Керамические вазы, горшки, чайные наборы, подсвечники, тарелки, свистки и даже музыкальные инструменты – все это можно создавать самостоятельно.

Чтобы научиться делать керамику своими руками, главное – желание. Перед тем как стать керамистом, попробуйте слепить из глины простейшую безделушку, и вы поймете, стоит ли тратить деньги на покупку оборудования для работы. Если что-то не получилось – не беда, размочите брак и сделайте из него новую фигуру, до запекания изделие можно видоизменять бесконечно.

Из чего делают керамику и где взять материалы для работы

Керамика – это обожженная глина, которая и является главным материалом в работе керамиста. В отличие от , натуральная имеет природное происхождение, ее добывают из недр земли, не подвергая химической и другим видам обработки.

Опытные мастера в целях экономии добывают и готовят сырье самостоятельно. Этот процесс включает несколько этапов и вряд ли заслуживает внимания, если вы только начинаете свой путь и живете в городе.

Глина для изготовления керамики должна быть жирной и без вкраплений камешков и прочего мусора, иначе поделка растрескается в процессе запекания. Готовую массу хранят при определенных условия влажности.

Натуральная глина бывает разных видов :

• Белая – наиболее распространенная, изначально имеет сероватый оттенок, а после термической обработки обретает приятный оттенок слоновой кости.
• Красная – содержит оксид железа, придающий сырью зеленоватый тон. Основной цвет сырца – коричневый, после обжига изделия становятся красными. Хорошо поддается лепке, не крошится, идеальна для скульптур и крупных изделий.
• Фарфоровая – серая в сыром виде и белая после запекания.
• Голубая – чаще используется в косметологии и народной медицине.
• Черная или темно-коричневая керамическая масса – самая твердая глина, приобретающая оттенок слоновой кости после обработки в печи.

Также глины для керамики классифицируют по температуре обработки на легкоплавкие, среднеплавкие, тугоплавкие.

Удобнее всего покупать готовую гончарную глину, ориентируясь на размер фракции, цвет после обжига при разных температурах и другие характеристики и качественные показатели. Стоимость зависит от производителя, фасовки, фактуры. Есть уже готовые массы с добавками для облечения разных задач – лепки, формовки, гончарного круга.

Помимо глины, нужны глазури и эмали для покрытия изделий, пигменты для придания сделанной своими руками керамике нужного оттенка, специальные добавки для улучшения свойств и температурной обработки.

Для склеивания деталей используют шликерную массу – своеобразный клей из разведенной глины. Если просто соединить элементы, они могут отвалиться при нагреве. Все это продается в специализированных магазинах для керамистов.

Способы изготовления керамических изделий

Существует несколько способов превращения глиняной массы в красивое керамическое изделие.

Лепка – самый доступный способ изготовления изделий из керамики своими руками в домашних условиях. Сувениры, скульптуры, посуду, игрушки или другие поделки лепят руками, словно из пластилина, помогая себе специальными стеками или подручными приспособлениями.

Гончарное дело требует наличия вращающегося круга. С помощью этого древнего ремесла и сегодня создают вазы, кувшины, горшки, тарелки, чашки.

Отминка – наиболее простой вариант изготовления керамики для начинающих. В работе используют гипсовую форму, в которую выкладывают мягкую глину, а после застывания извлекают фигурное изделие. Гипсовые формы привлекательны тем, что впитывают излишнюю влагу, помогая глиняному изделию отвердеть и просохнуть.

Литье – здесь тоже используют формы, но другого плана. Разведенную глину разливают по формам, высушивают заготовки, извлекают и раскрашивают.

Глиняная поделка обретает прочность только после обжига – обработки в гончарных печах при температуре от 900 до 1300 градусов. Готовые сувениры покрывают акриловыми красками или специальной стекловидной глазурью для керамики. В случае с глазурью требуется еще один обжиг после окрашивания.

Если хочется получить естественный оттенок, используют молочение – покрывают неокрашенную запеченную керамическую фигурку молоком в несколько слоев и еще раз запекают при более низких температурах.

Гончарная печь – виды и предпочтения

Раньше печи для обжига керамики представляли собой вырытые в земле горны и разогревались исключительно дровами. Современные гончарные печи бывают газовыми, электрическими и дровяными. Последние, как правило, изготавливаются собственноручно, они подходят для эксплуатации в частных домовладениях. В условия квартиры удобнее всего работать с электропечами, для больших объемов можно подобрать газовую.

В металлическом корпусе таких печей скрывается огнеупорный кирпич или другой материал, удерживающий тепло и не боящийся нагрева. Для отвода влаги предусмотрены вентиляционные отверстия, управление процессом обжига керамики осуществляется программным регулятором. Электрические гончарные печи – недешевое удовольствие. Цена зависит от производителя, объема, мощности.

В продаже есть модели с вертикальной и горизонтальной загрузкой и колпаковые. По типу расположения нагревательного элемента гончарные печи подразделяют на муфельные и камерные. В муфельных он находится вокруг емкости из огнеупорного материала (муфеля). В камерных нагреватель расположен внутри, что сокращает потери тепла и делает оборудование более экономичным.

Если немного постараться, можно сделать печь для обжига керамики в домашних условиях своими руками, взяв за основу огнеупорный кирпич и что-то для корпуса, например, старую стиральную машину.

Запекание – самый важный процесс, который не прощает ошибок. Иногда даже опытные мастера видят вместо ожидаемого шедевра негодный брак. Изделия никогда не достают сразу, они должны остыть в печи.

Как выбрать гончарный круг

Гончарные круги нужны для лепки круглых предметов, поэтому этот инструмент необязательно покупать сразу же. Если вы только осваиваете керамику, начинайте с лепки или отминки. Круги бывают с ручным, ножным и электрическим управлением.

Керамическими называют каменные изделия, получаемые из минерального сырья путем формования и обжига его при высокой температуре.

Классификация керамических изделий.

По основным технологическим видам различают следующие разновидности керамики:

Терракота – неглазурованная однотонная естественно окрашенная керамика от кремового до красно – коричневого цвета с пористым черепком (стеновые материалы, архитектурные детали, облицовочные плитки и т.д.)

Майолика – керамика из цветной обожженной глины с крупнопористым черепком, покрытая глазурью (изразцы, скульптура и др.)

Фаянс – твердый керамический материал обычно белого цвета с мелкопористым черепком, покрытым глазурью (санитарно-техническая керамика, посуда, облицовочные плитки и др.)

Фарфор – плотный керамический водонепроницаемый материал белого цвета (санитарно-техническая керамика, посуда, плитки и др.)

В зависимости от их структуры керамические изделия подразделяются на пористые и плотные. Пористые поглощают более 5% воды по массе, плотные – менее 5% воды по массе.

По назначению керамические изделия подразделяются на: стеновые, кровельные, облицовочные, заполнители для легких бетонов, теплоизоляционные изделия, санитарно-технические изделия, плитка для пола, дорожный кирпич, изделия для подземных коммуникаций, кислотоупорная и огнеупорная керамика.

Сырьевые материалы для производства керамики

Глинистые материалы. Важнейшими сырьевыми материалами для про-

изводства керамики являются глины. Под ними понимают природные водные алюмосиликаты общей формулой Аl 2 O 3 ·SiO 2 ·nH 2 Oс разными примесями, способные при замешивании с водой образовывать пластичное тесто, которое после обжига необратимо переходит в камнеподобное состояние.

Глины состоят из нескольких алюмосиликатов. К ним относятся:

Каолинит – Аl 2 O 3 ·4SiO 2 ·2H 2 O

Монтмориллонит - Аl 2 O 3 ·4SiO 2 ·nH 2 O

Галлуазит - Аl 2 O 3 ·2SiO 2 ·4H 2 O.

Кристаллическая решетка глинистых минералов имеет пластинчатое строение, и это обусловливает свободное перемещение отдельных частиц глины при затворении водой. Этим объясняется их пластичность.

Свойства этих минералов связаны со строением их кристаллической решетки. У каолинита она более плотная, у монтмориллонита – самая неплотная, очень подвижная. Если глина содержит в основном каолинит – ее называют каолином (в переводе с китайского языка – белая гора). Это малопластичная беложгущаяся глина. Если глина содержит в основном монтмориллонит, она называется бентонитом. Бентониты – это высокопластичные глины. Пластичность глин, кроме минерального состава, определяется величиной и количеством тонких частиц (менее 0,005 мм). В высокопластичных глинах таких частиц содержится ~80-90%.

В качестве примесей в глины входят различные вещества – кварц, слюда, полевые шпаты, песок, оксиды и гидроксиды железа и других металлов и т.п. Примеси оказывают влияние на свойства глин, а также определяют цвет керамики. В зависимости от примесей глины могут иметь различный цвет от белого (чистые каолиновые глины) до черного цвета из-за примесей органических соединений. Часто встречающаяся примесь оксидов железа придает глинам коричнево-красный цвет, а гидроксидов железа – бурый цвет.

Свойства глин . Важным свойством глин является пластичность. Пластичностью глины называют ее свойство во влажном состоянии принимать под влиянием внешнего воздействия желаемую форму без образования разрывов и трещин и сохранять ее при сушке и обжиге. Она зависит от минерального состава глин, от наличия примесей и от количества воды, взятой для приготовления глиняной массы.

Другим важным свойством глин является усадка. Усадка – это уменьшение линейных размеров и объема глиняного сырца при его сушке (воздушная усадка) и обжиге (огневая усадка). Воздушная усадка происходит при сушке отформованных изделий за счет удаления физически связанной воды и сближении частиц глины. Огневая усадка происходит при обжиге керамических изделий за счет спекания, расплавления легкоплавких составляющих глин и сближении твердых частиц. Усадка выражается в процентах от первоначального размера изделия. Воздушная усадка составляет 10-15%. Огневая усадка составляет 2-8%. Полная усадка представляет собой сумму воздушной и огневой усадки.

Характерным свойством глин является их способность при обжиге превращаться в каменный материал. При температуре выше 100 о С из глиняной массы начинает испаряться свободная вода, дальнейшее повышение приводит к выгоранию добавок, повышающих пористость керамики. В интервале температур 450-700 о С происходит разложение кристаллогидратов, из глинистых минералов испаряется химически связанная вода. При этом необратимо теряется пластичность глин. При температурах 900-1000 о С происходит расплавление легкоплавких составляющих глин и образование новой фазы – муллита 3Аl 2 O 3* 2SiO 2 , придающей керамике прочность.

Отощающие добавки. Они вводятся в состав керамической массы для по-

нижения пластичности и уменьшения воздушной и огневой усадки глин. В качестве отощающих добавок в зависимости от вида керамики используют следующие вещества:

Для высококачественной керамики шамот – зернистый керамический материал, получаемый обжигом измельченной глины при температуре обжига керамики – 900 –1000 о, а также дегидратированную глину, обжигаемую при температуре 700 – 750 о.

Для рядовой керамики используют песок и гранулированные шлаки.

Порообразующие добавки. Они вводятся для повышения пористости кера-

мического черепка и улучшения спекаемости глин. К ним относятся выгорающие добавки и газовыделяющие вещества.

Выгорающие добавки (опилки, бурые угли, золы и др.) сгорают при обжиге керамики, оставляя после себя пустоты (поры).

Газовыделяющие добавки при обжиге диссоциируют с выделением газа, например, карбонатные породы (мел, доломит, известняк) разлагаются с выделением углекислого газа СО 2 , пузырьки которого образуют поры в керамическом изделии.

Пластифицирующие добавки. Пластифицирущие добавки вводятся для повышения пластичности глин. К ним относятся высокопластичные глины (бентониты), а также поверхностно-активные вещества – сульфитно-дрожжевая бражка СДБ (отход производства целлюлозы).

Декорирующие составы. Для отделки поверхности керамических изделий используют глазури, ангобы и торкретирующие составы.

Глазури представляют собой минеральные стекла, используемые для поверхностного покрытия керамических изделий. Главными сырьевыми компонентами глазурей являются полевой шпат, кварцевый песок, каолин, соли щелочных и щелочноземельных металлов, бура и др. Глазури наносятся на керамику после формования, закрепляются на поверхности керамических изделий в процессе обжига, образуя блестящую пленку, цветную или бесцветную, прозрачную или непрозрачную (глухую).

Ангобы представляют собой красочные составы из белой или цветной глины. Они наносятся тонким слоем на поверхность еще не обожженной керамики. При обжиге ангоб не плавится, поэтому цветная поверхность получается матовой.

Торкретирующие составы наносят на поверхность керамического изделия с помощью пескоструйных аппаратов. Они состоят из окрашенного песка, минеральной крошки из стекла, мрамора, фарфора и др. Окрашенная поверхность керамического изделия приобретает зернистую фактуру.

Общая схема производства керамических изделий

Производство керамических изделий включает следующие этапы: карьерные работы, механическую обработку глиняной массы, формование изделий, их сушку, обжиг и декорирование поверхности.

Карьерные работы. Они включают добычу глины в открытых карьерах, транспортирование ее на заводы по производству керамических изделий и хранение промежуточного запаса глины. При хранении происходит т.н. вылеживание глины – технологическая операция, в результате которой, под действием переменной температуры и влажности, глиняные частицы распадаются на более мелкие агрегаты.

Механическая обработка глиняной массы. . Она осуществляется с помощью глинообрабатывающих машин и имеет целью выделение или измельчение каменистых включений, гомогенизацию керамической массы и введение необходимых добавок.

Выделение каменистых включений из глины осуществляют, пропуская ее через винтовые камневыделительные вальцы или применяя другие специализированные машины. Практически полного выделения камней из глины можно добиться гидравлическим обогащением. Глину распускают в глиноболтушках, а затем пропускают через сито и обезвоживают. Измельчение глины производят после выделения каменистых включений. После измельчения глину с необходимым количеством воды и добавками проминают в специальных глиномялках, представляющих собой цилиндрическую конструкцию, в центре которой вращается вал с лопастями. В результате получают однородную (гомогенную) керамическую массу.

Формование керамических изделий. Задачей формования является придание глиняной массе геометрической формы и размеров будущего изделия. В результате образуется заготовка керамического изделия – сырец. Формование производят тремя способами:

Пластическое формование. Изделия стеновой керамики формуют из пластичных (с влажностью 18 – 28%) глиняных масс на ленточных шнековых прессах, которые могут быть вакуумными и безвакуумными при давлениях до 7 МПа;

Полусухое прессование. Оно производится в пресс-формах на одно или несколько керамических изделий. Керамические изделия формуются на гидравлических или механических прессах способом полусухого прессования под давлением 15 – 40 МПа из керамических пресс – порошков с влажностью 8 – 12%.

Способ литья (или шликерный). Этим способом изготавливаются в основном тонкие глазурованные плитки на конвейерных автоматизированных линиях, а также изделия сложной конфигурации (например, санитарно-техничес-кая керамика). При производстве плитки сырьевая масса с влажностью 40 – 60% разливается на керамические пористые поддоны и покрывается глазурным слоем. Двигаясь по конвейеру, керамическая масса быстро подсыхает на пористом поддоне и поступает сначала на зачистное, а затем на режущее устройство, разрезающее подсохшую массу на плитки заданного размера. При производстве сложных керамических изделий используют гипсовые формы.

Сушка сырца. Формовочная влажность изделий, изготовленных различными методами формования, различна. Перед обжигом изделие надо высушить до содержания влаги не более 5% во избежание неравномерной усадки и растрескивания при обжиге. Сушку проводят в туннельных сушилках, в которых по принципу противотока сырец движется навстречу потоку горячего воздуха или дымовых газов. Сушка протекает приt о = 120-150 о С в течении 16-36 часов. На современных автоматических заводах используют туннельные щелевые сушилки, в которых время сушки сокращается до 5-7 часов.

Обжиг изделий. Обжиг является важнейшим и завершающим этапом производства изделий строительной керамики. Для обжига используют кольцевые и туннельные печи. В кольцевых печах обжиг продолжается в течение 1,5 –3 суток, в туннельных печах от 18 до 24 часов, проходя зоны подогрева, обжига и охлаждения. Максимальная температура обжига составляет:

Для кирпича и камней керамических – 950 - 1100 о С;

Для облицовочной керамики - 1000 - 1200 о С;

Для санитарно-технической керамики - 1150 - 1300 о С;

Для кислотоупорной керамики - 1200 - 1300 о С;

Для огнеупорной керамики - 1350 - 2000 о С;

Декорирование изделий . Оно происходит либо в процессе формования (нанесение рельефной структуры на лицевую поверхность, торкретирование, ангобирование), либо после сушки или после обжига изделий (глазурование, окрашивание специальными красками). Поверхностное окрашивание осуществляется подглазурными и надглазурными красками. Подглазурные краски наносятся на неглазурованные изделия, которые покрываются глазурью и обжигаются. Надглазурные краски наносятся на глазурованные обожженные изделия и закрепляются последующим обжигом. Краски наносят различными способами: распылением с применением трафарета или без него, с помощью переводных рисунков, сериографией (продавливанием через сетку-трафарет цветных мастик с последующим их глазурованием и обжигом).

Керамика (от греческого слова «керамос», что означает глина) — это изделия, которые производятся путем спекания глин и смесей глин с минеральными добавками. В результате термической обработки керамика приобретает свойства, определяющие широкое использование ее в самых различных отраслях народного хозяйства.По совокупности физико-химических, механических и художественно-эстетических свойств керамика среди известных материалов не имеет себе равных. Она используется в быту (посуда, фигурки из керамики, вазы, картины), применяется в строительстве, в искусстве. Можно выделить основные виды керамики: терракота, майолика, фаянс, фарфор.

Виды керамики

Гончарные изделия можно разделить на две группы : неглазированная и глазированная керамика.

Неглазированная керамика : терракота и гончарная керамика - наиболее древние из всех видов керамики.

Терракота - по-итальянски “обожженная земля”-керамические неглазурованные изделия из цветной глины с пористым строением. Применяется в художественных, бытовых и строительных целях. Из терракоты изготавливается посуда, вазы, скульптура,черепица,изразцы, игрушки, облицовочные плитки и архитектурные детали.

Гончарная керамика требует дополнительной обработки. Для придания ей водонепроницаемости ее заглаживают перед обжигом любым гладким предметом (“лощат”), уплотняя наружный слой глины до появления своеобразного блеска. “Морение” заключается в длительной выдержке глиняных изделий в дыму медленно остывающей печи. Очень древний способ обработки - “запарка”, или “обварка”: вынутое из печи изделие опускают в воду с мукой. При этом на его поверхности образуются красивые подпалины, посуда становится водонепроницаемой. В настоящее время гончарная керамика получила очень широкое распространение. Из нее делают горшки, чашки, кувшины и другие предметы домашнего обихода. И ценятся они не меньше, чем фарфоровые, стеклянные. Гончарная керамика

Глазированная (или поливная) керамика: майолика,фаянс, фарфор, шамот .

Керамику покрывают слоем глазури, эмали и вторично обжигают. Благодаря глазури изделия становятся водонепроницаемыми. Также глазурь позволила изделия декорировать: матовая, бархатистая поверхность чередуется с наплывами блестящей глазури. Под глазурью хорошо смотрится роспись ангобами (окрашенными в разные цвета жидкими глинами). Ангобирование - старинный вид обработки глиняных поверхностей, однако до настоящего времени находит широкое применение.

Майолика- ближайшая родственница гончарной керамики. Это слово произошло от названия средиземноморского острова Мальорка, где зародился этот вид керамики. Майоликой называют изделия из гончарных глин, покрытые цветными глазурями - эмалями. В технике майолики изготовляются как декоративные панно, наличники, изразцы и т. п., так и посуда и даже монументальные скульптурные изображения.
Кувшинчик, кувшин, тарелки, братина. Майолика, роспись по эмали.

Гжель. Конец 18 века
Фаянс (от названия итальянского города Фаэнца, где производился фаянс) — керамические изделия (облицовочные плитки, архитектурные детали,посуда, умывальники,унитазы и др.), имеющие плотный мелкопористый черепок (обычно белый), покрытые прозрачной или глухой (непрозрачной) глазурью. Основа его - белая глина. Фаянсовый кувшин легко отличить от майоликового, стоит только обратить внимание на донышко: у гончарной керамики выступы на нем - темные, а у фаянсовой — белые. То, что отличает фаянс от майолики, сближает его с фарфором, но фаянс не обладает белизной и прозрачностью фарфора, его черепок порист и менее прочен. Изделия фаянса имеют толстые, непрозрачные стенки мягких, обтекаемых форм.

Чайный сервиз. Фаянс

Фарфор отличается от других подобных декоративных материалов высокими параметрами прочности, устойчивости к химическому и температурному воздействию.

В зависимости от долевого состава глины и сопутствующих веществ, фарфор может условно быть разделен на две категории : мягкий и твердый. Главное отличие этих категорий не в твердости состава, как можно было бы подумать, а в поведении под воздействием высоких температур. Кроме того, в мягком фарфоре больше разнообразных веществ, которые придают ему дополнительные качества – например, просвечиваемость. Мягкий фарфор чаще используют при изготовлении декоративных керамических предметов, а твердый – для посуды и в технике. Разновидность мягкого фарфора – костяной фарфор . Кроме всего прочего, в его состав входит костяная зола, богатая кальцием, придает изделиям из такого фарфора дополнительную прочность, белизну и просвечиваемость.

Если при изготовлении фарфора его не покрывают ничем, и он остается матовым, его называют «бисквитом», хотя гораздо чаще можно встретить фарфор, на который нанесен слой глазури. При росписи фарфора используют две технологии – подглазурная роспись и надглазурная роспись.Надглазурная роспись смотрится более ярко за счет широкой гаммы доступных красок. К краскам при росписи фарфора довольно часто добавляют оксиды различных металлов, в том числе благородных (золото, платина).

Сегодня фарфоровые статуэтки, посуда, куклы, другие элементы декора интерьера ценятся не меньше, чем несколько столетий назад. Это по-прежнему красивый и утонченный материал, который может стать настоящим украшением дома и радовать его посетителей на протяжении многих лет.

Сервиз.Фарфор
И фарфор, и фаянс отличаются ценой, составом и технологией производства. Чтобы не спутать благородный фарфор с практичным фаянсом, нужно знать следующие отличия.
В составе фарфора меньше глины и больше разнообразных добавок: полевого шпата, кварцита, каолина. Эти добавки придают фарфору белизну, стекловидность, устойчивость к высоким температурам и меньшую пористость в сравнении с фаянсом.
Отличить фарфор от фаянса несложно. Посмотрите посуду на свет – тонкостенный фарфор должен просвечивать. Он тонкий и полупрозрачный, тогда как фаянс совсем не пропускает свет и обычно покрывается глазурью.
Если нужно определить из какого материала сделана статуэтка, переверните ее и рассмотрите донышко. У фарфора дно не покрыто глазурью. Это связано с технологией обжига – при производстве фарфора используются более высокие температуры, чем при производстве фаянса. Для того, чтобы фарфор не прилип к подставке, глазурь счищают перед вторым этапом обжига.
При выборе посуды обратите внимание на ободок на донышке. У фаянса он отличается от глазури самой посуды и бывает или светло-серым или бежевым. Если ободок белый, то скорее всего это фарфор.

Шамот (от фр. chamotte) представляет собой керамический бой, замешанный на глине. Шамот имеет грубозернистый состав, глазурь на его поверхности растекается пятнами, не покрывая ее полностью, что придает изделию из шамота особую оригинальность. Он очень ценится художниками, которые ввели его в область декоративно-прикладного искусства.

Амфора с сатирами (шамот)

Шамот разновидность морозоустойчивой керамики, обожжённая при температуре 1250 градусов. Изделия из шамотной глины могут оставаться на зиму в Вашем саду, они не боятся морозов и перепадов температур. Но важно, чтобы на изделие не попала влага, для этого его необходимо укрыть полиэтиленовой плёнкой перед первыми заморозками.

Из шамотной керамики изготавливают светильники садовые и интерьерные, основания для фонтанов, вазоны и кратеры, горшки с поддонами, кашпо, фигуры животных, вазы и амфоры.

Керамика является одним из древнейших материалов, используемых для изготовления посуды и художественных изделий. Она обладает рядом положительных свойств: прочностью, термостойкостью, экологической и химической безопасностью, изделия из нее обладают высоким эстетическим потенциалом, это и определяет ее широкое использование.
Керамика — это изделия из глины (или глинистых веществ) с минеральными добавками или без них, полученные путем формования и последующего обжига. Для улучшения потребительских эстетических свойств керамику покрывают глазурью.
В производстве керамики используются следующие материалы:
. пластичные — глины и каолин (мономинеральная порода, состоящая из каолинита);
. отощающие, снижающие усадку при сушке и обжиге — кварцевый песок, глинозем, бой фарфора и фаянса, шамот;
. плавни, снижающие температуру спекания и создающие стекловидную фазу — полевой шпат и пегматит;
. материалы для глазури.
В качестве факторов, формирующих потребительские свойства и качество керамических художественных изделий, выделяют вид керамики, способ формования и вид декорирования.
В зависимости от строения различают тонкую керамику (черепок стекловидный или мелкозернистый) и грубую (черепок крупнозернистый). Основными видами тонкой керамики являются: фарфор, полуфарфор, фаянс, майолика, а грубой — гончарная керамика.
Фарфор имеет плотный спекшийся черепок белого цвета (иногда с голубоватым оттенком) с низким водопоглошением (до 0,2 %), при ударе издает высокий мелодичный звук, в тонких слоях может просвечивать. Ввиду парного обжига изделий край борта или основание изделия не покрыто глазурью. Сырьем для производства фарфора служат каолин, песок, полевой шпат и другие добавки.
Полуфарфор по свойствам занимает промежуточное положение между фарфором и фаянсом, черепок белый, водопоглощение — 3—5 %, используется в производстве посуды хозяйственного назначения.
Фаянс имеет пористый белый черепок с желтоватым оттенком, пористость черепка — 9—12 %. Ввиду высокой пористости изделия из фаянса полностью покрываются бесцветной глазурью. Глазурь имеет невысокую термостойкость, поэтому данный вид керамики находит применение в производстве столовой посуды повседневного использования. Вырабатывают его из бело-жгущихся глин с добавлением мела и кварцевого песка.
Майолика имеет пористый черепок, водопоглощение около 15 %, изделия имеют гладкую поверхность, высокий блеск, малую толщину стенок (что определено способом формования — литьем), покрываются цветными глазурями и могут иметь декоративные рельефные украшения. Для производства майолики применяют беложгущиеся глины (фаянсовая майолика) или красножгущиеся глины (гончарная майолика), плавни, мел, кварцевый песок.
Гончарная керамика имеет черепок красно-коричневого цвета (используются красножгущиеся глины), большой пористости, водопоглощение до 18 %. Изделия могут покрываться бесцветными глазурями, расписываются цветными глиняными красками — ангобами. Ассортимент представлен кухонной и хозяйственной посудой (горшки для жаркого, крынки для молока) и декоративными изделиями.
Процесс производства керамических изделий в упрощенном виде можно представить следующими этапами:
. подготовка сырья;
. получение керамической массы;
. формование (ручное или механизированное), литье, полусухое прессование;
. сушка и правка;
. первый обжиг;
. глазурование;
. политой обжиг;
. декорирование.
Качество художественных изделий из керамики определяется их внешним видом, долговечностью, соответствием функциональному назначению и другим техническим показателям.
Специфика изготовления керамических изделий связана с возможностью возникновения большого числа производственных дефектов на различных стадиях данного процесса.
Дефекты внешнего вида подразделяются на дефекты черепка, глазури и дефекты декорирования. Дефекты черепка формируются на этапах подготовки массы, формования (литья), сушки и первичного обжига. Некоторые из них заметны сразу, а другие (например, пятна) могут проявиться только после обжига. Поэтому для ручного и механизированного формования необходимо все инструменты содержать в безукоризненной чистоте.
Глазури — глянцевидные сплавы, расплавляющиеся на глиняном черепке слоем толщиной 0,12—0,40 мм. Назначение глазури — прикрыть пористый черепок изделий плотным и гладким слоем; придать изделию с плотным черепком повышенную механическую прочность и хороший внешний вид; гарантировать диэлектрические свойства; защитить декор от механического и химического воздействия.
Декорирование — художественное оформление готового изделия с применением деколей, штампов и т. п. Штамп используют при декорировании изделий повторяющимися мотивами. Для нанесения штампа на край изделия применяют штемпельный ролик.
Заключительная операция по обработке керамического изделия — шлифование края и ножки изделия.
Дефекты формования изделий и причины их возникновения
Ручное формование
Дефект: полуфабрикат прилипает к форме.
Причина: массу закладывали в форму мокрыми руками, влажность массы неравномерная, шаблон не очищен от прилипшей массы, шаблон установлен неправильно.
Дефект: царапины и борозды.
Причина: недостаток массы в форме.
Механизированное формование
Дефект: прогиб дна (обычно становится заметным только после политого обжига).
Причина: недостаточное нагревание центральной части формующего ролика, недостаточно выдержан вакуум, загрязнен формующий ролик.
Дефект: деформация края, заметная после обжига.
Причина: заготовка массы положена не в центр формы или смята, загрязнена поверхность рабочего кулачка, мягкая масса.
Дефект: трещины по краю.
Причина: использованы новые или загрязненные формы, высокая температура сушки, малое вакуумирование массы.
Дефект: трещины по ножке.
Причина: высокая температура ролика, низкая скорость формования, быстрая или односторонняя сушка, смещение центра ролика при наклоне.
Дефект: шероховатая поверхность полуфабриката.
Причина: большая всасывающая способность гипсовых форм, перегреты формы, плохо действует вакуум, изношены гипсовые формы.
Дефекты литья и причины их возникновения
Дефект: разная толщина черепка.
Причина: несоблюдение заданного времени набора черепка, недостаточно или односторонне высушены формы, одновременно используются новые и старые формы.
Дефект: деформация.
Причина: полуфабрикат прилипает к форме, рано вынут из формы, небрежное извлечение полуфабриката из формы, неравномерная сушка, иногда из-за сквозняка.
Дефект: трещины.
Причина: долгое выдерживание полуфабриката в форме, быстрая или односторонняя сушка, неаккуратная подрезка края горловины или носика, расслоение массы из-за недостаточного перемешивания шликера в форме.
Дефект: пятна.
Причина: загрязненная или расслоившаяся масса, изделие вынимали из формы мокрыми руками.
Дефекты сушки
Причину дефектов, появляющихся в процессе сушки, часто трудно установить, так как это может быть не только нарушение режима, но и отклонения от технологических параметров на предыдущих этапах производства.
Существенное влияние на результат сушки оказывает состав массы. Высокое содержание глинистых составляющих и, как следствие, большое количество воды набухания при неправильно выбранном режиме сушки обусловливают появление дефектов. Во время сушки в черепке образуются большие перепады влажности, из-за чего происходит деформация полуфабриката.
Причина деформации может быть заложена в технологии формования. Большая разница между частотами вращения шпинделя и ролика так же, как и сильное давление ролика, разрыхляет черепок, который из-за этого разрушается при нагревании во время сушки.
Наряду с упомянутыми выше основными видами дефектов встречаются также и специфические для каждого способа сушки.
Дефект: деформация и трещины, приводящие к разрушению изделия.
Причина: интенсивная сушка, не учитывающая возможности перемещения влаги в полуфабрикате.
Дефект: появление пятен ржавчины.
Причина: несоблюдение правил эксплуатации сушилок; металлические детали не покрыты антикоррозионной краской.
Дефекты обжига
Обжиг — один из важнейших технологических этапов в производстве керамических изделий. Он оказывает решающее влияние на результат всего технологического процесса.
Обжиг проходит в два этапа.
1. Первый обжиг. Назначение — очистить, упрочнить черепок, так как относительно тонкий черепок необожженных изделий при глазуровании размокает и не выдерживает механического воздействия. Затем на поверхность изделия наносят слой глазури.
2. Политой обжиг. Назначение — равномерное растекание глазури, окончательное спекание черепка.
Дефекты первого обжига и причины их возникновения
Дефект: серая окраска.
Причина: налет серы во время первого обжига (заметен только после политого обжига).
Дефект: трещины.
Причина: слишком быстрое нагревание или охлаждение.
Дефект: деформация.
Причина: неровная поверхность опоры, одностороннее воздействие температуры.
Дефекты политого обжига и причины их возникновения
Дефект: трещины с заплавленными краями.
Причина: скачок температуры в процессе нагревания.
Дефект: трещины с острыми краями.
Причина: скачок температуры во время охлаждения.
Дефект: деформация.
Причина: пережог, часто также дефект формования.
Дефект: желтая окраска.
Причина: запоздалое или недостаточное восстановление.
Дефект: голубоватый оттенок.
Причина: рано начато восстановление, недостаточная выдержка при максимальной температуре.
Дефект: наколы.
Причина: нарушение газового режима обжига, попадание в глазурь карбида кремния.
Дефект: серая окраска.
Причина: наличие серы в топливе.
Дефект: коричневатые края, а также матовые пятна и налеты на глазури.
Причина: дымовые газы в зоне охлаждения.
Дефект: недостаточная просвечиваемость, матовая поверхность.
Причина: низкая температура или недостаточная продолжительность обжига.
Дефект: высокая просвечиваемость, вспучивание.
Причина: пережог.
Дефект: прыщи.
Причина: недостаточная температура первого обжига или восстановление начато ниже температуры 980 °С.
Дефекты глазурования, причины их возникновения
и способы предотвращения
Дефект: сборка глазури.
Причина: загрязнение изделия жиром, сажей, пылью.
Предотвращение дефектов: соблюдать чистоту, тщательно обеспыливать поверхность, при налете сажи повторно обжигать.
Дефект: цек (сетка трещин на глазурном слое).
Причина: слишком тонкий помол.
Предотвращение дефектов: контролировать степень помола.
Дефект: натек (утолщение).
Причина: неправильное глазурование, очень толстый слой глазури, недостаточная частота вращения изделия при поливе, высокая плотность глазури.
Предотвращение дефектов: тщательно очищать пли слипать остатки глазури, контролировать плотность глазури (при необходимости уменьшать её), проверять оборудование
Дефект: приплавление к подставке.
Причина: остатки глазури на опорных поверхностях, грязная вода в машине для зачистки глазури.
Предотвращение дефектов: обеспечивать равномерное прижатие изделия к зачищающей ленте, чаще менять воду или использовать проточную.
Дефект: плешина.
Причина: отскакивание или стирание глазури.
Предотвращение дефектов: избегать столкновения изделий при загрузке и обработке, приклеивать ножку неустойчивого изделия.
Дефект: выгорка.
Причина: остатки пыли.
Предотвращение дефектов: обеспечивать хорошую обдувку и влажную замывку полуфабриката.
Дефект: заглазурованная засорка.
Причина: кусочки массы в глазури или на поверхности изделия после первого обжига.
Предотвращение дефектов: чаще процеживать глазурь через сито, улучшить контроль изделий перед глазурованием.
Дефект: неровная, волнистая глазурь.
Причина: сильная струя глазури, большая частота вращения шпинделя.
Предотвращение дефектов: проверить оборудование и настроить его заново, проверить состав глазури и температуру политого обжига.
Дефект: трещина.
Причина: велик температурный коэффициент линейного расширения глазури.
Предотвращение дефектов: проверить состав глазури.
Дефект: отекание глазури.
Причина: плотная глазурь, завышена температура политого обжига.
Предотвращение дефектов: проверить плотность глазурной суспензии, состав глазури и температуру политого обжига.
Дефект: вскипание глазури (пузыри и прыщи).
Причина: быстрый подъем температуры во время обжига, глазурь расплавилась до окончания выделения газов из черепка.

Дефект: булавочные наколы.
Причина: лопнувшие, но не закрывшиеся пузырьки воздуха в глазури, узкий интервал плавления глазури.
Предотвращение дефектов: расширить интервал плавления глазури.
Дефект: матовость.
Причина: кристаллизация глазури вследствие воздействия S02 из печных газов, низкая температура политого обжига.
Предотвращение дефектов: проверить режим политого обжига.
Дефекты декорирования изделий деколями и причины их возникновения
Дефект: остатки бумаги под изображением.
Причина: недостаточное размягчение деколи, водонепроницаемые места (масло, пятна лака) на бумаге: на этих местах образуются пузыри, которые разрушают изображение.
Дефект: вскипание краски.
Причина: недостаточно тщательное расправление деколи, остатки воды под деколью.
Дефект: пузыри.
Причина: недостаточно выдавлены вода и воздух из-под деколи, пузыри при обжиге лопаются, разрушая в этих местах слой краски.
Дефект: складки.
Причина: плохое расправление и небрежное наложение деколи на искривленные поверхности.
Дефект: белесые пятна после обжига.
Причина: использована загрязненная или жесткая вода, изделия плохо протерты.
Дефект: загрязнения после перевода деколи.
Причина: небрежная протирка изделия.
Дефект: ломкая деколь.
Причина: плохой лак, низкое качество бумаги.
Дефекты при нанесении штампа и причины
их возникновения
Дефект: отпечаток штемпеля расплющен.
Причина: жидкий препарат золота, неравномерное давление на штемпель, толстый слой лака.
Дефект: отпечаток штемпеля неполный (нет отдельных мест рисунка).
Причина: густой препарат золота, на изделии были жирные пятна (отпечатки пальцев), недостаточно клейкий лак.
Дефект: штемпель воспроизводит тонкие контуры.
Причина: штемпель износился, его следует заменить.
Дефект: загрязненный отпечаток.
Причина: загрязненный штемпель (волокна и др.).
Дефект: отпечаток подложки штемпеля.
Причина: подложка выступает за пределы изображения.
Дефект: сильное или слабое прилипание пудровальной краски.
Причина: неравномерно нанесена пленка лака.
Дефект: царапины на отпечатке, остатки пудровальной краски в углублениях под ручками и внутри полых изделий.
Причина: неосторожное припудривание и недостаточный контроль.
Дефект: различный тон изделий.
Причина: добавлено разное количество керосина, плохой сравнительный контроль.
Дефект: отклонение цвета смешанных красок.
Причина: несоблюдение рецепта смешения.
Дефект: стирание контуров рисунка.
Причина: излишнее количество керосина или чрезмерное удаление пудровальной краски.

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 250x120 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: А1 2 0 3 2Si0 2 2Н 2 0 -»А1 2 0 3 2Si0 2 + 2Н 2 ОТ. В интерва­ле температур от 800 до 900 °С происходит диссоциация глинообра-зующих минералов, например метакаолинита: А1 2 0 3 2Si0 2 --> А1 2 0 3 + + 2Si0 2 , а также присутствующего в массе углекислого кальция: СаС0 3 -> СаО + С0 2 .

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.