Ангоб для нанесения на поверхность глазурованного керамогранита
ENGOBE FOR APPLYING TO THE SURFACE OF GLAZED PORCELAIN STONEWARE

Изобретение относится к области нанесения покрытий на керамические изделия, а именно к ангобу, предназначенному для нанесения на поверхность глазурованного керамогранита.
Глазурованный керамогранит обычно состоит из трех частей: керамическая основа, ангоб, нанесенный на керамическую основу, и глазурь, нанесенная на ангоб.
При этом ангоб является очень важной частью глазурованного керамогранита. Он выполняет роль маскировки нежелательной окраски керамической основы перед нанесением глазури и, одновременно, защиты от солнечных лучей, а также обеспечивает водонепроницаемость поверхности керамической основы. Ангоб также предотвращает возможное химическое взаимодействие между материалом керамической основы и материалом глазури.
Кроме того, ангоб выступает в роли грунтовочного слоя, способствуя повышению прочности спекания глазури и керамической основы, чем во многом определяет свойства полученного керамогранитного изделия в целом.
В свою очередь, глазурное оформление играет решающую роль. Глазурь на поверхности плитки не только представляет собой декоративную отделку, но и особенно помогает противостоять пятнам, износу и механическим повреждениям.
4
В настоящее время в керамических изделиях в качестве солнцезащитного материала наибольшее распространение получил силикат циркония ZrSiO(циркон). Высокий коэффициент преломления циркона (1,92) делает его предпочтительным солнцезащитным агентом. Керамическая основа керамогранита на основе компонентов глины, полевого шпата и кварца часто сама содержит циркон. Например, плитка «супербелая (ультрабелая)», содержит 5-8 мас. % циркона, плитка «очень белая (супербелая)», содержит3-5 мас. % циркона, плитка «белая», содержит 1-3 мас. % циркона. В составе ангобов и глазури обычно содержится от 8 до 15 мас. % циркона.
Использование циркониевых солнцезащитных агентов в керамической глазури для сантехники и керамической посуды также обязательно.
Из документа (WO 2014016423 А1, 2014-01-30), принятого за прототип, известна композиция ангоба, пригодная для нанесения на поверхность керамогранита и содержащая 5-50 % мас. шариковой глины, до 50 % мас. каолина, 20-50 % мас. полевого шпата, 1-20 % мас. оксида алюминия (глинозема) и не более 10 % мас. силиката циркония.
Однако, композиции ангоба из документа (WO 2014016423 А1, 2014-01-30) присущи некоторые недостатки. Так, известная композиция не обладает достаточной устойчивостью при ее применении в изделиях, поверхности которых подвержены нагреву, в особенности нагреву неравномерному. На такой поверхности возможно появление микротрещин и, как следствие, выкрашивание и быстрый износ поверхности такого изделия.
Таким образом, существует потребность в улучшении устойчивости поверхности изделий из керамогранита к нагреву и повышении их износостойкости.
Еще одной проблемой при использовании керамических изделий, которая требует решения, является их низкая сопротивляемость скольжению.
Поставленная задача решается предложенным ангобом для нанесения на поверхность глазурованного керамогранита, который содержит:
шпат полевой S.GQ.500.EX
53-55 мас. %
глина огнеупорная Веско-гранитик
14-16 мас. %
силикат циркония Zeta Zircon Superfine
8-12 мас. %
глинозем
3-5 мас. %
каолин обогащенный КЖФ-2
14-16 мас. %.
Техническим результатом изобретения является улучшение устойчивости поверхности изделий из керамогранита к нагреву, повышение их износостойкости и сопротивления скольжению.
Шпат полевой S.GQ.500.EX добывается в Турции компанией Kaltun (http://www.metachim.com/products/glasstun/Sodium%20Feldspar/, дата публикации, подтвержденная с помощью сервиса Internet archive Waybackmashine, 28.05.2016) и имеет химический состав (мас.%), указанный в Таблице 1:
Таблица 1
Химический состав шпата полевого S.GQ.500.EX:
SiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
MgO
Na<sub>2</sub>O
K<sub>2</sub>O
L.O.I
Норм.
69,52
18,55
0,040
0,75
0,07
10,60
0,22
0,25
Мин.
-
18,00
-
-
-
10,00
-
-
Макс.
70,50
-
0,060
-
-
-
-
-
Огнеупорная глина Веско-гранитик добывается в Андреевском месторождении Донецкой фирмой «Веско» и имеет минералогический и химический составы, раскрытые в Таблице 2 и Таблице 3:
Таблица 2
Минералогический состав огнеупорной глины Веско-гранитик:
Свободный кремнезем
Мусковит
Насрит
Рутил
Сидерит
32-39
38-44
20-25
0,6-0,7
0,2
Таблица 3
Химический состав огнеупорной глины Веско-гранитик:
Al<sub>2</sub>O<sub>3, </sub>не менее, %
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>+TiO<sub>2</sub> не более, %
MgO не более, %
CaO не более, %
K<sub>2</sub>O не менее, %
Na<sub>2</sub>O не более, %
SiO<sub>2 </sub>не норм., %
П.П.П., %
28
2,35
0,60
0,50
2,10
0,40
63
8,5
Указанные в Таблицах 2, 3 сведения приведены в статье Мошнякова М.Г. «Российские месторождения глин и возможность их использования для импортозамещения сырьевых баз в производстве керамическорго гранита», опубликованной в Вестнике БГТУ им. В.Г. Шухова, 2016 г., номер 4, стр. 60-65.
Для целей настоящего изобретения необходим силикат циркония со следующими характеристиками, приведенными в Таблице 4:
Таблица 4
Химический состав силиката циркония
ZrO<sub>2</sub>+HfO<sub>2</sub>
SiO<sub>2</sub> total
SiO<sub>2</sub> free
Fe2O<sub>3</sub>
TiO<sub>2</sub>
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>
CaO
P<sub>2</sub>O<sub>5</sub>
Th+U
65.5-66.5
31.8-32.8
0.05-0.10
0.04-0.12
0.12-0.5
0.75-1.0
0.02-0.5
0.1-0.13
< 470ppm
Приведенным в таблице 4 составом обладает тонкоизмельченный силикат циркония Zeta Zircon Superfine, страной происхождения которого является Германия (Интернет-страница https://ceramgzhel.ru/katalog/syiryo/silikat-czirkoniya/2014.html, дата публикации, подтвержденная с помощью сервиса Internet archive Waybackmashine, 27.09.2020 г.).
Обогащенный каолин марки КЖФ-2, химический состав которого приведен в Таблице 5 (известен из ТУ 5729-090-00284530-00 от 20.06.2000 г, Интернет-страница http://kaolinzhl.ru/files/misc/tu5729-090-00284530-00kaolinobogashhennyjdljakeramicheskikhizdelij.pdf, дата публикации, подтвержденная с помощью сервиса Internet archive Waybackmashine, 05.06.2016 г), реализуется компанией ООО «Пласт-Рифей», которое занимается разработкой месторождения Журавлиный Лог.
Таблица 5
Химический состав каолина обогащенного КЖФ-2:
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, не менее, мас.%
SiO<sub>2</sub>, не более, мас.%
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>, не более, мас.%
TiO<sub>2</sub>, не более, мас.%
K<sub>2</sub>O, мас.%
Na<sub>2</sub>O, мас.%
CaO, не более, мас.%
П.П.П.
36
46-48
0,8
0,4
0,7-1,5
0,06
0,11
13-13,7
Ангоб готовится путем совместного помола 53-55 мас. % шпата полевого S.GQ.500.EX, 14-16 мас. % огнеупорной глины Веско-гранитик, 8-12 мас. % силиката циркония Zeta Zircon Superfine, 3-5 мас. % глинозема и 14-16 мас. % обогащенного каолина КЖФ-2 в мельнице периодического действия MTD 050 в течении 6-7 часов.
При помоле к смеси сырьевых материалов добавляется вода и электролит для получения готового ангоба в виде суспензии с заданными параметрами остатка на сите 45 мкм, плотности и текучести суспензии.
Причем, остаток на сите 45 мкм должен составлять 1-1,2 %, плотность суспензии ангоба 1,7-1,75 г/мл, а текучесть 35-40 сек.
3
После достижения указанными параметрами заданных значений готовый ангоб сливают в емкость для хранения объемом 5 м.
3
Для транспортировки готового ангоба используют емкости объемом 1 м. После розлива ангоба в транспортные емкости, он транспортируется на линию глазурования.
На линии глазурования ангоб доводится до рабочей плотности водой, заданной картой запуска для конкретного артикула изделий из керамогранита. Это обеспечивает равномерность нанесения и необходимые параметры готового продукта.
Нанесение ангоба на керамогранитную основу производится на установке Airless при давлении 8-10 бар.
В качестве примеров использования предложенного ангоба приводятся способы изготовления керамогранитной плитки.
Пример 1.
По указанному выше способу была приготовлена суспензия предложенного ангоба, содержащая 55 мас. % шпата полевого S.GQ.500.EX, 14 мас. % огнеупорной глины Веско-гранитик, 12 мас. % силиката циркония Zeta Zircon Superfine, 4 мас. % глинозема и 15 мас. % обогащенного каолина КЖФ-2. При этом, дополнительно, в состав суспензии входит вода и электролит, которые вводятся в необходимом количестве для достижения плотности суспензии 1,75 г/мл.
На линии глазурования ангоб доводится водой до рабочей плотности 1,5 г./мл.
Готовая суспензия ангоба наносится на керамическую основу плитки. При этом расход суспензии ангобасоставляет 35 г на плитку 300х300 мм.
После просушки ангоба, на плитку наносят состав глазури (производство Италия) плотностью 1,4 г/мл. Расход состава глазури составляет 30 г на плитку 300х300 мм.
Затем сырую плитку отправляют в печь обжига. Обжиг проводят при температуре 1205 °С.
Готовую плитку подвергли испытаниям по методам, согласно ГОСТ 27180-2019 п.14.
По методу наклонной плоскости было определено сопротивление скольжению керамических плиток (ГОСТ 27180-2019 п.14.3). Был получен угол наклона 7,5 град., что соответствует классу сопротивления скольжения R9.
Областью применения такой плитки являются сухие помещения, к примеру врачебные кабинеты, входные зоны магазинов торговых центров и т.д.
Также была измерена износостойкость глазурованных плиток (ГОСТ 27180-2019 п.9). Было получено число оборотов, после которых обнаружены видимые изменения, равное в среднем 2100, что соответствует классу износостойкости 4. Характеристика класса – высокая износостойкость.
Областью применения плитки, обладающей такими характеристиками по ГОСТ 13996-2019, являются напольные покрытия помещений с определенным количеством абразивных загрязнений, регулярной ходьбой, и с нагрузками большими, чем для класса 3 (например, производственные кухни, гостиницы, выставочные и торговые помещения).
Сравнительные параметры предложенной композиции ангоба, и ангоба, который использовался ранее, нанесенных в условиях согласно примеру 1, приведены в Таблице 6.
Таблица 6
Наименование показателя
Ранее использованный ангоб
Ангоб согласно изобретению
Сопротивление скольжению керамических плиток (ГОСТ 27180-2019 п.14) по методу наклонной плоскости
угол наклона 3,2 град.класс сопротивления скольжению – NC
угол наклона 7,5 град.класс сопротивления скольжению – R9
Износостойкость глазурованных плиток
1500 оборотовкласс износостойкости – 3
2100 оборотовкласс износостойкости - 4
Пример 2.
По указанному выше способу была приготовлена суспензия предложенного ангоба, содержащая 53 мас. % шпата полевого S.GQ.500.EX, 16 мас. % огнеупорной глины Веско-гранитик, 12 мас. % силиката циркония Zeta Zircon Superfine, 4 мас. % глинозема и 15 мас. % обогащенного каолина КЖФ-2. При этом, дополнительно, в состав суспензии входит вода и электролит, которые вводятся в необходимом количестве для достижения плотности суспензии 1,7 г/мл.
На линии глазурования ангоб доводится водой до рабочей плотности 1,35 г/мл.
Готовая суспензия ангоба наносится на керамическую основу плитки. При этом расход суспензии ангоба составляет 40 г на плитку 300х300 мм.
После просушки ангоба на плитку наносят состав глазури (производство Италия) плотностью 1,4 г/мл. Расход состава глазури составляет 25 г на плитку 300х300 мм.
Затем сырую плитку отправляют в печь обжига. Обжиг проводят при температуре 1210 °С.
Готовую плитку подвергли испытаниям по методам, согласно ГОСТ 27180-2019 пп. 9 и 14.
По методу наклонной плоскости было определено сопротивление скольжению керамических плиток (ГОСТ 27180-2019 п.14.3). Был получен угол наклона14 град., что соответствует классу сопротивления скольжения R10.
Областью применения такой плитки являются общественные зоны с вероятностью попадания воды и кратковременным пребыванием людей. Это относится к раздевалкам в бассейнах, залам кафе, ресторанов и т.д., где несколько раз в день делают влажную уборку, а также к общественным зданиям.
Также была измерена износостойкость глазурованных плиток (ГОСТ 27180-2019 п.9). Было получено число оборотов, после которых обнаружены видимые изменения, равное в среднем 2100, что соответствует классу износостойкости 4. Характеристика класса – высокая износостойкость.
Областью применения плитки, обладающей такими характеристиками по ГОСТ 13996-2019, являются напольные покрытия помещений с определенным количеством абразивных загрязнений, регулярной ходьбой, и с нагрузками большими, чем для класса 3 (например, производственные кухни, гостиницы, выставочные и торговые помещения).
Сравнительные параметры предложенной композиции ангоба, и ангоба, который использовался ранее, нанесенных в условиях согласно примеру 2 приведены в Таблице 7.
Таблица 7
Наименование показателя
Ранее использованный ангоб
Ангоб согласно изобретению
Сопротивление скольжению керамических плиток (ГОСТ 27180-2019 п.14) по методу наклонной плоскости
угол наклона 6,5 град.класс сопротивления скольжению – R9
угол наклона 14 град.класс сопротивления скольжению – R10
Износостойкость глазурованных плиток
1500 оборотовкласс износостойкости – 3
2100 оборотовкласс износостойкости – 4
Таким образом, благодаря использованию предложенного состава ангоба стало возможным получить глазурованную керамогранитную плитку повышенной износостойкости и с увеличенным сопротивлением скольжения.