Ангоб
Изобретение относится к производству керамических строительных материалов и может быть использовано, например, при производстве цветного керамического кирпича, применяемого для наружной облицовки зданий, сооружений и создания интерьеров. Ангоб для лицевого керамического кирпича содержит в своем составе, мас.%: волластонитовый концентрат - 31-35, бой бесцветного прозрачного стекла - 35-40, глина беложгущаяся или светложгущаяся – остальное. Ангоб готовят по шликерному способу путем мокрого помола в шаровой мельнице. Игольчатая форма кристаллов волластонита обеспечивает хорошую укрывистость ангобного покрытия, а в сочетании с боем стекла - адгезионную прочность покрытия. Блокирование открытых пор на лицевой поверхности изделия за счет плотноспеченного ангобного слоя, приводящее к снижению общей влагопроводности изделия, при достаточной прочности сцепления декоративного слоя с керамической основой повышает морозостойкость декорированной облицовочной керамики. Высокая химическая чистота волластонитового концентрата и использование боя бесцветного прозрачного стекла (с содержанием красящих оксидов не более 0,20%) повышают белизну покрытия и улучшают декоративные свойства ангобированного изделия. Необходимая цветовая палитра покрытия определяется выбором керамического пигмента. Техническая задача – повышение прочности сцепления с керамической основой, улучшение белизны и морозостойкости изделий. 1 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к производству керамических строительных материалов и может быть использовано, например, при производстве цветного керамического кирпича, применяемого для наружной облицовки зданий, сооружений и создания интерьеров.
Известен ангоб, включающий глину беложгущуюся в количестве 80-90 мас.% и стеклобой - 10-20 мас.%. Достижение необходимой цветовой гаммы возможно введением различных минеральных пигментов. Недостатком данной массы является невысокая морозостойкость (10-25 циклов) из-за большого содержания глинистой составляющей, а также недостаточная степень спекания ангобного покрытия (водопоглощение 5-8%), что отрицательно сказывается как на морозостойкости покрытия, так и на его декоративных качествах, в частности за счет устойчивости загрязнения пористой поверхности в процессе эксплуатации вследствие ограниченности возможности самоочистки покрытия дождевыми осадками (Роговой М.И. Технология искусственных пористых заполнителей и керамики. М.: Стройиздат, 1974, с.247).
Известен состав ангоба, включающий глину беложгущуюся обожженную (28-57 мас.%), стеклобой (29-67 мас.%) и ортофосфорную кислоту (5-14 мас.%). Недостатком указанного ангоба являются необходимость двукратного обжига декорированного кирпича, поскольку нанесение ангобного покрытия предполагается на поверхность только обожженного кирпича. Кроме того, высокотемпературная обработка для закрепления ангоба на теле изделия (в газовом пламени при температуре 1500-2000°С) еще более увеличивает энергоемкость процесса (Котляров Л.В., Злобин В.И. и др. Ангоб., а.с. 675040 от 25.07.79, опубл. БИ №27).
Наиболее близким является состав ангоба, включающий в себя указанные компоненты, мас.%:
Глина 65-75
Волластонит 20-30
Триполифосфат натрия 1-2
Поташ 3-4
Повышенное содержание глины в данном составе приемлемо в случае использования его для получения двухслойных фасадных облицовочных изделий. Однако при использовании его в качестве ангобного покрытия повышенное содержание глинистой составляющей обусловливает невысокую прочность сцепления тонкослойного покрытия с керамической основой за счет недостаточной степени спекаемости и развитости переходного слоя, что сказывается на снижении морозостойкости декорированных изделий, проявляющееся в отшелушивании тонкослойного покрытия и обнажения керамической основы изделия.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение прочности сцепления ангоба с керамической основой, улучшение декоративных свойств (белизны) и морозостойкости изделий, что обеспечивается добавками волластонитового концентрата и боя бесцветного прозрачного стекла с содержанием красящих оксидов (Fe2O3+FeO) не более 0,20%, а также получение цветных покрытий.
Предлагаемый ангоб для лицевого керамического кирпича содержит в своем составе, мас.%:
Волластонитовый концентрат - 31-35
Бой бесцветного прозрачного стекла - 35-40.
Глина беложгущаяся или светложгущаяся - Остальное
Целесообразность выбора волластонитсодержащей добавки в качестве непластичного компонента ангобных масс обусловлена игольчатым габитусом кристаллов волластонита, обеспечивающих хорошую укрывистость покрытия и сцепление с керамической основой, а также прочностные свойства покрытия. Уменьшение количества вводимой добавки волластонитового концентрата менее 31% сказывается на увеличении общей усадки ангоба и снижении прочности сцепления покрытия с керамической основой. Увеличение содержания концентрата более 35% вызывает уменьшение связности ангобного шликера за счет повышения доли непластичных компонентов в составе ангоба, что проявляется в появлении сетки посечек при наборе ангобного покрытия на теле керамической матрицы.
Бой бесцветного прозрачного стекла используется с целью активизации процесса спекания ангоба и развития переходного слоя, обеспечивающего адгезионную прочность покрытия и керамики.
Уменьшение количества вводимой добавки боя стекла менее 30% обусловливает необходимость повышения температуры обжига для интенсификации процесса спекания ангоба. Увеличение содержания стеклобоя более 40% вызывает пережог материала покрытия, что проявляется в локальных вздутиях и оплавлении покрытия.
Для получения цветных ангобов на основе предлагаемого светложгущегося ангоба достижение необходимой палитры обеспечивается путем ввода в ангобый шликер совместно с волластонитовым концентратом различных керамических пигментов в количествах 1-10% (сверх 100%). Например, для обеспечения синего цвета - пигмента №609, голубого - пигмента №128, бирюзового - пигмента №115, зеленого - пигмента №850, коричневого - пигмента №331. Уменьшение содержания пигмента менее 1% не обеспечивает необходимой интенсивности окраски. Увеличение количества пигмента сверх 10% нецелесообразно по экономическим соображениям.
Пример:
В качестве глинистого сырья используют светложгущуюся тугоплавкую гидрослюдисто-каолинитовую глину Вороновского месторождения Томской области.
В качестве отощающей и упрочняющей добавки применяют волластонитовый концентрат как тонкодисперсный продукт обогащения волластонитсодержащих пород Синюхинского месторождения Алтайского края. Характерной особенностью данной породы является чистота химического состава в отношении примесей красящих оксидов, что позволяет использовать ее как после обогащения, так и в исходном виде в составах ангобных керамических масс со светлым черепком.
Целесообразность выбора волластонитового концентрата определяется игольчатым габитусом его частиц с длиной иглы от 20 до 200 мкм и толщиной от 2 до 10 мкм, создающих в керамической матрице (в данном случае ангобном покрытии) пространственный каркас из взаимно переплетенных игл и придающих тем самым керамическому изделию (покрытию) постоянство размеров и высокую прочность. Прокаливание волластонита при 1000°С практически не сказывается на изменении формы и геометрических параметров частиц, что свидетельствует об его термостабильности до 1000°С.
Во флюсующей части применяют бой светлого прозрачного стекла, например оконного, электротехнического или бой светлой стеклотары с содержанием красящих оксидов (Fе2О3) не более 0,20%.
Характеристика сырьевых компонентов по химическому составу приведена в табл. 1.
Ангоб готовят по шликерному способу путем мокрого помола в шаровой мельнице.
Загрузку мельницы производят в два приема. На первом этапе в мельницу загружают дробленые в щековой дробилке до крупности 1-2 мм стеклобой и 10% глины от его массы. Воду добавляют до влажности суспензии 30%. На втором этапе в мельницу загружают оставшуюся часть глины, волластонитовый концентрат и добавляют воду до влажности 40-45%. Помол ведут до остатка на сите №0063 1-1,5%.
Компонентные составы белых или светлых ангобных масс приведены в табл.2.
Полученный ангобный шликер имеет плотность 1,52-1,58 г/см3 и текучесть (через 30 с) 10-12 с (диаметр отверстия вискозиметра - 6 мм).
Ангобный шликер наносят поливом или пульверизацией на лицевые поверхности как глиняного бруса, выходящего из вакуум-пресса, так и высушенного полуфабриката или обожженного керамического кирпича. В случае ангобирования свежесформованного изделия глиняный брус с нанесенным покрытием толщиной 250-300 мкм разрезают на отдельный кирпич-сырец и направляют на сушку до влажности изделия 2-3%. При ангобировании высушенного полуфабриката и обожженного кирпича их подсушивают до влажности покрытия 2-3%. После чего все разновидности декорированных изделий обжигают при температуре 1000-1020°С с выдержкой не менее 2 часов.
Свойства обожженных изделий представлены в табл.3.
Игольчатая форма кристаллов волластонита обеспечивает хорошую укрывистость ангобного покрытия, а в сочетании с боем стекла - адгезионную прочность покрытия. Блокирование открытых пор на лицевой поверхности изделия за счет плотноспеченного ангобного слоя, приводящее к снижению общей влагонасыщенности изделия в процессе службы в строительных сооружениях, при достаточной прочности сцепления декоративного слоя с керамической основой повышает морозостойкость декорированной облицовочной керамики.
Высокая химическая чистота волластонитового концентрата и использование боя бесцветного прозрачного стекла (с содержанием красящих оксидов не более 0,20%) повышают белизну покрытия и улучшают декоративные свойства ангобированного изделия. Необходимая цветовая палитра покрытия определяется выбором керамического пигмента.
| Таблица 1 Химический состав сырьевых материалов | ||||||||
| компоненты | Содержание оксидов, мас.% | |||||||
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | R2O | BaO | Δmпрк | |
| Глина вороновская | 58,34 | 26,61 | 1,66 | 1,16 | 0,95 | 1,39 | - | 9,89 |
| Волластонитовый концентрат | 49,11 | 1,04 | 1,81 | 46,09 | 0,48 | 0,40 | - | - |
| Стеклобой | 71,00 | 0,80 | 0,20 | 5,50 | 3,50 | 17,10 | 2,00 | - |
| Таблица 2 Компонентные составы ангобных покрытий | ||||||
| компоненты | Содержание компонентов в составах, мас.% | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | Запредельные составы | ||
| А | Б | |||||
| Глина вороновская | 34 | 30 | 29 | 25 | 45 | 15 |
| Волластонитовый концентрат | 31 | 35 | 31 | 35 | 25 | 40 |
| Стеклобой | 35 | 35 | 40 | 40 | 30 | 45 |
1. Ангоб, включающий глинистый компонент и волластонитовый концентрат, отличающийся тем, что он содержит дополнительно бой бесцветного прозрачного стекла с содержанием оксидов железа не более 0,20% при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Волластонитовый концентрат 31-35
Бой бесцветного прозрачного стекла 35-40
Глина беложгущаяся или светложгущаяся Остальное
2. Ангоб по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит керамический пигмент в количестве 1-10% (сверх 100%).
