TWI752890B

TWI752890B - 多元高效能遠紅外線礦物基材之組成物及其製造方法

Info

Publication number: TWI752890B
Application number: TW110123334A
Authority: TW
Inventors: 陳建家; 郭中屏; 袁烽勝
Original assignee: 陳建家; 郭中屏; 袁烽勝
Priority date: 2021-06-25
Filing date: 2021-06-25
Publication date: 2022-01-11
Also published as: TW202300631A; CN113603468B; CN113603468A

Abstract

一種多元高效能遠紅外線礦物基材，其組成物包括SiO2、ZnO、CaO、Al2O3、Fe2O3、K2O、MgO、TiO2等多項含有遠紅外線功能的氧化無機物，以及包含CeO2、La2O3具有生命光線波長的稀土元素，並搭配混合多元粉煤灰與生碳粉始具有多孔洞，藉以增加排水性、保水性及黏合之能力，再以特定配比經破碎、分篩、混合與定型的程序後，精密鍛燒至1000〜1360℃的溫度，使其形成多孔隙結構物，據以放射8〜14微米波長之遠紅外線(生命光線)，並達到孔隙孔徑、PH值、密度、比表面積、及遠紅外線放射率的數值符合特性要求；且該多孔隙結構物經研磨成多元運用需求之規格(0.85mm至奈米等級)，以進一步提供作為土壤改良劑的原料。

Description

多元高效能遠紅外線礦物基材之組成物及其製造方法

本發明係有關一種組成物，尤指一種多元高效能遠紅外線礦物基材之組成物及其製造方法。

按，紅外線的波長係介乎微波與可見光之間的電磁波，其功效及應用已相當普遍，而最多被應用於生活中，實屬波長介於8-14微米的遠紅外線區段，因其對於動植物的生長都有促進的效用，故被稱為生命光線；此外，遠紅外線的功效更包括釋放負離子(空氣維生素)，而多元效應震盪波造成共振，促使水分子團細小化，使植物加速養分吸收與成長，並達到殺菌、抑菌之效果。且遠紅外線震盪波之效應，可使體內分子活化，其頻率與細胞體構成的分子、原子間運動頻率一致性時，能量會被生物細胞所吸收，造成共振效應，藉以符合生物性、物理性、化學性等特性要求。

次按，目前全世界農業都面臨長期使用肥料而衍生土壤硬化、植物不易生長的困擾，且遇連日大雨土壤即會積水，造成植物根部腐爛乃至死亡的現象；由於鍛燒土在吸飽水分後，多餘水分即會排出，且植物葉面所吸收的露水，也將被鍛燒土吸收，因此鍛燒土對土壤具有保濕的作用。再者，鍛燒土可釋放負離子，以驅離土壤中厭氧性害蟲，進而減少農藥的使用。

再按，該多層次遠紅外線鍛燒土，其主要內含物係包含一種以上之金屬、非金屬與陶土予以混和，並藉由一高溫鍛燒後，使前述之金屬及非金屬物質可與陶土結合；惟查，鍛燒過程中，金屬的氧化程度不同，其所產生遠紅外線的波段亦將不同，因此要控制產生生命光線的波長就會有難度；再者，前述組成物高溫鍛燒後，無法控制其達到孔隙孔徑、PH值、密度、及遠紅外線放射率的數值符合特性要求；因此，將該多層次遠紅外線鍛燒土應用於土壤改良及促進植物生長，其成效則存疑。

緣是，本發明之主要目的，係在提供可放射生命光線波長，並達到孔隙孔徑、PH值、密度、比表面積、及遠紅外線放射率的數值符合特性要求，使其可有效應用於土壤改良及促進植物生長的一種多元高效能遠紅外線礦物基材。

為達上述目的，本發明中其組成物包含多項氧化無機物、稀土元素、粉煤灰與生碳粉；其中，該氧化無機物可產生遠紅外線波長，該稀土元素具有生命光線波長，而粉煤灰與生碳粉則具有多孔洞，可藉以增加排水性、保水性、透氣性及黏合力；其組成與其重量百分比為：二氧化矽(SiO2)35〜58%、氧化鐵(Fe2O3)10〜20%、氧化鈣(CaO)3〜10%、氧化鋁(Al2O3)3〜5%、氧化鋅(ZnO)1〜5%、氧化鉀(K2O)3〜5%、氧化鎂(MgO)1〜3%、粉煤灰14〜30%、生碳粉5~10%、二氧化鈦(TiO2)1〜5%、氧化鈰(CeO2)0.5～1%、以及氧化鑭(La2O3)0.1〜0.5%；前述組成物經混合及定位塑型後，經高溫鍛燒形成多孔隙結構物，該多孔隙結構物具有孔隙孔徑0.2〜0.8微米，PH6.5〜8.5，密度0.4〜0.6克/毫升，比表面積80〜100平方米/克，且遠紅外線放射率達86%以上。

依據前揭特徵，本發明中該組成物之最佳重量百分比為：二氧化矽(SiO2)50〜51%、氧化鐵(Fe2O3)14.8〜15%、氧化鈣(CaO)3%、氧化鋁(Al2O3)4.2〜5%、氧化鋅(ZnO)1〜1.5%、氧化鉀(K2O)3〜3.5%、氧化鎂(MgO)1%、粉煤灰14〜15%、生碳粉5%、二氧化鈦(TiO2)1〜1.5%、氧化鈰(CeO2)0.6～0.7%、以及氧化鑭(La2O3)0.1%；前述組成物經混合及定位塑型與高溫鍛燒後將形成多孔隙結構物，且該多孔隙結構物之遠紅外線放射率可達94%以上。

依據前揭特徵，本發明中該多元高效能遠紅外線礦物基材的製造方法，係根據所述之組成物配比，經由下述步驟而完成者，包含：a). 初篩：將組成物之礦土原料進行初步篩料；b).破碎：應用破碎設備將組成物之礦土原料製成粉狀物；c).分篩：應用分篩設備將上述粉狀物篩選出合適之粒度；d).組成物備料：將合適粒度之組成物按所需之配比進行備料；e).比例混料：應用混料設備將被料完成之組成物予以攪拌形成混合物；f).定位塑型：應用定型設備將上述之混合物壓合形成胚料；g).精密鍛燒：應用鍛燒爐將上述之胚料加熱至1000〜1360℃的溫度，使其中鋁元素的黏質作用被消除，進而形成多孔隙結構物；h).高能量檢測：應用檢測設備以量測上述之多孔隙結構物，以確保其達到孔隙孔徑0.2〜0.8微米，PH6.5〜8.5，密度0.4〜0.6克/毫升，比表面積80〜100平方米/克的特性要求；i).分類粉碎：應用粉碎設備將檢測合格之多孔隙結構物製成粉狀物；j).奈米研磨：應用乾式奈米研磨設備將上述之粉狀物研磨成多元運用需求之規格(0.85mm至奈米等級)，作成多元高效能遠紅外線礦物基材，以進一步提供作為土壤改良劑的原料。

依據前揭特徵，本發明中該破碎設備係為一多缸液壓圓錐破碎機。

依據前揭特徵，本發明中該分篩設備係為一滾筒移動式分篩機。

本發明「多元高效能遠紅外線礦物基材」，其組成物包括SiO2、ZnO、CaO、Al2O3、Fe2O3、K2O、MgO、TiO2等多項含有遠紅外線功能的氧化無機物，以及包含CeO2、La2O3具有生命光線波長的稀土元素，經過精密鍛燒後，其多孔隙結構物將據以放射8〜14微米波長之生命光線，動植物的生長具有促進的效用；再者，該多元高效能遠紅外線礦物基材，由於孔隙孔徑、PH值、密度、比表面積的數值符合特性要求，將其作為土壤改良劑的原料，具有下述效益：(1)可成為益生菌的優良植床，(2)使土壤含氧量高，(3)做為多孔性土壤改良劑，排水性、保水性與保濕性的效果佳，其排水率100%，保水率亦高達80%，(4)可改善土壤板結硬化，(5)可形成平衡的微生物相，(6)遠紅外線土壤改良劑，具多元效應震盪波，可造成共振，促使水分子團細小化，使植物加速養分吸收與成長，並達到殺菌、抑菌之效果，進而提升植物生命力。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

本發明「多元高效能遠紅外線礦物基材」之製造步驟，請參見圖1所示；包含： a).初篩：係將各組成物之礦土原料進行基材初步篩料； b).破碎：係應用破碎設備將組成物之礦土原料製成粉狀物； c).分篩：係應用分篩設備將上述粉狀物篩選出合適之粒度； d).組成物備料：係將合適粒度之組成物按所需之配比進行備料； e).比例混料：係應用混料設備將被料完成之組成物予以攪拌形成混合物； f).定位塑型：係應用定型設備將上述之混合物壓合形成胚料； g).精密鍛燒：係應用鍛燒爐將上述之胚料加熱至1000〜1360℃的溫度，使其中鋁元素的黏質作用被消除，進而形成多孔隙結構物； h).高能量檢測：係應用檢測設備以量測上述之多孔隙結構物，以確保其達到定性定量的效果； i).分類粉碎：係應用粉碎設備將檢測合格之多孔隙結構物製成粉狀物； j).奈米研磨：係應用乾式奈米研磨設備將上述之粉狀物研磨成多元運用需求之規格(0.85mm至奈米等級)，作成多元高效能遠紅外線礦物基材，以進一步提供後端作為土壤改良劑的原料。

承上，前述步驟d).組成物備料中，其組成物包含多項可產生遠紅外線波長之氧化無機物、具有生命光線波長之稀土元素、以及具有多孔洞藉以增加排水性、保水性、透氣性與黏合力之粉煤灰與生碳粉；而本發明之多元高效能遠紅外線礦物基材，其組成與其重量百分比請進一步參閱圖2所示，包括：二氧化矽(SiO2)35〜58%、氧化鐵(Fe2O3)10〜20%、氧化鈣(CaO)3〜10%、氧化鋁(Al2O3)3〜5%、氧化鋅(ZnO)1〜5%、二氧化鈦(TiO2)1〜5%、氧化鈰(CeO2)0.5～1%、氧化鑭(La2O3)0.1〜0.5%、氧化鎂(MgO)1〜3%、氧化鉀(K2O)3〜5%、生碳粉5~10%、以及粉煤灰14〜30%；再者，前述步驟h).高能量檢測，則在確保其必須達到孔隙孔徑0.2〜0.8微米，PH6.5〜8.5，密度0.4〜0.6克/毫升，比表面積80〜100平方米/克，且遠紅外線放射率達86%以上的特性要求。

本發明中，將前述組成物依不同的重量百分比混料組合成不同配比的基材，經過定位塑型、1000〜1360℃的精密鍛燒後，再檢測其遠紅外線放射率，下表即為依實驗計畫法100組選取較具代表性的10組基材，其組成物之配比與其放射率之比較:

基材/比較組	比較組(1)	比較組(2)	比較組(3)	比較組(4)	比較組(5)	比較組(6)	比較組 (7)	比較組 (8)	比較組(9)	比較組(10)
二氧化矽	41	43	43	45	47	48	50	51	53	55
氧化鐵	16.5	17	13	14	14	15	14.8	15	13	12.4
氧化鈣	4	4	5	3	5	3	3	3	3	3
氧化鋁	3.5	4	4	3	3	4	5	4.2	3.2	3
氧化鋅	2	2	3	3.5	3.5	2.5	1.5	1	2	2
氧化鉀	3	3	5	4	3	3	3	3.5	3	3
氧化鎂	3	3	2.5	2.5	2	1.5	1	1	1	1
粉煤灰	20	18	17	16	14	15	15	14	14	14
生碳粉	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5
二氧化鈦	1	1	1.5	3	2.5	2	1	1.5	2	1
氧化鈰	0.7	0.7	0.7	0.5	0.6	0.8	0.6	0.7	0.5	0.5
氧化鑭	0.3	0.3	0.3	0.5	0.4	0.2	0.1	0.1	0.3	0.1
放射率%	86.3	88.7	87.9	87.4	89.6	94.3	95.2	94.8	91.3	88.6

**本表依實驗計畫法100組選代表性10組為參參考比較

比較上表各組之放射率可知，第7與第8組的放射率最高，其中第7組其組成物的配比為：二氧化矽(SiO2)50%、氧化鐵(Fe2O3)14.8% 、氧化鈣(CaO)3%、氧化鋁(Al2O3)5%、氧化鋅(ZnO)1.5%、氧化鉀(K2O)3% 、氧化鎂(MgO)1%、粉煤灰15%、生碳粉5%、二氧化鈦(TiO2)1%、氧化鈰(CeO2)0.6%、以及氧化鑭(La2O3)0.1%，經檢測其遠紅外線放射率將達95.2%；而第8組其組成物的配比為：二氧化矽(SiO2)51%、氧化鐵(Fe2O3)15%、氧化鈣(CaO)3%、氧化鋁(Al2O3)4.2%、氧化鋅(ZnO)1%、氧化鉀(K2O)3.5%、氧化鎂(MgO)1%、粉煤灰14%、生碳粉5%、二氧化鈦(TiO2)1.5%、氧化鈰(CeO2)0.7%、以及氧化鑭(La2O3)0.1%，經檢測其遠紅外線放射率將達95.2%；再者，從放射率最高兩組的組成物配比中，據以整理出該組成物之最佳重量百分比為：二氧化矽(SiO2)50〜51%、氧化鐵(Fe2O3)14.8〜15%、氧化鈣(CaO)3%、氧化鋁(Al2O3)4.2〜5%、氧化鋅(ZnO)1〜1.5%、氧化鉀(K2O)3〜3.5%、氧化鎂(MgO)1%、粉煤灰14〜15%、生碳粉5%、二氧化鈦(TiO2)1〜1.5%、氧化鈰(CeO2)0.6～0.7%、以及氧化鑭(La2O3)0.1%；而前述組成物經混合及定位塑型與高溫鍛燒後將形成多孔隙結構物，且該多孔隙結構物之遠紅外線放射率可達94%以上。

承上，前述之破碎設備係為一多缸液壓圓錐破碎機；其工作時係通過電動機的旋轉帶動聯軸器、傳動軸和圓錐部，在軸心線下使偏心軸做週期性旋擺運動；物料則從入料口進入破碎腔後因受到偏心軸和轧臼壁的相互衝擊擠壓、研磨、揉搓從而產生破碎的作用。又，前述之分篩設備係為一滾筒移動式分篩機；其機構主要有電動機、減速機、滾筒裝置、機架、進出料口所組成；滾筒裝置傾斜安裝於機架上，電動機經減速機與滾筒裝置連接在一起，驅動滾筒裝置繞其軸線轉動，當物料進入滾筒裝置後，靠滾筒旋轉的離心力及跳汰作用來篩分物料，由於滾筒裝置的傾斜與轉動，使篩面上的物料翻轉與滾動，使合格物料經滾筒外圓的篩網排出，不合格物料則經滾筒末端排出。

圖3所示，係為本發明中經定位塑型與精密鍛燒之成品示意；其中上圖係將組成之混合物應用定型設備壓合形成胚料10，由於壓合之前其組成物經過粗篩、破碎與分篩的製程，因此胚料10之表面非常細緻光滑；而下圖則係將定位塑型之胚料10應用鍛燒爐加熱至1000〜1360℃的溫度後，則組成物中的鋁元素其黏質作用消失，進而形成多孔隙結構物20，且其孔隙孔徑21將達到0.2〜0.8微米的特性要求；再者，本發明之多元高效能遠紅外線礦物基材，其形成之多孔隙結構經顯微鏡放大2,000倍之照片如圖4A所示，放大1,000倍者如圖4B所示，放大500倍者如圖4C所示；該照片係委託財團法人工業技術研究院材料暨工程實驗室應用電子顯微鏡，針對本發明之多元高效能遠紅外線礦物基材所拍攝者，而照片中所顯現之孔隙結構，其孔隙孔徑可達到0.2〜0.8微米，將據以放射8〜14微米波長之遠紅外線(生命光線)，進而對動植物的生長產生促進的效用。

由於本發明中，其組成物包括有多項含有遠紅外線功能的氧化無機物，以及具有生命光線波長的稀土元素，因此經過精密鍛燒後，其多孔隙結構物將據以放射8〜14微米波長之生命光線，可對動植物的生長產生促進的效用；且放射的遠紅外線更包括釋放負離子，而而多元效應震盪波造成共振，促使水分子團細小化，使植物加速養分吸收與成長，並達到殺菌、抑菌之效果。再者，該多元高效能遠紅外線礦物基材，由於孔隙孔徑、PH值、密度、比表面積的數值符合特性要求，將其作為土壤改良劑的原料，具有(1)可成為益生菌的優良植床，(2)使土壤含氧量高，(3) 做為多孔性土壤改良劑，排水性、保水性與保濕性的效果佳，其排水率100%，保水率亦高達80%，(4)可改善土壤板結硬化，(5)可形成平衡的微生物相，(6)遠紅外線土壤改良劑，具多元效應震盪波，可造成共振，促使水分子團細小化，使植物加速養分吸收與成長，並達到殺菌、抑菌之效果，進而提升植物生命力。

綜上所述，本發明所揭示之技術手段，確具「新穎性」、「進步性」、「環保性」及「可供產業利用」等發明專利要件，祈請鈞局惠賜專利，以勵發明，無任德感。

惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本發明之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。

10:胚料

20:多孔隙結構物

21:孔隙孔徑

圖1 係本發明製造方法之步驟方塊圖。圖2 係本發明中其組成物之重量百分比示意圖。圖3 係本發明經定位塑型與精密鍛燒之成品示意圖。圖4A〜4C 係本發明中其多孔隙結構物之電子顯微鏡圖。

Claims

一種多元高效能遠紅外線礦物基材，其組成物及其重量百分比為：二氧化矽(SiO2)35〜58%、氧化鐵(Fe2O3)10〜20%、氧化鈣(CaO)3〜10%、氧化鋁(Al2O3)3〜5%、氧化鋅(ZnO)1〜5%、氧化鉀(K2O)3〜5%、氧化鎂(MgO)1〜3%、粉煤灰14〜30%、與生碳粉5~10%、二氧化鈦(TiO2)1〜5%、氧化鈰(CeO2)0.5～1%、以及氧化鑭(La2O3) 0.1〜0.5%；所述組成物經混合及定位塑型後，經高溫鍛燒形成多孔隙結構物，該多孔隙結構物具有孔隙孔徑0.2〜0.8微米，PH6.5〜8.5，密度0.4〜0.6克/毫升，比表面積80〜100平方米/克，且遠紅外線放射率達86%以上。
如申請專利範圍第1項所述之多元高效能遠紅外線礦物基材，其中，該組成物之最佳重量百分比為：二氧化矽(SiO2)50〜51%、氧化鐵(Fe2O3)14.8〜15%、氧化鈣(CaO)3%、氧化鋁(Al2O3)4〜5%、氧化鋅(ZnO)1〜1.5%、氧化鉀(K2O)3〜3.5%、氧化鎂(MgO)1%、粉煤灰14〜15%、生碳粉5%、二氧化鈦(TiO2)1〜1.5%、氧化鈰(CeO2)0.6～0.7%、以及氧化鑭(La2O3)0.1%；所述組成物經混合及定位塑型與高溫鍛燒後形成多孔隙結構物，且該多孔隙結構物之遠紅外線放射率將達94%以上。
一種多元高效能遠紅外線礦物基材之製造方法，係根據申請專利範圍第1項所述之組成物配比，經由下述步驟而完成者，包含： a).初篩：將組成物之礦土各原料基材進行初步篩料； b).破碎：應用破碎設備將組成物之礦土原料製成粉狀物； c).分篩：應用分篩設備將上述粉狀物篩選出合適之粒度； d).組成物備料：將合適粒度之組成物按所需之配比進行備料； e).比例混料：應用混料設備將被料完成之組成物予以攪拌形成混合物； f).定位塑型：應用定型設備將上述之混合物壓合形成胚料； g).精密鍛燒：應用鍛燒爐將上述之胚料加熱至1000〜1360℃的溫度，使其中鋁元素的黏質作用被消除，進而形成多孔隙結構物； h).高能量檢測：應用檢測設備以量測上述之多孔隙結構物，以確保其達到孔隙孔徑0.2〜0.8微米，PH6.5〜8.5，密度0.4〜0.6克/毫升，比表面積80〜100平方米/克，且遠紅外線放射率達86%以上的特性要求； i).分類粉碎：應用粉碎設備將檢測合格之多孔隙結構物製成粉狀物；以及 j).奈米研磨：應用乾式奈米研磨設備將上述之粉狀物研磨成多元運用需求之規格(0.85mm至奈米等級)，作成多元高效能遠紅外線礦物基材，以進一步提供後端作為土壤改良劑的原料。
如申請專利範圍第3項所述之多元高效能遠紅外線礦物基材之製造方法，其中，該破碎設備係為一多缸液壓圓錐破碎機。
如申請專利範圍第4項所述之多元高效能遠紅外線礦物基材之製造方法，其中，該分篩設備係為一滾筒移動式分篩機。