Керамическая масса

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Левицкий Иван Адамович Дятлова Евгения Михайловна Пищ Иван Владимирович Павлюкевич Юрий Геннадьевич Богдан Екатерина Олеговна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(56) Кашкаев И.С. и др. Производство лицевых керамических изделий. - Москва Стройиздат, 1977. - С. 85-86.617433, 1978.2160240 1, 2000.1701699 1, 1991.6789 1, 2005.5455 1, 2003.1627535 1, 1991.(57) Керамическая масса, включающая глину огнеупорную, глину тугоплавкую и шамот огнеупорный, отличающаяся тем, что включает шамот фракций 1-3 мм и менее 1 мм в соотношении 11 и дополнительно включает каолин и глауконитовое сырье при следующем соотношении компонентов, мас.глина огнеупорная 18-27 глина тугоплавкая 30-45 шамот огнеупорный 28-44 каолин 2-3 глауконитовое сырье 1-3,при этом соотношение каолинглина огнеупорная составляет 19. Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к составам керамических масс для изготовления изделий облицовочной и декоративной фасадной керамики. Известна шихта для изготовления керамических крупноразмерных плит 1, включающая следующие компоненты, мас.глина каолинито-гидрослюдистая - 30-40, шамот 25-30, нефелиновый сиенит - 24-30, каолин - 11-15. Недостатками указанной массы являются низкие значения водопоглощения (0,10,3 ), что затрудняет сцепление фасадной керамики с поверхностью кладки зданий при выполнении облицовочных работ, а также высокие значения общей усадки (12-14 ), что не обеспечивает стабильность размеров изготавливаемых изделий и может привести к деформации полуфабриката в процессе его сушки и обжига. Кроме того, данная керамическая масса не позволяет получать изделия стабильной цветовой окраски. Наиболее близким к заявляемой керамической массе по технической сущности и достигаемому результату является состав массы для изготовления лицевого кирпича светло 10483 1 2008.04.30 кремового цвета 2, содержащий следующие компоненты, мас.глина огнеупорная 10 глина тугоплавкая - 55 шамот огнеупорный - 35. Недостатками известной керамической массы являются низкие значения механической прочности при сжатии и при изгибе, составляющие 10-20 МПа и 1,4-2,8 МПа соответственно, а также невысокие значения морозостойкости - 35 циклов. Керамическая масса характеризуется неинтенсивной окраской светло-кремового цвета. Задачей предлагаемого изобретения является повышение механической прочности и морозостойкости изготовляемых изделий с обеспечением интенсивной и стабильной окраски коричневато-оранжевого цвета. Решение поставленной задачи достигается тем, что керамическая масса, включающая глину огнеупорную, глину тугоплавкую и шамот огнеупорный, отличается тем, что включает шамот фракций 1-3 мм и менее 1 мм в соотношении 11 и дополнительно включает каолин и глауконитовое сырье при следующем соотношении компонентов, мас.глина огнеупорная 18-27 глина тугоплавкая 30-45 шамот огнеупорный 28-44 каолин 2-3 глауконитовое сырье 1-3,при этом соотношение каолинглина огнеупорная составляет 19. Химический состав сырьевых компонентов приведен в табл. 1. Таблица 1 Химический состав сырья Наименование компонента Глина огнеупорная Глина тугоплавкая Шамот огнеупорный Каолин просяновский Глауконитовое сырье Глауконитовое сырье представляет собой плотные среднеобломочные породы темнозеленого, иногда зеленовато-черного цвета, обладающие низкой твердостью и относящиеся по минеральному типу к группе железистых гидрослюд. По составу это сложные водные силикаты железа, магния и калия. Используемое в составах масс глауконитовое сырье выполняет преимущественно флюсующую функцию за счет присутствия глауконитовой составляющей и в меньшей мере функцию отощителя ввиду наличия свободного кварца. Повышенное содержание красящих оксидов в данном минеральном сырье интенсифицирует объемное окрашивание изделий 3. Каолины представляют собой глинистые породы, состоящие в основном из минералов каолинитовой группы. Известно, что при обжиге каолинитовых глин первичный муллит скрытокристаллической структуры образуется при температуре 1050 С, который затем переходит в кристаллическую форму при повышении температуры до 1200 С 4. Формирование значительного количества данной фазы в заявляемой массе объясняется наличием глауконитового сырья, а также глин различного минералогического состава, что способствует снижению температуры образования муллита до 980-1000 С. Применение глауконитового сырья в сочетании с комбинированной глинистой составляющей, включающей глину огнеупорную, глину тугоплавкую железосодержащую, обес 2 10483 1 2008.04.30 печивает наличие в керамических массах оксидов щелочных металлов (К 2 О, 2), которые способствуют появлению расплава и растворению в жидкой фазе аморфных остатков глинистых минералов, железистых примесей и зерен кварца. Наличие оксидов типа(, ) вызывает интенсивную кристаллизацию определенных фаз (муллит, анортит,гематит), способствуя тем самым созданию в черепке кристаллического каркаса. Это приводит к улучшению ряда физико-химических свойств синтезированных изделий (снижению водопоглощения, повышению морозостойкости и механической прочности). Введение в массу муллита и его последующая кристаллизация обеспечиваются использованием в составе керамической массы огнеупорного алюмосиликатного шамота. Ввод шамота определенной фракции в комплексе с другими составляющими массы способствует формированию наиболее плотной упаковки структуры черепка, а также уменьшает усадку полуфабрикатов изделий при сушке и обжиге. Суммарное действие названных причин приводит к интенсификации процессов спекания керамических материалов и улучшению физико-химических свойств синтезированных изделий увеличению механической прочности, повышению морозостойкости, снижению водопоглощения, уменьшению общей усадки. Кроме того, использование глауконитового сырья и тугоплавкой глины с высоким содержанием красящих оксидов обеспечивает получение изделий стабильной и интенсивной цветовой окраски без применения керамических красителей. Предлагаемое изобретение поясняется выполнением конкретных примеров. Пример 1 Керамическая масса, включающая, мас.глина огнеупорная - 18 глина тугоплавкая - 35 каолин - 2 шамот огнеупорный - 44 глауконитовое сырье - 1, готовится методом пластического формования по сухому способу подготовки глинистого сырья. Глинистое сырье после предварительного грубого измельчения высушивалось до остаточной влажности 1-2 в сушильном шкафу при температуре 100-105 С. Затем измельченные глинистые компоненты просеивались через сито с сеткой 2, перемешивались с глауконитовым сырьем и огнеупорным шамотом. Последний имел следующий фракционный состав фракция 0-1 - 50 , фракция 1-3 - 50 . Тщательно перемешанные компоненты шихты затворялись водой до нормальной формовочной влажности. Формование изделий осуществлялось в гипсовых формах по шаблону. Изделия крупных форм и изделия сложной конфигурации производились набивкой в гипсовые формы внатир. Отформованные изделия в течение двух суток подвергались подвяливанию на стеллажах в естественных условиях при температуре 18-20 С до влагосодержания 15-17 , а затем высушивались в сушильном шкафу при температуре 100 С до постоянной массы. Обжиг изделий производился в электрической печи при температурах 98020 С, скорость подъема температуры составляла 200 С /ч. Остальные примеры выполняются аналогично и иллюстрируются составами, приведенными в табл. 2. Таблица 2 Составы заявляемых масс и прототипа Компоненты массы Глина огнеупорная Глина тугоплавкая Шамот огнеупорный Каолин Глауконитовое сырье 10483 1 2008.04.30 В табл. 3 приведены физико-химические характеристики заявляемых масс в сравнении с прототипом. Таблица 3 Физико-химические свойства заявляемых масс и прототипа Показатели свойств Температура обжига, С Усадка общая,Водопоглощение,Плотность кажущаяся, кг/м 3 Пористость открытая,Прочность при изгибе, МПа Прочность при сжатии, МПа Морозостойкость, циклов Цвет по 1000-цветному атласу ВНИИ им. Д.И.Менделеева Номер состава заявляемого изобретения 1 2 3 98020 98020 98020 8,1 5,6 5,2 9,2 8,6 7,1 1860 1910 1940 25,8 24,2 21,6 5,8 6,9 8,1 28,7 29,3 34,1 50 50 75 коричневато-оранжевый Как видно из приведенных данных, заявляемая масса обладает повышенными значениями механической прочности. Так, у заявляемого решения механическая прочность при сжатии и при изгибе составляет, МПа 28,7-34,1 и 5,8-8,1 соответственно против 10-20 и 1,4-2,8 у известного состава. Указанные значения прочности обеспечены при температуре обжига 980 С. Кроме того, повышена морозостойкость изготовляемых изделий. У заявляемого состава морозостойкость составляет более 50-75 циклов против 35 циклов у известного состава. Указанные значения морозостойкости обеспечены плотной структурой материала и его высокой механической прочностью. Предлагаемый состав массы характеризуется близкими к прототипу значениями водопоглощения, составляющими 7,1-9,2 . Заявляемый состав апробирован в условиях УП Комбинат декоративно-прикладного искусства им. Кищенко (г. Борисов) при производстве изделий облицовочной и декоративной фасадной керамики для реставрации фасадов жилых зданий г. Минска. Проведенные испытания подтвердили высокое качество полученных изделий. Источники информации 1. А.с. СССР 617433, МКИ 4 С 04 В 33/00. Керамическая масса / Т.А. Данилевич,С.Н. Зотов. - 2377018/29-33 Заявл. 29.06.76 Опубл. 30.07.78 // Бюл. 28. 2. Кашкаев И.С. Производство лицевых керамических изделий. - М. Стройиздат,1977. - С. 85-86 (прототип). 3. Солнышкина Т.Н., Давидзон Э.С., Бирюкова О.В. Разработка состава массы на основе кварц-глауконитовых глинистых песков для Катауровского керамикоплиточного завода // Исследование в области производства изделий строительной керамики Тр. НИИ стройкерамика. - М. Стройиздат, 1985. - Вып. 55. - С. 80-86. 4. Павлов В.Ф. Физико-химические основы обжига изделий строительной керамики. М. Стройиздат, 1977. - 240 с. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4