Вопрос 50Керамические товары

12.3.1. Классификация и свойстваизделий из керамикиМатериалы, применяемые для керамического производства, принятоподразделять на основные и вспомогательные. Основными являютсяматериалы, идущие для приготовления керамических масс, глазурей,керамических красок; вспомогательными — материалы, применяемыедля изготовления гипсовых форм, капселей.Качество сырьевых материалов определяется минералогическимсоставом, а также их физическими свойствами, зависящими от месторожденияи условиями залегания.

Основные материалы делят на пластические, отощающие, плавни,глазуреобразующие и керамические краски.Пластическими массами являются глины и каолины образующиесяв результате распада горных пород типа гранита, гнейса, полевогошпата. Каолины отличаются от глины более чистым хиическим составом,меньшей пластичностью, большей огнеупорностью. Основнымминералом каолиновых глин является минерал каолинит Глины представляют собой смесь различных минералов: каолинита,галлуазита, монтмориллонита Н20), бейделлита, а также частиц кварца, полевыхшпатов, гидрослюд, гидратов окиси железа, алюминия, карбонатовмагния, кальция и др.

Отощающими материалами являются кварц, чистые кварцевые пески,обожженные каолин и глина (шамот), бой керамических изделий.Они способствуют уменьшению пластичности глин, снижают усадку идеформацию изделий при сушке.Плавни понижают температуру плавления и спекания глинистыхматериалов, придают керамическому черепку плотность, просвечиваемость,механическую прочность. В качестве плавней используют полевойшпат, гранит, пегматит, мел, известняк, доломит, вулканическиестекла (туфы, обсидианы, лавы), а также искусственные силикатныестекла.В последнее время начали применять новые природные материалы,например тальк, фарфоровые камни, а также отходы производства —шлаки, которые одновременно улучшают спекаемость масс, их прессовыеи формовочные свойства, а также свойства обожженных изделий.Глазуреобразующие материалы (глазурь) — это тонкий стекловидныйслой на поверхности керамических изделий. Он предохранят черепокот механических воздействий, улучшает его гигиеничность, придаетповерхности изделия лучший внешний вид. Глазури бывают прозрачныеи непрозрачные (глухие), бесцветные или окрашенные.Керамические краски применяют для украшения фарфоровых, фаянсовых,майоликовых и других изделий. Основу керамических красоксоставляют металлы и их оксиды, которые при нагревании образуютс силикатами, алюминатами, боратами и другими веществами окрашенныесоединения на черепке керамических изделий. По характеруприменения керамические краски подразделяются на подглазурные инадглазурные.

Подглазурные краски наносят на неглазурованный обнаженный черепок,затем изделие покрывают глазурью и обжигают.

Надглазурные — наносят на черепок, покрытый глазурью, и закрепляютих особым обжигом при температуре 600—850 °С.

Основные свойства керамических изделий

Основными свойствами керамических изделий, определяющими ихкачество являются: пористость, объемная масса, твердость, белизна,просвечиваемость, водопоглощение, механическая стойкость, термическаястойкость, химическая стойкость. Свойства зависят от составаиспользуемой массы и от технологических особенностей производства.Пористость — отношение объема пор к единице объема материала,выраженное в %, важный показатель, позволяющий установить степеньзавершенности процесса спекания керамических тел. По величинепористости определяют температуру спекания керамики, интервалспекшегося состояния. От пористости керамики в значительнойстепени зависит ее устойчивость при воздействии агрессивных сред,а также теплопроводность, что особенно важно для строительных и теплоизоляционныхматериалов. Для фарфора пористость — 1,01—0,2 %,

фаянса — 9—12 %;

Объемная масса фарфора — 2,2—2,4 г/см3, фаянса — 1,92—1,96 г/см3.

Белизна — характерный признак высокого качества фарфоровых ифаянсовых изделий. Степенью белизны называют отношение интенсивностиотражения белого цвета от поверхности испытуемого образцак интенсивности отражения белого света от поверхности эталона.Определяется визуально путем сравнения испытуемого образца сэталоном или с помощью спектрофотометра определяют способностьматериала отражать падающий на него свет. Эталоном белизны служитбаритовая пластинка, белизна которой принята за 100 %. Белизнафарфора — 55—63 % в зависимости от сорта, костяного фарфора — неменее 80 %. Покрытие глазурью снижает белизну на 2—3 %.

Твердость глазурного слоя характеризует прочность глазури и определяетспособность материала сопротивляться вдавливанию другого,более твердого материала. Определяется по минералогической шкалеМооса, у фарфора — 6,5—7,5; у фаянса — 5,5—6,5. Фарфоровые глазуриявляются твердыми, майоликовые — мягкими, фаянсовые — средние.Просвечиваемость — свойство фарфора, имеющего плотный спекшийсячерепок, определяют вне зависимости от толщины изделия.Различные виды фарфоровых изделий можно сравнивать по степенипросвечиваемости лишь при одинаковой толщине образцов, так какстепень просвечиваемости зависит от толщины. Применяемый методоснован на измерении коэффициента светопропускания фарфора в видимой области спектра при длине волны 540 нм. Фаянс не просвечивают,так как черепок пористый.

Водопоглощением называют отношение массы воды, поглощеннойобразцом при полном насыщении, к массе сухого образца. Водопо-глощение зависит от пористости материала. Значения водопоглоще-ния (в %) для некоторых видов керамических материалов:

• кирпич глиняный обыкновенный — не менее 8;

• плитки для пола — не более 4;

• плитки облицовочные — 12—15;

• канализационные трубы — не более 9;

• фарфоровые изделия — менее 0,5;

• фаянс 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 сопротивлятьсяразрушению под действием внешних сил, характеристика долговечностиизделия. Удельная механическая прочность — отношениеприложенного усилия к единице толщины дна, определяется методомсвободного падения стального шарика на дно изделия. Фаянс имеетболее высокую, чем фарфор, прочность.Термическая стойость — стойкость к резким перепадам температур.Она зависит от многих факторов: сырьевого состава, теплопроводности,условий нагревания и охлаждения, пористости, формы, размеровизделия. Фарфоровые изделия и глазурь должна выдерживать перепадытемператур от 205 до 20 °С, фаянсовые — от 145 до 20 °С (для бесцветныхглазурей), от 135 до 20 °С (для цветных глазурей).

Скорость распространения звука — в фарфоровых изделиях (высокийзвук при ударе) в 3—4 раза выше, чем у фаянсовых (глухой звук приударе деревянной палочкой).Химическая устойчивость глазурей и керамических красок — определяетсяспособностью красок и глазурей выдерживать обработку слабымикислотами, щелочами при обычной температуре и нагреваниидо 60-65 °С.

12.3.2. Основы производства керамики

Искусственный керамический материал, отформованный из глинистогоырья, получается в результате сложных физических, хитоварыческих и физико-химических изменений, происходящих при обжиге,т. е. при воздействии высоких температур.

Производство керамических изделий включает следующие основныеоперации: приготовление массы, формование изделий, сушку, обжиги декорирование.Глинистые материалы выдерживаются после доставки на складахв течение двух лет. За это время разлагаются органические остатки,и под действием атмосферных факторов (увлажнения и высушивания,замораживания и оттаивания) и в результате предварительнойобработки (рыхления, камнеудаления и т. д.) удается достичь сравнительнойоднородности массы как по гранулометрическому, так и поминеральному составу. Приготовление керамической массы осуществляетсяпоследовательным выполнением ряда технологических процессов;очистки сырья от вредных минеральных включений, дробления,размола, просеивания через сита, дозирования и смешивания.Одной из важнейших операций при изготовлении керамическиизделий является формование. Исходные материалы перетираютсяс водой до получения гелеобразной суспензии, которая затем формуется.Способы изготовления, а соответственно, и применяемое оборудованиево многом определяются формовочными свойствами сырьевойсмеси, и прежде всего пластичностью. Формуют изделия изпластических и жидких (шликер) керамических масс. В зависимостиот влажности формовочной массы способы подразделяются на сухой(пресс-порошок имеет влажность 2—6 %), полусухой (смесь с влажностью8—12 %), пластиеский (влажность массы 18—24 %) и литьевой(шликерный, влажность массы от 40 до 60 %).Сухим способом зготавливают 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 являетсяспособ пластического формования, этим способом получают кирпич,камни, плитки, черепицу, трубы, фасонные изделия. Литьевым способомизготавливают керамические изделия сложногеометрическойформы: сантехнические изделия (раковины, унитазы, писсуарыи т. д.), некоторые декоративные изделия, плитку для внутренней отделкипомещений.