Керамическая масса
Владельцы патента RU 2361843:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU)
Изобретение относится к составам керамических масс для изготовления фарфора, полуфарфора, фаянса и может быть использовано в производстве изделий бытового назначения. Технический результат изобретения заключается в снижении температуры обжига до 1120-1150°С. Керамическая масса включает глину, каолин, полевой шпат, диопсид и маршаллит с дисперсностью 10 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%: каолин - 35-37; глина - 13-15; полевой шпат - 19-22; диопсид - 10-15; маршаллит - 19-21. 3 табл.
Изобретение относится к составам керамических масс для изготовления фарфора, полуфарфора, фаянса и может быть использовано в производстве изделий бытового назначения.
Известен состав низкотемпературного фарфора [З.С.Порядкова, А.Л.Олейник, И.И.Мороз. Повышение качества и эксплуатационных свойств фарфоровой и фаянсовой посуды. - М.: Легкая индустрия, 1975. - с 55-60], включающий следующие компоненты: каолин просяновский, пегматит чупинский, глину часовьярскую (Веселовскую), кварц, глинозем. Однако изделия из данной массы имеют низкий показатель прочности и температуру обжига не ниже 1200°С.
Также известна керамическая масса [А.С. №2004521 С1, МКИ С04В 33/24, 1991] для изготовления хозяйственно-бытового фарфора, включающая следующие компоненты: глина - 11,0-12,2; каолин 37,5-40,0; пегматит 26,1-28,0; кварцевый песок - 15,3-18,3; диопсид 2,5-4,9; глинозем 2,0-2,2. Недостатком указанной массы является высокая температура обжига - 1200°С.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению [RU 2136626 С1, 6 С04В 33/24, 1999] является керамическая масса для изготовления фарфора следующего состава, мас.%: каолин просяновский 28-30,0; глина Веселовская 11-13,0; полевой шпат чупинский 32-37,0; диопсид Слюдянский 5-25,0; глинозем 1-5,0; кварцевый песок 3-15,0. Недостатком указанной массы является относительно высокая температура обжига - 1190°С.
Технический результат изобретения заключается в снижении температуры обжига при сохранении основных характеристик. Технический результат достигается тем, что керамическая масса, включающая глину, каолин, полевой шпат, диопсид, кварцсодержащий компонент, в качестве кварцсодержащего компонента содержит маршаллит с дисперсностью 10 мкм, указанные компоненты находятся в следующем соотношении мас.%: глина 13-15,0; каолин 35-37,0; полевой шпат 19-22,0; диопсид 10-15,0; маршаллит 19-21,0.
Керамическую массу готовят по следующей технологии. Компоненты загружают для совместного помола в шаровую мельницу вместе с водой и мелющими телами (уралитовыми шарами) в указанных соотношениях (табл.1) с последующим изготовлением шликерным литьем в гипсовые формы, пластическим формованием из предварительно обезвоженной массы до влажности (19-23%). Изделия сушат, глазуруют и обжигают при температуре (1120-1150°С).
Дальнейшее измельчение компонентов керамической массы производится совместно в шаровой мельнице мокрым помолом уралитовыми шарами. Время помола 24 час, влажность суспензии 40%. Помол ведут до остатка на сите №0063 1-0,8%. Из готового шликера в гипсовые формы отливают изделия, которые после разъема форм высушивают при температуре 30-40°С, глазуруют и обжигают при 1120-1150°С.
Введение маршаллита в керамическую массу улучшает прочность и белизну, позволяет вести обжиг при более низких температурах.
При увеличении содержания глины свыше 15 мас.% и каолина свыше 37 мас.% повышается температура обжига, а при их уменьшении снижается пластичность массы и механическая прочность, происходит деформация изделий.
При увеличении содержания полевого шпата свыше 22 мас.% повышается склонность изделий к деформации, а при его содержании менее 19 мас.% повышается температура обжига.
Введение в керамическую массу диопсида свыше 15 мас.% повышает температуру обжига, а при его содержании менее 10 мас.% уменьшается механическая прочность.
Введение в керамическую массу маршаллита свыше 21 мас.% повышает температуру обжига, а при его содержании менее 19 мас.% уменьшает вязкость стеклофазы и увеличивает склонность деформации.
Химический состав компонентов приведен в табл.2, свойства керамики приведены в табл.3.
Пример 1. Приготавливают керамическую массу, содержащую глину, каолин, полевой шпат, диопсид, маршаллит в следующих соотношениях, мас.%:
| Глина | 14 |
| Каолин | 36 |
| Полевой шпат | 20 |
| Диопсид | 10 |
| Маршаллит | 20 |
Компоненты загружают для совместного помола в шаровую мельницу, изделия изготавливают шликерным литьем или пластическим формованием в гипсовые формы. Далее изделия сушат, глазуруют, обжигают при температуре 1120°С.
| Таблица 1 | |||||
| Компоненты | Состав мас.% | ||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | |
| Глина | 13 | 15 | 14 | 13 | 13 |
| Каолин | 35 | 35 | 36 | 37 | 35 |
| Полевой шпат | 19 | 19 | 20 | 21 | 21 |
| Диопсид | 13 | 12 | 10 | 11 | 12 |
| Маршаллит | 20 | 19 | 20 | 19 | 19 |
| Таблица 2 | |||||||||
| Компоненты | Массовое содержание, % | ||||||||
| SiO2 | Al2O3 | TiO2 | Fе2O3 | CaO | MgO | Na2O | К2О | п.п.п. | |
| Глина | 53,70 | 31,26 | 1,25 | 0,73 | 0,52 | 1,04 | 0,42 | 1,88 | 9,2 |
| Каолин | 47,35 | 37,5 | 0,52 | 0,25 | 0,06 | 0,25 | 0,06 | 0,38 | 13 |
| Полевой шпат | 65,3 | 15,8 | - | 0,16 | 0,8 | 0,22 | 3,9 | 2,4 | 0,08 |
| Диопсид | 53,41 | 0,2 | 0,01 | 0,1 | 26,21 | 17,88 | 0,17 | 0,04 | 1,6 |
| Маршалит | 92,93 | 6,8 | - | 0,27 | - | - | - | - | - |
| Таблица 3 | ||||||
| Показатели | 1 (по прототипу) | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| Механическая прочность при изгибе, МПа | 93-107 | 93,2 | 93,6 | 94,7 | 94,4 | 93,9 |
| Температура обжига, °С | 1150-1200 | 1150 | 1150 | 1120 | 1150 | 1150 |
| Водопоглощение, % | 0,1-0,2 | 0,05 | 0,05 | 0,0 | 0,01 | 0,02 |
| Усадка, % | 11,8-12,4 | 11,2 | 10,8 | 8,8 | 10,4 | 10,1 |
Керамическая масса, включающая глину, каолин, полевой шпат, диопсид, кварцсодержащий компонент, отличающаяся тем, что она содержит в качестве кварцсодержащего компонента маршаллит с дисперсностью 10 мкм при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Каолин | 35-37 |
| Глина | 13-15 |
| Полевой шпат | 19-22 |
| Диопсид | 10-15 |
| Маршаллит | 19-21 |
