Производство костяного фарфора

Після розпускання глинисті матеріали піддаються ситова і магнітному збагаченню.

Ситова збагачення здійснюється при пропущенні суспензії через  сита різних номерів і конструкцій, внаслідок чого суспензія звільняється від великих включень, однак не звільняється від найдрібніших частинок заліза і залізовмісних магнітних  матеріалів, присутність яких в масі викликає появу жовтого кольору  або «мушок».

Магнітна сепарація рідких керамічних мас і глазурей здійснюється за допомогою сталевих магнітів, покладених на дні лотків для транспортування суспензій, переносних електромагнітів, електромагнітних сепараторів з сітчастими полюсами, а також електромагнітних сепараторів з каскадним розташуванням магнітів на дні лотка.

Після ситового і магнітного збагачення керамічна суспензія  надходить у мішалки-збірки, де вона зберігається і перемішується.

Глинисті матеріали зі збірників-сховищ перекачують у  збірники-змішувачі, попередньо пропустивши  через вібросито. Потім у збірники-змішувачі  подається суспензія отощающих матеріалів, що пройшли тонкий помел.

Суспензію фарфорового і  фаянсового маси, що надходить із збірок-змішувачів, піддають послідовно ситова і магнітному збагаченню на електромагнітних або  феромагнітних очисники. Збагачена  порцеляновий суспензія повинна  мати тонину помелу, що характеризується залишком 0,5-1,0%, вологість у межах 55-60%, а фаянсова маса - залишок на ситі не більше 1,5-3% і вологість 62-68%.

Готова суспензія подається  у витратні збірники. Для полегшення і прискорення наступної фільтрації суспензію у збірниках підігрівають гострою парою до температури  не більше 40 ° С.

При виробництві фарфорових та фаянсових виробів побутового призначення в основному використовуються способи формування з пластичної маси. Для формування фарфорових виробів  використовують масу вологістю 22-25%, а  для фаянсових - вологістю 21-23%.

    Процес зниження  вологості суспензій до отримання  пластичної маси заснований на  відділенні та затриманні твердих  частинок пористими матеріалами,  проникними воду. Він включає  наступні операції: транспортування  суспензій, видалення надлишку  води, видалення та очищення фільтрату  (ретурних вод).

    Готова суспензія  з витратних збірок подається  на зневоднення насосами різних  конструкцій (плунжерні, поршневі, мембранні).

    Швидкість зневоднення  на фільтр-пресах залежить: від вологості маси, кількості і складу вводиться електроліту, в'язкості суспензії, розмірів часток маси, температури суспензії, стану фільтрувального полотна і тиску.

    Процес фільтр-пресування  прискорюють шляхом відповідного  коригування вологості суспензії,  що надходить у фільтр-прес, до можливо мінімального водосодержания (63-53%). Зменшення водосодержания суспензії досягається введенням в нього електролітів (рідкого скла і соди).

    Маси, отримані  після фільтр-пресування, мають неоднорідне  будова по товщині коржа (у  центрі міститься більше отощающих матеріалів, а на периферії - пластичних, а також неоднакове розподіл вологи (у центрі коржа більш волога маса, ніж по краях). Крім того, при змішуванні фільтр-прессной коржів в масі залишаються значні включення повітря, які, подібно зернам охляли матеріалу, знижують її пластичність, збільшують брак при сушінні, зменшують щільність і просвечиваємость порцелянових тонкостінних виробів.

    Процес усереднення  складу і вологості маси називається  гомогенизацией, а процес видалення з маси повітря - вакуумированием (він йде всередині вакуум-камери). Гомогенізація і вакуумування фарфорових та фаянсових мас здійснюється у вакуум-м'ялкою.

В результаті хорошого промінь  і вакуумування маси підвищується механічна  міцність відформованих з неї  виробів, зменшується їх усадка, скорочується вірогідність утворення такого дефекту, як деформація виробів при сушці  і випаленні.

Після вакуумування маса надходить  на вилежування в закриті приміщення з підвищеною вологістю на строк  не менше 7 діб. У процесі вилежування  в масі проходять біологічні та фізико-хімічні  процеси, в результаті яких збільшується пластичність мас і механічна  міцність висушеного напівфабрикату.

Існує й інший метод  приготування тонкокерамічних пластичних мас з використанням заздалегідь мелених кам'янистих і глинистих компонентів. Після дозування з них готують суспензію вологістю 35-50%, яку висушують в розпилювальних сушарках до вологості 5-8%. Отриманий порошок змішують у швидкохідних протиточних змішувачах з водою або з суспензією і отримують масу з вологістю 20-25%. Масу піддають вакуумуванню у вакуум-м'ялкою. Цей метод не знайшов широкого застосування на заводах фарфоро-фаянсової промисловості через великих енерговитрат.

 

2.3 Характеристика основних  способів формування фарфорового  і фаянсового посуду.

Призначення формувань - надати форму, розмір, щільність і необхідну  міцність напівфабрикату.

При виготовленні фарфорового  і фаянсового посуду використовують в основному два методи формування: формування з пластичної маси з використанням  гібсовой або синтетичних форм і метод лиття з шлікера в гібсовой форми.

Методом формування з пластичних мас виготовляється 95-97%, а методом  лиття з шлікера в гібсовой форми - 3-5%. Метод пресування виробів з прес-порошку в металевих прес-формах застосовується дуже рідко.

Процеси пластичного формування грунтуються на здатності тістоподібних мас до пластичного течією, тобто до зміни форми без розривів суцільності під впливом прикладених зовнішніх сил (тиску ролика або шаблону) і до її збереження після зняття цих зусиль. При пластичному формуванні виробів найбільш повно використовуються такі властивості керамічних мас, як пластичність і формувальна здатність, а також здатність віддавати частину міститься в них води пористим формам, давати усадку і легко відділятися від пористої поверхню форм.

Кожній групі формованих виробів різної конфігурації відповідають оптимальні формувальні властивості  маси, регульовані зміною її вологості, яка коливається від 19-27%, а також  коригуванням складу. Введення в масу (до певної межі) високопластичних жирних глин або бентоніту при одночасному зменшенні кількості отощающих матеріалів (кварцу, польового шпату) призводить до поліпшення умов формування. Надмірна кількість пластичних матеріалів в масі знижує формувальну здатність маси зважаючи прилипаемости її до поверхні форм. На прилипаемость маси до гібсовой формам впливають також стан поверхні, вологість гібсовой форм і температура формуючих органів напівавтомата (роликів, формуючої головки). Висока температура (більше 140 ° С) шаблону може стати причиною рихлості зовнішньої поверхні виробу. Низька температура (нижче 90 ° С) шаблону викликає прилипання пласта до шаблону.

Такі вироби, як тарілки, чашки, чайники (що мають форму тіл  обертання), виготовляються у гібсовой або пластмасових формах за допомогою роликів і профільованих шаблонів (головок) на автоматах, напівавтоматах, верстатах.

Заготовками служать головним чином циліндричні пласти керамічної маси різного діаметру і товщини  залежно від асортименту та розмірів виробу, що формується.

Принцип формування заснований на тому, що покладений на форму або  у форму пласт маси (заготовку) притискають до неї шаблоном (роликом), надаючи потрібний профіль.

Зовнішня поверхня порожнистих  виробів формуется внутрішньою поверхнею форми, а шаблоном - внутрішня поверхня напівфабрикату. При формуванні ж плоских виробів - навпаки.

Формование здійснюють з використанням плоских (тонких або потовщених) і об'ємних шаблонів (роликів).

Переваги методу формування виробів з пластичних мас з  використанням плоских або об'ємних  шаблонів полягають в тому, що можна  формувати вироби різних розмірів, що мають форму тіл обертання, на відносно нескладному і продуктивному  обладнанні. Крім того, цей метод  забезпечує одержання у процесі  формування на одному виробі стінок різної товщини (у краю, в середині, на дні  і інших місцях), що дозволяє знизити  кількість браку виробів від  деформації при сушінні і випалі.

Істотним недоліком пластичного  формування є те, що маса, стислива з  двох сторін поверхнею форми і  формующего ролика (шаблону), набуває неоднорідну текстуру, що призводить до їх викривлення при сушці.

Шлікерного лиття є одним з найстаріших методів формувань фарфорових та фаянсових виробів.

Перед пластичним формуванням  виливок виробів має такі переваги: ​​скорочення виробничого циклу  приготування маси за рахунок усунення фільтрації і переступаючи, легкість транспортування шликера на будь-які відстані, усунення відходів і скорочення втрат маси, можливість виготовлення тонкостінних виробів та інші. Істотні недоліки формування виробів методом лиття - висока трудомісткість, важкі умови праці, потреба електроліту і значних площ, швидкий знос гібсовой форм.

Лиття керамічних виробів  в пористі форми засновано  на здатності шликера заповнювати гібсовой форму і віддавати воду пористої формі з утворенням на її поверхні щільного шару маси - виробу, що формується. Широко використовуються два способи лиття: зливний і наливний. Існує ще доливних, або комбінований, спосіб лиття, який застосовується рідко, при виготовленні виробів складної форми.

При зливному способі шликер заливається в пористу форму (гібсовой або пластмасову) і заповнює всю її внутрішню порожнину. Через деякий час в результаті здатності гібсовой пористої форми відсмоктувати воду з шлікера на кордоні форма - шликер утворюється ущільнений шар маси, товщина якого залежатиме від властивостей шликера і гібсовой форм. Надлишок шликера зливається, а у формі залишається ущільнений шар маси, тобто виробу, що формується. Цей спосіб забезпечує отримання напівфабрикату з постійною товщиною стінки і застосовується в основному для формування дрібних тонкостінних порожнистих виробів (чашок, сливочнике та ін.)

При наливному способі  стінки виробу утворюються між двома  стінками гібсовой форми. Шлікер безперервно доливають у форму до повного заповнення її масою. Значна спад обсягу шликера за рахунок видалення води компенсується його переодической доливкою або безперервним надходженням з заздалегідь заповненої надставки до форми, так званої ливникової прибутку. Цей спосіб придатний для відливання виробів з великою товщиною стінок: овальні блюда, селедочниці, а також деталі - ручки, носики і т.п. При наливному способі забезпечується рівна товщина стінок виробів, а вологість і витрата шликера мінімальні.

При доливних способі виливки окремо відливають деталі (ручки, носики та ін), а потім їх збирають у загальній формі і відливають спільно з корпусом вироби.

Метод пресування дозволяє отримувати вироби строго заданого розміру  і форми, не вимагає виготовлення великої кількості гіпсових форм, що зменшує витрати на відправку  відформованих виробів.

Керамічні порошки являють  собою трифазну систему, що складається  з твердої мінеральної частини, рідкої фази - води і повітря.

Залежно від вологості  прес-порошку і від тиску, що додається  пресування розрізняють сухий, напівсухий і вологий способи пресування.

При сухому способі пресування, вживаному у виробництві виробів  побутового призначення, з прес-порошку  частково видаляється повітря, гранули  порошку пластично деформуються, збільшується поверхня контактів, з  зволоженого порошку вичавлюється волога, що сприяє склеюванню гранул по контактних поверхонь. Мінімальний  вміст повітря в прес-порошку (зазвичай до 30%) забезпечується правильним підбором його зернового складу. Основна  маса прес-порошку (більше 80%) після  розпилювальної сушарки має розмір зерен 0,2-0,5 мм.

Режим пресування визначають: напрям програми навантаження, циклічність, кількість стадій, швидкість збільшення тиску, витримку при максимальному  тиску.

2.4 Вплив процесів сушіння  виробів на їх якість

Сушінням називається  процес видалення вологи з матеріалів випаровуванням. При сушінні керамічних виробів зменшується їх об'єм (повітряна  усадка) за рахунок зменшення товщини  гідратних оболонок глинистих частинок, підвищується міцність сирцю.

Сушка виробів звичайно поділяється  на два періоди. Перший - подвялка виробів. У цьому періоді сушка здійснюється до кожетвердого стану маси. Вологість вироби внаслідок подвялкі становить близько 18%. Після подвялкі в багатьох випадках (залежно від характеру керамічного матеріалу) безпосередньо йде оправлення вироби. Другий період - остаточна сушка до вологості 2-6%. Для створення раціонального режиму сушіння в кожному конкретному випадку необхідно врахувати вид керамічної маси, характер відформованого виробу, його розміри, товщину, конфігурацію.

Режимом сушіння називається  зміна інтенсивності вологовіддачі  вироби шляхом зміни температури, відносної  вологості і швидкості руху теплоносія. Зміна режиму сушіння викликає зміна  інтенсивності вологовіддачі вироби, яка визначається кількістю вологи, що випаровується з одиниці поверхні висушуваного вироби в одиницю часу.

Режим сушіння регулюють, змінюючи температуру або кількість  теплоносія, що подається в сушарку.

Процес сушіння можна  розділити на кілька періодів:

1) прогрів, що характеризується  швидким зростанням швидкості  сушіння до максимальної величини;

2) період постійної швидкості  сушіння, коли кількість вологи, що видаляється з поверхні  виробу, максимально і дорівнює  кількості вологи, що надходить  з його внутрішніх шарів. Швидкість  сушіння залишається постійною  до тих пір, поки вологість  не почне однаковою по всьому  перетину виробу, тобто до моменту  досягнення середньої вологості,  званої критичної;