陶瓷用合成粘土及其制造方法技术

陶瓷用合成粘土，其特征在于，它由非晶形二氧化硅３０～６５％（重量）、氧化铝三水合物３０～６５％（重量）以及选自海泡石、坡缕石、膨润土的一种或两种以上物料的混合物２～２０％（重量）组成。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利
本专利技术涉及。
技术介绍
所谓陶瓷，通常是指以硅酸-氧化铝为主要成分，向其中加入含有碱金属、碱土金属的长石、丝云母、滑石等作为副成分进行混合、成型、施釉，并在规定温度(1250-1450℃)烧结而成的制品。这里所用的瓷土属于硅石(silicastone)-长石-粘土系，其中硅石、长石和粘土分别是以硅酸、碱金属-氧化铝-硅酸、氧化铝-硅酸为主要成分的组成材料，并用作成型地主要材料。这样，硅石、长石和粘土是陶器的三大基本成分。三大基本成分之一的粘土理想的是具有高可塑性且极少杂质的优质粘土。这种可塑性高的粘土能够改善制品的可成型性，能以高精确度制出复杂形状的制品，而且易于机械成形、加工。但现实情况是，具备这种优良特性的高品位天然粘土近年来逐渐枯竭。另一方面，即使经过仔细处理净化，上述天然粘土原料的平均粒度通常还是在直径为0.5～2.0μm范围，因此通常还是不能满足瓷土在诸如流动性、延伸性等成型能力和原始强度方面的要求。而且，天然粘土中混有含铁矿物、含钛矿物等有色矿物和有机物等杂质，使高温烧成得到的烧结体白度降低。用淘选分级和化学处理等方法来去除这类有色矿物和杂质而又不损伤粘土的特性是不可能的。而且，采出的原料、处理过的原料其物理性能不稳定，原料处理时加入混凝剂又将在使用时因不易分散和不易胶溶而导致胶溶剂添加量增多等。再者，由于陶瓷用粘土矿是具有一定形状(板状、柱状)的晶体，当双轴方向(上下面)上产生剪切力时，结晶粒子有沿压力方向排列成行的性质，由于这种取向性，其X轴和Y轴方向的收缩率不同。这就成为成型品尺寸精度不高的主要原因。本专利技术欲解决上述天然粘土存在的问题，目的在于提供具有下列优良特性的陶瓷用合成粘土其中平均粒径可为0.4μm以下，比天然粘土的最小粒径还小，保水性高，水膜生成量大，铁、钛成分低，而且不发生粒子取向，成型品尺寸精度高，同时在烧成、烧结时活性高，烧结性得到改善等。本专利技术的另一目的在于提供在制造过程中不用有害添加剂，原料的处理及配合简单，制造容易的陶瓷用合成粘土的制造方法。 专利技术的公开本专利技术是由细碎的非晶形二氧化硅30～65％(重量)、氧化铝三水合物30～65％(重量)以及选自海泡石、坡缕石、膨润土的一种或两种以上物质的混合物2～20％(重量)组成的陶瓷用合成粘土。作为非晶形二氧化硅，最优选的原料可用煅制二氧化硅。作为氧化铝三水合物通常可使用氢氧化铝。作为本专利技术粘土的第三成分，可使用选自海泡石、坡缕石、膨润土的一种或两种以上物质的混合物，其中海泡石最为优选。该第三成分是给粘土提供粘性而添加的粘性源物质。在制造本专利技术的合成粘土时，首先往由细碎的非晶形二氧化硅30～65％(重量)、氧化铝三水合物30～65％(重量)以及选自海泡石、坡缕石、膨润土的一种或两种以上物料的混合物2～20％(重量)组成的原料加水进行混合搅拌。接着把所得浆料放在湿式粉碎机中进行粉碎混合，成为均匀的浆液状，制得浆液状合成粘土。本专利技术不只限于制得这种浆液状合成粘土，既可把这种浆液脱水制得含水量降低的粘土状合成粘土，也可将其进一步干燥成块状或干粉状合成粘土。本专利技术极适用作陶器制造用材料，而且用本专利技术粘土制成的陶器的物理性能优于用天然粘土制成的陶器。在陶器的三大基本成分中，差不多同等品位的硅石和长石在世界各地都能获得，但优质且最适用的粘土在世界上分布不均，受到限制，在某些地域逐渐枯竭。本专利技术的合成粘土能够解决这个问题，可生产出各种陶器。按照本专利技术，想要制造的陶器的组成和物性可任意调整，重新审视以前的制造方法，由此可望提高制造时的效率和节约劳动力。本专利技术的合成粘土平均粒径在0.4μm以下，与天然粘土相比、粒径小，更细碎，保水性高，水膜生成量大，从而使瓷土流动顺畅，不易出现成型密度偏差，干燥、烧成引起的变形量小。本专利技术粘土含铁量极低，含钛量控制在痕量级，因而可使陶器成品具有很高的白度，并且，本专利技术粘土因含有粒子形状为球形的成分和粒子形状的细碎纤维状的成分，故具有不发生粒子取向的特性，结果带来的优点是使用本专利技术粘土得到的成型品尺寸精度极高。由于本专利技术粘土由微粒组成，故制造瓷土时，其烧成、烧结时的活性高，烧结性得到改善，较之采用天然粘土，可在更低的温度范围烧结。而且烧成的温度范围宽，烧成变形小，烧成品的机械强度得到改善。 附图简述附图说明图1是表示本专利技术合成粘土制造过程的方框图，图2是表示使用本专利技术合成粘土制造合成瓷土的制造过程方框图，图3表示制造合成瓷土的另一个形态的方框图。 实施专利技术的最佳方式本专利技术合成粘土由非晶形二氧化硅、氧化铝三水合物及粘性源物质等三种成分组成。这里，作为粘性源物质，使用海泡石、坡缕石、膨润土的一种或两种以上物料的混合物。作为用于本专利技术的合成粘土的原料，使用比天然粘土更细碎的原料。作为硅酸源的细碎非晶形二氧化硅可以列举煅制二氧化硅、硅藻土，最优选的是煅制二氧化硅。煅制二氧化硅是平均粒径小于0.2μm的高纯度非晶形二氧化硅，其粒子形状为球形。在本专利技术中，作为煅制二氧化硅，可以使用在制金属硅(metallic silicon)或硅铁时从电炉中收集的副产物。粘土组成中非晶形二氧化硅的配合比例是30～65％(重量)，不足30％(重量)时，由于填充率低而烧结性恶化，得不到预定的强度(挠曲强度800kgf/cm2)以上；而超过65％(重量)时，由于玻璃层生成量变大，因而在烧成时容易软化变形，非晶形二氧化硅的优选配比是33～42％(重量)。至于氧化铝三水合物，通常使用氢氧化铝。氢氧化铝莫氏硬度为3、比重为2.4，其质地极软，含Al2O3 65％、水35％。粘土组成中氧化铝三水合物的配比必须在30～65％(重量)范围内，不足30％(重量)时，适宜的烧成温度范围变窄；而超过65％(重量)时，烧结温度高，在预定温度下不能玻璃化，得不到预定的强度(挠曲强度800kgf/cm2以上)，氧化铝三水合物的优选配比是52～62％(重量)。仅仅配合上述非晶形二氧化硅及氧化铝三水合物两种原料全然没有粘性。因而要往其中添加海泡石、坡缕石、膨润土中的一种或二种以上物料的混合物作为粘性源物质。海泡石、坡缕石、膨润土都具有双链状晶体结构，这三种中海泡石最为优选，海泡石可用作水分调节剂或保水剂、水膜形成剂及粘结剂。海泡石是以MgO-SiO2为主成分的硅酸镁，有微细的粒径，有0.2～2μm长的纤维束状构造，有粒子形状的微细的纤维状。海泡石在水中的分散性很好，而且保水性高。由于海泡石、坡缕石、膨润土硬度都低，用合适的粉碎机诸如球磨机或砂磨机在水中连续施加冲击与研磨时，可达到超细化(海泡石的束状纤维被解离成单纤丝)，变成非常稳定的糊状物。粘土组成中粘性源物质的配比是2～20％(重量)，不足2％(重量)时，缺乏成型性，成型变得困难；超过20％(重量)时，瓷土的塑性水量增大，干燥、烧成时收缩变大，发生龟裂、变形、扭曲，尺寸精度降低。粘性源物质的优选配比是4～12％(重量)。本专利技术粘土中3种成分的最优选组合是煅制二氧化硅、氢氧化铝、海泡石。表1中示出煅制二氧化硅、氢氧化铝、海泡石的化学分析数据。表2中示出本专利技术合成粘土和天然粘土(新西兰高岭土、陶土(GaeromeClay))的化学分析值。本专利技术的合成粘土按照图1所示的工艺过程进行制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：大家光，菊明，
申请(专利权)人：合粘土业株式会社，
类型：发明
国别省市：