上述所述的功能陶瓷球是经过以下步骤制造出来的：
步骤1）：按比例称取未微粉化的各原料放入球磨机中进行粉碎，经325目筛分，制得原
料细粉；
步骤2）：将步骤1）制得的原料细粉进一步投入配合机进行调配，同时去除细粉中的含
铁成分，制得陶瓷粉末；
步骤3）：将步骤2）制得的陶瓷粉末和水投入到成型装置中制得成型球，成型过程中通
过水喷射控制转筒旋转速度，旋转速度设置为15～200rpm；
步骤4）：将步骤3）制得的成型球进行干燥；
步骤5）：将步骤4）干燥后的成型球放在烧成炉里进行热处理制得陶瓷球；
步骤6）：把步骤5）塑造过的陶瓷球进行清洗；
步骤7）：对步骤6）清洗后的陶瓷球进行干燥，即制得功能陶瓷球。
在步骤1）中，陶瓷球原料有湿式、干式和固体状态三种情况。对于湿式和固体，需
把原料干燥并球磨粉碎，过325目筛分。对于干式且粗粒，也需要将原料干燥并通过球磨粉
碎，再过325目筛分，制得微粉化的原料细粉。而如果直接用原料粗颗粒，即不经过球磨和筛
分，来制造陶瓷球，那么陶瓷球的密度差、强度减弱、成形也不良好。
在步骤1）中，原料的粉碎方法是：将原料放在粉碎用球下面，充填40～90%，原料和
粉碎用球的比例根据陶瓷球的用途和原料成分分为：球料比3：7，4：6，5：5，6：4，7：3，粉碎24
小时至125小时。球磨机的转速根据球磨容量的不同而不同，本发明优选在10rpm～60rpm。
在步骤2）中，通过上述步骤1）制得的原料细粉，需要将粉末中的铁成分去除，然后
将原料细粉按比例投入配合机，根据配合机容量和原料成分，优选2～20小时。
在去除粉末中的含铁成分过程中，需把铁的成分最小化，目的是把陶瓷固有的特
性减弱，从而提高远红外线和负离子的排放效果。配合机为不锈钢或者普通铁板，可直接利
用磁铁来去除铁的成分。
在步骤3）中，是向包含转筒的成型装置内投入步骤2）制成的粉末和水，以进行球
的成型加工。成型装置通过两侧的支架进行支撑，成型装置包括可转动的转筒和该转筒的
投入口，及可喷射水的喷射器。球的成型过程是：将陶瓷粉末通过投入口投入转筒内，然后
转动转筒，同时通过喷射器将水喷入投入口。
旋转转筒的内面是水泥涂面。这是为了被投入的陶瓷粉末，可在水泥面的粗糙表
面上，易于开始转动，以自然地形成球状。
在成型球的过程中，控制陶瓷粉末和水的含量是最关键的，因为对陶瓷粉末供水
迟或供水不足，成型的球有脱皮的现象，如同脱去洋葱皮一样。因此，转筒的旋转速度设为
15～200rpm是最合适的。
在步骤4）中，成型陶瓷球经过一定时间的干燥，去掉其中的水分。干燥可分为自然
干燥和强制干燥来进行。自然干燥是在自然状态下，在阴凉处放置24小时以上，强制干燥是
在60～250℃下放置10～72小时。
在步骤5）中，所述热处理的条件为：烧成炉加热温度为600～1400℃，并从600℃→
1000℃→1400℃→1000℃→600℃慢慢变动40～400小时。关火后也不能马上从烧成炉内将
陶瓷球取出。烧成炉关火后，在一定时间内不能将陶瓷球从烧成炉取出，直至冷却到一定程
度。一般情况下，在烧成炉内进行热处理，根据陶瓷球的原料，需要进行40～400小时比较合
适的。
在步骤6）中，把步骤5）制得的陶瓷球进行清洗，通过清洗把陶瓷球上吸附的异物
除去。
在步骤7）中，对步骤6）清洗后的陶瓷球进行干燥，干燥步骤同步骤4），从而得到本
发明所述的功能陶瓷球。
以下说明本发明的实施实例。
实施例1
1）称取干湿原料组分：二氧化硅（SiO2）65.1重量份，氧化铝（Al2O3）20.2重量份，氧化锆
（ZrO2）10.6重量份，氧化钾（K2O）2.08重量份，氧化钠（Na2O）0.87重量份，氧化钙（CaO）0.31
重量份，氧化铁（Fe2O3）0.29重量份，氧化镁（MgO）0.22重量份，二氧化铪（HfO2）0.2重量份，
二氧化钛（TiO2）0.08重量份，氧化钡（BaO）0.02重量份，氧化钇（Y2O3）0.02重量份，氧化锰
（MnO）0.01重量份。将各原料颗粒放入球磨机中进行粉碎，经325目筛分，制得微粉化的原料
细粉。其中，原料具体粉碎方法是将各原料和粉碎用球在球磨机里充填50%，球料比为5：5，
粉碎48小时，球磨机的旋转速度为42rpm。
2）将步骤1）微粉化后的原料细粉投入配合机进行调配，配合时间12个小时，同时
利用磁铁来去除细粉中铁的成分。
3）将步骤2）配合完成的陶瓷粉末和水投入到成型装置中制得成型球，通过水喷射
器控制转筒旋转速度，旋转速度为95rpm。
4）将步骤3）制得的成型球放置在阴凉处24小时干燥。
5）将步骤4）干燥过的成型球放在烧成炉里进行热处理，制得陶瓷球，热处理温度
为600℃→1000℃→1400℃→1000℃→600℃慢慢变动250个小时。烧成炉关火后，在一定时
间内不能将陶瓷球从烧成炉取出，直至冷却到一定程度。
6）将制得的陶瓷球用水进行清洗。
7）将清洗后的陶瓷球进行干燥，干燥过程同步骤4）。
如此，制成的陶瓷球在图1和图2的洗涤装置内部充填后，分别使用在洗衣机和洗
碗机上。
测试例1
实施例1制造的陶瓷球按如下条件进行洗涤力的测试。测试结果见表1。
测试条件
1）洗涤处理条件：投入试样后按条件洗涤处理。
使用机器：滚筒洗衣机（SEW-PK102NL）；水位：中水位（60L）；洗涤程序：标准；洗涤
容量：3.0kg（KSC 9608：2010）；供水温度：（20±2）℃；洗衣球试样投入量：2个。
2）使用污染物：湿式人工污染物（JIS C 9606：2003）。
3）测试方法：测量洗涤处理前后污染的反射率后，应用计算方法来评价洗涤力。
4）计算：
洗涤力（%）=（洗涤后洁白度-洗涤前洁白度）/（原物的洁白度-洗涤前洁白度）×100。
表1
测试分析项目
测试结果
洗涤力
46%
从表1的结果中可以看出，按本发明实施例1制造的陶瓷球，其洗涤力明显提高。
测试例2
实施例1制造的陶瓷球按如下条件测试了强度，测试结果见表2。
测试条件：
1）测试试样名：陶瓷球；
2）测试分析方法：机器分析；
3）测试环境：温度（18±1）℃，相对湿度：（40±1）% R.H.。
表2
从表2的结果看出，按本发明实施例1制造出来的陶瓷球（6mm）强度高。
测试例3
实施例1制造出来的陶瓷球，按如下条件测试负离子排放量，测试结果见表3。
测试条件：
1）测试方法：KFIA-FI-1042；
2）测试片：20g；
3）利用电荷颗粒测量装置在室内温度26℃，湿度34%，大气中负离子数104/CC条件下测
试的。测量排放出来的负离子来表示单位体积离子数。
4）用途：品质管理。
表3
试样名/项目
负离子（ION/CC）
洗衣机用陶瓷球
858
洗碗机用陶瓷球
1216
从表3的结果可以看出，根据本发明实施例1制造出来的陶瓷球，负离子排放量高，优于
现有市售陶瓷球。