Отчёт по практике на Минском фарфоровом заводе и в НИИСМе

Камерная сушилка (рис. 19). Состоит из одной или нескольких отдельных камер. Сушка происходит на основе конвекции. Источником тепла может быть пар, горячий воздух или отходящие от печей газы. Тепло подводится к сушилкам через ребристые трубы.

Сушилку загружают вручную. Изделия устанавливают на полки или на этажерочные вагонетки. В камерных сушилках осуществляется одностадийная сушка. Изделия во время сушки неподвижны, а теплоноситель омывает их. Для организации равномерной сушки вентиляторами обеспечивают циркуляцию теплоносителя. Насыщенный водяным паром воздух удаляют из верхней части сушилки вытяжными вентиляторами. В камерных сушилках очень трудно достичь равномерного распределения потоков воздуха.

Основные недостатки сушилок — периодичность действия, большие потери тепла при загрузке и разгрузке, относительно длительное время сушки. Время сушки и тепловые потери можно сократить, используя секционные камерные сушилки.

Туннельная сушилка. Сушилка отличается от камерной: тем, что в ней перемещаются изделия и теплоноситель. Изделия вручную укладывают на транспортирующую ленту или устанавливают на вагонетки. Туннельные сушилки работают непрерывно. Передвижение изделий механизировано, используются такие же источники тепла, как в камерных сушилках. Сушилка состоит из обшитого теплоизоляционными плитами каркаса, на торцовых стенках которого находятся загрузочное и разгрузочное окна. Источники тепла такие же, как для всех остальных сушилок. Регулирующие устройства поддерживают заданные температуру, состав влажного воздуха и скорость сушки. Формы с изделиями через загрузочное окно помещают на люльки сушилки. Загрузка иногда механизирована, за исключением участков литья

Сушилки на поточных линиях оснащены пневматическими переставителями. Современное направление развития сушильной техники — это создание скоростных сушилок, отличающихся исключительно коротким сроком сушки.

Причину дефектов, появляющихся в процессе сушки, часто трудно установить, так как это может быть не только нарушение режима, но и отклонения от технологических параметров на предыдущих этапах производства. Такие дефекты, как деформация изделий, трещины, разрушение полуфабриката, проявляются только после сушки, и не всегда удается однозначно выявить причину того или иного дефекта. Существенное влияние на результат сушки оказывает состав массы. Высокое содержание глинистых составляющих и, как следствие, большое количество воды набухания при неправильно выбранном режиме сушки изделия обусловливают появление дефектов. Во время сушки в черепке образуются большие перепады влажности, из-за чего происходит деформация полуфабриката.

Причина деформации может быть заложена в технологии формования. Большая разница между частотами вращения шпинделя и ролика так же, как и сильное давление ролика, разрыхляет черепок, который из-за этого разрушается при нагревании во время сушки.

Интенсивная сушка, не учитывающая возможности перемещения влаги в полуфабрикате, также приводит к дефектам, потому что быстрый отбор влаги приводит к напряжениям в полуфабрикате. Сначала происходит деформация и появляются трещины, затем изделие разрушается..

Основное правило эксплуатации всех сушилок — соблюдение чистоты. Обязательно надо удалять пыль. Если на высушенном изделии вследствие конденсации появляются пятна ржавчины, то сушилку необходимо почистить. Металлические детали, с которых осыпается ржавчина, покрывают антикоррозийной краской.

Утильный обжиг. Назначение первого обжига — прежде всего упрочнить полуфабрикат. Относительно тонкий черепок необожженных изделий при глазуровании размокает и не выдерживает механического воздействия. Кроме того, в процессе первого обжига должно произойти очищение черепка, т. е. выгорание органических примесей, разложение выделяющих газ веществ. (Этого же можно достичь в зоне подогрева печей политого обжига.) Во время первого обжига в массе происходят следующие процессы:

испаряется не удалившаяся при сушке остаточная вода затворения и гигроскопическая влага (1—870);

в области температур 500—600 °С выделяется кристаллическая вода каолинита, масса обжигается «намертво» (необратимо), после чего ее нельзя больше пластифицировать водой; при более высоких температурах начинается спекание массы, прокаленный черепок приобретает прочность, которая зависит от температуры и длительности ее воздействия;

при температуре от 900 до 1000 °С расщепляются газообразные составляющие

Для политого обжига фарфора в туннельных печах, продолжительность процесса в которых в отличие от камерных печей поддерживается постоянной, особенно важно правильно проводить первый обжиг. Чтобы обеспечить дальнейшее превращение метакаолинита, возникшего при обезвоживании каолинита, для фарфоровых масс необходимо поддерживать высокую температуру первого обжига (950—1050°С). Этим предотвращаются такие дефекты политого обжига, как прыщ и пузырь.

Однако с усовершенствованием конструкции туннельных печей для политого обжига фарфора развивается противоположное, более экономичное направление в технологии обжига: с целью снижения расхода топлива первый обжиг проводят при низкой температуре (700—850°С), а очистку и дегазацию черепка обеспечивают во время политого обжига. Естественно, механическая прочность полуфабриката снижается, впрочем для глазурования она остается достаточной. Преимуществом более низкой температуры первого обжига является также быстрое охлаждение изделий, благодаря чему можно значительно повысить производительность печей.

При современном уровне развития техники первый обжиг можно проводить в щелевых печах, в которых чашки и установленные поодиночке тарелки обжигают за 30—60 мин, стопки тарелок по 10 шт. и более —за 6 ч. Предпосылкой скоростного первого обжига является хорошая сушка. Содержание остаточной влаги в полуфабрикате не должно превышать 2%. С повышением влажности массы сильно снижается прочность необожженного черепка. На это необходимо обращать особое внимание при транспортировании полуфабриката например установленных в стопки тарелок.

Особенно тщательно надо проводить охлаждение, так как большая часть трещин во время первого обжига образуется при охлаждении. Рекомендуется замедление процесса охлаждения в области температуры превращения кварца 575 °С, связанного со скачкообразным изменением объема материала.. Толстостенные изделия, такие как фарфоровая посуда для общественного питания, можно обжигать однократно, минуя первый обжиг.

На Минском фарфоровом заводе утильный обжиг производится в следующих печах: полые изделия обжигаются в печи ЛЕР, а плоские изделия в печи типа ПОК. Температурные режимы печей приведены в приложении.

Глазурование

5.4.5 Политой обжиг

Фарфоровый полуфабрикат приобретает нужные свойства — механическую прочность, газо- и водонепроницаемость, терми­ческую устойчивость только после политого обжига при высо­кой температуре. Поэтому политой обжиг является завершаю­щей и ответственнейшей операцией в технологии изготовления фарфора. Он называется политым потому, что ему подверга­ются изделия, политые глазурью. Иногда политой обжиг име­нуется также вторым или окончательным обжигам, так как он следует за первым обжигом.

Политой обжиг фарфоровых изделий производится в нижней (политой) камере горна или соответствующих туннельных и Щелевых печах. Его осуществляют при определенных температурных и газо­вых режимах, точное соблюдение которых зависит от регулиро­вочной способности печи. При обжиге фарфора большое значение имеет процесс нагревания полуфабриката от температуры 1050 до 1080°С. В этот период нужно обеспечить избыток воздуха и полное сгорание топлива без образования сажи. С одной стороны, это необходимо для дегазации черепка, особенно если он недостаточно прокален в первом обжиге, с другой, — для предотвращения оседания частиц сажи, которые очень плохо выгорают вторично. Опыт показывает, что неправильное нагревание способствует образованию пятен и наколов на поверхности глазури. Поэтому рекомендуется делать окислительную выдержку 30— 60 мин при температуре 1050—1080 °С до перехода к восстановительному периоду. В отличие от фаянса и витриес-чайна для обжига фарфора необходим восстановительный период, который оказывает решающее влияние на качество полуфабриката и во время которого могут образоваться многие огневые дефекты.

Почти во всех сырьевых материалах в качестве примесей содержатся Fe₂O₃ и сульфаты. Так, в фарфоровой массе содержится около 0,5% Fe₂O₃ , который при температуре 1300°С отщепляет кислород:

3Fe₂O₃ = 2Fe₃O₄ + 0,5O₂, или 2Fe₂O₃ = 4FeO + O₂.

При температуре выше 1300°С черепок в значительной степени уплотнен, глазурь расплавлена, поэтому кислород не может выделиться и содействует образованию пузырей. Следовательно, дегазация должна быть смещена в область таких температур, при которых черепок еще пористый и кислород может улетучиваться. Для этого необходимы восстановительные газы (СО или Н₂). Горение должно осуществляться при недостатке воздуха. Процесс восстановления должен произойти до плотного спекания черепка и растекания глазури. Восстановление Fe₂O₃ происходит согласно уравнению:

Fe₂O₃ + СО = 2FеО + CO₂.

В период восстановления, пока черепок еще пористый, СО или H₂ отнимает у Fe₂O₃ кислород, который в противном случае позднее отщепляется сам и становится причиной образования прыщей и пузырей. Во время этого этапа обжига в дымовых газах должно содержаться от 2 до 5 % СО и H₂. Для надежности восстановительную среду поддерживают немного дольше, чем нужно теоретически; таким образом, обжиг проводят при недостатке воздуха в области температур от 1050 до 1300 °С.

Необходимость, восстановления Fe₂O₃ обусловлена также следующими причинами.

Разложение Fe₂O₃ на FeО и О₂ может осуществляться без восстановительной среды при температурах выше 1300 °С, однако оно происходит не полностью. Fe₂O₃ окрашивает невосстановленный черепок в желтоватый цвет. Чтобы получить белую окраску, весь имеющийся Fe₂O₃ надо перевести в FeО. Последний, соединяясь с SiO₂, образует силикат железа, имеющий зеленовато-голубой оттенок, который почти незаметен и не снижает качества изделия.

Образующийся при восстановлении FeO значительно улучшает условия спекания черепка и ускоряет его уплотнение. Аналогичное явление происходит с CaSO₄ В присутствии СО или Н₂ он разлагается быстрее, чем в окислительной среде, с отщеплением SO₃.

Восстановления не требуется для керамических масс, спекающихся при более низких температурах (1300 °С), при которых выделения газов не происходит, так же как и для масс, не достигающих плотного спекания, из которых газы могут выделиться в любое время.

В последний период политого обжига черепок должен созреть, благодаря чему фарфор приобретает высокую прочность, становится просвечивающим и плотным. Глазурь равномерно растекается и создает красивую блестящую поверхность фарфора.

Качество политого обжига зависит от максимальной температуры обжига, длительности выдержки и состава газовой среды. Состав дымовых газов в этот период обжига должен быть близким к нейтральному. Избыток воздуха может привести к повторному окислению Fe0, а восстановительная среда ухудшает экономические показатели обжига, белизну и качество поверхности фарфора.

В последний период обжига подъем температуры замедляется, расход топлива увеличивается. Окончательная температура обжига, °С,1340—1380 (в щелевых печах до 1430)

Максимальная температура обжига зависит от состава массы и равномерности распределения температур по сечению садки изделий.

Политой обжиг фарфора проходит четыре периода: 1) нагревание и дегазация до температуры 1050—1080 °С в окислительной среде;

2) восстановление в области температур (1050—1080) — 1300 ⁰С;

3) максимальная выдержка в нейтральной среде до температуры 1340—1380°С;

4) охлаждение от максимальной до комнатной температуры.

Продолжительность обжига фарфоровых изделий в туннельных печах составляет 27—35 ч, фаянсовой посуды — 18— 27 ч.

Для большинства видов изделий продолжительность нагревания и охлаждения теоретически можно значительно сократить, однако огнеприпас, которым мы распологаем при современном уровне знаний, не позволяет этого сделать.

В щелевых печах, в которых огнеприпас практически не используется, обжиг посуды сокращен до 2 – 5 ч.

В технике обжига наряду с режимами имеет значение организация производства. Расход топлива и капитальные затраты на сооружение печей должны быть по возможности низкими, срок службы и надежность в работе высокими. Раньше самыми целесообразными были камерные печи (горны) с многодневным режимом обжига, которые не соответствуют современному уровню развития теплотехники.

Современные типы печей — непрерывнодействующие туннельные и камерные периодического действия с выкатным подом. Разновидностью туннельных печей являются щелевые, разновидностью камерных печей с выкатным подом — колпаковые.

Туннельные печи. Недостаточно широкое распространение туннельных печей в керамической промышленности в предшествующий период объясняется их особенностями. Туннельные печи не отличаются такой гибкостью изменения режима обжига, как например горны. Это значит, что для туннельной печи нужен приблизительно одинаковый ассортимент и достаточно большое количество изделий, подаваемых на загрузку постоянно. Поэтому туннельные печи стали применять только с развитием концентрации производства на больших предприятиях. Годовая производительность средней туннельной печи длиной 85 м, высотой и шириной садки по 1 м 1500— 1800 т.

Туннельную печь делят на три зоны: подогрева — от входа в печь до первых горелок; обжига — средняя часть, в которой находятся горелки; охлаждения — от конца зоны обжига до выхода из печи.

В первой зоне изделия нагреваются поступающими из зоны обжига продуктами горения, которые перемещаются навстречу движению печной вагонетки. Продукты горения отсасываются из туннеля через расположенные в боковых стенках каналы и выводятся к дымовой трубе или вытяжному вентилятору. В оснащенной горелками (до 90 шт.) зоне обжига изделия нагреваются до температуры спекания.

В зоне охлаждения вагонетка и садка должны отдать тепло, что осуществляется с помощью рекуператоров, представляющих собой систему труб или каналов, через которые продувается воздух. Полученный таким образом нагретый воздух передается для других технологических процессов, например для сушки, или возвращается в туннельную печь (вдувание нагретого воздуха в зону подогрева, нагревание воздуха, подаваемого для горения в зону обжига). При выходе из печи садка должна быть охлаждена до температуры 100—150 °С.

Во всех трех зонах туннельной печи требуется равномерное распределение температур и газовой среды по всему сечению. Новейшие туннельные печи для этой цели оснащены системами циркуляции, нагнетания и вытяжки.

В настоящее время для улучшения равномерности распределения температур во всех зонах печей как при нагревании, так и при охлаждении применяется принцип поперечной циркуляции теплоносителя. При этом используется преимущественно естественный термический напор (нагретые газы легче, они сами поднимаются). Однако эффективность циркуляции зависит от наличия продольных разрывов в садке.

Благодаря многочисленным техническим усовершенствованиям (вентиляторы, трубопроводы, горелки, шиберы, контрольно-измерительные и регулирующие приборы) туннельная печь стала сложным агрегатом, для правильного обслуживания которого необходимы рабочие высокой квалификации.

Контроль обжига осуществляется с помощью обширной измерительной системы.

Канал обжига должен быть хорошо закрыт от влияния внешней среды. Снизу это обеспечивается плотным смыканием платформ вагонеток (в поперечном направлении), а у стен (в продольном направлении) специальными устройствами — лабиринтами, песочным уплотнением. В начале печи для уплотнения раньше часто устанавливали жалюзи. Теперь их заменили воздушными завесами.

Печные вагонетки перемещаются по рельсам. Вагонетка состоит из огнеупорной платформы, металлического основания и ходовой части. На платформе обычно устанавливают канализированный под, который воспринимает садку и выполняет важнейшую технологическую функцию, обусловливая аэрогидродинамические параметры обжига. В связи с тем что механическая прочность платформы невелика, основание ее должно быть жестким, чтобы оградить огнеупорный материал от повреждений.

Различают две основные системы туннельных печей — открытого пламени и муфельные. Так как для обжига все в большей степени применяется чистый природный газ, в промышленности преобладают печи открытого пламени. Муфельные печи устарели. Для исключения влияния дымовых газов на качество полуфабриката все чаще используют электрические туннельные печи.

Туннельные печи открытого пламени можно применять там, где используют чистое топливо, или где изделия при соприкосновении с дымовыми газами не портятся. Для некоторых изделий такой контакт даже необходим, например при обжиге

фарфора, когда необходимы химические реакции между продуктами горения и изделиями.

В печах открытого пламени горячие дымовые газы поступают прямо в туннель. Они омывают обжигаемые изделия и должны при этом равномерно распределиться по сечению садки, обеспечив непрерывное нагревание. Следует избегать непосредственного соприкосновения изделий с пламенем, чтобы предотвратить их пережог. Поэтому горение происходит в топках или в разрывах садки (импульсные или высокоскоростные горелки), откуда продукты горения поступают к обжигаемым изделиям. Благодаря такой прямой теплопередаче печь открытого пламени достаточно экономична, отличается высокой производительностью. В промышленности тонкой керамики наиболее распространены печи с сечением канала 1—1,2 м³. В печах, имеющих более крупное сечение, труднее обеспечить необходимый аэрогидродинамический режим обжига. При большой высоте садки очень сильно возрастают нагрузки на огпеприпас, в результате чего существенно увеличиваются расходы на обжиг.

Электрические туннельные печи обеспечивают абсолютно чистую газовую среду, поэтому их применяют преимущественно для обжига декорированных изделий. В качестве нагревателей используют канталовые (Кантал — сплав для электронагревательных элементов — сталь, содержащая Fe, Сг. А1, Со, с максимальной температурой использования 1150— 1375 °С, разработан в Швеции) стержни. Электронагреватели обеспечивают температуру обжига до 1200 °С. Благодаря использованию системы рециркуляции, отводу горячего воздуха из зоны обжига в зону подогрева, где тепло передастся изделиям, достигается низкий удельный расход энергии (0,06— 0,1 кВт/кг), отнесенный к загружаемой продукции, включая вспомогательные материалы,

Широкому распространению электрических туннельных печей препятствует в настоящее время повышенный спрос на электроэнергию. Однако по мере истощения мировых запасов органического топлива и совершенствования атомных электростанций значение электрических печей возрастает.

Но туннельные печи имеют некоторые недостатки. С одной стороны, из-за высокой производительности печи все производство (неуправляемо) сосредоточивается в процессе обжига, с другой стороны, загрузка изделий в печь — процесс трудоемкий, необходим дорогой огнеприпас, возникают большие расходы на загрузку и выгрузку печей. Трудно оптимизировать процесс обжига из-за инертности крупногабаритной туннельной печи и длительного обжига, составляющего для фарфора (политой обжиг) 25—35 ч.

В туннельных печах обжигаемые изделия в конце зоны подогрева достигают температуры 400—800 °С, а затем попадают на первый участок зоны обжига), образуемый первой группой горелок, настроенных на сильное окисление. Эта группа горелок обеспечивает нагревание изделий до температуры 1050—1080 °С, после чего изделия поступают на второй участок зоны обжига, где горелки работают при недостатке воздуха. Здесь в фарфоровой массе происходит восстановление Fe₂О₃.

В связи с тем что продукты горения в туннельной печи перемещаются навстречу изделиям, т. е. к входной двери, восстановительные газы попадают на первый окислительный участок зоны обжига. Для сохранения окислительной среды на первом участке восстановительные составляющие продуктов горения на границе между двумя участками дожигаются благодаря вдуванию воздуха через воздушную завесу.

Важно, чтобы на втором участке зоны обжига в канал печи не подсасывался побочный воздух, который может нарушить восстановительную среду. Поэтому печи для политого обжига на участках, начиная с перехода к восстановительной фазе, работают с избыточным давлением. Это необходимо, так как уплотнение печного пространства никогда не бывает полным.

Следовательно, при обжиге наряду с температурой и газовой средой большое внимание следует уделять давлению в объеме печи.

На последнем участке зоны обжига происходит созревание фарфора. Здесь также нежелательно проникание побочного воздуха, так как необходима стабильная, равномерная газовая среда, приближающаяся к нейтральной.

Процесс охлаждения в туннельных печах в значительной степени определяется устойчивостью огнеприпаса к сменам температур. Тонкостенные фарфоровые изделия можно охладить за несколько минут. Однако такой процесс сопровождается быстрым выходом из строя дорогостоящего огнеприпаса. Для повышения качества изделий важно, чтобы охлаждение проходило в газовой среде, не содержащей продуктов горения. Зона обжига находится под давлением, поэтому продукты горения стремятся в зону охлаждения. Чтобы препятствовать этому, в конце печи вдувают воздух для получения противодавления в зоне охлаждения. Кроме того, для предотвращения перемещения дымовых газов в начале зоны охлаждения размещают отсасывающие отверстия.

Режим работы печей политого обжига обусловливается теплопроизводительностью групп или отдельных горелок, газовой средой, аэрогидродинамическим режимом в объеме печи, количеством вдуваемого воздуха, эффективностью рекуператоров в зоне охлаждения. Эти величины постоянно контролируют и поддерживаютавтоматически на заданном уровне, за исключением пропускной способности рекуператоров. Процесс спекания — самый энергоемкий в керамической промышленности, поэтому особо важное значение имеет рациональное использование энергии. Для экономии энергии необходимо:

оптимально загружать объем печи, соблюдать установленные плотность садки и длительность процесса;

максимально использовать тепло продуктов горения в зоне подогрева за счет поперечной циркуляции,

снижать поглощение тепла плитами вагонеток за счет футеровки вагонеток легковесными огнеупорными материалами;

подогревать воздух, подаваемый для горения, с помощью рекуператоров оптимальной конструкции, действующих в зоне охлаждения (температура воздуха до 600 ° С);

использовать в сушилках воздух, отбираемый из зоны охлаждения печей;

избегать потерь от боя при транспортировании полуфабриката и огне-припаса;

снижать массу огнеприпаса.

Распределение температур в туннельной печи в значительной степени зависит от аэрогидродинамического режима в канале, который в свою очередь обусловлен плотностью садки. Изделия, которые не омываются продуктами горения, нагреваются недостаточно. Для отсасывания продуктов горения

в плотно загруженной туннельной печи необходимо большое разрежение в зоне подогрева, что способствует подсасыванию побочного воздуха и снижению тем самым коэффициента полезного действия.

Садка вагонетки образуется столбами капселей с плоскими изделиями или загруженными продукцией этажерками. Перемещающиеся вдоль и частично поперек печи продукты горения должны насколько возможно равномерно омывать изделия. Для этого необходимо, чтобы столбы капселей стояли не плотно, а с зазорами. Потеря производительности может быть компенсирована повышением скорости перемещения вагонеток.

К элементам садки относятся также опорные стойки, образующие канализированный под вагонетки, через который продукты горения подводятся к нижней части садки. Излишня плотная садка вынуждает поддерживать большое разрежение в начале печи, что повышает опасность появления таких дефектов, как задувка, засорка. Кроме того, с увеличением плотности садки повышается опасность недожога середины ее нижней части и пережога внешней части.

Следует учесть, что при пережоге изделий, находящихся вблизи горелок, повреждается огнеприпас, особенно кордиеритовый капсель.

Большое значение для режима обжига имеет соблюдение свободных проходов для потоков тепла в канализированном поду и в разрывах садки.

Необходимо также следить за устойчивостью столбов капселей и этажерок, иначе в печи может произойти завал и повреждение вагонеток. Это случается чаще всего из-за обвала садки, которая заклинивается между вагонеткой и стенкой печи. В таких случаях приходится останавливать печь. Работы по ликвидации аварии проводятся в тяжелых условиях. При загрузке изделий в капседь и на вагонетку необходимо придерживаться разработанных схем садки. Фарфоровые чашки и кружки легко деформируются в процессе обжига, поэтому их склеивают попарно или устанавливают на бомзы. При склеивании двух кружек их края смазывают специальным составом и соединяют отверстиями, препятствуя таким образом искривлению. Кружки с фигурным краем обжигают на бомзах, представляющих собой своеобразный огнеприпас, который, будучи отформованным из той же массы, что и кружка, в процессе обжига претерпевает одинаковую с ней усадку, тем самым, предотвращая деформацию.

Особого внимания требует установка для обжига фигурной керамики. В зависимости от вида изделий иногда приходится использовать специальный огнеприпас. Изделия с широко расставленными деталями надо установить так, чтобы эти детали при обжиге не отвалились. При загрузке вагонеток следует неукоснительно соблюдать профиль садки.

Назначение огнеприпаса — обеспечить рациональную загрузку печей и защитить изделия от нежелательного воздействия дымовых газов.

В зависимости от назначения и формы различают следующие виды огнеприпаса:

капсель для круглой плоской посуды из карбидкремний- или кордиеритсодержащего материала; плиты для этажерок на основе тех же материалов;

стойки для этажерок и канализированного пода из карбид-кремний-, муллит- или кордиеритсодержащего материала;

подставки для тарелок и приспособления для установки глазурованной плоской посуды в стопки во время политого обжига или обжига декорированных изделий;

опорные плиты и бомзы, подпорки для установки обжигаемых изделий в наклонном положении;

опоры для выступающих деталей при обжиге скульптуры. Огнеприпас испытывает высокие механические и термические нагрузки, поэтому он должен иметь высокую прочность в холодном и нагретом состоянии, термостойкость, стабильность размеров в ходе длительной эксплуатации, химическую устойчивость при температурах эксплуатации, умеренную себестоимость.

5.4.6 Декорирование фарфоровых изделий.

Назначение декора — повысить эффект, производимый цветом материала и его формой, так как материал, форма и декор при правильном сочетании опре­деляют эстетические свойства изделий.

Для изделий с белым черепком или покрытых белой глухой глазурью бе­лизна имеет первостепенное значение. Декорирование таких изделий способствует большему проявлению ценных свойств материала, из которого они изготовлены. Это в равной мере относится и к изделиям с окрашенным черепком, так как окраска сама по себе является декором. Декор не должен подавлять окраску материалом изделий. Правильно подобранный декор выгодно оттеняет белый цвет, который становится светлее и ярче всех тонов.

Эффект декорирования обусловлен прежде всего умелым сочетанием декора и формы изделия. Плохо продуманную форму изделия не спасет никакой декор. Нельзя также считать, что хорошая форма может обойтись без декора. Декор выполняет свою роль тем лучше, чем больше он соответствует форме изделия. Из этого, однако, не следует, что он не имеет самостоятельного значения. Напро­тив, характерная форма требует и характерного декора.

Соотношение живописных разделок, %: деколь — 60; аэрограф—10; от­водка (ленты) — 15; штамп, печать — 5; ручная роспись — 10. Различают рельеф­ное и гладкое декорирование изделий.

Одним из способов декорирования изделий является покрытие их цветными глазурями. Особый интерес представляет декорирование кракле — получение глазурного покрова в виде сетки разного цвета и размера. Этот способ декориро­вания основан на значительном различии коэффициентов термического расшире­ния (КТР) глазури и черепка изделий.

На отечественных предприятиях все в больших объемах применяется под-глазурное декорирование (роспись) фарфоровых изделий. Около 60% всех фаян­совых изделий декорируется подглазурными красками. Подглазурное декорирова­ние исключает специальный обжиг изделий и способствует лучшему закреплению декора.

Декорирование изделий, обжигаемых скоростными способами, имеет свои особенности. Толщина слоя краски не должна превышать 40 мкм, в противном случае она не сможет хорошо закрепиться на глазурном покрове (взаимная диффузия краски в глазурь, и наоборот).

Декорирование изделий является наименее механизированным процессом по сравнению с другими процессами производства фарфора и фаянса. На декориро-вании занято до 30% рабочих основного производства, а объем работ, выполняе­мых вручную, составляет 70—75%. Такое положение объясняется сложностью процессов декорирования — многоцветностью рисунка, трудностью нанесения декора на поверхность изделий, имеющих различную кривизну, частой заменой декора, а также отсутствием механизированных средств нанесения декора.

Рельефный декор. Выпуклые украшения поверхности. Эти способы рельефного декора изделий включают: отливку изделий в гипсовых формах с рельефным рисунком на их поверхности, нанесение декора путем лепки на поверхность изделий, находящихся в кожетвердом (подвяленном) состоянии. После сушки изделия глазуруют и обжигают. Этот вид декорирования, особенно изделий из тонкокаменных масс и майоликовых, широко распространен в США и Франции, где имеется несколько патентов получения рельефного декора по цвету как соответствующего фону окраски изделия, так и отличного от него.

Нанесение заглубленного декора. Способы заглубленного декорирования включают получение изображения гравировкой проволочной петлей, процарапыванием поверхности подвяленного изделия или вдавливанием изображения (инкрустация). Вырезанные линии рисунка заполняют цветным ангобом или красками шпиндельного типа, изделие сушат и покрывают прозрачной глазурью. Иногда рисунок (сграффито) процарапывают сквозь слой нанесенной (сырой) глазури до обнажения цвета черепка или подглазурного ангоба, зачищают края линий и обжигают

Декорирование деколью. Деколь особенно пригодна для декорирования хозяйственной посуды, так как способ этот очень производителен, а качество отделки высокое.

Деколь изготовляют методом офсетной (плоской) или тра­фаретной печати.

На керамических предприятиях отпечатанные листы деколи разрезают на отдельные рисунки, так называемые лепки. Леп­ки окунают по возможности в мягкую воду (1—2 мин). Подложка и пленка с рисунком отделяются друг от друга, благодаря чему становится возможным перенос рисунка. Промежуточный слой облегчает этот процесс.

Изготовление деколи проходит в основном семь рабочих стадий: оригинал — репрофотография — ретушь — контактное изготовление — монтаж — изготовление печатных форм (ко­пии) — печать.

Первые пять стадий одинаковы для офсетной и трафаретной печати, различны только некоторые детали.

Оригиналом может быть акварель, диапозитив, чистовой ри­сунок и т. д.

Репрофотография (репро — сокращение от слова «репро­дукция») — это воспроизведение оригинала на фотопленке с помощью репро-камеры. Пленки размножаются фотографиче­ским путем аналогично изготовлению фотографий. Для печатания сдвижной деколи художник выполняет раз­ноцветный рисунок натуральной величины. Этот рисунок копи­руют с увеличением в два раза и фотографируют с изготовле­нием негативов по количеству примененных красок. На каж­дом полученном негативе оставляют просвет только одной краски, остальные поля закрывают ретушью. По полученным таким образом негативам изготовляют на пленке позитивы. Шелковую сетку натягивают на рамку, пропитывают свето­чувствительной эмульсией и сушат. Затем на эту сетку накла­дывают позитив и засвечивают. После этого сетку промывают в теплой воде, в результате эмульсия на непросвеченных ме­стах растворяется, а на просвеченных — остается. Таким обра­зом получают требуемый трафарет для каждой краски много­цветного рисунка. Для сдвижной деколи применяют все керамические краски, а также препараты золота и других драгоценных металлов.

Рамки с трафаретом шарнирами укрепляют на станке, представляющем собой квадратный стол, покрытый листовым стеклом. Под стеклом расположены люминесцентные лампы для просвечивания. На стекло накладывают лист декольной бумаги, ориентируют ее по имеющейся на стекле метке (крестик) и рас­правляют с помощью вакуум-присоса. После этого рамку с тра­фаретом плотно накладывают на декольную бумагу.

Краску (или препарат золота) в количестве, примерно в 1— 1,5 раза превышающем потребность в ней для получения од­ного оттиска, с помощью шпателя наносят на трафарет и про­катывают резиновым ракелем (валиком). При этом краска про­давливается через зазоры трафарета на бумагу, образуя ри­сунок. Поднимают рамку с трафаретом, снимают декольную бумагу с нанесенным на ней рисунком и направляют на сушку. Тут же накладывают следующий лист бумаги и аналогичным способом получают второй оттиск того же рисунка и т. д. При каждом последующем прокате на трафарет добавляют краску для получения одинакового слоя на всех оттисках.

После накопления достаточного количества оттисков одной краски рамку с трафаретом этой краски снимают и укрепляют на станке рамку с трафаретом другой краски рисунка и т. д. При нанесении последующей краски декольную бумагу с вы­сушенной на ней первой краской накладывают на стекло станка и точно ориентируют ее по имеющейся на ней метке так, чтобы зазоры трафарета совпали с местами, подлежащими закраши­ванию очередной краской. Таким образом последовательно на­носят на бумагу все краски многоцветного рисунка.

Окончив работу по приготовлению сдвижной деколи, краску осторожно собирают шпателем, а остаток смывают разбавите­лем, обрабатывают и используют в смеси со свежей партией краски. Трафарет и инструменты протирают чистыми лоскут­ками хлопчатобумажной ткани, смоченными в скипидаре.

Готовый отпечаток сдвижной деколи на бумаге покрывают полибутилметакрилатовым лаком, дающим эластичную про­зрачную пленку. Лист с рисунками разрезают на лепки, кото­рые опускают в воду. При этом гумминовый клей растворяется (разжижается), а пленку с красочным изображением сдвигают с бумаги и переносят на декорируемое изделие. Оставшиеся под рисунком пузырьки воздуха осторожно выдавливают рези­новым валиком или тампоном.

Для закрепления краски изделия, декорированные сдвиж­ной деколью, подвергают муфельному обжигу.

Прямая трафаретная печать. Уже в течении ряда лет в промышленности тонкой керамики применяются механизированные устройства и машины для прямой трафаретной печати при над- и подглазурном декорировании.

Декорирование инструментами. При декорировании хозяйственной посуды и посуды для ресторанов часто повторяются отдельные декоративные элементы: усики, ленты и канты, нанесение которых поддается механизации. Для выполнения этого декора вместо кисти применяется инструмент для отводки, с помощью которого можно наносить полосу на равном расстоянии от края. Инструмент используют также для декорирования овальной посуды .

Декорирование с помощью штампа. Штамп используют при декорировании изделий повторяющимися мотивами. Изделия небольших серий и художественный фарфор декорируют вручную.

В массовом производстве применяют машины для нанесе­ния штампа. Этот способ декорирования более производителен, чем ручная живопись; кроме того, получают более тождествен­ные изображения. Штамп наносят на дно, борт и всю поверх­ность изделия .

Аэрография. Одна из наиболее часто встречающихся техник декорирования — это наложение красочного фона. В зависимости от желаемого эффекта поверхность изделия покрывают краской, полностью или частично или наносят подглазурный декор.

Декорирование осуществляют аэрографом. Остающиеся не закрашенными поверхности предварительно прикрывают трафаретами. Отдельные участки поверхности можно предварительно обработать маслом. Аэрографией можно получить так же потечные поверхности и плавный переход тонов. Этим мето­дом на изделия могут быть нанесены рисунки следующих видов:

1) рисунки типа цветочного «букета», 2) бортовые рисунки 3) сплошное (однотонное) крытье, 4) теневое крытье (восходя­щее или нисходящее), 5) лента.

Рисунки первых двух видов разделяются на одноцветные и многоцветные. Сплошное и теневое крытье обычно не приме­няют в виде законченной самостоятельной разделки, а используют лишь как отдельную операцию при комбинированной раскраске, например при ручных живописных работах, декалькомании и др. .

Роспись кистью. Если по оригиналу или эскизу на фарфор надо перенести цветы, орнамент, пейзаж, то сначала рисунок переводят на кальку, используя карандаш, войлок, пемзу, графит, жженую газетную бумагу и тампон.

Кальку накладывают на рисунок и карандашом прорисо­вывают контуры. Положив бумагу на войлок, прокалывают шилом линии так, чтобы отверстия не располагались слишком близко друг к другу и не были крупными, иначе при переносе рисунка появятся искажения. Наколотую кальку выравнивают, протирая пемзой или мелкой наждачной бумагой. Теперь каль­ку можно наложить на изделие. С помощью тампона через от­верстия протирают графит. После снятия кальки на изделии остается контур рисунка в виде слабых пунктирных линий.

Декорирование с помощью травления. Бортовой рисунок можно также получить химическим трав­лением глазури изделия или имитацией травления. Получение бортового рисунка путем травления глазури производится сле­дующим образом. Способом печати на бумагу асфальтовым лаком наносят рисунок. Эту бумагу наклеивают рисунком вниз на борт изделия. Затем снимают бумагу, а лак остается на из­делии. После этого обрабатываемый борт изделия погружают в плавиковую кислоту. При этом свободные от лака участки глазури травятся кислотой и приобретают матовую поверх­ность. Асфальтовый лак смывают с изделия керосином, остатки удаляют обжигом в муфеле при 600° С. Протравленный борт отводят жидким золотом и обжигают в муфельной печи. После обжига на протравленных местах золото получается матовым, а на местах асфальтового лака — блестящим, и это создает эффект рисунка.

Фотокерамическое декорирование. Принцип получения фотоизображения керамическими крас­ками во многом сходен с обычным процессом фотографирова­ния. Метод основан на различной степени прилипаемости про­свеченных и непросвеченных участков фоточувствительной плен­ки к порошку керамической краски.

Процесс производства фотокерамики вкратце заключается в следующем. Приготовляют фоточувствительную эмульсию, на­носят на стеклянную пластинку и подсушивают. Путем засвечивания получается на пластинке изображение, которое затем опыляют керамической краской. Изображение с краской по­крывают пленкой коллодия. Пластинку с коллодием обрабаты­вают в щелочном растворе для отделения пленки с фотоизо­бражением от стекла. Отставшую пленку извлекают из щелоч­ного раствора, тщательно промывают в дистиллированной воде и наносят на изделие.

Для получения фотокерамического изображения существуют еще способы: 1) окрашивания и 2) замещения. При способе окрашивания вместо опыления фотоотпечаток покрывают спе­циальным составом, содержащим соответствующие керамиче­ские краски. Этот состав наносят в разжиженном виде.

При способе замещения фоточувствительные вещества в эмульсии диапозитива, полученного из обычного негатива, за­мещают благородными металлами — золотом, платиной, ириди­ем — путем погружения диапозитива в раствор хлорного соеди­нения этих металлов .

Украшение декоративными глазурями и цветными массами. К декоративным относятся глазури «кракле», потечные, ма­товые, кристаллические и глазури восстановительного огня. Глазурь «кракле» декоративна по характеру своего растрески­вания, а остальные глазури — различной степенью рекристал­лизации.

Декоративный эффект глазури «кракле» заключается в том, что она при охлаждении изделий после обжига дает на их по­верхности причудливую сеть волосяных трещин, которые в ос­новном пронизывают только толщу глазурного слоя и в кера­мике именуются цеком. Располагаясь хаотически, они пересе­кают друг друга, разбивая глазурный покров на многоугольные участочки или ячейки.

Такое растрескивание глазурной пленки происходит в ре­зультате высокого коэффициента теплового расширения гла­зури по сравнению с черепком. Подобные глазури специально подбирают, и они должны содержать большое количество ще­лочей и соединения бора.

Для декорирования тонкокерамических изделий применяют в основном керамические краски и препараты благородных металлов. Люстровые краски используют ограниченно, цветные и художественные глазури, как и ангобы,—только для фаян­са, витриес-чайна и декоративной керамики.

Керамические краски и препараты благородных металлов приготовляют для различных способов декорирования, смеши­вая их с маслами и лаками, которые испаряются и сгорают в процессе обжига декорированных изделий.

Керамические краски. В соответствии с возможными видами декора различают краски надглазурные, внутриглазурные, подглазурные.

При надглазурном декорировании краски наносят на глазу­рованный обожженный черепок и обжигают в окислительной среде при температуре 800—850 °С так, что краска наплавля­ется на глазурь, не вплавляясь в нее. Палитра надглазурных красок охватывает всю цветовую шкалу, причем смешиванием красок можно получить любые цветовые оттенки.

Надглазурные краски обычно состоят из флюса (или смеси флюсов) и собственно пигмента. Флюс и пигмент в большин­стве случаев тщательно перемешивают, иногда же их дополни­тельно спекают, фриттуют или сплавляют. В некоторых слу­чаях в качестве надглазурных красок используют окрашенные флюсы.

Высокоустойчивые надглазурные краски предназначены для украшения посуды всеми способами декорирования. Степень их устойчивости гарантирует соблюдение установленных пре­делов выделения токсичных веществ даже при условии нане­сения их сплошным фоном.

Внутриглазурные краски, так же как надглазурные, нано­сят на глазурованный, прошедший политой обжиг черепок, однако окислительный обжиг проводят при достаточно высокой температуре (обычно


29-04-2015, 04:07