Патент на изобретение №2153479

(54) МАЙОЛИКОВАЯ МАССА (ВАРИАНТЫ)

(57) Реферат:

Изобретение относится к производству керамических изделий, преимущественно к изготовлению майоликовых изделий художественно-декоративного и бытового назначения. Сущность изобретения: с целью снижения себестоимости производства художественных майоликовых изделий при одновременном увеличении механической прочности (31,5 – 40 МПа) и морозостойкости (до 35 цикл), снижении температуры обжига (до 980^oC) предложен нижеследующий состав майоликовой массы, мас. %: 1 вариант – глина речицкая 61,0 – 69,0, глина часовьярская 3,0 – 8,0, нефелин-сиенит 23,0 – 26,0, кварцевый песок 3,0 – 7,0; 2 вариант – глина речицкая 56,0 – 64,0, глина часовьярская 6,0 – 14,0, нефелин-сиенит 17,0 – 23,0, кварцевый песок 7,0 – 13,0; 3 вариант – глина речицкая 56,0 – 64,0, глина часовьярская 16,0 – 24,0, нефелин-сиенит 3,0 – 7,0, кварцевый песок 13,0 – 17,0, жидкое стекло сверх 100% 0,1 – 0,3, сода кальцинированная сверх 100% 0,05 – 0,2. 3 с. и 3 з.п. ф-лы, 3 табл.

Варианты изобретения относятся к производству керамических изделий – к сырьевой смеси (массе) для производства майоликовых изделий, преимущественно утилитарных, декоративно – художественных предметов, из местных сырьевых материалов, и может быть использованы в фарфоро-фаянсовой промышленности.

Современную отечественную майолику изготовляют из легкоплавких глин. Примерный состав современной майоликовой массы, %: глины 63 – 68, мела 29, кварцевых отходов 5 – 17, боя утельного 7. После обжига при температуре 1040 – 1050^oC водопоглащение черепка составляет 16 – 17 % /1- 29 с./.

Известна “Сырьевая смесь для изготовления майолики” (Автор. Св-во N 1606496), включающая следующие ингредиенты, мас.%: глины 45 – 55, стеклобой 14-18 и суглинок 28 – 37. Данная сырьевая смесь используется для изготовления художественных майоликовых изделий из местных сырьевых материалов.

Известна “Керамическая масса” (Автор. св-во N 767068, C 04 B 33/24), преимущественно для изготовления майоликовых хозяйственных и художественных изделий, включающая следующие ингредиенты, мас.%: глину огнеупорную – 26,4 – 28,2; каолин – 32,2 – 36,2; бентонит 1,4 – 1,6; нефелин – сиенит – 29-31; череп – 6,8 – 7,2. Масса содержит дорогостоящий каолин.

Известен состав “Шихта для изготовления керамических изделий” (Автор. с-во N 945139, кл. C 04 B 33/00) для изготовления майоликовых хозяйственных изделий из местного сырья (глина, песок – Белоруссия), включающий следующие ингредиенты, мас.%: глину тугоплавкую 55 – 65, кварцевый песок 23 – 30, нефелин – сиенит 2 – 8; череп – 6,8-5-12.

С целью расширения интервала спекания предложена “Керамическая масса” (Автор св-во N 814964, кл. C 04 B 33/00), включающая следующие ингредиенты, мас. %: глину легкоплавкую 55 – 65; глину тугоплавкую 11-14, стеклобой 6 – 10, кварцевый песок 18-21.

Упомянутый состав имеет: текучесть – через 30 с: 8-12; 30 мин – 16-24; коэффициент загустеваемости 1,8 – 2,2; Т_об = 1000 – 1100^oC; интервал спекания 80 – 100; механическую прочность – 150 кг/см²; водопоглощение – 14-16%; влажность – 42 – 45%.

“Керамическая масса для изготовления майоликовых изделий” (Автор. св-во N 1599345, C 04 B 33/00) содержит ингредиенты в следующем соотношении компонентов, маc.%: каолин – 60-65, череп – 8-10, глина 1, полевой шпат – 19-21, фосфогипс – 5-10.

Данная масса содержит дорогостоящие сырьевые материалы и требует высокую температуру обжига (1230^oC).

“Керамическая масса для изготовления майоликовых изделий” /N 1726441, C 04 B 33/24/ содержит (%): глину тугоплавкую 32 – 37, глину легкоплавкую 5 – 32, стеклобой 4 – 18, кварцевый песок 1 – 30, череп утельный 5 – 11, диопсид 5 – 20.

Состав этой массы предназначен для использования в производстве беложгущихся майоликовых изделий.

На Васильковском заводе используют майоликовую массу /2 – с. 58 – N 3/ следующего состава, %: глину часовьярскую – 28; глину “червинку” обожженную – 30; глину васильковскую мергельную – 35; нефелин – сиенит -10; черепок утельный – 7.

Маньковский майоликовый завод применяет массу, включающую /2 – с.58 – N 2/, %: каолин новоселецкий – 29; глину дружковскую – 32; кварцевый песок – 27; череп утельный – 12.

Наиболее близким аналогом по количеству общих признаков является керамическая масса по а.с. N 1151527 (C 04 B 33/00), включенным все заявленные компоненты.

Цель изобретения – снижение себестоимости производства художественных майоликовых изделий по заявляемым вариантам за счет использования местных сырьевых (природных) компонентов в их составе при одновременном увеличении механической прочности и морозостойкости, снижении температуры обжига при сохранении показателей усадки и водопоглощения. При реализации заявляемого изобретения в составе массы оптимально используются местные сырьевые компоненты, физико-химическая структура которых обеспечивает рациональный состав пластичных масс.

По техническим условиям PCT РСФСР 604-91 “Изделия керамические народных художественных промыслов и гончарные” водопоглащение черепка должно быть не более 16% для изделий декоративно – утилитарного назначения и изделий для хранения и приготовления пищи, не более 18% для изделий декоративного назначения (термостойкость не менее 5 теплосмен), не более 20% для цветочных горшков и подставок к ним.

Поставленная цель достигается тем, что майоликовая масса содержит следующие вариантные ингредиенты:
Первый вариант
Майоликовая масса, включающая глину легкоплавкую, глину тугоплавкую, нефелинсиенит, кварцевый песок, содержит легкоплавкую речицкую и тугоплавкую часовьярскую глину при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Глина речицкая – 62,0 – 68,0
Глина часовьярская – 3,0 – 8,0
Нефелин-сиенит – 23,0 – 26,0
Кварцевый песок – 3,0 – 7,0
с химическим составом:
SiO₂ – 61,0 – 69,0
Al₂O₃ – 19,0 – 27,0
CaO – 0,5 – 0,9
MgO – 0,5 – 1,3
К₂О – 1,8 – 2,4
TiO₂ – 1,1 – 1,5
Fe₂O₃ – 1,2 – 1,6
Na₂O – 0,1 – 0,9
ППП – Остальное
Второй вариант
Майоликовая масса, включающая глину легкоплавкую, глину тугоплавкую, нефелин-сиенит, кварцевый песок, содержит легкоплавкую речицкую и тугоплавкую часовьярскую глину при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Глина речицкая – 56,0 – 64,0
Глина часовьярская – 6,0 – 14,0
Нефелин-сиенит – 17,0 – 23,0
Кварцевый песок – 7,0 – 13,0
с химическим составом:
SiO₂ – 60,0 – 70,0
Al₂O₃ – 19,0 – 27,0
CaO – 0,5 – 0,9
MgO – 0,5 – 1,3
K₂O – 1,9 – 2,6
TiO₂ – 1,1 – 1,6
Fe₂O₃ – 1,1 – 1,4
Na₂O – 0,2 – 0,8
ППП – Остальное
Третий вариант
Майоликовая масса, включающая глину легкоплавкую, глину тугоплавкую, нефелин-сиенит, кварцевый песок, содержит легкоплавкую речицкую и тугоплавкую часовьярскую глину и дополнительно жидкое стекло и соду кальцинированную при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Глина речицкая – 56,0 – 64,0
Глина часовьярская – 16,0 – 24,0
Нефелин-сиенит – 3,0 – 7,0
Кварцевый песок – 13,0 – 17,0
Жидкое стекло сверх 100% – 0,1- 0,3
Сода кальцинированная сверх 100% – 0,05 – 0,2
с химическим составом:
SiO₂ – 64,0 – 70,0
Al₂O₃ – 23,0 – 29,0
CaO – 0,4 – 1,0
MgO – 0,6 – 1,0
K₂O – 2,0 – 2,6
TiO₂ – 1,0 – 1,6
Fe₂O₃ – 1,2 – 1,6
Na₂O – 0,1 – 0,7
ППП – Остальное
Сопоставительный анализ заявленного решения (вариантов) с известным позволяет сделать вывод о том, что предложенное техническое решение удовлетворяет критерию изобретения “новизна”.

Из патентной и научно-технической литературы явным образом не известны составы майоликовых масс, обеспечивающие достигнуть поставленную цель, что свидетельствует об удовлетворении критерия изобретения “изобретательский уровень”.

Заявленное техническое решение вариантов может быть использовано в керамической промышленности, оно раскрыто в материалах заявки с полнотой, достаточной для его осуществления, и обеспечивает изготовление художественных утилитарных и утилитарно-декоративных майоликовых изделий. Таким образом, предложенное решение удовлетворяет критерию изобретения” промышленная применимость”.

Заявленные варианты изобретений соответствуют требованию единства изобретения, поскольку они образуют единый изобретательский замысел, причем заявка относится к объектам изобретений одного вида, одинакового назначения, обеспечивающим получение одного и того же технического результата принципиально одним и тем же путем. Разница вариантов – в количественном содержании компонентов.

В производстве шликерной массы используют компоненты, химический состав которых близок глине часовьярской ТУ 14-8-162-75, глине красной (речицкой) РСТ РСФСР 303-82, нефелин-сиениту, кварцевому песку (раменскому), стеклу жидкому ГОСТ 13078-81, соде кальцинированной ГОСТ 5100- 73.

Технология подготовки заявляемого состава масс по предлагаемым вариантам в производстве майоликовых изделий предполагает однотипность используемого оборудования, последовательность одинаковых выполняемых операций. Кроме того, режимы глиняной декоративно – бытовой (2 вариант) в основном близки к режимам обжига строительной майолики (1 вариант).

После первого (утельного) обжига, обеспечивающего кроме того механическую прочность в процессе остывания, проводимого при T = 700 – 940^oC, пористость майолики по водопоглощению составляет 15 – 18%, огневая усадка – 1%. В результате второго обжига майолики (цветных плиток), осуществляемого при T = 960 – 980^oC в сильноокислительной среде, пористость по водопоглощению снижается до 13 – 15%, дополнительная усадка составляет 0,1 – 0,2%.

По первому варианту состав формовочной массы (см. табл. 1) предназначен преимущественно для изготовления строительной майолики, например черепицы. Подготавливают массу путем раздельного мокрого, тонкого помола каменистых материалов в шаровых мельницах и роспуска глинистых в мешалках с последующим смешиванием всех компонентов массы. Глину часовьярскую вводят: в 1-ю завеску из расчета 3% к массе каменистых материалов для поддержания последних во взвешенном состоянии, а во 2-ю завеску догружают 7% той же глины до остатка на контрольном сите N0056 – 1,5-2%. В качестве мелющих тел используют уралитовые цилиндры в соотношении 1,2 (цилиндры) : 1 (материалы) : 1 (вода). Плотность измельченной и обогащенной суспензии красной глины составляет 1,3 – 1, 4 г/см³, подаваемой на помол в шаровую мельницу. Время помола до 6 ч в зависимости от содержания в глине кварцевого песка до остатка на сите N 0056 – 3-4%. Майоликовая суспензия принудительно поступает в рамный фильтр-пресс для частичного обезвоживания массы до влажности 23 – 28%. Затем коржевую многокомпонентную майоликовую массу подают на ваккуум-пресс.

По второму варианту состав формовочной массы (см. табл. 2.) предназначен для изготовления, преимущественно майоликовых изделий, например горшков цветочных.

Мокрый помол сырьевых материалов выполняют в шаровой мельнице: в 1-ю завеску – каменистых с добавлением 3% глины часовьярской до тонины 2,5 – 3,5% на сите N 0056, во 2-ю завеску – догружают глину часовьярскую и красную глину до остатка 2,5 – 3%.

По данному варианту гончарные изделия изготовляют на автоматизированной линии формованием в гипсовых формах с использованием ролика.

По третьему варианту состав шликерной массы (см. табл. 3) предназначен преимущественно для изготовления майоликовых художественных изделий (вазы, чайники).

Загрузку материалов в мельницу производят в следующем порядке: загружают каменистые материалы с 5% глинистых; помол производят до дисперсности, характеризующейся остатком на сите N 0056 – 3,0 – 4,0%; затем догружают глину часовьярскую, красную глину и электролиты – помол производят до остатка 1,0 – 3,0%; рекомендуемое соотношение стекла жидкого и кальцинированной соды обеспечивает полное разжижение шликера.

Отливку изделий производят в гипсовых формах. Полуфабрикат изделий после отливки поступает на подвялку, затем на сушку. Высушенный полуфабрикат подвергают контролю и глазуруют.

В результате исследований (теоретические, лабораторные, производственные) установлено:
– заданное содержание в предложенном составе шликерной (или формовочной) массы глинистых материалов придает изделию достаточную механическую прочность и морозостойкость изделий, а также необходимые формовочные свойства;
– установленные пределы изменения влажности масс обеспечивают наибольшое сцепление полуфабрикатов, что прямо пропорционально влияет на механическую прочность и обжиг их без деформации;
– введение в состав майоликовых масс нефелинового сиенита позволяет снизить температуру обжига до 960 – 980^oC;
– увеличение количества кварцевого песка свыше мас.%: 7 (1 вариант), 23 (2 вариант) и 17 (3 вариант) приводит к снижению структурно-механических свойств шликерной массы полуфабриката;
– оптимальная величина огневой усадки значительно снижает дефект обжига:
– соотношение электролита (жидкое стекло – 0,1 – 0,3% по жидкому весу, кальцинированная сода – 0,05 – 0,2% по сухому весу) обеспечивает оптимальное разжижение и стабилизацию литейных свойств шликерной массы.

Заданное содержание кварцевого песка соответствует рациональному составу предлагаемой шликерной массы для получения пластичной массы по условиям изготовления образцов изделий необходимой механической прочности в различных их состояниях.

Введение в состав майоликовых масс компонентов с запредельным содержанием в мас.% приводит к ухудшению его свойств.

Как видно из табл. 1 – 3, использование предлагаемой майоликовой массы (по вариантам) позволяет повысить механическую прочность, морозостойкость и КТР майоликовых изделий, что положительно сказывается на их эксплуатационных показателях (они более долговечны, технологичны, устойчивы к смене температур, с качественным рельефным декором изделий и т.д.), изготовляют их из недорогого материала, они выдерживают основные требования, предъявляемые PCT 604-93 “Изделия керамические народных художественных промыслов и гончарные”
Источники информации
1. Технология фарфорового и фаянсового производства. Под ред. И. А. Булавина, М., “Легкая индустрия”, 1975, 448 с.

2. Мороз И. И. Фарфор, фаянс, майолика. Киев: Техника, 1975, с. 332 – 334.

3. Справочник по фарфоро-фаянсовой промышленности / И.И. Мороз и др. – т. 2- М., Легкая индустрия, 1980.

Формула изобретения

1. Майоликовая масса, содержащая глину легкоплавкую, глину тугоплавкую, нефелин-сиенит, кварцевый песок, отличающаяся тем, что содержит легкоплавкую речицкую и тугоплавкую часовьярскую глину при содержании указанных ингредиентов в следующих количествах, мас.%:
Глина речицкая – 62,0 – 68,0
Глина часовьярская – 3,0 – 8,0
Нефелин-сиенит – 23,0 – 26,0
Кварцевый песок – 3,0 – 7,0
2. Майоликовая масса по п.1, отличающаяся тем, что имеет следующий химический состав, мас.%:
SiO₂ – 61,0 – 69,0
Al₂O₃ – 19,0 – 27,0
CaO – 0,5 – 0,9
MgO – 0,5 – 1,3
K₂O – 1,8 – 2,4
TiO₂ – 1,1 – 1,5
Fe₂O₃ – 1,2 – 1,6
Na₂O – 0,1 – 0,9
ППП – Остальное
3. Майоликовая масса, содержащая глину легкоплавкую, глину тугоплавкую, нефелин-сиенит, кварцевый песок, отличающаяся тем, что содержит легкоплавкую речицкую и тугоплавкую часовьярскую глину при содержании указанных ингредиентов в следующих количествах, мас.%:
Глина речицкая – 56,0 – 64,0
Глина часовьярская – 6,0 – 14,0
Нефелин-сиенит – 17,0 – 23,0
Кварцевый песок – 7,0 – 13,0
4. Майоликовая масса по п.3, отличающаяся тем, что имеет следующий химический состав, мас.%:
SiO₂ – 60,0 – 70,0
Al₂O₃ – 19,0 – 27,0
CaO – 0,5 – 0,9
MgO – 0,5 – 1,3
K₂O – 1,9 – 2,6
TiO₂ – 1,1 – 1,6
Fe₂O₃ – 1,1 – 1,4
Na₂O – 0,2 – 0,8
ППП – Остальное
5. Майоликовая масса, содержащая глину легкоплавкую, глину тугоплавкую, нефелин-сиенит, кварцевый песок, отличающаяся тем, что содержит легкоплавкую речицкую и тугоплавкую часовьярскую глину и дополнительно жидкое стекло и соду кальцинированную при содержании указанных ингредиентов в следующих количествах, мас.%:
Глина речицкая – 56,0 – 64,0
Глина часовьярская – 16,0 – 24,0
Нефелин-сиенит – 3,0 – 7,0
Кварцевый песок – 13,0 – 17,0
Жидкое стекло сверх 100% – 0,1 – 0,3
Сода кальцинированная сверх 100% – 0,05 – 0,2
6. Майоликовая масса по п.5, отличающаяся тем, что имеет следующий состав, мас.%:
SiO₂ – 64,0 – 70,0
Al₂O₃ – 23,0 – 29,0
CaO – 0,4 – 1,0
MgO – 0,6 – 1,0
K₂O – 2,0 – 2,6
TiO₂ – 1,0 – 1,6
Fe₂O₃ – 1,2 – 1,6
Na₂O – 0,1 – 0,7
ППП – Остальное

РИСУНКИ

MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за
поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 30.12.2008

Дата публикации: 10.05.2011