Керамическая масса
Владельцы патента RU 2421425:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Российский государственный технический университет (Новочеркасский политехнический институт)" (RU)
Изобретение относится к производству керамической плитки однократным обжигом для внутренней облицовки. Техническим результатом изобретения является значительное снижение себестоимости изделий. Керамическая масса для производства керамической плитки для внутренней облицовки однократным обжигом включает глину, необогащенный щелочной каолин, фаянсовый бой и полевой шпат, при следующем соотношении компонентов, мас.%: глина - 58; щелочной необогащенный каолин - 20-25; полевой шпат - 12-17; фаянсовый бой - 5. 3 табл.
Керамическая масса может быть использована в производстве керамической плитки для внутренней облицовки, производимой по технологии однократного обжига. Керамическая масса содержит глину, щелочной необогащенный каолин, полевой шпат, фаянсовый бой. Введение в массу щелочного каолина и полевого шпата позволяет обеспечить снижение себестоимости и интенсификацию процесса спекания, а также повысить технико-эксплуатационные характеристики продукции. Данная масса содержит в своем составе доступные и широко распространенные компоненты (табл.1).
Изобретение относится к керамической промышленности, а именно к производству керамической плитки для внутренней облицовки методом однократного обжига.
Наиболее близкой к предлагаемой является масса [1], принимаемая за прототип, включающая в себя (% по массе):
глина 25-30;
каолин 14-18;
песок кварцевый 10-12;
череп фаянсовый 16-20;
нефелин-сиенит 4,5-5,5;
доломит 2-4;
сода кальцинированная 0,1-0,2;
жидкое стекло 7,3-8,4;
известь 6-8;
пемза 3-6.
Недостатком данной керамической массы является повышенная себестоимость вследствие использования дорогостоящего сырьевого материала - каолина, многокомпонентность, что предопределяет технологические трудности при ее внедрении в производство. Кроме того, нефелин-сиенит, основные месторождения которого находятся на большом расстоянии от керамических заводов, содержит значительное количество примесей и зачастую имеет повышенное содержание оксидов железа, что приводит к ухудшению эстетико-потребительских свойств плитки. Введение в состав массы доломита может негативно сказаться на эстетических свойствах плитки, в частности, вызвать микронаколы не глазурном покрытии, связанные с диссоциацией карбоната кальция, входящего в состав доломита. Помимо этого, наличие карбонатных веществ предопределяет повышение открытой пористости при обжиге, что влечет за собой перерасход дорогостоящих глазури и ангоба. Кроме того, предел прочности при изгибе, равный 30-40 МПа, является избыточным для данного строительного материала, что существенно затрудняет его монтаж.
Целью изобретения является значительное снижение себестоимости керамической массы не только за счет дешевого сырья, но и за счет применения технологии однократного обжига, интерес к которой, в связи с ростом цен на энергоносители, постоянно растет. Керамическая плитка производится по технологии однократного обжига, что подразумевает нанесение декоративного покрытия на высушенный сырец и дальнейший его политой обжиг.
Введение в массу необогащенного щелочного каолина также позволяет снизить себестоимость продукции, так как данный компонент существенно отличается от традиционного каолина минералогическим составом, содержит большее количество щелочных и щелочноземельных оксидов, интенсифицирующих процесс спекания (табл.2). Интенсификация спекания достигается также за счет содержания в щелочном необогащенном каолине повышенного количества полевого шпата - ортоклаза, который является плавнем. Кроме того, щелочной каолин обладает достаточно низкой стоимостью, а его месторождения - достаточным запасом.
В качестве плавня используется полевой шпат, который является алюмосиликатным компонентом и за счет взаимодействия со щелочным каолином существенно повышает степень спекания. Полевой шпат оказывает комплексное воздействие на керамическую массу, снижая ее пластичность и, как следствие, - усадку и деформативность черепка при обжиге.
Разработанная керамическая масса включает в себя (% по массе): глину (58), щелочной каолин (20-25), полевой шпат (12-17), череп фаянсовый (5).
Приготовление массы осуществлялось шликерным способом в шаровой мельнице с соотношением мелющие тела / материал - 2/1. Помол осуществлялся до остатка на сите № 0063 не более 5,5%. Приготовление пресс-порошка осуществлялось в лабораторном сушильном шкафу СНОЛ - 3,5.3,5.3,5/3М, при температуре 105-110°C. Максимальная крупность зерен пресс-порошка не превышала 1 мм, влажность составляла 5,5%. Прессование производилось на лабораторном гидравлическом прессе. После чего осуществлялось ангобирование и глазурование. Цикл обжига составлял 30 минут при максимальной температуре 1100°C.
Предлагаемый состав керамической массы позволяет получать облицовочную плитку с характеристиками (табл.3), которые удовлетворяют всем требованиям нормативной документации, и существенно снизить себестоимость готовой продукции.
Источники информации
1. АС № 2306295, C04B 33/13, 2006.
| Таблица 1 | |||
| Составы керамических масс | |||
| Наименование компонента | Содержание в шихтах, % по массе | ||
| Предлагаемый вариант | Прототип | ||
| 1 | 2 | ||
| Глина | 58 | 58 | 25-30 |
| Каолин | - | - | 14-18 |
| Песок кварцевый | - | - | 10-12 |
| Череп фаянсовый | 5 | 5 | 16-20 |
| Нефелин-сиенит | - | - | 4,5-5,5 |
| Доломит | - | - | 2-4 |
| Сода кальцинированная | - | - | 0,1-0,2 |
| Жидкое стекло | - | - | 7,3-8,4 |
| Известь | - | - | 6-8 |
| Пемза | - | - | 3-6 |
| Щелочной необогащенный каолин | 20 | 25 | - |
| Полевой шпат | 17 | 12 | - |
| Таблица 2 | |||||||||
| Химический состав используемых сырьевых материалов | |||||||||
| Материалы | Массовое соде | ржание, % | Сумма | ||||||
| SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 | TiO2 | CaO | MgO | K2O+Na2O | П.П.П. | ||
| Глина | 64,22 | 2,80 | 20,16 | 1,20 | 1,24 | 1,00 | 2,78 | 6,60 | 100,00 |
| Щелочной каолин | 64,63 | 0,39 | 16,87 | 0,30 | 0,50 | 0,40 | 11,05 | 5,86 | 100,00 |
| Полевой шпат | 69,18 | 0,18 | 17,30 | 0 | 1,00 | 0,20 | 11,97 | 0,17 | 100,00 |
| Таблица 3 | ||
| Послеобжиговые свойства керамической плитки | ||
| Наименование характеристик | Показатели характеристик обожженного черепка | |
| 1 | 2 | |
| Усадка, % | 0,75 | 0,80 |
| Механическая прочность на изгиб, σизг, МПа | 20,64 | 21,40 |
| Водопоглощение, % | 14,70 | 13,80 |
Керамическая масса для производства керамической плитки для внутренней облицовки однократным обжигом, включающая глину, каолин, фаянсовый бой, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит полевой шпат, а в качестве каолина - необогащенный щелочной каолин, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| глина | 58 |
| щелочной необогащенный каолин | 20-25 |
| полевой шпат | 12-17 |
| фаянсовый бой | 5 |
