Петрова Непрод товары
.pdfСиликатообразование начинается с удаления гигроскопической во-
ды (при 100–120 °С), затем при дальнейшем нагревании образуется на-
триево-кальциевый карбонат, при 600 °С начинается выделение углекисло-
го газа, при 740–800 °С появляется расплав, активно взаимодействующий с кремнеземом, образуется метасиликат. Заканчивается силикатообразова-
ние при температуре около 1000 °С. Стеклообразование протекает при температуре 1150–1500 °С и отличается большей интенсивностью диф-
фузных процессов. Стекломасса становится более прозрачной и подвиж- ной, но в ней еще много газовых и твердых включений. При осветлении стекломасса освобождается от газовых и воздушных включений. Осветле-
ние проводят при температуре 1450–1500 °С, при этом вязкость стекломас-
сы понижается, что облегчает удаление из нее пузырей. Гомогенизацию проводят при максимальной температуре варки одновременно с осветле- нием стекломассы. Стекломасса выдерживается в спокойном состоянии, выравнивается по химическому составу и освобождается от стекловидных включений – свилей.
Стекломассу охлаждают до вязкости, при которой из нее можно сформировать изделия (200–300 °С).
Основными факторами, ускоряющими варку стекломассы и влияю- щими на ее качества, являются температура, величина поверхности нагре- ва шихты и степень дисперсности зерен песка. Основными причинами об- разования дефектов являются неоднородный состав шихты, нарушение температурного и газового режимов варки, парциального давления в печи и стекломассе. Варку стекломассы осуществляют в печах непрерывного и периодического действия. Время варки, например, посудного стекла 16– 18 часов.
Формование изделий
В зависимости от вида, размера, массы, назначения, сложности фор- мы и химического состава изделий применяют ручной или машинные спо-
400
собы формования. Ручным способом изготовляют изделия сложной формы и высокохудожественные.
Применяют следующие методы формования изделий: прессование, выдувание, прессовыдувание, вытягивание, прокатку, литье, а также ком- бинированный метод сочленения, центробежного вращения и плавающей ленты. Стабильную форму однотипным изделиям придают в чугунных или стальных пресс-формах, внутренняя поверхность которых покрыта нержа- веющими жароупорными сплавами.
Прессование изделий производят в специальных пресс-формах, внутренняя поверхность которых может быть с рельефным рисунком или гладкой. Формы бывают неразъемные и разъемные, состоящие из двух или более частей. Методом прессования изготовляют изделия с толстыми стен- ками, закругленными ребрами и углами, плоские, цилиндрические, не- сколько суживающиеся книзу. Рисунок на поверхности изделий всегда имеет острые грани.
Выдувание – ручное (свободное) и механизированное (в формы) применяют для изготовления разнообразных изделий сложной формы, ча- ще всего полых. При ручном выдувании основным инструментом является специальная полая трубка длиной 1200–1400 мм.
При механизированном способе изделие выдувают и формуют в ме- таллической раскрывающейся форме. Формование изделия, которое имеет ножку, ручку и другие детали, проводят в несколько этапов: вначале фор- муют корпус изделия со стеблем, затем к нему присоединяют основание ножки и т.д. Этим способом изготовляют изделия разнообразные по фор- ме, размерам и сложности. Поверхность этих изделий без швов.
Прессовыдувной метод формирования сочетает прессование и выду- вание. Для прессовыдувных изделий характерно наличие шва от соедине- ния двух (или более) частей формы, что ухудшает их внешний вид и уп- рощает композицию.
401
Метод сочленения – комбинированный: элементы изделия формуют- ся отдельно, а затем сочленяются в горячем состоянии. Этот метод более производителен, но изделия часто разрушаются по месту сочленения.
Методом литья получают изделия художественно-декоративного назначения, скульптуру и оптическое стекло. Стекломассу заливают в спе- циальную форму, где она охлаждается и принимает очертания формы. Этим методом вырабатывают изделия полнотелые и пустотелые.
Методом центробежного вращения изготовляют полые, крупнога-
баритные и тяжелые изделия. Металлическую форму определенного раз- мера, установленную на вращающемся столе, заполняют стекломассой, ко- торая при вращении под действием центробежной силы равномерно рас- пределяется по стенкам формы. После формирования пресс-форму рас- крывают, изделие извлекают и подвергают соответствующей обработке.
Метод вытягивания и прокатки применяют для получения листово- го стекла.
После формования изделиям придают соответствующий внешний вид и необходимые свойства путем дальнейшей тепловой, химической или механической обработки. К такой обработке относятся отжиг, отрезка кол- пачка (для выдувных изделий), обработка края (шлифовка, огневое оплав- ление) и др.
При формовании между внутренними и поверхностными слоями стеклоизделий наблюдается значительный перепад температур вследствие быстрого охлаждения. При этом в толще стекла остаточные напряжения, которые отрицательно влияют на прочность стеклянных изделий, резко снижая ее. Во избежание этого изделие после формования подвергают от- жигу. Отжиг заключается в нагреве изделий до температуры начала раз- мягчения (530– 580 0С), выдержке при этой температуре и медленном ох- лаждении.
402
4. Характеристика ассортимента изделий из стекла
Ассортимент изделий из стекла чрезвычайно разнообразен. Можно выделить изделия бытового и промышленного назначения.
Стеклянные бытовые изделия классифицируют по химическому составу, цвету, способу формирования, форме, размерам, виду и сложно- сти декорирования, назначению и комплектности.
По химическому составу изделия бывают натриево-известковые, ка- лиево-известковые (силикатные), боросиликатные, калиево-свинцовые, боратные, алюмоборосиликатные и др.
По цвету различают стеклянные изделия бесцветные, цветные сплошные, цветные с нацветом, полутоновые и др.
По способу формования стеклоизделия подразделяют на прессован- ные, выдувные, прессовыдувные, тянутые, а также полученные методом литься и сочленения, прокатки, центрифугирования и вытягивания. Наибо- лее сложную форму имеют выдувные изделия, особенно полученные ме- тодом свободного формования.
По форме стеклоизделия делят на полые и плоские. Полые изделия могут иметь разнообразную форму в зависимости от назначения, эстетиче- ских и других особенностей, а также от метода формования. Например, графины и кувшины вырабатываются цилиндрическими, коническими, овальными, шаровидными и др.
По размеру стеклянные бытовые изделия делятся на мелкие, средние и крупные. Размер плоских изделий определяют по наибольшему диаметру (в мм), полых – по вместимости (в см3), высоких изделий (ваз для цветов) – по высоте (в мм). Размеры изделий устанавливают с учетом их назначения. К мелким относятся изделия: плоские – диаметром до 100 мм, полые – вместимостью до 100 см2 и высокие – до 100 мм. Основные размеры круп- ных изделий – соответственно, более 150 мм, более 500 см3 и более 250 мм. Промежуточное положение занимают средние по размеру изделия.
403
По видам и сложности декорирования бытовые стеклоизделия, осо-
бенно выдувные весьма разнообразны. Все рисунки, наносимые на изде- лия, объединены в соответствующие группы, каждой из которых присвоен определенный номер. Например, рисунки, наносимые на изделия из обыч- ного стекла, делят на группы. Группу сложности определяют в зависимо- сти от трудоемкости нанесения рисунка и его характера, а также от площа- ди поверхности, занятой разделкой.
По назначению бытовые стеклянные изделия делят на следующие группы: бытовая посуда, художественно-декоративные изделия и лампо- вые изделия (ламповые резервуары, ламповое стекло и столовые лампы). Бытовая посуда может быть подразделена на столовую, чайную, закусоч- ную, для вина, пива и воды, кухонную и хозяйственную.
По комплектности стеклянную бытовую посуду делят на штучную и комплектную. Штучные изделия выпускают массовыми экземплярами, различными по составу стекломассы, назначению, форме, размерам, укра- шениям и т.д. Изделия, входящие в комплект, изготовляются из стекломас- сы одного состава и цвета. К комплектным изделиям относятся наборы для вина, воды, ягод, а также приборы для карандашей и др. В них входит разное количество предметов.
Изделия и материалы из стекла промышленного назначения
Стеклянная плитка. Коврово-мозаичные плитки – это окрашенные в разнообразные цвета плоские небольших размеров изделия из глушенного и полуглушеного стека и выпускаемые преимущественно в виде «ковров», в которых отдельные плитки наклеены на бумажную или тканевую основу.
Стеклянная крошка и смальта. Стеклянную крошку получают из глушеной белой или цветной стекломассы. Для ее производства использу- ют стекольный гранулят, отходы прокатного стекла, которые подвергают дроблению и сортировке. Стеклянную крошку применяют при отделке бе- тонных поверхностей фасадов зданий.
404
Смальтой принято называть кусочки глушеного цветного стекла не- правильной формы размером до 20 мм, изготовленные литьем из расплав- ленной стекломассы или прессованные из стеклопорошка. Используется смальта преимущественно при отделке фасадов зданий, изготовлении мо- заичных панно, облицовке бассейнов, ванных комнат и других помещений с повышенной влажностью. Это самый износостойкий и непористый ма- териал, коэффициент его водопоглощения равен нулю.
Плиты стеклокристаллические (стеклокремнезит) – облицовочный декоративный материал, получаемый в огнеупорных формах из гранул стекла в смеси с кремнеземом и рядом других добавок методом кристалли- зации. Материал предназначен для внутренней и внешней облицовки вер- тикальных и горизонтальных поверхностей культурно - бытовых зданий, торговых и зрелищных сооружений, оформления интерьеров. Высокая во- достойкость и низкое водопоглощение (0,5–0,8 %) позволяют применять его для защиты цоколей зданий от воздействия атмосферных осадков.
Пеностеклом называют ячеистый строительный материал, получае- мый путем спекания тонкоизмельченного стеклянного порошка образую- щего стенки открытых и замкнутых пор, полученных путем введения в со- став пенообразователя. Пеностекло используют в качестве теплоизолятора (зданий, сооружений, холодильных камер), акустического и облицовочно- го материала.
Стеклокерамиками называют поликристаллические материалы, при- готовленные контролируемой кристаллизацией стекла. Это гибридное на- звание относится к материалам, которые вначале были произведены как стекла, а потом во всей своей массе переведены в кристаллическое состоя- ние. Их торговые названия «пирокерамика» и «фотокерамика».
Этот класс материалов характеризуется сочетанием физических и механических свойств, превосходящих свойства стекла и традиционных керамик. В отличие от обычной керамики, стеклокерамика не имеет пор, а ее кристаллы меньше размером и более однородны. По сравнению со стек-
405
лом-основой стеклокерамика тверже, не деформируется до более высоких температур и в несколько раз прочнее. Одним из первых ее применений были обтекатели ракет. Теперь широко используется стеклокерамическая посуда, которую можно переставлять из холодильника прямо на плиту. Лабораторная посуда, цилиндры двигателей и даже шарикоподшипники изготавливаются из стеклокерамики.
Тема 8.2. Керамика и изделия из керамики
План
1.Классификация и свойства керамики.
2.Основы производства изделий из керамики.
3.Характеристика ассортимента изделий из керамики.
1. Классификация и свойства керамики
Керамику (греч. кeramos – глина) можно определить как неорганиче- ские материалы, получаемые из отформованных минеральных масс в про- цессе высокотемпературного обжига. Керамика – это материалы и изделия, получаемые обжигом глин или их смесей с минеральными добавками или без них. К ним относят как изделия керамической промышленности – гли- няную посуду, фарфор, фаянс, терракоту, майолику, черепицу, керамиче- скую плитку, кирпич и сырье для их производства. Главным сырьем слу- жит глина, состоящая из небольших кристаллов гидратированных алюмо- силикатов, т.е. соединений содержащих в различных пропорциях Al2O3, SiO2, H2O, кремний.
Начиная с каменного века, изготовлялись простые глиняные сосуды как необходимая утварь для хранения пищи и воды. Наиболее широкое распространение керамика получила в Египте, Ассирии, Греции и Вавило- не. Высокохудожественной керамикой славилась и Древняя Русь. Более двух тысяч лет назад в Китае был изобретен фарфор, для получения кото- рого использовали специальные глины, поверхность которых после обжига
406
сияла естественной белизной. В XVI–XVII веках начали производить мяг- кий фарфор, напоминающий молочное стекло. В России первый завод по производству фарфора был построен в 1744 г. под руководством Д.И. Ви- ноградова. В настоящее время в России одни из самых знаменитых заводов керамической промышленности – завод им. М.В. Ломоносова в Санкт- Петербурге.
Керамику классифицируют по характеру строения, степени спека- ния (плотности) черепка, типам, видам и разновидности черепка, по назна- чению.
По характеру строения керамические товары делят на изделия гру- бой и тонкой керамики.
Изделия из тонкой керамики имеют спекшийся мелкопористый че- репок, с однородной, плотной структурой или мелкозернистой однородной структуры, белые или светлоокрашенные и подразделяются на две группы: изделия со спекшимся черепком – твердый, мягкий, костяной и фиритто- вый фарфор, тонкокаменные изделия; изделия с пористым черепком (фа- янс, майолика, полуфарфор).
Изделия грубой керамики (гончарные изделия, кирпич, черепица) имеют неоднородную структуру, крупно-зернистый пористый черепок не- однородной структуры, различаемую невооруженным взглядом, черепок имеет естественную окраску от желтых до коричневых тонов.
По степени спекания (плотности) черепка керамические изделия подразделяют на:
−изделия со спекшимся черепком, не пропускающим жидкости и газы,
сводопоглощением не более 5 %, имеющие блестящую поверхность. К ним относятся изделия из фарфора, тонкокаменные изделия;
−изделия с пористым черепком – в изломе имеют шероховатую по- верхность, непрозрачны, при ударе издают глухой звук, водопоглощение достигает 15 %. Это изделия из фаянса, майолики, полуфарфора, гончар- ные изделия.
407
Высокие эксплуатационные показатели определяют многоцелевое применение керамических материалов, как для изготовления изделий, так и для применения в качестве отделочных строительных материалов.
2. Классификация и свойства изделий из керамики Материалы, применяемые для керамического производства, приня-
то подразделять на основные и вспомогательные. Основными являются материалы, идущие для приготовления керамических масс, глазурей, кера- мических красок; вспомогательными – материалы, применяемые для изго- товления гипсовых форм, капселей.
Основные материалы делят на пластические, отощающие, плавни, глазуреобразующие и керамические краски.
Пластическими массами являются глины и каолины образующиеся в результате распада горных пород типа гранита, гнейса, полевого шпата. Каолины отличаются от глины более чистым химическим составом, мень- шей пластичностью, большей огнеупорностью. Основным минералом као- линовых глин является минерал каолинит – Al 2O3 x 2SiO2 x 2 H2O.
Глины представляют собой смесь различных минералов: каолинита,
галлуазита (Al2O3 x 2SiO2 x 4 H2O), монтмориллонита (Al2O3 x 4SiO2 x n H2O), бейделлита (Al2O3 x 3 SiO2 x n H2O), а также частиц кварца, полевых шпатов, гидрослюд, гидратов окиси железа, алюминия, карбонатов магния, кальция и др.
Отощающими материалами являются кварц, чистые кварцевые пес- ки, обожженные каолин и глина (шамот), бой керамических изделий. Они способствуют уменьшению пластичности глин, снижают усадку и дефор- мацию изделий при сушке.
Плавни понижают температуру плавления и спекания глинистых ма- териалов, придают керамическому черепку плотность, просвечиваемость, механическую прочность. В качестве плавней используют: полевой шпат, гранит, пегматит, мел, известняк, доломит, вулканические стекла (туфы,
408
обсидианы, лавы), а также искусственные силикатные стекла. Применяют и новые природные материалы, например, тальк, фарфоровые камни, а также отходы производства – шлаки, которые одновременно улучшают спекаемость масс, их прессовые и формовочные свойства, а также свойства обожженных изделий.
Глазуреобразующие материалы (глазурь) – это тонкий стекловидный слой на поверхности керамических изделий. Она предохраняет черепок от механических воздействий, улучшает его гигиеничность, придает поверх- ности изделия лучший внешний вид. Глазури бывают прозрачные и непро- зрачные (глухие), бесцветные или окрашенные.
Керамические краски применяют для украшения фарфоровых, фаян- совых, майоликовых и других изделий. Основу керамических красок со- ставляют металлы и их оксиды, которые при нагревании образуют с сили- катами, алюминатами, боратами и другими веществами окрашенные со- единения на черепке керамических изделий. По характеру применения ке- рамические краски подразделяются на подглазурные и надглазурные.
Подглазурные краски наносят на неглазурованный обнаженный че- репок, затем изделие покрывают глазурью и обжигают.
Надглазурные – наносят на черепок, покрытый глазурью и закреп-
ляют их особым обжигом при температуре 600–850 °С.
Основные свойства керамических изделий
Основными свойствами керамических изделий, определяющими их качество являются: пористость, объемная масса, твердость, белизна, про- свечиваемость, водопоглощение, механическая стойкость, термическая стойкость, химическая стойкость. Свойства зависят от состава используе- мой массы и от технологических особенностей производства.
Пористость – отношение объема пор к единице объема материала, выраженное в %, важный показатель, позволяющий установить степень за- вершенности процесса спекания керамических тел. От пористости керами- ки в значительной степени зависит ее устойчивость при воздействии агрес-
409