Разработка состава ангоба повышенной белизны без использования фритты

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

ФГБОУ ВПО "Ростовский государственный университет путей сообщения"

Разработка состава ангоба повышенной белизны без использования фритты

Курочка Павел Никитович

Заведующий кафедрой "Изыскания, проектирование и строительство железных дорог"

Аннотация

Ангобирование играет важную роль в процессе декорирования керамической плитки. Поскольку ангоб полностью скрывает цвет керамического черепка, а также играет роль компенсатора температурного коэффициента линейного расширения черепка и глазури, то при его использовании повышается долговечность изделия. Для исследования был принят стандартный состав ангоба, в который входят дорогостоящий турецкий полевой шпат, большое количество испанской фритты, силикат циркония и глинозём, что делает данный состав очень дорогостоящим. Авторами, в результате исследования, было проведено совершенствование состава ангобного покрытия, путем замены дорогостоящей фритты на криолит искусственный технический. Исследование показало, что использование криолита позволило получить ангоб, с более высоким показателем белизны, чем у стандартного состава, при этом снизилась пористость ангоба, благодаря чему расход глазурного шликера при нанесении на керамическую поверхность черепка стал гораздо меньше за счёт снижения впитывания. Таким образом, авторам удалось получить ангоб, качественные показатели которого будут немного лучше, чем при использовании фритты. Спекание с увеличением содержания криолита переходит к жидкофазовому механизму, что позволяет осуществлять дальнейшую модификацию составов ангоба, за счёт использования дешёвых материалов.

Ключевые слова: керамическая облицовочная плитка; однократный обжиг; ангоб; фритта; криолит; песок кварцевый; каолин; белизна; водопоглощение; пористость; плотность.

Керамическая плитка является одним из наиболее популярных строительных материалов. На рынке сбыта постоянно растет конкуренция керамической продукции, к изделиям предъявляются все более высокие технико-экономические и дизайнерские требования. Одной из важнейших задач является поиск новых, более совершенных способов производства.

Перспективным направлением при производстве керамической плитки является переход на однократный обжиг, при котором необходима модификация состава не только керамической массы, но также и декоративного покрытия [1]. Декорирование производится в два этапа: последовательное ангобирование и глазурирование [2]. Технология однократного обжига существенно ограничивает технологические параметры ангобного и глазурного покрытия, которые должны обеспечить беспрепятственную дегазацию в процессе обжига керамического изделия и образовывать спек или расплав только по завершении процессов фазообразования в керамическом черепке. Поэтому к ангобу предъявляются самые высокие требования. Ангоб маскирует нежелательную окраску или разнотонность изделий, закрывает небольшие дефекты лицевой поверхности, создает достаточно плотное спекшееся покрытие, препятствующее миграции влаги и растворов солей с образованием высолов [3]. Кроме того он выполняет роль компенсатора температурного коэффициента линейного расширения (ТЛКР) черепка и глазури, благодаря чему повышается долговечность готового керамического изделия [4].

Ангоб это материал, в котором при обжиге твердофазовые и жидкофазовые процессы протекают одновременно при равном соотношении, что позволяет охарактеризовать его как промежуточный вид керамики между черепком и глазурью [7]. Наиболее распространенные материалы, входящие в состав ангоба это высокой сортности беложгущаяся глина, фритта, каолин, кварцевый песок, керамические пигменты. Наиболее дорогостоящими материалами являются керамические пигменты и фритты иностранного производства. Поэтому перспективным направлением является разработка технологии ангобирования, позволяющая снизить расход данных компонентов.

На основе комплекса лабораторных испытаний и математического моделирования, авторами был разработан новый эффективный состав керамической массы для производства плитки для внутренней облицовки стен по технологии однократного обжига. Оптимальное соотношение компонентов в сырьевой массе составило: глина Владимировская ВКС-3 (беложгущаяся) - 55%; глина Маркинская (красножгущаяся) - 16%; гранит - 8%; габбродолерит - 16%; бой плитки дроблёный - 5% [5]. Разработанный состав обладает высокой реакционной способностью и позволяет полностью завершить процессы фазо и структурообразования в керамическом черепке, но для получения готовой керамической плитки для внутренней облицовки стен с использованием разработанной керамической массы, необходимо нанести на керамический черепок декоративное покрытие [6].

При проведении исследований, авторами за основу был принят стандартный состав ангобного покрытия АH-STD (табл. 2). Он нашел применение в России при производстве керамической плитки методом однократного обжига, но характеризуется достаточно высокой стоимостью отдельных компонентов. Например, в его состав входит дорогостоящий компонент фритта, который необходим для интенсификации образования жидкой фазы [8], а исключить ее из состава можно только при использовании высокореакционных сырьевых материалов, которые смогут обеспечить аналогичный эффект.

С учетом этого для снижения себестоимости продукции в состав ангоба был введен криолит. Его месторождения в России расположены на Южном Урале [9], кроме того возможно применение криолита искусственного технического.

Криолит искусственный технический выпускаемый ЗАО «Химпэк», Москва, соответствует требованиям ГОСТ 10561-80 «Криолит искусственный технический. Технические условия». Этот материал искусственно получается путём взаимодействия фторида алюминия с фторидом натрия и представляет собой мелкокристаллический порошок сероватобелого цвета. Это достаточно легкоплавкий сырьевой материал с температурой плавления 1012°С. Применяется криолит искусственный технический при производстве стекла и эмалей. Химический состав криолита искусственного технического, выпускаемого ЗАО «Химпэк», представлен в табл. 1.

Таблица 1 Химический состав криолита искусственного технического ЗАО «Химпэк»

Низкое содержание Fe2O3+ TiO2, которые являются красящими оксидами, показывает, что данный вид сырья может обеспечить широкий интервал спекания при обжиге, при этом может получиться ангоб с высоким коэффициентом отражения.

Авторами были разработаны шихтовые составы ангобов АН-1 - АН-5, которые представлены в табл. 2.

Компоненты из представленных шихтовых сырьевых материалов взвешивали на технических весах с точностью до 0,01г. Затем сырьевые материалы в сухом состоянии смешивали и загружали в фарфоровые барабаны для размола. В качестве мелющих тел использовали уралитовые шары и цилиндры, которые помещались в фарфоровые барабаны в соотношении 1:2 к сырьевым материалам. Для размола применялась лабораторная валковая мельница. Размол производился до тех пор (3,5ч), пока остаток на сите №006 не достиг 1-2%. Влажность готовых ангобных шликеров составляла 40% при плотности 1,60-1,62*103 и скорости истечения из вискозиметра (диаметр отверстия 4мм) 11-12с. Нанесение ангоба на керамический черепок осуществлялось методом распыления. Керамические плитки с нанесенным на них ангобом подвергались обжигу в муфельной электрической печи 42 минуты, при максимальной температуре 1095 °С.

Таблица 2

Шихтовые составы стандартного и разработанных ангобов

* триполифосфат натрия вводился сверх 100%

Как видно, из данных таблицы 2, в составах ангоба АН-1 - АН-5 произведено постепенное уменьшение содержания фритты FO-7 до его полного исключения. При этом увеличилось процентное содержание криолита с 0% до 4% по массе. Однако дальнейшее увеличение содержания криолита в шихтовых составах оказалось нецелесообразным. Так как предварительные исследования показали, что при увеличении содержания криолита более 4% происходит образование чрезмерного количества прозрачного расплава, увеличивается его растекаемость и образуются отдельные потеки.

Для повышения белизны ангоба в составы АН-4 - АН-5 был добавлен Глуховецкий каолин КН-83, а для повышения тугоплавкости в составы АН-3 АН-5 был введен кварцевый песок ВС-050-1, в химический состав которого входят тугоплавкие компоненты SiO2 (98,48%) и Al2O3 (1,16%), которые способствуют увеличению прочности и химической стойкости изделия[10]. Этот сырьевой материал в сухом виде представляет собой свободно текучий песок белого цвета, форма зерен округлая хорошо окатанная, цвет зерен бесцветный, белый. Применяется песок кварцевый в стекольной промышленности для производства листового технического стекла.

Для изучения физико-механических свойств ангоба, из полученных шликерных масс методом литья получили образцы - плитки, которые подвяливали на воздухе при комнатной температуре в течение 24ч. После этого их сушили в сушильном шкафу при температуре 100±5 °С в течение 3,5ч. Высушенные образцы плитки взвешивались на технических весах с точностью до 0,01г. Затем, их обжигали в муфельной электрической печи 42 минуты со скоростью подъема температуры 5 °С до максимальной температуры 1095 °С.

Наиболее важными свойствами являются такие показатели как, плотность, водопоглощение и пористость, которые помогают характеризовать качество ангобного покрытия, а также косвенно характеризуют расход глазури.

Кроме того, для ангобного покрытия еще одним важным качеством является белизна. Этот показатель особенно важен, когда для изготовления керамического черепка применяется красножгущееся сырье или используются прозрачные глазури. Именно благодаря данному свойству удаётся скрыть цвет и структуру черепка, а также обеспечить возможность использования пигментов любого оттенка при последующем декорировании. В связи с этим для определения оптимального состава ангобного покрытия нами осуществлялось определение его белизны фотометрическим методом с определением коэффициента отражения (КО) на фотометре ФМ-56 со встроенными светофильтрами: синим, зелёным и красным СС5, ЗС10 и КС14. В качестве эталона использовали белое матовое стекло МС-20, аттестованное в ВНИИМ им. Д.И. Менделеева, коэффициент отражения эталона которого составляет 96%.

Основные послеобжиговые свойства исследуемых ангобов, полученные на основе лабораторных испытаний, приведены в табл. 3.

Таблица 3

Послеобжиговые свойства стандартного и разработанных ангобов

Как видно из полученных результатов, в целом при введении криолита и кварцевого песка происходит улучшение основных качественных показателей: увеличивается среднее значение КО белизны, снижается пористость, благодаря чему, появляется возможность уменьшить расход глазурного шликера при нанесении на керамическую поверхность черепка, за счет снижения ее впитывания в ангоб.

Таким образом, на основании полученных данных можно сделать вывод, что при использовании криолита, причем в гораздо меньших количествах, чем содержание фритты, можно получить ангоб, качественные показатели которого будут немного лучше или такими же, что и при использовании фритты. Спекание с увеличением содержания криолита переходит к жидкофазовому механизму, что позволяет осуществлять дальнейшую модификацию составов ангоба, за счёт использования дешёвых материалов. ангоб шихтовый криолит

ЛИТЕРАТУРА

1. Солодский Н.Ф., Шамриков А.С. Сырьевые материалы и пути повышения эффективности производства строительной керамики // Стекло и керамика. 2009. №1 С.26-29 2. Галенко А.А. Строительные материалы и технологии их производства: учеб.

пособие. Шахтинский институт (филиал) ЮРГТУ (НПИ). Новочеркасск: ЮРГТУ, 2012. 150с.

Зубехин А.П., Яценко Н.Д., Ратькова В.П. Ангобы на основе красножгущихся легкоплавких глин // Строительные материалы. 2009. №3 С. 40-41

Будников П.П., Полубаеринов Д.К. Химические технологии керамики и огнеупоров. М.: Стройиздат, 1972. 552с.

Плешко М.В. Разработка и исследование нового состава облицовочной керамической плитки, изготавливаемой по технологии однократного обжига// «Строительство - формирование среды жизнедеятельности»: сборник научных трудов семнадцатой Международной межвузовской научно-практической конференции студентов, магистрантов, аспирантов и молодых ученых. М.: МГСУ, 2014. С.1025-1030

Турчанинова Л.П., Мокроусова Т.А. Технологическая инструкция ОАО «Стройфарфор». Производство плиток керамических глазурованных для внутренней облицовки стен, 2003. 93с.

Голенко А.А. Разработка состава ангоба для облицовочной керамической плитки однократного обжига //Технические науки. 2010. №1 С. 88-91

Основные технологии тугоплавких неметаллических и силикатных материалов:

учеб. пособие / А.П. Зубехин, С.П. Голованова, Е.А. Яценко, В.В.Верещака, В.А.Гузий. М.: КАРТЭК, 2010. 308с.

Суссик-Форнефельд К. Драгоценные камни и минералы. М.: Астрель, 2001. 288 с.

Лемешев В.Г., Петров С.В., Лемешев О.В. Утилизация техногенных продуктов в производстве керамических строительных материалов // Стекло и керамика. 2001. №3 С.17-20

Размещено на Allbest.ru