СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СПЕКАЮЩЕГОСЯ АНГОБА Российский патент 2008 года по МПК C04B41/87 C04B33/18 

Изобретение относится к производству керамических изделий строительного, культурно-бытового и художественного назначения.

Известен способ приготовления спекающегося ангоба белого цвета состава (мас.%): глина часовярская - 20, каолин глуховецкий - 4, пегматит елисеевский - 16, стекольный бой - 35, мел белгородский - 6, песок кварцевый - 19 (Сахарова Н.А., Черепова О.В. Архитектурная керамика с цветным ангобированным слоем,: Издательство Академии Архитектуры Украинской ССР, Киев, 1952, с.20-21). Пегматит и стекольный бой тщательно промывают в воде, пегматит обжигают при температуре 900-960°С. Предварительное измельчение пегматита, стекольного боя и мела производят на бегунах, затем, после дозировки, осуществляют совместный мокрый помол всех исходных компонентов в шаровой мельнице с добавлением 35% воды. Тонкий помол ведут до остатка на сите с 10000 отв./см² не более 5%. После помола суспензию процеживают через сито 900 отв./см² и разбавляют водой при тщательном перемешивании до плотности 1,6-1,7 г/см³. Ангобную суспензию наносят на холодные высушенные изделия, после чего изделия обжигают при температуре 900-1050°С.

Недостатком данного способа является его трудоемкость из-за необходимости осуществления достаточно тонкого помола, позволяющего получить спекающийся ангоб при наличии достаточного количества плавней в его составе.

Известен способ приготовления спекающегося ангоба (Миклашевский А.И. Технология художественной керамики. М., 1971, с.276), заключающийся в том, что берут 250 г глины и роспускают ее в 1 литре дистиллированной или дождевой воды с добавлением 5 г кристаллической соды. После этого глине дают сутки отстояться. Некоторые глины после отстаивания разделяются на прозрачную жидкость и осадок, такие не годятся для приготовления спекающегося ангоба. Другие после суток отстаивания разделяются на осадок и водную суспензию, суспензию сливают, частично выпаривают и затем используют как ангобную суспензию для нанесения на поверхность сформованных керамических изделий. После сушки и обжига в окислительной среде при температурах 900-1000°С на изделиях получается глянцевое с низким водопоглощением ангобное покрытие, его цвет может быть белым, бежевым или красным в зависимости от количества красящих окислов, присутствующих в ангобной суспензии. Недостатками данного способа приготовления спекающегося ангоба являются - ограниченный ассортимент используемых глин или их смесей, трудоемкость из-за необходимости привлечения дополнительной операции - выпаривания.

Технической задачей предлагаемого изобретения является разработка простого способа получения спекающихся ангобов различных окрасок с применением расширенного ассортимента используемых глин.

Для решения поставленной задачи в способе приготовления спекающегося ангоба предлагается использовать любую глину, способную разжижаться натриевым жидким стеклом, которую распускают в воде этим электролитом до влажности 50-70%. Натриевого жидкого стекла берут столько же, сколько необходимо добавить его к водному шликеру относительной влажности 40-45% из этой же глины, чтобы шликер максимально разжижить. Методика определения количества электролита, необходимого для максимальной разжижаемости шликера (минимального времени истечения порции шликера) с использованием вискозиметра Энглера приводится в книге «Технический анализ и контроль производства керамики». Лукин Е.С., Андрианов Н.Т., М.,: Стройиздат. - 1975 - с.115 [1]. Распущенную глину отстаивают до полного разделения на осадок и седиментационно-устойчивую суспензию глинистых минералов. Полученную водную суспензию глинистых минералов, частицы которых не более 1 мкм, наносят на поверхность сформованных сухих керамических изделий, сушат и обжигают в окислительной среде при температуре 900-1050°С, получая на поверхности изделий ангоб-глянцевое покрытие с низким водопоглощением, состава (в пересчете на прокаленное вещество, мас.%):

Al₂O₃ - 13÷5-35

Fe₂O₃+FeO - 0.01÷15

TO₂ - 0.01÷5

CaO - 0.1÷8

MgO - 0.1÷8

К₂O - 0.5÷5

Na₂O - 0.5÷5

SiO₂ - остальное

В заявляемом способе приготовления спекающегося ангоба используют большой ассортимент глин, что является несомненным его преимуществом перед прототипом и аналогами. В качестве исходных глин для приготовления спекающихся ангобов были взяты глины следующих месторождений - Владимирского (Ростовская область), Ильского (Краснодарский край), Старокорсунского (Краснодарский край). Первая глина пригодна для производства тонкой и санитарно-строительной керамики, вторая и третья - легкоплавкие, с большим содержанием красящих окислов, используются для производства керамического кирпича методом пластического формования. В таблицах 1, 2, 3 приведены результаты отстаивания распущенных глин с различной влажностью и различным количеством натриевого жидкого стекла плотности 1.4 г/мл с силикатным модулем 2,80 в расчете на 1 кг сухой глины в емкости высотой 0,5 м в течение трех суток, соответственно для глин Владимирского, Ильского и Старокорсунского месторождений.

Как видно из таблиц 1-3, составы №2, 3, 4, 5, 10, 15 для каждой из трех глин, после отстаивания разделились на прозрачную жидкость и осадок. Составы №1, 6, 11, 12, 13, для каждой из трех глин, после отстаивания по визуальным характеристикам не претерпели изменения и остались седиментационно-устойчивыми суспензиями. Составы №7, 8, 9, 14, для каждой из трех глин, после отстаивания разделились на седиментационно-устойчивые суспензии и осадки. Экспериментально было выявлено, что максимальная разжижаемость водных шликеров относительной влажности от 40 до 45% из глин Владимирского, Ильского и Старокорсунского месторождений, определяемая с помощью вискозиметра Энглера, достигается также соответственно при 15 мл, 8 мл и 12 мл натриевого жидкого стекла на 1 кг сухой глины, при плотности жидкого стекла 1,4 г/мл и силикатном модуле 2.80 [1]. Из всех полученных в результате отстаивания седиментационно-устойчивых суспензий из составов №1, 6, 7, 8, 98, 11, 12, 13, 14 для рассмотренных трех глин были сформованы методом шликерного литья в гипсовые формы пластинки толщиной 1-3 мм. Пластинки после высушивания обжигались при температуре 900°С в окислительной среде. После обжига было проведено измерение водопоглощения пластинок по методике, изложенной в ГОСТ 530-95. В таблице 4 приведены результаты измерений. Из таблицы 4 видно, что пластины, изготовленные из составов №7, 8, 9 всех трех глин обладают самым низким водопоглощением. У этих составов влажность от 50 до 70%, количество электролита 8-15 мл на 1 кг сухой глины. Низкое водопоглощение обеспечено размером не более 1 мкм частиц глинистых минералов в суспензиях.

В таблице 5 приведены результаты измерения водопоглощения пластин, сформованных из суспензий, полученных в результате отстаивания составов №7, 8, 9 и обожженных в окислительной среде при температурах 900°С, 950°С, 1000°С, 1050°С, 1100°С. Из таблицы №5 видно, что наибольшее значение водопоглощения не превышает 0,2% для составов №7, рассмотренных трех глин, после обжига при температуре 900°С. При более высоких температурах значения водопоглощения не превышает 0,1%. Учитывая, что изделия строительной, культурно-бытовой и художественной керамики обжигаются при температурах 900°-1050°С, из данных таблицы №5 можно сделать вывод о том, что использование суспензии составов №7, 8, 9 в качестве ангобной суспензии для этих изделий после обжига при этих температурах позволит получить на поверхности покрытие - ангоб с низким водопоглощением. Поднятие до 1100°С температуры обжига изделий строительной и бытовой керамики, основным компонентом которой являются легкоплавкие глины часто приводит к деформации изделий.

Пластинки, изготовленные из составов №1, 6, 11, 12, 13, обладают высоким водопоглощением, так как в суспензиях этих составов не произошло выпадение крупных частиц в осадок. Пластины, изготовленные из составов №14, обладают промежуточным результатом, что обусловлено не полным осаждением крупных частиц из-за избыточного количества натриевого жидкого стекла, вызвавшего загустевание суспензий.

Составы №2, 3, 4, 5, 10, 15 из таблиц 1-3 после повторного перемешивания наносили на высушенные керамические изделия и обжигали в окислительной среде при 900-1050°С. Покрытия имели характеристики состава №1 в табл.4, т.е. они не являлись спекающимися ангобами, а следовательно, их нецелесообразно использовать в качестве ангобов.

Составы №7, 8, 9, трех глин, имеют после обжига минимальное водопоглощение, не превышающее 0,2% для всех трех рассмотренных глин. Эти суспензии наносились на поверхность сформованных сухих керамических изделий, после чего изделия обжигались в окислительной среде при температуре 900-1050°С. После обжига изделия приобретали глянцевое покрытие с низким водопоглощением.

На основании проведенных экспериментов можно сделать вывод: от количества натриевого жидкого стекла, добавляемого в распущенную глину и ее влажности зависит частицы каких размеров будут находиться в седиментационно-устойчивой суспензии глинистых минералов, которые наносятся на керамические изделия.

После обжига цвет глянцевого покрытия, получаемого при использовании в качестве исходной - Владимирской глины, был белым, для глин Ильской и Старокорсунской - красно-кирпичным.

В таблице 6 приведен химический состав (мас.%) ангобов с низким водопоглощением, полученных из Владимирской, Ильской и Старокорсунской глин.

На основании изложенного делаем вывод о том, что заявляемый способ приготовления спекающегося ангоба обладает новизной, изобретательским уровнем и промышленно применим.

Таблица 1Составы суспензий из Владимирской глины№ составаВлажность роспущенной глины, %Кол-во жидкого стекла, мл на 1 кг сухой глиныВизуальная характеристика отстоявшейся роспущенной глины1407,5Седиментационно-устойчивая суспензия2507,5Прозрачная жидкость и осадок3607,5Прозрачная жидкость и осадок4707,5Прозрачная жидкость и осадок5807,5Прозрачная жидкость и осадок64015Седиментационно-устойчивая суспензия75015Седиментационно-устойчивая суспензия и   осадок86015Седиментационно-устойчивая суспензия и   осадок97015Седиментационно-устойчивая суспензия и   осадок108015Прозрачная жидкость и осадок114022,5Седиментационно-устойчивая суспензия125022,5Седиментационно-устойчивая суспензия136022,5Седиментационно-устойчивая суспензия147022,5Седиментационно-устойчивая суспензия и   осадок158022,5Прозрачная жидкость и осадок

Таблица 2Составы суспензий из Ильской глины№ составаВлажность роспущенной глины, %Кол-во жидкого стекла, мл на 1 кг сухой глиныВизуальная характеристика отстоявшейся роспущенной глины1404Седиментационно-устойчивая суспензия2504Прозрачная жидкость и осадок3604Прозрачная жидкость и осадок4704Прозрачная жидкость и осадок5804Прозрачная жидкость и осадок6408Седиментационно-устойчивая суспензия7508Седиментационно-устойчивая суспензия и   осадок8608Седиментационно-устойчивая суспензия и   осадок9708Седиментационно-устойчивая суспензия и   осадок10808Прозрачная жидкость и осадок114012Седиментационно-устойчивая суспензия125012Седиментационно-устойчивая суспензия136012Седиментационно-устойчивая суспензия147012Седиментационно-устойчивая суспензия и   осадок158012Прозрачная жидкость и осадок

Таблица 3Составы суспензий из Старокорсунской глины№ составаВлажность роспущенной глины, %Кол-во жидкого стекла, мл на 1 кг сухой глиныВизуальная характеристика отстоявшейся роспущенной глины1406Седиментационно-устойчивая суспензия2506Прозрачная жидкость и осадок3606Прозрачная жидкость и осадок4706Прозрачная жидкость и осадок5806Прозрачная жидкость и осадок64012Седиментационно-устойчивая суспензия75012Седиментационно-устойчивая суспензия и   осадок86012Седиментационно-устойчивая суспензия и   осадок97012Седиментационно-устойчивая суспензия и   осадок108012Прозрачная жидкость и осадок114018Седиментационно-устойчивая суспензия125018Седиментационно-устойчивая суспензия136018Седиментационно-устойчивая суспензия147018Седиментационно-устойчивая суспензия и   осадок158018Прозрачная жидкость и осадок

Таблица 4Значения водопоглощения обожженных пластин№ составаВодопоглощение пластин после обжига, %Пластины из Владимирской глиныПластины из Ильской глиныПластины из Старокорсунской глины1915176915177<0.2<0.2<0.28<0.1<0.1<0.19<0.1<0.1<0.1119151712915171391517145810

Таблица 5Значения водопоглощения пластин изготовленных из отстоявшихся составов №7, 8, 9№ составаТемпература обжига, град. СВодопоглощение пластин, %Пластины из Владимирской глиныПластины из Ильской глиныПластины из Старокорсунской глины7900<0.2<0.2<0.28900<0.1<0.1<0.19900<0.1<0.1<0.17950<0.1<0.1<0.18950<0.1<0.1<0.19950<0.1<0.1<0.171000<0.1<0.1<0.181000<0.1<0.1<0.191000<0.1<0.1<0.171050<0.1<0.1<0.181050<0.1<0.1<0.191050<0.1<0.1<0.171100<0.1<0.1<0.181100<0.1<0.1<0.191100<0.1<0.1<0.1

Таблица 6Химический состав ангобовИсходная глинаSiO₂Al₂O₃Fe₂O₃TiO₂CaOMgOK₂ONa₂OВладимирская62,4029,080,461,130,591,522,802,02Ильская55,6921,639,461,151,094,913,832,24Старокорсунская58,4119,827,340,575,423,182,432,83

Изобретение относится к производству керамических изделий строительного, культурно-бытового и художественного назначения. Технический результат изобретения - разработка простого способа получения спекающихся ангобов различных окрасок с применением расширенного ассортимента используемых глин. При изготовлении спекающегося ангоба используют любую глину, способную разжижаться натриевым жидким стеклом, распускают ее в воде с натриевым жидким стеклом до влажности 50-70%. Количество жидкого натриевого стекла, добавляемого в распускаемую глину, равно необходимому для максимального разжижения водного керамического шликера влажности 40-45% из этой же глины. Распущенную глину отстаивают до полного разделения на осадок и седиментационно-устоичивую суспензию глинистых минералов. Полученную водную суспензию глинистых минералов, частицы которых не более 1 мкм, наносят на поверхность сформованных сухих керамических изделий, сушат и обжигают в окислительной среде при температуре 900-1050°С, получая на поверхности изделий ангоб-глянцевое покрытие с низким водопоглощением. 2 з.п. ф-лы, 6 табл.

1. Способ приготовления спекающегося ангоба, включающий роспуск глины в воде с добавкой натриевого электролита, отстаивание, разделение на водную суспензию и осадок, нанесение суспензии на поверхность сухих керамических изделий, сушку и обжиг в окислительной среде, отличающийся тем, что в качестве натриевого электролита используют натриевое жидкое стекло, берут любую глину, способную разжижаться натриевым жидким стеклом, влажность распущенной глины составляет 50-70%, количество жидкого натриевого стекла, добавляемого в распускаемую глину, равно необходимому для максимального разжижения водного керамического шликера влажности 40-45% из этой же глины, отстаивание осуществляют до разделения на осадок и седиментационно устойчивую водную суспензию, имеющую частицы не более 1 мкм.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что натриевое жидкое стекло добавляют в воду перед роспуском глины до влажности 50-70%.3. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура обжига не более 1050°С.