Способ производства черной керамики

 

Изобретение относится к строительным материалам, в частности изготовлению керамических изделий грубого и тонкого черепка черного цвета. Задачей изобретения является получение равномерно окрашенных керамических изделий на всю глубину черепка. Способ включает приготовление шихты с углеродсодержащими добавками: крахмал, или сахароза, или льняное масло в количестве 1 - 5% по массе, формование, сушку и обжиг по следующему режиму: нагрев до 400^oC - при атмосферном давлении, нагрев до 900 - 940^oC, изотермическая выдержка и охлаждение до 500^oC - при давлении 13,3 - 0,13 Па, последующее охлаждение до выгрузки изделий - при атмосферном давлении. 1 табл.

Изобретение относится к области строительных материалов и может быть использовано при изготовлении керамических изделий грубого и тонкого черепка: кирпича, камней и изделий культурно-бытового и художественного назначения.

Известен способ производства черных керамических изделий, включающий приготовление шихты, содержащей органические соединения в виде "гумуса" различного состава, формование, сушку и обжиг в окислительно-восстановительной газовой среде [Августиник А.И. Керамика. - Л., 1975. - C. 294-295].

Недостатком данного способа является получение неравномерно окрашенных керамических изделий черного цвета.

Наиболее близким к изобретению является способ производства черной керамики методом литья из местных легкоплавких глин. После приготовления шихты, формования, сушки и обжига изделия глазуруются и подвергаются повторному обжигу в восстановительной среде в герметически закрывающихся муфельных печах. В печь через специальное отверстие загружается смола или канифоль, обеспечивающие задымление изделий [Новые виды художественной керамики Тбилисского комбината строительных материалов / ВНИИ НТИ и экономики пром-сти строит. материалов. - М., 1980. - С. 14-15].

Недостатком указанного способа является получение неравномерно окрашенных керамических изделий с черными точками углерода на поверхности черепка.

Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является получение равномерно окрашенных керамических изделий черного цвета на всю глубину черепка.

Указанная цель достигается тем, что в способе производства черной керамики, включающем приготовление шихты, формование, сушку и обжиг, в состав керамической шихты вводят углеродсодержащие добавки, например, крахмал (C₆H₁₀O₅)n, сахарозу (C₁₂H₂₂O₁₁) или льняное масло (C₁₅H₃₁COOH) в количестве 1-5% по массе; обжиг выполняют в электрической вакуумной печи по режиму: нагрев до 400^oC - при атмосферном давлении, а нагрев до 900-940^oC, изотермическую выдержку и последующее охлаждение до 500^oC - при давлении 13,3-0,13 Па, дальнейшее охлаждение до температуры выгрузки изделий - при атмосферном давлении.

Введение органических добавок в состав шихты обусловливает неполное выгорание углерода, основная часть его остается в теле формирующегося черепка, придавая ему черный цвет. Присутствие углеродсодержащих примесей обусловливает при обжиге в вакууме, его постепенное недоокисление до CO, что в свою очередь способствует переходу Fe³⁺ в Fe²⁺. При содержании в шихте не менее 20% Al₂O₃ образуются алюмосиликатные соединения типа файялит, которые обеспечивают лучшее спекание материала. Переход Fe₂O₃ в FeO придает материалу черный цвет.

Для исследования были приготовлены 12 составов масс из глин различных месторождений (таблица) без ввода и с вводом вышеперечисленных углеродсодержащих добавок.

После приготовления шихты, формования и сушки образцы изделий обжигались в электрической вакуумной печи конструкции СПбГАСУ с нагревателями из нихромовой проволоки по следующему режиму: подъем температуры до 400^oC при атмосферном давлении в течение 20 мин; нагрев от 400^oC до 900-940^oC в течение 40 мин; изотермическая выдержка в течение 30 мин; охлаждение в вакууме при давлении 13,3-0,13 Па в течение 60 мин до температуры 500^oC; охлаждение при атмосферном давлении от 500^oC до температуры выгрузки изделий.

Из таблицы видно, что каждый углеродсодержащий компонент окрашивает поверхность керамического черепка в черный цвет с присущим ему цветовым оттенком. Наряду с этим обжиг в вакууме увеличивает прочность образцов на 5-10% по сравнению с прочностью образцов, отформованных из керамической шихты без добавок.

При введении добавок в количестве менее 1% интенсивность окраски уменьшается, черепок окрашивается неравномерно. При увеличении количества добавки более 5% уменьшается прочность образца, начинается науглероживание поверхности керамического черепка и стенок печи сажей.

Таким образом, предлагаемый способ производства керамических изделий в вакууме с использованием углеродсодержащих добавок по сравнению с известными обеспечивает возможность получения равномерно окрашенных изделий черного цвета с гаммой цветовых оттенков и увеличениe их прочности.

Формула изобретения

Способ производства черной керамики, включающий приготовление шихты, формование, сушку, обжиг, отличающийся тем, что в состав шихты вводят углеродсодержащие добавки, например крахмал, сахарозу, льняное масло, в количестве 1-5% по массе, обжиг выполняют в электрической вакуумной печи по режиму: нагрев до 400^oC - при атмосферном давлении, а нагрев до 900-940^oC, изотермическую выдержку и последующее охлаждение до 500^oC - при давлении 13,3-0,13 Па, дальнейшее охлаждение до температуры выгрузки изделий - при атмосферном давлении.

РИСУНКИ

Рисунок 1