поиск по сайту:

Главная>>> Декоративно-прикладное искусство>>> Керамика. Технология изготовления керамики

Керамика — изготовление керамических изделий — глазури и ангобы для производства керамики

Продолжение. Предыдущая страница.

Начинаем действовать...

Керамика — изготовление керамических изделий — глазури и ангобы для производства керамики Выяснив, какие в глину нужно внести добавки и определив их количество, рассчитаем, сколько глины, воды и добавок понадобится загрузить в мельницу. Предположим, что вместимость барабана мельницы 20 л. Шликер должен занимать не более 1/3 объема барабана, следовательно, придется приготовить 6,7 л смеси. Плотность шликера обычно составляет 1,7...1,8 кг/л. Так что масса загрузки окажется в пределах 12 кг.

Рассчитаем теперь количество твердой части шликера. Если мы установили, что нужную текучесть шликер имеет при влажности 38%, значит количество воды в барабане (при общей массе шликера 12 кг) достигнет 4,5 л. Значит, на глину вместе с отощающей добавкой остается 7,5 кг. При содержании отощающей добавки в количестве 10% от массы твердой части шликера масса этой добавки, понятно, будет равна 0,75 кг, то есть на собственно глину придется 6,75 кг.

Количество пластифицирующей добавки рассчитывают по-другому. Так, если глина требует введения 0,1% ЛСТ, то на 12 кг шликера потребуется, как не очень трудно подсчитать, всего 120 г на барабан.

Понятно, что при другом объеме барабана мельницы цифры будут другими, но приведенные соотношения для расчета сохранятся полностью.

Приведем усредненные составы керамических масс для шликерного литья, приготовленные из наиболее распространенных глин.

Глина №1

Глина содержит 5% песка, предел пластичности 24%, воздушная усадка 9%, высокочувствительна к сушке, среднеспекающаяся, огневая усадка 8%.

Составы сырьевых смесей (в % по массе):

а) глина — 42, кварцевый песок — 15, битое стекло — 8, вода — 35;

б) глина — 40, доменный гранулированный шлак — 22, стекло — 3, вода — 35;

в) глина — 45, зола ТЭЦ — 19, вода — 37.

Глина №2

Глина содержит 32% песка, предел пластичности 12%, воздушная усадка 4,5%, мало чувствительна к сушке, неспекающаяся, огневая усадка 3%.

Составы сырьевых смесей (в % по массе):

а) глина — 55, битое стекло — 8, сода — 0,3, вода — 36,7;

б) глина — 50, печной шлак — 12, вода — 38.

Глина №3

Глина содержит 17% песка, предел пластичности 18%, воздушная усадка 7%, среднечувствительна к сушке, сильноспекаемая, огневая усадка 8%.

Составы сырьевых смесей (в % по массе):

а) глина — 65, вода — 35;

б) глина — 62, песок — 4, вода — 34.

Формование

При формовании изделий из шликера нужно знать, сколько времени выдерживать шликер в форме до слива, чтобы получить изделие с необходимой толщиной стенок. Это время устанавливают экспериментально. Для этого потребуются гипсовая форма какого-нибудь небольшого и простого по форме изделия, например, кактусницы, а также штангенциркуль (или циркуль-измеритель) и часы.

В форму наливают шликер до края, чтобы был виден обезвоженный черепок, формирующийся в результате всасывания из шликера воды стенками формы. Обычно между черепком и жидким шликером возникает заметная граница. Расстояние от этой границы до стенки формы и есть толщина черепка, то есть толщина стенки будущего изделия.

Далее определяют толщину стенки изделия из керамики с помощью штангенциркуля или циркуля-измерителя, измеряя ее с точностью до 0,1 мм. Замеры проводят через каждые 5 минут. Скорость «утолщения» черепка (скорость набора черепка) в определенной форме зависит от влажности, плотности и скорости загустевания шликера. Заметим, что данная скорость замедляется со временем. Нормальная скорость набора черепка составляет 5 мм за первые 30...40 минут.

Определив скорость «утолщения» стенки изделия за каждый пятиминутный отрезок в течение часа, легко рассчитать время, в течение которого надо выдерживать шликер в форме, чтобы получить изделие с необходимой толщиной стенок. Вот пример такого расчета.

Предположим, что требуется получить чашку с толщиной стенок 3 мм. Предварительные измерения скорости набора черепка в данной форме дали такие результаты: первые 5 минут — 2 мм, вторые — 0,7 мм, третьи — 0,3 мм и т. д.

Следовательно, первые 2 мм толщины стенки вашей чашки наберут за 5 минут. Чтобы подсчитать, за какое время толщина стенки увеличится еще на 1 мм, примем, что в течение следующих 5 минут скорость набора практически не меняется, то есть остается постоянной. Тогда за 1 минуту толщина будет возрастать на 0,14 мм (0,7 мм : 5 минут), следовательно, необходимый 1 мм образуется за 7,15 мин. Тогда время набора нужной толщины черепка составит 12,15 мин. Однако, учитывая, что в действительности затухание скорости набора продолжается и в течение второй пятиминутки, округлим расчетное время до целых минут в большую сторону. Тогда получается, что время это составит примерно 13 мин. Более точный результат можно получить только в процессе формования, измеряя толщину стенки изделия и замечая время с точностью до секунды. Однако столь высокая точность вряд ли потребуется в нашем случае.

Модель, кап, форма...

Теперь пришло время рассказать о формах для литья сливным способом. Для изготовления таких форм понадобится в первую очередь гипс. Это вяжущее вещество, довольно распространенное в строительстве. Но гипс, который там используют, называя по-старинке словом «алебастр», для изготовления форм подходит плохо. Формы из него получаются не очень прочными, быстро выходят из строя. Лучший сорт гипса для форм — специальный формовочный гипс. Но беда в том, что такого гипса обычно в продаже не бывает. Поэтому приходится использовать строительный гипс достаточно высокой марки.

Марки гипса обозначаются так: Г-4, Г-5, ... Г-20. Цифра после знака Г обозначает прочность затвердевшего гипса при сжатии. Например, прочность гипса марки Г-5 всего 50 кГс/см², а вот марки Г-20 — уже 200 кГс/см², то есть такая же, как у формовочного гипса. Хотя другие свойства гипса Г-20 не такие, какие требуются нам, но все же этот гипс лучше, чем рядовой алебастр. Если и этого гипса раздобыть не удастся, придется использовать тот, что есть в продаже. Только не забудьте, что хранить такой гипс надо обязательно в сухом отапливаемом помещении в бумажных битумизированных мешках или, что лучше, в пластиковых пакетах, которые должны быть плотно запечатаны.

Дело в том, что гипс легко взаимодействует с парами воды, которые всегда содержатся в воздухе. В результате его прочность довольно быстро снижается. Через месяц она уменьшается на 20...30%, а через два — на все 50%. Поэтому срок хранения гипса даже в закрытых мешках обычно всего 2 месяца. Если все же вы вынуждены хранить гипс на холоде, то, внося мешок в дом, по той же причине не торопитесь раскрывать его, пусть гипс сначала прогреется до комнатной температуры.

Гипс, предназначенный для изготовления форм, должен иметь соответствующую тонкость помола и подходящие сроки схватывания. Тонкость помола определяют так же, как тонкость помола шликера, о которой мы уже говорили раньше. Но здесь необходимо сито с ячейками 0,2 мм. Понятно, промывать водой гипс не надо. У гипса подходящей тонкости помола допускается остаток на сите не более 1%. Конечно, в гипсе не должно быть никаких комков, посторонних включений, примесей и т. п.

Сроки схватывания гипса без специального прибора точно не определишь. Но нам особая точность и не требуется. Как известно, гипс схватывается как бы в два приема. Сначала почти жидкая паста становится густой, но остается еще пластичной, как глина. Это состояние соответствует началу схватывания и обычно наступает через 10...15 минут. Затем эта пластичная масса переходит в твердое состояние. То есть масса становится довольно хрупкой и, если ударить по ней молотком, она не сомнется, а расколется. Наступает это состояние через 20...30 минут после смешивания с водой. Это нормальные сроки схватывания гипса, на них мы и будем ориентироваться.

Но бывает, что гипс схватывается слишком быстро. Так, не успеешь еще ничего сформовать, а он уже, — камень. Чтобы замедлить схватывание гипса, в него добавляют раствор уксуса, жидкое стекло или уже упоминавшиеся ЛСТ и КМЦ. Количество добавок не должно быть более 0,5%. В противном случае они могут заметно снизить прочность гипса.

Слишком медленное схватывание тоже плохо, поскольку отливка из такого гипса слишком медленно твердеет. Ускорить схватывание удается, добавляя в гипс простую поваренную соль (не более 1% от массы гипса).

Отметим, что при твердении гипс немного расширяется. При этом он, будучи еще достаточно пластичным, плотно прижимается к стенкам формы, воспроизводя мельчайшие детали ее внутренней поверхности.

Гипсовое тесто для отливки форм приготавливают так.

На 60 частей гипса (по массе) берут 40 частей воды. В посуду наливают сначала воду (!), потом засыпают (постепенно и равномерно) гипс и оставляют его в воде в покое примерно 30 с. Затем гипс в воде начинают энергично и тщательно перемешивать, продолжая эту операцию в течение 2 минут (не более!). Готовят тесто обязательно в таком порядке! Иначе оно непременно скомкуется. Причем тесто нужно использовать немедленно! Так что форма для заливки должна быть уже наготове.

К расчету модели
Рис. 12. К расчету модели:
Dm и Lm — размеры модели; Dо и Lо — размеры изделия.

Работу над формой начинают с изготовления модели изделия, которое вы хотите получить. Модель — вообще-то точная копия будущего изделия, но несколько больших размеров. Ведь копии-отливке предстоят сушка и обжиг с неизбежными воздушной и огневой усадками.

Предположим, что вы решили изготовить вазу, высота которой Lo (рис. 12). Чтобы пересчитать этот размер с учетом общей усадки (воздушной и огневой), воспользуемся формулой:

Lm = 100Lo/(100-Уобщ),

где Lo — высота готовой вазы; Lm — высота модели; Уобщ — суммарная усадка.

По такой же формуле пересчитывают и все остальные размеры изделия. Чем сложнее форма изделия, тем большее число тех или иных его размеров следует пересчитать, чтобы построить соответствующую модель.

Теперь по этим размерам надо изготовить саму модель. Если изделие, которое мы хотим получить, представляет собой тело вращения, например, цилиндр, усеченный конус, сочетание конуса и цилиндра или какую-нибудь другую подобную фигуру (рис. 13), то модель проще всего выточить на токарном станке из пластмассы, металла, затвердевшего гипса. Кстати, именно из свежеотформованной гипсовой болванки часто вытачивают модель будущего изделия.

Изделия из керамики
Рис. 13. Изделия из керамики, форма которых является телом вращения.

Изделия более сложной формы, не имеющие оси вращения, чаще всего лепят из пластилина. Если вам захочется повторить какую-нибудь статуэтку, можно в качестве модели использовать сам оригинал. Правда, тогда копия после обжига окажется несколько меньше оригинала.

А, в общем-то, изготовление модели и есть тот самый момент творчества, который делает работу с керамикой искусством. Именно в модели воплощается художественный замысел автора.

Не следует начинать работу с очень сложных композиций. Лучше научиться сначала изготавливать литейные формы для изделий простой конфигурации.

Чтобы модель стала пригодной для получения формы, ее поверхность должна быть гладкой, без раковин, шероховатостей, волнистости, острых углов между различными поверхностями. Иначе на стенках изделий могут возникнуть трещины. Далее поверхность модели необходимо покрыть водостойким лаком.

Установка модели и шаблонов
Рис. 14. Установка модели и шаблонов в ограничительных досках:
1 — шаблоны; 2 — подкладка.

Закончив модель, приступают к изготовлению формы, которую, конечно, придется делать разъемной, чтобы без помех и усилий достать из нее сформованное изделие. Конструируя разъемную форму, надо хорошо продумать, как расположить плоскости, по которым части формы придется стыковать друг с другом. Понятно, что чем сложнее форма изделия, тем больше придется предусмотреть этих плоскостей, а значит — частей формы.

Известны два способа создания разъемных форм. Первый способ состоит в том, что заливку модели гипсовым тестом ведут по частям. При этом по намеченным плоскостям разъема заранее устанавливают шаблоны — перегородки, изготовленные из промасленного картона (рис. 14). Перегородки устанавливают так, чтобы они находились точно в плоскости будущего разъема. Край шаблона должен плотно примыкать к поверхности модели, чтобы между ними отсутствовали зазоры, через которые могло бы протечь гипсовое тесто. Для заливки модель размещают в ограничительных досках, устанавливая ее там так, чтобы ниже и выше нее имелось пространство для стенок будущей формы. После этого заливают гипс в пространство поверх модели. Заливку следует завершить до того, как гипс начнет схватываться, при этом следят, чтобы в «отливке» не образовались воздушные полости, которые затем удалить уже не удастся.

Замки, обеспечивающие точность сборки формы
Рис. 15. Замки, обеспечивающие точность сборки формы.

Так формируют верхнюю половину формы. Когда гипс достаточно затвердеет, ограничительные доски (вместе с половиной формы) переворачивают, и, удалив картонные шаблоны, в поверхности гипса проделывают углубления (рис. 15). Последние понадобятся для того, чтобы во второй половине формы при заливке образовались выступы, точно соответствующие этим углублениям. Вместе они образуют замки, обеспечивающие точность сборки формы. Потом поверхность гипса тщательно промазывают олифой, лаком или другим составом, препятствующим сцеплению новой порции гипсового теста с затвердевшим гипсом первой заливки.

Если форма состоит из двух половинок (частей), как показано на рис. 14, то на этом работа над формой в принципе завершается. Если же форма состоит из трех частей и более, ждут, когда затвердеет гипс второй части, после чего отливают очередную часть, устанавливая, если требуется, соответствующий шаблон и меняя положение ограничительных досок с моделью (для удобства заливки гипса). Когда все части формы отлиты, ее разбирают и части просушивают.

Первую форму (маточную форму) обычно используют для воспроизведения из гипса модели изделия. Такую полученную в маточной форме гипсовую копию модели называют капом. Последних обычно делают несколько. Дело в том, что при производстве большого числа изделий требуется много форм. И чтобы не изготавливать их поштучно по одной единственной модели, последнюю копируют в нужном количестве. Для лучшей сохранности маточную форму и капы пропитывают водоотталкивающими составами. Наиболее часто в качестве подобного состава применяют смесь из веретенного (или трансформаторного) масла, расплавленного парафина и солярки, взятых в соотношении 6:1:3 (части по объему). Используют также растворы хозяйственного мыла в веретенном масле, а также парафина в солярке или керосине. Конечно, в качестве водоотталкивающего состава прекрасно подходит олифа.

Модель изделия
Рис. 16. Модель изделия на донном клине в ограничительных досках перед заливкой гипсом.

Перед пропиткой кап или маточную форму хорошо просушивают при температуре не выше 50 °С (при нагреве до более высокой температуры гипс может потерять прочность).

Если вы собираетесь изготовить всего несколько изделий данной формы, можно капы и не заготавливать. Когда первая форма выйдет из строя, вы по модели просто изготовите новую.

Существует и другой способ изготовления гипсовых форм, для которого не требуются шаблоны. В этом случае модель устанавливают в ограничительные доски в нужном положении на заранее изготовленный донный клин-подставку (рис. 16). Подобный клин обычно выполняют из гипса, предусмотрев на нем сверху выступы или углубления для образования замка. Клин покрывают водоотталкивающим составом. Затем модель всю сразу заливают гипсом. Когда гипс затвердеет, на поверхности формы мелкозубой пилой пропиливают борозды-щели. Они должны пройти точно по линии плоскости будущего разъема. Глубина пропилов не более 1/3 толщины стенки формы. Затем в щель вставляют металлический клин и, постукивая по нему молотком, раскапывают форму на соответствующие части (рис. 17). При стыковке частей такой разъемной формы не возникает никаких смещений этих частей относительно друг друга, но послужит такая форма меньше, чем изготовленная раздельной заливкой.

Раскалывание гипсовой формы
Рис. 17. Раскалывание гипсовой формы.

Перед отливкой изделия части подобной формы скрепляют резиновым кольцом. Можно для этой цели использовать кольца, нарезанные из автомобильных камер.

Вообще гипсовые формы не вечны, особенно если они изготовлены из низкомарочного гипса. Постепенно стенки формы начинают осыпаться и крошиться, в результате форма приходит в негодность. Форма из формовочного гипса, сделанная с соблюдением всех правил, выдерживает до 200 формовок. В форме из плохого гипса удается отлить в лучшем случае 10...15 заготовок.

В последнее время на предприятиях по производству керамических изделий применяют формы из полимерных водопоглощающих материалов. В условиях домашнего производства изготовление таких форм затруднительно.

Отслужившие свой век гипсовые формы можно высушить, измельчить, чтобы полученный порошок полностью прошел через сито 02, после чего можно добавлять до 10% этого порошка в гипсовое тесто при изготовлении новых форм и капов.

Изготовление керамических изделий — глазури и ангобы

Если цвет и фактура обожженного изделия вас устраивает, можно таким его и оставить. Изделие в этом случае будет терракотовым. Правда, этот вид керамики чаще используют в архитектуре в качестве декоративных элементов зданий. Предметы домашнего обихода и художественные изделия обычно покрывают глазурью или ангобом.

Что представляет собой глазурь по внешнему виду, знают, пожалуй, все. Но не все знают, что глазурь на вазе, чайной чашке, статуэтке — это просто тонкий слой стекла. Последнее может быть бесцветным и окрашенным, прозрачным, сквозь которое просвечивает черепок, и непрозрачным — глушеным. Ангоб — это матовое керамическое покрытие, не имеющее блеска. Назначение ангоба — изменить цвет или закрыть грубую структуру терракоты.

Глазури обычно подразделяют на сырые, фриттованные и полуфриттованные.

Сырые глазури приготавливают из полевошпатовых пород — пегматитов, сиенитов, андезитов. Кроме того, в их состав входят доломит, глина, бой обожженных керамических изделий. Все эти материалы, взятые в определенных соотношениях, очищают от посторонних включений и примесей — металлических предметов, случайно попавших кусков других пород и т. п. Это очень важно, так как даже небольшие по количеству примеси могут сильно испортить качество покрытия.

Перед составлением смеси каждый компонент глазури измельчают и взвешивают с большой точностью, чтобы состав глазури как можно точнее воспроизводил рассчитанную рецептуру. Затем смесь помещают в фарфоровую ступку, добавляют воду и тщательно измельчают, получая глазурный шликер. Плотность этого шликера, которая должна находиться в пределах 1,39...1,41 г/см³, зависит от содержания в нем воды. Чтобы не ошибиться, лучше сначала при растирании ввести в смесь только часть воды, а остальную добавить по окончании измельчения, разводя шликер до нужной плотности.

Требования к глазурному шликеру очень жесткие. Тонкость помола его определяют с помощью того же сита, что и керамического шликера, то есть сита 0056. Остаток при этом не должен превышать 0,05%. Это значит, что после промывки 100 г шликера через сито на последнем может остаться не более 0,05 г порошка. Но сильно переизмельчать глазурный шликер тоже вредно. Минимальное количество остатка — 0,02%. Как видите, диапазон очень узкий. Влажность готового шликера при указанной выше плотности составляет обычно 45...50%.

Если требуется значительное количество глазури, то ступкой уже не обойтись, здесь понадобится фарфоровая мельница.

Состав сырой глазури рассчитывают по температуре разлива и по коэффициенту линейного термического расширения (КТЛР).

Чтобы произвести такой расчет самостоятельно, надо знать химический состав сырьевых материалов, а также КТЛР черепка. Поэтому расчет состава глазури вряд ли окажется под силу самодеятельному мастеру, если, конечно, он не специалист, имеющий к тому же возможность произвести все необходимые анализы сырья и готовых изделий. Поэтому ниже будут приведены составы сырых глазурей (наиболее простых в изготовлении и применении).

Глазурный шликер наносят на поверхность изделия или после сушки изделия, или после его предварительного «полного» обжига — так называемого утельного обжига. В последнем случае изделие покрывают глазурным шликером, подвергают изделие «легкому» отжигу, подсушивая глазурный слой, затем обжигают изделие (точнее — глазурь) окончательно — это уже будет политой обжиг. Температура утельного обжига, понятно, меньше политого.

Во время обжига компоненты глазури расплавляются, образуя стекло, которое растекается по поверхности черепка, прочно с ней сцепляясь. При охлаждении стекло затвердевает, и на поверхности черепка образуется ровный блестящий слой.

Сырые глазури применяют в том случае, если их компоненты не растворимы в воде. Если же компонентами являются растворимые в воде соли, то применяют фриттованные глазури.

Фриттованные глазури представляют собой готовое стекло с заранее заданными свойствами. Сначала в специальных печах из компонентов глазури варят стекло, после чего полученный расплав выливают в воду. Стекло (фритта) при этом рассыпается на мелкие гранулы, что облегчает его дальнейший помол. Фритту стараются приготовить с таким расчетом, чтобы при получении шликера больше ничего во фритту не добавлять, а лишь размолоть ее с водой. Дальше глазурный шликер используют точно так же, как сырую глазурь.

Однако иногда глазурный шликер из одной только фритты не обеспечивает нужного качества покрытия. В этом случае при помоле к шликеру добавляют некоторые нерастворимые в воде компоненты: каолин, мел, полевой шпат. Такую глазурь называют полуфриттованной.

Чтобы получить непрозрачную (глухую) глазурь в ее состав вводят соединения олова, титана, циркона, фтора и некоторых других элементов. Для придания глазури нужного цвета в глазурный шликер или в сырьевую смесь при варке фритты добавляют красящие вещества — керамические пигменты.

Чтобы создать на поверхности изделия цветной рисунок, применяют керамические краски. У надглазурных красок температура плавления ниже, чем температура плавления глазури. Поэтому их наносят на уже обожженные глазурованные изделия, а потом снова обжигают при сравнительно невысоких температурах (550...720 °С).

Подглазурные краски — это смесь керамических пигментов с глазурью. Их кладут на предварительно просушенное (или обожженное при утельном обжиге) изделие, которое затем покрывают глазурью, и обжигают. Такие краски иногда приобретают нужную окраску именно во время обжига. Учтите, температура плавления этих красок должна совпадать с температурой розлива глазури.

Среди подглазурных красок есть еще краски-растворы. Это действительно водные растворы солей различных металлов. Ими разрисовывают необожженное и неглазурованное изделие. При этом, конечно, мастер должен заранее знать, какой цвет приобретет та или иная краска после обжига. По окончании росписи изделие обжигают при температуре примерно 800 °С, в результате чего соли разлагаются с образованием цветных оксидов. После охлаждения изделия глазуруют и обжигают окончательно.

Ангобы наносят на изделия перед обжигом. Они придают изделию желаемую окраску, нужную фактуру. Иногда ангобы применяют как промежуточный слой между черепком и глазурью. По составу ангобы подразделяют на глинисто-песчаные, флюсные и так называемые античные лаки.

Глинисто-песчаные ангобы содержат глину, каолин, песок или молотый шамот, мел. Если ангоб должен быть цветным, к нему добавляют окрашивающие оксиды металлов.

Флюсные ангобы кроме перечисленных компонентов включают еще и плавни (соединения свинца, фтора, полевые шпаты).

Античные лаки — те же флюсные ангобы, только представляющие собой особо тонкую взвесь частиц в воде. При обжиге они образуют тонкие покрытия с высокими декоративными качествами.

У вас, уважаемые читатели, наверняка возникнет вопрос, а где же взять все эти глазури, краски и т. д.

Во-первых, кое-что можно приобрести на предприятии, выпускающем керамику. Не важно, что там выпускают совсем иную керамику. Готовые глазури, фритты, ангобы удается в определенной мере видоизменить, добавляя в них соответствующие компоненты, чтобы сделать пригодными для ваших целей.

Во-вторых, для наших целей подойдут фриттованные эмали, применяемые для эмалировки металлических изделий — посуды, сантехники. Дело в том, что эмали для металла имеют в основном тот же состав, что и керамические глазури.

Наконец, почти все разновидности глазурей и ангобов не очень сложно приготовить и самому, особенно если речь идет о сырых глазурях и глинисто-песчаных ангобах. Ну а о том, как готовят глазурь, поговорим на следующей странице.

Все материалы раздела «Декоративно-прикладное искусство»

Поделитесь этой страницей в соц. сетях: