Коричневий керамічний пігмент

Коричневий керамічний пігмент, що включає основний сировинний компонент, що містить SiO 2, Al2O3, Fe2O3, ТіО2, СаО, MgO, K2O, Na2O, Сr2О3, який відрізняється тим, що як основний сировинний компонент містить мартенівський шлак, що додатково містить FeO, MnO, ZnO та NiO при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: SiO2 18,10-28,70 Аl2О3 4,60-5,30 ТiО2 0,40-0,50 СаО 11,20-21,10 MgO 8,80-10,40 К2О 0,15-0,50 Na2O 0,08-0,10 Сr2О3 17,60-20,70 NiO 2,40-9,30 Fe2O3 10,70-15,70 FeO 4,60-6,70 MnO 1,00-2,60 ZnO 0,10-0,15. Запропонований винахід відноситься до технології отримання керамічних пігментів, які використовуються для виготовлення глазурованих виробів коричневої колірної гами художньодекоративного, господарчого та санітарнотехнічного призначення, а також можуть бути застосовані при виготовленні ангобних покриттів для будівельної кераміки. Відомий керамічний пігмент коричневого кольору, який містить, мас. %: SiO2 15,06-23,33; Fe2O3 2,82-4,70; Na2O 2,28-3,26; Cr2O3 24,87-34,82; ZnO 19,90-29,85; ZrO2 11,94-17,91; F2 4,22-6,03 [A.c. 1299991 СССР, МКИ4 С03С1/04. Керамический пигмент коричневого цвета /М.С. Бибилашвили, Н.С. Белостоцкая, (СССР). - №3895982/29-33; Заявл. 01.04.85; Опубл. 30.03.87, Бюл. №12]. Недоліками вказаного пігменту є великий вміст вартісних компонентів (оксиду цинку та діоксиду цирконію відповідно до 29,85 і 17,91 мас. %), а також токсичного фтору (до 6,03мас. %). Відомий також керамічний пігмент коричневого кольору, який містить, мас. %: SiO2 1,10-2,40; Аl2О3 0,89-1,08; Fe2O3 21,90-23,10; ТіО2 9,30-11,01; СаО 0,99-1,14; MgO 0,40-0,62; Na2O 0,32-0,54; К2О 0,240,36; FeO 22,70-27,00; ZnO 33,04-38,56; MnO 1,041,20; P2O5 0,21-0,41; V2O5 0,25-0,30 [Пат. 2248333 7 Россия, МКИ С03С1/04, С04В41/86. Керамический пигмент коричневого цвета /Н.Ф. Щербина, Т.В. Кочеткова, В.И. Елисеева. - №2003119671/03; Заявл. 30.06.2003; Опубл. 20.03.2005, Бюл. №8]. Недоліками такого пігменту є: - обмежена максимальна температура використання (до 1080°С); - довготривала витримка при кінцевій температурі випалу (3 години); - великий вміст оксиду цинку (до 38,56мас. %). Крім того відомий керамічний пігмент, який містить, мас. %: SiO2 34,92-37,83; Аl2О3 10,81-11,70; Fe2O3 40,19-44,79; ТіО2 0,38-0,42; СаО 3,92-4,23; MgO 1,78-1,93; МnО 0,05-0,07; Na2O 2,22-2,28; К2О 1,24-1,35 [А.с. 817021 СССР, МКИ3 С04В41/06. Керамический пигмент /К.С. Кутателадзе, Г.Г. Гаприндашвили, И.В. Джакобия, (СССР). №2729567/29-33; Заявл. 23.02.79; Опубл. 30.03.81, Бюл. №12]. Недоліком зазначеного пігменту є: (19) UA (11) 89325 (13) (21) a200811324 (22) 19.09.2008 (24) 11.01.2010 (46) 11.01.2010, Бюл.№ 1, 2010 р. (72) ЗАЙЧУК ОЛЕКСАНДР ВІКТОРОВИЧ, БІЛИЙ ЯКІВ ІВАНОВИЧ, МІНАКОВА НАТАЛІЯ ОЛЕКСАНДРІВНА, ШОВКОПЛЯС ОЛЕНА ВАДИМІВНА, ПІВОВАРОВ ОЛЕКСАНДР АНДРІЙОВИЧ, ПИВОВАРОВ ЮРІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ, РОЗБЕЙКО ВІКТОР ПЕТРОВИЧ (73) ЗАЙЧУК ОЛЕКСАНДР ВІКТОРОВИЧ, БІЛИЙ ЯКІВ ІВАНОВИЧ, МІНАКОВА НАТАЛІЯ ОЛЕКСАНДРІВНА, ШОВКОПЛЯС ОЛЕНА ВАДИМІВНА, ПІВОВАРОВ ОЛЕКСАНДР АНДРІЙОВИЧ, ПИВОВАРОВ ЮРІЙ ОЛЕКСАНДРОВИЧ, РОЗБЕЙКО ВІКТОР ПЕТРОВИЧ (56) SU 1375586, 23.02.1986, A1 SU 937367, 23.06.1982, A1 SU 404792, 22.10.1973, A1 RU 2248333, 20.03.2005, C1 RU 2323170, 27.04.2008, C1 C2 1 3 89325 4 - вузький інтервал та обмежена максимальна Поставлена задача вирішується тим, що відотемпература використання (950-1000°С); мий керамічний пігмент, який включає SiO 2, Аl2О3, - можливість отримання вузької гами кольорів Fe2O3, TiO2, CaO, MgO, K2O, Na2O, Cr2O3 і NiO від(лише коричневого забарвлення); повідно до винаходу додатково містить FeO, MnO і - необхідність введення великої кількості пігZnO при наступному співвідношенні компонентів, менту для досягнення ефекту забарвлення (до мас. %: 15мас. %). SiO2 18,10-28,70 Також відомий керамічний пігмент коричневого Аl2О3 4,60-5,30 кольору, який містить, мас. %: SiO 2 62,81-64,73; ТiО2 0,40-0,50 Аl2О3 8,02-8,71; Fe2O3 3,62-3,78; ТiO2 0,38-0,47; СаО 11,20-21,10 СаО 7,15-8,41; MgO 0,01-0,04; Na2O 1,64-2,40; К2О MgO 8,80-10,40 2,33-2,42; МnО 9,48-11,53; SO3 1,06-1,18 [А.с. К2О 0,15-0,50 4 1337355 СССР, МКИ С03С1/04. Керамический Na2O 0,08-0,10 пигмент коричневого цвета /Г.М. Какабадзе, Э.А. Сr2О3 17,60-20,70 Боржоян, Р.Д. Хачидзе, (СССР). - №4051736/29NiO 2,40-9,30 33; Заявл. 07.04.86; Опубл. 15.09.87, Бюл. №34]. Fe2O3 10,70-15,70 Недоліками зазначеного пігменту є: FeO 4,60-6,70 - можливість отримання вузької гами кольорів MnO 1,00-2,60 (лише коричневого забарвлення); ZnO 0,10-0,15, - довготривала витримка при максимальній причому в якості основного сировинного комтемпературі випалу пігменту (3 години). поненту використовують мартенівський шлак. Найбільш близьким до запропонованого винаСутність винаходу полягає в наступному. ходу є керамічний пігмент коричневого кольору, Готують шихту, в якості сировинних компоненщо включає мас. %: SiO2 56,31-70,60; Аl2О3 10,11тів якої виступає попередньо подрібнений і магніт12,68; Fe2O3 1,40-3,18; ТіО2 0,20-0,25; СаО 1,90но збагачений мартенівський шлак, а також оксиди 3,52; MgO 0,13-0,16; Na2O 0,39-0,47; К2О 2,13-2,67; хрому та нікелю, сумісним тонким помелом в куСr2О3 3,73-9,07; NiО 2,03-4,95; CuO 4,11-10,01 [А.с. льовому млині до розміру повного проходження 1375586 СССР, МКИ4 С03С1/04. Керамический часток крізь сито 10000отв/см2 після чого її заванпигмент коричневого цвета /И.В. Цилык, Б.И. Мотажують у капселя та випалюють з витримкою при роз и Ю.М. Медведев, (СССР). - №4037253/29-33; максимальній температурі 1150-1200°С на протязі Заявл. 29.01.86; Опубл. 23.02.88, Бюл. №7] - (про1 години. тотип). Мартенівський шлак є вторинним продуктом Недоліками прототипу є: металургійного виробництва, який утворюється в - вузький інтервал і обмежена максимальна наслідок високотемпературної взаємодії складотемпература використання (до 980-1000°С); вих вихідної сировини як між собою, так і газовим - необхідність введення великої кількості пігсередовищем з наступним різким охолодженням менту для досягнення ефекту забарвлення (до розплаву, що утворився; представлений достатньо 15мас. %). великою кількістю забарвлюючих оксидів (насамЗадачею винаходу є розробка складів кераміперед заліза, а також марганцю, хрому та інших до чного пігменту стійкого до дії високих температур, 30мас. % і більше) та відрізняється значним вмісзі зниженими матеріальними та енергозатратами, том склофази і, як наслідок, володіє підвищеною що забезпечує формування скло- та ангобних покреакційною здатністю. Крім того, мартенівським риттів широкої коричневої гами при невеликій його шлаком до складів пігменту вноситься велика кількількості за рахунок використання в якості основкість оксидів кремнію, алюмінію, кальцію та магнію, ного компонента - мартенівського шлаку шляхом а також ефективні флюсуючі компоненти (оксиди активної взаємодії в процесі випалу його складокалію, натрію і діоксид титану), які традиційно ввових (зокрема, оксидів заліза) з іншими компонендяться за рахунок використання дорогокоштуючих тами пігментної шихти і утворенням сполук типу природних складових і сприяють зниженню темпешпінелей, які і виступають в якості основних хроратури синтезу керамічних пігментів. мофорів при формуванні стійкого коричневого заХімічний склад мартенівського шлаку наведебарвлення. ний у табл. 1. Таблиця 1 Хімічний склад пігментної частини мартенівського шлаку, мас. % Найменування сировини Мартенівський шлак SiO2 25,435,3 Al2O3 6,57,0 TiO2 0,50,6 CaO 15,626,0 MgO 12,312,8 В процесі синтезу запропонованого керамічного пігменту завдяки відзначеним особливостям шлаку активно протікають процеси, що супроводжуються утворенням нових кристалічних сполук, які виступають в ролі стійких хромофорів і сприя Вміст компонентів K2O Na2O Cr2O3 Fe2O3 0,20,11,615,00,6 0,12 2,0 19,3 FeO 6,58,2 MnO 1,33,2 ZnO 0,10,2 ють інтенсивному забарвленню склопокриттів чи ангобів при подальшому високотемпературному випалі. Після синтезу пігменту здійснюють його тонкий помел до розміру часток не більше 5-10мкм і по 5 89325 6 дальше введення до складу глазурей чи ангобів в ним забарвленням від світло-коричневого до темкількості до 6мас.ч. (понад 100мас. % їх сухої но-коричневого в широкому температурному інтескладової). Одержані після випалу покриття, які рвалі (1150-1250°С). містять запропонований пігмент, відрізняються Приклади конкретного виконання винаходу високою якістю, рівномірним яскравим та стабільнаведені в табл. 2 і 3. Таблиця 2 Хімічний склад запропонованого пігменту Вміст компонентів, мас. % Номер пігменту SiO2 Al2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Cr2O3 NiO Fe2O3 FeO MnO ZnO CuO 1 2 3 4 5 Прототип 18,10 19,32 20,65 25,23 28,70 56,31 4,68 4,98 5,30 4,60 5,28 10,11 0,40 0,39 0,41 0,41 0,50 0,20 18,55 19,74 21,10 11,20 12,72 3,52 9,12 9,71 10,40 8,80 9,97 0,13 0,42 0,45 0,50 0,15 0,19 2,13 0,08 0,08 0,09 0,08 0,10 0,39 20,50 19,14 17,60 20,70 17,93 9,07 9,30 6,10 2,40 9,30 2,40 4,95 10,70 11,38 12,15 13,80 15,70 3,18 5,80 6,22 6,70 4,60 5,28 2,25 2,40 2,60 1,00 1,08 0,10 0,09 0,10 0,13 0,15 10,01 Таблиця 3 Характеристики запропонованого пігменту та покриттів, отриманих з їх введенням Характеристики Номер пігменту пігменту глазурного покриття Колір (візуальна оцінка) Колірний тон ( ), нм Коефіцієнт дифузного відбиття, % 1 Темно-коричневий 685 15,40 2 3 4 5 Прототип Темно-коричневий Коричневий Темно-коричневий Коричневий Коричневий 670 610 700 630 595 15,83 17,60 15,16 16,34 27,00 Аналіз приведених даних свідчить про те, що запропонований склад керамічного пігменту у межах заданого кількісного співвідношення складових компонентів, введений у невеликій кількості (до 6мас.ч.), дозволяє отримати широкий спектр інтенсивності стійкого коричневого забарвлення покриттів ( =600-630нм), випалених у високотемпературному інтервалі (1150-1250°С), що, в свою Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Колір (візуальна оцінка) Темно-коричневий з фіолетовим відтінком Темно-коричневий Світло-коричневий Темно-коричневий Коричневий Колірний тон ( ), нм Коефіцієнт дифузного відбиття, % 625 4,65 620 600 630 612 5,30 10,80 4,09 8,10 чергу, дозволить значно розширити сферу застосування такого барвника, а також суттєвим чином позначиться на зниженні собівартості керамічної продукції в цілому. Запропонований винахід може бути успішно використаний для отримання кольорових як глазурованих, так і ангобованих керамічних виробів різного функціонального призначення. Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601