3. Технологія виробництва керамічних товарів

Технологічна схема промислового виробництва керамічних товарів складається з наступних основних операцій: підготовки сировинних матеріалів, отримання керамічної маси, формування виробів, сушіння, випалу та декорування.

Підготовка сировинних матеріалів включає сортування, подрібнення і збагачення тих глинистих речовин, які утворюють черепок, а також матеріалів для глазурі і керамічних фарб. Мета такої підготовки – досягнення потрібної м’якості помелу і чистоти, так як неоднорідна сировина приводить до зниження механічної та термічної стійкості, утворення ряду дефектів зовнішнього вигляду.

Отримання керамічної маси передбачає видалення надлишкової вологи зі збагаченої керамічної суспензії на спеціальних фільтр-пресах. Вологість маси при цьому зменшується з 45 – 50% до 23 – 25%.

Формування виробів здійснюється двома способами: у формі з пластичної керамічної маси і литтям з клінкеру. Перший спосіб застосовують для отримання виробів, що мають форму тіл обертання (тарілки, чашки, чайники та ін.). В даному випадку в гіпсову або пластмасову форму подається порція керамічної маси, яка потім обжимається шаблоном. Литтям з клінкеру отримують вироби більш складної форми (супові вази, блюда, салатники, глечики та ін.).

Сушка – наступний етап. Основна мета його – надання напівфабрикату необхідної для подальшої обробки механічної міцності.

Випал – одна з найвідповідальніших операцій процесу виробництва, при якій формується черепок з притаманними йому властивостями. Для більшості порцелянових виробів застосовується дворазовий випал: перший – на утель (із вторинним використанням – утилізацією тепла), другий – поливний. Випалення на утель проводиться при температурі 900 – 1000 °С, поливний – при температурі 1320 – 1450 °С. При першому випалюванні виробам придаются механічна міцність і неразмокаємість при подальшому глазурования, при другому – остаточно формуються властивості, відбувається розлив глазурі і її зчеплення з черепком.

Випал фаянсу та інших видів кераміки має ряд особливостей.Основні властивості фаянсу формуються на стадії утельного випалу; поливний випал здійснюється при більш низькій температурі. Напівпорцеляна обпалюють за одноразовою схемою з глазуруванням по сирому черепку, хоча застосовується і дворазовий випал, як для фаянсу. Випалення майоліки також може бути одно- або дворазовим, але температура випалу ще нижча. Після випалу охолоджені вироби сортують і піддають різній обробці (шліфують і полірують краї, ніжки, видаляють надглазурне засмічення, видаляють деякі дефекти, миють, сушать), а потім направляють на декорування.

Процес виготовлення керамічних виробів в ручну складається з наступних етапів: підготовки глини, приготування маси, формування виробів, випалення, глазурування і декорування (рис. 3.7).

Підготовка глини і приготування маси. Заздалегідь невеликий шматок глини, при необхідності, рекомендується обпалити і за кольором, набутим нею після випалення, визначити, яка це глина – біловипалена чи червоновипалена. Бувають чорні глини, які після випалювання стають абсолютно білими.

Визначивши вигляд глини, її треба ретельно промити, висушити, розбити молотком на дрібні шматочки і замочити гарячою водою в емальованому посуді (глиняні частки набрякають, тому заливати потрібно в два-три прийоми, поки поверхня глини не покриється водою на 4 – 5 см).

Протягом 8 – 12 годин суміш періодично перемішують, додаючи воду. Коли вода відстоїться, масу пропускають через сито кілька разів і знову дають відстоятися ще 1 – 2 дні, поки вона не ущільниться. Потім кухлем видаляють воду, що залишилася, і розливають глиняну масу в гіпсові лотки: гіпс добре вбирає воду, і глина ще більше ущільнюється. Через 3 – 4 години вибирають глину з лотків, складають пластами і накривають поліетиленовою плівкою.

Г отова для роботи глиняна маса нагадує тісто, легко відстає від руки, відбиток пальця на ній залишається чітким, не розпливається. Глина досить пластична для ліплення, коли на кільці згорнутої з неї ковбаски немає тріщин. Аби переконатися у відсутності в пром’ятій глині повітряних бульбашок, потрібно надати їй форму кулі і розрізати її тонким сталевим дротом. Якщо виявляться порожнини, глину слід пром’яти знову – до повного їх зникнення.

Перед використанням у глину вводять пісні і флюсові добавки. Як пісну добавку використовують кварцовий пісок, мелений черепок, подрібнений шамот (глина, обпалена при температурі 1350° С); вони сприяють зниженню усадки. Флюсові матеріали – польові шпати, пегматит, мів, вапняк та інші – додають для зниження температури випалення, підвищення термічної стійкості і прос-

Рис. 3.7. Схема процесу виготовлення вічуваності. Формувальна

керамічних виробів маса повинна мати воло-

гість 20 – 25%.

Інструменти й пристосування. Для виготовлення керамічних виробів застосовуються ті ж інструменти, що і при ліпленні з глини, – стеки і кільця (див. рис. 3.8).

Рис. 3.8. Стеки і кільця для роботи з пластичним матеріалом

Існують декілька способів формування керамічних виробів: вільне ліплення; вільне формування на гончарному крузі; пластичне формування ручним відтиском у формі; пластичне формування в гіпсовій формі, що обертається, за допомогою шаблону, що формує; лиття в гіпсові форми, штампування.

Вільне ліплення – прадавній спосіб виготовлення керамічних виробів: з приготованого глиняного тіста вручну ліплять різні фігурки, інколи – горщики великих об’ємів.

Вільне формування на гончарному крузі полягає в механічній дії рук гончаря на заготовку глини у вигляді пластичного тіста (рис. 3.9). Підготувавши гончарний круг до роботи, кладуть точно в центр заготовку з глини у формі кулі. Включають мотор і, змочивши руки, остаточно центрують глину, аби при обертанні круга вона залишалася нерухомою. Потім глину треба добре пром’яти: витягнути її у високий конус і знову надати форму кулі. Операцію повторюють кілька разів, поки маса не стане щільною і однорідною. Після такої первинної обробки заготовки приступають до формування внутрішньої порожнини.

В середині глиняної кулі, плавно натискуючи великими пальцями, роблять циліндрове заглиблення і поступово розширюють його до необхідних розмірів.

Потім витягують циліндр до потрібної висоти. Працюють, як правило, обома руками: одна – усередині, інша – зовні. Руки, між якими знаходиться стінка циліндра, переміщають від дна вгору, добиваючись потоншення стінки поступовим зближенням їх. В процесі ліплення руки необхідно постійно змочувати водою, аби вони добре ковзали по глині. З отриманого циліндра формують задуману посудину.

Пластичне формування ручним відтиском здійснюється за допомогою гіпсових форм. Вони можуть бути відкритими і роз’ємними; відкриті застосовують для формування плоских виробів, роз’ємні – при виготовленні виробів складних форм (посудина, скульптура). Форму заповнюють глиняним тестом і розминають його від центру до країв.

Рис. 3.9. Послідовність формування виробу на гончарному крузі

Пластичне формування в гіпсовій формі, що обертається, за допомогою шаблона здійснюється таким чином.

Форму, що складається з двох половин, в зібраному вигляді насаджують на центр гончарного круга і закладають в неї необхідну для виготовлення виробу кількість глиняного тесту. Потім в порожнину форми обережно опускають формувальний шаблон і приводять круг в обертання. Шаблон рівномірно розподілить глиняну масу на внутрішній стороні форми, після чого його виймають, форму знімають з круга, сушать, розкривають, відділяють від неї виріб і продовжують подальшу обробку – приставляють деталі (носики, ручки і так далі). Так виготовляють фарфорові і фаянсові вироби.

Формування шляхом шлікерного лиття в гіпсові форми базується на властивості гіпсу вбирати вологу і здатності глини при зниженні вологості переходити з рідкого шлікера в стан пластичного тіста. Спочатку готують шлікер – масу з глини, замішаної на воді до рідкої консистенції.

Суміш проціджують через сито з невеликим розміром вічок і заливають в гіпсову форму. У ній шлікер витримують до утворення заданої товщини шару глиняної маси, після чого залишки шлікера зливають, а на внутрішній стороні форми залишається шар глиномаси. Цей шар шлікера, що загуснув, є відформованим порожнистим керамічним виробом, який у міру висихання зменшується і відділяється від стінок форми. Приставні деталі – носики, ручки, кришки і тому подібне – зручно формувати в багатогніздових гіпсових формах.

При виготовленні керамічних виробів складної конфігурації часто комбінують способи формування. Поєднання пластичного способу формування в обертовій гіпсовій формі з металевим шаблоном зі шлікерним литвом широко поширене при виготовленні чайників, чашок, глеків та інших порцелянових і фаянсових виробів, що складаються з корпусу і приставних деталей. Задимлену кераміку отримують поєднанням шлікерного литва з пластичним формуванням.

Після формування виріб декорують, висушують і обпалюють.

Випалення кераміки. Обпалюють глиняні вироби в звичайній печі, в голландській або муфельній. Найкраще для цього підходить невелика муфельна піч. Нагрівається вона до 900° С. Про те, як нею користуватися, детально розказано в інструкції, яка додається до кожної печі.

Перше випалення (утиль) робиться після того, як покритий ангобами виріб підсохне. Триває воно від 2,5 до 7 годин. Потім піч вимикають, виріб виймають, коли він остигне, інколи наступного дня.

Таким чином отримують теракоту, колір якої залежить від глини, температури і режиму випалення.

Обробка кераміки після випалення. Теракота легко обробляється шліфувальною шкіркою, гострим сталевим інструментом, рифлями. Її можна підфарбовувати фарбами темпер або аквареллю, розведеними на молоці. Проте найчастіше теракоту покривають глазур’ю, яка потім закріплюється другим випаленням.

Глазур є тонким (0,1 – 0,3 мм) склоподібним покриттям, що утворюється на поверхні керамічного виробу в результаті наплавлення легкоплавких силікатних з’єднань. Глазур можна класифікувати за різними ознаками температурою випалення – легкоплавкі і тугоплавкі; за способом виготовлення – сирі і фритовані; за використанням – фарфорові, фаянсові, майолікові, гончарні; за складом – польовошпатові, борові, борово-лужні, борово-свинцеві, борово-свинцево-лужні, сольові; на вигляд – блискучі, матові, кристалічні, кракле, кольорові, відновні; за просвічуванням – прозорі і глухі (емалі).

Покривши виріб глазур’ю, його знову ставлять в муфельну піч, але на більш тривалий час. Після випалення з глазур’ю кераміка набуває красивого блиску.

Декорування є завершальною стадією виробництва порцелянових і фаянсових виробів, яка полягає у нанесенні на чистий напівфабрикат спеціальних прикрас ручним і напівмеханізованим методами. Є багато видів декорування керамічних виробів (рис. 3.10). Керамічні вироби декорують керамічними фарбами, люстрами, препаратами золота, срібла.

Керамічні фарби наносять кистю (живопис) і напівмеханізованим способом (трафарет, штамп). Вусик, відводка, стрічка – безперервні кругові смуги (вусик шириною 1 мм, відводка – від 1 до 3 мм, стрічка – від 4 до 10 мм).

Трафарет наносять аерографом за допомогою пластин із тонкої жерсті чи фольги, вирізи яких мають контури, що відповідають бажаному одно- чи багатоколірному малюнку.

Криття має такі види: суцільне (виріб покритий рівномірним прошарком фарби); напівкриття (виріб покритий фарбою шириною від 20 мм і більше); криття з ослабленням тону фарби до краю виробу; криття з прочищенням (на суцільному критті зроблене прочищення малюнка); криття з прочищенням і забарвленням фарбами й золотом.

Печать наносять на виріб як графічний відбиток малюнка металевої дошки чи валу машини на папір, при цьому одержують графічний однокольоровий малюнок, який розфарбовують однією чи кількома фарбами.

Штамп є найпростішим видом декорування. Малюнок дрібний, простий, одноколірний (рідше – багатоколірний), що повторюється. Наносять гумовим штампом із фарбою, але частіше золотом.

Декалькоманія (деколь) займає основне місце в декоруванні виробів. На виріб переносять малюнок за допомогою перекладної картинки, виконаної літографічним або шовкотрафаретним способом. На підкладковий папір наносять ацетицелюлозну плівку з малюнком. При змочуванні ця плівка відокремлюється від паперу і залишається на виробі. У процесі муфельного випалювання плівка згорає, а фарба сплавляється з поверхнею виробу.

При шовкографії малюнок друкують через шовкову сітку, на яку накладають трафарет. Виріб підводять під шовкову сітку, гумовий ролик із фарбою, проходячи через сітку, продавлює її у вирізи трафарету, й у такий спосіб малюнок переносять на виріб.

Живопис виконують пензликом або пером ручним способом. Залежно від складності живопис буває простим і високохудожнім.

Рис. 3.10. Основні види прикрас керамічних виробів: 1 – відводка;

2 – стрічка; 3 – трафарет; 4 – штамп; 5 – криття суцільне; 6 –

декалькоманія; 7 – розпис рельєфу; 8 – живопис; 9 – печатка

Фотокераміка – прикраса у вигляді портретів, пейзажів, перенесена на виріб із фотопластин. За допомогою фотокераміки на виробі можна відтворити портрети людей, види міст тощо.

Арабеска – вузький бортовий орнамент фарбою або золотом, нанесений від руки.

Відблиски – рельєфні мазання безбарвною фарбою для підкреслення світлих деталей малюнка.

Залежно від характеру розташування на виробах малюнки підрозділяють на букет, розкидні, бортові і суцільні (рис. 3. 11).

Букет складається з малюнків до трьох включно; розкидні – з малюнків від п’яти і більше; бортові – найчастіше по борту виробу орнаментальна безперервна прикраса.

Всі малюнки наносять на виріб як окремо, так і в різних поєднаннях. Малюнки на кераміці ділять на групи залежно від складності. Вироби з порцеляни і фаянсу без оброблень називаються білизною.