Шликерный способ производства керамических изделий - GazSnabStroy.ru
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (пока оценок нет)
Загрузка...

Шликерный способ производства керамических изделий

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.

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.

Шликерный способ производства керамических изделий

Несмотря на все многообразие керамических изделий и при­меняемого для их изготовления сырья важнейшие процессы при их производстве, различаясь в деталях, по существу одни и те же. Получение керамических изделий состоит в основном из следую­щих технологических операций:

1) подготовка сырой керамической массы;

2) формование изделий;

3) сушка изделий и отделка их в необожженном виде;

4) обжиг изделий;

5) глазурование изделий (может предшествовать обжигу или выполняться после предварительного обжига с последующим об­жигом для закрепления глазури).

Приготовление керамической массы.В общем случае керамиче­ская масса состоит из четырех компонентов: глины (или смеси глин); отощителя; флюса и воды. В некоторых случаях, при подхо­дящих природных глинах, отсутствует необходимость в использо­вании отощителя или флюса. При необходимости получения по­ристого черепка в массу вводят порообразующие материалы.

Для того чтобы точно дозировать и равномерно смешивать с другими компонентами, глину подвергают сначала грубому, а за­тем тонкому измельчению. Необходимым условием нормальной работы агрегатов тонкого помола является невысокая влажность глины (не выше 7. 10 %). Поэтому излишне влажную глину сушат в сушильных барабанах сразу после грубого измельчения дробил­ками или глинорезками.

При другом способе производится помол всех компонентов в шаровых мельницах мокрого помола. Полученную керамическую суспензию пропускают через вибрационное сито и подвергают распылительной сушке, получая пресс-порошок влажностью 5. 7%.

Для производства доброкачественных изделий необходимо при­дать глине высокую однородность, для чего ее перемешивают в глиномешалках, при необходимости доувлажняя и иногда разог­ревая для повышения пластичности.

Выбор схемы подготовки керамической массы осуществляется с учетом как особенностей сырьевых материалов, так и способа последующего формования, для которого главным моментом яв­ляется влажность W сырьевой смеси. Существуют три наиболее часто применяемых способа подготовки керамической массы: по­лусухой (W= 7. 12%), пластический (W = 17. 22%) и мокрый (W> 30%).

Формование керамических изделий.Формование керамических изделий осуществляют пластическим способом, полусухим прес­сованием и шликерным литьем.

Пластическое формование (W- 17. 22%) осуществ­ляют при помощи шнекового (ленточного) пресса. Современный безвакуумный ленточный пресс — сложный агрегат, однако прин­цип его работы чрезвычайно прост (рис. 5.1). Керамическая масса через воронку / и нагнетательные валки 2 подается на лопасти шнека (червяка) 4, который, вращаясь вокруг своей оси, захва­тывает массу и перемещает ее в сторону сужающейся части — головки 5. На выходе из головки устанавливается съемная насад­ка — мундштук 6, отверстие в котором имеет ту или иную форму, зависящую от конкретного изделия. При изготовлении кирпича мундштук имеет прямоугольное отверстие размером 250×120 мм. Под действием давления (1,6. 7,0 МПа), развиваемого шнеком, масса выдавливается через отверстие мундштука и выходит в виде непрерывной глиняной ленты, которая разрезается на отдельные кирпичи стальными струнами.

Методом пластического формования изготавливают как пол­нотелый, так и пустотный (многодырчатый) кирпич, трубы, че­репицу и другие изделия. При производстве керамических труб используют вертикально формующие шнековые прессы.

Полусухое прессование производится при высоком дав­лении (25. 35 МПа). В этом случае оптимальное содержание влаги в рабочей массе должно составлять 7. 12%. Формование осуще­ствляется на механических и гидравлических прессах.. Прес­сование производится в пресс-форме, куда из бункера с помо­щью каретки переносится порция пресс-порошка. Одновременно при движении вправо каретка сталкивает отфор­мованный сырец на приемное устройство.

При обратном движении каретки (влево) нижний штампопускается и пресс-порошок заполняет пресс-форму. После этого опускается и входит в пресс-форму верхний штамп, производя предварительное уплотнение массы при давлении около 2 МПа, в результате чего ее объем уменьшается на 30. 35 %. Дальнейшее прессование производится нижним штам­пом в две ступени. На первой ступени создается давление около 9 МПа. После этого нижний штамп опускается вниз, давая выход отжатому из прессуемой массы воздуху. Если этого не делать, то воздух, расширяясь после снятия давления, разрыхлит отформо­ванное изделие. Окончательное прессование производится при давлении около 30 МПа.

Полусухим прессованием получают керамические плитки, кир­пич, черепицу. Этот способ формования имеет преимущество пе­ред пластическим — при нем практически не требуется сушки изделий и они могут сразу направляться на обжиг.

Шликерное литье керамических изделий основано на спо­собности затвердевшего гипса впитывать воду. Применяют три спо­соба литья: сливной; наливной; комбинированный.

При сливном способе формования жидкую керамическую массу (шликер) наливают в гипсовую форму, пористые стенки которой впитывают влагу, отнимая ее от шликера, вследствие чего по внут­ренней поверхности формы образуется сплошной равномерный слой загустевшей массы. Когда этот слой приобретет нужную толщину, избыток шликера сливают, а изделие оставляют еще на некоторое время в форме для высыхания (подвялки), вследствие чего оно дает усадку и Легко отстает от стенок формы.

При наливном способе шликер заливают в пространство меж­ду сопрягаемыми частями разъемной формы. При этом способе процесс уплотнения массы протекает быстрее, так как влага от­бирается и с наружной, и с внутренней поверхностей заготовки. В отличие от сливного наливной способ позволяет формовать изделия более сложной формы и с большей точностью размеров.

В некоторых случаях целесообразно использовать оба способа (комбинированный способ). Например, у раковин и умывальни­ков «тело» чаши — наливное, а полые борта — сливные.

Методом литья изготавливают тонкостенные фаянсовые и фар­форовые санитарно-технические изделия, посуду, вазы, статуэт­ки, химическую посуду и приборы. Этот способ в отличие от дру­гих позволяет изготавливать изделия сложной формы.

Сушка изделий.Сушка изделий осуществляется в сушилках раз­нообразных конструкций (камерных, туннельных). Сушка кера­мических изделий является трудоемкой стадией производства, так как в процессе сушки получается большой процент брака вслед­ствие образования трещин и деформации заготовок.

Глазурование керамических изделий.Глазурью называется тон­кий стекловидный слой, наносимый на поверхность керамиче­ского изделия с целью придать ему красивый внешний вид и од­новременно повысить водонепроницаемость и стойкость к хими­ческим и механическим воздействиям. По составу и физическим свойствам глазури представляют собой разновидности стекол. Для приготовления глазури используют природные материалы, содер­жащие кремнезем и глинозем (кварцевый песок, глину, полевой шпат, тальк и др.), а также соли и оксиды различных металлов: калия, натрия, лития, бора, кальция, магния, бария, цинка, свин ца, олова и т.д. Оксиды металлов придают глазури ту или иную окраску, улучшают блеск и другие свойства, понижают темпера­туру плавления глазури.

Глазури могут быть прозрачными и непрозрачными (глухими). И те, и другие могут быть окрашенными и бесцветными.

Тонко измельченную глазурь смешивают с водой для полу­чения суспензии с консистенцией сливок (плотностью 1 350. 1 400 кг/м 3 ) и наносят на поверхность изделия путем полива, окунания или пульверизации. Во время обжига глазурь расплавля­ется, растекается по поверхности и при охлаждении превращает­ся в стекловидный слой.

Обжиг керамических изделий.Обжиг позволяет осуществить необратимое превращение керамической массы в твердое камне-видное тело. Этот процесс называется спеканием.

Процессы при обжиге начинаются с испарения той части ме­ханически примешанной воды, которая целиком не была удалена из изделия при сушке. При дальнейшем повышении температуры в интервале от 500 до 800 °С происходит выделение химически связанной воды. При этом, например, каолинит переходит в метакаолинит: А123 • 2Si02 • 2Н20 -»А123 • 2Si02 + 2Н2ОТ. В интерва­ле температур от 800 до 900 °С происходит диссоциация глинообра-зующих минералов, например метакаолинита: А123 • 2Si02 –> А123 + + 2Si02, а также присутствующего в массе углекислого кальция: СаС03 -> СаО + С02.

Оксид кальция, так же как и остальные оксиды металлов, при последующем повышении температуры начинает реагировать с кремнеземом и глиноземом, образуя легкоплавкие смеси различ­ных силикатов и алюмосиликатов. Количество образующегося рас­плава увеличивается по мере нагрева; в соответствии с этим изме­няются и свойства черепка. Сначала пористый черепок начинает постепенно уплотняться и терять свою пористость, превращаясь в плотный клинкер. Для получения пористых изделий обжиг прово­дят при невысокой температуре. Если же необходимо получить изделие с плотным каменным черепком, то температуру повыша­ют до такого значения, при котором количество расплава стано­вится достаточным для заполнения всех промежутков и пустот между нерасплавленными частицами.

Температура обжига различных изделий строительной керами­ки составляет от 900 до 1 700 “С.

Печи для обжига, применяемые в керамической промышлен­ности, в основном непрерывно действующие. По форме печного пространства современные печи бывают туннельными и щелевы­ми.

Туннельная печь представляет собой длинный (100. 160 м) уз­кий канал, выложенный изнутри огнеупорным кирпичом. Зона обжига в этой печи располагается примерно посередине. Обжигаемые изделия помещаются на вагонетки и вкатываются в печь одна за другой, образуя сплошной поезд. При вдвигании новой вагонетки с одного конца печи весь поезд перемешается так, что с другого конца выталкивается вагонетка с уже обожженным ма­териалом. Туннельные печи используются при производстве кир­пича, керамических труб, сантехнических изделий.

Щелевые печи применяются для обжига керамической плитки и черепицы. Они работают подобно туннельным печам, но имеют очень узкий щелевидный канал, в который подаются изделия с помощью роликового конвейера. Ширина канала щелевых одно­рядных печей — от 0,9 до 2,5 м, высота — 0,6. 0,8 м; длина щеле­вой печи — от 24 до 65 м.

Основные способы производства керамических изделий

Main methods of ceramic products manufacture

Различают три основных способа приготовления керамической массы – пластический, полусухой и шликерный.

При пластическом способе керамическая масса имеет влажность 18. 23%. Ее можно получить непосредственно из глины с карьерной влажностью, смешивая с добавками, или из сухих порошков с последующим увлажнением.

При полусухом способе керамическая масса имеет влажность

8. 12%, ее получают, предварительно подсушивая, измельчая и смешивая компоненты.

При шликерном способе керамическая масса имеет вид суспензии (шликера) с влажностью 30. 35%.

Пластический способ наиболее эффективен при использовании глин с повышенной карьерной влажностью, которые хорошо размокают в воде, а полусухой – при плотной структуре глиняного сырья и низкой исходной влажности. Шликерный способ используют тогда, когда нужно достичь особенно тщательного смешивания исходных компонентов (фарфоро- фаянсовое производство, изготовление облицовочных плиток).

Способ формования керамических изделий зависит от консистенции керамической массы. Из пластических масс изделия формуют на ленточных прессах, где масса уплотняется шнековым механизмом и выходит в виде ленты определенного сечения, разрезается на изделия заданных размеров. Так получают обычный кирпич, пустотные изделия, трубы и др.

Из полусухих порошкообразных масс изделия формуют на прессах высокого давления (10. 30 МПа и более). При полусухом прессовании сокращается сушка сырца – длительный и сложный процесс. Из порошкообразных масс изготавливают стеновые керамические изделия, огнеупоры, различные тонкостенные изделия.

Шликеры используют для отливки сложных по конфигурации тонкостенных изделий (санитарно-технических, декоративных, химически стойкой керамики и т.д.). Этот метод формования основывается на свойствах гипсовых форм впитывать в себя часть воды из залитого в них шликера. Отформованные изделия сушат, чтобы придать им нужную при обжиге прочность.

Решающей стадией технологии керамических изделий, при которой формируются свойства керамики, является обжиг. Для обжига изделий каждого вида устанавливают определенный температурный режим. На современных керамических предприятиях изделия обжигают в печах цикличного и непрерывного действия.

There are three basic methods of preparation of ceramic mixture – soft-mud (plastic), semi-dry and slip.

At a soft-mud method ceramic mixture has humidity 18. 23%. It can be obtained directly from clay with quarry humidity, mixing up with admixtures, or from dry powders with the next moistening.

At a semi-dry method ceramic mixture has humidity of 8.. .12%, it is obtained by preliminary drying, grinding and mixing up the components.

At a slip method ceramic mixture in the form of suspension (slip) with the humidity 30.. .35% can be used.

A soft-mud method is the most effective at the using of clays with enhanced quarry humidity, which gets wet in water well and semidry – at the dense structure of clay raw material and low initial humidity. Slip method is used, when it is needed to attain the especially careful mixing of initial components (porcelain-faience production, production of facings tiles).

A method of forming ceramic products depends on the consistency of the ceramic mass. From plastic masses products are formed in an auger extruder where mass compacted screw mechanism and exits in the form of a specific section of tape that is cut into products specified size. So make ordinary bricks, hollow wares, pipes and so on.

From the semi-dry powder mass products are formed in high pressure presses. At this method are reduced the drying of raw products. From powdery mass are produced wall ceramics, refractories, various thin products.

Slips are used for casting thin configuration of complex products (sanitary, decorative, chemical-resistant ceramics, etc.). This method is based on properties of gypsum molds absorb of the water from slip. Molded products are dried to give them the necessary strength during firing.

The decisive stage technology ceramic products, in which are formed their properties is burning. For each type of burning products is set a certain temperature mode. In today’s ceramic plants products are burned in the furnaces of cyclic and continuous action.

Общая схема производства керамических строительных изделий

При всем многообразии керамических изделий по свойствам, формам, назначению, виду сырья и технологии изготовления основные этапы производства керамических и изделий являются общими и состоят из следующих операций: добыча сырьевых материалов, подготовка массы, формирование изделий, их сушка и обжиг.

Добыча глины осуществляется на карьерах обычно открытым способом экскаваторами и транспортируется на предприятие керамических изделий рельсовым, автомобильным или другим видом транспорта. Разработке карьера предшествуют подготовительные работы: геологическая разведка с установлением характера залегания, полезной тощи и запасов глин; счистка поверхности от растений за год-два до начала разработки карьера, удаление пород, непригодных для производства.

Подготовка глин и формование изделий

Карьерная глина в естественном состоянии обычно непригодна для получения керамических изделий. Поэтому проводится ее обработка с целью подготовки массы. Подготовку глин целесообразно вести сочетанием естественной и механической обработки. Естественная обработка подразумевает собой вылеживание предварительно добытой глины в течении 1-2 лет при периодическом увлажнении атмосферными осадками или искусственном замачивании и периодическом замораживании и оттаивании. Механическая обработка глин производится с целью дальнейшего разрушения их природной структуры, удаления или измельчения крупных включений, удаления вредных примесей, измельчения глин и добавок и перемешивания всех компонентов до получения однородной и удобоформуемой массы с применением специализированной техники (глинорыхлителей; камневыделительных, дырчатых, дезинтеграторных, грубого и тонкого помола вальцев; бегунов, глинорастирочных машин, корзинчатых дезинтеграторов, роторных и шаровых мельниц, одно- и двухвальных глиномешалок, пропеллерных мешалок и др.).

В зависимости от вида изготовляемой продукции, вида и свойств сырья массу приготовляют пластическим, жестким, полусухим, сухим и шликерным способом. Способ приготовления массы определяет и способ формования и название в целом способа производства.

При пластическом способе подготовки массы и формования исходные материалы при естественной влажности или предварительно высушенные смешивают с добавками воды до получения теста с влажностью от 18 до 28%. Этот способ производства керамических строительных материалов является наиболее простым, наименее металлоемким и потому наиболее распространенным. Он испльзуется в случаях применения среднепластичных и умеренно-пластичных, рыхлых и влажных глин с у

меренным содержанием посторонних включений, хорошо размокающих и превращающихся в однородную массу. На рис. 1. приведена одна из технологических схем производства кирпича пластическим способом.

Набор и разновидности машин для подготовки массы могут отличаться от приведенных на рис. 1. в зависимости от свойств сырья и добавок. Однако формование при пластическом способе всегда производится на машине одного принципа действия – ленточном шнековом прессе (рис. 2.) с вакуумированием и подогревом или без них. Вакуумирование и подогрев массы при прессовании позволяет улучшить ее формовочные свойства, увеличить прочность обожженного изделия до 2-х раз. В корпусе пресса вращается шнек-вал с винтовыми лопастями. Глиняная масса перемещается с помощью шнека к сужающейся переходной головке, уплотняется и выдавливается через мундштук в виде непрерывного брус или ленты, или трубы под давлением 1,6-7 МПа.

Производительность современных ленточных прессов по производству кирпича достигает 10000 штук в час.

Жесткий способ формования является разновидностью современного развития пластического способа. Влажность формуемой массы при этом способе колеблется от 13% до 18%. Формование осуществляется на мощных вакуумных шнековых или гидравлических прессах. При этом способе требуется меньшие энергетические затраты на сушку, а получение изделия сырца с повышенной прочностью позволяет избежать некоторые операции в технологии производства, обязательные при пластическом способе. Формование при пластическом и жестком способах завершается разрезкой непрерывной ленты отформованной массы на отдельные изделия на резательных устройствах. Эти способы формования наиболее распространены при выпуске: сплошных и пустотелых кирпичей, камней, блоков и панелей; черепицы и т.п.

Полусухой способ производства строительных керамических изделий распространен меньше, чем способ пластического формования. Керамические изделия по этому способу формуют из шихты с влажностью 8-12% при давлениях 15-40 МПа. Недостатком данного способа является его металлоемкость почти в 3 раза выше, чем пластического. Но вместе с тем он имеет и преимущества. Длительность производственного цикла сокращается почти в 2 разе; изделия имеют более правильную форму и более точные размеры; до 30% сокращается расход топлива; в производстве можно использовать малопластичные тощие глины с большим количеством добавок отходов производства – золы, шлаков и др. Сырьевая масса представляет собой порошок, который должен иметь около 50% частиц менее 1мм и 50% размером 1-3мм.

Прессование изделий производится в прессформах на одно или несколько отдельных изделий на гидравлических или механических прессах. По этому способу делаются все виду изделий, которые изготовляются и пластическим способом.

Сухой способ является разновидностью современного развития полусухого производства керамических изделий. Пресс-порошок при этом способе готовится с влажностью 2-6%. При этом устраняется полностью необходимость операции сушки. Таким способом производят плотные керамические изделия-плитки для полов, дорожный кирпич, материалы из фаянса и фарфора.

Шликерный способ применяется, когда изделия изготавливаются из многокомпонентной массы, состоящей из неоднородных и трудноспекающихся глин и добавок, и когда требуется подготовить массу для изготовления керамических изделий сложной форму методом литья. Отливка изделий производится из массы с содержанием воды до 40%. Этим способом изготовляются санитарно-технические изделия, облицовочные плитки.

Перед обжигом изделия должны быть высушены до содержания влаги 5-6% во избежание неравномерной усадки, искривлений и растрескивания при обжиге.

Прежде сырец сушили преимущественно в естественных условиях в сушильных сараях в течении 2-3 недель в зависимости от климатических условий.

В настоящее время сушка производится преимущественно искусственная в туннельных непрерывного действия или камерных периодического действия сушилах в течении от нескольких до 72-х часов в зависимости от свойств сырья и влажности сырца. Сушка производится при начальной температуре теплоносителя – отходящих газов от обжиговых печей или подогретого воздуха – 120-150 °C.

Обжиг – важнейший и завершающий процесс в производстве керамических изделий. Этот процесс можно разделить на три периода: прогрев сырца, собственно обжиг и регулируемое охлаждение. При нагреве сырца до 120 °C удаляется физически связанная вода и керамическая масс становится непластичной. Но если добавить воду, пластические свойства массы сохраняются. В температурном интервале от 450 °C до 600 °C происходит отделение химически связанной воды, разрушение глинистых минералов и глина переходит в аморфное состояние. При этом и при дальнейшим повышении температуры выгорают органические примеси и добавки, а керамическая масса безвозвратно теряет свой пластические свойства. При 800 °C начинается повышение прочности изделий, благодаря протеканию реакций в твердой фазе на границах поверхностей частиц компонентов.

В процессе нагрева до 1000°C возможно образование новых кристаллических силикатов, например силлиманита, а при нагреве до 1200°C и муллита. Одновременно с этим легкоплавкие соединения керамической массы и минералы плавни создают некоторое количество расплава, который обволакивает не расплавившиеся частицы, стягивает их, приводя к уплотнению и усадке массы в целом. Эта усадка называется огневой усадкой. В зависимости от вида глин она составляет от 2% до 8%. После остывания изделие приобретает камневидное состояние, водостойкость и прочность. Свойство глин уплотняться при обжиге и образовывать камнеподобный черепок называется спекаемостью глин.

В зависимости от назначения обжиг изделий ведется до различной степени спекания. Спешимся считается черепок с водопоглощением менее 5%. Большинство строительных деталей и изделий обжигаются до получения черепка с неполным спеканием в определенном температурном интервале от температуры огнеупорности до начала спекания, называемым интервалом спекания.

Интервал спекания для легкоплавких глин составляет 50-100°C, а огнеупорных до 400°C. Чем шире интервал спекания, тем меньше опасность деформаций и растрескивания изделий при обжиге.

Интервал температур обжига лежит в пределах: от 900°C до 1100°C для кирпича, камня, керамзита; от 1100°C до 1300°C для клинкерного кирпича, плиток для полов, гончарных изделий, фаянса; от 1300°C до 1450°C для фарфоровых изделий; от 1300°C до 1800°C для огнеупорной керамики.

Авторы: редакционная статья ТехСтройЭкспертизы

Способ получения шликера для литья керамических изделий

Владельцы патента RU 2465244:

Изобретение относится к получению керамических шликеров, применяемых при производстве керамических изделий. Технический результат изобретения снижение влажности шликера при сохранении его подвижности и повышение прочности изделий. Способ получения шликера для литья керамических изделий путем мокрого помола в шаровой мельнице глинистых материалов, отощающих и плавней и введения в них комплексной добавки, содержащей триполифосфат натрия, суперпластификатор СБ-ФФ и гидроксид натрия, при следующем соотношении компонентов, мас.%: суперпластификатор СБ-ФФ – 16; триполифосфат натрия – 60; гидроксид натрия – 24. 2 табл.

Изобретение относится к области приготовления керамического шликера, применяемого при производстве керамических изделий методом литья. Одной из наиболее важных задач в технологии приготовления литейного керамического шликера является обеспечение достаточной подвижности шликера при минимальной его влажности. Это достигается путем введения различных разжижающих добавок.

Из уровня техники известна разжижающая добавка для огнеупорных керамических систем по патенту РФ №2238921 «Комплексная разжижающая органоминеральная добавка для огнеупорных формовочных систем и способ изготовления материалов с ее применением». Известная добавка состоит из триполифосфата натрия и пластификатора СБ-5 при следующем соотношении компонентов добавки, мас.%

пластификатор СБ-520
триполифосфат натрия80

Недостатком аналога является недостаточная разжижающая эффективность.

В качестве прототипа принимается шликер для производства санитарно-керамических изделий, содержащий комплексную разжижающую добавку (Здоренко Н.М. «Реотехнологические свойства каолинитовых и каолинитгидрослюдистых глинистых масс с комплексной органоминеральной добавкой»: дис. канд. тех. наук: 02.00.11 / Н.М.Здоренко. – Белгород: БГТУ им. В.Г.Шухова. – 2009. – 140 с.), состоящую из триполифосфата натрия и суперпластификатора Белгородского на основе флороглюцина и фурфурола (СБ-ФФ) при следующем соотношении компонентов добавки, мас.%

пластификатор СБ-ФФ20
триполифосфат натрия80

Недостатком прототипа является применение довольно дорогой добавки, которая не дает достаточной подвижности шликера при уменьшении его влажности и недостаточная прочность готовой продукции.

Технический результат изобретения – получение более дешевого керамического шликера с меньшей влажностью при сохранении его подвижности и повышение прочности готовой продукции.

Технический результат достигается за счет того, что способ получения шликера для литья керамических изделий включает в себя мокрый помол в шаровой мельнице глинистых материалов, отощающих и плавней с введением комплексной добавки, содержащей триполифосфат натрия и суперпластификатор, причем в качестве суперпластификатора используют суперпластификатор СБ-ФФ и, кроме того, в комплексную добавку дополнительно вводят гидроксид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

суперпластификатор СБ-ФФ16
триполифосфат натрия60
гидроксид натрия24

Синтезируют СБ-ФФ следующим способом: из флороглюцина в присутствии NaOH готовят водный раствор, нагревая его до 50°C и перемешивая до полного растворения. Затем добавляют фурфурол и нагревают до 70°C. В результате поликонденсации флороглюцина с фурфуролом образуется 20%-ный раствор СБ-ФФ, который можно использовать как в виде раствора, так и в виде сухого порошка (после выпаривания и измельчения). СБ-ФФ относится к 4-му классу токсичности (малоопасные вещества).

Триполифосфат натрия и гидроксид натрия широко применяются в керамической и огнеупорной промышленности. Однако введение в керамической шликер триполифосфата натрия или гидроксида натрия в качестве индивидуальных добавок, как и введение СБ-ФФ, не приводит к столь эффективному разжижению шликера, как введение комплекса, содержащего триполифосфат натрия, гидроксид натрия и СБ-ФФ.

Предложенный способ отличается от прототипа тем, что шликер для литья керамических изделий включает в себя суперпластификатор СБ-ФФ и гидроксид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

суперпластификатор СБ-ФФ16
триполифосфат натрия60
гидроксид натрия24

Введение в состав шликера дешевого гидроксида натрия, увеличившего его Ph, позволило уменьшить количество более дорогих суперпластификатора и триполифосфата натрия, не изменяя реологических параметров шликера, и повысить качество готовой продукции.

Для экспериментальной проверки эффективности данной добавки был приготовлен керамической шликер, который используют для производства санитарно-керамических изделий. Его компонентами являются: глинистые материалы 53 мас.%; отощающие 32 мас.%; плавни 15 мас.%.

В шликер вводили известную комплексную добавку, содержащую 0,02 мас.% СБ-ФФ и 0,08 мас.% триполифосфата натрия (состав 1), и новую комплексную добавку, содержащую 0,016 мас.% СБ-ФФ, 0,024 мас.% гидроксида натрия и 0,06 мас.% триполифосфата натрия (состав 2).

Шликер готовили методом мокрого помола в шаровой мельнице. Подвижность шликера с влажностью Wшл=32% оценивали по времени истечения 100 мл шликера после выдерживания его в покое в течение 30 с (первая текучесть) и в течение 30 мин (вторая текучесть). Определяли также коэффициент тиксотропии К (табл.1).

Из шликера отливали опытные образцы и обжигали при максимальной температуре обжига 1200°С (табл.2).

Таблица 1
Реологические параметры шликера
Состав шликераПервая текучесть, сВторая текучесть, сКСкорость набора массы, г/см 2 ·мин
1 (прототип)16,019,01,20,090
213,015,51,20,091

Как видно из таблицы 1, шликер, содержащий разработанную комплексную добавку, по сравнению со шликером-прототипом, обладает большей подвижностью, что позволяет сократить его влажность при сохранении реологических параметров. Исследования показали, что разработанная добавка позволяет для равноподвижных шликеров сократить влажность с 32 до 29%. При этом увеличивается скорость набора массы до 0,11 г/см 2 ·мин, что положительно сказывается на технологическом процессе.

Таблица 2
Физико-химические свойства изделий после обжига
ПараметрыСостав шликера
1 (прототип)2
Кажущаяся плотность, кг/м 321102180
Относительная плотность, %81,284,0
Открытая пористость, %1,91,5
Закрытая пористость, %18,115,3
Водопоглощение, %0,90,69
Прочность на сжатие, МПа74,089,3

Увеличение плотности образцов, полученных из шликера, содержащего заявленную комплексную добавку (табл.2) обусловлено более плотной упаковкой частиц, что является результатом увеличения содержания дисперсной фазы в шликере. Более плотная однородная структура образцов благоприятно влияет на процесс спекания, в результате чего снижается пористость и увеличивается прочность готовых изделий, что значительно сокращает брак продукции на всех стадиях технологического процесса.

Из приведенного выше примера видно, что заявляемый способ позволяет получить дешевый керамический шликер с меньшей влажностью при сохранении его подвижности и повышение прочности готовой продукции. Таким образом, заявляемый технический результат достигнут.

Способ получения шликера для литья керамических изделий путем мокрого помола в шаровой мельнице глинистых материалов, отощающих и плавней и введения в них комплексной добавки, содержащей триполифосфат натрия и суперпластификатор, отличающийся тем, что в качестве суперпластификатора используют суперпластификатор СБ-ФФ и кроме того в комплексную добавку дополнительно вводят гидроксид натрия при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Материалы и технология изготовления керамических изделий

Керамика — (греч. keramike (techne) — гончарное искусство от keramos — глина) — это широкий круг изделий из природных глин, а также их соединений с минеральными и органическими добавками, обожженных до камневидного состояния, включающий в себя такие их виды, как гончарный товар, терракота, майолика, фаянс, изделия из каменных масс, фарфор.

Приступая к методическому описанию процессов консервации и реставрации, следует прежде всего дифференцировать тот огромный по объему и очень разнообразный по технологии изготовления материал, который носит общее название музейной керамики. Необходимость такой классификации продиктована спецификой реставрационного подхода к памятнику, в зависимости от материала и технологии его изготовления.

Основное сырье для изготовления керамических изделий, глин ы , представляет собой большую группу осадочных пород, образовавшихся на поверхности земной коры в результате различных геологических процессов.

Важнейшее свойство глин — это способность обнаруживать при затворении водой пластичные свойства, а при обжиге образовывать камнеобразный черепок. Каолин,

одна из основных разновидностей глинистых пород, отличается от других глин высоким содержанием глинозема (Аl2О3), что обеспечивает повышенную белизну обожженному керамическому материалу, а это крайне необходимо при производстве фаянсовых и фарфоровых изделий. В чистом виде глины довольно редко применяются при производстве керамики. Для повышения качества изделий в состав керамических масс вводят добавки в виде отощающих материалов и плавней. Отощающие материалы снижают усадку глин при сушке и обжиге, улучшают структурные и механические свойства керамики. К ним относятся кварцевый песок, шамот (обожженная глина), череп (бой неглазурованных и глазурованных изделий).

Плавни — материалы, которые образуют легкоплавкие соединения в керамической массе, способствуют лучшему спеканию черепка и снижению температуры обжига. Наиболее распространенные виды этого сырья — полевой шпат, известняк, магнезит, доломит, пирофилит.

Производство керамических изделий включает в себя следующие основные процессы:

• приготовление керамических масс;

Приготовление керамических масс

Керамические массы — это смесь исходных сырьевых материалов, приготовленная по рецептуре, заданной для каждого вида изделий. Она является основой керамического черепка, который, собственно, формует изделие. Для приготовления керамических масс измельченное сырье вначале дозируется по весу, а затем тщательно перемешивается. Способы приготовления масс могут быть различны, в зависимости от вида производимого изделия и метода его формования. Масса может быть приготовлена в виде пластичного «теста» или жидкого шликера.

Формование изделий

Керамические изделия формуют методом пластического формования из пластичной массы или методом литья (жидким шликером) в гипсовых формах. Пластичное формование предполагает как ручное изготовление изделий (лепка, отминка по формам, вытягивание на гончарном круге), так и механическое (на современных станках). Изделия сложной конфигурации и тонкостенные изготавливают литьем в гипсовых формах, что выполняется и вручную, и на механизированных установках.

Сушка

Отформованные изделия обыкновенно имеют влажность 20 — 28%. Перед обжигом полуфабрикат необходимо высушить до содержания в нем влаги не более 2 — 5%, для того чтобы придать изделию необходимую механическую прочность, а также во избежание деформации и растрескивания при обжиге.

Обжиг

В процессе обжига формируется структура черепка, определяющая технические свойства изделия (пористость, механическую прочность, термоустойчивость и др.). В производстве художественных керамических изделий используют двукратный и — реже — однократный обжиг. При однократном обжиге изделие после сушки сразу глазуруют и затем обжигают. Такой способ обработки можно применить для толстостенных изделий. При двукратном обжиге полуфабрикат после сушки подвергают вначале первому (утильному) обжигу, при котором изделие приобретает механическую прочность, затем его глазуруют и обжигают второй раз (политой обжиг). При некоторых способах декорирования керамики для закрепления красок и позолоты изделия подвергают третьему обжигу (муфельному) при температуре 600 — 800°С.

Структура черепка

В зависимости от степени спекания черепка керамические изделия делятся по структурному признаку. Степень спекания черепка, в свою очередь, зависит от состава исходного сырья и режима обжига изделия.

Степень спекания пористых изделии характеризуется водопоглощением более 5%. Фактура черепка — от грубозернистой до тонкой; излом матовый, .поглощающий влагу при легком смачивании. К классу пористых изделий относятся такие их виды, как гончарный товар, терракота, майолика, фаянс.

Степень спекания изделий со спекшимся черепком характеризуется водопоглощением менее 5%. Фактура черепка остеклованная; излом сахаристый или раковистый, практически не поглощающий влагу. К классу изделий со спекшимся черепком относятся такие их виды, как изделия из каменной массы и фарфор.

Читайте также:  Что такое штамповка металла
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector