Приготовление керамических масс

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Югорский государственный университет»

Политехнический институт

Кафедра «Строительство»

Реферат по дисциплине: «Обжиговые композиты»

на тему: «Приготовление керамических масс»

Выполнил:

студентка гр.5с90б

А.С. Сахарова

Ханты-Мансийск 2013

Материалы и технология изготовления керамических масс и изделий

Керамика -- (греч. keramike (techne) -- гончарное искусство от keramos -- глина) -- это широкий круг изделий из природных глин, а также их соединений с минеральными и органическими добавками, обожженных до камневидного состояния, включающий в себя такие их виды, как гончарный товар, терракота, майолика, фаянс, изделия из каменных масс, фарфор.

Основное сырье для изготовления керамических изделий, глины , представляет собой большую группу осадочных пород, образовавшихся на поверхности земной коры в результате различных геологических процессов.

Важнейшее свойство глин -- это способность обнаруживать при затворении водой пластичные свойства, а при обжиге образовывать камнеобразный черепок.

Каолин, одна из основных разновидностей глинистых пород, отличается от других глин высоким содержанием глинозема (Аl₂О₃), что обеспечивает повышенную белизну обожженному керамическому материалу, а это крайне необходимо при производстве фаянсовых и фарфоровых изделий. В чистом виде глины довольно редко применяются при производстве керамики. Для повышения качества изделий в состав керамических масс вводят добавки в виде отощающих материалов и плавней. Отощающие материалы снижают усадку глин при сушке и обжиге, улучшают структурные и механические свойства керамики. К ним относятся кварцевый песок, шамот (обожженная глина), череп (бой неглазурованных и глазурованных изделий).

Материалы, которые образуют легкоплавкие соединения в керамической массе, способствуют лучшему спеканию черепка и снижению температуры обжига - плавни. Наиболее распространенные виды этого сырья -- полевой шпат, известняк, магнезит, доломит, пирофилит.

Производство керамических изделий включает в себя следующие основные процессы:

* приготовление керамических масс;

* формование изделий;

* сушка;

* обжиг

Подготовка сырья. Сущность подготовительных операций заключается в очистке материалов от примесей, разрушении естественной структуры глинистых материалов и измельчении составных частей массы, что ускоряет спекание и способствует получению изделий с более однородным строением черепка.

Глинистые материалы очищают от примесей (обогащают) мокрым или воздушным способом. При мокром способе глину обогащают путем отмучивания; более прогрессивно обогащение с помощью гидроциклонов, которые не только очищают, но и подразделяют материалы по крупности. При воздушном обогащении глину дробят на куски на глинодробильных вальцах и просушивают в сушильном барабане.

Порошкообразные пластичные материалы перемешивают с водой в лопастных мешалках, пропускают через сито и электромагнит (для удаления железистых примесей).

Твердые естественные отощающие материалы и плавни содержат различные примеси, поэтому их подвергают предварительному обжигу при 800-900° С с последующим резким охлаждением. В результате материал легко рассыпается, что облегчает сортировку, отделение примесей и помол. Обожженные материалы сортируют. В случае сильного загрязнения материала его перед помолом промывают во вращающихся барабанах сильной струей воды. Дробление и помол материалов осуществляют в машинах грубого дробления (щековых и конусных дробилках), среднего дробления (бегунах, дробильных валках и ударно-центробежных мельницах) и тонкого помола (в шаровых вибрационных мельницах). Размолу подвергают и некрашеный черепок фарфора или фаянса. После каждого этапа измельчения производят просеивание, неизмельченные частицы вновь направляют на помол.

Приготовление керамических масс

керамический глина сушка обжиг

Керамические массы -- это смесь исходных сырьевых материалов, приготовленная по рецептуре, заданной для каждого вида изделий. Она является основой керамического черепка, который, собственно, формует изделие. Для приготовления керамических масс измельченное сырье вначале дозируется по весу, а затем тщательно перемешивается. Способы приготовления масс могут быть различны, в зависимости от вида производимого изделия и метода его формования. Масса может быть приготовлена в виде пластичного «теста» или жидкого шликера.

Подготовленные материалы загружают в пропеллерные мешалки, которые представляют собой бетонный бассейн с вращающимся вертикальным винтообразным валом и перемешивают. Шликер (жидкую массу) пропускают через систему сит и электромагнит, создающий магнитное поле внутри вращающегося цилиндра, что предотвращает появление дефекта мушки. Очищенный шликер поступает в фильтрпрессы, где доводят влажность до 23--25% и прессуют массу в коржи (более совершенны непрерывные вакуумные фильтры). Коржи обрабатывают на вакуумных мялках до полной однородности по плотности и влажности; здесь же происходит удаление пузырьков воздуха, что дает полную укладку зерен и возможность проводить спекание в более короткие сроки или при пониженной температуре. Неоднородная структура массы может служить причиной деформации и трещин на изделиях при сушке и обжиге.

До и после проминки масса вылеживается в темных, теплых и влажных помещениях 12-15 дней. При этом, происходит окисление органических веществ с выделением газов, разрыхляющих массу, гидролиз полевого шпата и образование кремниевой кислоты. Повышается пластичность массы, так как окисление способствует развитию бактерий, улучшающих ее свойства. Подготовленную массу направляют в цех формования.

Для предупреждения неравномерной усадки изделий массу перед формованием облучают ультразвуком, что вызывает ее разжижение и разрушение структуры. Такая масса легко изменяет форму под давлением; после формования структура восстанавливается.

Для изготовления изделий методом литья приготовляют шликер с влажностью 31-33%. В его состав вводят больше каолина, чем в состав массы для пластического формования, добавляют электролиты (соду и жидкое стекло), способствующие устойчивости суспензии. В последнее время применяют органический понизитель вязкости, который устраняет нежелательные явления при сушке -- растрескивание, пористость. Шликер приготовляют в мешалках размешиванием готовой массы с водой и электролитами. Для удаления пузырей производится вакуумирование (отсасывается воздух).

Рецептура масс разнообразна, зависит от вида сырья, назначения, условий производства.

Формование изделий

Керамические изделия формуют методом пластического формования из пластичной массы или методом литья (жидким шликером) в гипсовых формах. Пластичное формование предполагает как ручное изготовление изделий (лепка, отминка по формам, вытягивание на гончарном круге), так и механическое (на современных станках). Изделия сложной конфигурации и тонкостенные изготавливают литьем в гипсовых формах, что выполняется и вручную, и на механизированных установках.

Сушка

Отформованные изделия обыкновенно имеют влажность 20 -- 28%. Перед обжигом полуфабрикат необходимо высушить до содержания в нем влаги не более 2 -- 5%, для того чтобы придать изделию необходимую механическую прочность, а также во избежание деформации и растрескивания при обжиге.

Обжиг

В процессе обжига формируется структура черепка, определяющая технические свойства изделия (пористость, механическую прочность, термоустойчивость и др.). В производстве художественных керамических изделий используют двукратный и -- реже -- однократный обжиг. При однократном обжиге изделие после сушки сразу глазуруют и затем обжигают. Такой способ обработки можно применить для толстостенных изделий. При двукратном обжиге полуфабрикат после сушки подвергают вначале первому (утильному) обжигу, при котором изделие приобретает механическую прочность, затем его глазуруют и обжигают второй раз (политой обжиг). При некоторых способах декорирования керамики для закрепления красок и позолоты изделия подвергают третьему обжигу (муфельному) при температуре 600 -- 800°С.

Структура черепка

В зависимости от степени спекания черепка керамические изделия делятся по структурному признаку. Степень спекания черепка, в свою очередь, зависит от состава исходного сырья и режима обжига изделия.

Степень спекания пористых изделии характеризуется водопоглощением более 5%. Фактура черепка -- от грубозернистой до тонкой; излом матовый, поглощающий влагу при легком смачивании. К классу пористых изделий относятся такие их виды, как гончарный товар, терракота, майолика, фаянс.

Степень спекания изделий со спекшимся черепком характеризуется водопоглощением менее 5%. Фактура черепка остеклованная; излом сахаристый или раковистый, практически не поглощающий влагу. К классу изделий со спекшимся черепком относятся такие их виды, как изделия из каменной массы и фарфор.

Размещено на Allbest.ru