Производство К. Керамические
изделия и материалы классифицируют по назначению и свойствам, по
основному используемому сырью или фазовому составу спекшейся К. (табл.).
В зависимости от состава сырья и температуры обжига керамические
изделия подразделяют на 2 класса: полностью спекшиеся, плотные,
блестящие в изломе изделия с водопоглощением не выше 0,5% и пористые,
частично спекшиеся изделия с водопоглощением до 15%. Различают грубую
К., имеющую крупнозернистую, неоднородную в изломе структуру (например,
строительный и шамотный кирпич), и тонкую К. с однородным,
мелкозернистым в изломе и равномерно окрашенным черепком (например,
фарфор, фаянс). Основным сырьём в керамической промышленности являются
глины и Каолины
вследствие их широкого распространения и ценных технологических
свойств. Важнейшим компонентом исходной массы при производстве тонкой
керамики являются полевые шпаты (главным образом микролин) и кварц.
Полевые шпаты, особенно чистых сортов, и их сростки с кварцем добываются
из пегматитов. Во все возрастающих количествах кварцево-полевошпатовое
сырье добывается из разнообразных горных пород путем обогащения и
очистки от вредных минеральных примесей. Однако повышенные и резко
дифференцированные требования, предъявляемые к К. металлургией,
электротехникой и приборостроением, обусловили развитие производства
огнеупоров (См. Огнеупоры)
и др. видов технической К. на основе чистых окислов, карбидов (См. Карбиды)
и др. соединений. Свойства некоторых видов технической К. резко
отличаются от свойств изделий, изготовляемых из глин и каолинов, и
потому объединяющими признаками керамических изделий и материалов
остаются их получение Спеканием
при высоких температурах, а также использование в производстве
родственных технологических методов, к которым относятся: обработка
сырья и приготовление керамической массы, изготовление (формование),
сушка и обжиг изделий.
По способу приготовления керамические массы подразделяют
на порошкообразные, пластичные и жидкие. Порошкообразные керамические
массы представляют собой увлажнённую или с добавкой органических связок и
пластификаторов (См. Пластификаторы)
смесь измельченных и смешанных в сухом состоянии исходных
минеральных компонентов. Перемешиванием глин и каолинов с отстающими
добавками во влажном состоянии (18—26% воды по массе) получают
пластические формовочные массы, которые при дальнейшем увеличении
содержания воды и с добавкой электролитов (пептизаторов) превращаются в
жидкие керамические массы (суспензии) — литейные шликеры. В производстве
фарфора, фаянса и некоторых др. видов К. пластичную формовочную массу
получают из шликера частичным обезвоживанием его в фильтр-прессах с
последующей гомогенизацией в вакуумных массомялках и шнековых прессах.
При изготовлении некоторых видов технической К. литейный шликер
приготовляют без глин и каолинов, добавляя в тонкомолотую смесь
исходного сырья термопластические и поверхностно-активные вещества
(например, парафин, воск, олеиновую кислоту), которые потом удаляются
предварительным низкотемпературным обжигом изделий.
Выбор метода формования К. определяется в основном формой
изделий. Изделия простой формы — огнеупорный кирпич, облицовочные плитки
— прессуются из порошкообразных масс в стальных пресс-формах на
механических и гидравлических пресс-автоматах. Стеновые стройматериалы —
кирпич, пустотелые и облицовочные блоки, черепица, канализационные и
дренажные трубы и др. — формуются из пластичных масс в шнековых
вакуумных прессах выдавливанием бруса через профильные мундштуки.
Изделия или заготовки заданной длины отрезают от бруса автоматами,
синхронизированными с работой прессов. Хозяйственный фарфор и фаянс
формуются преимущественно из пластичных масс в гипсовых формах на
полуавтоматах и автоматах. Санитарно-строительная К. сложной
конфигурации отливается в гипсовых формах из керамического шликера на
механизированных конвейерных линиях. Радио- и пьезо- К., Керметы
и др. виды технической К. в зависимости от их размеров и формы
изготовляются главным образом прессованием из порошкообразных масс или
отливкой из парафинового шликера в стальных пресс-формах.
Заформованные тем или иным способом изделия подвергаются
сушке в камерных, туннельных или конвейерных сушилках.
Обжиг К. является самым важным технологическим процессом,
обеспечивающим заданную степень спекания. Точным соблюдением режима
обжига обеспечиваются необходимый фазовый состав и все важнейшие
свойства К. За редким исключением спекание кристаллических фаз протекает
с участием жидких фаз, образующихся из эвтектических расплавов. В
зависимости от состава керамической массы и температуры обжига в
фарфоровых, стеатитовых и др. плотно спекшихся изделиях содержание
жидкой фазы в процессе спекания достигает 40—50% по массе и более.
Силами поверхностного натяжения, возникающими на границе жидкой и
твёрдой фаз, зёрна кристаллических фаз (например, кварца в фарфоре)
сближаются, а газы, распределённые между ними, вытесняются из
капилляров. В результате спекания размеры изделий уменьшаются,
возрастают их механическая прочность и плотность. Спекание некоторых
видов технической К. (например, корундовой, бериллиевой, циркониевой)
осуществляется без участия жидкой фазы в результате объемной диффузии и
пластического течения, сопровождающихся ростом кристаллов. Спекание в
твердых фазах происходит при использовании весьма чистых материалов и
при более высоких температурах, чем спекание с участием жидкой фазы, и
потому получило распространение лишь в производстве технической К. на
основе чистых окислов и тому подобных материалов. В соответствии с
комплексом предъявляемых требований степень спекания разных видов К.
колеблется в широких пределах. Изделия из электрофарфора, фарфора,
фаянса и других видов тонкой К. покрываются перед обжигом глазурью,
которая при высоких температурах обжига (1000—1400 °C), плавится,
образуя стекловидный водо- и газонепроницаемый слой. Глазурированием
повышают технические и декоративно-художественные свойства К. Массивные
изделия глазуруются после сушки и обжигаются в один прием. Тонкостенные
изделия перед глазуровкой во избежание размокания в глазурной суспензии
подвергают предварительному обжигу. В некоторых керамических
производствах неглазурованная поверхность обожжённых изделий шлифуется
абразивными порошками или абразивным инструментом. Изделия хозяйственной
керамики украшаются керамическими красками, декалькоманией и золотом.
Лит.: Арциховский А. В., Введение в археологию, 3
изд., М., 1947; Августиник А. И., Керамика, М., 1957; Технология
керамики и огнеупоров, под ред. П. П. Будникова, 3 изд., М., 1962;
Салтыков А. Б., Избр. труды, М., 1962: Черепанов А. М., Тресвятский С.
Г., Высокоогнеупорные материалы и изделия из окислов, 2 изд., М., 1964;
Кинджери У.-Д., Введение в керамику, 2 изд., пер. с англ., М., 1967;
Искусство керамики. Сб. под ред. Н. С. Степанян, М., 1970; Encyclopedia
of world art, v. 3, N. Y. — Toronto — L., 1960.
И. А. Булавин.
|