В истории человечества насчитывается немало материалов, которые сопровождали людей едва ли не с самого зарождения цивилизации. Первым приходит на ум дерево, но не стоит забывать о керамике – обожженной глине, посуду из которой начали изготавливать с незапамятных времен.
Вообще керамика — это посуда или другие вещи из глины (с минеральными присадками или без них), полученная при помощи формовки и последующего высокотемпературного обжига. Чтобы внешний вид таких изделий был красивее, их глазируют.
Какие материалы могут быть использованы в производстве?
Мы уже говорили, что для этих целей используется преимущественно глина, но бывают исключения. Итак, на керамику могут идти следующие материалы:
- Пластичная основа. Это как раз таки глина или каолин (порода, состоящая из каолинита).
- Материалы, которые минимизируют осадку при обжиге, позволяют сохранить форму изделия. В дело идет качественный кварцевый песок, некондиция фарфора (бой), шамот.
- Породы, дающие плотную стекловидную массу при спекании. Идеально подходит полевой шпат, пегматит.
- Глазурь. Может использоваться как материал из природного сырья, так и многочисленные аналоги, полученные путем химического синтеза.
Классификация
Вот мы и узнали, что керамика – это специальным образом обработанная глина. В качестве факторов, предопределяющих потребительские качества изделия, выделяют вид керамики, способ ее декорирования или формовки.
Различают керамику тонкую (мелкая зернистость на сломе черепка), а также грубую (крупная зернистость). Из тонких разновидностей каждому знаком фарфор, полуфарфор, а также фаянс, плитка из которого есть едва ли не в каждой ванной комнате. Соответственно, грубая керамика (фото вы найдете в статье) – это гончарные горшки. Вещь у нас не слишком распространенная, но известная с глубочайшей древности.
Свойства разных видов керамики
Полуфарфор – промежуточный вариант между вышеописанным фарфором и фаянсом. Несколько грубее, поглощение воды от 3 до 5 %, чаще всего применяется в изготовлении посуды хозяйственного назначения.
Что касается самого фаянса, то он отличается толстым пористым черепком, который на сломе имеет чуть желтоватый оттенок. Способность к поглощению воды высокая, в пределах 9-12 %. Именно из-за этого, а также из-за высокой пористости, любые изделия из керамики этого типа в обязательном порядке покрываются слоем тонкой глазури.
Так как используемая глазировка весьма нестойка к термическим воздействиям, используют эту разновидность керамики исключительно в производстве недорогой посуды повседневного использования, а также для хозяйственных емкостей. Для выделки берут не слишком качественные сорта глин, мел и кварцевый песок. Технология керамики этого сорта также допускает использование (в качестве основы) битого фарфора. Разумеется, перед началом производства его дробят и мелко растирают.
Майолика - это весьма привлекательная внешне керамика. Цена на нее – около тысячи рублей за среднестатистическую вазу. Отличительный признак – очень пористый черепок, может поглощать вплоть до 15 % влаги. Несмотря на это, изделия отличаются тонкими блестящими поверхностями, имеют малую толщину стенок. Последнее обусловлено тем, что майолика изготавливается по технологии литья. Как правило, изделия украшаются глазировкой, также нередко встречаются декоративные барельефы. В производстве этого сорта керамики используются беложгущиеся глины, кварцевый песок, мел и плавни.
Гончарная керамика (фото которой есть в статье). Отличается черепком специфичного красно-коричневого цвета (красножгущиеся глины) и очень большой пористостью. Коэффициент поглощения влаги - до 18 %. Для раскрашивания используются специальные глиняные краски, ангобы. Чтобы защитить их от воздействия влаги, сверху изделия покрываются тонким слоем бесцветной глазури. Что касается сферы использования, то ассортимент представлен не только декоративными горшками, но и вполне практичной посудой для домашнего хозяйства.
Кроме того, к этой же категории относится теплая керамика. Так называются кирпичи, изготовленные из грубо обожженной глины. При производстве такого рода керамики используются специальные вспенивающие реагенты, которые резко повышают пористость материала, а потому его теплоизоляционные качества становятся намного лучше.
Как проходит процесс производства?
Само производство керамики легко разделить на несколько следующих этапов:
- Добыча и соответствующая подготовка сырья.
- Формовка, нанесение декоративных узоров или проделывание функциональных отверстий.
- Литье, полусухая штамповка.
- Правка, первое просушивание.
- Высокотемпературная обработка.
- Глазировка.
- Повторное обжигание.
- Декоративная обработка (теплая керамика и аналоги в ней не нуждаются).
Технология изготовления
Об основных этапах производства мы поговорили, а потому сейчас давайте обсудим каждый из них в отдельности. Чтобы приготовить первоначальную керамическую массу, выполняются следующие технологические операции: сырье тщательно очищается от посторонних минеральных и органических примесей, дробится и перемалывается. После этого наступает черед перемешивания и добавления различных присадок.
Формовка изделия
Формовка выполняется из жидких или пластичных керамических масс. У пластического формования имеется ряд преимуществ. В первую очередь это выражается в том, что можно делать изделия практически любых форм и размеров. Кроме того, для их изготовления можно приспособить даже самое простое и технологичное оборудование.
Что же касается литья, то для этого применяется масса с влажностью 34-36 %. Заливка производится в гипсовые формы. Это незаменимый способ для изготовления действительно сложных керамических изделий, форма которых физически не допускает применения прочих способов формовки. Кроме того, так производится плитка. Керамика для нее делается не из самых лучших сортов глины (ниже требования), но толщина готовых изделий должна быть как можно более равномерной.
Литье может быть как ручным, так и полностью автоматизированным. После первоначальной просушки продукцию вынимают из форм, после чего приклеивают различные декоративные и функциональные элементы, для присоединения которых используется специальный клей. В прошлом для этой цели применяли глиняное тесто, но оно обеспечивало не слишком высокую прочность.
Сушка
Исключение составляет разве что плитка. Керамика в этом случае весьма толстая, так что в некоторых случаях допускается использование высокотемпературного режима на непродолжительное время.
Обжигание
Вторым по важности технологическим этапом является обжиг керамики. Цель – формовка черепка с точно заданными физико-химическими свойствами, закрепление красящего состава и глазури на поверхности. Обжигание важно тем, что в его ходе протекает множество физико-химических процессов, которые и предопределяют основные потребительские качества изделия. Обычно обжиг проводят в две ступени, но если на поверхность глазури была нанесена краска, проводится так называемый муфельный обжиг (третья ступень).
Первая ступень осуществляется при температуре от 900 до 1250 °С (в зависимости от вида и сорта керамики). Вторая ступень требует температурного режима от 1020 до 1410 °С. Последнее значение используется исключительно для фарфора. Прочую керамику редко обжигают в таком режиме, так как высок риск растрескивания. Если речь идет о среднестатистической красной глине, то изделия из нее и вовсе зачастую «жгут» однократно, при температуре не выше 960-1020 градусов по Цельсию.
О различных дефектах
Специфика изготовления керамических изделий состоит в том, что на различных этапах производства возможно возникновение большого количества самых разнообразных дефектов. Бывают повреждения черепка, глазури или декоративного покрытия. Что касается дефектов черепка, то они чаще всего появляются еще на этапе первичной формовки и первоначальной просушки.
Какая-то часть производственного брака проявляется практически сразу, а пятна или что-то подобное появляются только после обжига. В связи с «капризностью» конечной продукции имеется требование жестко контролировать чистоту всех используемых на производстве инструментов.
Описание основных понятий
Глазурь – это специальные расплавы, которые наносятся на поверхность готового изделия. Толщина их составляет 0,12—0,40 мм. Назначение глазурей довольно разнообразно. Во-первых, поверхность плитки или посуды покрывается плотным декоративным слоем, который не только способствует возникновению приятного внешнего вида, но и значительно повышает механическую прочность. Кроме того, покрытие дает надежную защиту от физических и химических воздействий, что особенно актуально для хозяйственной посуды.
Под декорированием понимается нанесение декоративной окраски или узоров. Нередко в условиях промышленного производства используются фигурные штампы, с помощью которых массовое производство однотипных изделий. Для нанесения узора на края горшка используется штемпельный валик. Соответственно, заключительные операции заключаются в устранении мелких дефектов, шлифовке ножки и края.
Некоторые сведения о глазури и красках
Глазури подразделяются на прозрачные и непрозрачные разновидности, бывают они окрашенными и полностью бесцветными. Керамические краски применяют для украшения практически всех разновидностей изделий из обожженной глины. В основе их лежат или металлы, или их оксиды. При нагревании они образуют стойкие соединения, которые не только красивы, но и весьма долговечны. Такая керамика, отзывы о которой всегда прекрасны, с давних пор была украшением во многих зажиточных домах.
Что касается вспомогательных материалов, то их используют для изготовления форм для обжига и литья.
Сведения об изготовлении литейных форм
Чтобы изготовить достаточно прочные и качественные формы, используется формовочный гипс. Его делают, тонко измельчая порошок полуводного гидрата сернокислого кальция. Особенность такого гипса в том, что при смешивании с водой он должен превращаться в достаточно пластичное и упругое тесто. Но главное – этот состав должен схватываться в точно определенные сроки, что гарантирует действительно качественный обжиг. Если гипса по каким-то причинам нет, может быть использован огнеупорный шамот карборунд. Допускается применение прочих огнеупорных материалов.
Вот что такое керамика. Это такой материал, без которого невозможно себе представить ни одной кухни или ванной комнаты. Впрочем, есть и другая ее разновидность, изделия из которой могут быть настоящими украшениями любого дома.
Художественная керамика
Под «художественными» понимаются изделия, украшенные особенно тонким рельефом или лепниной. Конечно же, прочих отличий от обычной керамики фактически нет, но в технологии изготовления есть немало тонкостей. О них-то мы сейчас и поговорим.
Первоначальная подготовка сырья
Как вы понимаете, художественная керамика мало в чем отличается от своих «бытовых» аналогов, но при ее изготовлении нужно требовательнее подходить к отбору сырья. Все то же самое, что и в прошлом случае, но все операции выполняются более тонко. Кроме того, использовать следует исключительно мелкоизмельченный каолин (диаметр частиц менее 2 мкм).
Что это дает? Такой подход позволяет получать намного более пластичную массу, а также минимум в два раза увеличивает прочность просушенных изделий. Кроме того, следует брать только мелкий кварцевый песок, так как он резко уменьшает осадку готовой продукции, что для художественной керамики крайне важно.
Сушка художественной керамики
Как мы уже указывали в первой части статьи, сушка – один из самых важных этапов. Если говорить о художественной керамике, то это утверждение становится еще более актуальным. Следует знать, что усадочные явления при обжиге тонких изделий протекают неравномерно, что может привести к большим неприятностям, вплоть до порчи всего изделия. А потому крайне важно выбрать правильный режим нагрева, дабы художественная керамика не превратилась в кучу черепков.
Если изделия плоские, то их настоятельно советуется сушить исключительно в формах. Сперва их слегка подвяливают, пока будущая керамика не приобретет необходимой плотности, и только после этого ее можно вынимать и досушивать до влажности 1-2,5 %.
Вот вы и узнали, что такое керамика. Это один из самых старых материалов, что когда-либо производился человечеством. Несмотря на свою древность, керамика весьма востребована и по сей день.
