Отчет по практике в ООО «Агромат-Декор»

Подглазурные краски наносят на высушенное или прошедшее утильный обжиг изделие. Для этого подглазурную краску, содержащую помимо пигмента глазурь, смешивают со связкой (глицерином, раствором сахара и т.п.). После растирания краски ее наносят кистью на поверхность изделия по намеченному контуру рисунка. Иногда используют в качестве подглазурных красок растворы солей металлов в воде или глицерине. Такой способ росписи называют росписью солями. После нанесения краски изделие глазуруют и обжигают.

Надглазурные краски наносят на изделия, прошедшие политой обжиг. Для этого надглазурную краску, содержащую помимо пигмента флюсы - легкоплавкие стекла, придающие блеск краскам и хорошее сцепление с глазурью, смешивают со скипидаром и скипидарным маслом. После быстрой сушки изделия подвергают декоративному обжигу.

Палитра подглазурных красок гораздо беднее палитры надглазурных, что объясняется высокой температурой политого обжига фарфора и, следовательно, требованиями устойчивости к высоким температурам применяемых пигментов. Подглазурные краски обжигают вместе с глазурью при температурах до 1400°С, тогда как надглазурные краски обжигают в отдельном обжиге при температурах 600-900°С.

В табл.1 приведены некоторые химические соединения – соли и двойные оксиды (шпинели), которые используют в качестве керамических пигментов для подглазурного декорирования. Из таблицы видно многообразие оттенков керамических красок. Однако необходимо помнить, что окончательный цвет керамической краски сильно зависит от условий обжига изделия.

Внутриглазурные краски наносят так же, как надглазурные на глазурованное изделие и подвергают скоростному обжигу, при котором краски внедряются в глазурный слой. По температурам обжига и палитре внутриглазурные краски ближе к надглазурным.

Помимо перечисленных выше соединений в качестве керамических пигментов используют для подглазурного декорирования препараты благородных металлов (золота, платины и др.) в виде органических соединений в растворителе, для надглазурного декорирования - люстры - соли смоляных кислот различных металлов, дающие после обжига перламутровый металлический блеск различных цветов.

Керамические краски наносят на изделия следующими способами: ручной живописью - росписью, отводкой, декалькоманией, шелкографией, раскраской штампом, аэрографией (задувкой) или комбинацией нескольких способов.

Роспись проводят вручную, используя для нанесения надглазурных красок или подглазурных красок кисти различной формы. Предварительно краски готовят, тщательно растирая их на стекле в связке. Используя па-литры из красок, уже прошедших обжиг, кальки с нанесенными рисунками, проколотыми через миллиметр (припудривая кальку, наложенную на изделие растертым углем, можно получить контуры будущего рисунка) или без предварительного рисунка наносят мазки краски непосредственно на изделие.

Таблица 1

Некоторые химические соединения, применяемые  в качестве

керамических  пигментов для подглазурного декорирования

После основного декора на изделиях - телах вращения часто выполняют отводку, проводя кистью круговую полоску или узкий орнамент (арабеск) на изделии, установленном на турнетке - небольшом столике с площадкой в виде диска, имеющего возможность вращения. Поворачивая одной рукой изделие на диске турнетки, другой выполняют отводку. Особенно распространена отводка золотом.

Декалькомания - способ печатания многоцветных изображений с помощью перевода на изделие рисунков с деколи - бумаги с клеевой основой. При смачивании водой деколи, нанесенной на изделие, смазанное особой мастикой, бумажный слой отделяется, оставляя на изделии рисунок, выполненный керамическими красками. После обжига рисунок прочно припекается к изделию.

Шелкографией называют способ нанесения на изделие рисунка с помощью сетчатых трафаретов, через которые продавливают краску, прижимая их к изделиям роликом или иным способом. Наибольшее распространение этот способ получил для декорирования плоских изделий.

Декорирование штампом проводят, прижимая каучуковое клише с заранее нанесенной на него краской к изделию. Этим методом наносят несложные одноцветные рисунки и узоры.

Для нанесения сложных и многоцветных рисунков можно использовать аэрографию - нанесение рисунка разбрызгиванием краски на наложенный на изделие трафарет. Распыление краски проводят сжатым воздухом с помощью специальных устройств - аэрографом в шкафах с вентиляцией и краскоуловителями. Для многоцветной печати необходимо использовать несколько трафаретов.

Существует также метод перевода печати - переноса рисунка, выгравированного на металле и заполненного керамическими красками на изделие через увлажненную папиросную бумагу.

Дефекты декорирования наиболее разнообразны и могут быть связаны с нарушениями технологии приготовления красок, их неправильным нанесением, а также несоблюдением режима обжига.

  Обжиг изделий

Обжиг изделий проводят в печах различной конструкции: в муфелях с рабочим пространством, защищенным от нагревателей огнеупорным коробом, в горнах - печах с рабочим пространством в виде шахты, в туннельных печах с рабочим пространством в виде туннеля и других. Печи различаются также по виду топлива. Широко распространены печи электросопротивления со спиральными нагревателями из металлических сплавов или с нагревателями из керамических стержней различной формы (карбидкремниевых, хромитлантановых и других), а также печи с газовыми горелками.

Изделия, помещаемые в печь, ставят на особые подставки лещадки, плиты. Их изготавливают из огнеупорных и термостойких материалов, выдерживающих высокие температуры и их резкие перепады. В качестве таких материалов используют смеси огнеупорных глин с шамотом - порошком обожженной глины, порошками карбида кремния (SiC), оксида алюминия (α-Al₂O₃ ) и других тугоплавких материалов, а также кордиерит (2MgO ·2Al₂O₃ ·5SiO₂) или карбид кремния. Для выравнивания температур в разных концах обжигаемого изделия, особенно если есть вероятность местного перегрева частей или одного из изделий из-за близости нагревателя (факела горелки), изделия помещают в огнеупорные короба - капсели прямоугольного или круглого сечения.

Обжиг разделяют на 3 периода: подъема температуры - нагревания, выдержки при постоянной температуре и снижения температуры - охлаждения. В зависимости от материала, особенностей печи и садки, обжиг проводят по определенному режиму, под которым понимают скорость подъема и снижения температуры, температуру и время выдержки. Большую роль для некоторых керамических материалов играет среда обжига. Окислительную среду создают, обеспечивая свободный доступ воздуха, восстановительную - недостатком воздуха в печи (в случае газовой печи) и нейтральную, если доступ воздуха минимален. Среда оказывает большое влияние на химические процессы, происходящие в обжигаемом изделии, меняет его цвет и другие свойства. Особое значение в придании фарфору белизны играет период обжига в восстановительной среде, при котором происходит переход рыжего оксида железа (III) Fe₂O₃ в синий (II) FeO. Большинство керамических изделий обжигают в условиях свободного доступа воздуха, т. е. в окислительной среде.

Физический смысл стадии обжига керамики заключается в процессе спекания - образования из отдельных дисперсных частиц, связанных в отформованном изделии прослойками технологической связки, монолитного плотного поликристаллического тела. После обжига изделие приобретает свои основные свойства: механическую прочность, твердость, необходимый цвет; форму изделия уже нельзя изменить, не разрушая его.

Первая стадия обжига - нагрев изделия до температуры выдержки - наиболее ответственная. Именно в течение этой стадии из изделия удаляется оставшаяся после сушки вода и начинается физико-химические превращения материала, в первую очередь - удаление химически связанной, т.е. включенной в структуру соединений, воды.

Большинство керамических изделий  изготавливают из традиционных сырьевых материалов, прежде всего глин. В составе глин находится много воды, которая при нагревании будет удаляться из материала в виде паров. Процесс удаления воды называют дегидратацией. Он происходит и при сушке, но тогда удаляется свободная (механически связанная) и физически связанная с частицами глины вода, т.е. не входящая в их химическую структуру. Дегидратация глин проходит при их нагревании до температур 600-800°С, в этом диапазоне температур в процессе обжига удаляется химически связанная вода, например из каолинита:

Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O → Al₂O₃·2SiO₂ +2H₂O

До температуры 800⁰С происходят наиболее резкие изменения  объема  глинистых частиц и модификационные превращения кварца (β-SiO₂ → α-SiO₂). До температуры 900°С с выделением газообразных продуктов идет разложение карбонатов, часто содержащихся в глинах, и окисление примесей органического происхождения (остатков растений, угля и т.п.). Поэтому процесс нагрева изделий ведут достаточно медленно, не превышая 100 град/ч и нередко делая промежуточные выдержки.

Конечная температура обжига и время выдержки при этой температуре в основном определяются температурой спекания материала, из которого изготовлено керамическое изделие. Обычно полноту спекания определяют по объему открытых, т.е. сообщающихся с поверхностью, пор. Чем меньше таких пор осталось в изделии после обжига, тем лучше спекся материал.

Охлаждение изделия после выдержки при максимальной температуре в  зависимости от материала и габаритов  обжигаемого  изделия ведут либо по особому режиму, постепенно снижая температуру и делая остановки - выдержки при температурах модификационных превращений образовавшихся в процессе обжига фаз, либо охлаждая изделия вместе с печью. Так, например, переход кварца из α-формы в β- форму происходит при 575°С и сопровождается значительным изменением объема, в результате чего может быть разрушено изделие.

Контроль над температурой в печи осуществляют различными способами, из которых самый распространенный - контроль с помощью термопары. Термопара представляет собой металлическую проволоку из особых сплавов, две жилы которой спаяны, и спай помещен в контролируемую зону печи. Свободные концы проволоки выведены за пределы нагреваемой зоны и соединены с прибором, показывающим преобразованный сигнал, поступающий от спая термопары. Термопара, находящаяся в печи, спрятана в огнеупорный чехол, защищающий ее от агрессивной среды печи.

Используются также пирометры - приборы, позволяющие по излучению, исходящему от нагретого изделия, определить его температуру. Пирометры устанавливают напротив небольших окошек – «гляделок» в корпусе или дверце печи. Если термопарой или пирометром можно определить температуру непосредственно во время обжига изделия, то пироскопами (конусами Зегера) - небольшими конусами, отформованными из масс определенных составов, можно определить максимальную температуру достигнутую в обжиге, рассматривая после обжига степень деформации пироскопа. Каждый конус, согласно своему номеру, при определенной температуре деформируется, касаясь своей вершиной подставки. С помощью пироскопов удобно измерять температурное поле в рабочем пространстве печи и определять места, где нежелательно ставить изделия из-за их возможного пережога или недожога.

Как в промышленных, так и в большинстве небольших печей, используемых в мастерских, для удобства и высокого качества обжига используют регуляторы мощности, соединенные с задатчиками температуры. Достаточно установить время достижения определенных температур и после пуска печи автоматика будет поддерживать заданный режим обжига. Количество точек с заданными параметрами (температура и время ее достижения) может колебаться от двух до нескольких десятков в зависимости от материала и формы изделия. Крупногабаритные изделия сложной формы требуют сложного режима обжига.