Минеральный клей для керамических изделий

(19) (1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН СВИДЕТЕЛЬСТВУА ВТОРСКО)е относится к произГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(21) 4059449/ (22) 22.0486 (46) 23, 05. 89 (71) Рыбински логичесий ин (72) А.Г, Афа В.А. Зимняков и Г,В. Мацуев (53) 666.972 1(56) Авторско йф 255823, кл.Заявка Вел кл. Г,0931/ (54) МИИЕРАЛЬ КИХ ИЗДЕЛИЙ (57) Изобрет е свидетельство С 04 В 22/26,икобритании Р 2 00, 1983И 11 Й КЛЕЙ ДЛЯ КГРАМИЧЕИзобретение относится к производству клеенных изделий из керамики, используемых в электронной промышленности и технологиях, включающих высокотемпературную обработку изделий,Цель - повышение прочности.П р и м е р. Используют следующие материалы; жидкое стекло натри- евое содовое или содосульфатное) плотностью 1,36-1,5 г/см , с силикатным с модулем 2,31-3,5, глинозем любых марок, с практическим 100%-ным содержанием окиси алюминия следующего грансостава: фракции 56-71 мкм 10-21%, менее 56 мкм остальное, при - чем менее 20 мкм 4-6%, каолин любой марки, в основном используется кдолин следующего грансостава,%: частицы диаметром менее 1 мкм 45-58; 1 -5 И 4 Г 04 В 28/24, С 09 Л 1/ одству клеенных изделий из кердмииспользуемых в электронной проенностп и технологиях, включающих высокотемпердтурную обработкуиэделий. Целью изобретения являетсяповышение прочности, Минеральныйклей для керамических изделий содержит, мас.%: жидкое стекло 45-55;каолин 5-35, порошок фарфоровой масы 10 - 25 и глпго ем - остальное,Клей обеспечивает первичную ддгези0,01-0,03 МПд,р, и с; . на с.п 311 Гпосле сушки 6,9 - 14,5 МЛд, прочностьона изгиб после обжига прп 1380 Г9,0-15,7 МПд, прочность после 2-хтеплосмен,(при 900 с;) 4,0-7,2 МЛд.5 табл,25 мкм 25-28; 5-10 мкм 0,4-14,2; 10- 20 мкм 4,7-9; 20-40 мкм остальное; фарфоровая масса представляет собой однородную по составу и свойствам керамическую массу - смесь тонкоизмельченных сырьевых материалов, взятых в соотношении,%: кварц (кварцевый песок) "5; шпат полевой 25; каолин 50. В зависимости от сырьевой базы составы фарфоровых масс на различных заводах могут несколько отклоняться от средних приведенных значений,Гранулометрическнй состав фарфоровой массы,%; частицы диаметром менее 5 мкм 46-78; 5-10 мкм 5,5-34;10-50 мкм 15,5-39; более 50 мкм 0,44,6. Химический состав используемыхкомпонентов приведен в табл. 1, 1481223Тонкость помола компонентов сухого порошка фарАоровой массы увеличивает их активность в процессе термической обработки. Уменьшение количества глинозема ниже 5 мас.и сухого порошка фарфоровой массы ниже 10 мас.приводит к резкому снижению механической прочности клея за счет уменьшения муллитизации н появлениядеАектов в кристаллической структуре. Увеличение содержания каолинаболее 35 мас,и сухого порошка Аарфоровой массы более 25 мас,при недостаточном содержании глинозема приводит к расстекловыванию и уменьшению прочности на изгиб, Повышениесодержания глинозема в составе клеявыше 20 мас.и уменьшение содержания каолина ниже 5 мас.повышаетвязкость стеклоАазы, что ухуд:аетпроникновение ее в поры изделий иснижает активность оплавления ихповерхности, В состав порошкообразного наполннтеля входит каолин, который разжижается при смешениис жидким стеклом, поэтому увеличениеколичества жидкого стекла в составеклея более 55 не позволяет получитьдостаточной механической прочностиклеевого соединения до обжига итребуемого размера толщины клеевогослоя. Снижение содержания:щдкогостекла менее 45 приводит к чрезмерно быстрому высыханию клея, приэтом также снижается его механическая прочность, так как не обеспечи -вается заполнение пор керамическихизделий и их смачиваемость Кроме того, наличие в сухом порошке АарАоровой массы тонкодисперс ных полевых шпатов приводит к образованию вязкой тугоплавкой стекловидной фазы на основе алюмосиликатов щелочных металлов, Эта тугоплавкая стекловидная фаза обеспечивает адгезию склеиваемых иэделий и сохранение механической прочности клеевого соединения в интервале температур 900-1200 С, так как в этом интервале происходит полное расплавление легкоплавкой стекловидной Аазы, образующейся в основном за счет жидкогостекла, которое придает клеевому соединению механическую прочность,Используемое жидкое стекло обеспечивает достаточную механическую прочность клеевого соединения до обжига в воздушно-сухом состоянии. Оно спо 5 собствует активности образования стекловидной Фазы за счет того, что в состав жидкого стекла входят окись натрия и окись кремния, находящиеся в высоком реактивно-активном состоянии и являющиеся основным стеклообразующим материалом.Применение глинозема в составе клея обуславливается его свойством увеличивать термостойкость клеевого состава и повышать его механическую прочность на изгиб и удар за счет образования мелкокристаллического муллита. Кроме того, он расширяет интервал температур готовности клеевого соединения.Наличие в составе минерального клея каолина придает стеклофазе оптимальную вязкость для процесса адгезии, необходимую степень растворимости 25 твердой фазы и уплотнение массы клея.В процессе обжига каолин дает дополнительное количество муллита, Помимо этого, обладая свойством пластичности, каолин в жидкой композиции клея способствует сцеплению склеиваемых поверхностей и обеспечивает механическую прочность конструкции до обжига.Использование сухого порошка Аарфоровой массы обусловлено наличием в ее составе тонкодисперсного кварцевого песка, который обеспечивает создание упорядоченной картины кристаллизации муллита, что повышает механическую прочность клеевого соединения,Образцы готовят следующим образом,Для получения минерального клеявходящий в состав сухой порошок Аарфоровой массы готовят путем среднего измельчения шпата н кварца нащековых дробилках, Затем полевойшлат, кварц глинозем и каолин в пропорциях, укззанных в табл.1, подвергают в течение 10 вч тонкому мокрому помолу, В результате этого получают однородную по составу и свойствам керамическую массу, представляющую собой смесь тонкоизмельченныхсырьевых материалов с площадьюгудельной поверхности 16000 см /г,Кроме того, для клея используют као -лин КФс удельной поверхностью12350 см /г и глинозем технической1481 10 - 25Остальное Таблица Кв арц 11 пат Прочие Материал Глиноз ем Каолинит К 20 Наго Сао Все- го Фарйоров аямасса 0,01-2,5 126 87 55 1826 2632 Остальное 42-5 0,5 5,0 8,5 3,0 Каолин Глинозем 99,95 86,5 марки Г 00 с площадью удельной поверхности 3600 смг/г,Все входящие в состав клея компоненты сушат в сушильном шкайу при105 С до влажности 0,2 и измельчао 5ют в порошок, После весового дозирования порошкообразные компоненты всухом состоянии смешивают до получения однородной массы, а затем к нЬй 10добавляют натриевое жидкое стекло,В качестве образцов для склеивания используют, например, карборундовые плиты. Клеевой состав толщиной,1-2 мм наносят на склеиваемую поверхность плиты. Приклеиваемый образецприжимают к поверхности плиты с нанесенным клеем давлением 0,01-0,1 ИПа.После этого клей отверждают при100 С в течение 3 ч, Для получения 2 рвысоких механических свойств клеевого соединения склеенные детали нагревают в туннельной газовой печи до1200-1400 С и выдерживают при этойтемпературе 50 мин. Скорость нагрева и охлаждения составляет 70 -110 С/ч.Ня каждом из испытываемых составов готовят по пять образцов дляисследования адгезионных и прочностных свойств и характеристик клеево 223 6го соединения. Термостойкость склеенных образцов определяют по механической прочности образцов после 2-кратного нагревания их до 900 С с после" дующим охлаждением на воздухе. после каждого нагрева.Составы и свойства образцов для предлагаемого клея приведены в табл.2, для известных - в табл.З и 4. В табл.5 приведены данные при самостоятельном использовании компонентов, составляющих Ьорфоровую массу, т.е. без предварительного приготовления из них этой массы. Формула изобретения Минеральный клей для керамических иэделий, включающий жидкое стекло, каолин и глинозем, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности, он содержит дополнительно порошок фарЬоровой массы при следующем соотношении компонентов, мас. ;Жидкое стекло 45-55Каолин 5-35Порошок фарфоровой массыГлиноземОд э с 5 О сх б ЫЕ Оихн х Я еаоэха йхх од И Иф- ф 0 (;Ь И Я: л л л СЧ а л в л а л(Ч л лЛ (0 Л 0 ф ф а0 И СЧ(Ч СЧ (Ч М М СЧ ааИ СССССССССС С л Л л л л а л,а в а л С С С О С С С С О С С еОССИИИИИИИИ СИИИ Ф бЮИИ б И 0 Е о ООоэ ИИИИ И л К)(Ч 0 0 (Ч 0 с 0 (Ч 0 ч Ю 0Ю М СЧ СЧ М СЧ (Ч М СЧ СЧ СЧ СЧ(Ч Р 3 1 Р оо а е 0 Я)сч сч 1 3 Эа 1Ю 1 о О О ОИООИ л в а л л О(Ч(Ч О(Ч ИОИИ л л л в л СЧ СЧ (Ч (Ч (Ч О 0 И л л 0 щб3 э э аоИ Х ИО О, 0 х а ч ге оо орсэ 1 1 1 1 1 м(чд лФ 0 11 лОл И СЬ 0СПИ ОИл л л аСЛИ 0 ИИ1481223 Таблипа 3 Содержание компонентов, мас.7 Первичная апгезия 24 еханиКаолин Жидкоестеклок .сухомувеществу Окись Глино" Сос тав кремния ческаяпр очность зем после2 теплона изгиб послеобжига смен при 900 С ИПапри380 ЯСИПа О 0 0 0 0,02 2,4 0,016 4,6 1 2 3 Таблида 4 Содержание компонентов, мас.Х СосКаоР а- мот Тальк Жидкое стекло Первичнаяадгезия Иеханическая тав Иехани- Иеханилин ческаяпроч -через 5 мин после склейки, ГПа проч- ность ностьпосл 2 па гиб(послесжшк.теплообжига при1 ОО."),ГПа при1380 г)ГПа 20 738 2,7 5,2 2,715 О 45 3,113 17 45 3,6 4,7 2,1 1 2 3 35 ЗО 25 0,05 0,03 0,02 Т а б л и ц а 5 Као-Кварц Ипат Жидкое СосГлиноПервичная адгезия тав зем стекло через5 мин после2 теплопослесклейки,Ира при1380 г,),ИПа 51020 37,5 3 4,5 30,0 4 6,0 22,5 34,5 50 50 50 0,02 0,03 0,03 5,5 7,5 6,2 Составитель Т. Сельченкова Техред М.Ходанич Корректор Н. Король Редактор Н.Яцола Заказ 2635/23 тираж 592 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Производственно в издательск комбинат "Патент", г,ужгород, ул, Гагарина, 101 40 20 30 30 20 40 40 20 60 40 40 30 55 50 20 60 Иеханическаяпрочность через5 минпослесклейки,ИПа сдвигпослесушкипри100 цСИПа Г 1 еханическаяпрочность на сдвиг( послесушкипри100 С 1,ГПа 6,7 7,0 7,05,76,15,9 ческаяпрочность на пзГ.е х а 1 в 1- ческаяпроч - ность на изгиб