СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ
METHOD OF MAKING CERAMIC ITEMS

Решение относится к области изготовления строительной керамики, в частности к изготовлению предметов декоративно-художественного назначения, облицовочной плитки и изразцов.
Известен способ получения керамических изделий на основе волластонита, каолина, глины с добавлением воды, жидкого стекла и кальцинированной соды с одновременным помолом компонентов и получением водного шликера при следующем соотношении компонентов шликера. мас.%: волластонит - 75-80, каолин 12-15, глина - 8-10, жидкое стекло и кальцинированная сода - 0,3 и 0,2 соответственно, при влажности шликера 29-30 мас.%, формование изделий в пористые гипсовые формы, сушку и обжиг, в шликер дополнительно вводят вермикулит вспученный с зерновым составом 0,6-2,5 мм в количестве 2,0-3,0% от массы шликера (патент РФ №2358951, C04B 33/28, опубл. 20.06.2009).
Однако этот способ предназначен для получения изделий, работающих в тяжелых производственных условиях, например желобов алюмопроводов, имеющих высокую прочность и жароустойчивость, что обеспечивается высоким содержанием волластонита 75-80%. Здесь не требуется тонкий помол и равномерное распределение компонентов в массе шликера.
В качестве прототипа принят патент РФ №2309924, C04B 33/13, опубл. 10.11.2007 на керамическую массу для изготовления электротехнических изделий, посуды, предметов декоративного назначения. Керамическая масса содержит в мас.%:
кварц-полешпатовый песок 12,0-16,0,
глина 20,0-30,0,
волластонит 5,0-7,0,
шамот (каолин) 20,0-30,0,
сода кальцинированная 1,0-2,0,
стеклобой 1,0-2,0.
Этот патент выбран в качестве прототипа как более близкий по назначению и по составу массы шликера.
В патенте не описан способ изготовления изделий. Однако, очевидно, он включает традиционные приемы: приготовление шликера смешиванием компонентов: песка кварцевого, глины, шамота, волластонита, соды кальцинированной и стеклосодержащего компонента, затворенне водой, сушку, формование, обжиг.
Недостатками этого решения являются использование стеклобоя и керамического боя, что усложняет технологию из-за необходимости их измельчения и невозможности достичь тонкого помола, что сказывается на качестве конечного продукта, шершавая поверхность, возможно образование центров концентрации напряжений, а следовательно, и разрушение при ударах, хотя прочность их достаточно высока.
Эти недостатки устраняются предлагаемым решением.
Решается задача расширения сырьевой базы и повышения качества керамических изделий, в частности изразцов.
Технический результат - получение изделий с гладкой поверхностью и стойких против разрушений при ударе.
Этот технический результат достигается тем, что в способе изготовления керамических изделий, включающем приготовление шликера смешиванием компонентов: песка кварцевого, глины, шамота, волластонита, соды кальцинированной и стеклосодержащего компонента, формование изделий и обжиг, отдельно готовят 1-й завес: затворяют водой песок кварцевый, глину и соду кальцинированную, и 2-й завес: волластонит, шамот и стеклосодержащий компонент, компоненты 1-го завеса обрабатывают в шаровой мельнице в течение 1,5-2 часов, до крупности помола с остатком на сите 100 18-21% и влажности 40-42%, затем добавляют компоненты 2-го завеса и обрабатывают еще 1-1,5 часа, полученный шликер выдерживают в расходном бассейне в течение 1,5-2 суток, заливают массу в формы и выдерживают 16-18 часов, обжиг изделий осуществляют в муфельной печи при температуре 1000-1100°C 18-20 часов, готовые изделия глазуруют и проводят окончательный обжиг при температуре 900-990°C 15-18 часов, при этом используют в составе шликера глину Веселовскую, а в качестве стеклосодержащего компонента - жидкое стекло при следующем соотношении компонентов, мас.%:
песок кварцевый 17-20,
глина Веселовская 30-35,
волластонит 5-8,
шамот 40-45,
сода кальцинированная 0,2-0,3,
жидкое стекло 0,3-0,5.
Использование глины Веселовской известно (напр., авт. свид. СССР №823346, C04B 33/16, опубл. 23.04.81), где она в совокупности с волластонитом, стеклобоем, кварцевым песком, нифелин-сиенитом и карбонатом лития обеспечивает снижение водопоглощения и повышает термостойкость. Однако нифелин-сиенит и карбонат лития достаточно дорогие и редкие компоненты.
В предлагаемом решении она используется в другом сочетании, влияя на получение гладкой поверхности.
Жидкое стекло и сода в совокупности являются стабилизаторами и способствуют, наряду с технологическим режимом способа, повышению стойкости против разрушения при ударе.
Глазурование снижает водопоглощение и придает изделиям товарный вид,
Пример осуществления способа
Готовят компоненты для шликера. Комья глины разбивают на куски, не превышающие 80-100 мм. Волластонит просеивают через сито с наклонной сеткой 1 мм. Шамот просеивают через вибросито с сеткой 0,9-1 мм. Готовят первый завес: песок кварцевый - 17,5%, глина Веселовская - 34%, вода - 29% от загруженных компонентов (по сухому весу), сода кальцинированная - 0,3%. Готовят второй завес: волластонит - 6,2%, шамот - 42,3%, жидкое стекло - 5%.
Такое раздельное смешивание более равномерно и позволяет подобрать компоненты по их физико-химическим свойствам.
Загружают компоненты 1-го завеса в шаровую мельницу. Помол ведут в течение 2-х часов. Крупность помола должна характеризоваться остатком на сите 100 18-21%, влажность 40-42%. Загружают туда же компоненты 2-го завеса. Жидкое стекло вливают постепенно вместе с постепенной засыпкой шамота. Продолжительность помола 1 час. Шликер сливают через магнитный сепаратор в пропеллерную мешалку. Выдержанный шликер мембранным насосом подают в расходный бассейн, где выдерживают 2 суток.
Готовят пористые гипсовые формы, которые обеспечивают отвод воздуха из залитой массы.
Заливают керамическую массу в формы, где выдерживают 17 часов до образования изделия, например плитки облицовочной. Извлекают изделия из формы, сушат до влажности не более 1% в помещении с температурой не менее 25°C и относительной влажностью 60-70%.
Обжиг изделий осуществляют в муфельной печи с выкатным подом при температуре 1100°C в течение 20 часов.
После этого изделия готовы к использованию, имеют гладкую поверхность. Для повышения их товарного вида и снижения водопоглощения изделия покрывают глазурью, которую наносят пульверизатором. Могут быть использованы различные глазури, например на основе фритты с использованием глины, воды и пигментов. После нанесения глазури проводят окончательный обжиг в муфельной печи при температуре 990°C 15-18 часов.
Готовые изделия укладывают на поддоны глазурованной стороной вверх.
В других примерах меняли параметры процесса. При совместном одновременном перемешивании компонентов шликера трудно было исключить комкование, то же наблюдалось при нарушении режима перемешивания компонентов указанной рецептуры, снижалась прочность плиток при ударе, появлялись трещины. При увеличении количества компонентов наблюдались неразмешанные комочки. То же наблюдалось при недостаточном просеивании и нарушении режима влажности, что отрицательно влияло на гладкость поверхности.
Выдерживание шликера в расходном бассейне менее 1,5 суток не обеспечивало достаточной однородности массы, а более 2-х суток - нецелесообразно, т.к. результат уже достигнут.
Выдержка в форме менее 16 часов не обеспечивала достаточного затвердевания, а более 18 часов - нецелесообразно, т.к. результат уже достигнут.
При температуре обжига менее 1000°C не до конца проходят процессы отверждения керамики, а более 1100°C - возможен пережог и трещины. То же можно сказать и о времени обжига 18-20 часов.
При температуре обжига глазури менее 900°C возможно ее отслоение от изделия. При температуре 1000°C образовывались микротрещины. То же можно сказать о времени отжига 15-18 часов.
Полученные изделия являются прочным, сравнительно недорогим материалом, имеют привлекательный товарный вид.