Керамическая масса

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования технологический университетБелорусский государственный тех- (56)8387 1, 2006. нологический университет 447452, 1936.(72) Авторы Левицкий Иван Адамович 2003-335575 . Кичкайло Ольга Владимировна 2329239 1, 2008.2352542 2, 2009.2002/0044770 1.(57) Керамическая масса, включающая каолин, песок кварцевый, углекислый литий, глину огнеупорную и глинозем, отличающаяся тем, что дополнительно содержит колеманит при следующем соотношении компонентов, мас.каолин 46,2-49,5 песок кварцевый 14,8-18,6 углекислый литий 14,1-14,4 глина огнеупорная 15,4-16,0 глинозем 0,5-4,5 колеманит 1,0-5,0. Изобретение относится к технологии керамики, в частности к составам керамических литийсодержащих масс с низкими значениями температурного коэффициента линейного расширения (ТКЛР) для изготовления универсальной термостойкой посуды шликерным литьем в гипсовые формы. Известна шихта для изготовления керамического материала 1, включающая следующие компоненты, мас.каолин - 58,0 песок кварцевый - 25,7 углекислый литий - 16,3. Недостатками известной керамической массы являются сравнительно невысокая термическая стойкость, составляющая 35 теплосмен воздух-вода без разрушения (10-1000 С), и повышенная температура спекания изделий, находящаяся в пределах 1200-1300 С. Наиболее близким к заявляемому керамическому материалу по технической сущности и достигаемому результату является состав массы 2, содержащий следующие компоненты, мас.каолин - 50,0 песок кварцевый - 18,8 углекислый литий - 14,5 огнеупорная глина - 16,2 глинозем - 0,5. Недостатками известной керамической массы являются сравнительно высокие значения водопоглощения и недостаточная стойкость к термоудару изделий. Задачей предлагаемого изобретения является повышение термостойкости, снижение водопоглощения изделий, обеспечиваемые при температуре обжига 1100 С. 14830 1 2011.10.30 Поставленная задача достигается тем, что керамическая масса включает каолин, песок кварцевый, углекислый литий, глину огнеупорную, глинозем и отличается тем, что дополнительно содержит колеманит при следующем соотношении компонентов, мас.каолин 46,2-49,5 песок кварцевый 14,8-18,6 углекислый литий 14,1-14,4 глина огнеупорная 15,4-16,0 глинозем 0,5-4,5 колеманит 1,0-5,0. Известно введение таких борсодержащих добавок, как 223 3 и 23 4, с целью стабилизации термического коэффициента линейного расширения в интервале температур 20-200 С и повышения механических свойств литиевой керамики соответственно. Введение колеманита с целью снижения ТКЛР, повышения стойкости к термоудару керамических изделий, обеспечиваемых при указанном составе и соотношении компонентов керамической массы, предназначенной для изготовления изделий бытового назначения методом шликерного литья, по научной литературе и патентным источникам не выявлено. Химический состав сырья и составляющих компонентов масс приведен в табл. 1. Таблица 1 Химический состав сырья и составляющих компонентов масс Оксиды и их содержание, мас.Наименование компонента 2 23 2 232 2 2 23 П.п.п. Каолин просяновский 49,72 34,75 0,42 0,5 0,56 0,32 0,23 1,0- 36,5 44,8 18,7 Предлагаемое изобретение поясняется выполнением конкретных примеров. Пример 1 Керамическая масса, включающая, мас.каолин 49,5 глину огнеупорную 18,6 песок кварцевый 14,4 углекислый литий 16,0 глинозем 0,5 колеманит 1,0, готовится шликерным методом. Предварительно измельченные до размера зерен не более 5 мм компоненты загружаются в шаровую мельницу мокрого помола в две стадии в первую стадию загружают кварцевый песок, глинозем, глину огнеупорную, во вторую - каолин, углекислый литий,колеманит. Для обеспечения требуемых литьевых характеристик в состав шликера вводится комплексный электролит, включающий кальцинированную соду, жидкое натриевое стекло и углещелочной реагент. Количество электролита составляло 0,53-0,56 мас.(сверх 100 составляющих). Помол производится до остатка на контрольном сите с сеткой 0063 К в количестве не более 1,5 . Изготовление изделий осуществляется литьем в гипсовые формы. Время набора черепка в зависимости от вида изделий составляет 15-30 мин. После извлечения из гипсовых форм оправленные изделия подаются на сушку. Сушка изделий производится при температуре 10010 С. Обжиг полуфабрикатов продукции осуществляется при 1100 с выдержкой при максимальной температуре в течение 1 ч. 2 14830 1 2011.10.30 Остальные примеры выполняются аналогично и иллюстрируются составами, приведенными в табл. 2. Таблица 2 Составы заявляемых масс и прототипа Номер состава заявляемого изобретения Состав массы, мас.Прототип 2 1 2 3 Каолин 49,5 47,5 46,2 50,0 Песок кварцевый 18,6 17,2 14,8 18,8 Углекислый литий 14,4 14,1 14,1 14,5 Глина огнеупорная 16,0 15,7 15,4 16,2 Глинозем 0,5 2,5 4,5 0,5 Колеманит 1 3 5 В табл. 3 приведены физико-химические характеристики заявляемых масс в сравнении с прототипом. Таблица 3 Физико-химические свойства заявляемых масс и прототипа Номер состава заявляемого изобретения Прототип Показатели свойств 2 1 2 3 Температура обжига,1100 1100 1100 1100 Прочность при изгибе, МПа 37,42 38,76 38,64 36,81 Усадка общая,2,3 Термостойкость, количество теплосмен воздух-вода без разрушения 100 100 100 60(10-1000 С) Водопоглощение,21,9 18,9 18,9 26,1 3 Плотность кажущаяся, кг/м 1460 1500 1610 1383 Пористость открытая,32,3 28,4 30,5 36,1 ТКЛР в интервале температур 7,1 5,6 7,9 11,5 20-700 С, 107, -1 Текучесть шликера, с,после выстаивания в течение 30 с 8,3 7,8 8,1 8,2 30 мин 13,8 13,0 13,4 13,5 Коэффициент загустеваемости 1,66 1,67 1,66 1,65 шликера Как видно из приведенных данных, улучшены показатели стойкости к термоудару образцов изделий при нагревании до 1000 С с выдержкой при ней в течение 30 мин и последующим резким охлаждением в воде до 10 С. Так, у материала известного состава эти значения составляют 60 теплосмен против 100 теплосмен у образцов заявляемого состава. Это увеличение является существенным, так как обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик изделий, предназначенных для приготовления пищи на различных источниках нагрева, обеспечиваемых при температуре обжига 1100 . Это обусловлено уменьшением ТКЛР керамического черепка для заявляемого решения,значения которого в интервале температур 20-700 С для образцов снижены по сравнению с известным решением. Так, у заявляемой массы эти показатели составляют от 5,610-7 до 7,910-7 -1. У известной массы это значение составляет 11,510-7 К-1, что превышает заявляемое решение. 3 14830 1 2011.10.30 Кроме того, заявляемая масса обладает сниженными показателями водопоглощения,обеспечиваемыми при температуре обжига 1100 . Так, у заявляемого решения водопоглощение составляет 18,9-21,9 против 26,1 у известного состава. Другие показатели свойств изделий из заявляемой массы - прочность при изгибе, усадка, литьевые характеристики - находятся на уровне образцов прототипа. Основными кристаллическими фазами в полученном материале являются -сподумен и его твердые растворы с кварцем, рациональное сочетание которых придает керамическому материалу высокую термостойкость и низкое значение ТКЛР. Заявляемый состав может быть использован на ОАО Белхудожкерамика и РУП Витебский завод радиодеталей Монолит. Источники информации 1. Масленникова Г.Н., Харитонов Ф.Я. Электрокерамика, стойкая к термоударам. - М. Энергия, 1977. - С. 155-159. 2. Керамическая масса Патент РБ 8387, МПК 704 35/19/И.А. Левицкий, О.В. Кичкайло.20040318 заявл. 08.04.04 опубл. 12.05.06 // Афцыйны бюл. - 2006. -4. С. 73 (прототип). 3. Шихта для изготовления керамического материала А.с. СССР 566802, МПК 04 35/14 / В.З.Гиндулина, В.И.Павлова.2348377/33 заявл. 12.04.76 опубл. 30.07.77 // Открытия. Изобретения. - 1977. -28. - С. 64. 4. Керамика, устойчивая к термоударам, и способ ее изготовления Заявка Японии 3034808, МПК 704 35/19 /.08238844 заявл. 10.09.1996 опубл. 17.04.2000 // Изобретения стран мира. - 2001. - Вып. 40. -4. - С. 14. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4