Новости    Библиотека    Ссылки    О сайте






предыдущая главасодержаниеследующая глава

Глава I. Изготовление масс и глазурей

Применение отечественного сырья

В фарфоро-фаянсовой промышленности дореволюционной России применялось главным образом сырье, импортировавшееся из Англии, Норвегии, Германии и других стран Европы.

В период первой империалистической войны и последовавшей за ней Революции импорт заграничного сырья прекратился и возникла острая необходимость в изыскании, изучении и освоении отечественных сырьевых материалов для фарфоро-фаянсового производства, что позволило бы освободиться от иностранной зависимости.

Совместными усилиями ученых и работников промышленности эта важная народнохозяйственная задача была успешно решена уже в первые годы после установления Советской власти.

Трудами Д. С. Белянкина, П. П. Будникова, П. А. Земятченского, В. И. Искюль, К. И. Келера, Н. Н. Качалова, Б. С. Лысина и других были проведены детальные исследования находящихся на территории СССР многочисленных месторождений пластичных огнеупорных глин, каолинов, полевых шпатов и пегматитов, кварца и кварцевого песка, доломита, мела и т. п., которые показали, что Советский Союз обладает богатейшими ресурсами доброкачественных сырьевых материалов, пригодных для производства фарфоровых, фаянсовых и других керамических изделий.

Эти исследования, в проведении которых ведущая роль принадлежала Государственному научно-исследовательскому керамическому институту, коснулись в первую очередь основных составляющих фарфоровых и фаянсовых масс - глин и каолинов, - таких крупнейших месторождений союзного значения, как Часов-Ярское, Латнинское, Глуховецкое, Просяновское и т. д.

Глины часов-ярского типа, охватывающие также месторождения Дружковское и Новошвейцарское, относятся к каолинито-гидрослюдистым глинам, основной минеральной составляющей которых является монотермит. Помимо этого, в них содержатся примеси кварца, левигита, рутила, турмалина, бурого железняка и других веществ.

Лучшие сорта этих глин отвечают всем требованиям, предъявляемым к сырью для фарфора и фаянса. Они принимают после обжига светлую окраску, обладают высокой огнеупорностью (ПК-169-173), большим интервалом спекания, значительной устойчивостью под нагрузкой при высоких температурах и очень высокой пластичностью, позволяющей вводить их в фарфовые массы в сравнительно небольших количествах (9-11%). Вследствие большого содержания щелочей (3-3,5%), обусловленного присутствием мусковита, при применении глин часов-ярского типа для изготовления твердого фаянса отпадает необходимость в добавлении в массу полевого шпата, что упрощает и удешевляет производство.

Существенным недостатком этих глин является склонность к вспучиванию во время обжига при температуре выше 1200°, что объясняется образованием вторичных пор. Это обстоятельство затрудняет термообработку изделий из масс, богатых глинами часов-ярского типа, и требует длительной выдержки до спекания для того, чтобы дать возможность удалиться газам, образующимся в черепке и вызывающим явление вспучивания.

Каолинитовые глины Латвийского месторождения находят в фарфоро-фаянсовой промышленности более узкое применение. Несмотря на ряд ценных свойств - высокую пластичность, хорошую разжижаемость с электролитами, высокую огнеупорность, большую устойчивость под нагрузкой при высоких температурах, равномерную усадку, отсутствие вспучивания при обжиге и т. п., - они имеют в обожженном состоянии недостаточную белизну, что позволяет использовать их лишь для производства капселей и огнеупорного припаса, применяемых для обжига хозяйственного фарфора и фаянса.

Из каолинового сырья, являющегося основной составной частью фарфоровых и фаянсовых масс, наиболее широкое распространение в отечественной промышленности получили просяновский и глуховецкий первичные каолины, используемые после обогащения на специальных каолиновых заводах.

Как показали исследования, эти каолины обладают высокими качественными показателями, позволяющими применять их для производства лучших сортов фарфоровой и фаянсовой хозяйственной посуды.

Недостатками просяновского и глуховецкого каолинов (обычно обогащаемых мокрым способом с применением пептизирующих веществ) является непостоянство свойств. Последнее обусловливается переменным содержанием в этих каолинах остатков электролитов, которые оказывают существенное влияние на изменение литейных и формовочных свойств фарфоровых и фаянсовых масс, что весьма осложняет технологический процесс и вызывает неоправданные отходы производства. В связи с этим возникает настоятельная необходимость в изыскании и внедрении других методов обогащения, например, в применении для этой цели гидроциклонов, которые позволили бы получать каолиновое сырье, свободное от указанных выше недостатков.

С целью улучшения качества фарфоровых и фаянсовых изделий и повышения их некоторых физико-технических свойств (в первую очередь механической прочности в воздушно-сухом состоянии) в последние годы стали использовать и другие глинистые материалы, в частности глину Трошковского месторождения, и бентонит.

Трошковские глины Иркутской области в минералогическом отношении представляют собой смесь каолинита и галлуазита. В небольших количествах в них обнаружен также и монтмориллонит.

По своим свойствам трошковские глины значительно отличаются от всех глин и каолинов, используемых в настоящее время в керамической промышленности. Они обладают плотной структурой, не размокают в воде и не пептизируются в ней даже в присутствии электролитов. Огнеупорность трошковских глин составляет 1600-1620°. По существующей классификации они относятся к группе глин, опекающихся при температуре ниже 1250°.

Физические свойства трошковских глин существенно меняются после механической обработки путем длительного (8-10 часов) мокрого помола в шаровых мельницах. Так, в природном состоянии эти глины малопластичны, а после дезинтеграции приобретают высокую пластичность и связность. Механическая прочность на излом (в воздушно-сухом состоянии) доходит у таких глин до 200 кг/см2. Характерной особенностью этих глин является большая усушка, в полтора раза превышающая усушку глин Дружковского месторождения. Соответственно удлиняется и продолжительность сушки.

Как показывают исследования НИИСтройкерамики, специфические свойства трошковской глины (прочная структура, сопротивляемость размоканию в воде и др.) по-видимому объясняются присутствием в ней геля кремневой кислоты, который цементирует элементарные глинистые частицы в плотные агрегаты, разрушение которых происходит только при сильном механическом воздействии. После дезинтеграции частиц глины клеящие свойства геля кремневой кислоты вновь не восстанавливаются, несмотря на его присутствие в суспензии.

Благодаря высокой пластичности и связующей способности дезагрегированная трошковская глина при вводе ее в фарфоровую массу значительно улучшается формовочные свойства последней и повышает механическую прочность сырца, как это показано на рис. 1. В результате снижается количество отходов при отправке изделий и в последующих стадиях их обработки, а также создаются благоприятные предпосылки для применения однократного обжига фарфора. Кроме того, несколько повышаются показатели белизны обожженного черепка.

Рис. 1. Влияние трошковской глины на изменение механической прочности сырца
Рис. 1. Влияние трошковской глины на изменение механической прочности сырца

Бентонит вводят в фарфоровые массы в качестве пластификатора взамен пластичных огнеупорных глин. Он представляет собой тонкодисперсную глину, главной минералообразующей частью которой является монтмориллонит. Помимо этого, в бентоните содержится бейделит, пылевидный кварц, полевой шпат, циркон, карбонаты и другие минералы, характерные для пород вулканического происхождения.

Чрезвычайно высокая дисперсность бентонита обусловливает исключительную его пластичность и связующую способность, вследствие чего содержание бентонита в фарфоровой массе может быть значительно ниже содержания глин. Изучение, проведенное в Государственном керамическом институте Г. П. Филинцевым, показало, что для обеспечения нормальных формовочных свойств достаточно ввести в массу около 4% бентонита. Временное сопротивление воздушно-сухих образцов излому достигает при этом 19-20 кг/см2, что соответствует сопротивлению излому фарфоровой массы, в состав которой входит 11-13% часов-ярской глины. Механическая прочность на излом после обжига массы при температуре 1350° лежит в пределах 750-800 кг/см2.

Ввод бентонита в фарфоровую массу взамен пластичной глины понижает содержание в ней красящих окислов на 0,15-0,20%, что заметно сказывается на повышении белизны фарфорового черепка.

Бентонитовая глина является не только пластификатором, но и плавнем и минерализатором, интенсифицирующим процесс фарфорообразования и позволяющим несколько снизить температуру обжига по сравнению с температурой обжига масс, в которые не введен бентонит.

Тщательное исследование химико-минералогического состава и технологических особенностей как глинистых, так и других основных видов отечественного керамического сырья, детальное изучение их влияния на свойства масс и глазурей и поведение в процессе обработки обеспечили разработку оптимальных рецептурных композиций и совершенной технологии производства фарфоровых и фаянсовых хозяйственных изделий, обладающих, как это показывает табл. 1, высокими физико-техническими свойствами.

Таблица 1. Физико-технические свойства фарфора и фаянса, выпускаемых на отечественных заводах
Таблица 1. Физико-технические свойства фарфора и фаянса, выпускаемых на отечественных заводах

В области производства глазурей достижением явилась разработка состава и технологии изготовления бессвинцовых глазурей для фаянса. Это было вызвано вредностью и дефицитностью применявшихся в глазурях соединений свинца. Проблема получения бессвинцовых глазурей долгое время не находила удовлетворительного решения. Бессвинцовые глазури, в которых окись свинца заменялась окислами калия и натрия, обладали рядом существенных недостатков: узким интервалом обжига, не превышающим 15-20°; тугоплавкостью, характеризующейся температурой обжига в пределах 1170-1190°; появлением на поверхности изделий таких дефектов, как наколы, рябь и т. п. Не могли быть использованы в качестве заменителей свинца и соединения бария и цинка: первые - но причине своей ядовитости, вторые - вследствие неблагоприятного воздействия на подглазурные краски, которыми декорируется более 60% фаянсовых изделий.

Лишь в последние годы, в результате работ, проведенных в ГИКИ Ю. Г. Штейнберг, проблема получения доброкачественных фаянсовых глазурей для температур обжига в пределах ПК-110-118 была положительно решена путем замены препаратов свинца соединениями стронция - целестином (представляющим собой природную руду, состоящую в основном из сульфита стронция) и техническим карбонатом стронция.

Стронциевые глазури обычно получают путем эквимолекулярной замены окиси свинца окисью стронция.

При увеличении содержания SrO сверх необходимого для замещения PbO удается снизить и концентрацию борных соединений на величину, примерно пропорциональную избытку введенной во фритту окиси стронция.

Стронциевые глазури не только сохраняют все положительные качества свинцовых глазурей - широкий интервал обжига, превышающий 160°, хороший блеск и разлив, требуемое развитие подглазурных красок, - но и выгодно отличаются от них тем, что при обжиге в слабовосстановительной среде не чернеют, как это наблюдается у свинцовых глазурей вследствие образования металлического свинца.

Стремление отказаться от применения дефицитных и дорогостоящих соединений (бура, борная кислота) привело к разработке малоборной, а затем безборной глазури, что было достигнуто путем ввода в состав стронциевой глазури минерала сподумена, представляющего собой природный алюмосиликат лития.

Флюсующее действие сподумена объясняется тем, что с полевым шпатом он образует эвтектические смеси, обладающие температурой плавления на 150-200° ниже температуры плавления у исходных компонентов.

Как показывает опыт, безборные литиевые глазури весьма чувствительны к воздействию коптящего пламени, вызывающего появление на изделиях ряда дефектов. Вследствие этого они могут применяться только при обжиге такими видами топлива, которые не образуют в печи сажистого углерода. В других же случаях должны использоваться малоборные бессвинцовые глазури, свободные от указанных недостатков.

В последние годы были также разработаны и внедрены в производство составы легкоплавких бессвинцовых глазурей для выпускаемой отечественными заводами "майолики", представляющей собой, по существу, фаянсовые изделия, покрытые цветными поливами. Сложность решения этой задачи обусловливалась низкой температурой политого обжига (ПК-96-108) при необходимости получения достаточно термостойких глазурей, свободных от появления волосяных трещин. Следует указать, что в зарубежной практике для этой цели до сего времени применяют легкоплавкие свинцовые глазури, содержащие до 35% окиси свинца.

Стронциево-литиевые цветные глазури получают или путем смешивания при помоле бесцветной фритты с красящими пигментами, или путем сплавления компонентов фритты с соответствующими красящими окислами. Эти глазури обладают большей вязкостью, чем свинцовые, вследствие чего менее склонны к стеканию с изделий, образованию ряби и натеков. Температура обжига таких глазурей лежит в пределах ПК-98-102. Цветным глазурям придают разнообразные оттенки путем их смешивания в различных соотношениях с бесцветными.

В связи с задачами дальнейшего улучшения качества продукции большое внимание должно быть уделено изысканию масс и глазурей новых типов, обладающих более высокими физико-техническими характеристиками: механической прочностью в воздушно-сухом и обожженном состоянии, термической устойчивостью, белизной, просвечиваемостью и т. п.

На решение этих важных проблем должны быть направлены творческие усилия работников фарфоро-фаянсовой промышленности.

предыдущая главасодержаниеследующая глава





© Карнаух Лидия Александровна, подборка материалов, оцифровка;
Злыгостев Алексей Сергеевич, оформление, разработка ПО 2010-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://okeramike.ru/ "OKeramike.ru: Керамика"