КРЕМНЕЗЕМИСТАЯ КЕРАМИКА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

КРЕМНЕЗЕМИСТАЯ КЕРАМИКА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ


--- Закажите полную версию данного патента ---
RU (11) 2191757 (13) C2

(51) 7 C04B35/14 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 05.10.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 2002.10.27 
(21) Регистрационный номер заявки: 2000114294/03 
(22) Дата подачи заявки: 2000.06.05 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2000.06.05 
(45) Опубликовано: 2002.10.27 
(56) Аналоги изобретения: RU 2135431 С1, 27.08.1999. RU 2064910 С1, 10.08.1996. US 2066365 А, 05.01.1937. DE 2706659 В2, 01.03.1975. 
(71) Имя заявителя: Общество с ограниченной ответственностью "Синтал" 
(72) Имя изобретателя: Шамрей А.В.; Самойлов В.И.; Храпов А.А.; Долгова И.Ю. 
(73) Имя патентообладателя: Общество с ограниченной ответственностью "Синтал" 
(98) Адрес для переписки: 400007, г.Волгоград, ул. Кап. Тряскина, 8, кв.4, И.Ю.Долговой 

(54) КРЕМНЕЗЕМИСТАЯ КЕРАМИКА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 

Изобретение относится к области производства строительных и дорожных материалов и может быть использовано при производстве самоглазурующихся керамических изделий, в частности бортового камня, лицевого кирпича, тротуарной плитки и плиты облицовочной фасадной. Осуществляют совместный помол при следующем соотношении компонентов, мас.%: мелкодисперсный кремнезем 10-90; оксид кальция 2-5; бишофит 0,5-1,5 до получения материала с удельной поверхностью 3500-5000 см2/г. К полученной тонкомолотой смеси добавляют кварцевый песок и водный раствор гидроокиси натрия (1-7 в пересчете на Na2О). При этом количество воды берется с расчетом до получения влажности формуемой смеси 7-8% для полусухого прессования и 9-12% для виброформования. Для придания смеси пластичности в нее добавляют 0,1-0,5% поверхностно-активного вещества ОП-7 или ОП-10 и в течение 2 мин аэрируют в скоростной мешалке. Заформованные изделия сушат по ступенчатому режиму с выдержкой при 90-140-200oС, а обжиг ведут при 790-840oС. Режим обжига определяется максимально допустимым перепадом температур между поверхностью и центром изделия. Расчет ведется по специальной формуле, приведенной в описании. Технический результат изобретения - увеличение прочности, водо- и морозостойкости изделий. 2 с. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области производства строительных и дорожных материалов и может быть использовано при производстве таких изделий, как кирпич лицевой, плита облицовочная фасадная, камень бортовой и плитка тротуарная.

Известен способ изготовления керамических изделий /1/, включающий измельчение части кварцевого песка, смешивание его с немолотым кварцевым песком, увлажнение смеси щелочесодержащим связующим, прессование заготовок, сушку и обжиг, отличающийся тем, что перед измельчением к части кварцевого песка добавляют стеклобой и буру, а при увлажнении в качестве щелочесодержащего связующего вводят едкий натр до получения керамической массы состава, мас.%:

Молотый кварцевый песок - 30-60

Стеклобой - 2-5

Бура - 3-5

Едкий натр (в пересчете на N2О) - 5-10

Немолотый кварцевый песок - Остальное

сушку осуществляют при 200-300oС в течение 30-40 мин, а обжиг проводят при 850-900oС в течение 70-80 минут.

Недостатками указанного способа являются

- необходимость использования буры и стеклобоя, что усложняет технологический процесс изготовления и увеличивает их себестоимость;

- необходимость дополнительной обработки готовых изделий (их шлифовки и полировки) для получения поверхности с фактурой естественного камня.

Наиболее близким по техническому уровню и достигаемому результату является способ изготовления строительной керамики на основе природного песка и керамическое изделие из сырьевой смеси, содержащей, мас.%: молотый песок 30-60, вяжущее вещество, в качестве которого используют известково-натриевый полевой шпат, или доусенит, или нефелин в сочетании с боратом или галогенидом натрия при их соотношении 0,5:1,5-1:15-10, наполнитель 3-15, немолотый кварцевый песок остальное /2/.

Способ заключается в том, что часть песка и вяжущее вещество подвергают тонкому помолу, смешивают с немолотым песком, увлажняют в зависимости от соотношения фракций песка до 7-10%, брикетируют на поддонах при давлении 7-15 МПа, сушат при 250-300oС в течение 70 мин, обжигают при 900-1000oС в течение 90 мин.

Данный способ имеет следующие недостатки:

- применение в качестве связующего вещества полевого шпата, доусенита и, тем более, нефелина в сочетании с галогенидами и боратами натрия не позволяет получить достаточную прочность изделий во влажном состоянии (после брикетирования) при температурах ниже 250oС, что может привести к значительному браку изделий при их транспортировке на сушку;

- все указанные в /2/ связующие вещества являются плавнями и расплавляются в интервале температур 900-1200oС, образуя стекловидную фазу в материале. Но основным материалом керамики является кремнезем, который уже при 870oС совершает фазовый переход в тридимит /3/, при этом объемные изменения в материале достигают 15%, что может быть причиной разрушения изделий при обжиге. Поэтому температура обжига кремнеземистой керамики или не должна превышать 870oС или лежать в пределах 1100-1400oС;

- связующие вещества дозируются в кремнеземистую смесь в количестве 10-15 мас. %, что недостаточно для получения заданных физико-механических свойств изделий, поэтому приходится дополнительно вводить аморфные наполнители (стеклобой и др.), что усложняет процесс изготовления изделий и увеличивает их себестоимость.

Задачей предлагаемого изобретения является создание самоглазурующейся кремнеземистой керамики, получаемой при низкотемпературном обжиге и обладающей высокими служебными характеристиками.

Техническим результатом является увеличение прочности, водоморозостойкости и достижение эффекта самоглазурования керамических изделий.

Указанный технический результат достигается тем, что кремнеземистая керамика, включающая немолотый кварцевый песок, мелкодисперсный кремнезем, известковосодержащий и галогенсодержащий компоненты, отличается тем, что для самоглазурования поверхности изделий она дополнительно содержит едкий натр и ПАВ, в качестве известковосодержащего компонента - оксид кальция, в качестве галогенсодержащего компонента - бишофит, при следующем соотношении компонентов, мас. %.

Мелкодисперсный кремнезем - 10-90

Оксид кальция - 2-5

Бишофит - 0,5-1,5

Едкий натр (в пересчете на Na2О) - 1 -7

Поверхностно-активное вещество (сверх 100%) - 0,1-0,5

Немолотый кварцевый песок - Остальное

Смесь мелкодисперсного кремнезема, оксида кальция и бишофита подвергают механо-химической обработке и диспергируют в проходной виброцентробежный мельнице до получения материала с удельной поверхностью 3500-5000 см2/г. К полученной смеси добавляют немолотый кварцевый песок и водный раствор едкого натра (1-7 мас. % в пересчете на Na2О). При этом количество воды берется с расчетом до получения влажности формуемой смеси 7-8% для полусухого прессования и 9-12% для виброформования.

Для придания смеси пластичности в нее добавляют 0,1-0,5% (сверх 100%) поверхностно-активного вещества, например, реагента ОП-7 или ОП-10 и в течение 2 минут аэрируют в скоростной мешалке при 2800-3000 об/мин.

Плоскостные изделия изготавливают виброформованием, объемные - полусухим прессованием.

Заформованные изделия сушат по ступенчатому режиму с выдержкой при 90-140-200oС, а обжиг для получения самоглазурованной поверхности изделий производят при 790-840oС, при этом изделия с большей массой обжигаются при более высокой температуре. Режим обжига определяется максимально допустимым перепадом температур между поверхностью и центром изделия. Расчет ведется по формуле



где где - предел прочности обожженного изделия при изгибе (для расчетов принимается от 15 до 80 МПа);

К - термический коэффициент линейного расширения кремнеземистой керамики (для расчетов К=12,8210-6 С -1);

Е - модуль упругости обожженной керамики (для расчетов Еср= 15000 МПа.

Сущность изобретения состоит в том, что добавка водного раствора гидоксида натрия позволяет равномерно распределить натрийсодержащее вещество по керамической массе в процессе перемешивания. При этом происходит растворение активированного кремнезема щелочью с образованием силиката натрия. В результате этого масса приобретает вяжущие свойства, из нее можно формовать изделия полусухим прессованием, виброформованием или иным способом.

Кременезем используют в виде тонкомолотого кварцевого песка, маршалита, диатомита, трепела, опоки, золы-уноса и т.п., с удельной свободной поверхностью зерен от 3500 до 5000 см2/г.

Для снижения трудоемкости и экономии материала в тонкомолотую смесь добавляют природный немолотый кварцевый песок в количестве не более 86,5%.

Сушка изделий в ступенчатом режиме позволяет избежать трещинообразования и снизить влажность материала до 0,5-1,0%.

В процессе обжига при температурах 320-360oС непрореагировавшая с кремнеземом щелочь начинает плавиться, интенсифицируя образование силиката натрия. В интервале температур 790-840oС происходит спекание материала за счет образования легкоплавкой эвтектики состава Na2ОSiО2- Na2О3СаО6SiO2-SiO2.

За счет разности температур по сечению изделия соединение Na2ОSiО2 диффундирует к поверхности, образуя на ней слой кремнеземистого стекла в виде глазури.

Высокая прочность материала обеспечивается равномерностью распределения в нем натрийсодержащего компонента за счет смешивания и аэрации смеси с поверхностно-активным веществом ОП-7 или ОП-10.

Кроме того, растворение поверхности зерен кремнезема щелочью в процессе смешивания и аэрации способствует хорошей смачиваемости их расплавом при спекании, что также повышает прочность материала.

При самоглазуровании керамики кремнеземистое стекло, выходя на поверхность изделия в виде глазури, закупоривает поры в материале, что уменьшает его водопоглощение до 1-5% и значительно увеличивает морозостойкость и истираемость.

При содержании в массе едкого натра менее 1 мас.% жидкая фаза при обжиге практически не образуется, что значительно снижает прочность материала. Самоглазурование поверхности изделий при этом также не происходит, а водопоглощение материала возрастает. Добавка более 7% едкого натра приводит к увеличению сплавленных прослоек между зернами кремнезема и повышению хрупкости материала.

Оксид кальция добавляют в виде молотой гашеной извести. Добавка СаО повышает прочность отформованных изделий во влажном состоянии, увеличивает водо-, морозостойкость материала, так как система CaONa2OSiO2 в славленном состоянии более водостойка, чем система Na2OSiO2.

Галогенсодержащий компонент - бишофит, начиная с температуры 750oС, окисляется до оксида магния, а активный MgO, как сильный плавень, увеличивает прочность, твердость и блеск образующегося на поверхности изделия слоя глазури.

Степень глазурования определяется по блеску покрытия обожженного изделия с помощью фотоэлектрического блескомера ФБ-2.

Предложенная самоглазурующаяся кремнеземистая керамика может быть использована для производства высококачественных изделий при невысокой температуре обжига (не более 840oС), проста в изготовлении, не содержит дефицитных компонентов.

Свойства предлагаемых изделий и параметры способа их изготовления характеризуются следующими примерами.

Приготавливались смеси (табл.1), из которых прессовались и виброформовались изделия: смесь 1 - плита облицовочная фасадная; 2 - лицевой кирпич; 3 тротуарная плитка; 4 - камень бортовой.

В табл. 2 приведены физико-механические свойства указанных изделий.

Предлагаемый состав смеси и способ изготовления самоглазурующейся кремнеземистой керамики впервые реализован авторами, обладает научной новизной и является, по мнению авторов, основанием для выдачи патента на изобретение.

Для заявленного материала и способа его получения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность осуществления с помощью вышеописанных технологических приемов и режимов изготовления изделий.

Предлагаемая в данном изобретении самоглазурующаяся кремнеземистая керамика и способ ее изготовления при их осуществлении обеспечивают реализацию заявляемого технологического результата. Следовательно, заявляемое изобретение соответствует требованию "промышленная применимость".

Источники информации

1. Айвазов М.И. и др. Патент РФ, С 04 В 35/14, 2124488,1999 г.

2. Айвазов М.И. и др. Патент РФ, С 04 В 35/14, 2135431,1999 г.

3. Августиник А.И. Керамика, 1975, стр. 113, стр. 114, рис.33. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Кремнеземистая керамика, включающая немолотый кварцевый песок, мелкодисперсный кремнезем, известковосодержащий и галогенсодержащий компоненты, отличающаяся тем, что для самоглазурования поверхности изделий она дополнительно содержит едкий натр и ПАВ, в качестве известковосодержащего компонента - оксид кальция, в качестве галогенсодержащего компонента - бишофит при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Мелкодисперсный кремнезем - 10 - 90

Оксид кальция - 2 - 5

Бишофит - 0,5 - 1,5

Едкий натр (в пересчете на Na2О) - 1 - 7

Поверхностно-активное вещество (сверх 100%) - 0,1 - 0,5

Немолотый кварцевый песок - Остальное

2. Способ изготовления керамических изделий, включающий приготовление исходной смеси совместным помолом кремнезема, известковосодержащего компонента, и галогенсодержащего компонента, перемешивание смеси с немолотым песком, увлажнение, прессование, сушку и обжиг, отличающийся тем, что в качестве известковосодержащего компонента используют оксид кальция, галогенсодержащего компонента - бишофит, помол смеси производят до удельной поверхности 3500-5000 см2/г, смесь увлажняют раствором едкого натра до влажности 7-12% и аэрируют в скоростной мешалке поверхностно-активным веществом, например, реагентом ОП-7 или ОП-10.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что сушку изделий ведут ступенчатым способом с выдержкой при 90-140-200oС, а обжиг с целью самоглазурования поверхности изделий производят при 790-840oС с максимально допустимым перепадом температур между поверхностью и центром изделий, определяемым по формуле



где - предел прочности изделия при изгибе, МПа;

К - термический коэффициент линейного расширения материала изделия, oС-1;

Е - модуль упругости материала обоженного изделия, МПа.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к СТРОЙИНДУСТРИИ: строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ, бетон, специальный бетон, добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства, специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения, лакокрасочные, клеевые составы и композиции, строительные изделия, окна и двери. шторы и жалюзи. фурнитура, гарнитура и комплектующие, устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. приспособления и устройства, устройство покрытий полов. наливные полы. смеси и композиции, строительство и ремонт гидротехнических сооружений, технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения, новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ, строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ.



Новые технологии и изобретения в стройиндустрии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "и" означает, что будут найдены только те страницы, где встречается каждое из ключевых слов. Например, при запросе "силикатный кирпич" будет найдено словосочетание "силикатный кирпич". При использовании режима "или" результатом поиска будут все страницы, где встречается хотя бы одно ключевое слово ("силикатный" или "кирпич").

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+силикатный -кирпич".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "кирпич" будут найдены слова "кирпич", "кирпичи" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу "кирпич!".


Строительные составы, смеси и композиции для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Специальные строительные составы, смеси и композиции обладающие гидроизолирующими, теплозащитными, звукоизоляционными, антикоррозийными, герметизирующими, радиационно-защитными свойствами и способы их получения | Лакокрасочные, клеевые составы и композиции | Строительные изделия | Новые технологии и способы ведения ремонтно-строительных работ | Окна и двери. Шторы и жалюзи. Фурнитура, гарнитура и комплектующие | Устройство кровли, крыш зданий и сооружений кровельные материалы и изделия. Приспособления и устройства | Бетон. Добавки для бетона, влияющие на его физические и химические свойства | Устройство покрытий полов. Наливные полы. Смеси и композиции | Строительство и ремонт гидротехнических сооружений | Технологии строительства и ремонтно-строительные работы при возведении объектов промышленного и гражданского назначения | Строительная техника и оборудование для производства строительных материалов и ведения строительных работ | Способы производства строительных материалов из древесины и отходов деревообработки


Рейтинг@Mail.ru