Глазурованные материалы должны одновременно сочетать в себе устойчивость к механическому разрушению, высокую прочность на изгиб, а так же относительно невысокий коэффициент теплового расширения с пониженной температурой термообработки.

Отвечающие этим требованиям глазурные покрытия характеризуются высокой стоимостью реагентов и сложной технологией изготовления [1]. Существующая технология получения цветных покрытий преду-сматривает введение во фритту специальных красителей (пигментов) при совместном помоле. Окрашивание глазури обеспечивается за счет диспергирования в ней твердых частиц красителя или растворения ок-рашивающего соединения в ионном состоянии в стекловидной фазе. В зависимости от устойчивости пигментов к воздействию алюмосиликат-ного расплава, которым является глазурная фритта, изменяется качество окрашивания глазури.  На данный момент известно лишь небольшое количество пигментов устойчивых к воздействию алюмосиликатного расплава, что существенно обедняет цветовую гамму предлагаемых покрытий [2].

Наиболее перспективным способом окрашивания глазурных стекол является введение в их состав различных соединений переходных металлов, которые при химическом взаимодействии с компонентами алюмосиликатного расплава и специальной термической обработке позволяют получить сложные соединения класса шпинелидов, гранатов и др. отвечающие химической формуле   RO*R₂O₃  [3].  В состав таких красителей могут входить следующие оксиды: Fe₂O₃, Al₂O₃, FeO, CoO, NiO, Cr₂O₃, CuO, ZnO, MgO и другие. Эти оксиды, как правило, состав-ляют основу техногенных продуктов.

В качестве окрашивающей добавки, вместо дорогостоящих пигментов, мы использовали отходы – «Афенаш»  Горловского комбината «Сти-рол».

Химический состав отхода:

Al₂O₃  (84%),     MgO (12%),        CoO ( 4%).

Отходы (АМК) мы использовали в составах фриттованных глазурей, а также в составах кристаллизующихся стекол, используемых для полу-чения пористых стеклокристаллических материалов (СКМ).

Перед использованием отходы подвергались термической обработке в муфельной печи при температуре 9000С и выдержке 10 мин. Химиче-ский состав фритты 13-14:

SiO₂ (49%),  AL₂O₃ (10%),  B₂O₃ (15%), K₂O (4%), CaO (12%),  MgO (10%). Варка фритты проводилась в корундовых тиглях объемом 400 мл. в лабораторной электрической печи. Температура варки фритты 13500С, выдержка при данной температуре 50 мин.

Шликеры готовили мокрым совместным помолом в шаровой мельнице, продолжительность помола 14 часов  (до остатка на сите №0056    0.15-0.3%). Составы помольных смесей представлены в таблице 1.

Таблица 1

Составы помольных смесей  (мас. ч.)

Глазурь наносили на керамические изделия методом полива. Обжиг производили в селитовой печи (в течение 30 мин. с выдержкой 6 мин.) в интервале температур 880 – 10000С, с шагом 300С. Наиболее качествен-ные покрытия фиолетового цвета для облицовочных плиток и декора-тивных керамических изделий были у состава Г-15 температура обжига - 9400С, ТКЛР – 5.6*10-6 град-1,  блеск – 72 %, термостойкость – 1700С, микротвердость – 4900 МПа. Пористый стеклокристаллический матери-ал получали по порошковой технологии с использованием CaCO3 в ка-честве газообразователя, при анологичных условиях термообработки. Закристаллизованный материал имеет фиолетовую окраску и характе-ризуется пористостью в пределах  38-60%, высокой термостойкостью (4000С) и механической прочностью (12 МПа).

При синтезе цветных стекол нами было установлено, что для получения устойчивого цвета, а также регулирования физико-механических свойств материалов важное значение имеет координационное состояние ионов металла переменной валентности.

Данные ИК-спектральных исследований термообработанных стекол, содержащих  окрашивающие добавки, показали, что ионы кобальта присутствуют в их структуре  в виде двухвалентных катионов, чем обу-словлено создание устойчивого фиолетового цвета. 

Анализ проведенных исследований показал:

• Изменение температуры  термообработки с 880 до 10000С ведет к изменению цвета от светло-голубого к насыщенному темно-фиолетовому.

• Увеличение количества отхода с 10 до 30 % изменяет цвет покры-тий от голубого до темно-синего, дальнейшее увеличение количест-ва отхода, вводимого в состав помольной смеси, ведет к кристалли-зации и матовости стекол при их термообработке. Такие составы, представляют интерес при производстве метлахских плиток и по-ристых СКМ используемых в автомобилестроении в качестве фильтрующих элементов, к которым обычно не предъявляются вы-сокие требования по эстетико-потребительским свойствам.

Оптимальные образцы, имея хорошие эксплуатационные и физико-химические свойства, не содержит специальных дорогостоящих краси-телей. В качестве красящего вещества используются отходы производ-ства катализаторов Горловского комбината «Стирол», что позволяет снизить стоимость готовых изделий.

С анализом текущей ситуации и прогнозом развития российского рынка стеклотары можно познакомиться в отчетах мар-кетингового исследования Академии Конъюнктуры Промыш-ленных Рынков «Рынок стеклотары в России».

Литература

1. Безбородов М.А. Самопроизвольная кристаллизация силикатных стекол. – Минск: Наука и техника, 1981г. – 248с.

2. Пищ И.В. Силикатные керамические пигменты / автореферат дисс. 
Д.т.н. – Харьков –Х. 1991г. – 35с.

3. Туманов С.Г., Пырков В.Е. Получение новых пигментов шпине-лидного типа // Стекло и керамика – 1965г. - № 6 – с. 2-5

Г.В. Лисачук,  О.Я. Питак, Л.А. Михеенко,
А.П. Набоков, Р.В. Кривобок 
(НТУ »ХПИ»,  Харьков)