PL161100B1

PL161100B1 - Sposób wytwarzania szkliwa w zakresie barw od żółtej do czerwonej

Info

Publication number: PL161100B1
Application number: PL27522988A
Authority: PL
Inventors: Zygmunt Strzeszewski; Pawel Zawadzki; Janina Adamczyk; Wladyslaw Kapera; Henryk Kycia; Wojciech Chmielecki; Michal Hnatyszak; Andrzej Oleksiewicz; Roman Tymoszuk; Michal Bartula
Original assignee: Inst Szkla I Ceramiki
Priority date: 1988-10-13
Filing date: 1988-10-13
Publication date: 1993-05-31
Also published as: PL275229A1

Abstract

Sposób wytwarzania szkliwa w zakresie barw od żółtej do czerwonej z dwóch fryt A i B i dodatkiem barwnika na bazie selenu i kadmu do gotowych fryt zawierających tlenki S1O2, NazO, K2O, L12O, B2O3, AI2O3, ZnO, BaO, MgO, CaO, ZrO2, PbO, CdO, SeO, znamienny tym, że do fryty A rozdrobnionej do wielkości ziarna 50 mikrometrów zawierającej 46,0-51,0% wagowych S1O2, 7,5-11,0% wagowych NazO + KzO, w tym 0,2-2,2% wagowych L12O, 12,1-16,0% wagowych B2O3, 6,6-9,9% wagowych AI2O3, 3,1-4,6% wagowych ZnO, 0,1-2,0% wagowych BaO, 0,0-2,0% wagowych MgO, 0,2-1,0% wagowych ZrO2, 13,2-17,1% wagowych PbO, dodaje się barwnika w postaci Cd (S, Se) o uziarnieniu do 20 mikrometrów w proporcji od 9:1 do 10:1,5, miesza się dokładnie, następnie 35-45 części wagowych tej mieszaniny łączy się z 55-65 częściami wagowymi fryty B zawierającej 56,1-68,6% wagowych S1O2,9,3-14,8% wagowych NazO + K2O, w tym 0,5-2,8% wagowych L12O, 10,8-18,9% wagowych B2O3, 3,1-5,2% wagowych AI2O3, 5,0-7,0% wagowych ZnO, 0,0-3,0% wagowych BaO, 0,0-2,1% wagowych CaO, 1,1-2,9% wagowych ZrO2,0,5-3,0% wagowych CdO, 0,1-2,0% wagowych SeO, po czym prasuje się kształtki, które po wysuszeniu do wilgotności 1,3-1,5% wagowych, spieka się w temperaturze 1010-1080 K, frytuje na mokro na sucho, miele się na mokro z kaolinem w proporcji 19:1 do uzyskania uziarnienia 50 mikrometrów.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania szkliwa w zakresie barw od żółtej do czerwonej, zwłaszcza wypalanego w temperaturze powyżej 1300 K.

Znane są sposoby otrzymywania szkliwa o barwie od żółtej do czerwonej oparte na barwniku na bazie selenu i kadmu. Otrzymane szkliwa nadają się do wypalania na czerepie ceramicznym tylko do temperatury 1080 K. Użyte do szkliwienia wyrobów wypalanych w temperaturach wyższych tracą barwę i stają się bezbarwne. Takie sposoby wytwarzania szkliw nie nadają się do szkliw na przykład na płytki ceramiczne wypalane jednorazowo w temperaturze powyżej 1300 K.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr 114 116 sposób otrzymywania szkła w zakresie barwy od żółtej do czerwonej, w którym jako barwnika użyto pigment kadmowy lub selenowokadmowy. Pigment wprowadza się do pieca zestawem surowcowym lub do stopionej masy szklanej. Ten sposób nie nadaje się do otrzymywania szkliw, dla których istnieją inne wymagane parametry wypalania szkliwa na wyrobach ceramicznych.

Znany z patentu RFN nr 2 315 611 sposób otrzymywania szkliwa czerwonego przez dodanie do zestawu surowcowego barwników wtrąceniowych typu ZrSiO2-Cd(Se)S. Otrzymane selenowe szkliwo czerwone jest bardzo miękkie o nieodpowiednim współczynniku rozszerzalności cieplnej dla powszechnie stosowanych wyrobów ceramicznych.

Celem wynalazku jest opracowanie szkliwa w zakresie barwy od żółtej do czerwonej przeznaczonego do szkliwienia wyrobów ceramicznych wypalanych ze szkliwem w temperaturze powyżej 1300 K.

Wiadome jest, że selen, kadm i siarka użyte jako barwnik wykazują dużą lotność. Stopień lotności tych składników uzależniony jest od warunków redox wytwarzania szkliwa i od samego składu szkliwa. Nieoczekiwanie okazało się, że skutecznym sposobem zapobiegania rozkładaniu się barwnika na bazie selenu i jego związków w wyższych temperaturach jest odpowiednie przygotowanie fryt, odpowiedni ich skład chemiczny, a przede wszystkim sprasowywanie barwnika z frytą -topnikiem i frytą - stabilizatorem oraz spiekanie w temperaturze 1010-109 K. Wtedy następuje okludowanie pigmentu barwy przez frytę - topnik. Stopiony wcześniej zestaw surowcowy szkliwa na frytę topi się w znacznie niższej temperaturze niż zestaw surowcowy nie stopiony uprzednio.

161 100

Ziarna pigmentu w czasie spiekania się w bardzo krótkim czasie podwójnie okludowane stopionymi ziarnami fryt, jednej i drugiej nie zawierających tlen, który niszczy barwę pigmentu. Przy sprasowywaniu kształtek przed spiekaniem eliminuje się dostęp powietrza przy spiekaniu, co ma wpływ na stabilność chromoforów barwy, a zagęszczane cząstki zbliżają się do siebie, co ma korzystny wpływ na przebieg reakcji i tworzenie chromosomu barwy. Zastosowanie dwóch zestawów surowcowych, ma tę zaletę, że otrzymane z nich fryty stopione, mają różną topliwość. Jedna z fryt pełni rolę topnika i ochrony pigmentu przed jego rozkładem, a druga ma za zadanie stabilizację barwy, jej wzmocnienie, dzięki zawartości tlenku kadmu i selenu.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że do sporządzonej z zestawu surowcowego w znany sposób fryty A do wielkości ziarna około 50 mikrometrów zawierającej w swym składzie: (% wagowe) 46,0-51,0 SiO₂, 7,5-11,0 Na₂O + K₂O w tym 0,2-2,2 Li₂O, 12,1-16,0 B₂O3, 6,6-9,9 A1₂O3, 3,1-4,6 ZnO, 0,1-2,0 BaO, 0,0-2,0 MgO, 0,2-1,0 ZrO2, 13,2-17,1 PbO, dodaje się barwnika Cd (S, Se) o uziarnieniu do 20 mikrometrów w proporcji od 9:1 do 10:1,5 i dokładnie miesza się. Następnie do 35-45 części wagowych tej mieszaniny dodaje się 55-65 części wagowych fryty B zawierającej (w % wagowych): 56,1-68,6 SiO₂,9,3-14,8 Na₂O + K₂O w tym 0,5-2,8 Li₂0,10,8-18,9 B₂O₂, 3,1-5,2 A1₂O3, 5,0-7,0 ZnO, 0,0-3,0 BaO, 0,0-2,1 CaO, 1,1-2,9 ZrO₂, 0,5-3,0 CdO, 0,1-2,0 SeO. Z otrzymanej mieszaniny proszkowej prasuje się kształtki w postaci prostopadłościanów, które po wysuszeniu do wilgotności 1,3-1,5% wagowych poddaje się spiekaniu w temperaturze 1010-1080 K. Otrzymany spiek rozdrabnia się na mokro lub na sucho, miele się z dodatkiem kaolinu w proporcji 19:1 do uzyskania uziarnienia o wielkości 50 mikrometrów gotowego szkliwa. Proporcja fryty A do B w mieszaninie przed procesem spiekania wynosi jak 6:4.

Zaletą sposobu według wynalazku jest, że otrzymane szkliwo ma wysoką jakość, dobre nasycenie barwy od jasnożółtej do ciemnoczerwonej. Uzyskane szkliwo jest odporne na spękania włosowate i można je wypalać razem z wyrobem ceramicznym w temperaturach odpowiednich dla technologii wyrobów ceramicznych. Barwa szkliwa jest powtarzalna i stabilna. Do wytwarzania szkliwa według wynalazku można stosować łatwo dostępne i tanie surowce.

Ze względu na swe właściwości użytkowe i jakościowe szkliwo wytworzone według wynalazku może znaleźć zastosowanie do szkliwienia płytek okładzinowych używanych do wykładania dużych, wielometrowych powierzchni ścian wewnętrznych i zewnętrznych, podłóg, elementów dekoracyjnych budowli i lokali reprezentacyjnych. Można też stosować szkliwo na wyroby ceramiki artystycznej i sanitarnej oraz w produkcji cegieł i kształtek ceramicznych, dachówek ceramicznych.

Sposób według wynalazku, przedstawiony jest bliżej w ilustrujących przykładach wykonania:

Przykład I. Znanym sposobem sporządza się zestaw surowcowy, który topi się i frytuje na mokro, uzyskując frytę A o składzie tlenkowym: 50,8% wagowych - SiO₂,5,4% wagowych - Na₂O, 1,8% wagowych - K₂0,0,4% wagowych - Li₂0,14,2% wagowych - B₂O3,7,9% wagowych - A1₂O3, 3,7% wagowych - ZnO, 0,3% wagowych - ZrO₂, 0,3% wagowych - BaO, 15,2% wagowych - PbO.

Znanym sposobem sporządza się zestaw surowcowy, który topi się i frytuje na mokro, uzyskując frytę B o składzie tlenkowym: 58,0% wagowych - SiO₂, 2,7% wagowych - Na₂O, 9,2% wagowych - K₂0,1,0% wagowych - Li₂0,12,4% wagowych - B₂O3,5,1% wagowych - A1₂O3,5,5% wagowych - ZnO, 2,2% wagowych - ZrO₂, 1,6% wagowych - CaO, 1,8% wagowych - CdO, 0,5% wagowych - SeO.

Frytę A miele się do średniego uziarnienia 50μιη i miesza się w proporcji masowej 9:1 z Cd/So,9, Seo.i). Mieszankę tę w ilości 65 części wagowych miesza się na sucho z 35 częściami wagowymi fryty B i spieka się w temperaturze 1080 K. Spiek frytuje się na mokro i miele na mokro z kaolinem w proporcji masowej odpowiednio 19:1 do średniego uziarnienia 50μιη. W efekcie procesu uzyskuje się szkliwo czerwone, które po naniesieniu na płytki ceramiczne wypala się w temperaturze 1420 K.

Przykład II. Sporządza się zestaw surowcowy, który topi się i frytuje na sucho, uzyskując frytę A o składzie tlenkowym: 50,8% wagowych - SiO₂, 2,2% wagowych - Na₂O, 6,8% wagowych -K₂0,2,0% wagowych - Li₂O, 12,1% wagowych - B₂O3,6,7% wagowych - A1₂O3,3,1% wagowych -ZnO, 0,1% wagowych - BaO, 0,2% wagowych - ZrO₂, 0,1% wagowych - MgO, 15,9% wagowych -PbO.

161 100

Znanym sposobem sporządza się zestaw surowcowy, który topi się i irytuje na mokro, uzyskując frytę B o składzie tlenkowym: 61,0% Wagowych - S1O2, 1,8% wagowych - NazO, 7,2% wagowych - K20,0,5% wagowych - Li20,16,2% wagowych - B2O3,3,1% wagowych - AI2O3,5,0% wagowych - ZnO, 1,2% wagowych - ZO2, 2,3% wagowych - CdO, 1,5% wagowych - SeO, 0,1% wagowych - CaO, 0,1% wagowych - BaO.

Frytę A miele się na mokro do średniego uziarnienia 50μτη i miesza się w proporcji masowej 9,5:1,0 ze środkiem barwiącym, którym jest Cd(So2 Seo,2) o średnim uziarnieniu 20pm.

Mieszankę tę w ilości 30 części wagowych miesza się na mokro z frytą B w ilości 70 części wagowych, po czym nową mieszankę suszy się i spieka w temperaturze 1010 K. Spiek frytuje się na mokro i miesza na mokro z bentonitem w proporcji wagowej odpowiednio 20:1.

W wyniku opisanej technologii otrzymuje się szkliwo, które w znany sposób nanosi się na okładzinowe płyty ceramiczne i wypala w temperaturze 1410 K uzyskując powłokę szklistą o barwie jasnoczerwonej.

Przykład II. Sporządza się zestaw surowcowy, który topi się i frytuje na mokro, uzyskując frytę A o składzie: 47,0% wagowych· - S1O2,7,2% wagowych - Na20,3,8% wagowych - K20,12,1% wagowych - B2O3, 6,6% wagowych - AI2O3,4,6% wagowych - ZnO, 0,5% wagowych - ZrO2,1,1% wagowych - BaO, 17,1% wagowych - PbO.

Sporządza się zestaw surowcowy, który' topi się i frytuje na mokro, uzyskując frytę B o składzie: 57,0% wagowych - S1O2,5,0% wagowych - Na20,7,0% wagowych - K20,2,8% wagowych

- Li20,12,4% wagowych - B2O3,3,1% wagowych - AI2O3,6,6% wagowych - ZnO, 2,9% wagowych

- ZrO2, 2,1% wagowych - CaO, 6,8% wagowych - CdO, 0,1% wagowych - SeO, 0,2% wagowych -BaO.

Frytę A miele się do średniego uziarnienia około 50/ym i miesza się w proporcji wagowej 10:1,5 ze środkiem barwiącym w postaci CdS o średnim uziarnieniu 20μπι. Mieszankę tę w ilości 40 części wagowych miesza się na mokro z 60 częściami wagowymi fryty B. Uzyskaną mieszankę suszy się w suszarni rozpyłowej do wilgotności około 1,5%, prasuje w kształki prostopadłościenne i spieka w temperaturze 1095 K. Spiek frytuje się na mokro i miele na mokro z kaolinem w proporcji wagowej 19:1. W efekcie uzyskuje się szkliwo o barwie żółtej, które po naniesieniu na płytki ceramiczne wypala się w temperaturze 1410 K.

Przykład IV. Sporządza się zestaw surowcowy, który topi się i frytuje na mokro, uzyskując frytę A o składzie: 51,0% wagowych - S1O2,4,1% wagowych - Na20,1,9% wagowych - K2O, 2,2% wagowych - Li10,12,3% wagowych - B2O3,7,1% wagowych - AI2O3,3,6% wagowych - ZnO, 0,6% wagowych - ZrO2, 2,0% wagowych - BaO, 2,0% wagowych - MgO, 13,2% wagowych - PbO.

Znanym sposobem sporządza się zestaw surowcowy, topi się go na płynną masę i frytuje na sucho frytę B o składzie: 63,4% wagowych - S1O2,3,5% wagowych - NaaO, 5,5% wagowych - K2O, 0,5% wagowych - L1C^, 12,4% wagowych - B2O3,3,2% wagowych - AI2O3,7,0% wagowych - ZnO, 1,1% wagowych - ZrO2, 0,2% wagowych - CaO, 1,5% wagowych - CdO, 1,7% wagowych - SeO.

Frytę A miele się do średniego uziarnienia około 50//m i miesza ze środkiem barwiącym w postaci Cd (So,7, Seo,3) w proporcji wagowej odpowiednio 10:1. Mieszankę tę w ilości 45 części wagowych miesza się na mokro z 55 częściami wagowymi fryty B, po czym suszy się w suszarni rozpyłowej do wilgotności około 1,3%, prasuje w płytki prostopadłościenne i spieka w temperaturze 1020 K.

Spiek frytuje się na sucho i miele na mokro z kaolinem w proporcji wagowej 19:1.

W wyniku przedstawionych czynności uzyskuje się szkliwo, które po naniesieniu na płytki ceramiczne i wypaleniu w temperaturze 1420 K daje jednolitą powłokę szklistą o barwie wiśniowej.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 10 000 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania szkliwa w zakresie barw od żółtej do czerwonej z dwóch fryt A i B i dodatkiem barwnika na bazie selenu i kadmu do gotowych fryt zawierających tlenki SiO2, NazO, K2O, L12O, B2O3, AI2O3, ZnO, BaO, MgO, CaO, ZrC>2, PbO, CdO, SeO, znamienny tym, że do fryty A rozdrobnionej do wielkości ziarna 50 mikrometrów zawierającej 46,0-51,0% wagowych SiC>2,

7.5- 11,0% wagowych Na2O + K2O, w tym 0,2-2,2% wagowych LizO, 12,1-16,0% wagowych B2O3,

6.6- 9,9% wagowych AI2O3, 3,1-4,6% wagowych ZnO, 0,1-2,0% wagowych BaO, 0,0-2,0% wagowych MgO, 0,2-1,0% wagowych ZrO^, 13,2-17,1% wagowych PbO, dodaje się barwnika w postaci Cd (S, Se) o uziarnieniu do 20 mikrometrów w proporcji od 9:1 do 10:1,5, miesza się dokładnie, następnie 35-45 części wagowych tej mieszaniny łączy się z 55-65 częściami wagowymi fryty B zawierającej 56,1-68,6% wagowych SiO2, 9,3-14,8% wagowych NazO + KzO, w tym 0,5-2,8% wagowych LżzO, 10,8-18,9% wagowych B2O3, 3,1-5,2% wagowych AI2O3, 5,0-7,0% wagowych ZnO, 0,0-3,0% wagowych BaO, 0,0-2,1% wagowych CaO, 1,1-2,9% wagowych ZrO2, 0,5-3,0% wagowych CdO, 0,1-2,0% wagowych SeO, po czym prasuje się kształtki, które po wysuszeniu do wilgotności 1,3-1,5% wagowych, spieka się w temperaturze 1010-1080 K, frytuje na mokro na sucho, miele się na mokro z kaolinem w proporcji 19:1 do uzyskania uziarnienia 50 mikrometrów.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się mieszaninę fryt, w której proporcja fryty A do fryty B przed procesem spiekania wynosi 6:4.