Глазури для фаянса и майолики (фритты)

Сырье для производства тонкокерамических изделий поставляют на завод с помольно-обогатительных фабрик в обогащенном и измельченном виде или в виде порошков, где материалы проходят следующие стадии подготовки: первичная сортировка, грубое дробление, среднее дробление, грубый, средний и (при необходимости) тонкий помол. В производстве керамических изделий хозяйственно-бытового назначения предъявляются повышенные требования к составам сырьевых материалов, не допускается наличие вредных примесей - гипса, соединений металлов железа, меди, хрома и др.

В существующей на сегодня технологии бытовой керамики преобладают традиционные методы подготовки сырьевых материалов, характерной для тонкокерамических производств. Предварительно кусковые каменистые материалы (кварц, полевой шпат, пегматит, доломит, мрамор, бой обожженных изделий и др.) промывают в моечном барабане, сортируют и обжигают при 900 ^оС, после чего резко охлаждают и измельчают на бегунах с гранитными или кварцитовыми катками и подом. Как правило, такие бегуны работают в замкнутом цикле с виброситом и магнитным сепаратором. Полевошпатовые материалы просеивают через сито № 1,25; кварц и бой изделий через сито № 09.

Массы, используемые в производстве керамики бытового назначения, как правило, отличаются многокомпонентностью. Колебания состава массы по объему является причиной изменения свойств материала на различных участках изделий, что вызывает возникновение напряжений и, как следствие, появление дефектов при их термообработке В связи с этим предъявляются повышенные требования к однородности масс, достижение которой осуществляется благодаря следующим технологическим операциям.

Тонкий мокрый помол компонентов производят в шаровых мельницах при соотношении «материалы: мелющие тела: вода» равном 1,0: 1,2–1,8: 1,0. При каждой загрузке мельницы восполняется количество мелющих тел в зависимости от применяемого вида (от 0,05% для кремниевых шаров до 0,025 % для уралитовых). Помол веду дифференцировано. Сначала измельчают кварцевые материалы и политой бой в течение 2,5–3 ч, после чего догружают полевошпатовые материалы и утельный бой. Для ускорения помола добавляют 1% ССБ сверх 100 % по сухому весу шликера. Глинистые материалы, отходы, образовавшиеся при формовке и сушке (не более 30 % общего объема глинистых), распускают в воде в бассейнах с пропеллерными мешалками до получения суспензии с влажностью 65–70 %. Допускается также роспуск в шаровых мельницах (совместный помол) путем догрузки глинистых в мельницу по окончании помола каменистых материалов и последующего домола в течение 2–3 часов. Готовая суспензия должна иметь остаток на сите № 0056 не более 1%.

Суспензии, поступающие из мешалок и мельниц, обогащают на сите № 02 и подвергают магнитному обогащению, после чего ее подают в расходные сборники, оборудованные мешалками. Для улучшения фильтрационных свойств шликера суспензию можно подогревать в этих сборниках до 30­–50 ^оС. Последующее частичное обезвоживание шликера осуществляют на фильтр-прессах (давление фильтрации 1–1,5 МПа) до получения пластической массы с влажностью 22–23 %, которую затем проминают на вакуум-мялках (разрежение не менее 0,6 МПа) и выдерживают валюшки в закрытых помещениях с постойной влажностью и температурой от 7 до 10 суток. Вакуумирование массы улучшает ее формовочные свойства, повышает механическую прочность полуфабриката и готовых изделий.

Большая часть изделий бытового назначения формуется из пластических масс. Это касается, прежде всего, изделий, имеющих форму тел вращения (тарелки, блюдца, чашки, пиалы и др.). В последнее время метод пластического с успехом был применен для получения изделий неправильной формы при использовании пористых полимерных (полихлорвиниловых) форм. Влажность массы для пластического формования при изготовлении плоских изделий должна быть в пределах 20–22 %; для получения чашек, пиал, сахарниц 24–26 %. После формования и подвялки изделий (после снижения влажности до 12–18 %) производят закрепление приставных деталей и оправку изделий (резак, мелкозернистая шлифбумага, поролон).

Альтернативой пластическому формованию, в особенности при получении изделий сложной конфигурации, является метод шликерного литья в гипсовые формы. Более широкому использованию этого метода способствуют механизированные способы литья (механизированный стендовый или под давлением). Влажность шликера должна быть в пределах 29–33 % при сохранении его высокой текучести. Формы перед заливкой шликера очищают, сушат (до влажности 2 %) и слегка подогревают для ускорения набора черепка. После набора слоя массы необходимой толщины производится слив избытка шликера. Выемка изделий из форм производится только после подвялки (уменьшения влажности до 16–18 %).

На ряде зарубежных предприятий в последние годы освоено гидростатическое прессование плоских изделий (мелкие тарелки, блюда) из пресс-порошков, что позволяет упростить и удешевить производство за счет исключения технологических этапов подвялки и сушки полуфабриката. По словам специалистов, при полусухом формовании изделий потребление газа и электроэнергии сокращается в 6-7 раз и значительно уменьшается процент брака. Тем не менее, данная технология “сухого формования”, которая применяется в развитых странах, пока не используется ни на одном фарфоровом предприятии Украины.

Сушку производят в конвейерных сушилках в одно- или двустадийно (сначала в форме, потом без нее), что более прогрессивно в течение 2–3 часов в зависимости от размеров и толщины изделий. На первой стадии температура теплоносителя не должна превышать 70 ^оС в течение 1–2 часов, после чего производится досушка без форм до остаточной влажности 1–2% в течение 1 часа при 100 ^оС.

В зависимости от толщины фарфоровых изделий их обжигаю однократно или двукратно. Перед утельным обжигом тонкостенные чашки и блюдца попарно склеиваются специальной мастикой (33% столярного клей, 10 % глинозема, 10 % молотого кварца, 47 % воды), что исключает деформацию и засорку. Утельный обжиг проводят в туннельных либо конвейерных печах при температуре 900–1000 ^оС в окислительной печной атмосфере в течение 6–14 ч (для туннельной печи) или 1–1,5 ч (для щелевой роликовой печи). Расход условного топлива 0,55–0,65 кг на 1 кг изделий

Глазурование производят на полуавтоматах конвейерных линий, производящих очистку полуфабриката от пыли, нанесение глазурной суспензии поливом, зачистку глазури на опорных поверхностях изделий (края, ножки). Глазурный шликер должен иметь плотность 1,35–1,45 г/см³ в зависимости от водопоглощения утельных изделий. Используют сырые (полевошпатовые) глазури для изделий из твердого фарфора и фриттованные либо частично фриттованные для изделий мягкого фарфора.

Политой обжиг производят в туннельных печах. Температура обжига определяется составом массы фарфора (от 1350– 1400 ^оС для твердого фарфора до 1250–1300 ^оС для мягкого фарфора и 1200 ^оС для низкотемпературного фарфора). Политой обжиг условно делят на 5 периодов:

- период подогрева до 300 ^оС – скорость подъема температуры 125 ^оС/ч, среда окислительная;

- период окислительного обжига до 950 ^оС – скорость подъема температуры 200–250 ^оС/ч, среда окислительная;

- медленный подъем в интервале 950–1050 ^оС – скорость подъема температуры 12–25 ^оС/ч, среда сильно окислительная;

- период восстановительного обжига в интервале 1050–1280 ^оС – скорость подъема температуры 30–50 ^оС/ч, среда сильно восстановительная (15–17 % СО₂, 2–6 % СО+Н₂);

- период нейтрального обжига в интервале 1280–1350 ^оС (коэффициент избытка воздуха 1,05);

- выдержка при максимальной температуре производится в течение 1–1,5 ч, что способствует увеличения количества жидкой фазы и равномерному распределению в ней кристаллов муллита, а также хороший разлив расплава глазури, обеспечивающий формирование бездефектного глазурного покрытия.

Обожженные изделия подвергают сортировке, края изделий, обжигаемых попарно, шлифуют и полируют на автоматах с помощью абразивных лент разной зернистости. Ножки изделий шлифуют на шлифовальных алмазных кругах. Рассортированные изделия маркируют путем нанесения штампом товарного знака предприятия.

Декорирование фарфоровых изделий осуществляют надглазурным способом (роспись, деколи), после чего декор закрепляют обжигом в окислительной среде. Температура обжига выбирается в зависимости от вида красителей (по паспортным данным красок). Для декоративного обжига не допускается быстрый подъем и снижение температуры, а также наличие восстановительной среды, вызывающей задымление красок (серый оттенок).

Упаковку, транспортировку и хранение готовых изделий производят в соответствии с нормативно-технической документацией (СТП).