Чорний керамічний пігмент

Чорний керамічний пігмент, що включає основний сировинний компонент, що містить SiO2, Al2O3, Fе2О3, СаО, К2О, Na2O, Со2О3 і Сr2О3, який відрізняється тим, що як основний сировинний компонент містить мартенівський шлак, що додатково містить FeO, MnO, ТіО2, MgO і ZnO при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: SiO2 18,80-28,20 Аl2О3 4,80-5,20 СаО 11,60-20,80 К2О 0,20-0,50 Na2O 0,08-0,10 Со2О3 13,60-17,00 Сr2О3 7,70-10,50 Fe2O3 11,10-15,50 FeO 4,80-6,50 MnO 1,00-2,50 ТіО2 0,40-0,50 MgO 9,10-10,20 ZnO 0,10-0,15. Запропонований винахід відноситься до технології отримання керамічних пігментів, які використовуються для виготовлення глазурованих виробів сіро- і чорної колірної гами художньодекоративного, господарчого та санітарнотехнічного призначення, а також ангобних покриттів для будівельної кераміки. Відомий керамічний пігмент чорного кольору, який містить, мас.%: Cr2О3 16,76-24,39; Fe2O3 25,68-27,79; NiO 22,57-26,19; MnO 23,10-27,30; 2СаО·3В2О3 1,96-2,91 [А.с. 1393810 СССР, МКИ4 С03С1/04. Керамический пигмент черного цвета / И.В. Пищ, Т.Н. Ротман и др. (СССР). - №4066118/31-33; Заявл. 05.05.86; Опубл. 07.05.88, Бюл. №17]. Недоліками вказаного пігменту є обмеженість температури використання (до 1000°С), а також великий вміст вартісних компонентів (оксидів нікелю та хрому відповідно до 26,19 і 24,39мас.%). Відома також шихта для отримання пігменту чорного кольору, яка містить CrО3, NiO і додатково металічний хром у стехіометрічному співвідношенні необхідному для утворення хромнікелєвої 6 шпінелі NiCr2O4 [Пат. 2029746 Росія, МКИ С03С1/04. Шихта для получения пигмента черного цвета / Н.Н. Тимохин, М.Д. Нерсесян, И.П. Боровинская. - №5060660/33; Заявл. 31.08.92; Опубл. 27.02.95, Бюл. №6]. Недоліками такого пігменту є: - вміст токсичного хромового ангідриту (CrО 3); - складність технології одержання, яка обумовлена необхідністю використання високотемпературного реактора для синтезу пігменту. Крім того відомий керамічний пігмент чорного кольору, який містить, мас.%: SiO2 21,6-29,5; Аl2О3 4,8-6,4; Fe2O3 18,4-28,1; СаО 17,7-27,5; MgO 0,1-0,3; Na2O 0,8-1,1; (19) UA (11) 89326 (13) (21) a200811325 (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 1131841, 30.12.1984, A SU 319575, 02.11.1970, A RU 2006144282, 20.06.2008, A RU 2318739, 10.03.2008, C1 C2 1 3 89326 4 K2О 0,7-1,1; що забезпечує формування скло- та ангобних покСо2О3 6,0-12,5; риттів насиченого чорного кольору при невеликій Ni2O3 9,7-13,7 його кількості за рахунок використання в якості [А.с. 580203 СССР, МКИ2 С04В41/06. Керамиосновного компонента - мартенівського шлаку ческий пигмент черного цвета / А.И. Шушанашвишляхом активної взаємодії в процесі випалу його ли, Д.Л. Харашвили, (СССР). - №2147174/33; Заскладових (зокрема, оксидів заліза) з іншими комявл. 23.06.75; Опубл. 15.11.77, Бюл. №42]. понентами пігментної шихти і утворенням сполук Недоліком зазначеного пігменту є: типу шпінелей, які і виступають в якості основних - висока температура випалу (до 1280°С); хромофорів при формуванні стійкого та інтенсив- обмежана максимальна температура викориного чорного забарвлення. стання (800-1000°С); Поставлена задача вирішується тим, що відо- великий вміст вартісного компоненту - окиду мий керамічний пігмент, який включає SiO 2, Аl2О3, нікелю (до 13,7мас.%). Fe2O3, CaO, K2О, Na2O, Со2Оз і Cr2О3 відповідно Також відомий керамічний пігмент чорного кодо винаходу додатково містить FeO, MnO, TiO2, льору, який містить, мас.%: MgO і ZnO при наступному співвідношенні компоSiO2 15,72-19,21; нентів, мас.%: Аl2О3 4,89-5,95; SiO2 18,80-28,20 Fe2O3 16,63-18,15; Аl2О3 4,80-5,20 Cr2О3 39,00-41,00; СаО 11,60-20,80 СаО 1,76-2,16; K2О 0,20-0,50 MgO 0,79-0,97; Na2O 0,08-0,10 ТіО2 0,17-0,21; Сo2О3 13,60-17,00 МnО 0,01-0,03; Cr2О3 7,70-10,50 Na2O 0,95-1,16; Fe2O3 11,10-15,50 K2О 0,56-0,68; FeO 4,80-6,50 CuO 14,00-16,00 MnO 1,00-2,50 [A.c. 783287 СССР, МКИ3 С04В41/06. КерамиТіО2 0,40-0,50 ческий пигмент черного цвета / К.С. Кутателадзе, MgO 9,10-10,20 Г.Г. Гаприндашвили, И.В. Джакобия, (СССР). ZnO 0,10-0,15, №2729568/29-33; Заявл. 26.02.79; Опубл. 30.11.80, причому в якості основного сировинного комБюл. №44]. поненту використовують мартенівський шлак. Недоліками зазначеного пігменту є: Сутність винаходу полягає в наступному. - вузький інтервал та обмежана максимальна Готують шихту, в якості сировинних компонентемпература використання (950-1000°С); тів якої виступає попередньо подрібнений і магніт- великий вміст вартісних компонентів (окидів но збагачений мартенівський шлак, а також оксиди хрому та міді відповідно до 41 і 16мас.%); кобальту та хрому, сумісним тонким помелом в - необхідність введення великої кількості пігкульовому млині до розміру повногопроходження менту для досягнення інтенсивності ефекту забарчасток крізь сито 10000отв/см після чого її заванвлення (до 15мас.%); тажують у капселя та випалюють з витримкою при Найбільш близьким до запропонованого винамаксимальній температурі 1150-1200°С на протязі ходу є керамічний пігмент чорний, що включає 1 години. мас.%: Мартенівський шлак є вторинним продуктом SiO2 33,6-44,6; металургійного виробництва, який утворюється в Аl2О3 10,0-10,9; наслідок високотемпературної взаємодії складоFe2O3 23,0-30,8; вих вихідної сировини як між собою, так і газовим СаО 5,0-5,9; середовищем з наступним різким охолодженням Na2O 0,3-0,5; розплаву, що утворився; представлений достатньо K2О 2,1-3,3; великою кількістю забарвлюючих оксидів (насамСо2О3 5,0-10,0; перед заліза, а також марганцю, хрому та інших до Cr2О3 5,0-10,00 30мас.% і більше) та відрізняється значним вміс[А.с. 1131841 СССР, МКИ3 С03С1/04. Керамитом склофази і, як наслідок, володіє підвищеною ческий пигмент черный / А.И. Шушанашвили, Н.Г. реакційною здатністю. Крім того, мартенівським Рухадзе и др., (СССР). - №3570256/29-33; Заявл. шлаком до складів пігменту вноситься велика кіль28.03.83; Опубл. 30.12.84, Бюл. №48] - (прототип). кість оксидів кремнію, алюмінію, кальцію та магнію, Недоліками прототипу є: а також ефективні флюсуючі компоненти (оксиди - висока температура випалу (до 1250°С); калію, натрію і діоксид титану), які традиційно вво- необхідність введення великої кількості пігдяться за рахунок використання дорогокоштуючих менту для досягнення ефекту інтенсивного забарприродних складових і сприяють зниженню темпевлення (до 10мас.%). ратури синтезу керамічних пігментів. Задачею винаходу є розробка складів кераміХімічний склад мартенівського шлаку наведечного пігменту зі зниженою температурою синтезу, ний у табл. 1. 5 89326 6 Таблиця 1 Хімічний склад пігментної частини мартенівського шлаку, мас.% Вміст компонентів Найменування сировини SiO2 Аl2О3 ТіО2 СаО MgO K2О Na2O Cr2О3 Fe2O3 FeO MnO ZnO Мартенівський 25,4-35,3 6,5-7,0 0,5-0,6 15,6-26,0 12,3-12,8 0,2-0,6 0,1-0,12 1,6-2,0 15,0-19,3 6,5-8,2 1,3-3,2 0,1-0,2 шлак В процесі синтезу запропонованого керамічного пігменту завдяки відзначеним особливостям шлаку активно відбуваються процеси, що супроводжуються утворенням нових кристалічних сполук, які, в свою чергу, виступають в ролі стійких хромофорів і сприяють 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 дальше введення до складу глазурей чи ангобів в кількості до 6мас.ч. (понад 100мас.% їх сухої складової). Одержані після випалу покриття, які містять запропонований пігмент, відрізняються високою якістю, рівномірним яскравим та стабільним чорним кольором в широкому температурному інтервалі (1150-1250°С). Приклади конкретного виконання винаходу наведені в табл. 2 і 3. Таблиця 2 Хімічний склад запропонованого пігменту Номер пігменту 1 2 3 4 5 Прототип SiO2 Аl2О3 18,80 4,85 20,40 5,20 26,05 4,80 27,17 4,99 28,20 5,19 38,70 10,30 СаО 19,23 20,80 11,60 12,03 12,51 5,70 K2О 0,44 0,50 0,20 0,18 0,18 2,90 Вміст компонентів, мас.% Na2O Сo2О3 Cr2О3 Fe2O3 FeO 0,08 17,00 10,21 11,10 6,05 0,09 13,60 7,70 12,00 6,50 0,08 17,00 10,50 14,31 4,80 0,08 15,40 9,24 14,87 4,99 0,10 13,60 8,00 15,50 5,19 0,40 8,00 6,00 28,00 MnO 2,34 2,50 1,00 1,02 1,06 ТіО2 0,40 0,41 0,43 0,45 0,50 MgO 9,40 10,20 9,10 9,44 9,82 ZnO 0,10 0,10 0,13 0,14 0,15 Таблиця 3 Характеристики запропонованого пігменту та покриттів, отриманих з їх введенням Номер пігменту 1 2 3 4 5 Прототип Характеристики пігменту глазурного покриття Колір (візуальна Температура синКоефіцієнт дифузного Колір (візуальна оцінка) оцінка) тезу, °С відбиття, % Чорний 1200 Інтенсивний чорний 2,90 Чорний 1200 Чорний 3,49 Інтенсивний чорний зі слабким Чорний 1200 3,13 синюватим відтінком Чорний 1200 Інтенсивний чорний 3,10 Чорний 1200 Чорний 3,67 Чорний 1250 Чорний Аналіз приведених даних свідчить про те, що запропонований склад керамічного пігменту у межах заданого кількісного співвідношення компонентів дозволяє знизити температуру його синтезу (на 50-100°С) і разом з цим у порівняно невеликій кількості (6мас.ч.) забезпечує отримання інтенсивного та стійкого чорного забарвлення покриттів, випалених у достатньо широкому інтеКомп’ютерна верстка О. Гапоненко рвалі (1150-1250°С), що, в свою чергу, суттєво позначиться на зниженні собівартості керамічних виробів в цілому. Запропонований винахід може бути успішно використаний для отримання кольорової як глазурованої, так і ангобованої кераміки 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