Патент на изобретение №2332366

Published by on




РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ



ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА
ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ,
ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ
(19) RU (11) 2332366 (13) C1
(51) МПК

C03C1/04 (2006.01)
C04B41/87 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

Статус: по данным на 19.10.2010 – прекратил действие, но может быть восстановлен

(21), (22) Заявка: 2006139576/03, 07.11.2006

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

07.11.2006

(46) Опубликовано: 27.08.2008

(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
RU 2255911 C1, 10.07.2005. SU 1353787 A1, 23.11.1987. RU 2283291 C1, 10.09.2006. RU 2270176 C1, 20.02.2006. DE 19841321 A, 23.03.2000. JP 6256011 A, 13.09.1994.

Адрес для переписки:

634050, г.Томск, пр. Ленина, 30, Томский политехнический университет, отдел интеллектуальной и промышленной собственности

(72) Автор(ы):

Седельникова Мария Борисовна (RU),
Погребенков Валерий Матвеевич (RU),
Верещагин Владимир Иванович (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Томский политехнический университет (RU)

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРДИЕРИТОВЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области получения термостойких керамических пигментов для окрашивания керамических масс и глазурей, а также для получения подглазурных и надглазурных керамических красок. Способ заключается в том, что шихту, содержащую смесь талька, каолина и технического глинозема, обеспечивающую стехиометрический состав кордиерита, смешивают с раствором хромофора концентрацией 4.0-15.6 г-ион/100 г раствора в соответствии с объемным соотношением «порошок минерала:раствор хромофора» 1:1-1:4 и подвергают кипячению в течение 30-60 минут. Затем осадок отделяют от раствора, сушат и обжигают при температуре 1100-1200°С. Кипячение шихты обеспечивает более равномерное распределение окрашивающей соли по объему смеси минеральных порошков перед синтезом, что облегчает процесс встраивания красящих ионов в кристаллическую структуру кордиерита во время обжига и позволяет повысить яркость пигментов. Полученные пигменты имеют ярко-синюю, бежевую, песочную, зеленую, красно-коричневую окраску. Технический результат изобретения – получение кордиеритовых пигментов, устойчивых к агрессивному воздействию расплавленной глазури, высоких температур. 4 табл.

Область использования предлагаемого изобретения – керамическое производство, получение термостойких керамических пигментов.

Известны марганецсодержащие керамические пигменты кордиеритового состава, синтезированные путем последовательного эквимолекулярного замещения MgO в составе кордиерита на MnO (Черепанина Л.И., Пырков В.П., Глебычева А.И., Визир Л.А., Денисов А.Н. Марганецсодержащие пигменты кордиеритового типа. /Стекло и керамика. 1985.- №6. – С.22-23). В качестве исходных материалов использовали оксиды MgO, Al2O3, MnO2, SiO2. Температура обжига пигментов 1300-1320°С. В окраске пигментов преобладают пастельные тона от розовато-бежевого до бежевого с коричневым оттенком. Недостатком данного способа можно считать высокую температуру синтеза и нестабильность окраски при различной концентрации MnO2 в шихте.

Согласно другому способу получения неорганических пигментов [Авторское свидетельство СССР №1353787, кл. С09С 1/02, 1987] природный диоксид подвергают кипячению в 25-50%-ном растворе соли окрашивающего металла при 90-120°С в течение 15-60 мин. После этого суспензию фильтруют, осадок переносят в керамическую емкость и сушат при 120-180°С до постоянной массы. Недостатком приведенного способа получения пигментов является то, что окрашивание происходит в поверхностном слое зерен минерала, поэтому полученные пигменты при обжиге, в основном, теряют окраску. По этой причине данные пигменты рекомендованы как неорганические.

Прототипом предлагаемого изобретения является способ получения минеральных керамических пигментов [RU 2255911, кл. С03С 1/04, опубл. 10.07.2005], включающий обработку шихты растворами солей металлов 3-d подгруппы с концентрацией иона-хромофора 4.0-15.6 г-ион/100 г раствора в соответствии с объемными соотношениями порошок минерала:раствор хромофора 1:1-1:4, отделение осадка, сушку, обжиг при температуре 950-1100°С. Недостатком прототипа является то, что обработке подвергается шихта, в состав которой входит минерал из группы диопсид, волластонит, тремолит и цеолит, а также раствор хромофора. Данный способ можно усовершенствовать, если подвергать обработке шихту, содержащую исходные сырьевые материалы для синтеза кристаллической структуры пигмента, а также хромофор.

Задачей предлагаемого изобретения является получение кордиеритовых керамических пигментов с применением стадии кипячения шихты (смеси талька, каолина, глинозема, обеспечивающей стехиометрический состав кордиерита) в растворе окрашивающих солей, для повышения яркости пигментов. Преимущество данного способа заключается в том, что кипячение шихты обеспечивает более равномерное распределение окрашивающей соли по объему смеси минеральных порошков перед синтезом, что облегчает процесс встраивания красящих ионов в кристаллическую структуру кордиерита во время обжига и позволяет повысить яркость пигментов. В таблице 1 представлен химический состав используемого сырья.

Смесь талька, каолина и глинозема измельчают до остатка на сите №0063 не более 2%. Растворы солей хромофоров готовят из расчета, чтобы концентрация ионов-хромофоров соответствовала предельной растворимости, что составляет от 4.0 до 15.6 г-ион/100 г раствора в зависимости от вида соли. Содержание ионов-хромофоров в растворах солей показано в таблице 2.

Порошок шихты заливают раствором соли в объемном соотношении 1:4 затем кипятят в течение 30-60 мин. После этого суспензию фильтруют, осадок сушат при 120-180°С до постоянной массы. Обжиг проводят при температурах 1100-1200°С.

В соотношении порошка шихты и раствора хромофора повышение объемной доли раствора больше 4 неэффективно, поскольку не улучшает окраску и ведет к перерасходу сырьевых материалов; понижение объемной доли раствора хромофора меньше 1 не обеспечивает должной концентрации красящего иона в смеси.

Уменьшение длительности кипячения менее 30 минут не обеспечивает достаточно полного распределения ионов-хромофоров по объему минеральной шихты, кипячение более 60 минут нецелесообразно.

Температура обжига пигментов ниже 1100°С не обеспечивает формирования кордиеритовой структуры пигментов. При температуре 1200°С кристаллическая структура кордиерита формируется полностью и дальнейшее повышение температуры нецелесообразно. Полученные пигменты опробовали в качестве подглазурных красок для декорирования майоликовых изделий.

Пример

Для приготовления раствора берут 26.58 г соли FeSO4·7H2O на 100 мл воды (исходя из предельной растворимости соли). Концентрация Fe2+ в полученном растворе составляет 4.23 г-ион/100 г раствора. В коническую колбу загружают шихту, содержащую тальк Онотского месторождения 39.5 мас.%, каолин Просяновского месторождения 47.1 мас.%, глинозем технический 13.4 мас.% и приготовленный раствор в объемном соотношении 1:4 (твердое вещество:жидкость). Производят кипячение в течение 1 часа. Жидкость отфильтровывают, осадок высушивают и обжигают при температуре 1200°С. Полученный спек измельчают до прохождения через сито №0063 (10000 отв./см2). Пигмент наносят на обожженное изделие, которое затем глазуруют и повторно обжигают при температуре 1050°С. Полученный пигмент обладает следующими свойствами: цвет – ярко-кирпичный, доминирующая длина волны 615 нм, чистота тона 63%. Цветовые характеристики пигментов представлены в таблице 4. Примеры получения пигментов предлагаемым способом приведены в таблице 3.

Полученные пигменты имеют ярко-синюю, бежевую, песочную, зеленую, красно-коричневую окраску. Они устойчивы к действию высоких температур и расплавленной глазури и могут использоваться для получения подглазурных, надглазурных красок, окрашивания керамических масс и глазурей.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРДИЕРИТОВЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ

Таблица 1
Сырье Содержание компонентов, мас.% mпрк, %
SiO2 Al2O3 Fe2O3 СаО MgO TiO2 R2O
Онотский тальк 61.27 0.61 0.41 0.50 32.23 4.98
Просяновский каолин 46.73 37.43 0.72 0.71 0.65 0.47 0.18 13.12
Глинозем технический, Гoo 0.02 98.73 0.03 0.01 0.4 0.8

Таблица 2
Fe2+ Со2+ Cr3+ Mn2+ Cu2+
4.0-4.2 4.0-10.0 4.0-9.2 4.0-8.8 4.0-15.6

Таблица 3
Шихта, мас.% Вид красящего иона Содержание ионов-хромофоров в растворах солей, г-ион/100 г раствора Тобж, °С
Со2+ 9.0 1200
Тальк – 39.5 Cr3+ 5.0 1200
Каолин – 47.1 Mn2+ 8.0 1100
Al2O3 – 13.4 Cu2+ 13.0 1100
Fe2+ 4.0 1100

Таблица 4
Пигмент Координаты цветности Длина волны, нм, Чистота тона, Р,% Цвет пигментов
X Y
Тобж=1100°С
КП1 – Mn 0.37 0.34 600 13 кофейный
КП2 – Cu 0.43 0.35 596 36 песочный
КП3-Fe 0.55 0.35 615 63 ярко-кирпичный
Тобж=1200°С
КП4 – Cr 0.34 0.48 557 62 травянисто-зеленый
КП5 – Со 0.19 0.20 478 35 ярко-синий

Формула изобретения

Способ получения керамических пигментов, включающий обработку минеральной шихты растворами солей металлов 3d подгруппы с концентрацией иона-хромофора 4,0-15,6 г-ион/100 г раствора в соответствии с объемными соотношениями «порошок минерала: раствор хромофора» 1:1-1:4, отделение осадка, сушку, обжиг, отличающийся тем, что для изготовления пигмента кордиеритового состава в качестве шихты используют смесь талька, каолина и технического глинозема, обеспечивающую стехиометрический состав кордиерита, обработку шихты растворами солей металлов осуществляют кипячением в течение 30-60 мин, осадок обжигают при 1100-1200°С.


MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 08.11.2008

Извещение опубликовано: 20.07.2010 БИ: 20/2010


Categories: BD_2332000-2332999