СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНЫХ МИНЕРАЛОВ Российский патент 2005 года по МПК C03C1/04 C04B41/86 

Описание патента на изобретение RU2255911C1

Изобретение относится к области получения керамических пигментов для декорирования фарфоровых и фаянсовых изделий.

Известен способ получения термостойких пигментов для керамических материалов с использованием механохимии [РЖХ, 1999 - №21. Чайкина М.В., Винокурова О.Б., Аввакумов Е.Г. //Конференция “Материалы Сибири”, Барнаул, 1998]. Он позволяет заменить многочасовой помол суспензий исходных веществ в обычных мельницах активацией в течение 2-10 часов в планетарных мельницах и других интенсивных аппаратах. В процессе механической активации смеси исходных компонентов происходит частичная аморфизация веществ и образование кластеров, что позволяет снизить температуру последующего обжига на 200-250° С. Недостатком данного способа является необходимость применения чистых химических веществ, использования энергонасыщенного оборудования. Кроме того, данный способ не реально использовать в промышленных условиях для производства пигментов в больших объемах.

Согласно другому способу получения неорганических пигментов [Авторское свидетельство СССР №1353787, кл. С 09 С 1/02, 1987], который взят за прототип для предлагаемого изобретения, природный диопсид 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 данного способа является то, что окрашивание происходит, в основном, в поверхностном слое зерен диопсида, поэтому полученные пигменты при обжиге в основном теряют окраску. По этой причине данные пигменты рекомендованы как неорганические (т.е. безобжиговые).

Задачей предлагаемого изобретения является повышение яркости керамических пигментов, полученных на основе природных минералов (диопсида, волластонита, тремолита, цеолита) за счет комплексного воздействия температуры 170-190° С и давления 0.8-1.2 МПа в процессе гидротермальной обработки (автоклавирования) смеси порошка минерала и раствора соли окрашивающего металла. Природные минералы измельчаются до остатка на сите №0063 не более 2%. Растворы солей хромофоров готовятся из расчета, чтобы концентрация ионов-хромофоров соответствовала предельной растворимости, что составляет от 4.0 до 15.6 г-ион/100 г раствора (табл. 1) в зависимости от вида соли. Загрузка автоклава производится в соответствии с объемными соотношениями 1:1-1:4 (порошок минерала: раствор хромофора). Приготовленная смесь подвергается автоклавированию в течение 1-3 часов, затем жидкость отделяется, а осадок сушится и обжигается при температуре 950-1100° С.

Яркость цвета можно регулировать как временем автоклавирования, так и концентрацией соли в растворе.

Давление менее 0.8 МПа неэффективно, поскольку не обеспечивает достаточного внедрения ионов-хромофоров в кристаллическую решетку минерала и не дает необходимой окраски пигментов. Повышение давления выше 1.2 МПа нецелесообразно, так как не приводит к видимому улучшению цвета.

В объемном соотношении порошка минерала 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.

Проведение гидротермальной обработки менее 1 часа не обеспечивает внедрения ионов-хромофоров в структуру минерала, автоклавирование более 3-х часов нецелесообразно.

Температура обжига пигментов зависит от типа структуры минерала температуры плавления минерала. Полученные пигменты опробовались в качестве подглазурных красок для декорирования майоликовых изделий.

Пример

Для приготовления раствора берут 26.58 г соли FeSO4·2О на 100 мл воды (исходя из предельной растворимости соли). Концентрация Fe2+ в полученном растворе составляет 4.23 г-ион/100 г раствора. Для получения керамического пигмента в автоклав загружают тонкомолотый волластонит и приготовленный раствор в объемном соотношении 1:4. Автоклавирование производят при температуре 190° С и давлении 1.2 МПа в течение 2-х часов. Жидкость отделяют на центрифуге, остаток высушивают и обжигают при температуре 1000° С. Полученный спек измельчают до прохождения через сито №0063 (10 000 отв/см2), наносят на обожженное изделие, которое затем глазуруют и повторно обжигают при температуре 1050° С. Полученный пигмент обладает следующими свойствами: доминирующая длина волны 650 нм, чистота тона 15 % (табл. 3).

Примеры получения пигментов предлагаемым способом приведены в таблице 2.

Полученные по данному способу пигменты в зависимости от введенного хромофора имеют розовую, светло-синюю, красно- и желто-коричневую, оливковую 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 КЕРАМИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНЫХ МИНЕРАЛОВ

Таблица 1.
Содержание ионов-хромофоров в растворах солей, г-ион/100 г раствора
Fe2+Со2+Cr3+Mn2+Сu2+4.0-4.24.0-10.04.0-9.24.0-8.84.0-15.6

Таблица 2.МинералВид красящего ионаСодержание ионов-хромофоров в растворах солей, г-ион/100 г раствораДавление при гидротермальной обработке, МПаТемпература при гидротермальной обработке, ° СТобж, ° Своллас тонитСо2+7.08170950цеолитСr3+8.010180950диопсидMn2+5.0121901000тремолитСu2+15.0121901000

Таблица 3.
Цветовые характеристики пигментов
ПигментКоординаты цветностидлина волны, нм λ Чистота тона, Р, %Цвет пигментовХYТобж=950° С.     *В-Мn0.360.3658020коричневыйВ-Сr0.330.345503оливковыйД-Fe0.370.3658421кирпичныйТобж-1000° С     Д-Мn0.340.346007кофейныйЦ-Fe0.380.3460215яр.рыже-корВ-Со0.210.2247827синийB-Fe0.400.3265015яр.красн-корT-Fe0.350.336205кр.-коричнВ-Сu0.300.314808бирюзовый*В - волластонит, Д - диопсид, Ц - цеолит, Т - тремолит

Похожие патенты RU2255911C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРДИЕРИТОВЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ 2006
  • Седельникова Мария Борисовна
  • Погребенков Валерий Матвеевич
  • Верещагин Владимир Иванович
RU2332366C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ НА ОСНОВЕ ВОЛЛАСТОНИТА 2002
  • Седельникова М.Б.
  • Неволин В.М.
  • Погребенков В.М.
RU2215715C1
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПИГМЕНТА СИНЕ-ЗЕЛЕНОГО ЦВЕТА 2008
  • Седельникова Мария Борисовна
  • Погребенков Валерий Матвеевич
RU2358922C1
НЕОРГАНИЧЕСКИЙ ПИГМЕНТ НА ОСНОВЕ ПИРОКСЕНОВ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2004
  • Радишевская Нина Ивановна
  • Егорова Лидия Александровна
  • Чапская Анастасия Юрьевна
  • Егорова Екатерина Юрьевна
  • Верещагин Владимир Иванович
RU2269553C2
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПИГМЕНТА СИНЕГО ЦВЕТА В СИСТЕМЕ CaO-MgO-SiO 2009
  • Седельникова Мария Борисовна
  • Погребенков Валерий Матвеевич
  • Лисеенко Наталья Владимировна
RU2424988C1
ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПИГМЕНТА СИНЕГО ЦВЕТА 2000
  • Седельникова М.Б.
  • Погребенков В.М.
  • Верещагин В.И.
  • Бондалетов В.Г.
  • Антонов И.Г.
  • Приходько С.И.
RU2184101C2
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПИГМЕНТА ОРАНЖЕВО-КОРИЧНЕВОГО ЦВЕТА 2004
  • Погребенков В.М.
  • Седельникова М.Б.
  • Неволин В.М.
  • Чапская А.Ю.
RU2255056C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО АЛЮМОКОБАЛЬТОКСИДНОГО ПИГМЕНТА НА ОСНОВЕ НАНОРАЗМЕРНОГО МЕЗОПОРИСТОГО СИНТЕТИЧЕСКОГО КСОНОТЛИТА 2010
  • Акатьева Лидия Викторовна
  • Гладун Виктор Деамидович
  • Холькин Анатолий Иванович
RU2493185C2
ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКОГО ПИГМЕНТА СО СТРУКТУРОЙ ГЕЛЕНИТА ЖЕЛТО-КОРИЧНЕВОГО ЦВЕТА 2009
  • Седельникова Мария Борисовна
  • Погребенков Валерий Матвеевич
  • Кауцман Екатерина Яковлевна
RU2389697C1
НЕОРГАНИЧЕСКИЙ ПИГМЕНТ НА ОСНОВЕ КРЕМНЕЗЕМА И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2008
  • Радишевская Нина Ивановна
  • Чапская Анастасия Юрьевна
  • Егорова Лидия Александровна
  • Касацкий Николай Григорьевич
  • Найбороденко Юрий Семенович
  • Верещагин Владимир Иванович
  • Максимов Юрий Михайлович
RU2404216C2

Реферат патента 2005 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ПИГМЕНТОВ НА ОСНОВЕ ПРИРОДНЫХ МИНЕРАЛОВ

Изобретение относится к области получения керамических пигментов для декорирования фарфоровых и фаянсовых изделий, а также для окрашивания керамических масс и глазурей. Способ заключается в том, что смесь порошка минерала и раствора хромофора с концентрацией 4.0-15.6 г-ион/100 г раствора подвергают гидротермальной обработке (автоклавированию) при температуре 170-190°С и давлении 0.8-1.2 МПа. Осадок отжимают, сушат и обжигают при температуре 950-1100°С. Минерал выбирают из группы: диопсид, волластонит, тремолит и цеолит. В качестве хромофоров используют соли металлов 3-d подгруппы. Данный способ позволяет снизить температуру обжига пигментов по сравнению с традиционной на 200-300°С и повысить их яркость за счет более интенсивного проникновения ионов-хромофоров в структуру минерала еще на стадии гидротермальной обработки. Полученные пигменты устойчивы к действию высоких температур и расплавленной глазури. 3 табл.

Формула изобретения RU 2 255 911 C1

Способ получения керамических пигментов на основе природных минералов, включающий обработку порошка природного минерала растворами солей металлов 3-d подгруппы, отделение осадка, сушку, отличающийся тем, что смесь минерала из группы диопсид, волластонит, тремолит и цеолит и раствора соли с концентрацией иона-хромофора 4,0-15,6 г-ион/100 г раствора подвергают автоклавированию в течение 1-3 ч при температуре 170-190°С и давлении 0,8-1,2 МПа, осадок обжигают при температуре 950-1100°С.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2005 года RU2255911C1

Способ получения неорганических пигментов 1985
  • Верещагин Владимир Иванович
  • Майдуров Владимир Анатольевич
SU1353787A1
Способ окрашивания глазури 1982
  • Субботин Дмитрий Максимович
  • Милашевский Иван Иосифович
SU1020405A1
Способ получения изумрудного хромового пигмента 1970
  • Бадич В.Д.
  • Торокин А.Н.
SU452222A1
0
SU290421A1
0
SU247203A1
GB 753052 A, 18.07.1956.

RU 2 255 911 C1

Авторы

Седельникова М.Б.

Неволин В.М.

Погребенков В.М.

Даты

2005-07-10Публикация

2003-10-14Подача