Создание керамической плитки для отделки мечетей

Создание керамической плитки для отделки мечетей

В.П. КУЗЬМИНА, канд. техн. наук, академик АРИТПБ, генеральный директорООО «Колорит-Механохимия», технический эксперт Союза производителей сухих строительных смесей

Ключевые слова: Механоактивированные минеральные керамические пигменты, высокая оценка красящих свойств.

Keywords: Mechano-activated mineral ceramic pigments, нigh rating of coloring properties.

В статье обсуждается применение механоактивированных минеральных пигментов ярких цветов, характерных для органических пигментов, в технологии создания глазурованной плитки в частности для мечетей.

The article discusses the use of new mechano-activated mineral pigments of bright colors, characteristic of organic pigments, in the creation of ceramic tiles for mosques decoration.

В современной архитектуре постоянно предпринимаются попытки исследовать иконографию мечети и выявить символику ее планировочных и структурных элементов. Отсутствие религиозных нормативов и способность архитектуры мечети к трансформации заставляют задаться вопросом, что в здании мечети предопределено установлениями и традициями ислама. Мечети традиционно украшают изречениями из Корана и орнаментальными узорами, наносимыми керамическими пигментами на плитку, обжигаемую в печах.

Применяемая керамическая плитка расписывается высокотемпературными пигментами и обжигается не один раз, пока приобретет долгожданный узор. Традиционно применяют голубую и зеленую бирюзу, а также зеленый бутылочный цвет.

До конца ХIХ в. жаростойкие пигменты завозили в нашу страну из Китая, Франции, Англии и Германии. Лишь в 1918 г. была предпринята попытка организовать производство керамических красок в г. Ликино-Дулёво Московской области, а в 1919 г. началось их изготовление. Проводимые научные исследования позволили в кратчайший срок достичь уровня зарубежных стран как по количеству тонов, так и по качеству красок. Это дало возможность их применять не только в керамической промышленности, но и в стеклоделии. Окна в мечетях тоже декорируют, закрывая цветными витражами.

Промышленное производство высокотемпературных пигментов и полупродуктов на их основе, освоенное на Дулёвском красочном заводе, до сих пор является основным отечественным производством дорогостоящих пигментов и красочных составов.

Во всех случаях керамические краски закрепляют на изделиях обжигом: краски для стекла при температуре 500…600°С, надглазурные краски для фаянса – 720…760°С, подглазурные краски для фаянса – 1100…1160°С, надглазурные для фарфора – 790…850°С, подглазурные для фарфора – 1250…1410°С, майоликовые краски – 850…1000°С.

Керамические высокотемпературные пигменты представляют собой окрашенные оксиды металлов и их сочетания в виде твердых растворов или химических соединений, которые проявляют свой цвет в расплаве.

Разработка новых высокотемпературных пигментов является важной задачей неорганического материаловедения.

Механоактивированные керамические высокотемпературные пигменты обладают химической стойкостью. Они обладают высокой долговечностью за счет уникальной адгезии покрытий к поверхности керамики и стекла.

Выпускаемые пигменты имеют размер частиц менее 20 мкм.

Пигменты одной области применения допускается смешивать друг с другом. На практике рекомендуется проводить обязательные предварительные испытания перед началом смешения пигментов в производстве на конкретном сырье.

Таблица 2. Ассортимент выпускаемых жаростойких керамических пигментов

Номер пигмента Цвет Образец Состав Т°С Стекло Надглазурные // керам. плитка
1.1.2.002 черный Сu-Сг 700°C +
1.2.2.1031 чёрный Cr-Fe-Mn-Ni 1250°C +
1.4.2.1063 черный Co-Cr-Fe 1360°C + +
1.4.2.1064 черный Co-Cr-Fe 1360°C + +
1.1.2.61 серый Co –Fe –Mn -Si 1300°C +
1.4.2.03 коричневый Fe-Cr-Zn-Al 1250°C + +
1.4.2.04 светло-коричневый Fe-Cr-Zn-Al 1250°C + +
1.4.2.180 красно- коричневый Zn-Fe-Cr 1365°C + +
1.4.2.192 коричневый Zn-Fe 1000°C + +
1.4.2.265 красно-коричневый Zr-Si-Fe 1250°C + +
1.4.2.331 темно-коричневый Ni-Fe 900°C + +
1.4.2.1010 красно-коричневый Fe 1000°C + +
1.1.3.02 желтый Cd-S-Zn 850°C +
1.2.3.138 желтый Zr-V-Ti-Al 1320°C +
1.4.3.159 желтый Pb-Sb 880°C + +
1.4.3.170 желтый Pb-Sb 1000°C + +
1.2.3.222 желтый Zr-Si-Pr 1300°C +
1.1.3.232 лимонно-желтый Ni-Sb-Ti 1160°C +
1.1.4.01 Зеленый Co-Ni-Ti-Zn 1150°C +
1.4.4.06 бирюзовый Co-Cr-Al-Zn 1300°C + +
1.4.4.38 бирюзовый Zr-Si-V 1160°C + +
1.4.4.105 голубовато-зеленый Co-Cr-Zn 1350°C + +
1.4.4.107 голубовато-зеленый Co-Cr 1350°C + +
1.2.4.115 Зеленый Co-Cr-Al 1300°C +
1.4.4.160 Зеленый Co-Cr-Zn 1350°C + +
1.4.4.594 Бирюзовый Co-Cr-Al 1350°C + +
1.4.4.609 бирюзово-хромовый Co-Cr-Al-Zn 1350°C + +
1.4.4.904 зелено-голубой Co-Cr-Al-Zn 1350°C + +
1.4.4.906 зелено-голубой Co-Cr-Al-Zn 1350°C + +
1.4.4.206 Оливковый Cr-Mn 1450°C + +
1.2.5.31 голубой Zn-Co-Al 1360°C +
1.4.5.255 голубой Co-Al 1350°C + +
1.4.5.256 голубой Co-Al 1350°C + +
1.4.5.685 синий Co-Zn-Si 1300°C + +
2220 синий Co-Zn-Si 1280°C +
1.4.5.902 синий Co-Al 1350°C + +
1.4.5.03 синий Co-Zn-Si 1350°C +
1.3.5.05 темно-синий Co-Si-Mn 1200°C +
1.3.5.06 темно-синий Co- Si-Sn-Mg 1200°C +
1.3.6.01 фиолетовый Sn-Cr 1360°C
1.4.6.4 розовый Sn-Ca-Si-Cr 1300°C + +
1.4.6.5 розовый Sn-Ca-Si-Cr-Ва 1350°C
1.2.6.28 розовый Zn-Al-Cr 1300°C +
1.3.6.29 розовый Mn-Al-P 1250°C
1.1.7.1014 оранжевый Cd-S-Se-Zr 850°C +
1.4.7.1015 оранжевый Cd-S-Se-Zn 850°C + +
1.4.7.1020 красный Cd-S-Se 850°C + +
1.4.7.1023 красный Cd-S-Se-Al 850°C + +
1.4.7.1024/1 т.р.-кг красный Cd-S-Se 850°C + +
1.4.7.1050 красный Cd-S-Se-Zr-Si 1000°C + +

Пигменты остаются стабильными до их максимальной температуры применения, указанной производителем в документе о качестве на продукцию.

Вопрос художественного оформления керамических изделий получил широкое распространение. В связи с этим отмечается повышенный спрос на керамические красители (пигменты), которые, в отличие от органических, обладают высокой устойчивостью против воздействия света, яркостью и сочностью тонов, а также долговечностью.

Керамическими пигментами являются алюминаты и силикаты типа шпинелей, виллемиты, гранаты, корунды, силлиманиты. В ряде случаев – прочно окрашенные фосфаты, молибдаты, вольфраматы и ванадаты.

Носителями цвета в пигментах чаще всего выступают оксиды железа, кобальта, кадмия, марганца, меди, никеля, хрома, свинца и др.

В предлагаемой к рассмотрению инновационной работе по способу получения механоактивированных высокотемпературных пигментов и их применению мною были отобраны серийные промышленные жаростойкие пигменты Дулёвского красочного завода: Канареечный № 159. Желтый № 170. Голубой № 256. Зеленый (оксид хрома) № 160. Черный № 1063. Красный № 1024. Коричневый № 180.

Данные пигменты подвергли механоактивации с высокотемпературным наполнителем в соотношении: одна часть Дулёвского керамического пигмента + две части высокотемпературного наполнителя. В результате свободно-радикальной полимеризации получили механоактивированный высокотемпературный керамический пигмент в два раза дешевле исходного и с температурой обжига на 300 градусов ниже, чем у заводчан.

В ходе разработки технологии были изучены химические превращения высокотемпературных веществ при механическом воздействии центробежной силы с ускорением более 10 g в планетарных мельницах при воздействии пластического деформирования, трения, ударного сжатия, ультразвука и др.

Механохимическим методом была произведена деструкция и активация порошковых минералов – наполнителей с поливалентными металлами, получены высокотемпературные пигменты.

Опытные пигменты получали непрерывным способом механоактивации на опытно-промышленной установке с виброцентробежной мельницей (1 т/ч) из дулевских пигментов и гамма- алюмосиликатного соединения кальция в качестве высокотемпературного наполнителя, который был обожжен промышленным способом в печи белого цемента на мощностях ОАО «Щуровский цемент» (Патент РФ 2120914).

В ходе определения областей применения новых керамических пигментов экспериментально были опробованы ангобы из природной беложгущейся глины, которую окрашивали в различные цвета двумя видами пигментов: экспериментальными и пигментами Дулёвского красочного завода. В качестве зеленого пигмента бутылочного цвета взяли оксид хрома Троицкого завода хромовых соединений, т.е. окись хрома техническую под №160. В результате экспериментов определили, что на 100 г белой глины требуется ввести для получения заданного цвета следующее количество пигмента: красный цвет – 8 г красной поливы № 2044, оранжевый – 5 г или желтый цвет – 4 г пигмента № 159, зеленый (травяной) цвет – 6 г оксида хрома, темно-синий – 4 г оксида кобальта или 12 г пигмента № 255 (кобальто-алюминиевой шпинели), коричневый разных оттенков – 12–18 г пигмента № 180, черный – 8 г пигмента № 1063.

Каждый пигмент вводили в белый шликер в оптимальном количестве. Керамические Дулёвские и опытные механоактивированные пигменты вводили в одинаковом количестве и разном количестве при одинаковом цветовом тоне. Ангобы готовили в лабораторной шаровой мельнице мощностью 0,6 кВт, частотой вращения электрического двигателя 1500 об/мин, частотой вращения барабана 54 об/мин. Размеры фарфорового барабана: длина 1,88 м, диаметр 1,63 м. Для перетирания рабочих составов использовали уралитовые шары диаметром 2, 3, 4 см в равных объемных количествах. Соотношение массы шаров и измельчаемого материала 1,1 – 1,2 : 1.

Цветные ангобы наносили широкой кистью и резиновой грушей на поверхность высушенной фестончатой черепицы. Время сушки составило 7 мин при поэтапном подъеме температуры 180, 200, 250°С, конечная влажность составляла 0,5%.

Был опробован способ «мраморизации», известный на Руси с Х-ХII вв. и сохранившийся до наших дней. На изделия, покрытые белым грунтовым ангобом, наносили грушей цветные ангобы для создания мраморного эффекта.

При декоративной отделке керамическое изделие устанавливали под наклоном. ­Также грушей наносили цветные полосы различной толщины, капли, кляксы, которые тут же свободно стекали по влажному фону вниз. Изделия слегка встряхивали. Переплетаясь и сливаясь, потеки ангобов образовывали сложный произвольный живописный рисунок, напоминающий фактуру мрамора.

Новые пигменты были опробованы в строительной керамике: плитки метлахские; глазурованная под давлением; плитка, прошедшая двойной обжиг; клинкерная плитка; художественная кафельная плитка с шелкографией.

Таблица 3. Механоактивированные керамические высокотемпературные пигменты

Номер ­пигмента Цвет Образец Состав Т°С Стекло Надглазурные // керам. плитка
№ 159 желтый Pb-Sb 880°C + +
№ 170 желтый Pb-Sb 1000°C + +
№ 255 голубой Co-Al 1350°C + +
№ 160 зеленый Co-Cr-Zn 1350°C + +
№ 1063 черный Co-Cr-Fe 1360°C + +
№ 1024/1 красный Cd-S-Se 850°C + +
№ 180 красно-коричневый Zn-Fe-Cr 1365°C + +

Таблица 4.

Керамическая плитка имела разнообразные оттенки и принты, включая нанесение изображений способом фотопечати, и она хорошо компоновалась с декоративными элементами.

При получении керамических высокотемпературных пигментов «Колорит» используется синергетический эффект воздействия на красящие свойства пигмента хромофоров поливалентных металлов и шпинелей, которые сдвигают абсорбционные полосы в сторону видимой части спектра. При этом механическая энергия механоактивации содействует совершению химических актов между составляющими пигменты «Колорит» веществами. Возможно одновременное протекание нескольких реакций: присоединения, замещения, хемосорбции, отцепления.

Для получения ярко-окрашенных изделий предпочтительно применение глазурей на основе легкоплавкой фритты (700–750°С), так как за счет химической активации пигмента температура обжига в печи снижается на 300-400°С.

Таблица 5

№ секции 1 2 3 4 5 6 7 Допустимые отклонения
Температура, °С 420 800 1000 1030 720 640 500 В зоне подогрева и охлаждения ± 20°С
В зоне обжига и по ширине ± 10°С

Примечание. Разрежение перед дымососом вначале 24,5 МПа; давление воздуха при охлаждении 196-294 МПа.

Таблица 6. Результаты гранулометрических исследований механоактивированных пигментов1)

№ образца

Номер пигмента

Цвет

Образец

Объёмный % частиц Ø < 0,9 мкм

Положение max на гистограммах, мкм

2)

3)

2)

3)

1

№ 159

желтый

20

36

4

4

4

№ 170

желтый

20

39

4

4

2

№ 255

голубой

20

27

4

4

3

№ 160

зеленый

17

34

4

4

8

№ 1063

черный

13

17

4

4

9

№ 1024/1

красный

12

17

4

4

10

№ 180

красно-
коричневый

14

19

4

4

1) Исследования проведены с помощью лазерного гранулометра фирмы Fritsch (ФРГ) – (Не-Nе лазер, 632 нм, 5 мВт) в водной дисперсионной среде. Интервал детектирования 0,6-100 мкм.
2) До ультразвуковой обработки / 3) После ультразвуковой обработки

Технология получения керамических высокотемпературных механоактивированных пигментов «Колорит» ­– порошковая, безотходная, выбросы в атмосферу минимальные для обеспыливающих устройств: циклонов и рукавных фильтров ФРКИ.

Данные керамические высокотемпературные пигменты имеют большие перспективы применения в строительной керамике, фаянсе и фарфоре, а также в смежных отраслях для получения окрашенных в расплаве материалов в связи с неограниченной возможностью варьирования цветов, низким классом опасности «З», наличием неограниченной сырьевой базы для их получения, сравнительно невысокими ценами.

Гранулометрические исследования механоактивированных керамических высокотемпературных пигментов выполняли в двух вариантах: без предварительного ультразвукового воздействия на водную суспензию и с ультразвуковой обработкой в течение 3 минут (36 кГц, 60 Вт).

Гранулометрические таблицы и гистограммы распределения объемов частиц приведены в табл.6.

Объемный процент частиц диаметром <0,9 мкм в керамических пигментах соответствуют максимуму их объемного содержания на гистограмме, которое соответствует среднему размеру частиц наполнителя. Приложение ультразвукового воздействия для всех образцов керамических высокотемпературных пигментов от 20 до 100 мкм приводит к разрушению агломератов образовавшихся под действием статического электричества.

Стоимость керамических высокотемпературных механоактивированных пигментов «Колорит» вдвое ниже цветовых аналогов, производимых промышленностью в настоящее время.

Таблица 7. Химический состав керамических жаростойких пигментов механоактивированных

Номер пигмента

Цвет

Образец

Si

Al

Fe

Mg

Ca

Na

K

Ni

Zn

Bi

Cr

1.4.3.159 // 1

желтый

д(1-2)

ц3

<0.01

>0.01

0.01

<0.1

н

0.01

ц(3)

с(5)

1.4.5.255 // 2

голубой

д(1-2)

>10

<0.01

0.1

0.01

0.1

>1

0.001

д(3)

1.4.4.160 //3

зеленый

0.1

д(2)

0.01

0.01

ц(2)

нет

н

н

н

мн

1.4.3.170 // 4

желтый

д(5)

0.01

<0.01

<0.01

0.01

0.1

1

н

н

1.4.2.1063 // 8

черный

ц(5)

ц(5)

ц(10)

с(1)

0.1

н

<

с(3)

0.1

1.4.7.1023

красный

ц(10)

1

д(3)

д(2)

д(5)

ц>>1

<

с(3)

0.1

цел

1.4.2.180 // 10

красно-коричневый

1

д(5)

ц(5)

0.1

0.1

Дес.

<

Тыс.

ц(>10)

цел

Таблица 7.1. Физико-химические характеристики высокотемпературных пигментов «Колорит»

п/п Показатели*) Ед. изм. Значение показателя для высокотемпературного пигмента Методы испытаний
Хризан-тема Лилия Лотос Черная ночь Черное море Глади-олус Ябло-невый цвет Эшольция
1 Цвет 1) белый белый белый чёрный чёрно-синий красно-коричн. нежно-розовый ярко-оранжевый Визуально
2 Массовая доля воды и летучих веществ, не более % 0,5 0,5 0,5 2,0 2,0 0,5 0,5 1,5 ГОСТ 21119.1 Раздел 2
3 Массовая доля веществ, растворимых в воде, не более % 0,5 1,2 0,5 1,3 1,3 1,0 0,5 1,0 ГОСТ 21119.2 Раздел 1
4 Остаток на сите с сеткой N-0056, после сухого просеивания, не более % 1,0 1,5 1,0 3,0 3,0 1,5 1,0 2,0 ГОСТ 21119.4 Раздел2

1) Цвет соответствует эталону, согласованному с заказчиком *) В соответствии с требованиями нормативно-технической документации

Таблица 7.2.

№ п/п Показатели*) Ед. изм. Значение показателя для высокотемпературного пигмента Методы испытаний
Одуван-чик Купаль-ница Лютик Кув-шинка Папо-ротник Коло-кольчик Фрезия Орех
1 Цвет 1) лимон-ный канарееч-ный жёлтый Тёмно- жёлтый зелёный голубой фиоле-товый. Корич-невый Визуально
2 Массовая доля воды и летучих веществ, не более % 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 0,5 0,5 2,0 ГОСТ 21119.1 Раздел 2
3 Массовая доля веществ, растворимых в воде, не более % 1,0 1,0 1,3 1,0 1,5 1,3 1,3 1,3 ГОСТ 21119.2 Раздел 1
4 Остаток на сите с сеткой N-0056, после сухого просеивания, не более % 5,0 5,0 5,0 5,0 2,0 1,2 1,2 2,5 ГОСТ 21119.4 Раздел 2

1) Цвет соответствует эталону, согласованному с заказчиком *) В соответствии с требованиями нормативно-технической документации

Визитная карточка технологии производства.

Керамические высокотемпературные механоактивированные пигменты под общим названием рецептур «КОЛОРИТ»

Белые:
1. ТУ 2321-2.1.2-3-17934770-97 Пигменты «Колорит» высокотемпературные. Пигмент по рецептуре «Лилия».
2. ТУ 2321-2.1.3-3-17934770-97 Пигменты «Колорит» высокотемпературные. Пигмент по рецептуре «Лотос».

Черные:
4. ТУ 2322-2.2.1-3-17934770-97 Пигменты «Колорит» высокотемпературные. Пигмент по рецептуре «Черная ночь».
5. ТУ 2322-2.2.4-3-17934770-97 Пигменты «Колорит» высокотемпературные. Пигмент по рецептуре «Черное море».

Красно-розовые:
6. ТУ 2322-2.3.4-3-17934770-97 Пигменты «Колорит» высокотемпературные. Пигмент по рецептуре «Гладиолус».
7. ТУ 2322-2.3.7-3-17934770-97 Пигменты «Колорит» высокотемпературные. Пигмент по рецептуре «Яблоневый цвет».

Оранжевые:
8. ТУ 2322-2.4.5-3-17934770-97 Пигменты «Колорит» высокотемпературные. Пигмент по рецептуре «Эшольция».

Желтые:
9. ТУ 2322-2.5.2-3-17934770-97 Пигменты «Колорит» высокотемпературные. Пигмент по рецептуре «Одуванчик».
10. ТУ 2322-2.5.5-3-17934770-97 Пигменты «Колорит» высокотемпературные. Пигмент по рецептуре «Купальница».
11. ТУ 2322-2.5.6-3-17934770-97 Пигменты «Колорит» высокотемпературные. Пигмент по рецептуре «Лютик».
12. ТУ 2322-2.5.7-3-17934770-97 Пигменты «Колорит»” высокотемпературные. Пигмент по рецептуре «Кувшинка».

Зеленые:
13. ТУ 2322-2.6.9-3-17934770-97 Пигменты «Колорит» высокотемпературные. Пигмент по рецептуре «Папоротник».

Голубые:
14. ТУ 2322-2.7.1-3-17934770-97 Пигменты «Колорит» высокотемпературные. Пигмент по рецептуре «Колокольчик».

Фиолетовые:
15. ТУ 2322-2.8.4-3-17934770-97 Пигменты «Колорит» высокотемпературные. Пигмент по рецептуре «Фрезия».

Коричневые:
16. ТУ 2322-2.9.4-3-17934770-97 Пигменты «Колорит» высокотемпературные. Пигмент по рецептуре «Орех».

Выводы

Предложенный способ получения керамических высокотемпературных пигментов «Колорит» имеет практическую и научную перспективу применения для получения плитки с орнаментом для отделки культовых сооружений.

Керамические высокотемпературные пигменты «­Колорит» имеют размер частиц менее 20 мкм. Они вдвое дешевле известных промышленных аналогов. Температуры их обжига ниже на 300 °С.

Данные керамические высокотемпературные пигменты допускается смешивать друг с другом и с промышленными пигментами. На практике рекомендуется проводить обязательные предварительные испытания перед началом смешения пигментов в производстве на конкретном сырье.

Пигменты остаются стабильными до их максимальной температуры применения указанной производителем в документе о качестве на продукцию.

×

Привет!

× Ваши вопросы - наши ответы