PL236010B1 - Sposób wytwarzania mrozo-fito-i chemoodpornych wyrobów ceramicznych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania masy do wykonywania mrozo- fito- i chemoodpornych wyrobów ceramicznych, zwłaszcza w postaci figuralnych elementów ceramiki ogrodowej o porowatej strukturze.

Z polskiego opisu patentowego nr PL193163 znany jest sposób wytwarzania masy na wyroby ceramiczne o wysokich walorach użytkowych, polegający na skomponowaniu zestawu surowcowego z następujących składników:

- składnik ilasty o uziarnieniu poniżej 0,06 mm w ilości od 0 do 20% wagowych,

- wysokoglinowy składnik nieplastyczny schudzający o zawartości Fe/Fe2O3 max 1,0% wagowy i uziarnieniu od 0 do 2,0 mm, w tym 50,0% wagowych frakcji poniżej 0,01 mm, w ilości od 20 do 70% wagowych,

- (/.-AI2O3 o uziarnieniu poniżej 0,06 mm, w tym 50% wagowych o uziarnieniu poniżej

0,04, w ilości od 5 do 30% wagowych,

- plastyfikator organiczny w stosunku do sumy składników nieorganicznych w ilości od 0,01 do 10,0% wagowych,

- woda w stosunku do sumy składników w ilości od 3,0 do 25,0% wagowych.

Z przedstawionego zestawu uzyskuje się masę w ten sposób, że składniki ilaste, schudzające i a-AbO3 homogenizuje się na sucho poprzez wspólny przemiał w młynie kulowym a następnie z części lub całości mieszaniny sporządza się przy dodatku wody gęstwę, którą łączy się z pozostałą ilością suchych składników w takim stosunku aby uzyskać masę końcową o wilgotności od 1,0 do 18,0% wagowych.

Sporządzoną masę miesza się nadal tak, aby utworzyć granulat o średnicy około 0,1 do 5,0 mm. Z granulatu wytwarza się wyroby przez prasowanie lub wytłaczanie. Wyroby te po wysuszeniu w temperaturze 110 ±10°C do zawartości wilgoci 1,0%, spieka się w temperaturze od 1300 do 1600°C z 2-3 godzinnym przetrzymaniem w temperaturze maksymalnej.

Polski opis patentowy PL114935 ujawnia sposób wytwarzania porcelany termo- i chemoodpornej, polegający na rozdrobnieniu, uformowaniu i wypaleniu mieszaniny surowcowej, składającej się z kaolinu w ilości od 70 do 90% wagowych, skalenia potasowego w ilości od 10 do 28% wagowych, tlenku glinu w ilości od 0 do 10% wagowych, gliny ogniotrwałej w ilości od 0 do 15% wagowych oraz korzystnie talku w ilości od 0 do 4% wagowych i dolomitu w ilości od 0 do 4% wagowych. W czasie wspólnego przemiału mieszaniny surowcowej dodaje się frytę ołowiowo - borową w ilości od 0,5 do 4% wagowych, zawierającą PbO w ilości od 40 do 65% wagowych, i B2O3 w ilości od 5 do 15% wagowych w stosunku do masy fryty, przy czym stosunek molowy PbO : B2O3 w składzie fryty wynosi od 1:1,7 do 1:2,5.

Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że odważone składniki zestawu surowcowego:

- szamot w ilości od 5 do 25% wagowych,

- piasek kwarcowy w ilości od 2-25% wagowych,

- surowiec skaleniowy sodowo-potasowy w ilości od 5 do 25% wagowych,

- ił ogniotrwały, zawierający minimum 1% wagowy TiO2, od 1,5 do 5% wagowych Fe2O3 i minimum 0,3% wagowych CaO - w ilości od 5 do 25% wagowych,

- kaolin w ilości od 10 do 25% wagowych,

- granit w ilości od 0 do 10% wagowych,

- glina kaolinowo - illitowa w ilości od 0 do 35% wagowych, miele się z dodatkiem wody do uziarnienia do 4% wagowych pozostałości na sicie o boku oczka 0,06 mm, przy czym korzystnie pod koniec mielenia lub w fazie ujednorodniania masy wprowadza się surowiec skaleniowy sodowo-potasowy lub glinę kaolinowo-illitową.

Uzyskaną ujednorodnioną masę odwadnia się do stanu plastycznego i formuje z niej wyrób albo alternatywnie w trakcie ujednorodniania masy wprowadza się do niej upłynniacze w postaci poliakrylanu amonu (Dispexu), trójpolifosforanu sodu lub szkła wodnego w ilości do 2% wagowych w relacji do wagi suchego zestawu surowcowego dla uzyskania masy lejnej o gęstości od 1,72 do 1,87 g/cm³. Masę lejną wlewa się do formy, korzystnie gipsowej, na czas od 20 do 80 min., po czym uformowany wyrób suszy się do stanu powietrzno-suchego, pokrywa warstwą angoby sporządzonej z masy lejnej o wyjściowym składzie surowcowym, wypala wstępnie na biskwit z różną prędkością w założonych zakresach temperatur do temperatury od 500 do 650°C, przetrzymuje w temperaturze maksymalnej

PL 236 010 B1 przez okres od 20 do 50 min. i studzi w piecu z prędkością uwarunkowaną bezwładnością cieplną pieca do temperatury od 60 do 100°C, a następnie wypala się na ostro z prędkością od 0,5 do 3°C/min. do temperatury od 1090 do 1180°C/min., przetrzymuje w maksymalnej temperaturze przez okres od 20 do 50 min. i studzi w piecu z prędkością uwarunkowaną bezwładnością cieplną pieca do temperatury otoczenia.

Alternatywnie z odwodnionej masy ceramicznej plastycznej formuje się wyrób, suszy do stanu powietrzno - suchego, umieszcza w piecu, podgrzewa z prędkością od 2 do 4°C/min. do temperatury 200°C i wypala do temperatury od 1080 do 1210°C/min., przetrzymuje w temperaturze maksymalnej przez okres minimum 30 min. oraz studzi z prędkością uwarunkowaną bezwładnością cieplną pieca.

Korzystnie surowcem skaleniowym jest pył z elektrofiltrów zakładów przerobu surowców sk aleniowych.

Korzystnie stosuje się ił ogniotrwały kaolinowo-montmorylonitowo-illitowy żółto i czerwono wypalający się.

Korzystnie angoba jest uzyskana po kilkakrotnej dekantacji wyjściowego zestawu surowcowego.

Wypalanie biskwitowe prowadzi się korzystnie z różną prędkością w założonych zakresach temperatur z prędkością od 1 do 2°C w zakresie temperatur od 20 do 105°C, od 2 do 3°C w zakresie temperatur od 105 do 550°C, od 1 do 2°C w zakresie temperatur od 550 do 620°C i od 2 do 3°C w zakresie temperatur od 620 do 820°C.

Zaletę przedstawionego powyżej rozwiązania stanowi rzadko spotykane zintegrowanie właściwości wytworzonych wyrobów, przede wszystkim wysoka odporność na niskie temperatury, agresywne chemicznie składniki powietrza i opadów atmosferycznych oraz destrukcyjne działania grzybów i roślin jak: mchów, porostów, porośli, glofin, rozchodników.

Wytworzona struktura porów oraz właściwości foto-katalityczne zsyntezowanych związków tytanu pozwalają uzyskać zamierzone efekty użytkowe i estetyczne przedstawionego tworzywa ceramicznego, które jest szczególnie przydatne do formowania ogrodowych rzeźb ceramicznych oraz elementów zdobniczych zewnętrznych fragmentów reprezentacyjnych budowli architektonicznych oraz tak zwanej małej architektury.

P r z y k ł a d

Odważa się suche składniki zestawu surowcowego: szamot w ilości 20% wagowych, piasek kwarcowy w ilości 25% wagowych, ił ogniotrwały kaolinowo-montmorylonitowo-illitowy żółto wypalający się, zawierający 1,03% wagowych TiO2, 2,07% wagowych Fe2O3 i 2,00% wagowych CaO w ilości 15% wagowych, granit w ilości 5% wagowych, który wsypuje się do młyna kulowego z wykładziną krzemienną, zalewa wodą w ilości 45% wagowych wsypanych surowców, miele do uzyskania 4% wagowych pozostałości na sicie o boku oczka 0,06 mm, następnie masę miesza się i dosypuje do niej wysuszony kaolin w ilości 20% wagowych, surowiec skaleniowy sodowo - potasowy w postaci pyłu z elektrofiltrów zakładów przerobu surowców skaleniowych w ilości 5% wagowych, glinę kaolinowo-illitową w ilości 10% wagowych i dolewa się sukcesywnie wodę w ilości 80% wagowych masy dosypanych suchych składników oraz miesza przez czas niezbędny dla uzyskania jednorodnej masy. Pod koniec mieszania dodaje się małymi porcjami upłynniacze w postaci Dispexu amonu (poliakrylanu amonu) i szkła wodnego w ilości 1% wagowego względem suchego zestawu surowcowego dla uzyskania masy lejnej o gęstości 1,79 g/cm³, którą wlewa się do form gipsowych na czas 50 min. Uformowany wyrób wyjmuje się z formy, suszy do stanu powietrzno-suchego i pokrywa za pomocą pistoletu natryskowego warstwą angoby o uziarnieniu poniżej 10 μm, którą przygotowuje się z masy lejnej rozcieńczonej do gęstości 1,5 g/cm³ metodą wielokrotnej dekantacji. Wyrób pokryty warstwą angoby wypala się w piecu komorowym elektrycznym najpierw do uzyskania biskwitu według krzywej temperaturowej: z prędkością 1°C/min w zakresie temperatur od 20 do 105°C, z prędkością 3°C/min. w zakresie temperatur od 105 do 550°C, z prędkością 1°C/min od 550 do 620°C, a następnie z prędkością 3°C /min w zakresie temperatur od 620 do 850°C z przetrzymaniem w tej temperaturze przez 30 min., i studzi w piecu z szybkością uwarunkowaną bezwładnością cieplną pieca do temperatury 50°C i wyjmuje z pieca dla kontroli kształtu oraz dokonania mechanicznej - w razie potrzeby - jego korekty. Następnie wyrób wypala się z prędkością 3^aC/min. do temperatury 1120°C, przetrzymuje w tej temperaturze 40 min. i studzi z prędkością wynikającą z bezwładności cieplnej pieca do temperatury otoczenia.

Otrzymany wyrób charakteryzuje się mrozo- fito- i chemoodpornością, porowatością otwartą 27%, barwą kremową i fakturą powierzchni zbliżoną do piaskowca.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania mrozo- fito- i chemoodpornych wyrobów ceramicznych, z zestawu surowcowego, zawierającego szamot, piasek kwarcowy, surowiec skaleniowy, kaolin, glinę kamionkową, ił ogniotrwały, granit, mieleniu go z dodatkiem wody i w miarę potrzeby upłynniaczy, formowaniu, suszeniu, i wypalaniu wyrobu, znamienny tym, że odważone składniki zestawu surowcowego:

   - szamot w ilości od 10 do 30% wagowych,

   - piasek kwarcowy w ilości od 2-25% wagowych,

   - surowiec skaleniowy sodowo-potasowy w ilości od 5 do 25% wagowych,

   - ił ogniotrwały, zawierający minimum 1% wagowy TiO2, od 1,5 do 5% wagowych Fe2O3 i minimum 0,3% wagowych CaO - w ilości od 5 do 25% wagowych,

   - kaolin w ilości od 10 do 25% wagowych,

   - granit w ilości od 0 do 10% wagowych,

   - glina kaolinowo-illitowa w ilości od 0 do 35% wagowych, miele się z dodatkiem wody do uziarnienia do 4% wagowych pozostałości na sicie o boku oczka 0,06 mm, przy czym korzystnie pod koniec mielenia lub w fazie ujednorodniania masy wprowadza się kaolin, surowiec skaleniowy sodowo-potasowy lub glinę kaolinowo-illitową i uzyskaną masę odwadnia się do stanu plastycznego i formuje z niej wyrób, albo alternatywnie pod koniec mielenia, albo w fazie ujednorodniania masy wprowadza się upłynniacze w postaci poliakrylanu amonu, trójpolifosforanu sodu lub szkła wodnego w ilości łącznej do 2% wagowych w odniesieniu do wagi suchego zestawu surowcowego dla uzyskania masy lejnej o gęstości od 1,72 do 1,87 g/cm³, którą wlewa się do formy, korzystnie gipsowej, na czas od 20 do 80 min., po czym uformowany wyrób suszy się do stanu powietrzno-suchego, umieszcza w piecu, podgrzewa z prędkością od 2 do 4°C/min. do temperatury 200°C i wypala do temperatury od 1080 do 1210°C, przetrzymuje w temperaturze maksymalnej przez okres minimum 30 min. oraz studzi z prędkością uwarunkowaną bezwładnością cieplną pieca albo alternatywnie wysuszony wyrób pokrywa się warstwą angoby sporządzonej z masy lejnej o wyjściowym składzie surowcowym, wypala wstępnie na biskwit z różną prędkością w założonych zakresach temperatur do temperatury od 500 do 650°C, przetrzymuje w temperaturze maksymalnej przez okres od 20 do 50 min. i studzi w piecu z szybkością uwarunkowaną bezwładnością cieplną pieca do temperatury od 50 do 100°C, a następnie wypala ostatecznie wyrób z prędkością od 0,5 do 4°C/min. do temperatury od 1090 do 1180°C, przetrzymuje w maksymalnej temperaturze przez okres od 20 do 50 min. i studzi w piecu z prędkością uwarunkowaną bezwładnością cieplną pieca do temperatury otoczenia.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako surowiec skaleniowy stosuje się pył z elektrofiltrów zakładów przerobu surowców skaleniowych.
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się ił ogniotrwały kaolinowo-montmorylonitowo-illitowy żółto lub czerwono wypalający się.
4. 4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że angoba uzyskana jest po kilkukrotnej dekantacji z upłynnionego wyjściowego zestawu surowcowego.
5. 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wypalanie biskwitowe prowadzi się z prędkością od 1 do 2°C w zakresie temperatur od 20 do 105°C, od 2 do 3°C w zakresie temperatur od 105 do 550°C, od 1 do 2°C w zakresie temperatur od 550 do 620°C i od 2 do 3°C w zakresie temperatur od 620 do 900°C.