Оправка, сушка и обжиг керамических изделий

Как правило, изделия оправляют после их подвяливания до кожетвердого состояния, т. е. когда они еще могут хорошо поддаваться обработке ножом. При этом используют роговые или каучуковые инструменты, победитовые резцы, железные резачки и др.

Еще до окончания формования различными способами вручную, на болванках или в формах избыток массы срезают резачком, затем изделие некоторое время продолжает подвяливаться до снятия его с болванки или до извлечения его из формы.

Оправку сухих плоских изделий с ровным краем проводят на полуавтоматах или оправочных станках с помощью вышеперечисленных инструментов, а также посредством медной сетки № 24 с последующим заглаживанием влажными поролоновыми губками, смачиваемыми водой. Оправку плоских изделий с фигурным краем проводят аналогично оправке изделий с ровным краем, но при меньшей скорости вращения шпинделя или вручную. Внутреннюю поверхность заглаживают влажной губкой только при наличии на ней исправимых дефектов или для удаления пыли. Обработка поверхности материалами, оставляющими на ней глубокие следы, царапины и пр. не допускается.

Сразу же после формования изделия сушат до остаточной влажности 2—4%. В процессе сушки из керамических изделий удаляется влага, и они приобретают прочность, достаточную для обжига. При правильной технологии сушки исключается образование внутренних напряжений в изделиях, приводящих к появлению трещин и деформации.

Сушку проводят в естественных условиях. При этом изделия могут находиться на воздухе несколько дней или недель в зависимости от размера и толщины изделия. В других условиях изделия находятся в сушилках, где нагреваются до 100— 120 °C. Сушку можно разделить на две стадии: предварительную и окончательную.

Предварительная стадия — это подвяливание изделия, после которого оно еще дорабатывается и скульптурно декорируется на воздухе (при лейке, на болванках, в гипсовых формах). Полые изделия после предварительной сушки имеют влажность 14—16%. Их снимают с болванок, извлекают из гипсовых форм, соединяют с малыми деталями шликером или жижелыо. Склеивающая масса из загустевшего шликера с добавлением клеящих веществ, декстрина, крахмала, сульфитно-спиртовой барды называется жижелыо. Иногда в жижель добавляют глазурь, пластичную глину и другие ингредиенты. Часто жижель используется для соединения приставных деталей с изделием.

Далее изделия переходят на следующую — окончательную стадию — уже без болванок и форм. После этого изделия оправляют и окончательно сушат до влажности 2—4%.

Современные методы сушки позволяют регулировать температуру и время процесса в зависимости от толщины изделия.

После сушки оправленные изделия устанавливают на подставки, доски или полки транспортных устройств и отправляют на первый обжиг.

По принципу действия сушилки делят на периодические и непрерывные, по используемым транспортным устройствам (тележки, вагонетки, конвейеры и т. д.). По конструкции наиболее распространенными в керамической промышленности являются камерные, туннельные, шахтные, ленточные и барабанные сушилки (однои многоленточные, полочные и петлевые).

Самими используемыми для сушки керамических изделий являются камерные и туннельные сушилки, где в качестве сушильного агента выступают топочный газ и воздух. Выбор типа сушилки и режима сушки зависит от состава массы, формы и размеров изделий. Например, фаянсовые и полуфарфоровые изделия (умывальники, унитазы, смывные бачки и т. д.) сушат в туннельных сушилках или конвейерных противоточных и радиационных сушилках. Крупноразмерные и толстостенные изделия (ванны, мойки и т. д.) сушат в камерных или радиационных сушилках, а иногда комбинированным способом. Керамические плитки сушат на конвейерных ленточно-сетчатых сушилках, оборудованных панельными или микрофакельными газовыми горелками, или на роликовых щелевых сушилках.

В процессе обжига керамическая масса приобретает прочность, стойкость против внешних воздействий и ряд других физико-механических свойств, обусловливающих ее переход в камнеподобное состояние.

Главной задачей обжига является закрепление формы изделия и придание ему всех свойств, определяющих его назначение.

Обжиг имеет решающее значение в керамическом производстве, так как от его правильного ведения (выдерживания газовой среды, температуры и т. п.) зависят не только определенные физико-механические свойства материала, но также художественные особенности такого материала, как, например, окраска.

Обжиг как завершающая стадия керамического производства включает в себя помимо термической обработки отформованного и высушенного сырца также термическую обработку заглазурованного керамического изделия и термическую обработку изделия с нанесенной надглазурной росписью.

Обжиг бывает одно-, дву-, трехкратным и более. В зависимости от вида керамики, из которого сделано изделие, и его формы и толщины черенка обжиг проводят один или несколько раз. Однократный обжиг проводят на конечную температуру после сушки изделия и его глазурования. На такое изделие можно наносить подглазурную роспись, но из-за его хрупкости невозможно автоматизировать процессы нанесения декора и обжига изделия. Такой обжиг применяют для изделий бисквитных (неглазурованных), покрываемых ангобами, и крупных, глазуруемых напылением.

Для майоликовых, терракотовых, гончарных и шамотных изделий, как правило, применяют один или два обжига, а для фарфоровых и фаянсовых изделий их может быть три и более при использовании надглазурного декорирования.

Первый обжиг, утельный (утильный) — обжиг, после которого изделие глазуруют. Его проводят для придания черепку прочности и возможности глазурования тонкостенного необожженного изделия. При однократном обжиге изделие может размокнуть при глазуровании, что приводит к увеличению числа дефектов глазури. Имеет разную температуру и значение для фарфоровых и фаянсовых изделий.

Второй обжиг, политой (глазурный) — второй обжиг по счету после угольного, проводится с нанесенной на изделие глазурью. Он нужен для закрепления глазури на материале. Для некоторых других материалов, как, например, фарфоровых, его используют для спекания частиц и получения из полуфабриката под воздействием высоких температур фарфорового изделия. После второго обжига изделие приобретает достаточную прочность и эстетические свойства, которые не были получены при первом обжиге.

В некоторых случаях используется и третий, муфельный, обжиг для закрепления надглазурной росписи на керамических изделиях.

Третий обжиг, декоративный, проводят для закрепления росписи надглазурными красками. Надглазурные краски — это смесь пигментов с легкоплавкими флюсами. Они предназначены для декорирования глазурованной обожженной поверхности. В качестве пигментов используют оксиды металлов, обладающие красящими способностями. Надглазурные краски можно наносить кистевой росписью, аэрографией, тамионной печатью, обратной или прямой шелкотрафаретной печатью и т. д.

Декоративный обжиг часто называют третьим, так как по порядку он третий после утельного и политого обжигов, или муфельным, поскольку его в основном проводят в электрических муфельных печах из-за сильного влияния газовой среды на цвет керамических красок.

Двукратный обжиг проводят по двум схемам: фарфоровой и фаянсовой.

По фарфоровой схеме обжига первый утельный обжиг проводят в интервале 800—900°С. В фарфоровых массах много плавней, которые при нагревании образуют жидкую фазу, и после 1000 °C изделия становятся малопористыми и глазурь уже не ложится на черепок. Изделия после этого обжига называют утельными (утильными): оставаясь пористыми, они становятся более прочными, что позволяет наносить подглазурную роспись, глазуровать методом окунания такие изделия любого размера и использовать автоматизированные линии для глазурования и обжига (рис. 14.1)'. Трещины на таких изделиях выявляют простукиванием. Это позволяет сразу выявлять брак.

Далее проводят второй, политой, обжиг утельного заглазурованного изделия при температуре созревания черепка в интервале от 1250 до 1400 °C и выше в зависимости от вида фарфора и каменной массы. Второй обжиг окончательно формирует структуру черепка, закрепляет фарфоровую глазурь и определяет физико-химические свойства. Изделия после этого обжига называют политыми, а если они заглазурованы, но не расписаны, то такие изделия называют бельем.^[1]

Рис. 14.1. Туннельные печи непрерывного обжига с системой автоматической загрузки 128 м на 1300X. Португалия.

Чаще всего по фарфоровой схеме обжигают изделия из фарфоровых и каменных масс.

По фаянсовой схеме обжига первый, удельный, обжиг имеет более высокую температуру. В фаянсовых массах практически отсутствуют плавни, поэтому при обжиге образуется или не образуется вообще жидкая фаза. Глины, входящие в состав фаянсовой массы, имеют высокую тугоплавкость, что позволяет обжигать изделия сразу при температурах 1200— 1280 °C, необходимых для созревания черепка и получения изделий с необходимыми для эксплуатации прочностными свойствами. В отличие от фарфора черепок останется пористым, что дает возможность проводить подглазурное декорирование и глазурование. В процессе первого обжига получают изделия с заданными физическо-химическими свойствами.

Второй обжиг, политой, проводят при более низкой температуре (900— 1150°С), необходимой для нормального растекания фаянсовой глазури и закрепления подглазурной росписи на фаянсовых изделиях. Таким способом обжигают фаянсовые, майоликовые, терракотовые и гончарные изделия.

Иногда при использовании более высокотемпературных глазурей второй обжиг фаянсовых изделий проводят при такой же температуре, как при первом обжиге, или даже чуть больше.

Третий, декорирующий, обжиг по фарфоровой и фаянсовой схеме проводят одинаково. Температура обжига зависит только от вида надглазурной краски. Обычные надглазурныс краски (включая препараты металлов) обжигают при температурах 550—860°С, иногда используют внутриглазурные (межглазурные) краски — их обжигают при температуре 1100—1200°С. В некоторых случаях чтобы получить больше цветов, сделать их более яркими, проводят два и более декорирующих обжигов. Особенно яркие и насыщенные цвета получаются па майоликовых и фаянсовых изделиях, так как по сравнению с фарфором низкая температура политого обжига допускает применение глазурей и красок широкой цветовой гаммы.

Вопросы для самоконтроля

• 1. Что такое оправка, когда и зачем ее проводят?
• 2. Какие стадии сушки вы знаете?
• 3. Что такое утельный обжиг и для чего он нужен?
• 4. В каких случаях температура политого обжига бывает меньше, чем утельного?
• 5. Когда используется третий обжиг?

• [1] URL: http://kak.znate.ru/docs/index-103 643.html.