Изготовление керамического чайника методом отливки

На предприятиях художественной керамики, как и в мастерских нашего художественно-графического университета Чувашского гос. пед. университета, изделия отливаются на литьевых столах или стендах.

Часто применяют вращающиеся столы. В центре стола установлен расходный бачок со шликером. При вращении стола установленные по кругу формы последовательно поступают к рабочему месту литейшика, где заливаются шликером. Избытки шликера из форм сливают в сборник, расположенный рядом со столом.

При сливном, наиболее распространенном, способе избыток шликера после набора черепка требуемой толщины выливается из формы. Таким способом изготовляют обычные донные керамические изделия. Шликер из формы не выливается, а постоянно по мере всасывания пополняется до верхнего уровня. Наливной способ особенно широко применяется в производстве санитарной керамики (например, раковины, ванны).

Для изготовления чайника  нами был применен именно наливной способ шлекерного литья.

Для начала, нами были изготовлены  черновые гипсовые формы по черновой модели. Далее, уже беловые формы, и, метеодом наливки было отлито изделие. Далее переходим к сушке изделия, а это уже следующий параграф. 

2.4. Этап 3. Сушка  изделия. 

Сушка имеет целью повысить прочность полуфабриката и подготовить  его к обжигу. Влажность доводится  до 1-2%. При слишком быстрой или  неравномерной сушке возможны деформация или образование трещин.

При шлекерном литье изделие  достают полу-сырое.

Убедившись, что отливка  достаточно хорошо подсохла и отвердела, а ее стенки отделились от формы, нужно осторожно снять верхнюю половину формы и так же осторожно извлечь отливку из нижней половины.

Кстати, после просушки гипсовой формы ее гигроскопичность (способность к поглощению влаги) полностью восстанавливается и в ней можно отливать следующее изделие, которое будет точной копией первого.

Пока изделие еще не совсем высохло, нужно срезать ножом  швы, образовавшиеся на стыках формы, заделать мягкой глиной всевозможные вмятины, углубления и царапины, после чего поверхность  загладить губкой.

Если отливка пересохла, неровности устраняются наждачной  бумагой. После этого изделие  ставят на полку и сушат при  комнатной температуре пять-шесть  дней.

 

2.5. Этап 4. Обжиг керамического изделия

Обжиг формирует структуру  черепка и свойства керамических изделий. Обычно проводят двукратный обжиг. Первый обжиг - утельный – для твердого фарфора является предварительным (900-1000оС), для мягкого фарфора (1260оС), фаянса (1250-1280оС), майолики (990-1100оС) –  основным, определяющим их свойства. Второй - политой – обжиг твердого фарфора (1350-1420оС) имеет целью завершение физико-химических превращений компонентов, окончательное формирование черепка  и глазури, ее зеркальный разлив. При  политом обжиге мягкого фарфора, фаянса и майолики происходит плавление  и закрепление глазури. Изделия  из низкотемпературного фарфора  закрепляют однократно.

При нарушении газового и  температурного режимов обжига возникают  дефекты черепка и глазури: пятнистость, деформация, трещины, пузыри и прыщи, мушка, матовость, наколы, плешины глазури  и др.

Декорируют керамические изделия посредством окрашивания  массы в розовый, голубой, зеленый  цвета, нанесение декоративных глазурей (цветных, «кракле», кристаллических, матовых  и др.), рельефными и углубленными рисунками, но чаще всего раскрашиванием.

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.

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. [5; 25]

Первый период протекает  при температуре до 900-940^oС; скорость подъема температуры 100-140^oС в час. 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, в этот период начинается спекание черепка, которое сопровождается усадкой. На поверхности пористого черепка, который обладает высокий каталитический и адсорбционной способностью, осаждается углерод, выделяющийся при сгорании топлива. Углерод придает черепку серый цвет.

Второй период обжига протекает  в сильно окислительной среде  при температуре 940-1040^oС. Он является подготовительным к самому ответственному этапу - обжигу в восстановительной среде. В этот период выравнивается температура, завершается выделение остатков гидратной воды и полностью выгорает сажистый углерод. Если углерод не выгорит до расплавления глазури в третьем периоде, то изделие будет иметь серую или буроватую окраску либо покроется мельчайшими кратерообразными точками - наколами. 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.

Третий период ведется  при температуре 1040-1250 ^oС в восстановительной среде, которая необходимая для перевода окисного железа в закисную формы. Закись железа образует силикаты, который придают черепку голубоватую оттенок. 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 каолинита и кристаллы муллита. Образование легкоплавкого силиката закиси железа способствует развитию жидкой фазы. На этом этапе начинается расплавление глазури. Скорость подъема температуры - 30-35^oС в час.

Четвертый этап, завершающий  формирование черепка, начинается при  температуре 1250^oС и заканчивается при 1380-1410^oС, протекает он в нейтральной среде. Происходят окончательное спекание черепка, разлив глазури и сплавление с черепком. Активнее протекает процесс взаимодействия полешпатовго стекла и аморфного кремнезема из каолинитового 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. [4;102]

Период заканчивается  выдержкой изделий 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.

При повышении температуры  обжига уменьшается пористость черепка, так как пустоты заполняются  стекловидной массой и другими структурными элементами. Однако при повышении  температуры выделяются газы из полевошпатового  стекла, вспучивается черепок и снижается  качество изделий.

Пятый, диффузионный, период обжига соответсвует выдержке изделий  при максимальной температуре обжига.

После обжига начинается процесс  охлаждения. До температуры 600-530шС охлаждение проводят со скоростью 250-200шС в час. Затем 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 политого обжига в туннельных печах от 18-22 до 32-34ч. На некоторых предприятиях керамические изделия, в том числе  и фарфоровые, подвергают однократному бескапсельному обжигу. При этом цикл производства сокращается до 3-5ч, значительно  снижается расход топлива, повышается производительность труда, уменьшает  себестоимость готовой продукции. Главная задача однократного обжига - обеспечение непромакаемости черепка  при глазуровании 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.

Однократному обжигу подвергают в основном толстостенные изделия - кружки, салатники, масленки, сахарницы, которые при глазуровании без  утельного обжига не размокают, не деформируются  и не разрушаются.

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.

 

2.6. Этап 5. Декорирование  изделия.

 В данной работе  мы будем говорить о методе  декорирования изделия с помощью  глазурей, потомучто именно этот  метод планируется избрать для  декорирования нашего чайника.

Подготовка красителей

Готовые красители. В продаже имеются  краски, предназначенные для различных  техник декорирования и любых температур. Они представлены в широкой гамме цветов. Красители продаются в виде порошка. Эти краски можно смешивать. [4; 23]

Основные цвета могут  изменяться при взаимодействии оксидов и других веществ, содержащихся в глиняном тесте, во время обжига.[4; 24]

Синие и голубые  цвета: оксид кобальта обладает наибольшей окрашивающей способностью. При взаимодействии с щелочами (калий) дает интенсивный синий цвет. Боросиликаты придают зеленоватые оттенки.

Зеленые цвета: оксид меди (Cu₂0); придает эмалям, содержащим свинец, зеленый цвет, а эмалям, содержащим щелочи, - бирюзовый. Его содержание варьируется от 1,5 до 3% в эмалях для низких температур, а для высокотемпературного обжига требуется 2,5- 5%. Не растворим в воде. Оптимальные условия для обжига красок с содержанием меди -это быстрый и равномерный подъем температуры в окисляющей среде. Травяной цвет получается при добавлении оксида хрома (Сг_г0₃).

Желтые, коричневые и красные оттенки: оксид железа (Fe₂0₃); в эмалях, в составе которых есть свинец, при процентном содержании этого оксида 2-3% получается золотистый цвет, в эмалях, содержащих щелочи, - бежевый цвет. Кадмий в сочетании с селеном дает красные и оранжевые цвета при средних температурах обжига.

 

Желтый цвет: оксид серебра или, лучше, нитрата серебра.

Черные и коричневые цвета: оксид марганца. При 2%-ном содержании дает коричневый цвет с фиолетовым отливом, при большем процентном содержании образует черный цвет с металлическим отливом; если в составе высокое содержание щелочи, получается фиолетовый цвет.

Классификация красок с учетом ряда изменяющихся факторов, и температурой обжига.

Низкотемпературные  краски: плавятся при низкой температуре. Содержат флюс (плавни), состоящий из кремния, сурика и буры. Используются для росписи уже обожженных изделий. Температура плавления - 800-900 °С, а температура плавления красок для фаянса - 750 °С. Колористическая гамма очень разнообразна. Закрепление краски обеспечивается клейким веществом; речь идет о тощей и жирной эссенциях трепентина (живичного скипидара). Первая из них служит для нанесения краски на стекловидную поверхность, вторая - для ее закрепления. Если требуется увеличить продолжительность сушки, то добавляется лавандовое масло.