КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛИТОК ДЛЯ ПОЛОВ

Название	КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛИТОК ДЛЯ ПОЛОВ
Разработчик (Авторы)	Кара-сал Борис Комбуй-оолович, Саая Буян Оюн-оолович, Куулар Лодой-Дамба Эртинеевич, Монгуш Долаана Сергеевна
Вид объекта патентного права	Изобретение
Регистрационный номер	2430900
Дата регистрации	08.02.2010
Правообладатель	Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Тывинский государственный университет (ТывГУ)
Область применения (класс МПК)	C04B 33/13 (2006.01)
Медаль имени А.Нобеля

Описание изобретения

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, преимущественно к составам масс для получения плиток для полов.

Известна керамическая масса для изготовления керамических изделий, включающая глинистую мергель (в мас.%) - 75-85, цеолитсодержащую глину - 5-15 и стеклобой - 3-10 (патент РФ №2210554). Недостатком данной массы является то, что изделия на ее основе имеют высокое водопоглощение и обладают незначительной прочностью на изгиб. Несмотря на присутствие плавня (стеклобоя) до 10%, изделия отличаются повышенным водопоглощением и высокой температурой обжига (1070°С).

Другая керамическая масса (патент РФ №2176223), содержащая 25-60% легкоплавкой глины и 40-75% цеолитсодержащей глины смешанного минерального состава с размером частиц менее 1 мм, после обжига при температуре 1050°С не позволяет получить керамические плитки для полов с водопоглощением менее 4%, удовлетворяющие требованиям ГОСТа.

Наиболее близким аналогом к предлагаемой является масса для изготовления строительных изделий, включающая легкоплавкую глину - 90-95, цеолит природный - 5-10% (а.с. 485993). Недостатком данной массы является то, что изделия на ее основе после обжига при высокой температуре (1100°С) имеют высокое водопоглощение (до 6%).

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является уменьшение водопоглощения и повышение прочности.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в том, что керамическая масса для изготовления плиток для полов, включающая легкоплавкую глину и наполнители, отличается тем, что в качестве наполнителя она содержит измельченный цеолитсодержащий песчаник при следующем соотношении компонентов массы, мас.%: глина легкоплавкая - 50-70, цеолитсодержащий песчаник - 30-50.

Цеолитсодержащий песчаник представляет собой породу красно-коричневого цвета, объемная масса - 1680 кг/м³, плотность - 2700 кг/м³, огнеупорность - 1160°С. В минералогический состав входят клиноптилолит, ортоклаз, альбит, кварц, гидрослюда и железистые соединения. Химический состав цеолитсодержащего песчаника приведен в таблице 1.

В качестве глинистой породы принята Бай-Талская гидрослюдистая легкоплавкая глина с химическим составом, включающим, мас.%: SiO₂ - 59,56; Al₂O₃ - 14,86; Fe₂O₃ - 7,98; TiO₂ - 0,41; CaO - 3,75; MgO - 2,27; K₂O - 2,74; Na₂O - 1,96; п.п.п. - 6,47. Температура огнеупорности глины 1180°С.

Из научной и технической литературы, а также из известного перечня информации заявителем не обнаружены технические решения с применением цеолитсодержащего песчаника (содержание цеолита 32-36%) при значительном присутствии полевых шпатов (43-47%) или с аналогичными наполнителями подобного химического состава.

Химическое взаимодействие основных элементов (клиноптилолита и ортоклаза) цеолитсодержащего песчаника при указанной совокупности оксидов с продуктами разложения глинистых минералов обуславливает более раннее протекание реакций в твердой фазе с образованием соединений типа железистые шпинели, анортита, кристобалита, морденита и муллитоподобной фазы, а также формированием большого количества жидкой железосодержащей фазы за счет взаимодействия оксидов щелочных и щелочно-земельных элементов с оксидами железа, кремнезема и алюминия. Поскольку жидкая фаза практически является цементирующим веществом, заполняющим межзерновые пустоты, снижая пористость материала, то образование ее в большом количестве, чем в известных составах при пониженных температурах обжига, обуславливает получение керамического черепка более плотной структуры, что снижает водопоглощение и повышает прочность изделий.

Таким образом, совокупность предлагаемых признаков, по мнению заявителя, отвечает критерию «существенных отличий», приобретает новые свойства, заключающиеся в получении керамического материала более плотной структуры, обуславливающей высокую прочность и низкое водопоглощение изделий.

Пример конкретного выполнения.

Приготовление массы осуществляют шликерным способом при одновременном помоле всех материалов в шаровых мельницах до конечного остатка на сите №0063 2-3%. Обезвоживание шликера производят в башенной распылительной сушилке и получают пресс-порошок с влажностью 6-8%. Прессование плиток 100×100×10 производится при удельном давлении прессовании 25 МПа. Отпрессованные и высушенные плитки обжигают однократным способом при температуре 1020°С.

Шихтовый способ масс и свойства обожженных плиток приведены в таблицах 2 и 3.

Результаты испытаний показали эффективность введения тонкоизмельченного песчаника в количестве 30-50%. При добавке 20% предлагаемого цеолитсодержащего песчаника в состав №I водопоглощение изделий не удовлетворяет требованиям ГОСТа. При увеличении содержания цеолитсодержащей породы более 50% (состав V) наблюдается деформация плиток с расплавлением острых углов и граней. По сравнению с прототипом водопоглощение полученных образцов - плиток из предлагаемой массы - менее чем в 2-3 раза.

В результате интенсивного спекания указанной массы образованная жидкая фаза заполняет все межзерновые пустоты черепка и способствует значительному уплотнению материала с уменьшением водопоглощения, а кристаллические новообразования, такие как железистые шпинели, анортит, кристобалит, морденит и муллитоподобная фаза, обеспечивают высокую механическую прочность изделий.

Применение предлагаемой керамической массы позволяет получить керамические изделия для полов с малым водопоглощением и высокой прочностью с расширением сырьевой базы.

Формула изобретения

Керамическая масса для изготовления плиток для полов, включающая легкоплавкую глину и наполнитель, отличающаяся тем, что в качестве наполнителя она содержит цеолитсодержащий песчаник, характеризующийся объемной массой 1680 кг/м³, плотностью 2700 кг/м³, огнеупорностью 1160°С, минералогическим составом, включающим клиноптилолит, ортоклаз, кварц, гидрослюду и железистые соединения, химическим составом, включающим, мас.%: SiO₂ 57,94; Al₂O₃ 12,07; Fe₂O₃ 6,05; CaO 4,13; MgO 2,04; K₂O 2,18; Na₂O 3,72; SO₃ 0,23; п.п.п. 11,64; при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Изобретение "КЕРАМИЧЕСКАЯ МАССА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПЛИТОК ДЛЯ ПОЛОВ" (Кара-сал Борис Комбуй-оолович, Саая Буян Оюн-оолович, Куулар Лодой-Дамба Эртинеевич, Монгуш Долаана Сергеевна) отмечено юбилейной наградой (25 лет Российской Академии Естествознания)
Медаль Альфреда Нобеля

Оформление наградных документов и заказ каталога