Пошук

Матеріали для виробництва кераміки

виробництво кераміки

Виробництво кераміки – це процес, відомий з давніх часів, який полягає у виготовленні великого спектру виробів переважно з природних глин, а також з їх сполучень з добавками (мінеральними та органічними). В процесі роботи сировину обпалюють до каменеподібного стану, а до цього вона проходить через низку інших технологічних етапів.

Види кераміки

В цілому, залежно від структури, кераміка буває тонкою (зі склоподібним або дрібнозернистим черепком) і грубою (з черепком грубозернистим). Тонка, в свою чергу, підрозділяється на такі види: майоліка, фаянс, вироби з каменемас, порцеляна, напівпорцеляна. Основний представник грубої – гончарна кераміка. Також окремо можна виділити карбідну (карбіди вольфраму і кремнію), алюмооксидну, цирконієву (на основі діоксиду цирконію), нітридну (на основі алюмонітриду) та інші види кераміки.
Порцеляні властиві щільний білий спечений черепок (у деяких випадках є блакитний відтінок) і низьке вологопоглинання (до 0,2 %). Характерна риса – тонкий мелодійний звук, що виникає при постукуванні. Краї бортів порцелянових виробів не покриваються поливою. Основною сировиною для цього виду кераміки слугує біла глина, пісок, польовий шпат та ін. добавки.
У фаянсу черепок має пористу структуру (9-12 %) і білий з жовтим відтінком колір. Високопористість пояснює повне покриття фаянсу безбарвною поливою незначної термостійкості. В основному, з фаянсу виготовляють повсякденний столовий посуд. А сировиною для нього служать білоспечені глини спільно з крейдою і кварцовим піском.
Між порцеляною і фаянсом є проміжний вид кераміки – напівпорцеляна – матеріал, який характеризується білим черепком і вологопоглинанням 3-5 %. Задіюється також при створенні посуду.
Майоліка – це керамічні вироби з пористим черепком, невеликою товщиною стінок і вологопоглинанням приблизно 15 %. Поверхням властиві гладкість і блиск, вони можуть бути покриті поливою різних кольорів і мати декоративний рельєф. Виготовляється майоліка шляхом лиття. А сировиною для неї служать біло- і червоноспечені глини. Перші – для фаянсового підвиду майоліки, другі – для гончарного. А також у роботі використовуються плавні, крейда і кварцовий пісок.
Гончарна кераміка з червоно-коричневим черепком виготовляється, відповідно, з червоноспечених глин. Їй властиві висока пористість і значне вологопоглинання (до 18 %). Вона може покриватися безбарвною поливою, мати кольоровий розпис глиняними фарбами.

Технологія виготовлення

Основні етапи керамічного виробництва такі: створення шлікера (робочої маси), формування предмета, висушування, виготовлення глазурі та емалювання плюс випал і сортування на групи подібних виробів.
Шлікер створюється згідно із заданою рецептурою, є сумішшю вихідної сировини і основою керамічного черепка, який визначає форму виробу. Спочатку необхідні для роботи матеріали дозуються, а опісля ретельно змішуються. Вид отриманої маси може бути як рідким, так і тістоподібним.
Формування виробу може відбуватися або пластичним шляхом, або в процесі лиття із задіянням гіпсових форм. Пластичне формування може бути ручним (ручне ліплення + відминання за формами + витягування гончарним колом) і механічним (із застосуванням сучасної техніки). Лиття використовують для створення складних і тонкостінних виробів.
Сформовані вироби зазвичай мають вологість близько 20-28 %. Тому їх піддають сушці для досягнення необхідного відсотка вологи. В результаті висушування вони стають міцнішими, стійкішими до деформації та розтріскування в процесі випалу.
Дуже важливий технологічний етап – випал, у ході якого створюється правильна структура черепка, що визначає технічні властивості предмета, який виготовляється (пористість, механічну міцність, термостійкість тощо). Випал може бути одно- і дворазовим, а іноді й триразовим. Третій, муфельний при t 600-800 °С, необхідний для закріплення фарб і позолоти.

Сировина для керамічних виробів

Всю сировину можна поділити на пластичну (глини і каоліни) та непластичну.
Основний матеріал, який необхідний для створення різноманітної кераміки – глини. Це об’ємна група осадових порід, які формуються на поверхні земної кори при різних геологічних процесах. Особливе значення в керамічному виробництві мають пластичні властивості глини, що виявляються при її поєднанні з водою. Також цінна поява твердого черепка в процесі випалу.
Каолін, як різновид глинистих порід, має таку особливість, як значна кількість у його складі глинозему. Саме він визначає максимальну білизну, без якої неможливе створення порцеляни та фаянсу.
Варто зазначити, що чисту глину вкрай рідко використовують при виготовленні керамічних виробів. Різні добавки, зокрема, отощаючі матеріали та плавні, задіюються для поліпшення якісних характеристик кераміки.
Такі матеріали, як плавні (польові шпати, вапняк, карбонат магнію, доломіт, пірофіліт) сприяють появі в робочій масі легкоплавких сполук, що відповідають за покращене спікання черепка і зниження t випалу. Що стосується отощаючих матеріалів (кварцового піску, шамоту, черепа), то вони мінімізують усадку глини, запобігають розтріскуванню в технологічних процесах висушування і випалу. Також вони покращують структуру і механічні властивості.
Крім того, задіюються у виробництві кераміки для додання особливих властивостей:
– склоутворювачі, наприклад, свинцевий сурик або бура;
– пороутворювальні добавки, які є одночасно і отощаючими (деревна тирса, вугільний порошок, торф’яний пил);
– пластифікатори, зокрема, бетоніти і ПАР;
– спец. добавки, зокрема, оксиди металів.

Допоміжні добавки для виготовлення кераміки

Калійна селітра (нітрат калію). Неорганічна сполука у вигляді твердої безбарвної речовини з легкою гігроскопічністю і відсутністю запаху. Добре розчиняється у воді, не розчиняється в чистих етиловому спирті та ефірі.
Нітрат калію вводять до складу глазурі для керамічних виробів, сплавляючи її з іншими компонентами.
Борна кислота. Біла тверда маса, що складається з безбарвних кристалів. Розчиненню піддається в гліцерині, етиловому спирті та діетиловому ефірі.
Застосовується для виготовлення глазурі, якій надає блиск, зменшує кислотостійкість і схильність до «цеку», а також збільшує термостійкість і зменшує ТКЛР поливи. Вона не тільки покращує якість, збільшує хімічну і механічну міцність, але й спрощує виробничий процес, зменшує витрату енергетичних ресурсів і кількість браку, сприяє кращому зчепленню глазурі та оброблюваної поверхні.
Оксид кобальту (окис кобальту). Кристалічна порошкоподібна маса. Колір може варіюватися від сіро-зеленого до чорного. У воді та інших розчинниках не розчиняється, розчиненню піддається лише в розведених кислотах і повільному – в гарячих лугах.
У керамічному виготовленні окис кобальту задіюють для створення підглазурної фарби (передглазурне покриття). Таке застосування обумовлює стійкість пігменту до значних температур. Спільно з іншими речовинами, залежно від їх сукупності та пропорцій, дає різні кольори: синій, сіро-блакитний, зелений і чорний.
Сульфат кобальту (кобальт сірчанокислий). Тверда гігроскопічна кристалічна речовина. Колір – від рожевого до червоного. Розчинення у воді – добре, але повільне, в етиловому спирті та концентрованій H2SO4 – погане, в гліцерині та метиловому спирті – дещо краще.
Ця речовина активно застосовується для фарбування кераміки. Її вводять до складу фаянсових мас і глазурей.
Оксид магнію. Зовні це білі кристалічні структури, пухка порошкоподібна маса, яка не розчиняється у воді.
Цю речовину вводять до складу робочої маси для додання придатності глинистій сировині. Вона менше впливає на якість керамічних виробів, ніж, скажімо, оксид кальцію. Але, все ж, деякою мірою діє на мікроструктуру кераміки.
Оксид міді (II) (основний оксид міді). Чорний або брунатно-бурий порошок, утворений кристалами. У воді не розчиняється.
Активно застосовується в якості пігменту в порцеляновому напрямку керамічного виробництва. Його додають до складу кераміки, зокрема, порцеляни, а також в емалі та скло для отримання зеленого або блакитного забарвлення. Також його задіюють у створенні мідно-рубінового скла.
Біхромат натрію (натрій двохромовокислий). Насичена порошкоподібна маса, сформована кристалами, злежується. Колір – від яскраво-помаранчевого до темно-червоного. Добре розчиняється у воді та полярних розчинниках.
У виробництві кераміки цінна роль цієї речовини як неорганічного пігменту.
Оксид нікелю (окис нікелю). Зовні це кристалічна порошкоподібна маса різних відтінків зеленого кольору. У воді не розчиняється.
У кераміці використовується для створення коричневих тонів. Також її вводять до шихти для виготовлення керамічних виробів, щоб збільшити механічну міцність і мінімізувати випаровуваність.
Сурик свинцевий (оксид свинцю (II, IV)). Важкий порошок, який має насичене помаранчеве забарвлення.
Вводиться до складу глазурі, є сильним плавнем, що сприяє розливу. Однак при цьому він у рази зменшує твердість поливи, робить її розчинною в кислотах.
Оксид сурми (ІІІ) (триокис сурми). Речовина, сформована білими кристалами. У воді не розчиняється.
Входить до складу оптичного скла і емалей. Служить покриттям-пігментом для порцелянових виробів. У електропромисловості знаходить застосування при виготовленні немагнітної порцеляни.
Оксид хрому (ІІІ) (хромова зелень). Дуже тверда тугоплавка порошкоподібна маса. Колір зелений. У воді не розчиняється.
До складу глазурі для кераміки вводиться для отримання зеленого забарвлення.
Оксид цинку. Білий порошок, що складається з безбарвних кристалів. У воді не розчиняється. При нагріванні жовтіє.
Оксид цинку широко застосовуваний у виробництві кераміки і скла. Його вводять до складу глазурі для додання блиску, при цьому, хім. стійкість її дещо знижується. Крім того, на основі цієї сполуки часто розробляються керамічні матеріали для термоелектричного застосування.
Тальк. М’яка мелена порошкоподібна субстанція білого кольору.
Керамічне виробництво, головним чином радіоізоляційне, є важливою сферою використання тальку. Застосовується він в якості наповнювача керамічної плитки, посуду, порцеляново-фаянсових, сантехнічних та електрокерамічних виробів, а також глазурі.
Якісний тальк відрізняється високою міцністю і термостійкістю, поліпшеними електроізоляційними характеристиками, можливістю створювати екологічну продукцію, за рахунок відсутності в його складі амфібол і кристалічного кварцу, невеликої кількості важких металів.
Залишилися запитання стосовно теми «матеріали для виробництва кераміки»? Звертайтеся! З радістю допоможемо знайти на них ґрунтовні відповіді!

Поширити



Напишіть відгук

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *