Результат интеллектуальной деятельности: КОМПЛЕКСНАЯ ДОБАВКА ДЛЯ КЕРАМИЧЕСКИХ САНИТАРНО-ТЕХНИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Изобретение относится в керамической промышленности, в частности к области получения комплексных добавок, которые могут быть использованы в производстве керамических санитарно-технических изделий.

Из уровня техники известна комплексная добавка, которая применяется для производства изделий санитарной керамики [Косенко В.Г., Петров А.А., Протасова Л.Г. Перспективное направление в развитии производства изделий санитарной керамики // Стекло и керамика, 2000, №2, с. 10-18], содержащая дорогостоящий импортный электролит реотан в комплексе с кальцинированной содой и жидким стеклом при следующем массовом соотношении компонентов:

Недостатком аналога является высокая стоимость импортного электролита.

Наиболее близким к предполагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является комплексная органоминеральная добавка [Слюсарь А.А. Реологические свойства и агрегативная устойчивость водных минеральных суспензий с модификаторами на основе оксифенолфурфурольных олигомеров: дис.… докт. тех. наук: 02.00.11 / А.А. Слюсарь. - Белгород: БГТУ им. В.Г. Шухова. 2009. 408 с.], содержащая суперпластификатор СБ-5, кальцинированную соду и жидкое стекло при следующем массовом соотношении компонентов:

Существенным недостатком прототипа является недостаточная подвижность шликерной керамической массы при уменьшении ее влажности, что существенно снижает прочность керамических изделий и, как следствие, низкое качество готовой продукции.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение показателей качества керамической продукции.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в увеличении подвижности шликерной керамической массы при уменьшении ее влажности.

Технический результат достигается тем, что комплексная добавка для керамических санитарно-технических изделий состоит из суперпластификатора, кальцинированной соды (карбоната натрия) и жидкого стекла, причем в качестве суперпластификатора используется суперпластификатор СБ-3, при соотношении компонентов:

Добавка СБ-3 известна как суперпластификатор для бетонных смесей [Ломаченко В.А., Косухин М.М., Ломаченко С.М., Шаблицкий В.Н. Действие суперпластификатора СБ-3 на бетонные смеси и бетоны // Строительные материалы. 2005. №6. С. 34-35]. Суперпластификатор СБ-3 (ТУ 24.211-80) представляет собой продукты поликонденсации отходов производства резорцина с формальдегидом. Для приготовления суперпластификатора СБ-3 используются отходы производства резорцина по ТУ-14-05-01-83, формалин по ГОСТ 1625-75, едкий натр технический по ГОСТ 2263-79. Суперпластификатор СБ-3 по ГОСТ 12.1.007-76 относится к веществам 4 класса опасности (малоопасные вещества).

Кальцинированную соду (карбонат натрия) и жидкое стекло широко применяют в керамической промышленности. Однако введение в шликерные керамические массы кальцинированной соды (карбоната натрия) или жидкого стекла в качестве самостоятельных электролитов, как и введение суперпластификатора СБ-3 не приводит к столь эффективному разжижению шликерной керамической массы, как введение комплекса, содержащего СБ-3, кальцинированную соду (карбоната натрия) и жидкое стекло. Это связано с тем, что шликерные керамические массы являются сложной многокомпонентной системой и для эффективного разжижения необходимы комплексы, состоящие из нескольких компонентов.

Экспериментально проведен сопоставительный анализ реологических параметров и показателей качества известного и предлагаемого составов шликерной керамической массы (таблица 1, 2).

Для этих целей готовили шликерные керамические массы методом помола в шаровой мельнице: известный состав (состав 1) и предлагаемый состав (состав 2). Компонентами данных масс являются: глинистые (53 мас.%) и отощаюшие (32 мас.%) материалы, плавни (15 мас.%.). Тонкость помола определяли по остатку на сите 0063 (1,5-2%). Массовая доля дисперсной фазы составляла 60 %.

Реологические свойства шликерных керамических масс изучали на приборе "Реотест-2М" с коаксиальными цилиндрами. Скорость вращения рабочего цилиндра изменяли от 0,33 с^-1 до 146 с^-1. По результатам измерений строили реологические кривые. Аппроксимацию реологических кривых проводили по уравнению Оствальда Бингама-Шведова и Ньютона Предельное динамическое напряжение сдвига (τ₀) уравнения Бингама-Шведова определяли как отрезок на оси сдвигающих напряжений, получаемый при аппроксимации прямолинейного участка реологической кривой. Пластическую вязкость (η_пл.) определяли как тангенс угла наклона прямой к оси скорости сдвига.

Подвижность шликерных керамических масс с влажностью W=32% оценивали по времени истечения 100 мл данных масс после выдерживания их в покое в течение 30 с (первая текучесть) и в течение 30 мин (вторая текучесть), а также определяли коэффициент загустевания (К) и скорость набора массы. Из данных шликерных керамических масс отливали опытные образцы и обжигали при максимальной температуре обжига 1200°С.

Из таблицы 1 видно, что в составе 2 шликерной керамической массы с разработанной комплексной добавкой по сравнению с составом 1 шликерной керамической массы наблюдается снижение динамического напряжения сдвига, времени истечения, коэффициента загустевания и увеличение скорости набора массы. Это свидетельствует о переходе от структурированного характера течения к ньютоновскому, о повышении агрегативной устойчивости, а также об улучшении его фильтрационных свойств шликерной керамической массы, что, в свою очередь, сокращает продолжительность технологического процесса и позволяет увеличить объем выпускаемой продукции.

Разработанная комплексная добавка увеличивает плотность керамических образцов (таблица 2), что обусловлено более плотной упаковкой частиц и является результатом увеличения содержания дисперсной фазы в шликерной керамической массе. Более плотная однородная структура образцов благоприятно влияет на процесс спекания, в результате чего снижается пористость и увеличивается прочность готовых изделий, что значительно сокращает брак продукции на всех стадиях технологического процесса.

Экспериментально установлено, что предлагаемая комплексная добавка, содержащая суперпластификатор СБ-3, кальцинированную соду (карбонат натрия) и жидкое стекло, может вводиться в шликерные керамические массы в любой последовательности совместно или раздельно в виде порошка или растворов плотностью 1,30 г/см³ из расчета 0,1% от массы сухого вещества суспензии.

Из приведенного выше примера видно, что заявленная комплексная добавка позволяет получить шликерную керамическую массу с меньшей влажностью при сохранении ее подвижности, что повышает показатели качества керамической продукции. Таким образом, заявленный технический результат достигнут.