Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения пенокерамического блока с защитно-декоративным покрытием

Изобретение относится к области создания пористых строительных материалов с защитно-декоративным покрытием.

Известен способ получения поризованного строительного кирпича, включающий увлажнение глинистого сырья, его измельчение, введение выгорающих добавок, формование, сушку и обжиг в интервале температур 980-1050°С. В качестве выгорающей добавки используют модифицированный фрезерный торф (патент РФ №2422409, МПК С04В 38/06, опубл. 21.01.10 г.).

Недостатком известного способа получения кирпича является его недостаточная прочность и стойкость к действию атмосферных осадков, а также отсутствие декоративно-защитного покрытия.

Известен способ получения декоративно-защитного покрытия для окрашивания известково-песчаных строительных материалов, например, силикатного кирпича, путем нанесения на изделие водной краски на основе кальций алюмохромфосфатного связующего в сочетании с пигментами и наполнителями и жидким натриевым стеклом (а.с. СССР №1004430, МПК С09D 1/00, опубл. 1981 г.). Нанесенную краску сушат при 10-15°С в течение 30-40 мин, а полное отверждение происходит в течение суток. Из-за длительности отверждения способ является не технологичным, особенно в условиях большого производства. Кроме того, получаемое покрытие не является огнеупорным.

Известен способ отделки строительных изделий путем нанесения на их поверхность слоя стекловидных гранул с последующим оплавлением (см. а.с. СССР №963978, МПК С04В 41/45, В44D 5/00, 1982 г.). По этому способу стекловидные гранулы обрабатывают жидким стеклом и красителем. Недостатком способа является применение жидкого стекла, высокотемпературная обработка которого может приводить к дефектам (вздутиям) на поверхности изделий.

Следует отметить, что в доступном уровне техники задача нанесения глазури на пористую поверхность керамического пеноблока ранее не ставилась и не решалась.

В качестве прототипа к предлагаемому техническому решению взят способ получения поризованного строительного кирпича (патент РФ №2422409, МПК С04В 38/06, опубл. 21.01.10 г.).

Задачей создания изобретения является разработка способа получения пенокерамического блока с защитно-декоративным покрытием, с величиной кажущейся плотности материала 0,6-0,8 г/см³, свободного от недостатков прототипа.

Поставленная задача решается с помощью признаков, указанных в 1-м пункте формулы изобретения, общих с прототипом, таких как способ получения пенокерамического блока, включающий приготовление шихты, содержащей глину, увлажнение глинистого сырья, введение в него выгорающей добавки, гомогенизацию смеси, формование заготовки, сушку и обжиг, и отличительных существенных признаков, таких как в сырьевую смесь добавляют 20% воды, 7-10% выгорающей добавки, например, древесную пыль, затем формуют изделие, сформованный блок подвергают сушке и обжигу по ступенчатому режиму: 2-3 часа при температуре 400°С, 2 часа при температуре 600°С, 3 часа в интервале температур 900-1320°С, поверхность блока глазуруют с последующей термообработкой при температуре 850-1320°С в течение 2-3 часов.

Согласно п. 2 формулы изобретения сырьевая смесь кроме глины, 20% воды, 7-10% выгорающей добавки дополнительно содержит 20% глинозема.

Вышеперечисленная совокупность существенных признаков позволяет получить следующий технический результат- возможность получения пенокерамического блока с защитно-декоративным покрытием, с величиной кажущейся плотности материала 0,6-0,8 г/см³, влагостойкого, с улучшенными механическими и декоративными свойствами.

Оригинальность предлагаемому решению придает непрерывная технология получения керамического пеноблока и нанесение на его поверхность глазури.

На первом этапе, если время обжига взять больше 3 часов, то не оправдан расход электроэнергии, возможны деформации изделия, удлиняется процесс; на втором этапе при температуре 600°С оптимальным экспериментально подобранным является время обжига 2 часа; на третьем этапе время обжига 3 часа оптимально для интервала температур 900-1320°С в зависимости от температуры спекания самого материала и типа печи.

После нанесения глазури термообработку при Т=850-1320°С поверхности ведут в течение 2-3 часов. Если термообработку вести менее 2 часов и температуре меньше 850°С, не получим качественное покрытие пеноблока.

Если термообработку вести более 3 часов и температуре больше 1320°С, то изделие потеряет форму.

Таким образом, при температуре 400°С органика в воздушной среде медленно окисляется, процесс сопровождается выделением газов СО и СО₂. Если выжигать органику при меньшей температуре, то процесс существенно растянется во времени. Если выжигать органику при более высокой температуре, то образуются газы, которые, проходя через материал к его поверхности, могут его локально порвать, что ухудшает качество материала. После того как часть органики выгорела, целесообразно увеличить температуру до 600°С и завершить процесс удаления органики из материала. При температурах меньше 600°С существенно увеличивается общее время процесса, при температуре выше 600°С есть риск локального разрушения материала выходящими газами.

Изобретение иллюстрируется нижеприведенными примерами.

Пример 1. К высушенной и размолотой красной глине добавили 20% воды и 7% по массе выгорающей добавки, например, древесной пыли, и гомогенизируют смесь, формуют плитку размером 28,5*28,5*8,0 (см*см*см). Затем ее высушили и обожгли по ступенчатому режиму - 2 часа при Т=400°С, 2 часа при Т=600°С (для постепенного выжигания органики), 3 часа при Т=900°С. При сушке и обжиге плитка дала усадку 13-15% и ее размеры стали 25,0*25,0*7,0 (см*см *см). Для уменьшения влагопоглощения и улучшения декоративных свойств одну из больших плоскостей покрыли глазурью (№4500 Дулевского завода). Процесс глазурования начинают с добавления воды к фритте (тонко размолотый порошок смеси оксидов) глазури и доведения консистенции взвеси до примерно такой же, как у молока. Глазурование проводят окунанием изделия в взвесь или наносят взвесь на поверхность изделия краскопультом или кистью (в один или несколько слоев). После чего плитку обожгли вторично 2 часа при Т=850°С и получили на поверхности глухое покрытие.

Величина кажущейся плотности материала 0,8 г/см³.

Пример 2. К высушенной и размолотой красной глине добавили 20% воды и 7% по массе выгорающей добавки, гомогенизируют смесь, формуют блок размером 46,0*23,0*23,0 (см*см*см). Затем его высушили и обожгли по ступенчатому режиму, такому же, как в примере 1. При сушке и обжиге блок дал усадку и его размеры стали 40,0*20,0*20,0 см. Для уменьшения влагопоглощения и улучшения декоративных свойств 4 плоскости блока (поясом) покрыли глазурью (как в примере 1) и обожгли вторично 2 часа при Т=850°С, получив на поверхности глухое покрытие. Величина кажущейся плотности материала 0,8 г/см³.

Пример 3. К высушенной и размолотой шамотной глине добавили 20% воды и 9% по массе выгорающей добавки, гомогенизируют смесь, формуют плитку размером 28,5*28,5*8,0 (см*см*см). Затем ее высушили и обожгли по ступенчатому режиму - 3 часа при Т=400°С, 2 часа при Т=600°С, 3 часа при Т=1100°С. При сушке и обжиге плитка дала усадку и ее размеры стали 25,0*25,0*7,0 (см*см*см). Для уменьшения влагопоглощения 5 плоскостей плитки покрыли глазурью (капсуль), высушили и обожгли 2 часа при Т=900°С. Получили плитку из пористой керамики, защищенную от влаги с 5 сторон капсулем из глазури (как в вышеприведенных примерах), величина кажущейся плотности материала 0,6 г/см³.

Пример 4. К высушенной и размолотой шамотной глине добавили 20% воды, 20% глинозема и 10% по массе выгорающей добавки, гомогенизируют смесь, формуют блок размером 46,0*23,0*23,0 (см*см*см). Затем его высушили и обожгли по ступенчатому режиму: 2 часа при Т=400°С, 2 часа при Т=600°С, 3 часа при Т=1320°С. Все плоскости блока глазуровали (как в вышеприведенных примерах) и обожгли 2 часа при Т=1320°С. Получили блок из пористой керамики размером 40,0*20,0*20,0 (см* см* см) покрытый со всех сторон корочкой глазури, величина кажущейся плотности материала 0,6 г/см³.

Изобретение впервые позволяет получить капсулированный керамический пеноблок с глазурованной поверхностью, что обеспечивает материалу отличную влагостойкость и улучшает механические свойства, делает возможным использовать его в качестве облицовочного материала, придает материалу отличные (методом термопечати на глазури можно наносить любой рисунок, который не смоет дождь и не обесцветится на солнце) декоративные свойства. Кроме того, способ позволяет утилизировать отходы деревообработки - древесную пыль, отход шлифовальных станков.

Предлагаемое техническое решение повышает потребительские свойства изделий. Способ технологичен и позволяет получать пенокерамические изделия с покрытием высокого качества, как в условиях серийного производства, так и при изготовлении цветной художественной керамики.

Данное описание и примеры рассматриваются как материал, иллюстрирующий изобретение, сущность которого и объем патентных притязаний определены в нижеследующей формуле изобретения, совокупностью существенных признаков и их эквивалентами.