Заняття №36

Тема:Технологія тонкокам’яних виробів та архітектурно-художньої кераміки.

Мета:Ознайомитися з технологією виготовлення тонкокам’яних виробів та архітектурно-художньої кераміки.

Пояснити:як виготовляють тонкокам’яні вироби та архітектурно-художню кераміку.

Тип заняття:лекція.

Література:Мороз И.И. Технология фарфоро-фаянсовых изделий. Глава 12;

Французова И.Г общая технология производства фарфоровых и фаянсовых изделий бытового назначения.

План лекції

1. Характеристика тонкокам’яних виробів.

2. Склади мас, ангобів та глазурей.

3. Способи формування, ангобування.

4. Сушіння, глазурування, випал.

5. Класифікація архітектурно-художніх виробів.

6. Сировина.

7. Приготування маси та формування виробів.

8. Сушіння, випал, декорування.

1. До кам’яно-керамічних відносять вироби, які відрізняються щільним, спеченим, непрозорим матеріалом з дрібнозернистим або раковистим зломом. Ці вироби характеризуються газо- і водонепроникненість і зустрічаються вони в глазурованому і неглазурованому вигляді. Окрас – сірий, жовтий, бурий, червоний або жовто-коричневий і залежить вона в домішок в вихідних матеріалах.

Кам’яно-керамічні вироби поділяють на грубі та тонкокамяні.

Тонкокамяні відрізняються від кам’яних, тим що вони володіють однорідною будовою, раковистим зломом, окрас в них природній. Камяні керамічні вироби відрізняються високою механічною міцністю, термічною стійкістю, а також володіють кислото- та лугостійкістю. Пористість в них складає 0,05-2,5% (по водопоглинанню).

2. В якості вихідних пластичних матеріалів для виробництва кам’яно-керамічних мас служать тугоплавкі або вогнетривкі пластичні глини, які володіють низькими температурами спікання і великим інтервалом спікання (400⁰С). для надання світлого відтінку в масу вводять каолін.

Наявність глинозема сприяє підвищенню механічної міцності та термостійкості. Утворення при випалі муліту, зв’язано з внесенням в масу глинистих речовин, сприяє підвищенню технічних властивостей матеріалу. Однак в даному випадку виникненя муліту в результаті розкладення глинистих речовин незначне внаслідок низької температури випалу кам’яних мас (в порівнянні з фарфором).

В якості вихідних спіснюючих матеріалів застосовують бій бракованих виробів або шамот (24-45%). Внаслідок того, що в шамоті міститься муліт, який утворився в процесі попереднього випалу при виготовленні шамота, цей компонент забезпечує значну термостійкість камяній масі. При виготовленні кам’яних мас шамот не піддається тонкому помелу. Для виробів, які застосовуються де перепад температур відсутній в якості спіснюючих матеріалів застосовують тонкомелений кварцовий пісок, який покращує вологовіддачу при формуванні виробів литтям.

В якості плавнів застосовують пегматит та польовий шпат. Їх вводять в склад кам’яних мас в кількості в 2-3 раза менше ніж у фарфорові, так як вихідні глини містять велику кількість плавнів (до 15%).

З метою підвищення кислото- та лугостійкості, а також для підвищення термостійкості в маси вводять тальк до 30% (3MgO*4SiO₂*H₂O).

Камяні вироби можуть бути виготовлені із одних тугоплавких, так званих камяноробних глин (часовярська, миколаївська), які за складом відповідають кам’яним масам.

Вихідні матеріали для поливи, ті що і для мас, тобто: пластичні глини, каоліни, кварцовий пісок, польовий шпат, тальк, тобто поливи які відносяться до польовошпатовим. Також застосовують соляну поливу.

3. Приготування кам’яно-керамічних мас ведуть у вигляді шлікера, в тістоподібному стані у вигляді порошків. Камяні керамічні маси формують литтям, пластичним та напівсухим способами. Випал для отримання глазурованих тонкостінних виробів проводять в два прийома: утельний або бісквітний при температурі до 900⁰С (водопоглинення 20-22%); политий або глазурний при температурі 1230-1300⁰С.

На колір кам’яних мас (окрім їх склада і характеру домішок, які містяться в вихідних пластичних матеріалах) великий вплив здійснює характер газового середовища печі (окисний або відновлюючий), тобто маси з великим вмістом трьохвалентного заліза в окислювальному середовищі набувають жовтого або коричневого окрасу, а в відновлюючому – сірого.

4. Кам’яно-керамічні вироби глазурують з використанням польовошпатових сирих полив з температурою початку розливу 1160-1180⁰С. також піддають глазуруванню соляною поливою з температурою розливу 1200-1250⁰С.

Основу соляної поливи складає кухонна сіль, яка при випалі в присутності парів води розкладається з утворенням оксиду натрію.

2NaCl+H₂O=2HCl+Na₂O

При цьому утворений оксид натрію, вступаючи в взаємодію з силікатами матеріала (в процесі випалу), дає глазуровану поверхню. Соляну поливу на матеріал наносять слідуючим чином: під час проходження випалу в період витримки максимальної температури вносять кухонну сіль разом з деревяною стружкою, так як реакція утворення оксиду натрію супроводжується поглинанням водяних парів. В окислювальному середовищі соляна полива набуває жовто-коричневого відтінку, а в відновлювальному – сірого.

В залежності від призначення тонкокамяні керамічні маси глазурують прозорими або глухими поливами, кольоровими або безкольоровими, кристалічними.

Тонкокамяні маси легше піддаються декоруванню через низьку температуру випалу, тут може бути використана велика палітра фарб.

Тонкокамяні вироби типу «веджвуд». Ці вироби звичайно ангобуємі кольоровою світло-синьою, жовто-зеленою або базальтово-чорною масою і оброблені штучно виконаними накладними фігурними прикрасами білого кольору. Вони представляють собою начебто наслідування камеям, грецьким і ентруським вазам, а також природному камінню (мармуру базальту, яшмі).

Веджвудський посуд, який володіє чорним кольором, носить назву «єгиптіана»; посуд кольору соломи або тросніка – бамбо; посуд, матеріал якої нагадує базальт, називається базальтовою, а під яшму – яшмовою.

5. До архітектурно-художньої кераміки відносять керамічні вироби(в першу чергу із теракотових та майолікових мас), які призначені для декоративногоо оформлення екстерєра і інтер’єра споруд, виставок, парків, садів.

По щільності матеріала, що відносяться до архітектурно-художньої кераміки можуть бути розділені на дві групи:

-пористі де водопоглинення вище 5% (теракотова скульптура, фасадні плитки);

-щільні де водопоглинення нище 5% (плитка для підлоги, коврова мозаїка).

Переваги архітектурно-художньої кераміки: декоративність, довговічність, атмосферостійкість, міцність і різноманітність, яка дає можливість застосування цієї кераміки у всіх частинах будівлі та дешевизна.

Недоліки архітектурно-художньої кераміки: велика крихкість та значна обємна маса, інколи вносять в якості спіснюючих домішок речовини органічного походження – подрібнене вугілля та деревяну стружку. При випалі вони вигорають збільшуючи пористість матеріала, що призводить до зменшення обємної маси.

6. Основною сировиною для виробництва архітектурно-художньої кераміки є пластичні матеріали у вигляді глин, які містять значну кількість плавнів та спіснюючих домішок. Використовують глини, які володіють невисокою повітряною усадкою до 5%, також повна усадка включаючи усадку при випалі – до 8,5%. Крім того потрібно, щоб в складі цих глин не було розчинних солей. Спіснюючими домішками служить кварцовий пісок, штучні спіснюючі матеріали у вигляді шамота (із тугоплавких глин) і боя виробів, а також капсельний бій.

В якості пігментів застосовують охристі глини, марганцева руда, хромистий залізняк і інші речовини мінерального походження. Для отримання 1м² архітектурно-художньої кераміки затрачують в середньому 300кг глиняної сировини і приблизно 40кг гіпса (в випадку формування в гіпсових формах).

7. Перед формування глину піддають вилежуванню, а потім сушці в сушильних барабанах, після чого її направляють на подрібнення.

Віддозованіподрібнені вихідні пластичні і непластичні матеріали змішують і зволожують у змішувачах і зволожувачах. Причому при пластичному формуванні масу піддають гомогенізації в вакуум-апаратах, де у випадку необхідності отримання простих геометричних форм одночасно ведеться і формування маси. Потім отримана після вакуумування «валюшка» піддається вилежуванню на протязі 8-10 діб. Якщо в процесі гомогенізації отримуються достатньо формувальні властивості маси, то можна зразу приступити до формування.

Формування ведуть переважно пластичним способом і напівсухим пресуванням. Але можна використовувати і лиття.

Пластичне формування ручним способом в гіпсових формах здійснюється головним чином при виготовленні виробів складного профілю і обмеженого використання (скульптурні прикраси). Звичайно при ручному формуванні масу вологістю до 25% збивають у великі глиби з послідуючим розрізанням їх на пласти (за допомогою дроту та деревяних рейок) або використовують горизонтальні шнекові глиномішалки (стрічкові преси), звідкіля маса виходячи із мундштука у вигляді безкінечної стрічки, автоматично розрізається на окремі пласти («валюшки»). Отримані пласти із керамічної маси вручну з силою закидають в гіпсову форму, стараючись при цьому заповнити всі заглиблення; через 1-2 год (крупні вироби 4-6год) легким постукуванням напівфабрикат відділяють від форми і поміщають на окрему деревяну підставку. Якщо вироби глибокого профілю, куски маси набивають в форму «внатир». Вироби складного профілю формують по частинам з послідуючим зєднанням цих частин, користуючись густим лікером, який складений із вихідної маси.

Формуванням литтям в гіпсових формах здійснюється для виробів особливо складного профілю. Вологість маси в цьому випадку складає 32-35%.

Формова напівсухим пресуванням (вологість 7-12%) дає можливість виготовити тонкостінні крупні вироби (до 60кг), які мають складний рельєф та жорсткі ребра. Ця формовка застосовується при виготовленні плитки.

Відформовані вироби звичайно сушать на стелажах в відкритих сушарках (при формуванні напівсухим способом відпадає необхідність в сушці через невелику вологість сирцю).

Вироби з плоскою поверхнею після пластичного формування для попередження великої повітряної усадки сушать попарно або в штабелях (6-12шт), а вироби великих розмірів сушать попарно під навантаженням. Після підв’ялювання (до вологості 6-12%) вироби захищають, приклеюють окремі деталі і сушать в механічних сушарках до 4-5% вологості.

Якщо поверхню необхідно зафарбувати або ангобу вати, то в цих випадках використовують очищене від пилу підв’ялений або висушений виріб.

Випал архітектурно-художньої кераміки проводять в печах періодичної дії і в тунельних печах.

8. В процесі випалу на початку першого періода проходе бурне виділення водяних парів, що приводить до запарювання виробу і полегшенню утворення вицвітів. Для попередження цього явища тут потрібно підтримувати посилену тягу. Середнього динний підєм температури в даній стадії випалу складає 18-20⁰С проти середнього підєма температури в 2 періоді (в стадії найбільш високої температури випалу), який складає 45-50⁰С. Швидкість охолодження в тунельних печах регулюється шляхом зміни швидкості проштовхування вагонеток. Швидкість охолодження в печах періодичної дії (після досягнення і витримки найбільш високої температури випалу) регулюється шляхом відключення топок.

Вигружені з печі вироби поступають на сортування, де в випадку знаходження браку, що усраняється, як наприклад засмічення і дефектів, піддають обробці на шліфувальних станках. Потім їх маркують і відправляють на склад готової продукції.

Контрольні запитання:

1. Охарактеризуйте тонкокам’яні вироби.

2. Охарактеризуйте архітектурно-художню кераміку.

3. Який склад мас, ангобів та глазурей для виготовлення тонкокамяних виробів та архітектурно-художньої кераміки?

4. Які існують способи формування та ангобування тонкокамяних виробів та архітектурно-художньої кераміки?

5. Які особливості сушіння, глазурування та випалу тонкокамяних виробів та архітектурно-художньої кераміки?