Производство керамических изделий

Производство  керамических изделий 

Производство керамических изделий состоит из обработки  сырья и приготовления массы, формирования изделий, сушки, обжига и декорирования.

Формование бытовых  изделий производится в основном из пластичной массы и литьем из шликера (суспензии компонентов массы в воде).

Изделия простых  очертаний (тарелки, кружки, салатники  и т.д.) формируют из пластичной массы  влажностью 20-25% на станках в гипсовых или других вращающихся формах посредством  шаблона или ролика. Изделия сложной  конфигурации, с тонкими стенками, рельефным или ажурным рисунком изготавливают отливкой жидкого шликера в гипсовые формы.

Сушка имеет целью  повысить прочность полуфабриката  и подготовить его к обжигу. Влажность доводится до 1-2%. При  слишком быстрой или неравномерной  сушке возможны деформация или образование трещин.

Обжиг формирует  структуру черепка и свойства керамических изделий. Обычно проводят двукратный обжиг. Первый обжиг - утельный – для твердого фарфора является предварительным (900-1000^оС), для мягкого фарфора (1260^оС), фаянса (1250-1280^оС), майолики (990-1100^оС) – основным, определяющим их свойства. Второй - политой – обжиг твердого фарфора (1350-1420^оС) имеет целью завершение физико-химических превращений компонентов, окончательное формирование черепка и глазури, ее зеркальный разлив. При политом обжиге мягкого фарфора, фаянса и майолики происходит плавление и закрепление глазури. Изделия из низкотемпературного фарфора закрепляют однократно. 

Сырьё для  производства керамических изделий 

Фарфор - основной представитель  тонкой керамики. Характерные признаки фарфора - белый цвет с синеватым  оттенком, малая пористость и высокая  прочности, термическая и химическая стойкость и природная декоративность. Его особенности определяются химическим составом и строением черепка, которые зависят от назначения изделия, условий их эксплуатации и предъявляемых к ним требований. 

Подготовка  сырьевых материалов

Состав керамической массы и метод ее подготовки определяют исходя из назначения из назначения изделия, его формы и вида сырья. Цель подготовки сырья - разрушение природной структуры  материалов до мельчайших частиц для  получения однородной массы и  ускорения взаимодействия частиц в  процессе фарфорообразования. Ее проводят в основном пластическим способом, который обеспечивает получение равномерной по составу массы.  

Пластичные материалы (глину, каолин) распускают в воде в  лопастных мешалках. Полученную массу  в виде суспензии пропускают через  сито (3600 - 4900 отверстий на 1 см) и электромагнит для удаления крупных включений и железистых примесей.  

Отощающие материалы и плавни сортируют, освобождают от посторонних т вредных примесей. Кварц, полевой шпат, пегматит и другие компоненты подвергают обжигу при температуре 900-1000^оС. При этом кварц претерпевает полиформные изменения, в результате которых растрескивается. Это, во-первых, облегчает помол, а во-вторых, позволяет удалить куски, загрязненные железистыми примесями, так как при обжиге кварц с примесями железистых соединений приобретает желто-коричневый цвет.  

Каменистые материалы, в том числе и фарфоровый бой, промывают, подвергают дроблению и  грубому помолу на бегунах, после  чего просеивают. Тонкий помол производят в шаровых мельницах с фарфоровыми  или уралитовыми шарами. Для интенсификации помола в мельницу вводят поверхностно-активную добавку - сульфитно-спиртовую барду (от 0,5 до 1%), которая, заполняя микротрещины, оказывает как бы расклинивающее действие. Помол ведут до остатка 1-2% на сите с 10 000 отверстий на 1 см.  

Пластичные и отощающие материалы, плавни и фарфоровый бой тщательно смешивают в мешалке пропеллерного типа. Однородную массу пропускают через сито и электромагнит и обезвоживают в специальных фильтр-прессах или вакуум-фильтрах. Полученную пластичную массу влажностью 23-25% направляют на две недели на вылеживание в помещение с высокой влажностью. При вылеживании происходят окислительные и микробиологические процессы, гидролиз полевого шпата и образование кремниевой кислоты, что способствует разрыхлению массы, дальнейшему разрушению природной структуры материалов и повышению пластических свойств массы. После вылеживания массу обрабатывают на массомялках и вакуум-прессах для удаления включений воздуха, а также пластичности и других физико-механических свойств, необходимых для формирования изделий. 

Способы формования керамических изделий

Формуют керамические изделия в основном пластическим методом и методом литья, а  также полусухим прессованием. Для  формования применяют гипсовые формы  пористостью не менее 25%. В последнее  время формы начали изготавливать  из масс на основе поливинилхлорида.

При пластическом формовании используют массу влажностью 22-24%, из которой в зависимости от формы  получают заготовки в виде пластов. Для формования применяют полуавтоматы или автоматы. При изготовлении плоских  изделий помещают глиняный пласт, который  разравнивают роликом при вращении формы. Для получения полых изделий, например чашек, заготовку массы  помещают в форму и раскатывают  специальным профильным роликом. Промежуток между роликом и формой заполняется  слоем массы необходимой толщины. Наружная поверхность изделия формуется  поверхностью формы, а внутренняя - роликом. Если на внутренней поверхности формы имеется углубленный рисунок, то он точно воспроизводится на наружной поверхности изделия.  

Методом литья в  гипсовые формы изготавливают изделия  сложной формы и емкостные, например чайники, художественно-декоративные предметы. Для получения изделий  сложной конфигурации используют разъемные  формы. Для формования методом литья  готовят сметанообразную массу - шликер влажностью 34-36%. В шликер добавляют для повышения текучести при минимальной влажности 0,1-0,2% электролита, что обеспечивает лучшее заполнение формы. Изделия изготавливают двумя способами - сливным и наливным.  

При сливном способе  шликер заливают в разъемную гипсовую форму и оставляют в ней на определенное время. Гипс быстро впитывает влагу, и на стенках формы откладываются твердые частицы, которые образуют стенки изделия. Время выдержки определяют опытным путем, оно зависит от толщины стенки изделия, толщины стенок гипсовой формы и пористости. После выдержки шликер сливают, а гипсовую форму с изделием подвергают медленной сушке.  

Полнотелые изделия  сложной формы, например ручки для  чайников, крышки, изготавливают наливным способом. Шликер наливают в гипсовую разъемную форму с соответствующими углублениями на внутренних поверхностях, где оно полностью затвердевает.  

Полусухое прессование  применяют для формирования плоских  изделий небольшой толщины, например тарелок. Подготовленную пластичную массу  высушивают до влажности 2-3%, тонко измельчают и получают порошок, в который  добавляют пластификатор. Из этого  порошка формуют изделие в  металлических пресс-формах под  большим давлением (25-30 МПа). Изделия  имеют правильную форму, точные размеры, более высокую механическую прочность  и небольшую влажность, что значительно  сокращает время сушки перед  обжигом.  

При формовании вследствие небрежного обращения, использования  изношенных форм и роликов могут  образоваться такие дефекты, как  деформация, волнистый край, концентрические  трещины, неодинаковая толщина изделий, неровность поверхности, подрыв носиков  и др. 
 
 

Сушка изделий

После формования изделия для подготовки к обжигу - заключительному и наиболее ответственному этапу производства - сушат до остаточной влажности 2-4%. При этом изделие приобретает  достаточную для обжига прочность, исключается образование внутренних напряжений, приводящих к появлению  трещин, деформации и т.д.  

Сушку проводят в  две стадии: предварительная стадия (подвяливание) - в гипсовых формах и окончательная - без форм. Плоские изделия сушат только в гипсовых формах. Корпус полых изделий после предварительной сушки до влажности 14-16% вынимают из форм, соединяют с приставными деталями смесью шликера с декстрином, после чего изделия окончательно высушивают.  

Для сушки применяют  конвейерные, конвекторные (с направленной подачей теплоносителя на изделие), радиационные (с электрическим или газовым обогревом) и комбинированные сушилки, в которых время сушки значительно сокращается.  

Теплоносителями являются воздух и лучистая энергия, выделяемая керамическими панелями и другими  поверхностями, которые обогреваются газом, реже - лампами накаливания. Все  эти сушилки характеризуются  высокой производительностью и минимальными затратами ручного труда на загрузку и выгрузку. Наиболее перспективно использование для сушки керамических изделий ультразвука, токов высокой частоты или инфракрасного излучения. Современные методы сушки позволяют регулировать температуру и время процесса в зависимости от толщины изделия.  

В процессе сушки  могут образоваться трещины (при  неравномерной влажности массы), деформация и другие дефекты.  

Высушенные изделия  перед обжигом зачищают наждачной  бумагой, удаляют швы от пресс-форм, посторонние примеси и загрязнения. После зачистки изделия обдувают сжатым воздухом для удаления пыли. 

Роспись

Трафарет представляет собой плоскостной одно-, двух- или  многокрасочный рисунок с резко  очерченными краями. Получают его  распылением краски через вырезы трафарета. Внешние признаки: в рисунке  отсутствуют мелкие детали, краска нанесена тонким слоем, детали рисунка  отделены друг от друга. 

Крытье сплошное – это покрытие корпуса изделия равномерным слоем краски; полукрытье – цветная полоса шириной 20 мм и более; нисходящее крытье – это крытье с постепенным переходом от сильного тона краски к слабому; при крытье с прочисткой в краске прочищен узор. 

Штамп – однокрасочный  графический рисунок краской  или золотом, наносимый резиновым  штампом. На фаянсовой посуде используют штамп с цветным пудражом одной или более красками. 

Печать - графический  однокрасочный рисунок, перенесенный с гравированной доски или  вала на папиросную бумагу или резиновую  мембрану, а с них на изделие. Рисунок  может быть дополнительно раскрашен  вручную одной, двумя или более  красками. Внешние признаки: – тонкий одноцветный контур, следы ручной раскраски. 

Декалькомания (деколь) представляет собой одно или многокрасочный рисунок, наносимый с помощью переводной картинки. Различают деколь обычную и сдвижную, или шелкотрафаретную. Обычная деколь едва ощущается рукой, рисунок чуть матовый с тонкой деталировкой, переходами одного тона в другой. Сдвижная деколь имеет более толстый слой краски, насыщенный цвет, однако число красок в рисунке ограничено, переходы тонов, как правило, отсутствуют. Разработаны комбинированные и золотосодержащие деколи. 

Шелкография – это одно- или многокрасочный рисунок с тонкими и точными штрихами. Получают его продавливанием краски через шелковый трафарет-сетку.

Живопись выполняется  вручную кистью или пером красками, золотом, люстрами и их комбинацией. Рисунок сочный, яркий со следами  работы кистью. Иногда рисунок наносят  по мастике. По рисунку матовым золотом  может выполняться гравировка (цировка).

Разделка рельефа  – это разрисовка всех деталей  рельефа краской или золотом.

Фотокерамика –  фотография, воспроизведенная на изделии, часто в медальоне – круглом, овальном или ином обрамлении. 

Рисунки в зависимости  от расположения (композиции) подразделяют на сплошные, бортовые, раскидные и букетом. Сплошной рисунок покрывает всю внешнюю поверхность или борт изделий, бортовой – расположен непрерывной полосой по борту, низу или посередине изделия, раскидной – это пять и более не связанных друг с другом лепков или рисунков; букетом – до трех рисунков включительно. 

Разделки выполненные надлазурными красками, закрепляют в муфельном обжигу. Затем изделия сортируют, маркируют штампом или деколью с указанием товарного знака завода, сорта, группы разделки, розничной цены. 

Изделия 1-го сорта  маркируются красной краской, 2-го – синей, 3-го – зеленой. 

Декорирование изделий 

Изделия украшают подглазурными и надглазурными красками, препаратом золота, растворами солей, красящих окислов и декоративными глазурями с последующим обжигом.  

В зависимости от характера поверхности декорирование  изделий может быть рельефным  и гладким. Рельефное декорирование - это нанесение на поверхность  изделий выпуклых ил заглубленных украшений. К выпуклым относится рельеф, получаемый при формовании путем лепки, к заглубленным - врезывание, сверление и вдавливание на поверхности. Различают гладкое декорирование по сырому черепку, подглазурное и надглазурное.  

Вид разделки зависит  от назначения и природы изделий. При выборе разделки необходимо учитывать  естественную красоту черепка, украшение  должно сочетаться с его естественными  особенностями и подчеркивать их, а не затушевывать. Для фарфора  в основном применяют гладкое  надглазурное декорирование, иногда рельефное и подглазурное.