РОЗДІЛ 2
СИРОВИННІ МАТЕРІАЛИ, ОДЕРЖАННЯ ЕМАЛЕЙ І МЕТОДИ ЇХ ДОСЛІДЖЕНЬ
2.1. Сировинні матеріали, варка емалей
Для приготування фрит використовували такі сировинні матеріали: пісок марки
ООВС - 010 - В, ГОСТ 22551 - 77; борну кислоту ГОСТ 18704 - 78; діоксид титану
марки А - 01, ГОСТ 9808 - 84; глинозем ГОСТ 30558 - 98; селітру натрієву ГОСТ
828 - 77; селітру калієву ГОСТ 19790 - 74; оксид магнію ГОСТ 4526 - 75;
триполіфосфат натрію ГОСТ 13493 -86; соду кальциновану ГОСТ 5100 - 85 [133].
Варку емалей проводили в електричній печі при температурі 1260 -1280 0С в
корундових і шамотних тиглях. Готовність розплавів визначали пробами на нитку
та коржик. Розплави емалей відливали на металеву пластину чи гранулювали
водою.
2.2. Приготування емалевих шлікерів для одержання світлозабарвлених покриттів
Для одержання світлозабарвлених емалевих покриттів на основі титанвміщуючих
фрит використовували солі металів змінної валентності, а саме: солі хрому,
кобальту, міді (сірчанокислі, хлористі, азотнокислі), глинисті матеріали різних
родовищ та електроліти.
Для повноти протікання процесів адсорбції і іонного обміну між компонентами
глиновміщуючої суспензії мають значення ступінь розчинення забарвлюючих сполук
у воді і послідовність операцій приготування емалевих шлікерів. В роботі було
досліджено наступні варіанти їх складання:
розчин забарвлюючих солей у воді, змішування їх з глиною, витримка суспензій 24
год. (старіння) та завантаження у млин при помелі фрити;
розчин забарвлюючих солей у воді і введення розчину у млин при помелі фрити з
глиною.
Попередньо розчинені у воді солі металів змінної валентності (хрому, кобальту,
міді) дисоціюють на іони. Між іонами і диполями води виникають сили взаємного
притяжіння, що обумовлює появу гідратованих іонів. В емалевому шлікері
містяться подрібнені часточки фрити, які мають надлишковий негативний заряд за
рахунок механічного розриву зв’язку R-O при помелі та протіканні процесів
вилуговування при старінні суспензій [134-138].
Часточки фрити підтримуються у завислому стані завдяки суспендуючій речовині -
глинистій складовій, яка володіє високою адсорбційною та іонообмінною
здатністю, обумовленими способом з'єднання структурних елементів в пакети
[139-141]. Катіонному обміну глинистих матеріалів сприяють:
- ізоморфні заміщення всередині структури атомів 4х-валентного кремнію
3х-валентним алюмінієм в тетраедричних сітках та 3-валентного алюмінію іонами
нижчої валентності (Mg) в октаедричних, що приводить до появи негативного
нескомпенсованого заряду в структурній решітці. Негативний заряд при цьому
компенсується позаструктурними обмінними катіонами, тобто забарвлюючими іонами,
введеними в емалеву суспензію дослідними солями;
- розрив хімічних зв'язків в тетраедричних і октаедричних решітках кристалів
глинистих мінералів приводить до появи на їх бокових гранях гідроксильних груп,
водень яких вступає в реакцію іонного обміну з аніонною складовою, що
забезпечує окислювальне середовище [142, 143].
В емалевому шлікері між дисперсною фазою (тверді часточки фрити та глинисті
компоненти) і дисперсійним середовищем (водний розчин забарвлюючих солей)
відбуваються процеси іонного обміну за рахунок специфічної (фізичної) адсорбції
катіонів-барвників на поверхні твердих часток фрити та глини.
Іонний обмін протікає безперервно через те, що забарвлюючі компоненти
знаходяться в дисперсійному середовищі в розчиненому стані. Це забезпечує їх
швидку локалізацію на поверхні дисперсної фази і компенсує її надлишковий
негативний заряд, завдяки цьому отримується рівномірно забарвлена шлікерна маса
[143-145]. При сушінні емалевого покриття структура забарвленого шлікерного
шару з катіонами барвниками, продуктами вилуговування та аніонною складовою
ущільнюється.
При випалі висушених покриттів забарвлюючі комплекси (часточки фрити та глини,
на поверхні яких адсорбовані іони металів змінної валентності) взаємодіють з
розплавом емалі і забарвлюють його у відповідний колір. При цьому, за рахунок
глушіння титанової склооснови, відбувається одночасно і освітлення склошару.
За такою технологією забарвлення можливо отримати склоемалевий шар "пастельних"
кольорів (жовто-кремового, сіро-блакитного, салатного, оливкового, тощо).
2.3. Методи дослідження емалевих фрит і покриттів
Для досліджуваних емалей були розраховані:
- ТКЛР за методом Вінкельмана і Шотта [146,147];
- поверхневий натяг за формулою адитивності,у [148].
Експериментальним шляхом були визначені:
- ТКЛР і ТПР емалей на дилатометрі ДКВ-5А [149];
- розтічність емалей за ГОСТ 24405-80 [150] ;
- водостійкість за ГОСТ 10134. 1-82 [151];
- реолого-технологічні властивості емалевих шлікерів (тонина помелу, криюча
здатніть, щільність, текучість) [2,147];
- хімічна стійкість емалевого покриття до дії 4%-го розчину оцтової кислоти за
ДСТУ 3276-95 [152];
- коефіцієнт дзеркального відбиття (КДзВ) покриттів на глянцметрі ГГФ-6 [153];
- оптико-колірні характеристики: коефіцієнт дифузного відбиття (КДВ),
координати кольору (X,Y,Z) і колірності (x,y) на компараторі кольору КЦ-3
[154];
- термічний аналіз фрит і інших складових емалевих суспензій проводили на
дериватографі "Q-1500" системи Ф. Паулік, Н. Паулік, Л. Ердей в інтервалі
температур 20-12000С при швидкості підйому температури 100С/хв [155];
- ІЧ-спектри поглинання склоемалей визначали на автоматичному спектрофотометрі
"Specord-80", в інтервалі коливань 400-1700 см-1 [156];
- рентгенофазовий аналіз проводили на установці "ДРОН-3" з використанням
рентгенівської трубки з кобальтовим і мідним антикатодом. Ідентифікацію
кристалічних фаз здійснювали за допомогою рентгенографічної картотеки [157];
- кількість забарвлюючих солей, які адсор
- Київ+380960830922