Мастерская: Чуток о керамике.

  • Автор: Hobbit
  • Опубликовано: 19 ноября 2014, 18:35
  • Намасте, камрады. Вспомнил про замечательный сайт «непропаду». Залез, пошарился, ничего толком не изменилось.
    Поискал тему про керамику и глиняные изделия. Не нашел. Ну что же опыт в данной теме у меня имеется, свободное время есть, так что читайте статейку и готовьте тапки, да по больше и больших размеров)))
    Итак-с начнем:
    Малость осветим тему керамики. Керамика бывает нескольких типов в зависимости от вида глины и соответственно температуры обжига.
    Фарфор – вид керамики белого цвета с плотным раковистым изломом, высшее достижение керамической технологии. Для изготовления фарфора используют огнеупорные беложгущиеся глины и каолины, кварц и полевые шпаты (соотношение пластичных и отощающих материалов 1:1). Различают мягкий и твердый фарфор. Отличительными признаками фарфора являются: белизна, просвечиваемость, механическая прочность, твердость, термическая и химическая стойкость. Область применения: от изготовления посуды и изделий технического назначения до создания уникальных произведений искусства.

    Фаянс (от названия итальянского города Фаэнца) – вид керамики белого цвета с мелкопористым изломом. Для изготовления фаянса используют огнеупорные беложгущиеся глины, кварц и различные добавки. В отличие от фарфора имеет непрозрачный пористый черепок, температура утильного обжига превышает температуру политого. Различают мягкий и твердый фаянс. Область применения: изготовление посуды, изделий технического назначения, декоративных изделий, строительной керамики.

    Тонкокаменные изделия – вид керамики, характеризующийся белым или цветным спекшимся черепком, с однородным раковистым изломом. Для изготовления тонкокаменных изделий используют огнеупорные и тугоплавкие глины, химический состав которых колеблется в довольно широких пределах.Отличают тонкокаменные изделия низкотемпературного и высокотемпературного спекания. В зависимости от применяемого сырья, степени спекания и цвета черепка, особенностей технологии тонкокаменные изделия носят различные названия: полуфарфор, низкотемпературный фарфор, «каменный товар» и др. Тонкокаменные изделия отличаются низким водопоглощением (0,5…5,0%). Область их применения: изготовление посуды, декоративной и интерьерной керамики.

    Майолика (от названия острова Мальорка) – вид керамики с пористым, естественно окрашенным черепком от светло-кремового до красного (кирпичного) цвета, покрытые прозрачной или глухой (непрозрачной) глазурью. Для изготовления майолики используют легкоплавкие глины в чистом виде или с вводом отощающих и флюсующих добавок. Часто майоликовые изделия покрывают слоем белой глины, ангобом, скрывающим натуральный цвет черепка. Низкая температура глазурного обжига майолики (960–1050? С) позволяет использовать для декорирования широкую палитру цветных глазурей и эмалей. Область применения: изготовление посуды, облицовочной плитки, декоративной керамики.

    Терракота (terra (итал.) – земля, cotta – обожженная) – вид керамики, неглазурованные керамические изделия с пористым черепком. Для изготовления терракоты используют качественные малоусадочные глины, имеющие равномерную окраску и относительно высокую температуру плавления. Иногда терракоту покрывают ангобом. Область применения: изготовление скульптуры, изразцов, плитки и т.п.

    Гончарная керамика – керамические изделия с естественным цветом обожженной глины, относительно высокой пористостью, мелкозернистые, обычно неглазурованные. Для изготовления этого вида керамики используют местные легкоплавкие гончарные глины без применения каких-либо других компонентов за исключением небольших добавок кварцевого песка. Иногда изделия покрывают слоем ангоба или глазури. Область применения: изготовление посуды, украшений, сувениров.

    Шамотная керамика – вид грубокерамических изделий, имеющий пористый, грубозернистый, чаще светлый черепок. Шамот представляет собой обожженную перемолотую глину. Для связывания зерен шамота в шамотных изделиях используют глины, замешивая их до образования пластичной массы. Из шамотированных масс изготавливают скульптуру малых форм, напольные вазы, кирпичи и некоторые другие разновидности архитектурной керамики.

    Сушка и обжиг.
    Сушка – процесс удаления влаги из изделия путем испарения.

    Условия сушки – температура и влажность окружающего воздуха должны быть одинаковыми вдоль всей поверхности изделия, т.е. нежелательно высушивать керамику на солнце или сквозняке, т.к. из-за неравномерного просушивания изделие может растрескаться. Скорость сушки зависит от температуры и влажности окружающей среды, а также от формы и габаритов изделия. Время сушки в естественных условиях – 3-10 дней, в сушильных устройствах – 6 ч и менее. Если изделие недостаточно просушено, то при обжиге оно может разорваться.

    Воздушная усадка – сокращение размеров глинистых материалов в связи с испарением воды, находящейся в капиллярах между частицами, и отдачей воды из гидратных оболочек глинистых материалов (испарение механически и физически связанной воды). Для определения усадки изготавливают глиняные плитки размером 50 * 50 * 8 мм с метками по диагоналям на расстоянии 50 мм. Воздушная усадка (%) L = l1 — l2 * 100, 11 где 11 – линейные размеры влажного образца, 12 – линейные размеры образца после сушки. Наибольшая воздушная усадка наблюдается у высокопластичных глин и достигает 12…15%. Огневая усадка – сокращение размеров абсолютно сухого глиняного изделия при его обжиге вследствие происходящих в глине химических превращений (дегидратации, перекристаллизации глиняных материалов) и плавления наиболее легкоплавких примесей с образованием стекла, заполняющего промежутки между частицами (? 1%). У высокопластичных глин усадка при сушке и обжиге может достигать 20-25%.

    Обжиг – конечная и важная стадия любого керамического производства. При обжиге керамических изделий происходят сложнейшие физико-химические процессы, в результате которых керамическая масса – механическая смесь минеральных частиц – становится камнеподобным материалом – прочным, твердым, химически стойким, с присущими только ему эстетическими свойствами.

    Периоды обжига:

    подъем температуры, нагревание (наиболее ответственный);
    выдержка при постоянной температуре;
    снижение температуры, охлаждение.
    Составляющие режима обжига:

    скорость нагрева и охлаждения,
    время выдержки при постоянной температуре,
    температура обжига,
    среда обжига (окислительная, в условиях свободного доступа воздуха; восстановительная, в условиях прекращения доступа воздуха и избытка угарного газа; нейтральная).
    Физико-химические процессы, происходящие при обжиге:

    Удаление свободной (гигроскопической) влаги – 100–250? С.
    После сушки изделия имеют остаточную влажность около 2–4 %, и эта влага удаляется в начальный период обжига в интервале температур 100–250? С. Подъем температуры в этом периоде обжига следует вести осторожно со скоростью 30–50? С в час.
    Окисление (выгорание) органических примесей – 300–800? С.
    При быстром подъеме температуры и недостаточном притоке кислорода воздуха часть этих примесей может не выгореть, что обнаруживается по темной сердцевине черепка.
    Дегидратация глинистых материалов – удаление химически связанной воды – 450–850? С.
    Особенно активно этот процесс происходит в интервале температур 580–600? С. Al2О3? 2SiO2? 2Н2О> Al2О3? 2SiO2 + 2Н2О Удаление химически связанной, или конституционной, воды в составе основного глинообразующего минерала – каолинита – сопровождается разложением молекулы этого минерала и переходом его в метакаолинит Al2О3? 2SiO2, имеющий скрытокристаллическое строение. В интервале температур 550–830? С метакаолинит распадается на первичные оксиды Al2О3? 2SiO2 > Al2О3+2SiO2, а при температуре свыше 920? С начинает образовываться муллит 3Al2О3? 2SiO2, содержание которого во многом определяет высокую механическую прочность, термостойкость и химическую стойкость керамических изделий. С повышением температуры кристаллизация муллита ускоряется и достигает своего максимума при 1200–1300? С.
    Полиморфные превращения кварца – 575? С.
    Данный процесс сопровождается увеличением объема кварца почти на 2%, однако большая пористость керамики при этой температуре не препятствует росту кварцевых зерен и в черепке не возникает значительных напряжений. При охлаждении печи при той же температуре происходит обратный процесс, сопровождаемый сокращением объема черепка на приблизительно 5 %.
    Выделение оксидов железа – от 500? С.
    В составе керамических масс железо может находиться в виде оксидов, карбонатов, сульфатов и силикатов. При температуре обжига выше 500? С оксид железа Fe2O3, частично замещающий Al2О3 в глинистых минералах, выделяется в свободном виде и окрашивает керамику в красный цвет, интенсивность которого зависит от содержания Fe2O3 в керамической массе.Углекислое железо – сидерит – Fe2СO3 разлагается в интервале температур 400–500? С. Разложение сульфата железа FeSO4 происходит при температуре 560–780? С.
    Декарбонизация – 500–1000? С.
    Данный процесс происходит в фаянсовых и майоликовых массах, в состав которых входят карбонатные породы: мел, известняк, доломит: СаСО3>СаО+СО2. Выделяющийся СО2 не дает каких-либо дефектов на изделиях, если керамические массы в этот период еще не отфлюсовались. В противном случае на поверхности изделий могут появиться характерные вздутия – «пузыри».
    Образование стеклофазы – от 1000? С.
    Глинистые минералы при нагреве до 1000? С не плавятся, но ввод в состав керамических масс силикатов с высоким содержанием щелочных металлов способствует образованию смесей с температурой плавления от 950? С. Жидкая фаза, даже в небольшом количестве, играет очень важную роль в повышении спекания черепка, как бы «склеивая» минеральные частицы керамической массы в единое целое.
    Восстановительный обжиг (для фарфора – 1000–1250? С, Для гончарной керамики и майолики – 500–950? С).
    Восстановительная среда создается путем увеличения концентрации окиси углерода в печных газах и способствует изменению цвета керамических масс и декоративных покрытий за счет стремления СО «отнять» кислород у химических элементов, входящих в состав керамических изделий. Цель создания восстановительной среды при производстве фарфора – перевод оксида железа, содержащегося в фарфоровой массе и придающего нежелательную желтую или желто-серую окраску фарфору, в силикат-фаялит FeO?SiO2 – слабоокрашенное соединение голубовато-белого цвета, в результате чего значительно повышается белизна фарфора. Если в топку печи будет подано избыточное количество топлива по отношению к подаваемому с воздухом кислороду, то реакция горения будет происходить не до конца и в результате неполного сгорания будет образовываться не углекислый газ (СО2), а угарный газ (СО) и оставаться не прореагировавшее с кислородом топливо © в виде копоти и дыма. 3С + О2 > 2СО + С. Угарный газ, являясь в данных условиях особо активным восстановителем, будет реагировать с окисью железа (Fe2O3) в составе керамической массы, восстанавливая ее в закись железа (FeO), присоединяя к себе кислород и образуя за счет присоединенного кислорода углекислый газ СО2. Fe2O3 + СО>2 FeO + СО2. Превращение в результате восстановительного обжига окиси железа в его закись придает черепку в зависимости от содержания в нем Fe2O3 и в зависимости от температурного режима обжига оттенок от зеленовато-голубого до иссиня-черного. Реагируя с оксидами в составе глазурей, угарный газ восстанавливает оксиды до металлов, в результате чего на поверхности глазурей появляется металлический блеск.
    Расплавление полевошпатных материалов – 1100–1360? С.
    В расплавленном полевошпатном стекле растворяются метакаолинит Al2О3? 2SiO2 и мелкие зерна кварца. В этом температурном интервале происходит образование (кристаллизация) муллита 3Al2О3?2SiO2, который вместе с нерастворившимися частицами кварца образует каркас керамического черепка.
    Обжиг обычно контролируют термопарой или милливольтметром. Но при наличии определенного опыта не составляет труда определить визуально температуру обжига на том или ином его этапе по цвету раскаленного черепка внутри печи:

    темно-красный – 600 – 700? С;
    вишнево-красный – 800 – 900? С;
    яркий вишнево-красный – 1000? С;
    светло-оранжевый – 1200? С;
    начинает белеть – 1300? С;
    белый – 1400? С;
    яркий белый – 1500? С.
    Продолжительность обжига керамических тонкокерамических изделий колеблется в больших пределах и зависит от конструкции и размеров обжигательных печей, вида топлива, конечной температуры обжига, химического и гранулометрического состава керамических масс, размеров и формы изделий и др.

    Обжиг некоторых видов крупногабаритных фарфоровых электроизоляторов длится 5–6 суток, а охлаждение – 10–12 суток, обжиг и охлаждение облицовочных керамических плиток в роликовых печах осуществляется всего за 15 минут.

    Продолжительность обжига и охлаждения фарфоровых изделий (посуды) составляет в горнах 40–48 часов, в туннельных печах – 26–32 ч, в скоростных конвейерных печах – 18–20 ч.

    Обычно тонкокерамические изделия обжигаются дважды: цель первого (утильного) обжига – придать изделиям достаточную механическую прочность, необходимую для выполнения следующей операции технологического процесса – глазурования. В производстве фаянса и фаянсовой майолики в процессе первого обжига, проводимого при высоких температурах (1200–1230? С), черепок доводится до требуемой степени спекания, а задачей второго, или «политого», обжига является лишь наплавление глазури на изделия. Температура утильного обжига гончарных изделий – 800–900? С, «политого» – 900–1000? С.

    В условиях производства процесс приготовления керамических масс состоит из следующих основных операций: грубое дробление, рассев, тонкий помол, смешивание, ситовая очистка, магнитная очистка, приготовление пластичной (формовочной) массы, приготовление литейного шликера, транспортировка керамических масс к формовочным и литейным участкам.

    В условиях небольших мастерских подготовка формовочной массы происходит по-другому.

    Пластичные сырьевые материалы – глины и каолины – имеют непостоянную влажность, зависящую от сезона. Для выравнивания влажности и повышения однородности глины применяют длительное (не менее трех месяцев) вылеживание ее в специальных ямах – глинниках. Воздействие атмосферных явлений, перепады температуры (особенно промораживание) способствуют перераспределению воды в массе, ее саморазрыхлению, при этом окисляются вредные органические примеси, вымываются растворимые соли. Масса в таких условиях как бы «зреет» для формования.

    Основная задача первых стадий обработки сырья – получение однородной массы определенной влажности. Из глины необходимо удалить посторонние включения – камни, корни деревьев, куски угля и известняка, другие примеси, которые могут усложнить процесс формования и обжига изделий. Для достижения этих целей применяют отмучивание – один из элементарных способов подготовки формовочной массы. Он заключается в осаждении частиц кварцевого песка, полевого шпата и других из глины, распущенной в воде. При отмучивании глина не только очищается, но и становится более жирной и пластичной.
    Это свиснуто в интернете.
    А счас собственный опыт.
    Подготовка сырья. Идем в ближайщий карьер овраг, берег(рюкзак, пакет, лопата и перчатки резиновые). Ищем грязь пожирнее. Нашли? Это и есть глина с содержанием всякой ненужной бяки. Берем в ручки кусочек, надавливаем, след от пальца должен иметь жирный блеск, скатываем в колбаску, колбаску сгибаем в кольцо и смотрим что получается, в идеале не должно быть трещин. Если они есть, но немного, глина годиться. После хождений по тигулям нашли «месторождения» подходящей глины?
    Радуемся, берем лопату и забиваем пакет глиной, которая удачно прошла пробу.
    Дома вываливаем содержимое пакета в какую ни будь тару, добавляем воды до консистенции кефира(получается шликер), хорошо размешиваем и отставляем на пару часов. Итак-с час прошел. Всё что нам не надо осело на дно. Остается только шликер слить, осадок выкинуть. Далее глина убирается в темный угол, дожидается пока вода испариться(состояние пластилина), достается с угла, разминается в тонкий пласт и перебирается руками от мусора, который мог остаться), упоковывается по пакетам. На данном этапе с глиной работать можно, но лучше, что бы она полежала с полгодика. Качество только возрастет, но запах будет отменный.Чем хуже пахнет глина, тем лучше поддается обработке.
    Далее сама лепка, тут что подскажет фантазия. От бусин и до унитаза. Есть несколько способов формовки изделий.
    Ручной, ну тут все понятно. Берем кусок глины и лепим.
    Шликерное литье. Снимаем матрицу с формы (лицо, поделка из пластелина, кот). Берем допустим ненаглядного кота, оборачиваем пленкой, успокаиваем, отмечаем мысленно где будет заливочная горловина и заливаем половинку гипсом. Ждем пока гипс застынет, делаем дырочки в нем( в гипсе ), тем самым получаем замки, прорезаем горловину, обмазываем жидким мылом( хоз, мыло разведенное водичкой до состояния жидкой сметаны). Возвращаем кота в исходное положение и заливаем вторую половину. Гипс застыл, аккуратно поддеваем ножом стык и разъединяем готовую формовочную матрицу. Извиняемся перед котом и даем ему что ни будь вкусное. Далее матрица внутри шлифуется, хорошо просушивается, если где то толщина стенок вам кажется маловата, то наращивается. Чем тольще стенка матрицы, тем тольше можно получить стенку отливки. Матрица готова. Разводим шликер и заливаем в форму до верха, постоянно подливая. ТОлшина стенки будет постепенно нарастать так, как гипс из шликера тянет воду. Это дело просматривается на заливочной горловине. Стенка стала такой, какой нужна? Прекращаем доливать, выливаем из формы шликер. Ставим сушиться на пару часов. Как только глина начинает отставать от гипса, форму можно доставать, исправлять косяки и ставить на сушку.
    Гончарный круг. Бывает ножной, ручной и электрический. Берем кусочек глины, ложим на круг и формируем тарелку, вазу, кружку. Когда все готово леской срезаем заготовку и на сушку.
    Прессование. Суть таже что и литье, только вместо заливки шликера, запрессовываеться глина. Потом заготовка вытаскивается и сушиться.
    Вот о способах всё написал. Самые сложные вещи изготовляются литьем. Множество деталей склеиваются с помощью шликера, самое главное что бы они были одинаковой влажности и на месте склейки были нанесены насечки.
    Сушка проводиться в темном шкафу под влажной тряпочкой, если изделие большое. если маленькое то можно в духовом шкафу при маленькой температуре.
    Обжиг Я проводил в печи. Топил углем каменным. Дерево не выдаст нужной температуры. Можно провести обжиг в дакотском очаге, только наоборот. На сайте где то была статейка по этому поводу.
    После первого обжига можно покрыть краской на основе окиси металов и покрыть глазурью, а потом обжечь по новой.
    З.Ы. Чуток фоток. Кидайте тапки, так как давно ничего не писал.
    Гончарный круг.

    Гончарный горн.



    • +11

    Комментарии (16)

    avatar

    19 ноября 2014, 18:36
    +15.24 Hobbit — Воронеж
    З.Ы. Не один кот не пострадал)))
    Последнее фото — форма из пластелина под чайник. Уже после снятия матрицы.
    • v
    • 0
    avatar

    19 ноября 2014, 19:33
    +388.17 Nord — Питер
    А как контролировать обжиг милливольтметром?
    • v
    • 0
    avatar

    19 ноября 2014, 19:47
    +15.24 Hobbit — Воронеж
    милливольтметр идет в комплекте с термопарой. И работают по показаниям в сопротивлении. Но это уже заводские условия.
    avatar

    19 ноября 2014, 20:31
    +25.20 O6opoTeHb — Сочи
    рукодел, чо…
    создание посуды, кирпичей для строительства — непосредственное отношение к выживанию. А лепка сама по себе еще и психологический контекст имеет, антидепрессант эдакий.
    • v
    • 0
    avatar

    20 ноября 2014, 02:07
    +48.47 MRZYKAU — Майкоп
    Ниже глянь
    avatar

    19 ноября 2014, 20:33
    +26.06 Sergsib — из Сибири
    А вот вам и тапок


    Хорошая статья и плюс за рукоделие, интересно
    • v
    • 0
    avatar

    19 ноября 2014, 21:21
    +0.15 maksimich — Москва
    хорошая статья познавательная
    • v
    • 0
    avatar

    19 ноября 2014, 21:34
    +93.00 brat-chik — Курчатов
    Честно говоря, ожидал чего-то менее энциклопедичного. Нафиша мне фарфоры-то? Разве что плотным раковистым изломом зомбей шинковать?
    Вот у меня давно вопросы — как нормально обжечь самодельную керамику на костре? Или можно ли газовую плиту род это дело приспособить.

    А ещё пробовал сделать керамику из обычной негончарной глины. Взял ведро обычной глины, развел с водой жидко-жидко. Дал день отстояться, аккуратно сбил воду и собрал верхние 10 см. глины. Получилось довольно элластично. Весь песок осел. Вылепил тарелку — ощущения конечно не такие, как от хорошей гончарной глины, но тоже ничего. А вот до обжига в печке тарелка не дожила — залило ее водой случайно. Вот интересно можно ли таким образом делать вполне пригодную керамику? Не везде же есть хорошие глины.
    • v
    • +1
    avatar

    19 ноября 2014, 21:55
    +15.24 Hobbit — Воронеж
    В костре это плохой вариант, лучше сделать дакотский очаг(есть тяга, значит температура выше. Газовой горелкой можно, но это мелкие вещи обжигать. Кухонная плита температуру не даст под хороший обжиг. Для чернового, что бы покрасить и потом эмалью покрыть сойдет, а так нет. Вполне хорошую глину можно найти везде. Ищущий да найдет. В каменном веке то не разбирались в подробностях таких. Так что по твоему репосту глина подходящяя. Обжиг показал бы всё.
    Да и энциклопедии мало. Там на пару докторских минимум расписывать. Так краткие сведения.
    avatar

    20 ноября 2014, 00:10
    +48.47 MRZYKAU — Майкоп
    Это что за бульбулятор с листиком канабиса?
    • v
    • 0
    avatar

    20 ноября 2014, 00:33
    +15.24 Hobbit — Воронеж

    Это кружка с надписью с двух сторон. Где канабис: «Мир. Чувак» С другой пацифик: «Не парься, будь счастлив».
    avatar

    20 ноября 2014, 00:47
    +48.47 MRZYKAU — Майкоп
    Я про этот листик спросил.
    • v
    • 0
    avatar

    20 ноября 2014, 01:04
    +15.24 Hobbit — Воронеж
    Выдыхай, бобер.
    Фото спецом для тебя. Я же написал, что это кружка. Кста, кружка подарочная. Но она не доделанная. Первичный обжиг на плитке. Покрыл эмалью(белый налет), краска будет позже.
    avatar

    20 ноября 2014, 02:03
    +48.47 MRZYKAU — Майкоп
    Да что же такое?
    Я ему про изображение, а он мне кружку в нос тычет.
    Вот смотри фото конопли из сети в свободном доступе.
    avatar

    20 ноября 2014, 03:13
    +25.20 O6opoTeHb — Сочи
    друже, я вот что-то тоже тебя тут понять не могу. ТС прямо сказал, что это канабис. Чего ты хочешь добиться то?
    avatar

    20 ноября 2014, 12:14
    +15.24 Hobbit — Воронеж
    И что этим хочешь донести? Ну конопля. Ну и что? Ты задал вопрос: «Это что за бульбулятор с листиком канабиса?». Я ответил. Что ещё надо? Или листок на кружке не похож? Да и класть, если не похож. Эмалью покрою, обожгу нормально и покрашу в зеленый цвет. Будет похож.
    Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.