Петрова Непрод товары
.pdfсивных сред, а также теплопроводность, что особенно важно для строи- тельных и теплоизоляционных материалов. Для фарфора пористость –
1,01–0,2 %, фаянса – 9–12 %;
Объемная масса: для фарфора – 2,2–2,4 г/см3, фаянса 1,92–1,96 г/см3.
Белизна – характерный признак высокого качества фарфоровых и фаянсовых изделий. Степенью белизны называют отношение интенсивно- сти отражения белого цвета от поверхности испытуемого образца к интен- сивности отражения белого света от поверхности эталона. Определяется визуально путем сравнения испытуемого образца с эталоном или спектро- фотометром определяют способность материала отражать падающий на него свет. Эталоном белизны служит баритовая пластинка, белизна кото- рой принята за 100 %. Белизна фарфора – 55–63 % в зависимости от сорта, костяного фарфора – не менее 80 %. Покрытие глазурью снижает белизну на 2–3 %.
Твердость глазурного слоя – характеризует прочность глазури и оп- ределяет способность материала сопротивляться вдавливанию другого, бо- лее твердого материала. Определяется по минералогической шкале Мооса, у фарфора – 6,5–7,5; у фаянса – 5,5–6,5. Фарфоровые глазури являются твердыми, майоликовые – мягкими, фаянсовые – средние.
Просвечиваемость – свойство фарфора, имеющего плотный спек- шийся черепок, определяют вне зависимости от толщины изделия. Различ- ные виды фарфоровых изделий можно сравнивать по степени просвечи- ваемости лишь при одинаковой толщине образцов, так как степень просве- чиваемости зависит от толщины. Применяемый метод основан на измере- нии коэффициента светопропускания фарфора в видимой области спектра при длине волны 540 нм. Фаянс не просвечивают, т.к. черепок пористый.
Водопоглощением называют отношение массы воды, поглощенной образцом при полном насыщении к массе сухого образца. Водопоглощение зависит от пористости материала. Значения водопоглощения (в %) для не- которых видов керамических материалов: кирпич глиняный обыкновенный
410
– не менее 8; плитки для пола – не более 4; плитки облицовочные – 12–15; канализационные трубы – не более 9; фарфоровые изделия – менее 0,5; фа- янс неглазурованный – 10–14; глиняный грубозернистый кирпич, плитка – 2–10; плотные тонкокерамические изделия – 0,2–3; техническая керамика – менее 0,1; фарфоровая химическая аппаратура – 0–0,5.
Механическая прочность – это способность материала сопротив- ляться разрушению под действием внешних сил, характеристика долго- вечности изделия. Удельная механическая прочность – отношение прило- женного усилия к единице толщины дна, определяется по методу свобод- ного падения стального шарика по дну изделия. Фаянс имеет более высо- кую, чем фарфор прочность.
Термическая стойкость – стойкость к резким перепадам температур. Она зависит от многих факторов: сырьевого состава, теплопроводности, условий нагревания и охлаждения, пористости, формы, размеров изделия. Фарфоровые изделия и глазурь должна выдерживать перепады температур от 205 до 20 °С, фаянсовые – от 145 до 20 °С (для бесцветных глазурей), от
135 до 20 °С (для цветных глазурей).
Скорость распространения звука – в фарфоровых изделиях (высо-
кий звук при ударе) в 3–4 раза выше, чем у фаянсовых (глухой звук при ударе деревянной палочкой);
Химическая устойчивость глазурей и керамических красок – должна выдерживать обработку слабыми кислотами, щелочами при обычной тем-
пературе и нагревании до 60–65 °С.
3. Основы производства керамики
Искусственный керамический материал, отформованный из глини- стого сырья, получается в результате сложных физических, химических и физико-химических изменений, происходящих при обжиге, т.е. при воз- действии высоких температур.
411
Производство керамических изделий включает следующие основные
операции: приготовление массы, формование изделий, сушку, обжиг и де-
корирование.
Глинистые материалы выдерживаются после доставки на складах в течение двух лет, удается достичь сравнительной однородности массы как по гранулометрическому, так и по минеральному составу. Приготовление керамической массы осуществляется последовательным выполнением ряда технологических процессов; очистки сырья от вредных минеральных включений, дробления, размола, просеивания через сита, дозирования и смешивания.
Одной из важнейших операций при изготовлении керамических из- делий является формование. Исходные материалы перетираются с водой до получения гелеобразной суспензии, которая затем формуется. Формуют изделия из пластических и жидких (шликер) керамических масс. В зависи- мости от влажности формовочной массы способы подразделяются на сухой (пресс-порошок имеет влажность 2–6 %), полусухой (смесь с влажностью 8–12 %), пластический (влажность массы 18–24 %) и литьевой (шликер- ный, влажность массы от 40 до 60 %).
Сухим способом изготавливают плотные керамические изделия: плитку для полов, некоторые виды кирпича, изделия из фаянса и фарфора. Полусухим способом выпускают изделия: кирпич, фасонные изделия, плитку. Наиболее экономичным и распространенным является способ пластического формования, этим способом получают: кирпич, камни, плитки, черепицу, трубы, фасонные изделия. Литьевым способом изготав- ливают керамические изделия сложно геометрической формы: сантехниче- ские изделия (раковины, унитазы, писсуары и т.д.), которые декоративные изделия, плитку для внутренней отделки помещений.
В зависимости от способа изготовления влажность сырьевых смесей колеблется в широких пределах от 2 до 60 %. Удаление воды из отформо- ванных изделий сопровождается усадочными деформациями и возникно-
412
вением внутренних напряжений. Сырые изделия просушиваются. Сушка способствует повышению прочности керамических изделий, сформиро- ванных из пластической массы или отлитых из шликера. Сушку проводят в конвекционных (конвейерных, камерных и туннельных) и радиационных сушилках при температуре теплоносителя 120–150 °С до остаточной влаж-
ности 46 %.
После сушки изделия обжигают при 1200 °С или при более высокой температуре в случае повышенного содержания глины. Обжиг керамиче- ских изделий является одним из наиболее ответственных технологических этапов, во многом определяющих свойства получаемых материалов. В процессе обжига при температуре вблизи:
– от 120 до 450 °С – происходит удаление связанной кристаллогид-
ратной воды, каолинит превращается в метакаолинит;
– от 1000 до 1200 °С – образуется соединение – силлиманит с иголь-
чатыми кристаллами или тонковолокнистыми агрегатами;
– 1100 °С – медленно плавится полевой шпат. Он заполняет пустоты,
что приводит к сжатию до 40 об.%. Затем начинаются реакции между ми- нералами глины и полевым шпатом;
– от 1200 до 1300 °С – метакаолинит разлагается на муллит и аморф-
ный кремнезем.
В результате сложных физико-химических превращений, проходя- щих при высоких температурах, образовавшиеся минералы обеспечивают керамическим изделиям механическую прочность. Для обжига использу- ются печи двух видов: туннельные (непрерывного действия) и горны (пе- риодического действия). С учетом воздушной усадки суммарные дефор- мации керамических изделий в процессе изготовления составляют 5 – 15 %. После обжига полученные изделия медленно охлаждаются.
Микроструктуру керамики после охлаждения можно сравнить с бе- тоном. Цемент и песок связывают крупные куски заполнителя – гравия. Стекло и муллит связывают частицы кварца. В фарфоре остается значи-
413
тельная пористость (до 20 %) и содержится много микротрещин. В произ- водстве строительных материалов, таких как кирпичи и черепица, непо- средственно используется естественная глина, которая наряду с назван- ными тремя компонентами содержит и многие другие примеси. В произ- водстве фарфоровых и фаянсовых изделий состав контролируется более тщательно, при этом применяются более чистые сорта глин, кремния и полевого шпата.
Керамические изделия могут быть неглазурованными и глазурован- ными. Глазурь – стекловидное защитно-декоративное покрытие на кера- мике, закрепляемое обжигом (прозрачное или непрозрачное, бесцветное или окрашенное). Глазурованные изделия могут быть одинарного обжига и двойного (на первично обожженное изделие наносится эмаль и оно под- вергается повторному обжигу). Толщина пленки глазури 0,1-0,3 мм, тол- стый слой глазури уменьшает термостойкость изделия. Глазурь повышает водонепроницаемость черепка, предохраняет его от загрязнений, повыша- ет механическую прочность и улучшает внешний вид изделия.
В результате различных вариантов сочетания технологических процессов (например, разовый или двойной обжиг), использования разного исходного материала, а также видов формовки производятся различные
виды керамических изделий, например, широкий выбор видов кера- мической плитки.
Декорирование изделий является завершающей стадией производст- ва фарфоровых и фаянсовых изделий, глазурованных керамических пли- ток, заключающийся в нанесении на белье (неокрашенный полуфабрикат) специальных разделок ручным и полумеханизированным методом. Деко- рирование изделий проводят следующими способами:
− штамп – наиболее простой способ декорирования. Рисунок нано- сится резиновым штампом. Штамп служит дополнительным украшением к другим видам раскраски, например деколи, живописи;
414
−трафарет – наносят аэрографом при помощи пластин из тонкой жести или фольги, имеющие вырезы с контурами рисунка. Может быть одно- и многоцветным;
−деколь – основное место в декорировании изделий. Переносят рису- нок на изделие при помощи переводной картинки, выполненной литогра- фическим способом;
−печать – наносят на изделие с печатного оттиска на бумаге, при этом получают графический однокрасочный рисунок, который затем раскраши- вают;
−крытье – сплошное, при равномерном покрытии краской; полукры- тье – ширина покрытия от 20 мм и более; крытые с прочисткой, когда по сплошному крытью сделана прочистка рисунка;
−живопись – нанесение рисунка кисточкой или пером ручным спосо-
бом;
−фотокерамика – рисунок в виде фотокопии видов городов, портре- тов людей;
−усик – круговая полоса краской или золотом, шириной до 1 мм; от- водка – круговая полоска шириной 1–3 мм;
−лента – круговая полоска шириной более 3 мм; в зависимости от ширины подразделяют на узкую – 4–5 мм, среднюю – 6–9 мм и широкую – 10–13, буфетную – 15–16 мм, которую наносят на фаянсовую посуду.
Взависимости от характера расположения рисунков и их количества на изделии различают разделки «букет», «раскидные», «бортовые» и «сплошные».
4.Свойства керамических материалов
Врезультате обжига формируется структура материала (спекание) и изделие приобретает необходимые физико-механические свойства. Любой
415
керамический материал является многофазной системой. В керамике могут присутствовать кристаллическая, стекловидная и газовая фазы.
Кристаллическая фаза представляет собой определенные химические соединения или твердые растворы. Эта фаза составляет основу керамики и определяет значения механической прочности, термостойкости и других ее основных свойств.
Стекловидная фаза находится в керамике в виде прослоек стекла, связывающих кристаллическую фазу. Обычно керамика содержит 1–10 % стеклофазы, которая снижает механическую прочность и ухудшает тепло- вые показатели. Однако, стеклообразующие компоненты (глинистые веще- ства) облегчают технологию изготовления изделия.
Газовая фаза представляет собой газы, находящиеся в порах керами- ки. По этой фазе керамику подразделяют на плотную, без открытых пор и пористую. Наличие даже закрытых пор нежелательно, так как снижается механическая прочность материала. Большинство видов специальной тех- нической керамики обладает плотной спекшейся структурой поликристал- лического строения, для ее получения применяют специфические техноло- гические приемы.
5. Характеристика ассортимента изделий из керамики
Изделия из керамики подразделяются на изделия из тонкой керамики и изделия из грубой керамики.
Характеристика изделий тонкой керамики
Производство изделий тонкой керамики отличается повышенными требованиями к качеству и однородности сырья, более сложными процес- сами приготовления и переработки масс, формования, тщательной отдел- кой поверхности изделий в зависимости от технологических требований и повышенными требованиями к качеству обжига. В процессе приготовле- ния масс все исходные материалы подвергают тонкому помолу (материалы
416
проходят через сито, имеющее не менее 10 000 отв/см2). После обжига из- делия имеют в изломе мелкозернистую однородную структуру.
К тонкой керамике бытового назначения относят изделия из фарфо- ра, полуфарфора, тонкокаменных масс, фаянса и майолики.
Фарфор – основной представитель тонкой керамики. Характерные признаки фарфора – белый цвет с синеватым оттенком, малая пористость и высокая прочность, термическая и химическая стойкость и природная де- коративность. Его особенности определяются химическим составом и строением черепка, которые зависят от назначения изделия, условий их эксплуатации и предъявляемых к ним требований.
Фарфор различают:
−твердый (состав, в %: каолин – 50; полевой шпат – 25, кварцевый песок – 25). Температура обжига 1300–1450 °С. Твердый фарфор обладает высокой механической прочностью, химической и термической устойчи- востью. Применяется для изготовления хозяйственных изделий (посуда), радиотехнических изделий;
−полевошпатовый мягкий (состав, в %: каолин – 25–35, кварц – 3–40,
полевой шпат – 30–35), обжигаемый при более низких температурах –
1200 °С. С увеличением содержания полевого шпата возрастает количест-
во стекловидной фазы, улучшается просвечиваемость, но уменьшается ме- ханическая прочность и теплостойкость. Мягкий фарфор имеет высокую просвечиваемость, но меньшую термическую и механическую прочность. Используют для изготовления художественных изделий и хозяйственной посуды;
− мягкий костяной (состав, в %: каолин – 20–45; полевой шпат – 9–20; костную мука (зола) – до 60). Костяной фарфор обладает высокой просве- чиваемостью, но низкой механической и термической прочностью. Чере- пок фарфора спекшийся, непористый, на изломе блестящий, раковистый, твердый. Глазурь наносится пульверизацией. При добавлении оксидов ме- таллов в массу получают костяной фарфор с цветным черепком. Неглазу-
417
рованный мягкий, используемый для производства художественных изде- лий, сувенирной посуды – бисквитный фарфор. При ударе по краю изделия фарфор издает высокий мелодичный продолжительный звук;
−бисквитный фарфор представляет собой неглазурованный фарфор;
−фриттовый фарфор – по составу напоминает стекло, т.к. не содер- жит глинистых материалов. Обладает недостаточной твердостью глазури, трудоемок технологически. Для производства посуды применяется редко.
Ассортимент бытовых фарфоровых изделий включает столовую,
чайную, бытовую посуду и прочую. Особо выделены художественно- декоративные изделия.
Столовая фарфоровая посуда весьма разнообразна по наименовани- ям, фасонам и размерам. Это – круглые и овальные блюда, вазы с крышка- ми разных фасонов, подливочники, салатники, селедочницы, тарелки, из- делия для специй. Чайная и кофейная посуда также весьма разнообразна по фасонам, размерам и декору. Основное место в ассортименте занимают чашки с блюдцами: кофейные емкостью 60, 85, 100–130 см3, чайные обык- новенные 200–250 см3, среднегабаритные 26–275 см3, крупногабаритные 300 и 350 см3 и подарочные; чайники заварочные и доливные для кипятка; бокалы с блюдцами; кофейники разных фасонов; кружки с ручкой и без ручки; пиалы; вазы для фруктов и варенья на ножке; сырницы, салфетницы
ипрочие изделия.
Комплектную посуду выпускают в виде сервизов, наборов, гарниту- ров, для нее характерно единство формы (фасона) и разделки. Сервизы и гарнитуры по назначению бывают столовыми, чайными и кофейными на 6
и12 персон. В гарнитуре больше количество предметов, чем в сервизе.
Вассортимент художественных декоративных изделий входят скульптура (фигурки людей, животных, птиц, рыб и т.д.), бюсты, настен- ные барельефы, вазы для цветов, блюда и тарелки настенные, графины для вина, памятные медали и др. Отделка чаще всего способом живописи.
418
Фаянс имеет белый или слабоокрашенный, пористый черепок, по- крытый глазурью прозрачной или цветной, не просвечиваемый даже в тон- ких слоях. Основное отличие фаянса от фарфора заключается в повышен- ном содержании глины в массе 50–65 %, кварц – 25–40 %, полевой шпат – 9–10 %. Водопоглощение – 9–12 %, поэтому фаянсовые изделия полно- стью покрываются глазурью. Обжигают его дважды; первый обжиг прово-
дят при 1230–1280 °С, затем глазуруют и обжигают вторично при 1050– 1150 °С. Различают фаянс твердый, полевошпатовый, комбинированный плавнями, в нем содержится наибольшее количество глины и каолина. При ударе по краю изделия фаянс издает низкий, глухой, быстро затухающий звук.
Ассортимент фаянсовых изделий менее разнообразен. Значительную долю занимают плоские изделия (тарелки, миски, селедочницы и др.). В основном ассортимент фаянсовой посуды представлен изделиями столово- го назначения. Фаянсовая посуда состоит из штучных и комплектных из- делий: сервизы столовые, наборы тарелок и пр.
Полуфарфор имеет полуспекшийся белый или окрашенный чере- пок, который может быть покрыт прозрачной или цветной глазурью. По структуре занимает промежуточное положение между фарфором и фаян- сом, отличаясь от фарфора обжигом не до полного спекания, а от фаянса – большей прочностью, меньшей пористостью и водопоглощением. Черепок изделий белый. В состав массы входят глинистые материалы – 45–55 %, кварц – 23–28 %, полевой шпат – 9–30 %. Водопоглощение – 3–8 %. Проч- ность полуфарфора в 5 раз меньше, чем фарфора. Применяется полуфар- фор для изготовления санитарно-технических и декоративных изделий, посуды.
Майолику получают из легкоплавких окрашенных глин и покрыва- ют легкоплавкой, не содержащий свинец глазурью. Обжиг майолики мо- жет быть однократным, если это позволяет глина и двукратным. Черепок цветной или белый, пористый, непросвечивающий. Майоликовые изделия
419