Тема 7. Керамические изделия. Фаянсовые изделия. Тонкокаменные и полуфарфоровые изделия. Майолика. Гончарные изделия

Фаянсовые изделия. Фаянсовые изделия отличаются от фарфоровых большей по­ристостью (9-12 %) и меньшей механической прочностью (от 60 до 100 МПа при сжатии и от 0,1 до 0,3 МПа при изгибе). При легком ударе издают глухой звук и не просвечивают даже в тонких слоях; плотность фаянсовых изделий находится в пределах от 1,9 до 2 г/см³.

Схема приготовления фаянсовой массы, формования, сушки, обжига, декорирования и сортировки фаянсовых изделий в основ­ном аналогична схеме производства фарфора. Эти изделия под­вергают двукратному обжигу; утельный проводят при более высо­кой температуре (1250-1280 °С), чем политой (1140-1180 °С). При обжиге их тщательно устанавливают в капсели на специаль­ные подставки – полозки. Глазуруют фаянсовые изделия легко­плавкими глазурями методом окунания.

По составу, структуре и свойствам фаянс делят на твердый и мягкий глинистый и известковый. Твердый фаянс – полево­шпатовый, получают его из массы с повышенным содержанием глинистых веществ – от 45 до 60 %, полевого шпата – от 5 до 15, кварца – от 25 до 40%. Мягкий фаянс – известковый, со­держит глинистых веществ от 35 до 55 %, кварца – от 30 до 40, мела и доломита – от 15 до 20 и боя – от 5 до 7 %. В глинистом фаянсе больше пластических веществ (75-85 %) и меньше квар­цевого песка.

Наиболее распространен твердый фаянс, характеризующийся наибольшей механической прочностью. Посудохозяйственные изделия относятся к твердому фаянсу. Формуют их пластическим методом. Формирование фаянсового черепка завершается при утельном обжиге. При этом изделие приобретает высокую проч­ность и сохраняет пористость, необходимую для глазурования. Обжиг при максимальной температуре проводят в слабоокисли­тельной или нейтральной среде. Цель политого обжига – равно­мерное расплавление глазури по всей поверхности и закрепление ее. Политой обжиг ведут в окислительной среде, чтобы изделия не приобрели серый цвет вследствие конденсации смолистых ве­ществ.

Благодаря незначительному содержанию в массе плавней и невысокой температуре обжига стекловидная фаза развита слабо. Зерна дегидратированного глинистого вещества и кварца цеменируются небольшим количеством расплава, образующегося при взаимодействии легкоплавких веществ с глиной и кварцем. При этом образуются поры, обусловливающие глухой звук при ударе и повышенное водопоглощение черепка.

Декорируют фаянсовые изделия более простыми подглазурными видами украшений. По сложности разделок их подразде­ляют на семь групп – с 1-й по 7-ю и одну дополнительную – 7а.

По назначению фаянсовые изделия делят на посуду и художе­ственно-декоративные изделия. Фаянсовая посуда, прежде всего чайная и кофейная, менее разнообразна по сравнению с фарфоро­вой. Подразделяют ее по тем же признакам – форме, размерам, комплектности и т. д.

Требования, предъявляемые к качеству фаянсовых изделий, аналогичны требованиям, которым должны соответствовать фар­форовые изделия.

Фаянсовые изделия не просвечивают и имеют пористый чере­пок белого цвета с желтоватым оттенком. Термостойкость их не менее семи теплосмен, а высококачественных изделий – не менее восьми.

В зависимости от внешнего вида, физико-механических пока­зателей, а также наличия, размера, количества, характера и ме­стонахождения дефектов фаянсовые изделия подразделяют на изделия 1, 2, 3-го сортов, а также на изделия высшей категории качества.

Дефекты, встречающиеся на фаянсовых изделиях, аналогичны дефектам фарфоровых изделий. Однако некоторые дефекты че­репка и глазури оказывают на них более отрицательное влияние, чем на фарфоровые, вследствие большей пористости черепка. К таким дефектам относятся, например, цек, плешины. При нали­чии их черепок быстро загрязняется, ухудшается внешний вид изделия и снижаются его санитарно-гигиенические свойства.

Фаянсовые изделия могут иметь и специфические дефекты: сухость глазури, летелый край и следы от кассет, полозков, гре­бенок, крестиков, возникновение которых обусловлено пористо­стью черепка и особенностями производства.

Сухость глазури напоминает отсутствие на некоторых участках изделия глазурного слоя; поверхность в этих местах ше­роховатая. Возникает вследствие повышенной пористости черепка и применения легкоплавкой глазури, которая впитывается в тол­щу черепка. Участок с таким дефектом сильно загрязняется.

Летелый край – отсутствие глазури на небольших уча­стках поверхности изделия, чаще всего на краю или ножке. Напоминает дефект плешины, но отличается от него резкими, неоплавленными гранями в месте отскока глазури. Образуется в тех слу­чаях, когда коэффициент термического расширения глазури мень­ше, чем черепка; при охлаждении глазурный слой растрескивается и отскакивает.

Следы от кассет, полозков, гребенок и крестиков появля­ются при установке фаянсовых изделий в капсели для политого обжига. Они чаще всего бывают на ребрах или оборотной стороне плоских изделий. Этот дефект особенно опасен, если поверхность черепка остается незаглазурованной.

На фаянсовых изделиях не допускаются такие дефекты, как подрыв приставных деталей, щербины, незаглазурованные тре­щины, разлив глазури, летелый край, сухость глазури, плешины, засорка подглазурная, прыщ, выгорки, задувка, недожог и пере­жог красок и деколи, сборка деколи и разрыв красок, царапины на рисунке и др. Следов от кассет, гребенок, полозков и крести­ков может быть не более трех только на оборотной стороне пло­щадью не более 7 мм². Пористость должна быть не более 9–12 %.

Художественно-эстетические показатели фаянсовых изделий оценивают по балльной системе.

Тонкокаменные и полуфарфоровые изделия. К тонкокаменным относят изделия, которые имеют плотный, спекшийся, непрозрачный черепок с мелкозернистым строением.

Тонкокаменные изделия получают из массы, в которой 50 % пластичных материалов (17–30 % каолина и 25 % глины) и 50 % кварцевого песка и полевого шпата. В массе, из которой выраба­тывают термостойкую кухонную посуду, уменьшают содержание пегматита и увеличивают количество кварцевого песка. Глазу­руют прозрачными или цветными глухими глазурями. Формуют тонкокаменные изделия пластическим методом в гипсовых фор­мах и способом литья. Их подвергают двукратному обжигу – утельному – при температуре 900-1000 °С и политому – 1150-1200 °С. Эти изделия имеют естественную окраску коричневого, кремового и желтоватого цвета в зависимости от наличия в глине примесей. Благодаря повышенному содержанию пластичных мате­риалов и высокой температуре обжига они обладают высокой проч­ностью, термической и химической стойкостью, газо- и водонепро­ницаемостью. Из тонкокаменных масс изготовляют кувшины для напитков, пивные кружки, вазы для цветов.

Полуфарфоровые изделия имеют белый черепок с водопоглощением от 3 до 5 %. По свойствам они занимают промежуточное положение между фарфоровыми и фаянсовыми изделиями. Для формования этих изделий чаще всего применяют литье, реже – пластический метод; обжиг – двукратный.

Полуфарфоровые изделия выпускают плоскими (пепельницы) и полыми (кувшины, сосуды для вина, бокалы). По размерам их делят на мало- и крупноразмерные. К малоразмерным относятся изделия диаметром или длиной до 175 мм и высотой до 250 мм; к крупноразмерным – высотой более 250 мм. Они могут быть с гладкой или рельефной поверхностью, ровным или вырезным краем.

Полуфарфоровые изделия изготовляют по технологии произ­водства фаянса из массы, в которой 45–55 % глины и каолина, 23–28 % кварца и 9–30 % полевого шпата. Полуфабрикат мо­жет быть получен и однократным обжигом при температуре 1230-1280 °С.

Из полуфарфоровой массы изготовляют хозяйственные изде­лия, облицовочные плитки, санитарно-технические изделия.

Форму, декор, качество обработки и отделки этих изделий оце­нивают в баллах–соответственно 12-11, 12-11, 16-15.

Майоликовые изделия. Слово «майолика» происходит от названия острова Майорка, где впервые были изготовлены эти изделия. К майоликовым отно­сятся изделия с пористым черепком белого, коричневого, кремо­вого, желтого и других цветов, покрытым цветной глухой или про­зрачной глазурью. На поверхности часто имеются рельефные украшения. При постукивании изделия издают глухой звук.

Производство майоликовых изделий в основном аналогично изготовлению фаянсовых. Формуют эти изделия преимущественно пластическим методом и методом литья. Политой обжиг майоли­ковых изделий в отличие от фаянсовых проводят при более низкой температуре – 1040-1100 °С, поэтому для глазурования приме­няют свинцовые и другие легкоплавкие глазури. Декорируют их ангобированием – частичное (барботин) или полное покрытие слоем беложгущейся или цветной глины, росписью, цветными гла­зурями или поливами однокрасочными либо многокрасочными. Часто для украшения их применяют кракле, кристаллические и потечные глазури.

Майоликовые изделия делят по назначению на бытовые и де­коративные. К бытовым относятся предметы, применяемые для хранения пищевых продуктов, для подачи их на стол, для приня­тия пищи. Декоративные майоликовые изделия – вазы, настенные тарелки и блюда, пепельницы, скульптура и сувенирные из­делия.

Бытовые майоликовые изделия по форме делят на полые и плоские, по размерам – на мелкие и крупные. К плоским изде­лиям относятся блюдца, миски, сухарницы, тарелки и фруктовницы; к полым – банки, вазы для бульона, варенья, конфетницы, кофейники, сахарницы, сливочники, стаканы, чашки и др.

По внешнему виду, размерам, оформлению и украшению они должны соответствовать образцам и отвечать предъявляемым к ним требованиям. Эти изделия должны иметь черепок с водопоглощением не более 12 %, поверхность гладкую или рельефную, край ровный или фигурный. Глазурь должна прочно удерживать­ся на черепке и выдерживать без появления цека не менее четырех теплосмен, а на изделиях без тепловой обработки – не менее трех.

В зависимости от наличия, вида, характера, количества и ме­стонахождения дефектов черепка и глазури и дефектов декори­рования майоликовые изделия делят на три сорта. На группы по сложности разделки их не подразделяют. Дефекты, встречаю­щиеся на майоликовых изделиях, аналогичны дефектам фаянсо­вых изделий и допускаются с определенными ограничениями по видам и размерам изделий. Например, подрыв носиков у кофей­ников и пузырь не допускаются ни в одном сорте, цек – в изде­лиях 1-го сорта, задувка – 1-го и 2-го сортов.

Гончарные изделия являются разновидностью майоликовых. Они имеют пористый черепок, естественно окрашенный – от жел­того до коричневого цвета. Водопоглощение черепка составляет 15-18 %. Для изготовления этих изделий применяют легкоплав­кие глины с добавлением от 10 до 20 % кварцевого песка как отощителя. Цвет черепка зависит от содержания в глине окислов же­леза. Формуют эти изделия пластическим методом в гипсовых фор­мах или методом литья. Сформованные изделия подвергают дву­кратному обжигу: утельному – при температуре 105-1150°С, политому – 900-1000 °С. Для глазурования, кроме обычных глазурей, используют кракле, потечные и др. Иногда применяют соляное глазурование. Для этого поваренную соль при обжиге изделий забрасывают в печь. Под действием температуры она раз­лагается, при этом окись натрия, осаждаясь на поверхности изде­лия, образует силикат натрия, который прочно закрепляется на поверхности.

Глазурование гончарных изделий в зависимости от вида и на­значения бывает одно- и двусторонним. На внешней поверхности могут быть рельефные украшения. Декорируют их ангобом, рос­писью, подглазурной живописью или сплошной краской.

По назначению гончарные изделия подразделяют на посуду и художественно-декоративные. Посуду делят на две группы: для приготовления и подогрева пищи в огневых печах при температуре 400-500 °С; для хранения пищи с температурой не выше 80-100 °С и сухих продуктов. К первой группе относятся кухонные горшки, крынки и другие из­делия; ко второй – миски, кувшины, масленки, сухарницы, банки для хранения сухих продуктов и др.

Художественно-декоративные изделия – вазы для цветов, настенные блюда, сувениры, скульптура малых форм, игрушки и др. Для этих изделий характерна оригинальная форма, отобра­жающая национальные и местные особенности районов производ­ства. В этой группе изделий большой удельный вес занимают горшки для цветов и подставки для них, выпускаемые с незагла-зурованной поверхностью.

Гончарные изделия в зависимости от наличия дефектов делят на 1-й и 2-й сорта. Допуски по сортам зависят от вида и назна­чения изделий, а также от характера, размера и количества де­фектов. Такие дефекты, как цек, пузырь, отслоение глазури, вы­ступающие включения в черепке, не допускаются ни в одном сорте.

Глазурованные изделия должны обладать необходимой хими­ческой устойчивостью к действию пищевых сред.

Демонстрационные опыты:

Опыт 9. Определение муллита в керамических изделиях

Наличие муллита в керамических изделиях определяют весовым методом, который состоит из двух последовательных получасовых обработок образца в 20%-ном растворе HF (Опыт проводится под тягой !!!). При этом муллит остается нерастворённым.

Керамические образцы (фарфоровые или фаянсовые) тщательно освобождают от глазури на абразивных кругах и измельчают легкими ударами в агатовой ступке. Размельченный материал просеивают сначала через сито с 900 отв/см² и затем через сито с 1600 отв/см². Из остатка на втором сите берут навеску (0,5 + 0,01 г) и взвешивают ее с точностью до четвертого знака после запятой в платиновом тигле, предварительно взвешенном с той же точностью.

К навеске измельченного материала в платиновом тигле приливают 15 мл 20%-ной плавиковой кислоты и в течение получаса через каждые 5–10 мин. перемешивают ее платиновой проволочкой. Затем кислоту осторожно сливают через край тигля и повторяют обработку новой порцией HF (15 мл). После второй обработки кислоту сливают с теми же предосторожностями, а остаток из тигля смывают на двойной плотный фильтр кипящей подкисленной водой (100 мл дистиллированной воды, в которую добавлено 5 мл H₂SO₄ с удельным весом 1,84). Осадок на фильтре промывают еще раз горячей водой (без кислоты), сушат и прокаливают до постоянного веса (первый раз взвешивают через 40 мин. после прокаливания, а затем с промежутками в 15–20 мин). Прокаленный осадок является муллитом.

Опыт 10. Определение химической устойчивости надглазурных рисунков

Химическую устойчивость надглазурных рисунков (красок) определяют, обрабатывая готовые изделия слабыми кислотами или щелочами при обыкновенной температуре или при нагревании до 60–65°.

Столовую посуду обрабатывают 4%-ной уксусной кислотой или 1%-ным раствором соды, а чайную – 4%-ным раствором лимонной кислоты.

При нормальной температуре изделия подвергают обработке в течение одного часа или суток, а при нагревании – соответственно в течение 5 или 30 мин.

Перед погружением в раствор изделия моют дистиллированной водой, сушат, охлаждают и до половины погружают в 4%-ный раствор уксусной или лимонной кислоты, в котором изделие должно находиться один час. Если через час надглазурная разделка окажется неразрушенной, то изделие оставляют в растворе еще на 23 часа. Для ускорения обработки 4%-ный раствор уксусной или лимонной кислоты или 1%-ный раствор соды нагревают до 60–65° и погружают в него изделие на 5 мин. Если разделка не разрушается, то изделие оставляют в нагретом растворе еще на 25 мин., поддерживая указанную выше температуру. Если разделка на непогруженной части изделия разрушается от паров раствора, то изделие погружают в раствор целиком, а затем сравнивают с подобными разделками изделий, которые не подвергались испытаниям.

Степень разрушения характеризуют терминами – сильное изменение цвета, слабое изменение цвета, исчезновение блеска,– указывая первоначальный цвет краски (до испытания надглазурной разделки). При сильном изменении цвета целесообразно это место потереть жесткой оберточной бумагой, чтобы проверить, не стирается ли оставшаяся краска. Если происходит сильное изменение цвета краски или она стирается, изделие должно быть забраковано.

Для испытания достаточно взять один образец от каждого вида разделки с определенной краской.

Опыт 11. Определение следов свинца

Следы оксидов свинца могут присутствовать в некоторых видах надглазурных красок, а также в составе гончарных и некоторых майоликовых глазурей. После определения химической устойчивости разделок можно качественным методом (Опыт 2) установить наличие следов соединений свинца в растворе, полученном при сильном изменении цвета надглазурных разделок.

Для определения следов оксидов свинца в гончарных глазурях изделие обрабатывают при нагревании 30 мин. в растворе уксусной кислоты, после чего берут пробу так же, как описано выше.

Более точно определить количество растворимого свинца можно количественным методом при помощи оптического колориметра.