Pierwszenstwo: Opublikowano: 26.VI.1967 53440 KI. 80 b, 12/05 MKP C 04 b UKD «S|#| Twórca wynalazku: mgr inz. Kazimierz Kantor Wlasciciel patentu: Zaklady Porcelany Stolowej „Walbrzych", Walbrzych (Polska) Sposób wytwarzania ksztaltek ceramicznych Wynalazek dotyczy sposobu wytwarzania ksztal¬ tek ceramicznych formowanych metoda odlewni¬ cza, plastyczna i pólsuchego prasowania.Znany jest sposób wytwarzania cienkosciennych wyrobów ceramicznych polegajacy na dwukrotnej obróbce termicznej, w którym uformowane z ma¬ sy plastycznej lub odlewane z masy odlewniczej wyroby po ich wysuszeniu wstepnie wypala sie na tak zwany biskwit. Po wstepnym wypale wy¬ roby odkurza sie i szkliwi, a nastepnie wypala na ostro.Znany jest równiez sposób wytwarzania w pro¬ cesie jednorazowego wypalania ceramicznych grubosciennych wyrobów sanitarnych i elektro¬ technicznych takich jak umywalki, wanny, gru- boscienne izolatory.WTedlug tego sposobu wypala sie równiez nie¬ które gruboscienne wyroby porcelitowe jak na przyklad kubki bazarowe. W sposobie tym wy¬ roby ceramiczne juz po wysuszeniu szkliwi sie przez zanurzenie lub natryskiwanie a nastepnie jednorazowo wypala.Znane sposoby podnoszenia wytrzymalosci me¬ chanicznej surowych wyrobów szczególnie wy¬ trzymalosci na pekanie, oraz zwiekszanie pla¬ stycznosci polegaja na dodawaniu do mas cera¬ micznych nieorganicznych substancji, jak na przyklad cementu Sorela, topionego cementu gli¬ nowego, bentonitu, podwójnej soli chlorku ma¬ gnezowego oraz zwiazków organicznych, na przy- 2 klad dekstryny, karboksymetylocelulozy, lugu po¬ sulfitowego, estru glikolowego kwasu alginowego, organicznych zwiazków krzemu, organicznych ^gjfl^ów a*otnwyph glikonianiu sodowego, sJkcOt... b bi i innych. Te znane sposoby nadaja wysuszo- TTym wyrobom z mas ceramicznych stosunkowo wysoka wytrzymalosc na giecie i "pekanie po wy¬ suszeniu oraz w dalszych operacjach technologicz¬ nych umozliwiaja wirowe formowanie mas. Spo- io soby te jednak maja szereg wad. Wyroby tak otrzymane nie maja dobrej odpornosci iia wode i inne ciecze, które dzialaja na wyroby ceramkz'- ne w czasie ich szkliwienia. Wzrost wytrzyma¬ losci mechanicznej na zginanie, uderzanie i zgnia- 15 tanie uzyskiwany w tych znanych sposobach jest równiez zbyt niski, aby umozliwial szkliwienie wyrobów cienkosciennych po ich wysuszeniu.Znane sposoby nie umozliwiaja wiec stosowania jednorazowego wypalu w stosunku do cieako- 20 sciennych i szkliwionych wyrobów do uzytku do¬ mowego i innych z tworzywa porcelanowego, por¬ celitowego.Zaproponowano sposób wytwarzania ceramice nego sprzetu do uzytku domowego i hotelowego 25 w procesie jednorazowego wypalania, w którym dla uodpornienia na wilgoc surowych mas cera¬ micznych, dodaje $ie do nich orgaluczae_jg]jjTaery wielkoczasteczkowe takie jak zywice mocznikowe., polimery winylowe, zywice fenolowoformaldehydo- 80 we albo zywice epoksydowe, przy czym mozna 5344053440 3 10 15 20 dodawac równiez inne srodki chemiczne jak kwas solny, octowy i ich sole w celu utrzymania zdol¬ nosci przeróbczej mas ceramicznych, zwiekszenia porowatosci scianek przedmiotów w stanie suro¬ wym, doprowadzania do odpowiedniej wartosci pH i uczynieniaZgoSIESw" organicznych nieroz¬ puszczalnymi w wodzie. ~W pozycjach tych jednak nie sprecyzowano w jaki sposób nalezy wprowadzac organiczne srod¬ ki wiazace do mas ceramicznych. Wspomniano jedynie, ze do mas przeznaczonych do toczenia i wytlaczania nalezy stosowac substancje orga- & toczne zawierajace ponizej 24% wody. Jak z po- iwyzszego wynika propozycje powyzsze obejmo¬ waly wprowadzenie do mas ceramicznych two¬ rzyw; sztucznych badz to w postaci monomerów, badz to w postaci zywic rozpuszczalnych w wo¬ dzie lub innych rozpuszczalnikach. Proces poli¬ meryzacji lub polikondensacji musial wiec prze¬ biegac w srodowisku samej masy ceramicznej, co jest zwiazane z szeregiem trudnosci i wad.W przypadku bowiem stosowania roztworów zywic w rozpuszczalnikach niewodnych, równiez masa ceramiczna musiala byc zmieszana z ta¬ kimi rozpuszczalnikami, co oczywiscie dziala 25 szkodliwie na urzadzenia przeróbcze masy i ma¬ terialy pomocnicze przy tym stosowanie, powaz¬ nie pogarsza warunki zdrowotne przy wykony¬ waniu procesów przetwórczych mas, procesów formowniczycli i suszarniczych, bardzo podraza 30 proces wytwarzania wyrobów ceramicznych. W warunkach takich pogarszaja sie wlasnosci for¬ mierskie mas plastycznych, a otrzymywanie mas odlewnicznych znanymi metodami jest bardzo utrudnione lub wrecz niemozliwe.Natomiast w przypadku stosowania zywic roz¬ puszczalnych w wodzie znaczna niedogodnoscia jest to, ze podczas filtracji masy ceramicznej zmieszanej z takim roztworem zywic czesc tych zywic przechodzi do filtratu. Nie mozna przy tym praktycznie uzyskiwac masy pofiltracyjnej, w której zawartosc zywicy bylaby taka sama w kazdym placku pofiltracyjnym.Dalsza powazna niedogodnoscia jest to, ze w przypadku formowania wyrobów, szczególnie dro¬ ga odlewania w formach gipsowych, czesc zywic wsiaka w te formy doprowadzajac do zatkania ich por, a tym samym calkowitego zniszczenia formy. Wsiakanie czesci zywic do formy jest przyczyna, ze w wyrobach surowych po wyjeciu z formy, zawartosc zywic w wyrobach jest w kaz¬ dym wypadku rózna, a tym samym calosc pro¬ dukcji jest niewyrównana.Propozycje wprowadzania do mas ceramicznych srodków utwardzajacych zywice na drodze che¬ micznej sa trudne do zrealizowania z nastepuja¬ cych powodów: Proponowane dodatki silnych kwasów takich jak kwas. solny, kwas octowy i ich sole powoduja natychmiastowa koagulacje masy ceramicznej, co 6Q tjzyni ja nieprzydatna do dalszych zabiegów tech¬ nologicznych. Ponadto dodatki kwasów do masy wplywaja korodujaco na aparature stosowana do wytwarzania ceramiki, zwiekszajac znacznie za¬ nieczyszczenie wyroków zelazem, Jest to przy- 6C 35 40 45 50 55 czyna uzyskania wyrobów o zabarwieniu zóltym, obniza to jakosc wyrobów, a czesto wrecz dyskwalifikuje wyrób. Kwasne masy powoduja bardzo predka erozje form gipsowych i urzadzen formowniczych, co jest przyczyna obnizenia ja¬ kosci wyrobów i wzrostu kosztów produkcji.Jak z powyzszego wynika nieznane byly dotad metody wprowadzania organicznych polimerów wielkoczasteczkowych do masy ceramicznej, które umozliwialyby uzyskiwanie wyrobu o dobrych wlasnosciach mechanicznych i odpornosci na wo¬ de.Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wy¬ twarzania wyrobów z mas ceramicznych, dzieki któremu mozliwe jest wprowadzenie tych poli¬ merów do masy ceramicznej bez zmiany jej wlas¬ nosci wymaganych przez technologie ceramiczna.Cel ten wedlug wynalazku osiagnieto dzieki te¬ mu, ze do mas ceramicznych dodaje sie organicz¬ ne polimery wielkoczasteczkowe w postaci emul¬ sji wodnych wprowadzajac przy tym dodatki przeciwpienne. Tak przygotowana mase poddaje sie filtracji, a nastepnie formuje z niej wyrób.Wodne emulsje polimerów wprowadza sie do mas ceramicznych w procesie ich przygotowania, najkorzystniej po zmieszaniu wszystkich jej skladników. Ilosc wprowadzanych do mas wod¬ nych emulsji polimerów waha sie w granicach od 0,5 do 10% w przeliczeniu na sucha mase oraz suchy polimer, w zaleznosci od skladu mineral¬ nego mas, konsystencji wyjsciowej masy do for¬ mowania, a wiec do zamierzonego sposobu formo¬ wania poszczególnych ksztaltek i co sie z tym wiaze od wielkosci i ksztaltu formowanych ksztaltek ceramicznych.Poniewaz dodatek emulsji wodnych wielko¬ czasteczkowych polimerów powoduje silne spie¬ nienie masy, które utrudnia formowanie z masy ksztaltek wprowadza sie do masy substancje przeciwpienne, na przyklad Spumol C oparty na mydlach glinowych otrzymywanych z wyzszych kwasów tluszczowych rozpuszczalnych w olejach mineralnych lub Spumol W stanowiacy miesza¬ nine alkoholi tluszczowych i terpinolenu w ilosci 0,03 do 0,5% w stosunku do masy suchej.Po uformowaniu wyroby poddawane sa proce¬ sowi suszenia w temperaturach od 120 do' 200°C, po czym wyroby poddawane sa zabiegom przy¬ gotowawczym do wypalu szkliwnego wedlug zna¬ nych sposobów, to znaczy odkurzaniu, stemplo¬ waniu znakami firmowymi, ewentualnie dekoro¬ waniu podszkliwnemu i szkliwieniu. Po tych za¬ biegach wyroby poddawane sa jednorazowemu wypalowi ostremu (szkliwnemu), po czym dalsze procesy technologiczne przeprowadzane sa wedlug znanych sposobów produkcji wyrobów ceramicz¬ nych.W metodach wytwarzania ksztaltek metoda odlewnicza lub plastyczna, po przygotowaniu ma¬ sy o wyzej okreslonym skladzie, przeprowadza sie proces filtracji tej masy, po czym dopiero formuje z niej wyroby.W przypadku prowadzenia procesu filtracji przy uzyciu tradycyjnie stosowanych w ceramice cisnieniowych pras filtracyjnych, mase poddaje53440 6 sie minimum dwukrotnemu odpowietrzeniu.Pierwsze odpowietrzenie przeprowadza sie bez¬ posrednio przed filtrowaniem masy, drugie od¬ powietrzenie masy zachodzi przed formowaniem z niej wyrobów. 5 Stosowanie filtracji prózniowej w tasmowych filtrach prózniowych, bebnowych filtrach komo¬ rowych lub innych konstrukcji filtrach* próznio¬ wych wymaga odpowietrzenia jedynie przed sa¬ ma operacja formowania. Filtrowanie masy przez 10 odwirowanie lub rozpylanie nie wymaga równiez uprzedniego odpowietrzania gestwy.W przypadku formowania ksztaltek metoda pólsuchego prasowania po wprowadzeniu do mas emulsji polimerów i srodka przeciwpiennego ma- 15 se preparuje sie i granuluje w znany sposób.Wprowadzanie do mas ceramicznych sposobem wedlug wynalazku emulsji organicznych polime¬ rów wielkoczasteczkowych nie wyklucza oczy¬ wiscie mozliwosci dodawania równoczesnie pew- 20 nych niewielkich ilosci tradycyjnych materialów zwiekszajacych mechaniczna wytrzymalosc w sta¬ nie surowym. Mozna wiec zastosowac równoczes¬ nie dodatek glikocelu albo humusu lub tez ben¬ tonitów. Dodatki te w sumie nie moga jednak 25 przekraczac 0,2 do 0,6% w stosunku do suchej masy.Nizej podane przyklady objasniaja sposób we¬ dlug wynalazku, nie ograniczajac jego zakresu w jakiejkolwiek formie. 30 Przyklad I. Mase porcelanowa o skladzie surowcowym: , Kaoliny szlamowane — 57,6% Skalenie —26,3% Kwarc — 16,1% 35 posiadajaca analize mineralogiczna Substancja ilasta — 53,17% Skalen — 23,25% Kwarc — 22,21% przygotowuje sie w nastepujacy sposób: 40 Surowce twarde jak kwarc i skalenie przerabia sie wstepnie wedlug znanych w produkcji por¬ celany stolowej sposobów. Nastepnie, wedlug re¬ ceptury przeliczeniowej w oparciu o podany sklad mineralogiczny, dysponowane typy surow- 45 ców oraz pojemnosci urzadzen przerobowych, od¬ waza sie surowce twarde i plastyczne. Po odwa¬ zeniu surowców wedlug receptury mase w dal¬ szym ciagu przerabia sie w znany sposób tak zwana metoda „na mokro,\ Oznacza to, ze surow- 50 ce twarde miele sie w mlynach kulowych, ka¬ oliny zas rozbeltuje sie z woda w zbiornikach z mieszadlem smiglowym. Mielenie w mlynie kulowym prowadzi sie dotad, az pozostalosc na sicie HO.OOO oczek/cm2 nie bedzie przekraczac 0,5 55 do 2,0%. Nastepnie przemielone w mlynie ku¬ lowym i rozbeltane w beltaczu skladniki masy poddaje sie znanymi sposobami zabiegowi odze- lazienia i odsiania niedomialu i zanieczyszczen.Po tych zabiegach gestwe z mlynów kulowych 60 i beltaczy wprowadza sie do wspólnego zbiornika z mieszadlem grzebieniowym, gdzie nastepuje wymieszanie obu oddzielnie do tej pory przera¬ bianych czesci skladu surowcowego masy porce¬ lanowej. Po ostatecznym wymieszaniu w czasie 65 od 1—2 godzin skladników masy w zbiorniku z mieszadlem grzebieniowym, do zbiornika do¬ daje sie 3% emulsji wodnej polioctanu winylu w przeliczeniu na sucha mase porcelanowa i su¬ chy polimer. Emulsje wodna polioctanu winylu dodaje sie w rozcienczeniu z woda w stosunku 1 :5. Po dodaniu emulsji wodnej kontynuuje sie mieszanie masy w czasie 1 godziny. Po tym cza¬ sie mieszania do tego samego zbiornika dodaje sie 0,2% w stosunku do suchej masy porcelano¬ wej przeciwpiennego srodka Spumolu w uprzed¬ nio rozcienczonym woda w stosunku 1:10. Po dodaniu tego srodka kontynuuje sie mieszanie masy wolnoobrotowym mieszadlem grzebienio¬ wym w ciagu okolo 1 godziny. Po tym czasie ma¬ se taka przepompowuje sie do zbiornika próznio¬ wego, zaopatrzonego równiez w wolnoobrotowe mieszadlo grzebieniowe. W zbiorniku prózniowym nastepuje usuwanie powietrza z gestwy ceramicz¬ nej. Proces ten przeprowadza sie w sposób ciagly w czasie okolo 1 godziny. Po odpowietrzeniu gestwy mase taka filtruje sie w znany sposób w prasach filtracyjnych. Fo sfiltrowaniu masy do zawartosci okolo 24% wody poddaje sie ja jedno lub dwukrotnemu przerobowi i odpowie¬ trzeniu w dwustopniowych prasach odpowietrza¬ jacych. Po tym zabiegu mase przekazuje sie do dzialów formierskich celem formowania z niej wyrobów stolowych metoda plastyczna. Zabiegi formownicze wykonuje sie znanymi sposobami, przy uzyciu znanych urzadzen w zaleznosci od asortymentu i wielkosci wyrobu. Po wyformowa- niu wyroby podsusza sie w znany sposób* po czym równiez w znany sposób oczyszcza sie je i wykancza.Po ostatecznym wykonczeniu wyformowanych surowych wyrobów wyroby takie wprowadza sie do tunelowych suszarek i suszy w temperaturze 160'°C. Czas suszenia w maksymalnej temperatu¬ rze wynosi Va do lll2 godziny, przy czym wyroby duze lub o grubszych sciankach suszy sie dluzej.Po wysuszeniu w temperaturze 160°C wyroby poddawane sa znanym zabiegom przygotowaw¬ czym do wypalania oraz szkliwieniu, po czym poddawane sa jednorazowemu wypalowi w tem¬ peraturze 1380—1410°C. Po jednorazowym wypale dalszy proces produkcyjny przeprowadza sie zna¬ nymi sposobami.Przyklad II. Mase porcelanowa o skladzie jak w przykladzie I przygotowuje sie do zabiegu filtrowania sposobem jak podano w przykladzie I.Proces zas filtracji przeprowadza sie przy uzyciu tasmowego filtru prózniowego. Pozostaly proces wytwarzania wyrobów przeprowadza sie wedlug sposobu jak w przykladzie I.Przyklad III. Mase porcelanowa jak w przy¬ kladzie I przygotowuje sie do zabiegu dodawania do gestwy emulsji wodnych tworzyw sztucznych równiez wedlug sposobu jak w przykladzie 1.Po calkowitym wymieszaniu mineralnych sklad¬ ników masy w zbiorniku z wolnoobrotowym mie¬ szadlem grzebieniowym do masy dodaje sie mie¬ szanine wodnych emulsji polimerów o skladzie: 50% emulsji wodnej polioctanu winylu i 50% emulsji wodnej butadienowo-styrenowej. Miesza-53440 8 nine. emulsyjna przed dodaniem do gestwy ce¬ ramicznej rozciencza sie woda w stosunku 1:5.Wyzej okreslona mieszanine emulsji wodnych tworzyw sztucznych dodaje sie w ilosci 1,5% w przeliczeniu na sucha mase ceramiczna i suche tworzywo.W odstepie 10—15 minut po dodaniu mieszanki emulsji wodnej tworzyw sztucznych wprowadza *Se 3o gestwy ceramicznej przy ciaglym i powol¬ nym mieszaniu 0,05% przeciwpiennego srodka Spunolu, rozcienczonego uprzednio woda w sto¬ sunku 1 :10. Po dodaniu substancji przeciwpien- nej kontynuuje sie mieszanie w ciagu 1 godziny.Po tym zabiegu gestwe taka poddaje sie proceso¬ wi filtracji w prózniowym filtrze bebnowo-ko- morowym typu Imperial.Po ofiltrowaniu, masie porcelanowej nadaje sie konsystencje wyjsciowa do formowania odlewni¬ czego. W tym celu odwaza sie okreslona porcje masy ofiltrowanej (wielkosc porcji zalezy od ilosci przygotowanej masy lejnej oraz od pojem¬ nosci urzadzenia przeróbczego). Po okresleniu za¬ wartosci wody w masie sfiltrowanej dokonuje sie odpowiedniego przeliczenia pozostalej wody jaka nalezy dodac dla otrzymania odpowiedniej gesto¬ sci masy lejnej. Calkowita ilosc wody w masie lejnej powinna wynosic 34—37% w stosunku do suchej masy ceramicznej. Wynikla z przeliczenia ilosc wody, która nalezy dodac do masy sfiltro¬ wanej wlewa sie do zbiornika z mieszadlem smi¬ glowym. Do odmierzonej ilosci wody dodaje sie 0,22% elektrolitów w przeliczeniu na sucha mase porcelanowa.Elektrolity dodaje sie w postaci mieszanki wod¬ nej weglanu sodu i szkla wodnego w stosunku 3:1. Mieszanine elektrolitów (uplynniaczy) roz¬ ciencza sie woda przed dodaniem do wody znaj¬ dujacej sie w zbiorniku w stosunku 1:10.Po dodaniu kompozycji elektrolitów i ich wy¬ mieszaniu z uprzednio przygotowana woda do •zbiornika przy ciaglym mieszaniu dozuje sie por¬ cjami uprzednio sfiltrowana i odwazona mase porcelanowa zawierajaca emulsje wodne tworzyw sztucznych. Po calkowitym zakonczeniu dozowa¬ nia sfiltrowanej masy porcelanowej gestwe mie¬ sza sie jeszcze w ciagu 4—6 godzin. Po ostateczr nym wymieszaniu masa przepompowywana jest do innego zbiornika z wolnoobrotowym miesza¬ dlem grzebieniowym. W trakcie przepompowywa¬ nia przeprowadza sie w znany sposób oddzielanie i przesiewanie gestwy przy uzyciu odpowiedniej kontrukcji magnesów stalych lub elektromagne¬ sów oraz sit wibracyjnych. Nastepnie tak przy¬ gotowana mase lejna miesza sie w zbiorniku z 5 wolnoobrotowym mieszadlem grzebieniowym w ciagu okolo 1 godziny. Po tym czasie dodaje sie 0,5—0,l°/(f srodka przeciwpiennego Spumolu W w przeliczeniu na sucha mase. Spumol wprowa¬ dza sie w rozcienczeniu z woda w stosunku 1:10. io Po dalszym okolo 1-godzinnym mieszaniu mase przetlacza sie do zbiornika prózniowego celem odpowietrzenia. Proces odpowietrzania masy lej¬ nej przeprowadza sie znanymi sposobami w ty¬ powych agregatach do odpowietrzenia gestwy ce- 15 ramicznej.Po odpowietrzeniu z gestwy odlewa sie znany¬ mi sposobami wyroby ceramiczne. Po ostatecz¬ nym wyformowaniu i wykonczeniu surowych wy¬ robów dalszy proces produkcji prowadzi sie jak 20 w przykladzie I i II. PL