Способ изготовления трехслойных керамических плиток

 

Использование: плитки для облицовки стен, полов в жилых и промышленных помещениях. Сущность изобретения: осуществляют последовательную засыпку компонентов шихты, формирующих внешние и внутренний слои, в пресс-форму, проводят одновременное прессование трех слоев при давлении 25 - 30 МПа и термообрабатывают при температуре, обеспечивающей самовоспламенение внутреннего слоя. Причем шихта внешних слоев содержит компоненты, мас.%: глина легкоплавкая 29 - 44; глина тугоплавкая 13 - 29; кианит 16 - 25; пирофиллит 12 - 24 и датолит 2 - 6, а внутренний слой дополнительно содержит, мас.%: алюминий 2 - 5; оксид железа 4 - 10 и флюорит 0,3 - 1. Характеристики: температура воспламенения 1050 - 1150°С, прочность на изгиб 44,9 - 54 МПа, водопоглощение 3,9 - 5,8%. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, в частности к технологии изготовления многослойных керамических плиток, используемых для облицовки стен, полов в жилых и промышленных помещениях.

Известен способ изготовления трехслойной плитки [1], у которой 1 и 3 слои имеют одинаковый состав и при сушке очень близкие коэффициенты усадки, в качестве 2-го слоя используют промышленные отходы. Между коэффициентами усадки 2-го и первого с третьим существует определенная разница, но процент коробления плит невелик.

Плитку получают последовательной засыпкой трех слоев, прессованием и обжигом.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ изготовления трехслойных керамических плиток [2], включающий последовательную засыпку компонентов шихты, формирующих внешние и внутренние слои, в пресс-форму подпрессовки слоев давлением 0,5 МПа и совместного прессования при удельном давлении 50-60 МПа, обжига в течение 72 ч при 1460^оС.

Недостатком указанного способа является длительный обжиг, дополнительная прессовка каждого слоя, а так же высокое однократное удельное давление всех слоев плитки.

Целью изобретения является упрощение технологического процесса и увеличение прочности керамических плиток.

Это достигается тем, что в способе изготовления трехслойных керамических плиток путем последовательной засыпки компонентов шихты, формирующих внешние и внутренние слои в пресс-форму, последующего совместного прессования и термообработки, согласно изобретению проводят одноразовое прессование трех слоев под давлением 25-30,2 МПа, а термообработку осуществляют при температуре, обеспечивающей самовоспламенение внутреннего слоя.

Керамическая плитка, полученная предлагаемым способом, воспламеняется и сгорает в течение минимального времени; имеет повышенную прочность 44,9-54,0 МПа, минимальное водопоглощение 3,9-5,8%, не деформируется.

Это происходит за счет того, что плитка, содержащая три слоя с разной усадкой, спекалась не только снаружи за счет внешней температуры печи, но и изнутри за счет тепла, выделяемого при горении термического слоя.

В результате процесса технологического горения происходит скачкообразный подъем температуры, в итоге выделяются газообразные монооксиды, а так как волна горения протекает с большой скоростью образующиеся поры не успевают достичь поверхности изделия и замораживаются. Таким образом формуется структура, имеющая равномерно распределенные мелкие поры, что и обуславливает большую прочность и низкий коэффициент усадки плиток, т.е. внутренний слой является упрочняющим каркасом.

Использование в качестве наружных слоев обычной керамической массы позволяет получить плитку с гладкой однотонной поверхностью, к которой легко подобрать известную глазурь. Условия проведения способа подбирались экспериментально.

Так, например, при температуре ниже 1050^оС не происходит воспламенения внутреннего термитного слоя, а при температуре выше 1150^оС - происходит деформация плитки.

Прессование трех слоев обеспечивает стабильность сгорания и прочность получаемых плиток. Давление свыше 30,2 МПа нецелесообразно, так как возникает сланцеобразная структура образца, наблюдается явление перепрессовки, уменьшение давления прессования ниже 25 МПа приводит также к расслаиванию сырца, а также вследствие недостаточного уплотнения частиц снижает прочность сырца и конечного продукта.

Технология изготовления трехслойных керамических плиток следующая.

Готовят керамическую смесь для 1-го и 3-го слоев облицовочных плиток. Первоначально в качестве исходной шихты берут компоненты при следующем соотношении, мас. %: глина легкоплавкая 39; глина тугоплавкая 13; кианит 20; пирофиллит 24; датолит 2,0. Компоненты тщательно перемешивают. Одновременно готовят состав для 2-го (внутреннего) слоя из следующих компонентов, мас.%: глина легкоплавкая 35,4; глина тугоплавкая 17,6; кианит 20,5; пирофиллит 13,5; датолит 2,5; алюминий 3,6; оксид железа 6,4; флюорит 0,5.

Каждую смесь затворяют 7 мас.% воды и снова перемешивают до получения однородных масс. После этого каждую смесь послойно закладывают в пресс-форму размерами 110х110х4 и прессуют под давлением 30,2 МПа. Полученный сырец сушат при температуре 140^оС в течение 20-25 мин, после чего помещают в муфельную печь, нагретую до 1000^оС, где плитка прогревается в течение нескольких минут и при достижении 1050^оС воспламеняется и сгорает в течение 15-20 мин. Затем плитку вынимают из печи, охлаждают на воздухе.

Полученная плитка обладает следующими характеристиками: прочность на изгиб 54,0; водопоглощение 3,9.

В таблице приведены параметры изготовления плиток.

Использование способа изготовления трехслойных керамических плиток дает возможность осуществить более быстрый обжиг, получить более тонкие плитки с улучшенными физико-механическими показателями, что позволит снизить издержки производства до 60% от базовой технологии.

Кроме того, получаемые трехслойные плитки хорошо совмещаются с известными глазурями.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРЕХСЛОЙНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ПЛИТОК путем последовательной засыпки компонентов шихты, формирующих внешние и внутренний слои, в пресс-форму, последующего совместного прессования и термообработки, отличающийся тем, что проводят одновременное прессование трех слоев при давлении 25-30 МПа, а термообработку осуществляют при температуре, обеспечивающей самовоспламенение внутреннего слоя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что шихта внешних слоев содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: Глина легкоплавкая - 29 - 44 Глина тугоплавкая - 13 - 29 Кианит - 16 - 25 Пирофиллит - 12 - 24 Датолит - 2 - 6 а внутренний слой дополнительно содержит 2-5 мас.% алюминия, 4-10 мас.% оксида железа и 0,3-1,0 мас.% флюорита.

РИСУНКИ

Рисунок 1