способ изготовления архитектурно-керамического изделия

Формула изобретения

1. Способ изготовления архитектурно-керамического изделия из шамотной глины методом ручного прессования в гигроскопической форме, включающий укладку в форму шамотной глиняной массы с влажностью 10-50%, в виде, по крайней мере, одного пласта длиной 20-2000 мм, шириной 20-2000 мм, толщиной 15-60 мм, сушку изделия в форме, обработку монтажной поверхности с образованием задиров, художественную обработку изделия после извлечения из формы и его сушки, которую осуществляют на изготовленных из гипса плитах длиной не менее 1,05 длины извлекаемого из формы изделия, шириной не менее 1,05 его ширины и толщиной не менее толщины стенки изделия при влажности на момент укладки изделия не более 30%, после чего изделие подвергают обжигу, причем указанную обработку монтажной поверхности производят до и/или после сушки.

2. Способ изготовления архитектурно-керамического изделия по п.1, в котором в форму перед укладкой основного пласта укладывают, по крайней мере, один дополнительный пласт шамотной глиняной массы с плотностью, меньшей плотности основного пласта.

3. Способ изготовления архитектурно-керамического изделия по п.1, в котором в форму перед укладкой основного пласта укладывают дополнительный пласт с предварительно нанесенным на его лицевую поверхность органическим фактурообразующим материалом, образованным одним из выгорающих при обжиге компонентов или их произвольным сочетанием, при этом компоненты фактурообразующего материала выбирают из группы, включающей древесные опилки, солому, сено, шелуху семечек, отходы производства зерна.

4. Способ изготовления архитектурно-керамического изделия по п.1, в котором в форму перед укладкой основного пласта укладывают органический фактурообразующий материал, образованный одним из выгорающих при обжиге компонентов или их произвольным сочетанием, при этом компоненты фактурообразующего материала выбирают из группы, включающей древесные опилки, солому, сено, шелуху семечек, отходы производства зерна.

5. Способ изготовления архитектурно-керамического изделия по п.3 или 4, в котором компоненты фактурообразующего материала предварительно перемешивают.

6. Способ изготовления архитектурно-керамического изделия по п.3 или 4, в котором, по крайней мере, один из компонентов распределяют по поверхности пласта и/или формы слоем равной толщины.

7. Способ изготовления архитектурно-керамического изделия по п.3 или 4, в котором, по крайней мере, один из компонентов распределяют по поверхности пласта и/или формы слоем переменной толщины.

8. Способ изготовления архитектурно-керамического изделия по п.3 или 4, в котором, по крайней мере, один из компонентов перед укладкой или перемешиванием с другими компонентами предварительно измельчают до частиц одинаковой фракции.

9. Способ изготовления архитектурно-керамического изделия по п.3 или 4, в котором для фактурообразующего материала используют смесь неизмельченного и измельченного фактурообразующего материала одного или различного наименования.

10. Способ изготовления архитектурно-керамического изделия по п.3 или 4, в котором в фактурообразующий материал вводят не выгорающий, предпочтительно зернистый компонент фракции 1,0-10,0 мм, предпочтительно минерального происхождения.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области изготовления архитектурных и декоративных керамических изделий из шамотной глины методом пластического прессования. Изделия могут быть использованы для наружной и внутренней отделки стен зданий и сооружений всех типов в процессе проведения облицовочных или декоративно-художественных работ.

Известен способ изготовления архитектурно-керамического изделия, при котором на поверхности изделия создают искусственные дефекты, свойственные или имитирующие естественной деформации поверхности старинного изделия, при этом указанные дефекты создают в процессе изготовления изделия - после его формования или сушки и непосредственно перед обжигом. Такие дефекты могут быть созданы организацией на поверхности изделия поверхностных трещин, неровностей или сколов поверхности, а также при формовании изделия дефекты могут быть получены за счет неплотной ручной набивки матрицы керамическим материалом (RU №2149859, С04В 41/80, 2000).

Наиболее близким из известных является способ изготовления облицовочных конструкций из керамики, при котором готовят керамическую (шамотную) массу на основе глины, например высокоосновной глины с содержанием окиси алюминия 40%, замешивая ее с водой до получения однородной пластичной массы, с влажностью, например, 15%. Изготавливают каркас, например, из деревянных элементов, повторяющий форму и размеры облицовываемого объекта с учетом величины усадки применяемой керамической массы, тес размерами, несколько большими натуральной величины облицовываемого объекта. Величину усадки определяют экспериментальным путем. Далее наносят керамическую массу на каркас путем набивки и уплотнения и вылепливают объемные элементы, имитирующие форму природного камня, без нарушения монолитности керамической массы в целом. При этом каждый объемный элемент естественным образом получает свою индивидуальную форму, отличающуюся от формы других объемных элементов. Придают разнообразную или одинаковую фактуру каждому объемному элементу и разрезают керамическую массу по местам визуальных стыков объемных элементов (отдельных объемных элементов или их групп). Последние операции могут проводиться и в обратной последовательности. Придание фактуры может осуществляться, например, насечкой, налепливанием оттисков природных элементов (листьев, цветов и др.). Подсушивают керамическую массу в естественных условиях или под равномерным тепловым потоком до подсыхания поверхностного слоя объемных элементов. Перед освобождением керамической массы от каркаса составляют технологическую карту монтажа, присваивая индивидуальные номера всем объемным элементам. Разбирают конструкцию на отдельные объемные элементы по выполненным разрезам, после чего выполняют внутреннюю выборку в каждом объемном элементе с той его стороны, которая будет обращена к облицовываемому объекту. При этом удаляют лишнюю керамическую массу изнутри каждого из них с оставлением части керамической массы в виде ребер жесткости. После этого объемные элементы становятся полыми с толщиной стенки от 5 мм до 3 см в разных местах. Одновременно в объемных элементах могут быть выполнены (облегчающие последующий монтаж) технологические отверстия в тех местах объемных элементов, которые будут недоступны наблюдателю после их монтажа на облицовываемый объект. На внутреннюю поверхность объемных элементов наносят, например, краской индивидуальные номера в соответствии с технологической картой монтажа. Подготовленные таким образом объемные элементы сушат до полного высыхания, преимущественно в естественных условиях в течение 1-2 суток. Во избежание коробления объемных элементов должна быть обеспечена однородность температуры при сушке. Для сушки объемные элементы могут быть установлены на тот же каркас, с которого они были сняты. После сушки объемные элементы с внешней стороны окрашивают, применяя, например, эмали, глазури, соли и окислы металлов, ангобы или другие керамические красители, и подвергают объемные элементы обжигу при температуре от 800°С до 1400°С. При этом обжиг не сопровождается появлением трещин в полых объемных элементах, что обычно характерно для монолитных керамических масс. После обжига объемные элементы монтируют на облицовываемый объект в соответствии с технологической картой монтажа с сохранением того же их расположения, какое было первоначально на каркасе (RU №2132831, E04F 13/14, 1999).

По сравнению с известными техническим решениями предлагаемое при наличии высокой его художественной выразительности позволяет повысить прочностные характеристики изделия, поскольку выбранная технология изготовления не позволяет развиваться имитирующим старину трещинам вглубь изделия, снижая его прочностные характеристики и долговечность.

Для решения этой задачи архитектурно-керамическое изделие изготавливают из шамотной глины методом ручного прессования в гигроскопической форме путем укладки в указанную форму шамотной глиняной массы с влажностью 10-50%, в виде, по крайней мере, одного пласта длиной 20-2000 мм, шириной 20-2000 мм, толщиной 15-60 мм. Затем производят сушку уложенного изделия в форме, а также обработку монтажной поверхности с образованием задиров. Художественную обработку изделия производят после извлечения из формы и его сушки, которую осуществляют на изготовленных из гипса плитах длиной не менее 1,05 длины извлекаемого из формы изделия, шириной не менее 1,05 его ширины и толщиной не менее толщины стенки изделия при влажности на момент укладки изделия не более 30%. После сушки изделие подвергают обжигу. В форму перед укладкой основного пласта могут укладывать, по крайней мере, один дополнительный пласт шамотной глиняной массы с плотностью, меньшей плотности основного пласта. При этом перед укладкой дополнительного пласта на его лицевую поверхность могут наносить органический фактурообразующий материал, образованный одним из выгорающих при обжиге компонентов или их произвольным сочетанием, при этом компоненты фактурообразующего материала выбирают из группы, включающей древесные опилки, солому, сено, шелуху семечек, отходы производства зерна. Кроме того, указанный фактурообразующий материал в произвольном сочетании могут наносить на поверхность формы (укладывать) перед укладкой основного пласта. При этом компоненты фактурообразующего материала предварительно перемешивают или, по крайней мере, один из компонентов распределяют по поверхности пласта и/или формы слоем равной или переменной толщины. По крайней мере, один из компонентов перед укладкой или перемешиванием с другими компонентами могут предварительно измельчать до частиц одинаковой с другим компонентом фракции, а для фактурообразующего материала используют смесь неизмельченного и измельченного фактурообразующего материала одного или различного наименования. Дополнительно, в фактурообразующий материал могут вводить не выгорающий, предпочтительно зернистый компонент фракции 1,0-10,0 мм, предпочтительно минерального происхождения.

В качестве примера была изготовлена керамическая панель 500×250×20 мм, имеющая шероховатую тыльную поверхность и фасадную поверхность, образованную по описанной выше технологии. В гигроскопическую форму уложили органический фактурообразующий материал, образованный сочетанием следующих выгорающих при обжиге компонентов - древесные опилки 50% по массе, солома (подвергнутая измельчению до фракции опилок (2-5 мм) - 25% по массе, шелуха семечек подсолнечника - 25% по массе, затем уложили в форму путем ручного прессования пласт шамотной глины с влажностью 25%, соответствующий указанным выше размерам. Сушку изделия производили традиционным путем в форме, а после разборки формы и извлечения изделия производили сушку изделия на гипсовой плите со следующими параметрами - длина 580 мм, ширина 280 мм, толщина - 50 мм. Соблюдение указанных параметров обеспечивает равномерность отвода влаги и формирование равнопрочной структуры, т.е. без внутренних напряжений, негативно проявляющихся либо в процессе обжига изделия, либо в процессе его эксплуатации (Для изготовления изделий переменной толщины подготавливают гипсовую плиту, имеющую толщину, изменяющуюся пропорционально изменению толщины изделия по его длине и ширине, чем обеспечивается равномерный отвод влаги при сушке и формирование равнопрочной во всех направлениях структуры изделия). Образование задиров на монтажной поверхности изделия производили до сушки, а непосредственно художественную обработку изделия производили после извлечения его из формы и сушки на изготовленных из гипса плитах. После сушки изделие подвергали стандартному обжигу.

По предъявляемым требованиям материал изготовленного описанным выше способом изделия должен соответствовать следующим требованиям, а именно:

Плотность, кг/м3	1650-1800
Водопоглощение, % по массе, не более	12,0
Предел прочности при изгибе, МПа, не менее	5,5
Предел прочности при сжатии, МПа, не менее	20,0
Морозостойкость, цикл	5

Проведенные испытания показали, что:

Плотность, кг/м3 фактически составляла	1660-1770
Водопоглощение, % по массе фактически	8,8-9,1
Предел прочности при изгибе, МПа, не менее	6,9-8,5
Предел прочности при сжатии, МПа фактически	20,9-27,1

Кроме того, после 75 циклов климатического старения (21 год условной эксплуатации) - при самых неблагоприятных условиях эксплуатации - было установлено:

- Водопоглощение, %, увеличилось с 8,8 до 9,7, что является весьма приемлемым результатом, обеспечивающим долговечность изделий без нарушения его целостности,

- Предел прочности при изгибе, МПа, уменьшился с 6,9 лишь до 6,3, что обеспечивает достаточную стойкость изделия к внешним знакопеременным воздействиям,

- Несколько более значительно уменьшился предел прочности при сжатии, МПа, - с 22,2 до 17,0, однако, учитывая статическое воздействие указанной нагрузки, это является весьма приемлемым результатом, обеспечивающим еще более продолжительный срок службы изделия без его разрушения.

Такая технология получения архитектурно-керамических изделий позволяет рекомендовать ее для изготовления ответственных изделий различной конфигурации, надежно и долговечно эксплуатируемых как внутри, так и снаружи помещения.