Курсоваяработа
подисциплине: «Материаловедение»
на тему: «Технологияпроизводства фарфоровой и фаянсовой посуды»
Содержание
Введение
Раздел 1. Материалы керамического производства и их влияниена качество изделий
1.1 Характеристика материалов для черепка и их влияние на качество изделий
1.2 Материалы, применяемые впроизводстве глазури
1.3 Материалы для декорированияфарфоровой и фаянсовой посуды
Раздел 2. Характеристика этапов производства фарфоровой ифаянсовой посуды
2.1 Расчет керамических масс по рациональным составам компонентов
2.2 Подготовка пластическихмасс и литейных шликеров
2.3 Характеристика основныхспособов формования фарфоровой и фаянсовой посуды
2.4 Влияние процессов сушкиизделий на их качество
2.5 Обжиг изделий: режимы и сущность процессов
2.6 Характеристика процессовдекорирования изделий
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Тема моей курсовой работы- «Технология производства фарфоровой и фаянсовой посуды».Актуальность работы заключается в том, что в настоящее время методыпроизводства фарфорофаянсовых изделий совершенствуются, проводитсяинтенсификация производственных процессов на основе более широкого применениядостижений физики и химии и специалисту необходимо следить за развитиемсовременных технологий производства.
Цель данной работы –рассмотреть основные этапы производства фарфоровой и фаянсовой посуды.
Длярешения поставленной цели в работе рассмотрены следующие задачи:
1. Охарактеризоватьматериалы, применяемые в производстве черепка, глазури и материалы длядекорирования изделий и рассмотреть их влияние на качество готовых изделий;
2. Рассмотретьпроцессы подготовки пластических масс и литейных шликеров;
3. Датьхарактеристику основных способов формования, сушки, обжига и декорированияфарфоровой и фаянсовой посуды.
Курсовая работа логическиразделена на две главы, в каждой из которых представлен определенный аспектисследуемой темы. В первой главе рассмотрены материалы керамическогопроизводства и их влияние на качество изделий. Вторая глава посвященахарактеристике этапов производства фарфоровой и фаянсовой посуды.
Раздел 1. Материалы керамического производства и их влияниена качество изделий1.1 Характеристика материалов для черепка и их влияние на качествоизделий
керамическийглазурь шликер сушка
Сырьевые материалы,используемые для изготовления фарфоровых и фаянсовых изделий, подразделяются напластичные и непластичные (отощающие и плавни).
К пластичным материаламотносятся: глины, каолины и бентониты. Эти материалы в соединении сопределенным количеством воды образуют пластичную массу, а после обжигаприобретают прочность камня.
К отощающим материаламотносятся: кварцевый песок, молотый кварц, молотый бой неглазурированныхизделий, прошедших обжиг (шамот), дегидратированная глина (обоженная натемпературу 600-750°С). Количество отощающих материалов влияет на пластичностьмасс и препятствует сокращению размеров изделий при сушке и обжиге.
К плавным относятся материалы,которые при максимальной температуре обжига или плавятся и переходят в расплав,или образуют с другими материалами массы силикаты (расплавы), способствующиеобразованию прочного материала. От количества образующегося расплава зависитстепень спекания материала. Плавнями являются полевые шпаты (альбит, ортоклаз,анортит), кварц-полевошпатовое сырье, пегматиты, сиениты и др.
К глинистым материаламотносятся глины, каолины и бентониты. Глины и каолины — природные материалы полиминеральногосостава, образовавшиеся в результате разрушения (выветривания) алюмосиликатныхгорных пород (полевых шпатов, пегматитов, гранитов и др.).
К важнейшим глинистымминералам относятся: каолинит — Аl2О3•2SiO2•2Н2О,монтмориллонит — (Са, Mg)O•Аl2О3•4 — 5SiO2•xН2О,гидрослюда (иллит) — К2О•MgO•4Аl2О3•7SiO2•2Н2Ои др.
Глины, состоящиепреимущественно из каолинита или минералов каолинитовой группы, называютсякаолинами. Они имеют ясно выраженное кристаллическое строение и включаюткрупные зерна кварца. От обычных глин каолин отличается высоким содержаниемглинозема Аl2О3, меньшей пластичностью и обладаетсвойством повышать белизну обожженных керамических изделий. Глины по сравнениюс каолинами имеют более сложный минералогический состав. В них в виде примесейприсутствуют зерна кварца, полевых шпатов, слюды, оксиды и гидроксиды железа имарганца, известковые и гибсовые включения и другие минералы, а такжеорганические примеси (растительные остатки — древесина, торф, угли и др.).
Содержание окиси кальция(в виде карбонатов и сульфатов кальция) в некоторых глинах достигает 25%. Этисоединения кальция сокращают период спекания глин, что ухудшает условия обжигакерамических изделий. Такое же влияние на обжиг изделий оказывает и окисьмагния, находящаяся в глинах в виде карбоната MgCO3 и доломита MgCO3•CaCO3.В незначительных количествах в глинах встречается в виде примесей сернистыйангидрид SO3. Однако если он находится в соединениях с магнием илинатрием, то он может вредно влиять на прочность изделий. Полезными примесямиможно считать окись калия и окись натрия, которые служат плавнями, понижающимитемпературу обжига изделий и придающими им большую прочность. Окиси различныхметаллов, например марганца, титана и др., содержатся в очень небольшихколичествах и мало влияют на свойства глин. Вообще на свойства глин влияет нетолько количественное содержание тех или иных окислов, но и их соотношение.
Примеси оказывают большоевлияние на свойства глин. Так, при повышенном содержании свободного кремнезема,не связанного с Аl2О3 в глинистые минералы,уменьшается связующая способность глин, повышается пористость обожженныхизделий и понижается их прочность. Из глин, содержащих SiO2 более 80-85%и Аl2О3 менее 6-8%, керамические материалоыполучить невозможно. Соединения железа, являясь сильными плавнями, понижаютогнеупорность глины. Углекислый кальций СаСО3 понижаетогнеупорность, уменьшает интервал спекания и увеличивает усадку при обжиге,увеличивает пористость и этим понижает прочность и морозостойкость изделий.
Вода содержится в глинахкак в виде свободной, так и химически связанной, т. е. входящей в составглинообразующих минералов. Наличие в глине тех или иных минералов даетвозможность судить о количестве химически связанной воды и, следовательно, оотношении к сушке и обжигу. От содержания органических веществ, находящихся вглине в виде остатков растений и гумусовых веществ, также зависят потери глинпри обжиге и, следовательно, усадка изделий. Кроме того, повышенное количествоорганики снижает огнеупорность глин.
Важнейшие свойства глин:пластичность, набухание усадка, спекаемость, огнеупорность, способностьобразовывать устойчивые суспензии.
Пластичность — способность глин образовывать сводой тестообразные массы, принимающие под давлением любую форму и сохраняющиеее после высыхания. Пластичность зависит от минералогического состава идисперсности глин. С пластичностью связана способность глин образовывать сотощающими материалами (кварц, шамот и др.) прочную и твердую однородную массу.
По пластичности глиныбывают связующие, пластичные, тощие и непластичные. Связующие глины, имеющиенаибольшую пластичность, не снижают своей способности образовывать пластичноетесто при добавке более 50% непластичных материалов. В пластичные глины можнодобавлять до 50% непластичных материалов, не снижая способности глиныобразовывать пластичное тесто, в тощие — только до 20%. Непластичные глины необразуют пластичного теста.
Набухание — способность глины увеличиваться вобъеме при смешивании с водой. Это свойство зависит от минерального и зерновогосостава глин.
Воздушная усадка — это уменьшение объема глины иизделий из нее при сушке, а огневая усадка — при обжиге. Воздушная и огневаяусадки зависят от минералогического состава глинистого вещества, дисперсности ишлажности изделий. Воздушная усадка тем больше, чем выше пластичность глин.Воздушная усадка колеблется от 1,5 до 13%, огневая — достигает 23% от объемасырого образца. Добавление отощающих материалов снижает усадку.
Спекаемость глин заключается в их способностипри обжиге образовывать камнеподобное твердое тело (черепок), характеризующеесявысокой механической прочностью и химической стойкостью. Степень спеканиязависит от состава глинистой массы и режима обжига. Температура спекания уразных глин колеблется от 450 до 1400°С. По степени спекания при температуреобжига 1350°С глины делятся на сильноспекающиеся, способные при обжиге даватьчерепок с водопоглощением не более 2%, среднеспекающиеся — с водопоглощением неболее 5% и неспекающиеся — с водопоглощением более 5%.
Огнеупорность — способность глин противостоять, нерасплавляясь, воздействию высоких температур. Огнеупорность зависит отхимического состава глин, дисперсности, наличия примесей.
По огнеупорности глиныделятся на высокоогнеупорные (температура плавления 1700°С и выше), огнеупорные(температура плавления от 1580 до 1700°С), тугоплавкие (температура плавления1350-1580°С) и легкоплавкие (температура плавления менее 1350°С).
Адсорбционные свойства характеризуются способностью глинпоглощать из окружающей среды и удерживать на поверхности частиц глинистыхминералов те или иные ионы и молекулы. Адсорбционные свойства глин зависят отих состава и дисперсности. Глины, образованные за счет вулканических туфов,обладают наиболее активными адсорбционными свойствами.
Бентонитовые глины образовалисьв результате расстекловывания и химического превращения стекловидной фазывулканического пепла или туфа. По своим свойствам они чрезвычайно неоднородны.Цвет бентонитов — от белого до темно-коричневого. Бентонит обладаетспособностью при затворении водой до 10 раз увеличиваться в объеме и находитьсяпродолжительное время во взвешенном состоянии в шликере. Его вводят в массу какпластифицирующую добавку. Ввод в массу до 4% бентонита позволяет заменитьпластичные глины каолинами и повысить белизну фарфора. Бентонит увеличиваетпрочность полуфабриката в высушенном состоянии. Его температура спекания1100-1200°С, плавления 1250-1400°С, то есть бентонит является материалом(плавнем), интенсифицирующим процессы спекания изделий в обжиге. В составбентонитов входят монтморрилонит (основной минерал) и примеси кварца, слюды,полевых шпатов, карбонатов и др.
Качествобудущих изделий зависит от способа обогащения сырьевых материалов и отсоблюдения технологии обогащения. Так, добавление в каолиновую суспензию коагулянтовприводит к укрупнению и осаждению глинистых частиц, но одновременно можетвызвать нежелательные явления, отмечаемые в заводской практике, например,способствует образованию пробок в шликеропроводах и недоливу изделий пришликерном литье.
Плавнями в керамических массах называютсявещества, которые способствуют спеканию черепка, образуют в нем стекловидную икристаллическую фазу, уплотняя и упрочняя черепок.
Полевые шпаты — универсальный плавень в технологиитонкой керамики и в производстве глазурей. Земная кора состоит более чем на 50%из полевошпатовых пород, но месторождения полевых шпатов, пригодных длякерамической промышленности весьма ограничены и в основном исчерпаны.Представляют собой алюмосиликаты щелочных и щелочноземельных металлов.
Флюсующеедействие плавней обусловлено их низкой температурой плавления или способностьюобразовывать с другими компонентами массы легкоплавкие эвтектики.
Калиевыеполевые шпаты (ортоклазы)отвечают формуле К20 • Аl2О3 • 6Si02,натриевые (альбиты)- Na2O • Аl2О3 • 6Si02,кальциевые (анортиты) — СаО • Аl2О3 • 6Si02.Менее известны и реже встречаются литиевый полевой шпат (сподумен) Li20• Аl2О3 • 4Si02 и бариевые полевые шпаты(цельзианы)- ВаО • Аl2О3• 6Si02.
Эти минералыредко встречаются в чистом виде, обычно они смешаны друг с другом в твердыхрастворах. В керамические массы предпочитают вводить калиевый полевой шпат, какобразующий при плавлении более вязкий расплав, и тем самым способствующийсохранению формы изделия в обжиге. Температура плавления чистого альбита — 1118°С, ортоклаза — 1170°С, анортита — 1550°С. Флюсующее действие полевыхшпатов в керамической массе проявляется с 900°С, дальнейшее повышениетемпературы ведет к растворению в расплаве каолина и кварца.
Пегматиты в настоящее время являются основнымзаменителем полевых шпатов в производстве тонкой керамики. Пегматиты содержат всвоем составе 60-70% полевых шпатов, 25-30% кварца, некоторое количество слюдыи других минералов. Наличие слюды слюды в пегматитах нередко приводит кобразованию «мушек», портящих внешний вид беложгущихся изделий.Твердые растворы альбита и анортита образуют группу плагиоклазов. Плагиоклазымогут частично заменить в составе фарфора ортоклаз, но сообщают фарфору меньшийинтервал спекания и способность легко деформироваться в обжиге.
Перлиты — порода вулканическогопроисхождения, содержащая 70-75% SiO2; 0,5-2% Fе203;1-2% CaO; 0,1-1,3% МgО, 50,8% щелочных оксидов. Перлит сравнительно недавноприменяется в качестве заменителя полевых шпатов в тех случаях, когда нетребуется высокая белизна керамических изделий.
Тальк –гидросиликат магния 3МgО•4Si02•Н2О с плотной структурой,называемый жировиком. Образование в природе связано с действием на доломит CaСO3•МgСO3щелочных растворов, содержащих СО2 и Si02.Огнеупорностьталька 1490-1510°С. Применяют тальк в производстве огнеупорных итермостойких изделий.
Оксиды кальция и магниявесьма огнеупорны 2600 и 2800°С соответственно, но находясь в тонкоизмельченном виде, при температуре выше 1000°С образуют легкоплавкие эвтектикис другими компонентами керамической массы и способствует спеканию черепка.Следует заметить, что такие массы обладают малым интервалом спекания, изделияиз них легко деформируется в обжиге. Обожённые же до 1000°С известковые массыобладают пониженной механической прочностью.
Карбонаты кальция имагния используют как флюсующие добавки в каменных и фарфоровых массах, а такжев глазурях. Введение их в состав керамических масс в виде доломита (СаСО3 •MgCO3) усиливает флюсующее действие.
Введение отощающихматерилов в шихту фарфоровых и фаянсовых масс позволяет регулироватьтехнологические свойства формовочных масс и литейных свойств шликера, а такжеполучать изделия с заданными свойствами. Отощающие материалы снижаютпластичность и усадку масс при сушке и обжиге. Их вводят в керамические массыдля регулирования их структурно-механических и технологических свойств.
В качестве природныхотощающих материалов используют кварц жильный молотый, кварцевый песок,кварцевые отходы обогащения каолинов, а искусственных – шамот идегидратированную глину. Шамот – размолотый бой обожженных неглазурированныхизделий или керамический материал, получаемый обжигом глин и каолинов притемпературе не ниже 800°С. Дегидратированная глина – это глина, обоженная дотемпературы 700-750°С, при которой она теряет химически связанную воду.
Содержание отощающихматериалов в массах доходит до 40%.
Кремнезем Si02,образующий кварцевые породы, при обжиге претерпевает полиморфныепревращения, переходит из одной кристаллической формы в другую. Эти переходысопровождаются изменением объема кварца, что необходимо учитывать при выборережима обжига и охлаждения, так как это обратимые процессы.
Кремнеземистые материалы,используемые для производства фарфоровых и фаянсовых изделий, должны содержатьне более 0,2% оксида железа и не менее 95% Si02 для 1 сорта.1.2 Материалы, применяемые в производстве глазури
Глазурью называетсятонкий (0,1-0,3 мм) стекловидный слой, нанесенный на поверхность керамическогоизделия и закрепленный на ней обжигом.
Глазури (эмали)предохраняют керамические изделия от загрязнения и действия кислот и щелочей,придают им декоративность, снижают влагопроницаемость. Правильно подобраннаяглазурь повышает прочность керамических изделий. Глазурь применяют в видесуспензии, содержащей тонкомолотые компоненты, нерастворимые в воде. Суспензиюнаносят на поверхность изделия, которое затем подвергают высокотемпературнойобработке; при этом на поверхности изделия образуется тонкое стекловидноепокрытие.
Глазурную суспензиюготовят из сырья с минимальным содержанием примесей. Основные компонентыглазурной суспензии: кварц, полевой шпат, каолин, т. е. те же виды сырья, что идля приготовления керамических масс, только количество легкоплавких компонентов(полевой шпат и др.) в глазурях больше, чем в керамических массах.
Основной стеклообразующийоксид — кремнезем SiO2 — вводится в состав глазури в виде кварца,кварцевого песка, а также с пегматитом, каолином и глиной. Увеличениесодержания кремнезема в глазури снижает температурный коэффициент линейногорасширения (ТКЛР) глазурного слоя, увеличивает механическую прочность, повышаеттемпературу плавления и вязкость глазури.
Оксид алюминия Аl2О3(глинозем) вводят в состав глазури с глиной, каолином, полевым шпатом ипегматитом. Введение глинозема в состав глазури повышает ее вязкость,эластичность, снижает склонность к микроскопическим трещинам («цеку»)и ТКЛР, улучшает упругость и химическую стойкость, увеличивает стойкость кдействию высоких температур, но ухудшает розлив глазури, т. е. равномерноераспределение глазури по поверхности изделия.
Оксид бора В2О3вводится в состав глазури в виде буры Na2B4O7· 10Н2О или борной кислоты Н3ВО3, которыепридают глазури блеск, снижают кислотостойкость и склонность к «цеку»,повышают термостойкость и уменьшают ТКЛР глазури.
Диоксид титана, вводимыйв состав глазури в виде рутила ТiO2, содействует кристаллизации,понижает прозрачность глазури, повышает химическую стойкость. Диоксид титанахорошо взаимодействует с кремнеземом и щелочными оксидами, способствуяобразованию стекловидной фазы.
Диоксид циркония,вводимый в состав глазури в виде цирконового концентрата ZrO2 · SiO2с содержанием ZrO2 60%, снижает склонность глазури к «цеку»,повышает ее термостойкость, при использовании в больших количествах понижаетпрозрачность глазури.
Оксид кальция СаО,вводимый в состав глазури с доломитом, мелом, мрамором, снижает склонностьглазури к «цеку», образует с кремнеземом прочные соединения, придаетглазурям блеск, эластичность; при введении более 15% СаО способствуеткристаллизации глазури.
Оксид магния MgO,вводимый в состав глазури в виде доломита и магнезита, увеличивает блеск ибелизну глазурей, снижает их склонность к «цеку».
Оксид натрия Na2O,вводимый в глазурь в виде полевого шпата, пегматита, соды, буры, — сильныйплавень, который уменьшает вязкость расплава, снижает прочность,термостойкость, химическую стойкость, повышает ТКЛР глазури.
Оксид калия К2О,вводимый в состав глазури с калиевым пегматитом, поташом (углекислый калий),действует подобно оксиду натрия, но несколько слабее, повышает вязкостьрасплава, заметно улучшает блеск глазури.
Оксид лития Li2O,вводимый в состав глазури в виде сподумена Li2O · Аl2О3· 4SiO2 или углекислого лития Li2CO3, снижаетТКЛР глазури, повышает ее термостойкость и улучшает розлив.
Оксид стронция SrO,вводимый в состав глазури в виде целестина SrSO4, действует какплавень, подобно оксиду кальция снижает склонность к «цеку», придаетблеск, обеспечивает хороший розлив и повышает прочность глазури.
Оксид бериллия ВеО,вводимый в глазурь в виде бериллового концентрата 3ВеО · Аl2О3· 6SiO2 с содержанием 12-14% оксида бериллия, повышаеттермостойкость, электрическое сопротивление, улучшает розлив и блеск глазури.Оксид бериллия токсичен.
Оксид свинца РЬО,вводимый в состав глазури в виде сурика РЬ3О4 и глета РЬО2 — сильный плавень, который содействует хорошему розливу глазури, но значительноснижает ее твердость, делает глазурь растворимой в кислотах. Оксид свинцатоксичен.
Оксид бария ВаО, вводимыйв глазурь в виде угле кислого бария ВаСО3, усиливает блеск ипрочность глазури, повышает ее химическую стойкость, особенно к органическимкислотам, снижает температуру плавления и стойкость к «цеку». Всоединениях оксид бария ядовит.
Оксид цинка ZnO, вводимыйв состав глазури с содержанием ZnO 98,5%, придает глазури блеск, снижает еехимическую стойкость.
В качестве красящихкомпонентов в состав глазурей вводят: оксиды меди, хрома, никеля, марганца икобальта, селенокадмиевые пигменты, оксид железа и другие вещества.
Оксид меди СuО,используемый для получения зеленого и сине-зеленого цветов, представляет собойпорошок черного цвета, нерастворимый в воде. По своей легкоплавкости аналогиченоксиду свинца. В природе встречается в виде минерала телорита СuО. Оксид медиполучают прокаливанием медных стружек.
Оксид хрома Сr2О3 — зеленый краситель. В природе Сr2О3 встречается в видеминерала — хромистого железняка FeO · Сr2О3,представляющего собой тугоплавкий кристаллический порошок зеленого цвета.
Оксид никеля NiO — порошок желто-зеленого цвета, нерастворимый в воде; его используют дляполучения коричневых тонов.
Оксид марганца МnОпридает глазури коричневый, фиолетовый и розовый цвета; представляет собойчерный порошок, получаемый нагреванием минерала пиролюзита МnО2 · nН2О.
Оксид кобальта СоО,придающий глазури синий цвет различных оттенков, представляет собой порошокчерного цвета, который растворяется в соляной и азотной кислотах. СоО получаютпутем прокаливания азотнокислого кобальта Co(NO3)2. Селенокадмиевыепигменты придают глазурям цвет от оранжевого до алого. Получают ихпрокаливанием смеси углекислого кадмия, серы и селена при температуре 450°С.При этом получается твердый раствор сернистого и селенистого кадмия. Оксиджелеза Fe2O3, придающий глазури цвет от желтого докоричневого, представляет собой красный порошок, нерастворимый в воде. Вприроде встречается в виде различных руд. Получают его путем нагреванияотличных солей железа, обычно железного купороса FеSO4· 7Н2О.
1.3Материалы для декорирования фарфоровой и фаянсовой посуды
Материалами длядекорирования керамики являются керамические краски, препараты драгоценныхметаллов, люстры. Керамические краски — это окрашенные минеральные соединенияметаллов с кварцем, полевым шпатом, каолином или с керамическими массами иглазурями, образованныe в результате взаимодействия при высоких температурах.Интенсивность и цвет краски зависят от температуры обжига. Красящими веществами(красителями) в керамических красках являются пигменты.
Пигменты — высокодисперсные порошки различного цвета, не растворяющиеся в воде и связующихвеществax.
По происхождению пигментыбывают природные и искусственные. Природные пигменты получают механическойобработкой (измельчением, отмачиванием) ярко окрашенных руд, цветных глин идругих природных пород. Искусственные неорганические пигменты получаютпрокаливанием солей, оксидов или гидрооксидов соответствующих металлов илисовместным осаждением гидрооксидов углекислых солей с последующим прокаливаниемосадков, а также сплавлением солей и прокаливанием смеси.
Кроме пигментов(красителей) керамические краски содержат флюсы. Флюсы — специальныелегкоплавкие стекла — вводят в состав керамической краски для закреплениякрасителя в процессе обжига на поверхности глазури и для придания краскеблеска.
Керамические краскидолжны отвечать следующим основным требованиям:
· быть устойчивымик воздействию высоких температур в процессе обжига и к растворяющему действиюфлюсов и глазурей;
· обладать высокойстойкocтью к воздействию света и агрессивной среды;
· легко наноситьсяна керамические изделия, не проявлять токсичных свойств в процессеэксплуатации.
Керамические краскиразделяют на две группы: надглазyрныe и подглазурные.
Надглазурные краски — этосмесь пигментов с флюсами. Краски для надглазурного декорирования закрепляютсяна изделиях при температуре 720-860°С.
В состав флюсов входяткремнезем, глинозем, кварц, полевой шпат, пегматит, каолин, мел или мрамор ивещества, понижающие температуру плавления краски: сода, поташ, свинцовыесоединения, борная кислота, бораты и др. Вещества, понижающие температуруплавления краски, за исключением свинцовых соединений, растворимы в воде,частично воспринимают влагу из воздуха. Поэтому такие шихты необходимо фриттовать,т. е. предварительно плавить. Состав флюса должен быть строго согласован ссоставом глазури так, чтобы совпадали их температурные коэффициенты линейногорасширения. Иначе краски после обжига будут давать «цек» (мелкиетрещины). Флюс не должен действовать разрушающе на краситель; для каждой краскиподбирают свой флюс, который соответствует свойствам краски.
Синие пигменты получаютиз оксида кобальта Со2О, и углекислого кобальта СоСО3.Вводя в состав пигмента различное количество оксида цинка ZnO, глинозема А12О3и других оксидов, получают различные цветовые оттенки. На чистоту цвета влияютпосторонние примеси. Так, например, оксид никеля дает коричневый оттенок, оксиджелеза — зеленоватый, марганца — фиолетовый и т. д.
Зеленым пигментом служиттрехвалентный хром Сг2О3. Различные оттенки получают придобавлении MgО, А12О3, CaO, ZnO и др. На получениезеленого окрашивания изделий влияет состояние газовой среды печи во времяобжига. Восстановительная среда способствует образованию зеленого цвета, приокислительной среде Сr2О3 переходит в СrО3 ишестивалентный хром Cr+6 способствует оранжевому окрашиванию.
Основу желтых красоксоставляют оксиды сурьмы Sb2O3, титана ТiO2,урана UO2, хромовокислый свинец РbСrО4. Для придания различных оттенков этим краскамв них вводят оксиды железа, цинка, никеля, борные соединения и др.
Для придания красногоцвета надглазурным краскам используют главным образом оксид железа Fe2O3,кроме того, может быть использован хромовокислый свинец РbСrО4 и селенокадмиевыесоединения CdS, CdSe. Для получения различных оттенков (от оранжево-красного дофиолетово-красного) к Fe2O3 добавляют А12О3,ZnO, Сr2О3, Mn2O3, каолин идр. Изменения цвета и интенсивности оттенков зависят от температуры обжига ипродолжительности прокаливания пигментов. Железосодержащие пигменты привоздействии температуры свыше 1000°С неустойчивы. При использованииселенокадмиевых соединений различные оттенки краски зависят от соотношения CdSи CdSe. При меньшем содержании CdSe получается желтый оттенок, при большем — красный.
Пурпуровые пигменты(пурпуры) представляют собой оксиды гидрооловянной кислоты, магния, алюминия ит. д., окрашенные частичками тонкодисперсного металлического золота илитонкодисперсного оксида золота Au2O (фиолетовый цвет) в присутствииоксида серебра Ag2O (темно-бурый цвет). С увеличением количества Ag2Oкраска приобретает карминовый цвет, а при его уменьшении — пурпуровый. Дляполучения пурпуровых красок к пигментам добавляют флюсы, содержащие многощелочей и сравнительно небольшое количество свинца.
Пурпуровые краски легкореагируют на изменение температуры. Важное свойство этих красок — их можносмешивать со всеми известными надглазурными красками.
Основу коричневыхпигментов составляют оксиды железа Fe2O3, цинка ZnO,марганца Мn2О3, хрома Сr2О3. Добавлением оксидов кобальта Со2О3,никеля можно изменить оттенок коричневой краски. Смешивая коричневые пигментысо свинцовым флюсом, получают надглазурную коричневую краску.
Черные краски получают изсмеси оксидов железа Fe2O3, кобальта Со2О3,хрома Сr2О3. В зависимости от количественногосодержания в краске каждого из них меняется оттенок черной краски (коричневый,темно-синий, зеленоватый).
Серые краски содержатчерные пигменты, осветленные глиноземом Аl2О3, окисью цинка или светлыми пигментами. Применениеплатины и оксида иридия позволяет получить краски с красивыми и устойчивымисерыми тонами.
Белые краски, применяемыедля смягчения тона других красок, получают путем спеканиясвинцовоборосиликатных сплавов с оксидами олова, циркония, цинка или путем смешиванияс мелкоразмолотым фарфоровым черепком, прошедшим высокотемпературный обжиг.Хорошей кроющей способностью обладают белые краски на основе оксидов олова ициркония.
Надглазурные краскинаносят тонким слоем на предварительнo обожженные керамические изделия. Обжигведется при температуре 720-860°С. Некоторые краски обжигают при температуре550-600°С. После обжига краски приобретают красивый блеск и яркие тона, нонадглазурные краски менее устойчивы при механических действиях по сравнению с подглазурными.Их достоинство — обширная цветовая палитра.
Подглазурные краски — этосмесь пигментов с глазурью. Пигменты в состав подглазурных красок вводят в видесмеси оксидов металлов с добавлением каолина, оксида алюминия и др., придающихкраскам устойчивость. В качестве добавок, улучшающих соответствие ТКЛР краски иТКЛР поверхности черепка или поверхности глазури, в краску вводят глину,фарфоровую массу, ценной шпат и другие компоненты, повышающие вязкость массы,оказывающие химическое воздействие на красители при высокой температуре.
Для изготовленияподглазурных красок в качестве пигментов применяют следующие красящие оксидыметаллов: кобальта Со2О3 — для получения синего иголубого цветов; никеля NiO — коричневого и фиолетового; железа Fe2O3 — красного, коричневого, желтого; меди CuO зеленого, сине-зеленого; марганца Мn2О3 — коричневого, фиолетового, розового;хрома Сr2О3 — зеленого, красного; вольфрама WO3и урана UO3 — желтого.
Оксиды металлов, входящиев состав подглазурных красок, должны обладать огнестойкостью, т. е. сохранятькрасящие свойства при температуре розлива глазури, не разлагаться, нерастворяться, не вызывать дефектов глазури.
Оксид кобальта Со2О3в чистом виде подвержен воздействию восстановительной среды при обжиге в печи,поэтому его применяют в соединениях с каолином, глиноземом, полевым шпатом,кварцем, фарфоровой массой и глазурью. Содержание оксида кобальта в этих смесяхколеблется от 5% и более в зависимости от заданного тона смеси.
Оксид хрома Сr2О3 не требует специальных добавок, так какне подвержен действию восстановительной среды при обжиге керамических изделий.Он не растворяется в расплавленной глазури, а образует с ней суспензию,сохраняя свою окраску. Смесь, состоящая из 3 масcовых частей оксида хрома и 1 массовой части оксида кобальта,дает сине-зеленые оттенки. Для осветления основного тона в состав красителявводят глинозем и оксид цинка.
Черную и коричнево-чернуюкраски получают, смешивая в различных соотношениях оксиды хрома Сr2О3, железа Fe2O3,кобальта Со2О3 и марганца Мn2О3.
Для получения розовойкраски используют золото, серой — платину, черной — иридий.
Подглазурные краскизакрепляют на изделии обжигом. В процессе обжига цвет краски изменяется поддействием температуры и газовой среды в печи. Поэтому при декорировании подглазурнымикрасками к режиму обжига предъявляют особо строгие требования.
Подглазурные краскинаносят на обожженные или хорошо высушенные изделия, затем покрывают слоемглазури и обжигают. Подглазурные краски рассчитаны на проявление цвета подглазурью. Цвет их зависит от толщины глазури, ее состава, условий обжига.Благодаря блестящему и прозрачному слою глазури, покрывающей подглазурныекраски сверху тонким слоем, эти краски более устойчивы, чем надглазурные.
В зависимости оттемпературы обжига подглазурные краски можно подразделить на две группы: краскис температурой обжига до 1300°С и краски с температурой обжига 1300-1450°С.
Подглазурные краски стемпературой обжига до 1300°С применяют для декорирования керамическихматериалов, например фаянса, температура политого1 обжига которых не превышает1300°С. Поэтому эта группа подглазурных красок носит название фаянсовыхподглазурных пигментов и красок. Они отличаются большим разнообразием тонов иоттенков.
К подглазурным краскам стемпературой обжига 1300-1450°С относятся Подглазурные краски для фарфора. Посравнению с фаянсовыми они имеют более бедную цветoвую палитру, так как многиеиз них не выдерживают воздействия высокой температуры и восстановительной средыобжига фарфоровых изделий.
Краски-растворы составляютособую группу подглазурных красок. От порошковых красок они отличаются тем, чтоих приготовляют из растворимых в воде солей. Для закрепления красок-растворовна черепке их переводят в нерастворимые в воде вещества — в безводные оксидысоответствующих металлов. Для этого декорированное изделие прокаливают притемпературе 800°С. При этом цвет красок-растворов меняется. Затем изделиеглазуруют и направляют на высокотемпературный обжиг. В процессевысокотемпературного обжига оксиды металлов, полученные при разложении солей вовремя прокаливания, взаимодействуют с составными частями черепка изделия иглазури и окрашивают их.
Люстры — это тончайшиепрозрачные надглазурные пленки, переливающиеся различными цветами в зависимостиот вида используемых оксидов металлов, составляющих основу люстровых красок, иблагодаря интерференции лучей в тонком слое краски.
Люстры бывают бесцветные(висмутовые, глиноземные, свинцовые и цинковые), окрашенные (урановые,железные, хромовые, кобальтовые, никелевые, медные, кадмиевые), смешанные(полученные смешением бес цветных с окрашенными) и металлические (составленныес серебром, золотом и платиной).
До нанесения на черепоклюстры представляют собой растворы металлов или оксидов металлов в эфирныхмаслах. После обжига они без последующей обработки приобретают блеск.Металлические люстры очень близки к блестящим металлам (глянц-металлам).Люстровый слой на глазури закрепляется при довольно низких температурах (800°С)за счет введения в состав соединений оксида висмута.
Препарат «жидкого»золота представляет собой раствор органического соединения золота, такназываемого харца, со скипидаром, нитробензолом и хлороформом. Содержаниеметаллического золота в препарате обычно колеблется от 10-12 до 56%. Послеобжига изделий с нанесенным на них препаратом «жидкого» золотаобразуется зеркально-блестящая золотая пленка. Оттенки пленки зависят отконцентрации препарата и от добавок незначительного количества других металлов(родия, серебра, хрома). Разбавление препарата золота приводит к изменению егосвойств после обжига и браку изделий.
Препараты«жидкого» золота должны отвечать следующим требованиям:
1. Содержание Аu в 10% препарата не менее 9,98%;
2. Контуры,выполняемые пером, не должны растекаться;
3. Препарат наизделии должен высыхать за 10-20 минут, составляя блестящую коричневую пленку;
4. Долженвыдерживать температуру обжига в пределах 750-810°С без выгорания;
5. Пленка послеобжига должна быть прочной и не сниматься пальцем;
6. Поверхность послеобжига должна быть блестящей, без матовых налетов и пятен.
Ангобы — белые илицветные жидкие керамические массы, представляющие собой диспергированные вводе, окрашенные или неокрашенные частицы глиняной массы. Ангобы наносят наповерхность изделия до его обжига в виде сплошного или частичного покрытия дляполучения более гладкой поверхности, маскировки нежелательной окраски изделий,создания рельефного рисунка и т. п. Ангоб может быть покровным слоем, нетребующим дополнительной обработки и придающим изделию законченную фактуру ицвет, или промежуточным покрытием между черепком и последующим слоем глазури.
По составу ангобыподразделяются на глинисто-песчаные, флюсные и «античные лаки».
Глинисто-песчаные ангобысостоят из глины и коалина; в небольшом количестве в их состав входят песок илимолотый шамот, мел и окрашивающие оксиды металлов (дли цветных ангобов).Глинисто-песчаные ангобы, обладающие высоким водопоглощением, используют длясплошного покрытия и нанесения рисунка на керамические изделия преимущественногончарного производства, терракоты, майолики. Такие ангобы наносят, какправило, на сырые изделия.
В состав флюсных ангобовкроме глин и песка входят плавни. Плавни вводят для приближения свойств ангобаи свойствам глазури и снижения температуры спекания материалов, входящих всостав ангоба, по сравнению с температурой спекания материала самого изделия.Для легкоплавких флюсных ангобов (температура обжига 1050°С) в качестве плавнейприменяют свинцовые соединения, для тугоплавких (температура обжига свыше1050°С) — полевой шпат, мел, доломит, известь.
Флюсные ангобы,обладающие невысоким водопоглощением, создают на изделиях гладкую малопористуюодноцветную или многоцветную поверхность и одновременно служат их защитнымпокрытием.
Флюсные ангобы применяютпреимущественно в архитектурно-художественной керамике как покрытия,уменьшающие водопроницаемость, не требующие дальнейшей дополнительной обработкии отличающиеся высокими декоративными качествами.
«Античные лаки»- разновидность флюсных ангобов, представляющая собой тонкие глинистые покрытия,получаемые отстаиванием взмученной глинистой суспензии (с добавлением соды) втечение суток. Отстоявшийся верхний равномерно взмученный слой сливают.Шликеры, дающие красный цвет, можно получить, отстаивая взмученные, свободныеот глины пески.
И состав «античныхлаков» могут входить продукты местного сырья, кремнезем, красящие оксидыжелеза, меди, марганца, титана, кобальта, хрома. Обжигают лаковые покрытия притемпературе 900-1000°С. При обжиге в окислительной среде отстой белой глиныдает белый цвет, если глина содержит оксиды железа, то красный цвет. Привосстановительном обжиге оба состава дают черный цвет.
Ангобы приготовляютследующим образом. Предварительно промытые и отсортированные твердые материалы(пегматит, мел, стекольный бой) размельчают при сухом помоле на бегунах или вшаровых мельницах. Затем исходные материалы дозируют согласно составу изагружают в шаровую мельницу, куда добавляют 40% воды и при необходимоститонкомолотые красящие пигменты, пропущенные через сито. Помол и смешиваниесоставляющих ангоба производят в течение 20-25 ч, затем суспензию процеживают исливают в емкости.
Ангоб наносят на сырые,слегка подвяленные, иногда на сухие и даже предварительно обожженные изделияокунанием, поливом, пульверизацией или кистью. После нанесения ангоба изделиеможно сразу покрыть глазурью и обжечь, но более эффективно нанести глазурь наангобированнoe обожженное изделие.
Основные условиякачественного покрытия изделий ангобами: безукоризненно чистая поверхностьизделия, соответствие воздушной и огневой усадки ангоба и ангобируемогоматериала, шероховатая поверхность изделия для о6еспечения спекания ангоба сосновным материалом. Толщина наносимого слоя ангоба не должна превышать 0,2 мм, так как более толстое покрытие при высыхании и обжиге может отслоиться./>
Раздел 2. Характеристикаэтапов производства фарфоровой и фаянсовой посуды 2.1 Расчет керамических масс порациональным составам компонентов
В расчетах керамическихмасс большинство из использующихся сложных соединений дается в видесоставляющих их элементов, соединенных с кислородом — окислов. Например,формула, представляющая собой натриевую соль борной кислоты Na2B4O7представляют как Na2O*2B2O3
В химическом анализе,например, кремний (Si) дается в виде SiO2, алюминий (А1) как Al2O3,кальций (Са) как СаО и т.д. Для полной оценки неизвестной глины необходимознать, какие в ней присутствуют минералы и в каких количественных соотношениях.Эти данные можно получить непосредственно из так называемого рациональногоанализа или пересчетом данных химического анализа на минеральные составляющие.
Соответствующимиисследованиями (Зегер и др.) было установлено, что высокие сорта каолинов иогнеупорных белых глин состоят в основном из собственно глинистого вещества,кварца и полевого шпата. Пользуясь избирательной способностью кислот и щелочейрастворять составляющие глину минералы, был разработан особый способ анализа — рациональный. Крепкая серная кислота (H2SO4) разлагаетпри нагреве глинистое вещество на глинозем и кремнезем. При этом глинозем(определяемый затем аналитически) растворяется в серной кислоте, а кремнеземпереходит в такую модификацию, которая может быть растворена уже в щелочах.Кварц и полевой шпат практически не растворяются в серной кислоте. Ихобрабатывают другими способами. Таким образом, путем рационального анализаможно получить данные минеральных составляющих глины или каолина.
Формула Зегера(молекулярная). В формулах сложных составов основные окислы типа R2O(К2О, Na2O, Li2O и т. п.) и типа RО (СаО, MgO,SrO и т. п.) принято писать в одной группе и приводить их сумму молей(грамм-молекул) всегда к единице, т.е. к одному молю, при этом число молекултипа R2O3 (AI2O3, Сr2О3 и т. п.) и число кислотных окислов типаRO2 (SiO2, TiO2) и некоторых других вычислять,т. е чтобы все силикаты можно было выражать единой молекулярной формулой.
По содержанию R2Oи RО считают, что повышение содержания К2О за счет СаО в фарфореспособствует снижению температуры обжига такой массы. В фаянсовой массеувеличение содержания К2О за счет СаО содействует получению болеепрочного и твердого фаянса. В обоих случаях повышение содержания СаОсодействует образованию стеклофазы в фарфоре повышенной хрупкости.
Химический анализ глинмало говорит об их технических особенностях. Учитывая рациональный и химическийсоставы, можно предсказать не только технические и утилитарные свойствакерамики, но даже художественные, как, например, просвечиваемость и «теплоту»черепка. Подчеркнем, однако, что химический анализ без других данных малохарактеризует технические особенности глин и глинистых масс.2.2 Подготовка пластических масс и литейных шликеров
Всесырьевые материалы, кроме обогащенного каолина, подвергаются сортировке, т.е.удалению из них примесей. Из глины отсортировывают куски, содержащие большоеколичество посторонних включений (корни растений, торф, уголь) или сильнозапесоченные, из полевого шпата и кускового пегматита — куски с железистыми включениями,кварцем, слюдой. При сортировке боя (черепка) изделий удаляют черепки сжелезистыми выплавками и другими включениями.
Кварц,полевой шпат и пегматит поступают на заводы в крупных кусках. Эти каменистыематериалы обладают высокой прочностью, что затрудняет их дробление и помол. Дляоблегчения дробления и последующей сортировки кварц и полевошпатовые материалыпредварительно обжигают в камерных печах периодического действия при 850-900°С.Полевой шпат в больших количествах обжигают также во вращающихся печах. Приобжиге и в особенности при последующем резком охлаждении куски камнярастрескиваются, благодаря чему легко обнаруживаются вредные, содержащие железовключения — слюда, роговая обманка и другие, так как при обжиге кварц иполевошпатовые породы с примесями железистых соединений окрашиваются вжелто-коричневый цвет. Обжиг и резкое охлаждение каменистых материаловоблегчают не только их дробление на бегунах и помол в шаровых мельницах, но иснижают износ гранитных катков, футеровки мельниц, повышает производительностьоборудования, благодаря чему частично компенсируются затраты на предварительныйобжиг.
Обожженные,отсортированные и промытые каменистые материалы (полевой шпат, пегматит, кварц,гусевский камень и другие), а также кусковые (мрамор, доломит, фарфоровый ифаянсовый бой) измельчают на дробильно-помольных машинах. В процессеизмельчения применяются дробление и помол.
Способыизмельчения выбирают в зависимости от физических свойств материала, степеникрупности кусков и степени измельчения. По степени крупности материалподразделяют на крупный (размеры кусков более 500 мм), средний (размеры кусков от 500 до 10 мм), мелкий (размеры кусков менее 10 мм).
Наиболеераспространены следующие способы измельчения материалов: раздавливание,истирание, изгиб, удар, раздавливание и изгиб, удар и истирание и т.д.
Всесырьевые материалы проходят магнитную сортировку, так как при транспортировке ипереработке они загрязняются металлическими включениями, которые в процессеобжига окрашивают изделия в неприемлемые цвета или образуют пятна.
Магнитнаясепарация основана на способности железосодержащих материалов притягиваться кполюсам магнита. По магнитной восприимчивости материалы подразделяются насильно магнитные (железо, магнетит и др.), слабомагнитные (сидерит, гематит,циркон, корунд и др.) и немагнитные (гранит, кварц, рутил, пирит, доломит идр.).
Мелкиеметаллические включения удалять из порошков очень трудно, так как слой порошкаоказывает сильное сопротивление выходу из него магнитных частиц. Поэтому длямагнитного обогащения порошков применяют подвесной электромагнитный сепаратор свибратором. При вибрации тонкого слоя порошка (не более 100 мм) в магнитном поле создаются условия для свободного выхода магнитных частиц.
Измельченные,обогащенные и просеянные материалы хранятся в специальных ларях или бункерах,которые внутри обиты или выполнены из коррозионно-стойких материалов илидерева.
Глинистыематериалы предварительно измельчают на глинорезных машинах, подвергают ручнойсортировке и распускают в сборниках, снабженных лопастными мешалками.
Подготовленныеглинистые материалы, а также сушье (засохшая масса, бой изделий, прошедшихсушку) и обрезки, поступающие из формовочного цеха, распускают по отдельности вводе в резервуарах-сборниках, снабженных лопастными мешалками. Влажностьполученных суспензий должна быть в пределах, %: глинистой 72-80, каолиновой62-70, из сушья и обрезков — 62-68.
Послераспускания глинистые материалы подвергаются ситовому и магнитному обогащению.
Ситовоеобогащение осуществляетсяпри пропускании суспензии через сита разных номеров и конструкций, в результатечего суспензия освобождается от крупных включений, однако не освобождается отмельчайших частиц железа и железосодержащих магнитных материалов, присутствиекоторых в массе вызывает появление желтого цвета или «мушек».
Магнитнаясепарация жидкихкерамических масс и глазурей осуществляется с помощью стальных магнитов,уложенных на дне лотков для транспортирования суспензий, переносныхэлектромагнитов, электромагнитных сепараторов с сетчатыми полюсами, а такжеэлектромагнитных сепараторов с каскадным расположением магнитов на дне лотка.
Послеситового и магнитного обогащения керамическая суспензия поступает вмешалки-сборники, где она хранится и перемешивается.
Глинистыематериалы из сборников-хранилищ перекачивают в сборники-смесители,предварительно пропустив через вибросито. Затем в сборники-смесители подается суспензияотощающих материалов, прошедших тонкий помол.
Суспензиюфарфоровой и фаянсовой массы, поступающую из сборников-смесителей, подвергаютпоследовательно ситовому и магнитному обогащению на электромагнитных илиферромагнитных очистителях. Обогащенная фарфоровая суспензия должна иметьтонину помола, характеризующуюся остатком 0,5-1,0%, влажность в пределах55-60%, а фаянсовая масса — остаток на сите не более 1,5-3% и влажность 62-68%.
Готоваясуспензия подается в расходные сборники. Для облегчения и ускорения последующейфильтрации суспензию в сборниках подогревают острым паром до температуры неболее 40 °С.
Припроизводстве фарфоровых и фаянсовых изделий бытового назначения в основномиспользуются способы формования из пластичной массы. Для формования фарфоровыхизделий используют массу влажностью 22-25%, а для фаянсовых — влажностью21-23%.
Процессснижения влажности суспензий до получения пластичной массы основан на отделениии задержании твердых частиц пористыми материалами, пропускающими воду. Он включаетследующие операции: транспортирование суспензий, удаление избытка воды,удаление и очистку фильтрата (ретурных вод).
Готоваясуспензия из расходных сборников подается на обезвоживание насосами различныхконструкций (плунжерные, поршневые, мембранные).
Скоростьобезвоживания на фильтр-прессах зависит: от влажности массы, количества исостава вводимого электролита, вязкости суспензии, размеров частиц массы,температуры суспензии, состояния фильтровального полотна и давления.
Процессфильтр-прессования ускоряют путем соответствующего корректирования влажностисуспензии, поступающей в фильтр-пресс, до возможно минимального водосодержания(63-53%). Уменьшение водосодержания суспензии достигается вводом в негоэлектролитов (жидкого стекла и соды).
Массы,полученные после фильтр-прессования, имеют неоднородное строение по толщинекоржа (в центре содержится больше отощающих материалов, а на периферии — пластичных, а также неодинаковое распределение влаги (в центре коржа болеевлажная масса, чем по краям). Кроме того, при смешивании фильтр-прессных коржейв массе остаются значительные включения воздуха, которые, подобно зернамотощающего материала, снижают ее пластичность, увеличивают брак при сушке,уменьшают плотность и просвечиваемость фарфоровых тонкостенных изделий.
Процессусреднения состава и влажности массы называется гомогенизацией, а процессудаления из массы воздуха – вакуумированием (он идет внутри вакуум-камеры).Гомогенизация и вакуумирование фарфоровых и фаянсовых масс осуществляется ввакуум-мялках.
Врезультате хорошего промина и вакуумирования массы повышается механическаяпрочность отформованных из нее изделий, уменьшается их усадка, сокращаетсявероятность образования такого дефекта, как деформация изделий при сушке иобжиге.
Послевакуумирования масса поступает на вылеживание в закрытые помещения с повышеннойвлажностью на срок не менее 7 суток. В процессе вылеживания в массе проходятбиологические и физико-химические процессы, в результате которых увеличиваетсяпластичность масс и механическая прочность высушенного полуфабриката.
Существуети другой метод приготовления тонкокерамических пластичных масс с использованиемзаранее молотых каменистых и глинистых компонентов. После дозирования из нихприготовляют суспензию влажностью 35-50%, которую высушивают в распылительныхсушилках до влажности 5-8%. Полученный порошок смешивают в быстроходныхпротивоточных смесителях с водой или с суспензией и получают массу с влажностью20-25%. Массу подвергают вакуумированию в вакуум-мялках. Этот метод не нашел широкогоприменения на заводах фарфорово-фаянсовой промышленности из-за большихэнергозатрат.2.3 Характеристика основных способов формования фарфоровой и фаянсовойпосуды
Назначение формования –придать форму, размер, плотность и необходимую прочность полуфабрикату.
При изготовлениифарфоровой и фаянсовой посуды используют в основном два метода формования:формование из пластичной массы с использованием гибсовых или синтетических форми метод литья из шликера в гибсовые формы.
Методом формования изпластичных масс изготовляется 95-97%, а методом литья из шликера в гибсовыеформы – 3-5%. Метод прессования изделий из пресс-порошка в металлическихпресс-формах применяется очень редко.
Процессы пластическогоформования основываются на способности тестообразных масс к пластическомутечению, т.е. к изменению формы без разрывов сплошности под влияниемприложенных внешних сил (давления ролика или шаблона) и к ее сохранению послеснятия этих усилий. При пластическом формовании изделий наиболее полноиспользуются такие свойства керамических масс, как пластичность и формовочнаяспособность, а также способность отдавать часть содержащейся в них водыпористым формам, давать усадку и легко отделяться от пористой поверхность форм.
Каждой группе формуемыхизделий различной конфигурации соответствуют оптимальные формовочные свойствамассы, регулируемые изменением ее влажности, которая колеблется от 19-27%, атакже корректировкой состава. Введение в массу (до определенного предела)высокопластичных жирных глин или бентонита при одновременном уменьшенииколичества отощающих материалов (кварца, полевого шпата) приводит к улучшениюусловий формования. Чрезмерное количество пластичных материалов в массе снижаетформовочную способность массы ввиду прилипаемости ее к поверхности форм. Наприлипаемость массы к гибсовым формам влияют также состояние поверхности,влажность гибсовых форм и температура формующих органов полуавтомата (роликов,формующей головки). Высокая температура (более 140°С) шаблона может статьпричиной рыхлости наружной поверхности изделия. Низкая температура (ниже 90°С)шаблона вызывает прилипание пласта к шаблону.
Такие изделия, кактарелки, чашки, чайники (имеющие форму тел вращения), изготовляются в гибсовыхили пластмассовых формах с помощью роликов и профилированных шаблонов (головок)на автоматах, полуавтоматах, станках.
Заготовками служатглавным образом цилиндрические пласты керамической массы разного диаметра итолщины в зависимости от ассортимента и размеров формуемого изделия.
Принцип формованияоснован на том, что положенный на форму или в форму пласт массы (заготовку)прижимают к ней шаблоном (роликом), придавая нужный профиль.
Наружная поверхностьполых изделий формуется внутренней поверхностью формы, а шаблоном – внутренняяповерхность полуфабриката. При формовании же плоских изделий – наоборот.
Формование осуществляют сиспользованием плоских (тонких или утолщенных) и объемных шаблонов (роликов).
Достоинства методаформования изделий из пластичных масс с использованием плоских или объемныхшаблонов заключаются в том, что можно формовать изделия различных размеров,имеющих форму тел вращения, на относительно несложном и производительномоборудовании. Кроме того, этот метод обеспечивает получение в процессеформования на одном изделии стенок различной толщины (у края, в середине, надне и других местах), что позволяет снизить количество брака изделий отдеформации при сушке и обжиге.
Существенным недостаткомпластического формования является то, что масса, сжимаемая с двух сторон поверхностьюформы и формующего ролика (шаблона), приобретает неоднородную текстуру, чтоприводит к их короблению при сушке.
Шликерное литье являетсяодним из старейших методов формования фарфоровых и фаянсовых изделий.
Перед пластическимформованием отливка изделий имеет следующие преимущества: сокращениепроизводственного цикла приготовления массы за счет устранения фильтрации иперемина, легкость транспортирования шликера на любые расстояния, устранениеотходов и сокращение потерь массы, возможность изготовления тонкостенныхизделий и другие. Существенные недостатки формования изделий методом литья –высокая трудоемкость, тяжелые условия труда, потребность электролита изначительных площадей, быстрый износ гибсовых форм.
Литье керамическихизделий в пористые формы основано на способности шликера заполнять гибсовуюформу и отдавать воду пористой форме с образованием на ее поверхности плотногослоя массы – формуемого изделия. Широко используются два способа литья: сливнойи наливной. Существует еще доливной, или комбинированный, способ литья,который применяется редко, при изготовлении изделий сложной формы.
При сливном способешликер заливается в пористую форму (гибсовую или пластмассовую) и заполняет всюее внутреннюю полость. Через некоторое время в результате способности гибсовойпористой формы отсасывать воду из шликера на границе форма – шликер образуетсяуплотненный слой массы, толщина которого будет зависеть от свойств шликера игибсовых форм. Избыток шликера сливается, а в форме остается уплотненный слоймассы, т.е. формуемое изделие. Этот способ обеспечивает получение полуфабрикатас постоянной толщиной стенки и применяется в основном для формования мелкихтонкостенных полых изделий (чашек, сливочников и др.).
При наливном способестенки изделия образуются между двумя стенками гибсовой формы. Шликернепрерывно доливают в форму до полного заполнения ее массой. Значительная убыльобъема шликера за счет удаления воды компенсируется его переодической доливкойили непрерывным поступлением из заранее заполненной надставки к форме, такназываемой литниковой прибыли. Этот способ пригоден для отливки изделий сбольшой толщиной стенок: овальные блюда, селедочницы, а также детали – ручки,носики и т.п. При наливном способе обеспечивается равная толщина стенок изделий,а влажность и расход шликера минимальны.
При доливном способеотливки отдельно отливают детали (ручки, носики и др.), а затем их собирают вобщей форме и отливают совместно с корпусом изделия.
Метод прессованияпозволяет получать изделия строго заданного размера и формы, не требуетизготовления большого количества гипсовых форм, что уменьшает затраты наотправку отформованных изделий.
Керамические порошкипредставляют собой трехфазную систему, состоящую из твердой минеральной части,жидкой фазы — воды и воздуха.
В зависимости отвлажности пресс-порошка и от прилагаемого давления прессования различают сухой,полусухой и влажный способы прессования.
При сухом способепрессования, применяемом в производстве изделий бытового назначения, изпресс-порошка частично удаляется воздух, гранулы порошка пластическидеформируются, увеличивается поверхность контактов, из увлажненного порошкавыжимается влага, что способствует склеиванию гранул по контактнымповерхностям. Минимальное содержание воздуха в пресс-порошке (обычно до 30%)обеспечивается правильным подбором его зернового состава. Основная массапресс-порошка (более 80%) после распылительной сушилки имеет размер зерен 0,2-0,5 мм.
Режим прессованияопределяют: направление приложения нагрузки, цикличность, количество стадий,скорость увеличения давления, выдержку при максимальном давлении.2.4 Влияние процессов сушки изделий на их качество
Сушкой называется процессудаления влаги из материалов испарением. При сушке керамических изделийуменьшается их объем (воздушная усадка) за счет уменьшения толщины гидратныхоболочек глинистых частиц, повышается прочность сырца.
Сушка изделий обычноразделяется на два периода. Первый — подвялка изделий. В этом периоде сушкаосуществляется до кожетвердого состояния массы. Влажность изделия в результатеподвялки составляет около 18%. После подвялки во многих случаях (в зависимостиот характера керамического материала) непосредственно идет оправка изделия.Второй период — окончательная сушка до влажности 2-6%. Для созданиярационального режима сушки в каждом конкретном случае необходимо учесть видкерамической массы, характер отформованного изделия, его размеры, толщину,конфигурацию.
Режимом сушки называетсяизменение интенсивности влагоотдачи изделия путем изменения температуры,относительной влажности и скорости движения теплоносителя. Изменение режимасушки вызывает изменение интенсивности влагоотдачи изделия, котораяопределяется количеством влаги, испаряемой с единицы поверхности высушиваемогоизделия в единицу времени.
Режим сушки регулируют,изменяя температуру или количество теплоносителя, подаваемого в сушилку.
Процесс сушки можноразделить на несколько периодов:
1) прогрев,характеризующийся быстрым возрастанием скорости сушки до максимальной величины;
2) период постояннойскорости сушки, когда количество влаги, удаляемой с поверхности изделия,максимально и равно количеству влаги, поступающей из его внутренних слоев.Скорость сушки остается постоянной до тех пор, пока влажность не станетодинаковой по всему сечению изделия, т. е. до момента достижения среднейвлажности, называемой критической;
3) период падающейскорости сушки наступает после достижения критической влажности материала; вэто время скорость сушки уменьшается и по достижении влажности, называемойравновесной, становится равной нулю.
Все материалы могут бытьвысушены только до равновесной влажности, которая зависит от относительнойвлажности и температуры теплоносителя. Таким образом, при сушке удаляется влагаматериала за вычетом равновесной.
В этот период температураматериала повышается и в конце сушки, когда испарение прекращается,приближается к температуре теплоносителя.
Процесс сушкикерамических изделий представляет собой превращение содержащейся в них воды изжидкого состояния в парообразное и последующее удаление ее в окружающую среду.При этом необходимым условием сушки является наличие внешнего источника тепла,нагревающего изделия. Находящаяся в керамических массах и изделиях вода делитсяна физическую и химически связанную. Физической называется та часть водыматериала, которая не входит ни в какие соединения с ним. Физическая воданаходится в изделии в жидком или парообразном состоянии и может быть удаленаполностью при нагреве материала до 100-110°. При этом керамическая массастановится непластичной, но с добавлением воды пластические свойства массывосстанавливаются.
Химически связанной водойназывается вода, находящаяся в химическом соединении с отдельными элементамикерамической массы. Удаление химически связанной воды происходит при болеевысоких температурах — от 500°С и выше. При этом керамическая массабезвозвратно теряет свои пластические свойства.
Анализируя процессы,происходящие при сушке материалов, необходимо отметить следующее:
1) содержащаяся вматериале вода при температуре 80-90°С испаряется. В этом случае имеет местоповерхностное испарение или внешняя диффузия влаги;
2) при испарении влаги споверхности материала в окружающую среду влага из внутренних слоев изделияперемещается к его поверхности. Происходит внутренняя диффузия влаги.
Процесс сушки можнорассматривать как комплекс параллельно протекающих явлений. К ним относятся:
а) испарение влаги споверхности материала;
б) внутренние перемещения(диффузии) влаги в материале;
в) теплообмен междуматериалом и окружающей газообразной средой.
При испарении влаги споверхности изделий влажность поверхностных слоев по сравнению с внутреннимислоями уменьшается и возникает так называемый перепад (градиент) влажности.
Сушка изделий осуществляетсяпреимущественно двумя способами передачи тепла: конвекцией и излучением.
При сушке конвекциейисточником тепла служит нагретый воздух, направляемый центробежнымивентиляторами из зоны охлаждения туннельных печей, а также пар, подаваемый вкалориферы, устанавливаемые внутри или вне сушилки. При сушке конвекциейиспарение влаги с поверхности полуфабриката менее интенсивно, чем прирадиационой, но более интенсивно, чем при естественной сушке. При конвективнойсушке передача тепла изделию осуществляется недостаточно эффективно из-заплохой теплопроводности воздуха, омывающего его поверхность. Но этот методнаиболее дешевый и потому широко используется в производстве тонкокерамическихизделий.
При сушке излучением(радиацией) источником тепла является электроэнергия, посредством которойнагреваются металлические теплоизлучатели (обычно нехромовая проволока), илилампы накаливания, а также газ, сжигаемый в специальных горелках панельноготипа. Использование радиационного обогрева электрическими и газовымиизлучателями с направленным потоком лучистой энергии на каждое изделие вотдельности наиболее эффективно.
Широко внедряется впромышленность сушка инфракрасным излучением. Источником инфракрасных излученийслужат все тела, нагретые выше 700°С. Особенно эффективны темные излучатели(98% оксида магния и 0,08% оксидов железа).
При нагреве сырогополуфабриката инфракрасными лучами происходит поглощение материалом лучистойэнергии, которая, преобразуясь в тепловую, быстро проникает в тело изделийблагодаря высокой теплопроводности влажного полуфабриката.
Небольшая глубинапроникновения лучистой энергии и недостаточная теплопроводность керамикиспособствуют большим перепадам температур и влажности в полуфабрикате, чтозатрудняет сушку толстостенных изделий без трещин при непрерывном облучении.Поэтому более эффективна импульсная (прерывная) сушка, когда инфракрасноеоблучение чередуется с конвективной сушкой, что увеличивает скорость сушки на20-30%. Рекомендуется следующий режим облучения изделий: длительностьинфракрасного нагрева из поверхности 4-10 с, выдержка без облучения 20-80 с. Заэто время влага перемещается из внутренних слоев к поверхности. При такомрежиме сушки изделия нагреваются незначительно при малом градиенте влажности,что исключает образование трещин при больших скоростях сушки.
При использованииинфракрасного излучения или комбинированной сушки необходимо обеспечитьинтенсивный отбор влажного воздуха, так как пары воды, образующиеся надповерхностью изделий, сильно поглощают инфракрасные лучи, снижая тем самымэффективность сушки.
При удалении влаги изглины или сформованного керамического изделия пластичной консистенциипроисходит уменьшение их первоначального размера, т.е. воздушная усадка, таккак силы поверхностного натяжения сближают частицы глины. Величина усадки присушке изделий, сформованных из определенной массы одной и той же влажности,изменяется в зависимости от условий и интенсивности сушки.
С увеличением скоростисушки остаточная влажность изделий, при которой прекращается усадка, имеетбольшую величину, чем при медленной сушке, но их воздушная усадка меньше. Этосвязано с тем, что при более интенсивной сушке увеличивается градиентвлагосодержания внутри изделий. При этом поверхностные слои стремятсясократиться в размерах больше, чем внутренние, препятствующие усадке верхнихслоев и не позволяющие им сократиться до размеров, которых они достигают примедленной сушке.
Образование трещинявляется основным дефектом при сушке и обусловливается неравномернымидеформациями из-за неравномерных полей влагосодержания и температуры.Образование трещин может также вызываться избыточным давлением паров влагивнутри изделия при интенсивном внутреннем парообразовании. Наиболее опаснымипри этом являются напряжения, вызванные перепадами влагосодержания.
С точки зренияобъемно-напряженного состояния и характера образующихся трещин процесс сушкикерамических изделий пластического формования необходимо разбить на двапериода:
· период активногонагружения и образования поверхностных трещин;
· период разгрузкис последующим нагружением обратного знака, вызывающим внутреннеетрещинообразование.
На деформацию иобразование трещин оказывают влияние не только форма, но также вес и размеризделий. С увеличением веса и размера изделий увеличивается продолжительностьих сушки, особенно в первый период, когда при интенсивной сушке создаютсяусловия для образования недопустимых перепадов влажности между центральными иповерхностными слоями.2.5 Обжиг изделий: режимы и сущность процессов
Понятие обжиг включает всебя комплекс последовательно происходящих в обжигательной печи процессов:подогрев исходного материала, доведение температуры обжигаемого материала доустановленного для него максимума со всеми регламентированными технологией температурнымии газовыми выдержками (в окислительной, восстановительной или нейтральнойгазовой среде) и охлаждение готовой продукции. Время от начала подогреваисходного материала до окончания охлаждения готовой продукции называется цикломобжига.
Керамические изделияподвергают преимущественно двукратному обжигу, но существует и однократныйобжиг изделий. На однократный обжиг поступают изделия, прошедшие сушку иглазурирование. При двукратном обжиге на первый (утельный) обжиг поступаютвысушенные неглазурированные изделия, на второй (политой) обжиг поступаютизделия, прошедшие утельный обжиг и глазурирование, т.е. изделия, на обожженныйматериал которых нанесена глазурная суспензия.
Назначение утельногообжига заключается в том, чтобы придать черепку прочность, достаточную дляглазурования и транспортирования изделий, а также обеспечить максимальновозможную степень дегазации (дегидратации) массы. При этом фарфоровыйполуфабрикат максимально освобождается от органических и других газообразующихсоставляющих массы, что положительно сказывается на качестве политого обжига ипродукции в целом: резко снижаются отходы при политом обжиге, достигаются болеевысокие качественные показатели и эксплуатационные свойства готовой продукции.
Используют две схемыдвукратного обжига изделий:
1. Утельный обжигосуществляется при температуре значительно ниже температуры политого обжига;
2. Температура утельногообжига превышает температуру политого обжига.
По первой схемеобжигаются, например, фарфоровые изделия, т. е. первый обжиг осуществляется притемпературе 850-1000°С, второй — при 1260-1450°С. При производстве же фаянсовыхизделий используют вторую схему, когда температура первого обжига составляет1280°С, а второго (после глазурования) — 1140-1160°С (фаянсовая схема).
В процессе первого обжигаиз изделий удаляется механически связанная и гигроскопическая вода (притемпературе 110-130°С), происходит дегидратация глинистого вещества, ичастичное удаление химически связанной гидратной воды (при температуре500-600°С), выгорание органических веществ и частичная декарбонизация(термическое разложение) углекислых магния MgCO3 и кальция СаСО3.В результате этих физико-химических процессов керамический полуфабрикатприобретает механическую прочность и освобождается от газообразных составляющихмассы. Степень освобождения зависит от температуры и продолжительности обжига.Чем выше температура и продолжительность обжига, тем меньше в массеполуфабриката остается газообразных продуктов, тем выше качество политогообжига и продукции в целом.
Однако температурапервого низкотемпературного обжига может повышаться до определенного предела,после которого ее рост нежелателен, так как при этом резко снижается пористостьчерепка по водопоглощению и затрудняется процесс глазурования изделий.
Политой обжиг можноразделить на ряд периодов, каждый из которых протекает при определенномтемпературном режиме и газовой среде, что обеспечивает постепенное формированиечерепка с необходимыми свойствами.
Первый период обжигафарфора (20-950°С) характеризуется различными физико-химическими реакциями,зависящими от предварительной подготовки изделий к политому обжигу, а также отсушки изделий после глазурования. Предварительная подготовка зависит от степенипервого обжига и определяется наличием в составе изделий газообразныхпродуктов.
В первую очередьудаляется остаточная механически связанная и гигроскопическая вода. Оба видаводы испаряются при температуре 110-130°С.
После прогрева фарфоровыхизделий осуществляется более интенсивный подъем температуры. В этом интервалетемператур происходит окончательная дегидратация глинистого вещества и полноеудаление химически связанной гидратной воды, если этот процесс не получилзавершения при первом обжиге. Наиболее активно пары гидратной воды выделяются винтервале температур 500-600 °С.
Поскольку при указанныхтемпературах фарфор обладает еще достаточно большой пористостью, бурноевыделение влаги в этот период не приводит к растрескиванию черепка изделий.Печная газовая среда не влияет на удаление гидратной воды.
Примерно с температуры200 до 500°С изделия при обжиге поглощают (адсорбируют) сажистый углерод издымовых газов. Выше 700°С начинается его постепенное выгорание, которое болееактивно происходит в окислительной среде. Одновременно осуществляется возгонкаорганических веществ, содержащихся в глинистых материалах, которая такжесопровождается науглероживанием черепка. Чтобы уменьшить науглероживаниеизделия в этом интервале температур поддерживают окислительную газовую среду(α = 2-4).
Не выгоревший при достижении1000°С углерод, как и остатки не удаленной влаги, на более поздних этапахобжига способствуют образованию вздутий в виде «прыщей» в результатезакрытия жидкой фазой, которая начинает образовываться при температуре 950°С,некоторой части капилляров в обжигаемом черепке.
Не выгоревший к началувосстановительного периода адсорбированный черепком углерод может вызватьдефекты и в последующих периодах обжига фарфора, особенно в начальный периодохлаждения, поскольку после периода восстановления, когда соотношение СО: СО2станет меньше 0,1, возможно его выгорание с образованием газовых пузырьков,обусловливающих возникновение на фарфоре наколов и кратеровидных углублений.
Органические вещества также, как и адсорбированный углерод, должны быть полностью удалены из черепка кначалу восстановительного периода в резко окислительной газовой среде сизбытком свободного кислорода (около 4-6%), поскольку при температуре свыше1050°С обжиг уже ведется в восстановительной атмосфере.
Необходимость выжиганияорганических веществ до температуры 950°С обусловлена еще и тем, что при этойтемпературе фарфор обладает достаточно высокой пористостью(газопроницаемостью), способствующей беспрепятственному выходу газов, которыеобразуются при сгорании органических веществ. Продолжительность выжиганияорганических веществ из фарфора зависит от его толщины и содержания кислорода,а также от объема садки.
В этом периоде (притемпературе 575°С) обжига происходит реакция превращения β-кварца вα-кварц, которая сопровождается увеличением объема изделий, что, однако,не вызывает появления дефектов. Объясняется это наличием большого количествапор в нагреваемой фарфоровой массе. Кроме того, при расширении в поверхностныхслоях изделия возникают сжимающие усилия, которым материал хорошо сопротивляется.
До температуры 1000°Сзаканчивается декарбонизация (термическое разложение) углекислых магния MgCO3и кальция СаСО3, присутствующих в фарфоровой массе. Карбонат магнияMgCO3 начинает разлагаться при температуре 650°С, а карбонат кальцияСаСО3 — при 920°С.
При таких относительнонизких температурах материал имеет еще большую газопроницаемость, чтоспособствует беспрепятственному выходу образующегося при разложении карбонатовуглекислого газа СО2.
Второй период обжигапротекает при температуре от 950 до 1050°С в резко окислительной среде. В этотпериод кроме завершения реакции декарбонизации и превращения β- вα-кварц происходит интенсивное выгорание углерода в черепке, полноеосвобождение материала от остатков гидратной воды, а также окисление соединенийжелеза.
Нагрев изделий во второйпериод обжига носит почти изотермический характер, что способствуетвыравниванию температурного поля в объеме садки изделий.
Третий период обжига — восстановительный. Восстановительный период создается увеличением концентрацииСО в продуктах горения топлива в температурном интервале 1050-1250°С. Оксидуглерода СО восстанавливает оксид железа Fe2O3 до оксидаFeO, а сульфаты кальция CaSO4 и натрия Na2SO4 — до сульфидов и сульфитов, что предотвращает вспучивание черепка и способствуетсозданию эффекта «отбеливания» фарфора. Кроме того, FeOблагоприятствует образованию стекловидной (жидкой) фазы, расширяет интервалспекания. Стекловидная фаза, в свою очередь, способствует интенсивностипротекания реакции муллитообразования (муллит — основная составляющаякристаллической фазы фарфора).
Реакции восстановленияоксида железа Fe2O3 до FeO осуществляется по следующимсхемам:
3Fe2O3+ СО = 2Fе3О4 + CO2
Fe3O4+ СО = 3FеО + CO2
O2 +2СО = 2CO2
2FeO+ SiO2 = 2FеО•SiO2
Повышение температуры вэтот период обжига и концентрации СО ускоряет реакции, но при слишкоминтенсивном или слишком позднем (по температуре) процессе восстановленияскорость образования стекловидной фазы может превзойти скоростьвосстановительных реакций, и газы, не найдя выхода из черепка, вызовутобразование в нем вздутий. Стекловидная фаза образуется в основном в интервалетемператур 1150-1170°С, хотя в небольшом количестве она образуется уже притемпературе 950-1000°С. В фарфоровой массе присутствуют и другие компоненты,выделяющие газы при нагреве, поэтому эти газы должны быть также удалены додостижения температуры 1170°С, т. е. до плавления полевого шпата, когда фарфоробладает еще достаточной газопроницаемостью.
Реакции восстановлениясульфатов кальция CaSO4 и натрия Na2SO4протекают по следующим схемам:
CaSO4+ CO = CaSO3 + CO2
CaSO3+ СО = СаО + SO2 + CO2
Na2SO4+ CO = Na2SO3 + CO2
Na2SO3+ CO = Na2O + SO2 + CO2
Если восстановительнуюсреду в этот период заменить окислительной, то разложение сульфатов закончитсяпри температурах, превышающих точки плавления полевого шпата, что такжеприведет к образованию вздутий. Восстановительная среда значительно снижаеттемпературу газовыделения компонентов массы, что способствует получениюбездефектного (без вздутия) черепка.
В продуктах горения СОможет содержаться в количестве от 3 до 8% в зависимости от типа печи.Увеличение содержания СО нежелательно, так как при этом в продуктах горенияобразуется сажа, которая осаждается на изделиях. При дальнейшем ее выгорании могутвозникнуть дефекты на глазури — наколы.
Продолжительностьвосстановительного периода определяется в основном толщиной и формой обжигаемыхизделий.
Рассматриваемыйтемпературный интервал 1050-1250°С сопровождается интенсивной усадкой массы.При этом капилляры и поры в черепке постепенно закрываются, а диффузия газовзатухает. Наиболее интенсивно усадка протекает в интервале температур1000-1200°С. Наибольшая усадка соответствует и наибольшему уплотнению черепка.
Четвертый период обжига(1250-1410°С) — спекание фарфора — протекает в условиях нейтральной среды.
В этот периодпродолжается разложение алюмосиликатов, содержащихся в керамической массе, насвободные оксиды с последующим образованием муллита (3А12О3• 2SiO2) и свободного кварца; завершается образование стекловидной икристаллической фаз; происходит спекание фарфора, при котором он приобретаетосновные физико-механические свойства, а также химическую стойкость.
Этот период протекает оттемпературы 1250°С до конечной температуры обжига, величина которой взависимости от состава фарфоровой массы может колебаться от 1280 (мягкийфарфор) до 1410°С (твердый фарфор). Чтобы получить требуемую микроструктуру,характеризующуюся закрытой пористостью от 2 до 4%, оптимальную температуруобжига устанавливают на 20-50°С выше температуры наибольшего уплотнения.Повышение температуры выше оптимальной вызовет пережог фарфора, при которомснижается белизна, увеличивается пористость, уменьшается прочность изделий.
Четвертый период обжигазавершается выдержкой при максимальной температуре в течение времени,необходимого для завершения реакций спекания, а также более равномерногораспределения кристаллической фазы в стекловидной. Длительность выдержкизависит от объема обжигаемых изделий. Чрезмерное увеличение выдержки вызываетпережог изделий. Отсутствие же выдержки при быстром подъеме температуры от1250°С до максимальной создает недожог изделий.
Пятый период обжига — резкое охлаждение. При охлаждении фарфора большое значение имеет точка переходастекловидной фазы из расплавленного в твердое упругое состояние и точкаотверждения глазури.
Температуре перехода втвердое состояние соответствует точка отверждения глазури на фарфоре. Углазypeй твердых фарфоров эта точка находится около температуры 700°С, углазурей мягких фарфоров — 550°С. Для того чтобы между черепком и глазурью непоявились термические напряжения, рекомендуется снижать скорость охлаждения вэтих интервалах температур. В противном случае может возникнуть растрескиваниеглазурного покрова. Чрезмерно замедленное охлаждение может привести к потереблеска глазури из-за ее кристаллизации.
На начальной стадииохлаждения (1410-1000°С) на фарфоровых изделиях могут возникнуть два видадефектов: желтизна на поверхности и матовость глазури. Желтизна возникает врезультате окисления железа: 4FeO + O2 = 2Fe2O3.Оксид железа Fe2O3 придает желтый оттенок поверхностиизделий. Хотя желтый оттенок не ухудшает остальных свойств фарфора, но при этомпортится внешний вид изделия. Желтизна может быть устранена при повторномобжиге, выполненном по нормальному режиму. Матовость глазури возникает из-за еекристаллизации.
При быстром охлаждении от1410 до 1000°С в воздушной (окислительной) среде в связи с большойинтенсивностью начальной стадии охлаждения окисление FeO и кристаллизация глазуристановятся невозможными, вследствие чего черепок сохраняет белизну и блескглазури.
Шестой период обжига — охлаждение. При дальнейшем охлаждении в интервале температур 1000-700°С жидкаяфаза окончательно затвердевает и фарфор переходит из вязкого состояния вхрупкое. В этот период в изделии возникают термические и механическиенапряжения. Термические напряжения, возникшие из-за разности температур впериод упругого состояния, исчезают после выравнивания температуры по толщинеизделий, поэтому их называют временными. Термические напряжения могут привестик разрушению изделий при охлаждении. При застывании жидкой фазы в изделиивозникают механические напряжения вследствие неравномерности усадки массы по еетолщине. Такие напряжения могут также привести к разрушению изделий как впроцессе охлаждения, так и у потребителя. Поэтому механические напряженияназываются остаточными.
Временные и остаточныенапряжения зависят от скорости охлаждения изделий в этот период. Допустимаяскорость охлаждения зависит от свойств материала, размеров и формы изделий, атакже от объема садки. Для уменьшения напряжений обоих видов скоростьохлаждения в этот период несколько снижается. Дальнейшая скорость снижениятемпературы определяется термической стойкостью изделий и огнеприпаса.2.6 Характеристика процессов декорирования изделий
Декорирование изделий впроизводстве керамики осуществляется в основном после высокотемпературногообжига, который окончательно формирует керамическое изделие. Существует множествоспособов декорирования изделий после сушки и первого обжига, которые по ихвоздействию на поверхность изделия подразделяются на текстурное (рельефное ифактурное) и гладкое декорирование.
К текстурному виду декорирования относятсявыпуклые и заглубленные украшения поверхности изделий.
Выпуклые украшенияповерхности изделий в виде рельефа и приставных деталей характерны для фаянса и в меньшейстепени для фарфора.
Техника создания рельефовопределяется пластичностью декорируемого материала. Украшения можно вылепить изпластичной массы и приклеить к поверхности изделия, находящегося в кожетвердомсостоянии. Кожетвердое состояние черепка наиболее удобно для декорирования, таккак размеры и конфигурация изделия при дальнейшей сушке значительно не изменяютсяи его механическая прочность достаточна для работы с изделием без егоповреждений.
Перед приклейкойукрашения на поверхности изделия в месте приклейки делают насечки, которыесмазывают с помощью беличьей кисти густым шликером или, если декорируемая поверхностьизделий выполнена из цветной массы, смачивают водой, затем приставляют деталь,прижимая ее к изделию, после чего места присоединения заглаживают кистью.
Таким образом можноприклеивать выпуклые украшения в виде рельефа, оформленные отдельно в гипсовыхформах и подготовленные для приклейки (деталь подвяливают и оправляют — подрезают резачками и заглаживают мокрой губкой, поверхность выравнивают).Чтобы защитить изделия и детали украшения от пересыхания, их покрывают влажнойтряпкой или закрывают полиэтиленом, стараясь не касаться их поверхности.
Иногда декорированиерельефом осуществляют штампиками с помощью отпечатков. Штампики изготовляют изобожженной массы, дерева или гипсового вяжущего. Чтобы масса не прилипала кштампику, его поверхность смачивают водой или смазывают маслом. Рельефполучают, надавливая штампиком на прикрепленный к поверхности изделия кусочекмассы. Если необходимо, отпечаток рисунка подчищают стекой. На фарфоровыхизделиях рельеф получают в результате оформления его в гипсовых формах, навнутренней стороне которых имеется контррельефное изображение.
Рельефные украшения могутбыть выполнены из цветных масс, для окраски которых применяют керамическиепигменты. Цветными рельефными украшениями декорируют гончарные и майоликовыеизделия, после чего их покрывают глазурями. Рельефные рисунки, покрытые цветнойили бесцветной глазурью, создают игру бликов и теней.
Заглубленные украшенияизделий выполняютразличными способами: молетажем, ажуром, инкрустацией, сграффито, резьбой.
Инструментом длятекстурного декорирования в виде заглубленного украшения служит штампик.Надавливая штампиком в определенной последовательности на поверхность ещесырого изделия, создают орнаментальный рисунок. Штампиком, выполненным в видеролика с осью и ручкой, можно накатывать углубленный орнамент.
Молетаж — это способнанесения на изделие ритмического орнаментального рисунка вдавливаниемспециального колесика или системой валиков в накатной машинке. Углублениязаполняют цветным ангобом. В керамическом производстве молетажем наносятпреимущественно бордюры.
Ажур — разновидностьзаглубленного украшения изделий. Для выполнения этого вида декорированиярисунок наносят на изделия при формовании в гипсовой форме в виде тонкойвдавленной линии (на гипсовой форме — это выпуклая линия). По контуру рисунка вместах, которые должны быть вырезаны, ручным сверлом высверливают отверстия,затем специальным ножом вырезают сквозной орнамент. Декоративный ажур применяютв основном на фаянсовых изделиях или иногда на фарфоровых.
При инкрустациипроизводят вырезание рисунка под определенным углом, не сквозное, аналогичнотому, как при получении ажура. Затем в образованные углубления запрессовываютокрашенные массы, состав которых близок к составу массы черепка. Инкрустациюприменяют на фаянсовых и других близких к фаянсу по свойствам керамическихизделиях.
Сграффито по приемамработы аналогичен гравированию. Поверхность изделия, предназначенную длягравирования, покрывают тонким слоем ангоба более светлого тона, чем самоизделие. Ангоб подсушивают до полутвердого состояния. Влажность сырого ангоба,при которой удобно выполнять работу, определяют опытным путем (19-20%). Чтобысмягчить ангобный слой и предотвратить его пересыхание, в ангоб добавляютнесколько капель глицерина. Рисунок переносят на поверхность изделияприпорашиванием через кальку, проколотую по контуру рисунка толстой иглой.
Способом сграффито можновыполнять силуэтные, орнаментальные рисунки. Иногда применяют трехслойноепокрытие цветными ангобами. Штрихи в этом случае гравируют, снимая послойноангоб и частично черепок изделия, комбинируя при этом три цвета.
Для декорированияфарфоровых изделий применяют резьбу.
Резьба отличается отсграффито более глубокими линиями, проведенными острием карандаша или острыминструментом в мягком цветовом слое ангоба или в неокрашенном черепке. Изделие,декорированное этим способом, покрывают цветными или бесцветными глазурями.Глазурь благодаря образовавшемуся в углублениях более толстому слою выделяетрисунок.
Фактурное декорирование выполняют окрашиванием материалакерамическими красками, ангобами, и другими материалами, а также покрытиемцветными глазурями, росписью и т. д. Фактурное декорирование производятследующими способами: лощением, мраморизацией, фляндровкой, пастилажем, резерважем,эстампажем, подглазурным декорированием, росписью растворами солей.
При лощении поверхностьполупросохшего черепка заглаживают гладким камешком, куском дерева или костидля уплотнения верхнего слоя. Красно-белым глиняным сосудам лощение придаетплотность и блеск. Иногда лощение производят по подсушенному слою ангоба.Изделие в кожетвердом состоянии заглаживают кожей, а затем полируют деревянныминструментом. После обжига поверхность становится гладкой и блестящей,равномерной и чистой окраски.
Декорирование цветнымиангобами осуществляют способом мраморизации, или «мрамора». Получают «мрамор»несколькими способами, в основе которых лежит живописное растекание цветныхангобов в сплошном свеженанесенном на изделие слое одноцветного ангоба.Спиральные переплетающиеся линии образуются при свободном растекании цветныхкапель, полос, клякс, нанесенных на поверхность мокрого ангобного слоя, ивращении или встряхивании изделия. Разновидность мраморизации — фляндровка.Фляндровку выполняют с помощью деревянной палочки или стальной проволочки.Изделие, покрытое ангобом, устанавливают на турнетку, приводят ее во вращение ирезиновой грушей наносят волнистые горизонтальные линии из контрастного ангоба.Затем в углублениях этих линий делают цветные точки или короткие штрихи, послечего быстрыми движениями с помощью деревянной палочки или тонкой проволочкиснизу вверх наносят вертикальные линии. В результате получается волнистыйорнамент.
Пастилаж — украшение ангобами, выполняемоепутем их нанесения на изделия с помощью резиновой груши или пипетки. Нажимая нагрушу или пипетку и изменяя расстояние от груши или пипетки до декорируемогоизделия, мастер регулирует толщину и ширину наносимого слоя ангоба. Особенноэффективным получается рисунок по свеженанесенному на изделие ангобному слою.
Резерваж — способ, основанный на нанесениижирового или воскового слоя по намеченному на изделии рисунку перед егоглазурованием. После глазурования жировой или восковой слой остается наизделии, в процессе же обжига он выгорает и рисунок сохраняет фактурунеглазурованного черепка. Возможно вторичное глазурование изделия любойглазурью, в том числе цветной, что обеспечивает после обжига цветнойглазурованный рисунок. Таким способом выполняют силуэтные двухцветные рисунки
При подглазурном декорированииподглазурные краски наносят на неглазурованную поверхность керамическогоизделия после предварительного (утельного) обжига, а иногда по высушенному, нонеобожженному черепку, затем его глазуруют окунанием или с помощью аэрографа иподвергают окончательному высокотемпературному (политому) обжигу.
Защитой подглазурногодекора от внешних воздействий служит слой глазури. Сила тона нанесенных наизделие подглазурных красок зависит от толщины их слоя. Цвет красок проявляетсяпосле политого обжига при температуре 1100-1400°С. Палитра тонов и оттенковпорошковых подглазурных красок значительно беднее, чем надглазурных, причем дляфаянса она гораздо богаче, чем для фарфора.
Важными показателями дляподглазурного декорирования являются пористость утельного или высушенногочерепка и его толщина. При высокой пористости проникновение краски в толщучерепка может дать пятна на внутренней поверхности изделия. При слишком плотномчерепке краска впитывается его поверхностью очень тонким слоем.
Вновь созданные рисункидля подглазурного декорирования наносят на прокаленное изделие агатовымкарандашом или заостренным металлическим стержнем из свинца. Для серийногоисполнения рисунков изготовляют специальные кальки, повторяющие форму изделия,с нанесенным на них в виде мелких отверстий контуров рисунка. Калькунакладывают на изделие, и рисунок припудривают тампоном с синькой. Послесоздания контура рисунка приступают к росписи его кистью. Для нанесения тонкихлиний контура используют большие кисти с тонким острием из несколькихвыступающих волосков. Кисть должна вбирать и удерживать большое количествокраски, чтобы можно было делать длинные, не обрывающиеся штрихи. Во времяработы кисть быстро стачивается о шероховатую поверхность изделия. Ее подрезаютрезачком на фарфоровой пластине или тарелке. Для отводки усиков (тонких линийпо окружности изделия) применяют кисть из коровьего волоса.
Для получения мягкихбесконтурных рисунков краску наносят аэрографом, используя метод прочисткикраски кистью и защитные покрытия их шликерной массы.
Декор, выполненныйрастворами солей, называют фарфоровой акварелью, так как по технике нанесения ипо конечному результату этот вид росписи подобен акварели. Краски-растворынаносят на утельный или высушенный черепок. После нанесения красок на изделиеих закрепляют, т. е. переводят путем прокаливания в муфеле при температуре700-800°С в нерастворимое в воде вещество: в безводные оксиды соответствующихметаллов.
После прокаливаниярасписанные изделия глазуруют и вновь обжигают при температуре политого обжига.Качество росписи растворами солей во многом зависит от строгого соблюдениятехнологического процесса изготовления самого изделия, температурыпрокаливания, температуры и газовой среды политого обжига.
Чтобы получить контурныйрисунок с помощью растворов солей, поверхность изделия перед росписью покрываютиз аэрографа слоем клея, который препятствует глубокому проникновению соли вчерепок.
Керамические изделияпосле утельного обжига и сушки декорируют также цветными глазурями и ангобами.Цветные глазури готовят, добавляя в основную глазурь красящее вещество. Наносятих аэрографом или окунанием изделий в глазурь. Иногда изделие покрываютглазурями нескольких цветов без рисунка — метод потечных глазурей.
Цветные пятна на изделиянаносят кистью или аэрографом.
Ручная роспись – это, какправило, самостоятельные способы декорирования, применяющиеся при нанесенииуникальных рисунков высокой сложности или при многократном повторении несложныхрисунков массового характера. Кроме того, указанные способы можно рассматриватькак часть работы при комбинированном декорировании (роспись к трафаретнымрисункам, отделка декалькомании и др.).
Нанесение рисункадополняется отводкой (усик, лента, полоска) — обрамлением борта, приставныхдеталей, выступающих конструктивных элементов. Отводка используется и каксамостоятельный вид декорирования изделий. Отводку изделий, имеющих форму телвращения, выполняют на турнетках с ручным или электрическим приводом. Дляотводки лент или усиков используют кроме кистей различные приспособления.
Декорирование аэрографом(пульверизатором) применяют при выполнении одноцветных или многоцветныхрисунков, однотонного и тонового (восходящего и нисходящего тона) или сплошногопокрытия, лент и бортовых рисунков.
Краска распыляетсяспециальными пульверизаторами-аэрографами при давлении воздуха 0,2-0,3 МПа.Диаметр сопла 0,4-0,6 мм. Для нанесения рисунка используют трафареты,представляющие собой тонкие пластинки, выгнутые по форме декорируемого изделияи имеющие вырезы, соответствующие контуру наносимого рисунка. Трафаретыизготовляют из тонкого (0,3 мм) листового материала — свинцовой и бронзовойфольги, станиоли, пластмасс и др. Трафарет плотно прижимают к поверхностиизделия, так как в противном случае краска может попасть под него и вызватьрасплывчатость контура рисунка, и аэрографом распыляют краску. При нанесенииэтим способом многоцветных рисунков применяют несколько трафаретов (на каждыйцвет свой трафарет), вырезы в которых делают таким образом, чтобы совокупностьвсех красок после задувки воспроизводила требуемое изображение. В процессеработы трафареты периодически промывают в воде.
Расстояние от сопла доизделия (трафарета) должно быть 15-20 см. Аэрографное декорирование осуществляется как вручную, так и при помощи полуавтоматов. Полуавтоматы длядекорирования пульверизацией могут быть использованы при нанесении на изделиецветных глазурей, ангобов.
С помощью аэрографаосуществляют нанесение тоновых фонов на изделия в качестве вспомогательнойраскраски, дополняющей ручную живопись. Интенсивность окрашивания регулируютдлительностью пульверизации и изменением расстояния между соплом аэрографа идекорируемой поверхностью.
Все полиграфические способыдекорирования изделий разделяют на три группы: печать глубокая (офсетная),высокая (типопечать) и плоская (литография).
Для непосредственногодекорирования изделий наиболее широко используется глубокая печать. При этомспособе декорирования рисунок находится ниже поверхности металлической формы,на которой он выгравирован или протравлен. Переносить рисунок с металлическойгравюры непосредственно на керамические изделия нельзя, несмотря на возможностьполучить четкое изображение. В этих случаях, а также для многоцветной печатишироко применяют перевод рисунка с металлической доски (формы) с помощьюпосредников — резины, желатина (в виде мембраны), грушевидных устройств,папиросной бумаги или покрытий на вальцах и роликах.
Декорирование изделийспособом глубокой печати с использованием папиросной бумаги (офсетная печать)применяют при нанесении однотонного рисунка любой сложности как на пористыйнеглазурованный полуфабрикат, так и на обожженное глазурованное изделие(фарфор, фаянс). Такое декорирование выполняется в два этапа: получениеоттисков рисунков на бумаге и перенесение рисунка с бумаги на поверхностьизделия. Печатные формы для глубокой печати изготовляют в виде стальных илимедных пластин толщиной 3-5 мм или цилиндрических валов ротационных печатныхмашин путем гравировки или травления рисунка на их поверхности. Углубленныеконтуры рисунка заполняют краской с помощью резинового ракеля (шпателя).Излишек краски удаляют и тщательно протирают поверхность пластин (валов) бумагой.На протертую пластину накладывают влажный лист папиросной бумаги, покрывают егобумагой и войлоком и пропускают через прижимные вальцы. В результате рисунок спластин (валов) переходит на лист папиросной бумаги, который затем разрезают наотдельные рисунки. Влажный оттиск накладывают на очищенную от пыли поверхностьизделия, слегка прижимают влажной губкой и прокатывают войлочным валиком. Посленанесения рисунка изделие подсушивают и направляют на обжиг или дополнительнуюраскраску вручную отпечатанного контура рисунка, отводку.
Высокая печатьосуществляется непосредственно на керамические изделия с использованиемштампов, на которых рисунок-рельеф возвышается над плоскостью штампа. Этотспособ применяют для нанесения на изделия обрамляющих узоров, арабесок,монограмм, марки завода. Самостоятельно его используют редко, чаще способвысокой печати применяется как дополнение к ручной росписи, отводке.Неглазурованные изделия декорируют после сушки (при однократном обжиге) илипосле первого обжига подглазурными красками, а глазурованные поверхности — надглазурными красками.
Плоская печать основанана способности некоторых материалов (например, известняка — литографскийкамень) по-разному воспринимать краску после соответствующей обработкиповерхности жировым составом. Плоская поверхность камня становитсявосприимчивой к жирной краске в местах обработки, в то время как необработанныеучастки поверхности воспринимают воду. Этот способ непригоден длянепосредственного переноса рисунка на керамические изделия и используется дляизготовления деколей.
Декорирование через сетку(шелкография) — это один из наиболее прогрессивных и экономичных способовдекорирования керамических изделий. С помощью шелкографии можно наносить какодноцветные, так и многоцветные рисунки любой сложности.
Декорирование способомшелкографии осуществляется в два этапа: изготовление трафарета на шелковой,капроновой или латунной сетке путем проклеивания специальными лаками (илифотохимическим способом) и последующее нанесение краски через сетчатый трафаретна изделие.
Декалькомания — способдекорирования изделий путем перевода деколи (переводные картинки нагуммированной бумаге) на поверхность изделия. Деколь готовят илиполиграфическими способами, или шелкотрафаретным способом (сдвижная деколь).
Деколь, выполненнуюполиграфическим способом, переводят в такой последовательности. Изделиепредварительно очищают от пыли в обдувочной камере. На место будущего рисункачерез шаблон наносят тонким слоем мастику (канифоль 30-35% и красный скипидар65-70 %) и подсушивают. Этой же мастикой смазывают лицевую сторону рисунка набумаге и также слегка подсушивают. Затем отрезанные, предварительно смоченные втеплой воде рисунки накладывают рисунком вниз на смазанные мастикой места наизделии и обжимают влажной губкой. От смачивания в воде декстриновая пленка срисунком переходит на изделие, а бумага легко снимается. Изделия с рисункомподсушивают при температуре 20-25°С, промывают 1,5-2%-ным раствором соды илиаммиака, затем чистой водой, окончательно высушивают и направляют на обжиг.
Перевод деколи наповерхность пористого неглазурованного полуфабриката имеет свои особенности.Место рисунка на изделии смазывают 3-4%-ным раствором КМЦ, а лицевую сторонурисунка — мастикой (50% канифоли и 50% скипидара). Далее поступают так же, каки при надглазурном декорировании.
При нанесении слишкомтонкого слоя мастики рисунок плохо пристает к изделиям, разрывается илиискажается при переводе. Избыток мастики затрудняет снятие бумажной подкладки,способствует вскипанию красок и вызывает сморщивание или так называемую сборкудеколи при обжиге.
Широкое применениенаходит сдвижная деколь, выполненная шелкотрафаретным способом. Рисункизамачивают в теплой воде в течение 1-2 мин, накладывают на поверхность изделиялицевой стороной вверх и осторожно извлекают из-под пленки подкладочную бумагу.Затем рисунок плотно прижимают к изделию, разглаживают, сушат при температуре20- 40°С и направляют на обжиг. Использование сдвижной деколи выгодно, так какпри этом значительно сокращается продолжительность процесса декорирования(исключаются необходимость покрывать изделия мастикой, промывать их в щелочномрастворе и воде, промежуточная сушка) и повышается качество декорирования.
Заключение
Сырьевые материалы,используемые для изготовления фарфоровых и фаянсовых изделий, подразделяются напластичные и непластичные (отощающие и плавни).
К пластичным материаламотносятся: глины, каолины и бентониты. Эти материалы в соединении сопределенным количеством воды образуют пластичную массу, а после обжигаприобретают прочность камня.
К отощающим материаламотносятся: кварцевый песок, молотый кварц, молотый бой неглазурированныхизделий, прошедших обжиг (шамот), дегидратированная глина (обоженная натемпературу 600-750°С). Количество отощающих материалов влияет на пластичностьмасс и препятствует сокращению размеров изделий при сушке и обжиге.
К плавным относятсяматериалы, которые при максимальной температуре обжига или плавятся и переходятв расплав, или образуют с другими материалами массы силикаты (расплавы),способствующие образованию прочного материала. От количества образующегосярасплава зависит степень спекания материала. Плавнями являются полевые шпаты(альбит, ортоклаз, анортит), кварц-полевошпатовое сырье, пегматиты, сиениты идр.
К глинистым материаламотносятся глины, каолины и бентониты. Глины и каолины — природные материалыполиминерального состава, образовавшиеся в результате разрушения (выветривания)алюмосиликатных горных пород (полевых шпатов, пегматитов, гранитов и др.).
Глазури (эмали)предохраняют керамические изделия от загрязнения и действия кислот и щелочей,придают им декоративность, снижают влагопроницаемость. Правильно подобраннаяглазурь повышает прочность керамических изделий. Глазурь применяют в виде суспензии,содержащей тонкомолотые компоненты, нерастворимые в воде.
Глазурную суспензиюготовят из сырья с минимальным содержанием примесей. Основные компонентыглазурной суспензии: кварц, полевой шпат, каолин, т. е. те же виды сырья, что идля приготовления керамических масс, только количество легкоплавких компонентов(полевой шпат и др.) в глазурях больше, чем в керамических массах.
Материалами длядекорирования керамики являются керамические краски, ангобы, люстры.Керамические краски — это окрашенные минеральные соединения металлов с кварцем,полевым шпатом, каолином или с керамическими массами и глазурями, образованныe врезультате взаимодействия при высоких температурах.
Люстры — это тончайшиепрозрачные надглазурные пленки, переливающиеся различными цветами в зависимостиот вида используемых оксидов металлов, составляющих основу люстровых красок, иблагодаря интерференции лучей в тонком слое краски.
Ангобы — белые илицветные жидкие керамические массы, представляющие собой диспергированные вводе, окрашенные или неокрашенные частицы глиняной массы.
Все сырьевые материалы,кроме обогащенного каолина, подвергаются сортировке, т.е. удалению из нихпримесей. Из глины отсортировывают куски, содержащие большое количествопосторонних включений (корни растений, торф, уголь) или сильно запесоченные, изполевого шпата и кускового пегматита — куски с железистыми включениями,кварцем, слюдой. При сортировке боя (черепка) изделий удаляют черепки сжелезистыми выплавками и другими включениями.
При изготовлении фарфоровойи фаянсовой посуды используют в основном два метода формования: формование изпластичной массы с использованием гибсовых или синтетических форм и метод литьяиз шликера в гибсовые формы.
Методом формования изпластичных масс изготовляется 95-97%, а методом литья из шликера в гибсовыеформы – 3-5%. Метод прессования изделий из пресс-порошка в металлическихпресс-формах применяется очень редко.
Сушкой называется процессудаления влаги из материалов испарением. При сушке керамических изделийуменьшается их объем (воздушная усадка) за счет уменьшения толщины гидратныхоболочек глинистых частиц, повышается прочность сырца.
Сушка изделий обычноразделяется на два периода. Первый — подвялка изделий. В этом периоде сушкаосуществляется до кожетвердого состояния массы. Влажность изделия в результатеподвялки составляет около 18%. После подвялки во многих случаях (в зависимостиот характера керамического материала) непосредственно идет оправка изделия.Второй период — окончательная сушка до влажности 2-6%. Для созданиярационального режима сушки в каждом конкретном случае необходимо учесть видкерамической массы, характер отформованного изделия, его размеры, толщину,конфигурацию.
Керамические изделияподвергают преимущественно двукратному обжигу, но существует и однократныйобжиг изделий. На однократный обжиг поступают изделия, прошедшие сушку иглазурирование. При двукратном обжиге на первый (утельный) обжиг поступаютвысушенные неглазурированные изделия, на второй (политой) обжиг поступаютизделия, прошедшие утельный обжиг и глазурирование, т.е. изделия, на обожженныйматериал которых нанесена глазурная суспензия.
Декорирование изделий впроизводстве керамики осуществляется в основном после высокотемпературногообжига, который окончательно формирует керамическое изделие. Существуетмножество способов декорирования изделий после сушки и первого обжига, которыепо их воздействию на поверхность изделия подразделяются на текстурное (рельефноеи фактурное) и гладкое декорирование/>
Список использованнойлитературы
1. Французова И.Г.Общая технология производства фарфоровых и фаянсовых изделий бытовогоназначения. – М.: Высшая школа, 1991. – 192 с.
2. Мороз И.И.Фарфор, фаянс, майолика. – К.: Техніка, 1975. – 352 с.
3. Блех Р.,Глейхманн А. и др. Технология тонкой керамики. – М.: Легкая и пищеваяпромышленность, 1983. – 184 с.
4. Будников П.П.,Геворкян Х.О. Обжиг фарфора. – М.: Стройиздат, 1972. – 130 с.
5. Визир В.А.,Мартынов М.А. Керамические краски. – К.: Техніка, 1964. – 234 с.
6. Миклашевский А.И.Технология художественной керамики. – Л.: Стройиздат, 1981. – 323 с.
7. Гальперина М.К.,Павлов В.Ф. Глины для производства керамических изделий. – Техническаяинформация ЦНИИТЭстрома. – М.: 1971. – 58 с.
8. Кингери У.Д.Введение в керамику. – М.: Стройиздат, 1967. – 243 с.
9. Магидович В.И.Полевошпатовое сырье, его генетические типы и принципы оценки. – М.: Наука,1964. – 274 с.
10. Беркман А.С.,Городов Н.Н., Маргулис С.Л. Декорирование фарфора и фаянса. – М.:Росгизместпром, 1957. – 342 с.
11. Колотій П.В.Декорування виробів з фарфору та фаянсу методом аерографії. – К.: Легкапромисловість, 1972. – 67 с.
12. Мороз И.И.,Олейник Л.Л., Порядкова З.Л. Выбор керамических материалов для бытовой посудыпо прочным показателям. – М.: Стекло и керамика, 1972. – 45 с.
13. Орлов Е.И.Глазури, эмали, керамические краски и массы. – М.: Гизместпром, 1967. – 126 с.
14. Сень З.П., МорозИ.И. Скоростной обжиг фарфоровых изделий в конвейерных печах. – К.: УкрНИИНТИ,1968. – 120 с.
15. Фадеева В.С.Формуемость пластичных дисперсных масс. – М.: Госстройиздат, 1961. – 382 с.
16. Милдс М., ЛаушкеР. Роспись фарфора. – М.: Легкая индустрия, 1971. – 139 с.
17. Грибовский П.ОГорячее литье керамических изделий – М.: Госэнергоиздат, 1961. – 400 с.
18. Лысин Б.С.Производство фарфора и фаянса. – К.: Феникс, 1989. – 413 с.
19. Пулиезо С.Г.Технология фарфорово-фаянсового производства. – М.: Гизместпром, 1940. – 523 с.
20. Августиник А.И.Керамика. – М.: Промстройиздат, 1957. – 488 с.