способ получения глазурованного кирпича

Формула изобретения

1. Способ получения глазурованного кирпича, включающий приготовление глазурной массы, нанесение ее в виде слоя на предварительно обожженный кирпич и обжиг, отличающийся тем, что используют легкоплавкую глазурь, имеющую следующий состав, маc.%: SiО₂ 46,0-52,0; Аl₂О₃ 7,0-14,0; В₂О₃ 12,0-14,0; Na₂O 6,0-7,5; К₂О 5,0-6,0; MgO 1,5-2,5; SrO 8,0-12,0, которую наносят на кирпич, после нанесения глазури производят обжиг в печах с терморадиационными нагревателями в следующем режиме: поднимают температуру до 700-750С в течение 2 ч, обжигают при 700-750С в течение 10-20 мин и охлаждают в течение 1,5-2 ч.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кирпич перед нанесением глазури обжигают при температуре 950-1050С.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед нанесением глазури кирпич шлифуют.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что шлифуют ложок и тычок кирпича, а с боков его выполняют фаски.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что наносят глазурь на ложок и тычок и на часть постелей кирпича, соприкасающихся с ложком и тычком, причем часть постелей с нанесенным слоем глазури составляет до 20% от их поверхностей.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что время обжига глазурованного кирпича составляет не более 15 мин.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что время подъема температуры при обжиге кирпича с нанесенным слоем глазури до 700-750С и время охлаждения суммарно составляет не более 4 ч.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к промышленности строительных материалов, а именно к производству глазурованного кирпича, применяемого для строительства и облицовки зданий и сооружений.

Известен цветной кирпич и способ его получения (патент РФ № 2052434, МПК⁶ С 04 В 41/86, 1996) с повышенной прочностью на удар покрытия, представляющего собой ангоб из глины, триполифосфата натрия, волластонита и поташа. Компоненты ангоба размалывают мокрым способом, перемешивают, влажность полученной массы составляет 20-25%. Массу наносят на изделия и закрепляют обжигом в окислительной среде при 950С.

Недостатком данного цветного кирпича, полученного этим способом, является то, что ангобное покрытие не имеет в себе твердой стеклофазы и такого прочного сцепления с поверхностью кирпича, как при глазуровании. Через ангобное покрытие проникает атмосферная влага и со временем при замораживании - размораживании покрытие отслаивается. Также ангобное покрытие, имеющее открытую пористость, подвержено загрязнению, которое снижает декоративные качества. И, как следствие нижесказанного, кирпич с ангобным покрытием имеет низкую морозостойкость. К недостаткам относится и высокая температура обжига ангобированного кирпича.

Известен ангоб для лицевой отделки керамического кирпича (патент РФ № 2074155, МПК⁶ С 04 В 41/86, 1997), включающий следующие сырьевые компоненты, маc.%:

Стекло 40-50

Натриевое жидкое стекло плотностью 1,25-1,3 г/см³ 45-55

Карбонат кальция 1,0-5,0.

Наличие в ангобе добавки карбоната кальция в виде известняка, мрамора или мраморного шлама в сочетании с жидким стеклом и другими компонентами повышает прочность к истиранию покрытия, стойкость против действия пищевых кислот и выветривания. Разлагаясь при t=800-900C на СаO и углекислый газ, СаO, находясь в тонкодисперсном состоянии в контакте с другими компонентами, дает при обжиге легкоплавкие соединения (эвтектики), что способствует получению более качественных, гладких и блестящих покрытий, а также лучшему сцеплению (адгезии) ангоба с поверхностью керамики из различных видов глинистого сырья.

Ангоб наносится на высушенный кирпич или кирпич-сырец, сушится, затем обжигается или сразу обжигается при t=960-1000С.

Правильнее было бы назвать такое покрытие не ангобом, а глазурью.

Недостатком такого способа получения ангобированного (глазурованного) кирпича является то, что ангоб наносится на сушеный или не сушеный кирпич-сырец.

Сушеный, а в большей степени не сушеный кирпич-сырец имеют очень низкую пористую поверхность, что не позволяет обеспечить крепкое сцепление (адгезию) покрытия с поверхностью кирпича. Также в процессе дальнейших сушки и обжига из кирпича выделяется влага, которая, проходя через ангоб, разрушает ангобное покрытие, ослабевает его адгезию и способствует появлению трещин.

К тому же у кирпича-сырца могут образоваться на поверхности в процессе обжига трещины, которые допускаются в обычном кирпиче, но не допускаются в ангобированном (глазурованном), что ведет к браку. А т.к. ангобное покрытие имеет значительную долю в стоимости кирпича, от 20% и выше в зависимости от состава, то это приводит и к существенным экономическим потерям.

К недостаткам данного способа относится и высокая температура обжига (960-1000С) ангобированного кирпича.

Известен способ получения глазурованного кирпича (авт. свид. СССР № 1560496, МПК⁵ С 03 С 8/04, 1990), в котором с целью увеличения сцепления с керамическим кирпичом глазурь наносят на поверхность свежесформованного кирпичного бруса с влажностью 18-20% методом пульверизации (под давлением 2 атм.). Глазурованный кирпич подвергается сушке до остаточной влажности 5%. Сушка осуществляется в туннельных сушилках по заводскому режиму. Обжиг глазурованного кирпича производится в туннельной печи в интервале температур 1000-1050С. Время обжига - 36 ч.

К недостаткам данного способа относится то, что глазурь наносится на свежесформованный кирпичный брус (см. ниже), высокая температура и время обжига глазурованного кирпича.

Наиболее близким техническим решением является кирпич глазурованный (полезная модель РФ № 16162, МПК Е 04 С 1/40 Б, 2000), который получают следующим образом: на спрессованную и обожженную по ступенчатому режиму керамическую массу кирпича наносят после обжига слой глазури и обжигают при температуре 950С. Глазурь имеет следующий состав, мас.%: наполнитель - гранулированный ваграночный шлак 38-42; фильтрпрессовые отходы фарфорового производства 16-25; борная кислота 10-14; свинцовый сурик 22-26; оксид бария 2-5; оксид цинка 0,5-2; оксид меди 0,5-2.

Недостатком этого способа получения глазурованного кирпича является высокая температура обжига и недостаточно прочное сцепление глазури с поверхностью кирпича.

Задачей, решаемой настоящим изобретением, является снижение температуры и времени обжига глазурованного кирпича, повышение его морозостойкости, повышение адгезии глазурованного покрытия к поверхности кирпича, придание кирпичу высоких декоративных свойств.

Поставленная задача решается с помощью способа получения глазурованного кирпича, включающего приготовление глазурной массы, нанесение ее в виде слоя на предварительно обожженный кирпич и обжиг. Используют легкоплавкую глазурь, имеющую следующий состав, мас.%: SiO₂ 46,0-52,0; Аl₂О₃ 7,0-14,0; В₂О₃ 12,0-14,0; Na₂O 6,0-7,5; К₂O 5,0-6,0; MgO 1,5-2,5; SrO 8,0-12,0, которую наносят на кирпич, после нанесения глазури производят обжиг в печах с терморадиационными нагревателями в следующем режиме: поднимают температуру до 700-750С в течение 2 часов, обжигают при 700-750С 10-20 минут и охлаждают в течение 1,5-2 час.

Кирпич перед нанесением глазури обжигают при температуре 950-1050С и шлифуют.

Шлифуют ложок и тычок кирпича, а с боков его выполняют фаски.

Глазурь наносят на ложок и тычок и на часть постелей кирпича, соприкасающихся с ложком и тычком, причем часть постелей с нанесенным слоем глазури составляет до 20% от их поверхностей.

Время обжига глазурованного кирпича составляет предпочтительно не более 15 минут.

Время подъема температуры при обжиге кирпича с нанесенным слоем глазури до 700-750С и время охлаждения суммарно составляют предпочтительно не более 4-х часов.

Малое время обжига глазурованного кирпича достигается тем, что обжиг проводится в печах, имеющих терморадиационные нагреватели, с которыми реализуется передача тепла излучением (радиацией). Материал свода печи, температура излучающего тела (нагревателя любого известного типа, например электронагревателя), расстояние между излучающим телом и поглощающим (поверхности кирпича, покрытые глазурью), а также направление лучевого потока подбираются таким образом, чтобы обжигу подвергался не весь объем кирпича, а только слой глазури и та часть кирпича, в которую проникает глазурь.

Такой способ позволяет в несколько раз сократить время обжига и сократить время подъема температуры и охлаждения.

Использование терморадиационных нагревателей в предлагаемом способе получения глазурованных кирпичей позволяет снизить до минимума энергозатраты на обжиг глазурованного кирпича за счет направленного использования излучения на его поверхность. Использование терморадиационных нагревателей позволяет равномерно вести обжиг при температуре 700-750С 10-20 минут вследствие равномерности распределения интенсивности излучения терморадиационных нагревателей.

При таком обжиге слой глазури взаимодействует только с наружной поверхностью кирпича, в поры которого проникла глазурь. Т.к. кирпич используется обожженный, то из него влага не выделяется и при этом способе обжига получается глазурованный кирпич с высокой сплошностью без микропор и трещин и хорошей адгезией глазури к кирпичу.

Кирпич перед нанесением глазури берут готовый, обожженный. Его сортируют, отбирая без дефектов (трещин, сколов) поверхности ложков и тычков.

В данном способе приготовления глазированного кирпича предлагается использовать легкоплавкие глазури, которые имеют низкую температуру плавления не более 750С.

Глазурь методом пульверизации, окунания и т.д. наносится на поверхности одного ложка и тычка. Но перед нанесением глазури поверхности ложка и тычка шлифуются, также сошлифовываются острые грани для выполнения фасок (см. фиг.1).

Эти операции важны по следующим причинам.

В процессе формования кирпича и его термообработки верхние слои тычков и ложков становятся плотными, малопористыми. И для повышения адгезии глазури к поверхности кирпича эти плотные слои сошлифовываются до более пористых.

На острых гранях кирпича из-за концентраций напряжений, как правило, образуются мелкие трещины. В процессе кладки, эксплуатации глазурованного кирпича по этим трещинам могут откалываться кусочки кирпича вместе с глазурью, что приведет к дефектам. Чтобы этого не произошло, острые грани предпочтительно сошлифовывают и делают фаски.

К тому же после шлифовки у кирпича получаются более ровные облицовочные поверхности и в сочетании с фасками повышаются его декоративные качества.

Слой глазури наносят не только на ложок и тычок, но и на часть постелей, соприкасающихся с ними. Причем часть постелей кирпича с нанесенным слоем глазури составляет до 20% от их поверхностей (см. фиг.1).

Это делается для того, чтобы атмосферная влага через шов в стене здания не достигала непокрытой поверхности кирпича. А когда кирпич сухой, его морозостойкость значительно выше.

Температура обжига глазурованного кирпича составляет 700-750С, время обжига 10-20 мин. Время подъема температуры до 700-750С составляет не более 2 часов и время последующего охлаждения составляет 1,5-2 часа.

Низкая температура обжига достигается благодаря применению легкоплавких глазурей. Для снижения температуры обжига, а также для лучшего сцепления глазури с поверхностью кирпича разработаны легкоплавкие глазури с низкими температурами обжига и имеющие высокие коэффициенты текучести. Коэффициенты термического расширения глазури и кирпича согласовываются подбором состава глазурей.

Одним из предпочтительных составов глазури является следующий, маc.%:

SiO₂ 46,0-52,0

Аl₂O₃ 7,014,0

В₂O₃ 12,0-14,0

Na₂O 6,0-7,5

К₂O 5,0-6,0

MgO 1,5-2,5

SrO 8,0-12,0.

Параметры технологических режимов приготовления и физико-механические характеристики глазурованного кирпича приведены в таблице.

Пример 1 приготовления глазурованного кирпича.

На фиг.2 представлена блок-схема производства глазурованного кирпича.

Для приготовления глазурованного кирпича используют обожженный кирпич, который сортируют, чтобы на поверхностях ложка и тычка не было трещин и сколов, и шлифуют. На шлифовальных станках на глубину 0,5-1,0 мм сошлифовываются две плоскости (ложок и тычок) и снимаются фаски.

С участка шлифовки кирпич подается на участок загрузки тележек туннельной печи. Кирпич укладывается на печные тележки таким образом, чтобы покрываемые глазурью поверхности кирпича были открыты. Между кирпичами устанавливается зазор для частичного попадания глазури и на поверхности постелей кирпича (до 20%).

Легкоплавкую глазурь готовят следующим образом.

Берут компоненты в следующих соотношениях, маc.%:

SiO₂ 50

Аl₂О₃ 14

В₂О₃ 12

Na₂O 6

К₂О 6

MgO 2

SrO 10.

Компоненты измельчают до полного прохождения через сито 1 мм, тщательно перемешивают и фриттуют при температуре 1200+10С. Выдержка составляет 1 час. Расплавленную фритту гранулируют в проточной воде. Далее фритту смешивают с пигментом (1-5%), белой глиной (10%) и в шаровой мельнице в воде (70% от сухих компонентов) производят помол до фракционного состава менее 63 мкм. Плотность глазури составляет 1,6-1,7 г/см³.

Поверхности кирпича, ложок, тычок и до 20% постелей покрывают глазурью методом пульверизации. Обжиг кирпича проводят в туннельной печи с терморадиационными электронагревателями с использованием передачи тепла излучением. Расстояние от электронагревателей до поверхности кирпича равно 70-100 мм.

Время подъема температуры до 700-750С составляет 2 часа, время обжига (700-750С) - 10-20 мин и время охлаждения - 1,5-2,0 часа.

Готовый глазурованный кирпич снимают с тележек, сортируют и затаривают.

Примеры 2-3.

Аналогичны примеру 1, только отличаются составом глазури и условиями обжига.

Как видно из таблицы, предлагаемый способ позволяет получать глазурованный кирпич при низкой температуре и малом времени обжига, кирпич обладает хорошим сцеплением глазури с его поверхностью, имеет высокую морозостойкость и высокие декоративные качества.