Технология изготовления керамических изделий и способы их украшения

Керамические изделия вследствие их разнообразия изготовляют разными технологическими приемами, но основные этапы их производства примерно одинаковы и состоят из добычи глины, подготовки массы для формования, формования изделий (сырца), сушки, их обжига и охлаждения.

В большинстве случаев глину добывают открытым способом — экскаваторами, скреперами и другими машинами. Доставляют на завод рельсовым, автомобильным транспортом, ленточными транспортерами или подвесными дорогами. Карьерная глина обычно непригодна для получения изделий, поэтому технология получения керамических изделий начинается с приготовления так называемой керамической или рабочей массы.

Цель этой стадии производства — разрушить природную структуру глиняного сырья, удалить из него вредные примеси, крупные куски измельчить, а затем обеспечить равномерное смешивание всех компонентов с водой до получения однородной и удобоформуемой керамической массы. В зависимости от вида изготавливаемой продукции и свойств исходного сырья керамическую массу получают пластическим, жестким, полусухим, сухим и шликерным (мокрым) способами. В связи с этим выбирают и способ формования изделий — пластическое формование, жесткое, полусухое или сухое прессование, литье.

Технология производства тонкой керамики

При пластическом способе подготовки массы и формования (рис. 9) исходные материалы обрабатывают до получения однородной массы.

Рис. 9. Технологическая схема производства керамического кирпича пластическим способом прессования:

1 — ящичный подаватель; 2 — транспортер; 3 — дробление глины на де-зинтеграторных вальцах; 4 — помол глины на бегунах; 5 — транспортер; 6 -глиносмеситель; 7 — резка кирпича-сырца на автомате; 8 — ленточный пресс

Для этого сырье сначала подвергают двухстадийному измельчению в вальцах (3), а затем в бегунах (4), откуда сырье поступает в глиносмеситель (6), где увлажняется до 18-28% и более и перемешивается до получения однородной пластичной массы, которая подается в ленточный пресс (8). Глиняный брус требуемого сечения, выходящий через мунштук пресса, разрезается резательным аппаратом на изделия (7), а затем они направляются на сушку и обжиг.

Жесткий способ формования является разновидностью пластического способа. Влажность формируемой массы при этом способе составляет 13-18%. Формирование осуществляется на мощных вакуумных шнековых или гидравлических прессах под давлением до 20 МПа. При этом способе используются менее пластичные глины, и он менее энергоемкий по сравнению с пластическим способом. Жесткий способ формования наиболее распространен при выпуске сплошных и пустотелых кирпичей, камней, блоков и панелей, черепицы.

При полусухом способе подготовки сырьевые минералы подсушивают, дробят, размалывают в порошок, а затем перемешивают и увлажняют водой. Керамическая масса представляет собой пресс-порошок с небольшой влажностью (8-12% при полусухом и 2-8% при сухом способе формования), поэтому изделия из таких масс формуют под большим давлением на специальных автоматических прессах. Изделия после прессования можно сушить быстрее или совмещать сушку с обжигом, что ведет к ускорению производства, сокращению расхода топлива и удешевлению продукции (рис. 10).

Изготовление керамического горшка методом отливки. Как это делается. Шликерное литьё

В отличие от пластического способа прессования можно использовать малопластичные глины, что расширяет сырьевую базу производства. Полусухим способом прессования можно изготовлять кирпич сплошной и пустотелый, облицовочные плитки, а сухим способом — плитки для полов, дорожный кирпич, изделия из фаянса и фарфора.

Сухой способ является разновидностью современного развития полусухого способа производства керамических изделий.

Рис. 10. Технологическая схема производства кирпича

методом полусухого прессования:

1 — ящичный подаватель; 2 — ленточный транспортер; 3 — дезинтегратор-ные вальцы; 4 — циклон; 5 — сушильный барабан; 6 — бункер; 7 — тарельчатый питатель; 8 — дезинтегратор; 9 — элеваторы; 10 — грохот; 11 — гли-носмеситель с пароувлажнителем; 12 — питатель; 13 — пресс

Пресс-порошок при этом способе готовится с влажностью 2-6%. При этом полностью устраняется необходимость операции сушки. Таким способом изготавливают плотные керамические изделия: плитки для полов, дорожный кирпич.

При изготовлении изделий шликерным способом исходные материалы измельчают и тщательно смешивают с большим количеством воды (до 4-50%) до получения однородной теку щей массы. Этот способ применяют для изготовления фаянсовых, фарфоровых изделий, облицовочных плиток.

Сушка изделий — весьма ответственный этап технологии, так как трещины возникают на этом этапе, а при обжиге они лишь окончательно проявляются. Обычно достаточным является высушивание сырца до остаточной влажности 5-6%. Прежде сырец сушили в естественных условиях (сушильные сараи). Этот способ не требует затрат энергии, но занимает много времени (до 10-20 суток). В настоящее время применяют искусственную сушку в специальных сушилках периодического или непрерывного действия, используя дымовые газы обжигательных печей. Срок сушки сокращается иногда до 2 ч.

Важной стадией является обжиг керамических изделий. При обжиге сырца образуется искусственный каменный материал, который в отличие от глины не размывается водой и обладает высокой прочностью.

При нагреве сырых керамических изделий до температуры 120°С удаляется свободная вода, и керамическая масса становится непластичной, а при нагреве до 450-600°С удаляется химически связанная вода и выгорают органические примеси. Затем происходит разложение глинистых минералов вплоть до распада кристаллической решетки и образования аморфной смеси глинозема и кремнезема.

При дальнейшем нагреве до температуры 1000 °С возможно образование новых кристаллических силикатов типа А?2о3 8,0. Одновременно с этим легкоплавкие соединения керамической массы и минералы-плавни создают некоторое количество расплава.

Расплав, обволакивая нераспла-вившиеся частицы, заполняет поры между ними и, обладая силой поверхностного натяжения, стягивает их, вызывая их уплотнение. В результате после остывания образуется прочный монолитный черепок. Этот процесс называют спеканием. Обжиг изделий из легкоплавких глин ведут при температуре 900-1000 °С, а тугоплавких — при 1150-1400 °С.

Для обжига керамических материалов используют специальные печи — кольцевые, туннельные, щелевые и т.д. (рис. 1 1).

После обжига изделия необходимо охладить, не допуская резкой смены температур, чтобы предотвратить образование трещин. В начальной стадии температуру снижают медленно, и лишь после достижения 650 °С процесс охлаждения можно ускорить.

Рис. 11. Туннельная печь для обжига кирпича (продольный разрез)

Источник: bstudy.net

ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Рассмотрим общую последовательность операций для изготовления различных керамических материалов:

• 1) сырьевые материалы (сортировка, промывка, дробление, измельчение, магнитное обогащение), весовое дозирование;
• 2) помол в шаровой мельнице (процеживание, магнитное обогащение, хранение, перемешивание);
• 3) формование;
• 4) оправка;
• 5) сушка;
• 6) первый обжиг;
• 7) декорирование;
• 8) глазурование;
• 9) второй обжиг;
• 10) шлифование, контроль, сортировка;
• 11) упаковка;
• 12) хранение (склад).

Различные виды керамических масс существенно отличаются как по составу исходных сырьевых материалов, так и по их количеству. На свойства керамических изделий большое влияние оказывают: способ приготовления массы, метод формования изделий, условия сушки и особенно температурный режим и газовая среда обжига.

В зависимости от получаемого материала и вида изделий каждая из указанных технологических стадий в свою очередь делится на несколько более мелких операций. При этом желаемые свойства изделий и используемое сырье определяют особенности обжига и украшения (декорирования) изделий, а форма изделий определяет способ формования и подготовку формовочной массы.

Источник: studme.org

Технология изготовления керамических изделий

Как правильно подготовить глину и приготовить массу для лепки?
Промытую высушенную глину разбивают молотком на мелкие кусочки, замачивают горячей водой в 2-3 приема в эмалированной посуде, пока поверхность глины не покроется водой на 4-5 см. В течение 10 – 12 часов смесь периодически перемешивают, добавляя воду. Затем массу несколько раз протирают через сито и опять дают отстояться 1- 2 дня пока она не уплотнится.

Оставшуюся воду вычерпывают, массу разливают в гипсовые лотки (гипс хорошо впитывает воду), глина еще больше уплотнится. Через 3-4 часа глину можно выбирать из лотков. Получится тесто, хорошо отстающее от руки, не имеющее воздушных пузырьков (при их наличии необходимо глину промять). Складывают глину пластами и накрывают полиэтиленовой пленкой.
Перед применением в глину вводят отощающие (кварцевый песок, молотый черепок, измельченный шамот) добавки для снижения усадки и флюсующие (полевые шпаты, пегматит, мел, известняк и другие) — для снижения температуры обжига, обеспечения спекаемости черепка, повышения термической устойчивости и просвечиваемости.

Оборудование для керамических изделий :
Для изготовления керамических изделий применяются стеки и кольца. Электрический гончарный круг можно изготовить самому, приспособив вместо станины стол или столярный верстак и электродвигатель от швейной машины с педалью для регулирования скорости вращения.
Рабочий круг диаметром 25-30 см можно выточить из бронзы, алюминия, пластмассы или толстой фанеры, пропитанной горячей олифой. Соотношение диаметров шкивов электромотора и круга рассчитывают так, чтобы круг вращался с максимальной скоростью — 300 об./мин. (против часовой стрелки).

Производители оборудования цены :
ООО «ХОРСС» предлагает целый ряд электрических гончарных кругов зарубежных и отечественных производителей: от профессиональных до небольших, подходящих для школ, студий, хобби, а также все необходимые материалы для открытия собственной маленькой мастерской.

• Профи-Макс гончарный круг S-4631 подходит для индивидуальных художников, студий и небольших мастерских. Диаметр диска — 200 мм, вес с упаковкой — примерно 65 кг. Цена — 29 502 рубля.
  Гончарный круг S-4802 производства Fo. Me., Италия подойдет для работы в домашних условиях, в студиях и мастерских. Может быть установлен на столе или на невысокой подставке. Диаметр диска — 300 мм, вес с упаковкой — около 19 кг. Цена — 39 176 рублей.
• Есть и более дорогие модели: гончарный круг S-4640 (Фоме 3412) можно приобрести за 44 014 рублей, круг S-4860 (РК-Виспер) стоит 59 472 рубля, а круг S-4861 (ВЛ-Виспер) — 66 316 рублей.
  Настольный гончарный круг S-4879 (РК-5Т) предназначен для домашнего использования (для хобби). Производитель: NidecShimpo Corporation, Япония.
  Максимальный вес глины — 10 кг. Вес круга — 13 кг. Его цена в компании: 21 948 рублей.
• Гончарный круг S-4880 (РК-55) (производитель: Nidec-Shimpo Corporation, Япония) прекрасно подойдет для школ, студий, хобби. Регулировка скорости осуществляется выносной педалью от 0 до 250 оборотов в минуту, выбор направления вращения — по часовой или против часовой стрелки. Максимальный вес глины — 14 кг. Сам круг весит 27 кг. Его цена: 35’046 рублей.
• Гончарный круг S-4822 (Армавир) с фрикционным приводом и педалью очень простой в эксплуатации. Маховик привода всегда под рукой — можно немного повернуть изделие для работы. С обеих сторон стола — выдвижные стаканчики для инструментов. Вес круга — примерно 25 кг. Цена круга: 18 172 рубля.
  В компании можно приобрести печь для обжига изделий (цены на газовые печи: от 70 до 900 тыс. рублей, на электрические: от 60 тысяч до свыше 1 млн. рублей), а также необходимые материалы (керамические массы, глазури, ангобы, люстровые краски, пигменты, соли, оксиды, надглазурные и универсальные краски), книги для обучения. Компания Тм «Golden Hands»
• предлагает электрический гончарный круг PROFI-MAX (комплектация MINI — максимально облегченный вариант поставки круга, стоимость — 30 тыс. рублей) и формующую приставку для нее, гончарные круги SUPER-PROFI (стоимость — 40 тыс. рублей)) и гончарный круг для начинающих «Гоша» (стоимость — 12 тыс. рублей).
  В комплект поставки круга PROFI-MAX входят: круг гончарный, руководство пользователя, педаль изменения оборотов, пластиковый тазик, две поролоновые губки, струна с ручками, мягкий стек, учебный фильм на DVD (42 мин.), образец гончарной глины (2,5 кг), комплект для сборки ящика-тумбы (описание, детали из фанеры, саморезы, ключ). Формовочная приставка позволяет в гипсовой форме, вращающейся на планшайбе гончарного круга, за одну минуту отформовать, например, декоративную тарелку. Через 15-20 минут после формовки, когда глина подсохнет и даст усадку, тарелка легко удаляется из формы.
  Можно сформовать декоративную тарелку с любым барельефом на дне, при этом меняется только рисунок-вставка, а гипсовая форма остается прежней. Потом можно приступать к декорированию прорезать, процарапывать, делать лепные элементы или тисни н. рисунок штампом. Применяя различные гипсовые формы, можно легко расширить ассортимент производимой керамики.
  С помощью вакуумного стола (поставляется по желанию) можно протачивать готовые изделия (например, донышки), делать отводку, лощить. На гипсомодельном станке очень просто изготовить гипсовую форму. Способы Формования керамических изделий :
  Формование керамических изделий можно осуществлять несколькими способами: свободная лепка, свободное формование на гончарном круге, пластическое формование ручным оттиском в форме, пластическое формование во вращающейся гипсовой форме с помощью формующего шаблона, шликерное литье в гипсовые формы.
• При свободной лепке — из приготовленного глиняного теста вручную лепят различные фигурки, свистульки или горшки больших объемов. Из куска глины лепят заготовку нужной формы. Затем стекой лопаточкой делают в ней углубление и выбирают глину, постепенно утончая стенки сосуда. Окончательную обработку и заглаживание внутренних поверхностей выполняют стекой-петлей. Подготовленную полую форму устанавливают на доску и обрабатывают край сосуда, прилепив к нему горловину — раскатанную полоску глины.
• Свободное формование производят на гончарном круге. Кладут точно в центр гончарного круга заготовку из глины в форме шара. Нажимая большими пальцами, в середине шара делают цилиндрическое углубление и постепенно расширяют его до требуемых размеров. Затем вытягивают цилиндр до нужной высоты. Сначала лепят основание, затем, мягко надавливая на стенки цилиндра с внутренней стороны, расширяют его для получения нужного изделия.
• Пластическое формование ручным оттиском осуществляется с помощью гипсовых форм. Открытые формы применяют для формования плоских изделий, разъемные — при изготовлении изделий сложных форм (сосудов, скульптур). Форму заполняют глиняным тестом и разминают его от центра к краям.
• Помимо этих способов, существует также пластическое формование во вращающейся гипсовой форме с помощью шаблона и формование путем шликерного литья в гипсовые формы (основано на свойстве гипса впитывать влагу и способности глины при снижении влажности переходить из жидкого состояния в состояние пластического теста).
• При изготовлении керамических изделий сложной конфигурации часто комбинируют способы формования. Сочетание пластического способа формования во вращающейся гипсовой форме металлическим шаблоном со шликерным литьем широко распространено при изготовлении чайников, чашек, кувшинов и других фарфоровых и фаянсовых изделий, состоящих из корпуса и приставных деталей. Задымленную керамику получают сочетанием шликерного литья с пластическим формованием. Технология изготовления игрушек :
  Технология изготовления игрушек (популярных современных сувениров). Из красной, серой или белой глины с мелкопросеянным песком и водой замешивают вязкое тесто, из которого и лепят игрушки. Хорошо просушив на ветру, через несколько дней их обжигают, а затем украшают цветными глазурями или росписью. Дымковские мастера после сушки и прокаливания в печи белят игрушки мелом, разведенным на снятом молоке, а затем расписывают гуашью, растертой на яичном желтке.
  В качестве декорирования керамики можно использовать отделывание рельефами, контррельефами или фигурными украшениями, ажурным вдавливанием или резьбой специальными штампиками, инкрустацией, сграффито.
  Простейший рельеф можно получить, приставив к вращающейся поверхности сосуда гребешок, получатся плавные линии, линии с острыми и тупыми вершинами, зигзагообразные. Штампиками с фигурными изображениями из гипса, дерева, металла (шестеренки, гайки) наносят орнамент, пальцами делают оборки, ножом — резьбу. Сграффито осуществляется путем процарапывания до нижнего, более темного слоя глины слегка подсохшего изделия, покрытого слоем ангоба (жаропрочной краски).
  Кроме того, существует фактурное декорирование — лощение керамики до блеска гладкими предметами — кожей, деревом, отпечатками ткани или сетки, нанесение воска перед глазурованием, мраморизация (капли краски растекаются по поверхности сами или их разводят палочкой, проволокой), морение окислами железа, задымление (в печь при обжиге добавляется дымящийся вар, нефть или пропитанное ими тряпье). Интересный узор можно получить, положив раскаленное изделие в опилки, рубленую солому или окунуть в мучную болтушку.
  Нарядный вид приобретает керамика, обработанная растворами серебра, золота, платины или отделанная люстром (тончайшая прозрачная, наносимая на глазурь пленка, переливающаяся различными цветами в зависимости от вида оксидов металлов, составляющих основу). Разнообразные декоративные растительные или тематические композиции на керамике можно получить, используя живописное декорирование, которое выполняется разноцветными жаропрочными красками (ангобом) вручную или механически. Обжиг керамики :
  Обжиг керамики. Обжигают глиняные изделия в обычной печке, в голландской или муфельной. Лучше всего приобрести небольшую муфельную печь, но можно изготовить ее самому. Нагревается она до +900°С. Первый обжиг (утильный) делается после того, как покрытое ангобами изделие подсохнет. Длится он от 2,5 до 7 часов. Таким образом получают терракоту, цвет которой зависит от глины, температуры и режима обжига. Обработка керамики после обжига . Терракота легко обрабатывается шлифовальной шкуркой, острым стальным инструментом, рифневками. Ее можно подкрашивать темперными красками или акварелью, разведенной на молоке, но чаще всего покрывают глазурями, которые затем закрепляют вторым обжигом.
  Глазурь , подходящую к любому черепку, получают сплавлением следующей смеси (в частях по массе): калиевая селитра — 30; бура — 114,5; борная кислота — 49,5; мрамор -40; каолин — 207,2; кварцевый песок 228. Компоненты помещают в огнеупорный тигель и ставят в муфельную печь. Готовность сплава определяют с помощью длинного металлического прутка с загнутым концом: его опускают в тигель и быстро вынимают. Если за ним потянется стекловидная нить без узелков — значит, сплав готов; тигель вынимают щипцами и выливают его содержимое в металлический сосуд с холодной водой, где масса рассыплется на мелкие кусочки, которые затем размалывают.
  Самый простой способ (народный) приготовления глазури – разогреть на огне бутылочное стекло и затем бросить его в воду. Стекло покроется мелкими трещинками и легко рассыплется. Перетирают его в ступке в порошок и добавляют клейстер. Изделие поливают этим составом, дают подсохнуть и помещают в печь, где выдерживают около 3 часов.
  Покрывают керамику эмалями , специально приготовленными в муфельной печи из определенных компонентов (двуокись кремния, борный ангидрит, окиси алюминия, титана, окислы щелочных и щелочноземельных металлов, свинца, цинка). Интересное украшение можно получить из мелких цветных кусочков стекла. Их накладывают в определенные места на поверхности изделия, затем его снова обжигают (в третий раз). Стекло плавится и растекается по поверхности. Это придает изделию еще больший блеск.
  Из глины можно создать удивительно красивые вещи, раскрашивая их самыми разнообразными красками, можно накладывать одну краску на другую, чтобы получить новое сочетание, новые оттенки.

Источник: mirzam.ru