Введение

Фарфор - основной представитель тонкой керамики. Характерные признаки фарфора - белый цвет с синеватым оттенком, малая пористость и высокая прочности, термическая и химическая стойкость и природная декоративность. Его особенности определяются химическим составом и строением черепка, которые зависят от назначения изделия, условий их эксплуатации и предъявляемых к ним требований.

Процесс производства

Подготовка сырьевых материалов

Состав керамической массы и метод ее подготовки определяют исходя из назначения из назначения изделия, его формы и вида сырья. Цель подготовки сырья - разрушение природной структуры материалов до мельчайших частиц для получения однородной массы и ускорения взаимодействия частиц в процессе фарфорообразования. Ее проводят в основном пластическим способом, который обеспечивает получение равномерной по составу массы.

Пластичные материалы (глину, каолин) распускают в воде в лопастных мешалках. Полученную массу в виде суспензии пропускают через сито (3600 - 4900 отверстий на 1 см2) и электромагнит для удаления крупных включений и железистых примесей.

Отощающие материалы и плавни сортируют, освобождают от посторонних т вредных примесей. Кварц, полевой шпат, пегматит и другие компоненты подвергают обжигу при температуре 900-1000шС. При этом кварц претерпевает полиформные изменения, в результате которых растрескивается. Это, во-первых, облегчает помол, а во-вторых, позволяет удалить куски, загрязненные железистыми примесями, так как при обжиге кварц с примесями железистых соединений приобретает желто-коричневый цвет.

Каменистые материалы, в том числе и фарфоровый бой, промывают, подвергают дроблению и грубому помолу на бегунах, после чего просеивают. Тонкий помол производят в шаровых мельницах с фарфоровыми или уралитовыми шарами. Для интенсификации помола в мельницу вводят поверхностно-активную добавку - сульфитно-спиртовую барду (от 0,5 до 1%), которая, заполняя микротрещины, оказывает как бы расклинивающее действие. Помол ведут до остатка 1-2% на сите с 10 000 отверстий на 1 см2.

Пластичные и отощающие материалы, плавни и фарфоровый бой тщательно смешивают в мешалке пропеллерного типа. Однородную массу пропускают через сито и электромагнит и обезвоживают в специальных фильтр-прессах или вакуум-фильтрах. Полученную пластичную массу влажностью 23-25% направляют на две недели на вылеживание в помещение с высокой влажностью. При вылеживании происходят окислительные и микробиологические процессы, гидролиз полевого шпата и образование кремниевой кислоты, что способствует разрыхлению массы, дальнейшему разрушению природной структуры материалов и повышению пластических свойств массы. После вылеживания массу обрабатывают на массомялках и вакуум-прессах для удаления включений воздуха, а также пластичности и других физико-механических свойств, необходимых для формирования изделий.

Формование изделий

Способы формования

Формуют керамические изделия в основном пластическим методом и методом литья, а также полусухим прессованием. Для формования применяют гипсовые формы пористостью не менее 25%. В последнее время формы начали изготавливать из масс на основе поливинилхлорида.

При пластическом формовании используют массу влажностью 22-24%, из которой в зависимости от формы получают заготовки в виде пластов. Для формования применяют полуавтоматы или автоматы. При изготовлении плоских изделий помещают глиняный пласт, который разравнивают роликом при вращении формы. Для получения полых изделий, например чашек, заготовку массы помещают в форму и раскатывают специальным профильным роликом. Промежуток между роликом и формой заполняется слоем массы необходимой толщины. Наружная поверхность изделия формуется поверхностью формы, а внутренняя - роликом. Если на внутренней поверхности формы имеется углубленный рисунок, то он точно воспроизводится на наружной поверхности изделия.

Методом литья в гипсовые формы изготавливают изделия сложной формы и емкостные, например чайники, художественно-декоративные предметы. Для получения изделий сложной конфигурации используют разъемные формы. Для формования методом литья готовят сметанообразную массу - шликер влажностью 34-36%. В шликер добавляют для повышения текучести при минимальной влажности 0,1-0,2% электролита, что обеспечивает лучшее заполнение формы. Изделия изготавливают двумя способами - сливным и наливным.

При сливном способе шликер заливают в разъемную гипсовую форму и оставляют в ней на определенное время. Гипс быстро впитывает влагу, и на стенках формы откладываются твердые частицы, которые образуют стенки изделия. Время выдержки определяют опытным путем, оно зависит от толщины стенки изделия, толщины стенок гипсовой формы и пористости. После выдержки шликер сливают, а гипсовую форму с изделием подвергают медленной сушке.

Полнотелые изделия сложной формы, например ручки для чайников, крышки, изготавливают наливным способом. Шликер наливают в гипсовую разъемную форму с соответствующими углублениями на внутренних поверхностях, где оно полностью затвердевает.

Полусухое прессование применяют для формирования плоских изделий небольшой толщины, например тарелок. Подготовленную пластичную массу высушивают до влажности 2-3%, тонко измельчают и получают порошок, в который добавляют пластификатор. Из этого порошка формуют изделие в металлических пресс-формах под большим давлением (25-30 МПа). Изделия имеют правильную форму, точные размеры, более высокую механическую прочность и небольшую влажность, что значительно сокращает время сушки перед обжигом.

При формовании вследствие небрежного обращения, использования изношенных форм и роликов могут образоваться такие дефекты, как деформация, волнистый край, концентрические трещины, неодинаковая толщина изделий, неровность поверхности, подрыв носиков и др.

После формования изделия для подготовки к обжигу - заключительному и наиболее ответственному этапу производства - сушат до остаточной влажности 2-4%. При этом изделие приобретает достаточную для обжига прочность, исключается образование внутренних напряжений, приводящих к появлению трещин, деформации и т.д.

Сушку проводят в две стадии: предварительная стадия (подвяливание) - в гипсовых формах и окончательная - без форм. Плоские изделия сушат только в гипсовых формах. Корпус полых изделий после предварительной сушки до влажности 14-16% вынимают из форм, соединяют с приставными деталями смесью шликера с декстрином, после чего изделия окончательно высушивают.

Для сушки применяют конвейерные, конвекторные (с направленной подачей теплоносителя на изделие), радиационные (с электрическим или газовым обогревом) и комбинированные сушилки, в которых время сушки значительно сокращается.

Теплоносителями являются воздух и лучистая энергия, выделяемая керамическими панелями и другими поверхностями, которые обогреваются газом, реже - лампами накаливания. Все эти сушилки характеризуются высокой производительностью и минимальными затратами ручного труда на загрузку и выгрузку. Наиболее перспективно использование для сушки керамических изделий ультразвука, токов высокой частоты или инфракрасного излучения. Современные методы сушки позволяют регулировать температуру и время процесса в зависимости от толщины изделия.

В процессе сушки могут образоваться трещины (при неравномерной влажности массы), деформация и другие дефекты.

Высушенные изделия перед обжигом зачищают наждачной бумагой, удаляют швы от пресс-форм, посторонние примеси и загрязнения. После зачистки изделия обдувают сжатым воздухом для удаления пыли.

Керамические изделия подвергают, как правило, двукратному обжигу - утельному (до глазурования) и политому (после глазурования). Применяют также однократный скоростной и бескапсельный обжиг. Фарфоровые изделия, декорированные надглазурными украшениями, подвергают третьему обжигу - муфельному.

Утельный обжиг в зависимости от состава черепка и назначения фарфоровых изделий проводят при температуре 900-1000шС, а политой - 1350-1400шС. При утельном обжиге удаляет механически и химически связанная влага, черепок приобретает необходимую прочность при достаточной для впитывания глазури пористости. Реакции взаимодействия исходных компонентов массы протекают в твердой фазе.

Для обжига применяют печи непрерывного действия - туннельные, конвейерные с шагающим подом и роликовые щелевые, а также периодического действия - горны. В печах непрерывного действия поддерживается более строгий температурный режим, сокращается время обжига и обеспечиваются нормальные условия работы при загрузке и выгрузке. В качестве топлива используют нефть, газ и электричество (в электропечах).

После утельного обжига керамические изделия либо декорируют послегазурными красками, газурируют и подвергают политому обжигу, либо глазуруют, обжигают и декорируют.

Фарфоровые изделия после утельного обжига чаще всего глазуруют, а затем обжигают. Тугоплавкую глазурь в виде суспензии наносят методом окунания, обливания и пульверизацией. После глазурования с ножки или верхнего края форфорого изделия счищают глазурь, чтобы предупредить сплавление х с подставкой во время политого обжига или другими изделиями при обжиге "в спарку". Это отличительный признак фарфоровых изделий; фаянсовые изделия полностью покрывают глазурью. Перед политым обжигом изделия помещают в шамотные капсели и тщательно предохраняют от сплавления друг с другом и с капселем. Капсели устанавливают на вагонетку и направляют в туннельную печь. Применяют также бескапсельную загрузку на специальные этажерочные вагонетки.

В процессе обжига формируется черепок с необходимыми физическими и химическими свойствами. При политом обжиге происходят расплавление глазури, равномерное ее распределение по всей поверхности изделия и сплавливание с черепком. Строгое соблюдение определенного режима температуры, скорости ее подъема, времени выдержки и газовой среды - непременное условие проведения обжига. При нарушении этих требований образуются дефекты, ухудшающие внешний вид и свойства готовых изделий.

Керамика — это изделия, получаемые путем спекания глины и её смесей с минеральными добавками и прочими неорганическими соединениями.

С точки зрения технологического процесса, основными и более сложными видами керамики являются фаянс и фарфор .

1.1. Фарфор.
Фарфор - изделия тонкой керамики, прозрачные на свету. Фарфор обычно получают высокотемпературным обжигом тонкодисперсной (мельчайшего помола) смеси каолина, полевого шпата, кварца и прочих алюмосиликатов (фарфор с добавлением пластичной глины называется полевошпатовым).
Характерные признаки фарфора: белый цвет с синеватым оттенком, малая пористость и высокая прочность, термическая и химическая стойкость и природная декоративность. Его особенности определяются химическим составом и строением черепка, которые зависят от назначения изделия, условий их эксплуатации и предъявляемых к ним требований.

1.2. Виды фарфора.
В зависимости от состава фарфоровой массы и глазури различают твердый и мягкий фарфор. Некий промежуточный вид представлен так называемым костяным фарфором.
Мягкий фарфор отличается от твёрдого не твёрдостью, а тем, что при обжиге мягкого фарфора образуется больше жидкой фазы, чем при обжиге твёрдого, и поэтому выше опасность деформации заготовки при обжиге.

1.2.1. Твердый фарфор.
Твердый фарфор содержит в основном два исходных материала: каолин и полевой шпат (чаще всего в соединении с белой слюдой; относительно легко плавится). К этим основным веществам добавляется кварц или песок. Свойства фарфора зависят от пропорции двух главных веществ: чем больше каолина содержит его масса, тем труднее ее плавить и тем она тверже. Смесь эту перемалывают, замешивают, промалывают и затем высушивают до степени способного к принятию формы тестообразного состояния. Возникает пластичная масса, которую можно либо отливать в формах, либо обтачивать на гончарном круге.
Готовые предметы обжигают дважды: сначала без глазури при температуре 600-800° С, потом с глазурью - при 1500° С. В качестве плавней используют полевой шпат или пегматит. Иногда для усиления просвечиваемости дополнительно вводят доломит, известковый шпат. Покрывают твердый фарфор твердой глазурью. Тонкие сорта покрывают глазурью из шпата без извести, поэтому изделия получаются матовыми, молочно-кремового оттенка. А вот более простые сорта покрывают совсем прозрачной известковой глазурью. Глазурь и фарфоровая масса состоят из одних веществ, только в разной пропорции. Благодаря этому они соединяются и глазурь ни отбить, ни отслоить уже нельзя.

Твердый фарфор отличается крепостью, сильной сопротивляемостью жару и кислотам, непроницаемостью, прозрачностью, раковистым изломом и, наконец, чистым колокольным звуком. Изобретён в Европе, в 1708 году в Мейсене Иоганном Фридрихом Бётгером.

Существует условное деление твердого фарфора на европейский и восточный:

• европейский фарфор содержит больше каолина и требует более высокой температуры при обжиге. Это прибавляет ему прозрачности, но выжигает все краски, кроме синей. Поэтому европейский фарфор расписывают поверх глазури.
• восточный фарфор содержит меньше каолина, чем европейский, обжигается при менее высокий температурах. Это позволяет применять ряд красок после первого обжига, то есть для подглазурной росписи.

1.2.3. Мягкий фарфор.
Мягкий фарфор, называемый также художественным или фриттовым, состоит преимущественно из смесей стекловидных веществ, так называемых фритт, содержащих песок или кремень, селитру, морскую соль, соду, квасцы и толченый алебастр. По истечении определенного времени плавки к этой массе добавляется мергель, содержащий гипс и глину.
По сути, речь идет о плавленом стекловидном веществе с прибавкой глины. Всю эту массу размалывают и фильтруют, доводя до пластичного состояния. Отформованный предмет обжигается при 1100-1500° С, делаясь сухим и непористым. Глазурь преимущественно из стекла, т.е. из легкоплавкого вещества, богатого окисью свинца и содержащего, кроме того, песок, соду, поташ и известь. Уже глазурованные изделия подвергаются вторичному обжигу при 1050-1100° С, когда глазурь соединяется с черепком.
По сравнению с твердым, мягкий фарфор прозрачнее, белый цвет еще более нежного, иногда почти сливочного тона, однако жароустойчивость этого фарфора ниже. Излом прямой, причем неглазурованная часть в изломе зерниста.
Начальный европейский фарфор в большинстве был мягким, чему примером прекрасные и очень ценимые изделия севра. Изобретен он в XVI веке во Флоренции (фарфор Медичи).

Основные группы мягкого фарфора:

• французский фарфор: из стекловидной, мелкозернистой массы со свинцовой, кремнистой и хрусталевидной глазурью. Внешне напоминает китайский фарфор. Отлично подходит для живописи.
• английский фарфор: содержит жженую кость крупных рогатых животных (котяной фарфор), каолин, фосфорнокислые соли и другие вещества. Внешне похож на белый алебастр. Идеально подходит для росписи позолотой и декорирования драгоценными камнями.
• европейский фарфор: без содержания каолина, поэтому внешне похож на фарфор, но по составу ближе к стеклу. Обжигается при низких температурах, то можно наносить большое количество красок, которые, спекаясь с глазурью, придают росписи особый блеск и прозрачность.

1.2.4. Костяной фарфор.
Костяной фарфор представляет собой известный компромисс между твердым и мягким фарфором. Его состав открыт в Англии, там же около 1750 года началось его производство. Кроме каолина и полевого шпата, он содержит фосфат извести из пережженной кости, делающий возможной более легкую плавку. Обжигается костяной фарфор при 1100-1500° С. По существу, речь идет о твердом фарфоре, но таком, который путем перемешивания пережженной кости делается мягче.
Его глазурь в основе та же, что на мягком фарфоре, но содержит, кроме окиси свинца, некоторое количество буры для лучшего соединения с черепком. При соответствующем калильном жаре эта глазурь плавится и прочно соединяется с черепком. По своим свойствам костяной фарфор занимает промежуточное положение между твердым и мягким фарфором. Он выносливее и тверже мягкого фарфора и менее проницаем, но, как и у мягкого фарфора, у него довольно мягкая глазурь. Цвет его не такой белый, как у твердого фарфора, но белее, чем у мягкого. Впервые костяной фарфор применен в 1748 году в Бау Томасом Фраем.

1.3. Фаянс.
Фаянс ("faience") - из итальянского языка от названия города Фаэнца, одного из центров керамического производства. Это плотные мелкопористые изделия, как правило, белого цвета. По составу фаянс мало чем отличается от фарфора, но меняется соотношение смесей и добавок: в нём больше глины (85% от веса). Температура обжига ниже: от 1050 до 1280°С.
У фаянса низкая механическая прочность и более высокая пористость, это увеличивает его водопоглощаемость до 12%. Поэтому изделия обильно покрывают глазурью. Любая цветная кружка или чашка на нашей кухне — это фаянс.

По составу и свойствам различают: глиноземный фаянс (из глины и обожженного кремня или кварца), известковый, шамотный и полевошпатовый. Последний получил наибольшее распространение в быту, благодаря более однородной смеси и большего количества в составе каолина и глины.

1.4. Отличия фарфора от фаянса.
По составу фарфор отличается от фаянса меньшим наличием глины и большим количеством различных составляющих: каолина, кварца и т.д. Это увеличивает его стекловидность перед глиняными изделиями.
Существует ещё несколько секретов, которые помогают отличить фарфоровые изделия от фаянсовых:

возьмите изделие, переверните и посмотрите на ободок. Если не заглазурированный край белый, то это, скорее всего, фарфор. Если черепок отличается от цвета глазури или является бежевым, светло-бежевым, то это фаянс.

посмотрите изделие на свет: фарфор будет просвечиваться, а фаянс - нет. Если изделие объемное (статуэтка), то обратите внимание на донышко: у фарфора не должно быть снизу глазури. Её счищают перед вторым обжигом, чтобы изделие не прилипло к подставке, так как обжиг осуществляется при высоких температурах.

фаянс совершенно непрозрачен - фарфор полупросвечивает.

постучите по чашке или тарелке. Фарфор даже при легких касаниях начинает звенеть чистым и ясным тоном. Фаянс имеет более глухой звук и никогда не звучит, как фарфор.

со временем фаянс "стареет" — его поверхность покрывается мелкими трещинами, как бы сеточкой. Это не дефект, а естественный процесс. У фарфора этого никогда не бывает!

взвесьте кружку или чашку в руках: если она окажется тяжелее, чем кажется на первый взгляд из-за толщины стенок, значит это фаянс. Фарфор - лёгкий.

как правило, фарфор белый (возможно, с росписью), а фаянс может быть цветным. Если у вас посуда синего, красного или любого другого цвета — это фаянс. Конечно, можно встретить цветной фарфор, но это крайне редкое явления, и такое изделие относится к очень дорогим, так как при цвете оно должно сохранить прозрачность. Это уже эксклюзив - уникальный, такого в обычных магазинах не продают.

Фарфор в общепринятом понятии — материал белого цвета, гладкий, блестящий, прочный, правда от удара может быть хрупким. Наше знакомство с фарфором, как правило, начинается с посуды и предметов интерьера. Хотя по своему назначению он делится на три группы: хозяйственный и художественный, применяемый в посуде и предметах интерьера; химический, из которого делают изделия для лаборатории; электротехнический, используемый в оборудовании. И сегодня мы обсудим, какие существуют виды фарфора в посуде, отличительные качества и особенности их внешнего вида.

Если говорить о фарфоре более масштабно, исходя из , то этот материал можно разделить на две категории: европейский и восточный.

К европейскому фарфору относятся твердые, полумягкие и мягкие составы материала. И такое множество видов фарфора объясняется тем, что у европейцев были более благоприятные экономические и технологические возможности в то время, когда они «искали» рецепт этого белого материала. А на сегодняшний день европейцы опережают многих в производстве и способах декорирования именно твердого фарфора. Хотя мы знаем, что сам белый материал был изобретен в древнем Китае, правда, по характеристикам очень напоминающий .

Восточная линия, конечно, имеет историю китайского фарфора, что до сих пор отражается на формах изделий и их декорировании. Технология восточного фарфора предполагает производство без использования обжига при высоких температурах, от чего материал получается мягкий и полумягкий.

Оба вида фарфора — твердый и мягкий, используются в изготовлении посуды, столовых аксессуаров и предметов интерьера. Какие же отличительные свойства имеют эти два материала и в чем их различие?

Твердый фарфор

Твердый фарфор можно просто назвать фарфор. Это тот материал, характеристики которого соответствуют понятию «фарфор». Что именно?

• тонкий помол компонентов, создающий однородность материала;
• обжиг при высоких температурах;
• белый цвет разных оттенков, от молочно-теплого, до голубовато-холодного;
• твердая структура и высокая прочность. При разрезании пищи ножом на фарфоровой поверхности не остается следа/царапины;
• при постукивании деревянным предметом появляется мелодичный звон;
• при незначительной толщине имеет способность пропускать свет, становясь полупрозрачным;
• «не боится» перепадов температуры;
• абсолютно гигиеничен.

Самый большой недостаток материала – хрупкость от удара.

Характеристика внешнего вида фарфора может быть разной, если применяются низкие и высокие температуры обжига с нанесением глазури на поверхность. Причем от сложности рисунка глазурь может наноситься на изделие до шести раз. И столько же обжигов проходит предмет. Фарфор бывает:

• Бисквитный — обожженный без глазури. Имеет шероховатую, матовую поверхность, которая со временем имеет свойство впитывать влагу. Используется в таком виде редко, иногда в дизайнерских изделиях для интерьера (большие вазы, статуи).
• С твердой глазурью . Изделие имеет гладкую, блестящую поверхность. Для этого используется определенный состав глазури с примесью большого содержания кварца и других компонентов.
• С глазурью, куда входит в большом количестве полевой шпат . Такие изделия отличаются молочно-матовой поверхностью.
• С прозрачной глазурью . Самый простой рецепт, состоящий из большого количества извести и прочих ингредиентов.

Стоит отметить, что при производстве твердого фарфора идет тщательный контроль качества на всех этапах операций. Бракованная посуда после обжига иногда превышает порог в 20-25%. Поэтому цена на этот вид фарфора всегда достаточно высока.

Мягкий фарфор

Для повышения пластичности массы каолин заменяют большим содержанием полевого шпата, получая мягкий фарфор. Изделия из такого сырья проходят обжиг при температурах ниже 1350°С. Для них характерны: гладкая или рельефная поверхность; ровный или фигурный край; многообразие способов декорирования, как под глазурь, так и над глазурью (с использованием керамических красок, деколи, красок с драгоценными металлами). Такой материал делиться на несколько видов:

Полевошпатный фарфор

В своем составе имеет, помимо пластичной белой глины и кварца, большое количество полевого шпата. При изготовлении посуда проходит низкий температурный обжиг, что позволяет использовать разные способы декорирования. Краска наносится как под глазурь, так и над глазурью. Материал обладает большой плотностью, от чего изделия совершенно не пропускают свет.

Высокополевошпатный фарфор

Очень напоминает твердый фарфор, отличается меньшим содержанием глины, но большим количеством кварца и полевого шпата. Обжиг происходит на более низких температурах. В связи с этим тоже имеет больше возможностей для декорирования. При хорошей способности пропускать свет, обладает большей прочностью и термостойкостью. Часто используется в столовых и относится к категории — элитный.

Фриттовый фарфор

Материал считается одним из многочисленных видов керамики. Имеет в своем составе компонент – фритту, который уменьшает температуру плавления. Это позволяет делать обжиги на низких температурных режимах, соответственно декорировать изделия любыми способами. Фриттовый фарфор отличается прозрачностью и легкостью, но при производстве бывает много деформированных изделий (более 30%), что так же отражается на его цене.

Костяной фарфор

В своем составе имеет большое процентное соотношение костяной золы, полученной из костей крупных, рогатых животных. Отличается повышенной белизной (молочных и «теплых» тонов), прекрасно просвечивается. Технология обжига позволяет поверхность разнообразно и красочно декорировать. Правда при изготовлении формы изделий часто деформируются от высоких температур, что не может не сказаться на цене.

Считается, что некоторые виды не слишком устойчивы к кислотам и щелочам, поэтому больше применяются в чайных и кофейных сервизах, нежели в столовых. Кстати, английский фарфор часто бывает костяным, являясь при этом мягким. Иногда материал используется, как «бисквитный» (без глазури) в изготовлении скульптур и больших ваз.

И если вернуться к классификации фарфора в категориях: восточный и европейский, то в последнем (европейском) каолина присутствует всегда больше, и обжиг в печи он проходит при высоких температурах. Это позволяет иметь более прозрачный материал, но ограничения по декорированию.

Так как при больших температурах «выгорает» большинство красок, европейские производители часто используют для этих целей технологию деколь — бумажные «переводилки» с рисунками, сделанные специальными красками, в том числе содержащие драгоценные металлы.

Восточные же производители наносят специальные краски под глазурь. Это позволяет применять более богатую палитру красок, так как используется невысокая температура обжига.

Производители фарфоровой посуды

Если говорить о компаниях, которые производят настоящий фарфор, то, конечно, это европейские бренды, имеющие многовековые истории. Все они изготавливают разные виды фарфора, но некоторые работают только с твердым материалом.

Хочется отметить французское местечко Лимож, так как отличается особой белизной и твердость. Компания Haviland , расположенная в этом районе, производит изделия наивысшего класса и славится классическими дизайнами. Декорирование изделий этого бренда часто имеют инкрустации драгоценными металлами, от чего фарфор называют «президентским» или «королевским».

Немцы хорошо известны мейсенским фарфором. Отличается особым качеством Королевская фарфоровая мануфактура Берлин. Фабрика Розенталь имеет разные стилистические направления. В Чехии – фарфоровая мануфактура Богемии . – Herend (Херенд) известна не только качеством фарфора, но и своими необыкновенно художественными росписями, изящными формами и красочной палитрой цвета.

Фарфор - основной представитель тонкой керамики. Характерные признаки фарфора - белый цвет с синеватым оттенком, малая пористость и высокая прочности, термическая и химическая стойкость и природная декоративность. Его особенности определяются химическим составом и строением черепка, которые зависят от назначения изделия, условий их эксплуатации и предъявляемых к ним требований.

Подготовка сырьевых материалов

Состав керамической массы и метод ее подготовки определяют исходя из назначения из назначения изделия, его формы и вида сырья. Цель подготовки сырья - разрушение природной структуры материалов до мельчайших частиц для получения однородной массы и ускорения взаимодействия частиц в процессе фарфорообразования. Ее проводят в основном пластическим способом, который обеспечивает получение равномерной по составу массы.

Пластичные материалы (глину, каолин) распускают в воде в лопастных мешалках. Полученную массу в виде суспензии пропускают через сито (3600 - 4900 отверстий на 1 см2) и электромагнит для удаления крупных включений и железистых примесей.

Отощающие материалы и плавни сортируют, освобождают от посторонних т вредных примесей. Кварц, полевой шпат, пегматит и другие компоненты подвергают обжигу при температуре 900-1000шС. При этом кварц претерпевает полиформные изменения, в результате которых растрескивается. Это, во-первых, облегчает помол, а во-вторых, позволяет удалить куски, загрязненные железистыми примесями, так как при обжиге кварц с примесями железистых соединений приобретает желто-коричневый цвет.

Каменистые материалы, в том числе и фарфоровый бой, промывают, подвергают дроблению и грубому помолу на бегунах, после чего просеивают. Тонкий помол производят в шаровых мельницах с фарфоровыми или уралитовыми шарами. Для интенсификации помола в мельницу вводят поверхностно-активную добавку - сульфитно-спиртовую барду (от 0,5 до 1%), которая, заполняя микротрещины, оказывает как бы расклинивающее действие. Помол ведут до остатка 1-2% на сите с 10 000 отверстий на 1 см2.

Пластичные и отощающие материалы, плавни и фарфоровый бой тщательно смешивают в мешалке пропеллерного типа. Однородную массу пропускают через сито и электромагнит и обезвоживают в специальных фильтр-прессах или вакуум-фильтрах. Полученную пластичную массу влажностью 23-25% направляют на две недели на вылеживание в помещение с высокой влажностью. При вылеживании происходят окислительные и микробиологические процессы, гидролиз полевого шпата и образование кремниевой кислоты, что способствует разрыхлению массы, дальнейшему разрушению природной структуры материалов и повышению пластических свойств массы. После вылеживания массу обрабатывают на массомялках и вакуум-прессах для удаления включений воздуха, а также пластичности и других физико-механических свойств, необходимых для формирования изделий.

Процесс изготовления фарфора
Начнем с того, что характерные признаки фарфора - белый цвет с синеватым оттенком, малая пористость и высокая прочности, термическая и химическая стойкость и природная декоративность. Особенности определяются химическим составом и строением черепка, которые зависят от назначения изделия, условий их эксплуатации и предъявляемых к ним требований. Отметим, что фарфор - основной представитель тонкой керамики

Производство фарфора

1) Подбор материалов
Цель обработки сырья - разрушение природной структуры материалов до мельчайших частиц для получения однородной массы и ускорения взаимодействия частиц в процессе фарфорообразования.. Ее проводят в основном пластическим способом, который обеспечивает получение равномерной по составу массы
Пластичные материалы распускают в воде в лопастных мешалках. Эту массу в виде суспензии пропускают через сито (3600 - 4900 отверстий на 1 см2) и электромагнит для удаления крупных включений и железистых примесей
Фарфоровый бой промывают, подвергают дроблению и грубому помолу на бегунах, после чего просеивают. Тонкий помол производят в шаровых мельницах с фарфоровыми или уралитовыми шарами. Для интенсификации помола в мельницу вводят поверхностно-активную добавку - сульфитно-спиртовую барду (от 0,5 до 1%), которая, заполняя микротрещины, оказывает как бы расклинивающее действие. Помол ведут до остатка 1-2% на сите с 10 000 отверстий на 1 см2
Далее происходит сортировка отощающих материалов и освобождение от посторонних твердых примесей. Кварц, полевой шпат, пегматит и другие компоненты подвергают обжигу при температуре 900-1000шС, причем кварц претерпевает полиформные изменения, в результате которых растрескивается. Это, во-первых, облегчает помол, а во-вторых, позволяет удалить куски, загрязненные железистыми примесями, так как при обжиге кварц с примесями железистых соединений приобретает желто-коричневый цвет
Последний этап - смешивают составляющие материалы в мешалке пропеллерного типа. Однородную массу пропускают через сито и электромагнит и обезвоживают в специальных фильтр прессах или вакуум-фильтрах. Полученную пластичную массу влажностью 23-25% направляют на две недели на вылеживание в помещение с высокой влажностью. При вылеживании происходят окислительные и микробиологические процессы, гидролиз полевого шпата и образование кремниевой кислоты, что способствует разрыхлению массы, дальнейшему разрушению природной структуры материалов и повышению пластических свойств массы. После вылеживания массу обрабатывают на массомялках и вакуум-прессах для удаления включений воздуха, а также пластичности и других физико-механических свойств, необходимых для формирования изделий

2) Формование изделий
Для формования применяют гипсовые формы пористостью не менее 25%
Способы формования:
1. Для формования методом литья готовят сметанообразную массу - шликер влажностью 34-36%. В шликер добавляют для повышения текучести при минимальной влажности 0,1-0,2% электролита, что обеспечивает лучшее заполнение формы. Изделия изготавливают двумя способами - сливным и наливным
А) сливной способ: шликер заливают в разъемную гипсовую форму и оставляют в ней на определенное время. Гипс быстро впитывает влагу, и на стенках формы откладываются твердые частицы, которые образуют стенки изделия. Время выдержки определяют опытным путем, оно зависит от толщины стенки изделия, толщины стенок гипсовой формы и пористости. После выдержки шликер сливают, а гипсовую форму с изделием подвергают медленной сушке
Б) Полнотелые изделия сложной формы, например ручки для чайников, крышки, изготавливают наливным способом. Шликер наливают в гипсовую разъемную форму с соответствующими углублениями на внутренних поверхностях, где оно полностью затвердевает
Отметим, что методом литья в гипсовые формы изготавливают изделия сложной формы и емкостные. Для получения изделий сложной конфигурации используют разъемные формы
2. . Для пластического формования применяют полуавтоматы или автоматы. При этом используют массу влажностью 22-24%, из которой в зависимости от формы получают заготовки в виде пластов. Для изготовления плоских изделий помещают глиняный пласт, который разравнивают роликом при вращении формы. Для получения полых изделий, например чашек, заготовку массы помещают в форму и раскатывают специальным профильным роликом. Промежуток между роликом и формой заполняется слоем массы необходимой толщины. Наружная поверхность изделия формуется поверхностью формы, а внутренняя - роликом. Если на внутренней поверхности формы имеется углубленный рисунок, то он точно воспроизводится на наружной поверхности изделия
3. Подготовленную при полусухом прессовании пластичную массу высушивают до влажности 2-3%, тонко измельчают и получают порошок, в который добавляют пластификатор. Из этого порошка формуют изделие в металлических пресс-формах под большим давлением (25-30 МПа). Изделия имеют правильную форму, точные размеры, более высокую механическую прочность и небольшую влажность, что значительно сокращает время сушки перед обжигом. Данный вид используетсядля формирования плоских изделий небольшой толщины, например тарелок
3) Сушка
Для сушки применяют конвейерные, конвекторные (с направленной подачей теплоносителя на изделие), радиационные (с электрическим или газовым обогревом) и комбинированные сушилки, в которых время сушки значительно сокращается
Теплоносителями являются воздух и лучистая энергия, выделяемая керамическими панелями и другими поверхностями, которые обогреваются газом, реже - лампами накаливания. Все эти сушилки характеризуются высокой производительностью и минимальными затратами ручного труда на загрузку и выгрузку. Наиболее перспективно использование для сушки керамических изделий ультразвука, токов высокой частоты или инфракрасного излучения. Современные методы сушки позволяют регулировать температуру и время процесса в зависимости от толщины изделия
Сама сушка состоит из двух стадий:
-предварительная стадия (подвяливание) - в гипсовых формах и окончательная - без форм. Плоские изделия сушат только в гипсовых формах. Корпус полых изделий после предварительной сушки до влажности 14-16% вынимают из форм, соединяют с приставными деталями смесью шликера с декстрином;
-во время второй стадии изделия окончательно высушивают
В процессе сушки могут образоваться трещины (при неравномерной влажности массы), деформация и другие дефекты
Отметим, что изделия сушат до остаточной влажности 2-4%. При этом изделие приобретает достаточную для обжига прочность, исключается образование внутренних напряжений, приводящих к появлению трещин, деформации и т.д
Высушенные изделия перед обжигом зачищают наждачной бумагой, удаляют швы от пресс-форм, посторонние примеси и загрязнения. После зачистки изделия обдувают сжатым воздухом для удаления пыли

4) Обжиг
Здесь применяют печи непрерывного действия - туннельные, конвейерные с шагающим подом и роликовые щелевые, а также периодического действия - горны. В печах непрерывного действия поддерживается более строгий температурный режим, сокращается время обжига и обеспечиваются нормальные условия работы при загрузке и выгрузке. В качестве топлива используют нефть, газ и электричество (в электропечах)
Керамические изделия подвергают трем стадиям обработки:
1) Утельный обжиг в зависимости от состава черепка и назначения фарфоровых изделий проводят при температуре 900-1000шС, а политой - 1350-1400шС. При утельном обжиге удаляет механически и химически связанная влага, черепок приобретает необходимую прочность при достаточной для впитывания глазури пористости. Реакции взаимодействия исходных компонентов массы протекают в твердой фазе
После утельного обжига керамические изделия либо декорируют послегазурными красками, газурируют и подвергают политому обжигу, либо глазуруют, обжигают и декорируют
2) Фарфоровые изделия после утельного обжига чаще всего глазуруют, а затем обжигают. Тугоплавкую глазурь в виде суспензии наносят методом окунания, обливания и пульверизацией. После глазурования с ножки или верхнего края форфорого изделия счищают глазурь, чтобы предупредить сплавление х с подставкой во время политого обжига или другими изделиями при обжиге "в спарку". Это отличительный признак фарфоровых изделий; фаянсовые изделия полностью покрывают глазурью
1. Политой обжиг можно разделить на ряд периодов, каждый из которых протекает при определенном температурном режиме и газовой среде, что обеспечивает постепенное формирование черепка с необходимыми свойства.
Итак:
А) Температура до 900-940шС; скорость подъема температуры 100-140шС в час. Во время этого этапа из массы удаляется остаток гигроскопической влаги, происходит разложение глинистых веществ, карбонатов, выгорание органических примесей. В этот период поддерживает окислительная газовая среда. Реакция протекает в твердой фазе, начинается спекание черепка, которое сопровождается усадкой
Б) Для второго этапа температуре 940-1040шС + сильно окислительная среда. В этот период выравнивается температура, завершается выделение остатков гидратной воды и полностью выгорает сажистый углерод. Вследствие расплавления полевого шпата образуется жидкая фаза, которая цементирует твердые частицы и обуславливает повышение механической прочности черепка. Происходит процесс кристаллизации глинозема и начинает образовываться муллит. Отметим, что если углерод не выгорит до расплавления глазури в третьем периоде, то изделие будет иметь серую или буроватую окраску либо покроется мельчайшими кратерообразными точками - наколами
В) Температура 1040-1250шС + восстановительная среда, которая необходимая для перевода окисного железа в закисную формы.. На этом этапе вначале образуется силиманитоподобный ангидрид, а затем муллит и кремнезем в виде кристобалита. Продолжается спекание черепка, сопровождающие интенсивной, так как кристаллические частицы соединяют вязким расплавом. При температуре выше 1200шС вязкость расплава снижается, и на границе твердой и жидкой фаз сближаются под действием поверхностных сил частицы кварца, продукты разложения ита и кристаллы муллита. Образование легкоплавкого силиката закиси железа способствует развитию жидкой фазы. На этом этапе начинается расплавление глазури. Скорость подъема температуры - 30-35шС в час. Важно знать, что закись железа образует силикаты, который придают черепку голубоватую оттенок
Г) Температура начинается от 1250шС и заканчивается при 1380-1410шС + в нейтральная среда. Происходят окончательное спекание черепка, разлив глазури и сплавление с черепком. Активнее протекает процесс взаимодействия полешпатовго стекла и аморфного кремнезема из итового остатка, что способствует заполнению промежутков между кристаллами муллита. Одновременно укрупняются кристаллы муллита в полешпатовом стекле и уменьшаются размеры остаточного кварца. Протекают диффузионные процессы, обуславливающие равномерное распределение кристаллических новообразований в черепке
Далее изделие выдерживается при максимальной температуре в течение 1,5-3 ч. Чем продолжительнее выдержка изделий, тем больше образуется кристалла муллита. Игольчатые кристаллы муллита, переплетаясь, способствуют повышению механической прочности и термической стойкости черепка. При этом ускоряется процесс муллитизации за счет растворения кварца в стекле и насыщения его кремнеземности. Образующиеся кристаллы муллита как бы врастают в стекло, в нерастворившихся зерна кварца
Интересно, что при повышении температуры обжига уменьшается пористость черепка, так как пустоты заполняются стекловидной массой и другими структурными элементами, однако при этом выделяются газы из полевошпатового стекла, вспучивается черепок и снижается качество изделий
Д) Изделие выдерживается при максимальной температуре обжига и начинается процесс охлаждения. до температуры 600-530шС со скоростью 250-200шС в час и процесс резко замедляется, при этом происходят ионные модификации, сопровождающиеся большими изменениями объемов, в результате чего возникают внутренние напряжения. Помимо этих напряжений, возникают напряжения вследствие перехода стекловидной массы из пластического состояния в упругое
Продолжительность всего процесса данного вида обжига в туннельных печах от 18-22 до 32-34ч
Для сокращения цикла на до 3-5ч, снижения расхода топлива, повышения производительности труда, уменьшения себестоимости готовой продукции на некоторых предприятиях керамические изделия, в том числе и фарфоровые, подвергают однократному бескапсельному обжигу. Главная задача однократного обжига - обеспечение непромокаемости черепка при глазировании изделий, высушенных до содержания влаги 1%. С этой целью в массу вводят высушенные до 4-7% трошковской глины или специальных пластифицирующих добавок, способствующих повышению водостойкости, в том числе и некоторые виды пластических масс
Из недостатков: при обжиге на изделиях могут образоваться следующие дефекты: искажение размеров и формы, щербины, задувка, прыщи, пузыри, засорка, желтоватый оттенок и т.д. После обжига изделия проверяют для выявления дефектов. Изделия, отвечающие предъявляемым к ним требованиям, декорируют

5) Декорирование изделий
Эта самая последняя стадия производства фарфора. Она заключается в украшении изделий подглазурными и надглазурными красками, препаратом золота, растворами солей, красящих окислов и декоративными глазурями с последующим обжигом
В зависимости от характера поверхности декорирование изделий может быть:
1). Рельефное декорирование - это нанесение на поверхность изделий выпуклых ил заглубленных украшений
1. К выпуклым относится рельеф, получаемый при формовании путем лепки, к заглубленным - врезывание, сверление и вдавливание на поверхности.
В зависимости от назначения и природы изделий выбирают вид разделки, при этом необходимо учитывать естественную красоту черепка, украшение должно сочетаться с его естественными особенностями и подчеркивать их, а не затушевывать. Для фарфора в основном применяют гладкое надглазурное декорирование, иногда рельефное и подглазурное

Заключение: классификация фарфоровых бытовых изделий
Фарфоровые изделия бытового назначения классифицируютсяЖ
по форме, размерам, наличию глазурного слоя, назначению, комплектности, видам и группам сложности разделок и сортам
o по форме изделия делят на полые и плоские;
o по размерам - на мелкие и крупные;
o в зависимости от наличия глазурного слоя различают изделия глазурированные и неглазурированные;
o по назначению фарфоровые изделия на бытовую посуду, художественно-декоративную и прочие;
o по комплектности - одиночные и в виде комплектов; особенностью изделий, входящих в комплект, является единство декоративного оформления, конструкции и формы;
Выпускают комплектную посуду в виде сервизов, гарнитуров, наборов и подарочных комплектов, предназначенных для двух, четырех, шести и двенадцати человек. По функциональному использованию она подразделяется на столовую, кофейную, чайную, закусочную, для вина, пива и воды, прочую и изделия художественно-декоративного назначения

Документы