Опрацювання виробів

Сушіння

Відформовані тим або іншим способом вироби сушать, щоб видалити з них вологу і додати напівфабрикатам необхідну механічну міцність для здійснення наступних технологічних операцій (оправлення, приставка деталей, транспортування і т.д.). Процес сушіння супроводжується усадкою - зменшенням розмірів виробів, у результаті чого вони легко витягаються з форм. Крім того, сушіння необхідно для проведення випалу виробів, тому що якщо волога з них не буде вилучена, то при нагріванні виробів у процесі випалу вона буде інтенсивно випаровуватися, що викликає розтріскування виробів.

Технологія сушіння. При сушінні волога зсередини керамічного матеріалу виходить на його поверхню і виділяється у виді пари в навколишню атмосферу. Цей процес може протікати тільки за умови, якщо тиск водяної пари на поверхні тіла, що нагрівається, більше тиску пари води в навколишній атмосфері. Процес сушіння буде продовжуватися доти, поки в керамічному матеріалі залишиться така кількість вологи, при якому тиск водяної пари на поверхні виробу стане рівним тискові пари у навколишній атмосфері, тобто установиться рівноважний стан. Якщо температура навколишньої атмосфери підвищиться, то рівноважний стан водяної пари порушиться: тиск пари в атмосфері буде менше, ніж у поверхні керамічного виробу, підданого сушінню. У результаті цього вихід води з виробу буде продовжуватися до моменту у становлення нового рівноважного стану тисків водяної пари.

Швидкість сушіння керамічних виробів не залежить від кількості води у виробі, а є функцією температури, відносній вологості та швидкості руху повітря над поверхнею виробів. Таким чином, швидкість сушіння виробу дорівнює швидкості випару води з його поверхні. Чим сухіше повітря, тим більше вологи відбирається з виробу, що висушується.

При сушінні виробів із них віддаляється гігроскопічна і механічно зв’язана (вільна) вода. У початковий період, коли з виробів віддаляється гігроскопічна вода, усадки не відбувається. У процесі подальшого сушіння віддаляється вільна вода і між частками матеріалу, що висушується, відбувається зближення (рис. 7.1), що приводить до зменшення первісних розмірів виробів на 8...12% (повітряна усадка). Та частина води, при видаленні якої відбувається усадка виробів, називається усадочною. Величина повітряної усадки залежить від властивостей керамічної маси і її вологості.

Поверхня виробів висихає швидше, ніж його внутрішні шари, тому усадка зовнішніх шарів виробів настає швидше, ніж усадка його внутрішніх шарів.

Рис. 7.1 Процес сушіння та усадки керамічної маси.

а - волога маса, б - маса у критичній точці, в - суха маса.

Нерівномірність усадки спостерігається не тільки між зовнішніми та внутрішніми шарами виробу, але і між його різними конструктивними частинами, наприклад, між підставою (ніжкою) і корпусом виробу, у результаті чого виріб деформується.

Процес сушіння в одну стадію можна зробити при температурах (до 250°С). Однак гіпсові форми не витримують таких температур. Тому в даний час в основному використовують сушіння, здійснюване у два прийоми: підв’ялювання виробів і остаточне сушіння.

При сушінні у два прийоми вироби підв’ялюють спочатку в гіпсових формах: чашки, кружки до вологості 14...16%; чайники, цукорниці, піали - до 17...19%; плоскі вироби - до 12...14%. Тривалість підв’ялювання у формах у залежності від типу виробу складає від 1 до 2 год. при температурі теплоносія від 35...40 до 65...70°С і відносної вологості від 30 до 50%. Потім виріб витягають із форми і направляють на оправлення та зачищення. Оправлення виробів роблять вручну за допомогою різачка, циклі та поролону, що змочується водою, або на спеціальних верстатах, мокрим способом.

Оброблені вироби піддають остаточному сушінню при температурі теплоносія до 110°С і його відносної вологості 40...50% до вологості не більш 2%. Сушіння виробів художньої кераміки здійснюється двома способами передачі теплоти (теплообміну): конвекцією та випромінюванням. На заводах найбільше широко використовують конвекційне сушіння.

Теплообмін конвекції відбувається за рахунок безпосереднього контакту теплоносія та тіла, що нагрівається.