Способ объемного окрашивания керамических гранитов

04 35/00 НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ОБЪЕМНОГО ОКРАШИВАНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ГРАНИТОВ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Способ объемного окрашивания керамических гранитов, включающий введение в сырьевую шихту носителя цвета, представляющего собой по меньшей мере один оксид переходного металла, и ее высокотемпературную обработку, отличающийся тем, что носитель цвета берут в количестве 0,25-1,80 от массы шихты и предварительно смешивают с минерализатором, в качестве которого используют по меньшей мере один оксид из группы, включающей СаО, ВаО, , в количестве 0,5-1,5 от массы шихты.(56) Строительная керамика Справочник / Под ред. Е.Л. Рохваргера. - М. Стройиздат, 1976. - С. 169-176.02239149 , 1990. Изобретение относится к производству цветных керамических изделий высокотемпературного обжига со спекшимся черепком, в частности керамических гранитов. Искусственные граниты - новый вид облицовочной керамики, получивший широкое признание в мире и вытесняющий традиционную облицовочную плитку благодаря высоким эстетическим и техническим характеристикам. Технология производства искусственных гранитов, воспроизводящих фактуру естественного камня (гранита, мрамора, габбро и др.), предусматривает получение на предварительном этапе объемно окрашенных в различные цвета керамических порошков с последующим их смешением, прессованием и обжигом. Используемый в настоящей технологии традиционный способ окрашивания керамических масс состоит во введении в их состав предварительно синтезируемых пигментов, устойчивых к действию высоких температур и света, обладающих яркостью и сочностью тонов 1, 2. Однако промышленное получение пигментов осуществляется по громоздкой технологии, включающей следующие стадии приготовление шихты - тонкий помол смеси - просев - высокотемпературный обжиг тонкий мокрый помол спека - сушка - упаковка. Реализация технологии синтетических красителей требует больших производственных площадей, значительных затрат топлива, электроэнергии и рабочей силы. Окрашивание керамических гранитов предварительно синтезируемыми пигментами существенно удорожает производство, что отражается на их конкурентоспособности по сравнению с другими видами облицовочных материалов. Известен также способ окрашивания керамических масс путем ввода в их состав окрашенных минералов и пород диабазов, базальтов, диоритов, охр, глауконитов и др. 3. Однако этот способ окрашивания ограничивает диапазон получаемых цветов и не обеспечивает чистоты тонов окраски материала. Кроме того, нестабильность составов природных красящих материалов создает проблему воспроизводимости цвета. Известен также способ окрашивания, используемый в производстве некоторых цветных эмалей, применяемых для покрытия по стали 4. Суть его заключается во введении в состав эмали смеси солей либо оксидов переходных металлов , , , , , С (носителей цвета) в сочетании с серой и селеном с после 4687 1 дующей термической обработкой эмали, вызывающей ее оплавление. При этом относительно малая вязкость расплава существенно облегчает процесс диффузии атомов и взаимодействия ионов-носителей цвета, что и обеспечивают соответствующую окраску эмали в зависимости от типа и концентрации носителей. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ объемного окрашивания спекшихся керамических изделий путем ввода в состав массы оксидов переходных металлов (М, Сг, , Со, ,и др.), что позволяет получить изделия, окрашенные в различные цвета 5. При этом получение достаточной интенсивности окраски достигается при относительно больших концентрациях носителей цвета от 4 до 14 . Однако при таких содержаниях дефицитных красителей существенно модифицируются физико-химические свойства изделий, а также удорожается их производство. Задачей предлагаемого изобретения является упрощение технологии и снижение затрат на производство керамических гранитов. Для решения поставленной задачи предложен способ объемного окрашивания керамических гранитов,включающий введение в сырьевую шихту носителя цвета, представляющего собой по меньшей мере один оксид переходного металла, и ее высокотемпературную обработку, отличающийся тем, что носитель цвета берут в количестве 0,25-1,80 от массы шихты и предварительно смешивают с минерализатором, в качестве которого используют по меньшей мере один оксид из группы, включающей , , , в количестве 0,5-1,5 от массы шихты. В итоге синтез окрашивающих соединений нужного цвета и тона осуществляется напрямую в ходе спекания основного продукта. Особенностью метода являются низкие концентрации носителей цвета, обеспечивающих аналогичную с прототипом интенсивность окраски. Получаемые цвета и окраска продуктов обжига определяется типом носителей цвета, их концентрацией и соотношением, видом и содержанием минерализатора, а также химическим составом образующейся в обжиге жидкой фазы. Из литературных источников неизвестен способ управляемого прямого синтеза красящих соединений в ходе обжига искусственных гранитов и нами предложен впервые. Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. Для получения черного гранита в базовую керамическую шихту вводится смесь носителей цвета - оксидов СоОС 2 О 3 е 2 О 3 в количестве 1,8 от массы шихты, взятых в соотношении 1,02,04,5 мас. частей. Перед введением в шихту носители цвета смешиваются в шаровой мельнице с минерализатором, в качестве которого используют 0,7(от массы шихты). Затем шихта измельчается мокрым способом до остатка менее 0,5 на сите 0,0063 мм, обезвоживается в башенной распылительной сушилке. Из полученного порошка формуют плиты методом прессования при удельном давлении 350-400 кг/см 2. Плиты сушатся и обжигаются на конвейерной линии при температуре 1100-1250 С по скоростному режиму (цикл обжига 50 мин). Пример 2. Для получения гранита морская волна в исходную неокрашенную шихту вводится смесь носителей цвета в количестве 1,5 . Смесь включает оксиды Со 23 С 2325, а их соотношение равно 1,251,51(мас. частей). В качестве минерализатора используется смесь оксидов ВаОСаО в соотношении 11 (1,2 от массы шихты). Технология получения гранита аналогична описанной в предыдущем примере. Пример 3. Зеленые гранитные изделия получают по аналогичной схеме, где в качестве носителя цвета используется смесь С 23 Со 23, взятых в соотношении 71 (мас. части ), а их содержание в шихте составляет 1,2 , в качестве минерализаторов используют(соотношение 11) в количестве 1,5 от массы шихты. По такой же схеме получают розовые, синие, голубые, серые, коричневые изделия с различными оттенками цветов. Окрашенные порошки могут смешиваться в различных соотношениях с образованием декоративных эффектов. Для приведенных выше цветных масс, прошедших скоростной обжиг при 1100 С в течение 50 мин, были определены их физико-химические характеристики. Результаты испытаний приведены в таблице. 4687 1 Характеристики заявляемого и известного вариантов Характеристики сравниваемых масс 1. Цвет 2. Концентрация носителей цвета,мас.3. Содержание минерализатора,мас.4. Огневая усадка,5. Водопоглощение,6. Плотность, г/см 3 7. Коэффициент интенсивности отраженного света,8. Температура обжига,С 9. Продолжительность обжига, мин Из таблицы видно, что окрашенные изделия, полученные по предлагаемому изобретению, имеют повышенные физико-химические характеристики по сравнению с прототипом. Так, их водопоглощение варьирует в пределах 0,33-0,47 , у прототипа - 1,08-2,14 . Плотность изделий по предлагаемому варианту изменяется в пределах - 2,50-2,56 г/см 3, у прототипа - 2,36-2,42 г/см 3. Огневая усадка предлагаемых масс варьирует от 7,2 до 7,5 , у прототипа - от 8,1 до 9,3 . Повышенные физико-химические свойства черепка синтезируемых гранитов объясняются низким содержанием красящих оксидов в них при примерно равной с прототипом интенсивности окраски изделий. Содержание носителей цвета в предлагаемом способе окрашивания не превышает 1,8 , варьируя в пределах 0,25-1,8 , что существенно снижает стоимость производства гранитов. Предлагаемая технология окрашивания искусственных гранитов за счет прямого синтеза красящих соединений в ходе обжига керамических изделий обладает следующими преимуществами отпадает необходимость предварительного синтеза керамических пигментов, в структуре которых носители цвета связаны в кристаллической решетке носителя (шпинели, муллита, сфена и др.), что позволяет резко снизить затраты на производство искусственных гранитов достигается существенное снижение концентрации носителей цвета при сохранении интенсивности окраски по сравнению с известным способом окрашивания существенно упрощается технология получения окрашенных керамических гранитов. Источники информации 1..,-.,850, 6/90, . 403-404. 2... - , 1995. - 16 . 3. Дир У.А., Зусман Дж., Хауи Р.А. Породообразующие минералы. - М. Мир, 1965. - Т. 2. -230 с. 4.... . 1984. - . 74. 5. Строительная керамика Справочник / Под ред. Е.Л. Рохваргера. - М. Стройиздат, 1976. - С. 171. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.