Що потрібно мати для роботи з керамікою.

Тепер докладно розповімо про обладнання, приладах, матеріалах і речовинах, які знадобляться для виготовлення кераміки - майоліки зливним способом.

Млин - пристрій для подрібнень глини та інших компонентів сировинної суміші. Навіть якщо глина не вимагає введення будь-яких добавок, вона зазвичай містить пісок, так що її все одно треба розмелюють. Промисловість випускає млини з порцеляни з барабанами місткістю до 10 л (рис. 3). Тілами, що мелють такий млини є кулі з твердого фарфору. Діаметр куль і їх число залежать від характеристик розмелюють речовини. У нашому випадку діаметр куль 19 ... 25 мм. Замість куль застосовують і циліндри, але обов'язково з твердого фарфору або іншого аналогічного матеріалу (ультрафарфору, Ураліту, алунда і т. П.). Як мелють тел підійде і кремнієва галька відповідних розмірів, яку ретельно відсортовують, видаляючи шматки м'яких гірських порід. Придатна також галька з кварциту, яшми, роговика. Розмелюють матеріалом заповнюють не більше 1/3 внутрішнього об'єму барабана. Отже, в барабан ємністю 10 л дозволяється засипати не більше 3,3 л твердої речовини. (При цьому, природно, маса цього обсягу матеріалу залежить від його насипної щільності. Так, при насипної щільності кварцового піску рівній 1,8 г / м³ маса 3,3 л піску складе 5,94 кг.).

Приводом для млина служить пристрій, що обертався, що складається з пари обрезиненних валів, черв'ячної передачі, редуктора і електродвигуна (рис. 4). Привід повинен дозволяти при необхідності змінювати частоту обертання млина, так цю частоту встановлюють залежно від завантаження млина і властивостей матеріалу, що розмелюється. Можливо, комусь із читачів вдасться придумати більш просту конструкцію приводу.

Металевий кожух млина не дуже складно згорнути зі сталевого листа товщиною не менше 0,8 мм. Кріплення герметичній кришки має бути надійним, щоб при приготуванні шлікера вода не просочилася через випадковий зазор. Прокладку для кришки роблять з м'якої гуми.

Крім млини для подрібнення невеликих кількостей різних матеріалів необхідно мати порцелянову ступку місткістю не менше 0,5 л.

Підігріває стіл-верстак - пристосування для підігріву форм і первинної сушки відформованих виробів (рис. 5).

Мал. 5. Підігріває стіл-верстак:
1 - жолоб для стоку злитого шликера; 2 - нагрівач (спіраль).

Підігрів стільниці здійснюють за допомогою стандартних електричних елементів опору (спіралей), наприклад, від електричної плитки. Для регулювання температури нагріву потрібно автотрансформатор, потужність якого повинна бути не менше сумарної потужності всіх нагрівальних елементів. Температура поверхні верстата 40 ... 45 ° С.

Підігрівають верстак також гарячою водою від опалювальної системи, нагрітим повітрям від електрокалорифера або іншим способом. Важливо забезпечити рівномірний нагрів поверхні верстата при зазначеній вище температурі протягом всього часу формування виробів. Можна обійтися і без такого верстата. У цьому випадку просто доведеться після кожного формування виробів ретельно просушувати гіпсові форми, а також відформовані вироби.

Піч для випалу - виділяє теплоту пристрій, в якому обпалюють кераміку. Без печі кераміку просто не отримати, так як випал - головне дійство, що перетворює глину в черепок. При виборі печі, враховують число виробів, які ви збираєтеся робити, а також доступність енергоносіїв і їх вартість.

Якщо ви хочете виготовляти по три ... п'ять невеликих ваз або статуеток в день, то підійде лабораторна муфельна піч, обсяг камери якої становить приблизно 5-6 л (рис. 6). При намір обпалювати кілька десятків виробів за один раз, краще всього самому скласти піч для випалювання.

Поки тут ми перерахували тільки основне устаткування, необхідне для виготовлення кераміки. Однак крім нього знадобляться ще й інші інструменти, пристосування і прилади.

Сито потрібно для визначення тонкості помелу глини. Розмір осередків такого сита, як уже говорилося, дорівнює 0,0053 мм. Це сито - дуже дефіцитне виріб, роздобути його важко, тому простіше виготовити його самому, зробивши сітку з нейлонового панчохи. Для цього від старого панчохи відрізають шматок завдовжки 10 см, що не має спущених петель. Розрізають його вздовж (якщо панчіх зі швом - то по шву). Виходить клапоть прямокутної форми приблизно 10 х 20 см. Якщо такий клапоть натягнути на обечайку діаметром 7 ... 8 см, добившись рівного розташування ниток нейлону, то вийде сито з осередками приблизно необхідного розміру. Як обичайки підійде циліндрична частина пластикової пляшки (з-під миючих засобів, рослинного масла і ін.) Відповідного діаметру. Довжина відрізаною частини не менше її діаметра. Кріплять нейлонову тканину на обечайке, наприклад, перев'язавши загнуті вгору краю тканини нейлонової ниткою, дротом, можна надіти на ці краї кільце шириною 7 ... 10 мм. Не слід тільки тканину до обечайке приклеювати або приварювати.

Штангенциркуль необхідний для вимірювань зразків при визначенні усадки глини, та й для визначення інших розмірів.

Надфілі, сталеві цикли, стеки, ножі, лопатки, кронциркуль, циркуль-вимірювач, сталевий кутник, колотівка, ключки, кисті - невеликий ручний інструмент, який стане в нагоді при виготовленні форм і обробці відформованих виробів.

Для нанесення глазурі знадобиться пульверизатор.

Електроплитка потрібна для підігріву деяких компонентів керамічної маси, розм'якшення парафіну або воску.

Стандартний вискозиметр Енглера навряд чи вдасться придбати. Однак замість нього можна виготовити саморобний (рис. 10). Для цього підбирають верхню частину пластикової пляшки, з якої було виготовлено обичайка для сита. Необхідно, щоб перевернута вниз горлом верхня частина вміщала не менше 300 мл шликера. З металевого диска діаметром, рівним діаметру отвору шийки, виготовляють калібрований слив, Для цього в центрі диска свердлять отвір діаметром 6,7 мм. Отриману «шайбу» вклеюють або вваривают в шийку, як показано на рис. 11. Ще для саморобного віскозиметра будуть потрібні підставка-треножник і паличка-затичка з твердої деревини - берези, дуба, бука.

Обов'язково знадобляться ваги для зважування сировинних компонентів перед подрібненням в млині, для відмірювання проб шликера для різних цілей і т. Д. Необхідно мати як торгові ваги з точністю зважування не більше 5 г, так і аптечні, зазвичай застосовуються для зважування фотореактивів.

Як вже говорилося, для регулювання властивостей керамічних мас застосовують різного роду добавки. Давайте розберемося, що це за речовини і які нові властивості вони здатні надати глині. Всі добавки підрозділяють на наступні групи:

• отощающие;
• стабілізатори;
• пластифікатори;
• інтенсифікаторами спікання.

Охляли добавки зменшують межа пластичності глини, знижують повітряну (і вогневу) усадку. До них відносяться: кварцовий і кварцево-полешпатовий пісок, металургійні і паливні шлаки, зола теплових електростанцій.

Стабілізатори знижують розшаровуваність шлікерного керамічних мас і ступінь їх загустіння. Це електроліти, наприклад, сода або рідке скло. Виявляються корисними в цій якості і деякі пластифікатори.

Пластифікатори підвищують пластичність глини. Це високопластична глини, деякі органічні сполуки, наприклад технічні лігносульфонати - відходи виробництва целюлози. Їх зараз називають скорочено ЛСТ, а раніше вони були відомі під назвами ССБ і СДБ. Інший продукт того ж виробництва - карбоксиметилцелюлоза (КМЦ), яка використовується в якості шпалерного клею. Подібні речовини в ряді випадків служать і стабілізаторами.

Інтенсифікатори спікання (або плавні) підвищують спекаемость глини, знижують температуру її спікання. До таких добавок відносяться як речовини, самі мають відносно низькі температури плавлення, - полешпатові гірські породи (сиенит, андезит, пегматит), бите скло (віконне і пляшкове), так і речовини (вапняк, мармур, допомо, мармур, тальк), що утворюють легкоплавкі з'єднання з мінералами глини.

Найчастіше в якості добавок застосовують речовини, наявні під рукою. Звичайно, швидше за все, у вашому розпорядженні виявиться не так вже й багато відповідних добавок. Але це не страшно. Головне при складанні шликера розібратися - чи потрібна якась добавка до наявної глині, а якщо потрібна, то яка саме, і в якій кількості.

Ось щоб відповісти на ці питання, і треба знати всі згадані вище властивості глини.

Глиняне тісто.

Припустимо, що глина виявилася високопластичний і високочутливої ​​до сушіння, причому її повітряна усадка склала 9,5%. При спіканні при температурі 900 ° С водопоглинання дорівнювала 1,8%, вогнева усадка - 7,2%. Отже, в глину потрібно ввести отощающие добавки, щоб знизити повітряну усадку і чутливість до сушіння. Найдоступніша охляли добавка в практично будь-якій місцевості - кварцовий пісок. Підрахуємо, скільки його потрібно додати. Припустимо, що запесоченность глини становить 3,8%. Високопластична глини здатні сприйняти до 50% піску без зниження пластичних властивостей. Додамо в глину стільки піску, щоб довести його зміст до 50%. Обчислити це кількість просто: треба з 50% відняти число, що відповідає змісту піску в глині, тобто 3,8%. Отже, додати доведеться 46,2%.

Далі перевіримо, чи дійсно ця добавка змінить властивості глини так, як потрібно. Для цього перевіримо повітряну усадку суміші, що складається з 53,8% глини і 46,2% піску. Як це зробити - відомо. Треба тільки дуже ретельно змішати глину з піском. Після випробувань плиток з «нової» глини встановили, що після введення піску вона стала среднепластічной і Середньочутливі до сушіння, а її повітряна усадка зменшилася до 6,3%.

Виходить, ми своєї мети досягли, і суміш випробуваного складу стала придатною для формування з неї виробів зливним методом. Але щоб підтвердити це, перевіримо властивості шлікера з цієї суміші. Як ми з'ясували вище, придатний для формування шликер повинен мати плинність близько 20 с (при вологості 35 ... 37% і ступеня загустевания не більше 2,2). Якщо при випробуванні шликера отримані приблизно такі результати, то шликер подібного складу придатний для виготовлення майоліки. Зрозуміло, тут розглянуто простий випадок, коли все вийшло з першого разу.

А ось ситуація складніша. Наприклад, досліди з глиною показали, що вона неспекаема, сильно Запісоччя (32% піску), число пластичності всього 5%. Тут явно потрібно ввести в глину интенсификатор спікання і пластифікатор. Як интенсификатора спікання візьмемо бите скло. На жаль, теорії розрахунку кількості такої добавки немає, так що сказати, скільки скла потрібно додати для підвищення спікливості глини, важко. Треба експериментувати.

Приготуємо глиняне тісто певної вологості, наприклад, 39%, і випробуємо склади, що містять 5, 10 і 15% подрібненого в порошок склобою. Обпалимо зразки при 900 ° С і визначимо їх водопоглинання. Припустимо, що при 5% скла водопоглинання черепка склало 10,1%; при 10% - 5,3%; при 15% - 1,2%. Якщо існує можливість забезпечити утримання склобою в сировинної суміші в кількості 15%, цю суміш і виберемо, так як низьке водопоглинання черепка з неї досить прийнятне. При нестачі скла доведеться обмежитися 10% -ної добавкою.

Тепер перевіримо властивості шлікера зі склом. Визначимо плинність. Припустимо, вона виявилася прийнятною, скажімо, 21 с. Але при цьому ступінь загустіння склала 2,7, що забагато. Тобто потрібно чергова добавка - стабілізатор, в якості якого вирішили застосувати соду. Приготуємо шликер з добавкою 0,1% соди. Перевіримо його плинність і загустеваемость.

Перша виявилася дорівнює 20 с, що нормально, а друга знизилася до 2,3, але і це ще забагато. Додамо в шликер ще 0,1% соди, в результаті чого плинність дещо збільшилася (19 с), а значення загустеваемості знизилося до 2,1.

Цей результат нас влаштовує. Значить складу шлікера, з яким доведеться працювати, містить (в% по масі): глина - 84,8; склобій - 15; сода - 0,2 (при вологості шликера 39%). Так само поступають і в інших випадках. Стратегія, яку застосовують при підборі складу сировинної суміші така:

• експериментальна перевірка обраного рішення методом проб і помилок.

Можна сформулювати деякі загальні правила, керуючись якими призначають ті чи інші добавки. Але для початку нагадаємо, якими властивостями повинен володіти гарної якості ливарний шликер для зливного формування:

• вологість 35 ... 40% (чим менше, тим краще);
• плинність 18 ... 22 с;
• ступінь загустіння 1,7 ... 2,2;
• щільність 1,74 ... 1,77.

Додамо, отощающие добавки дозволяється вводити в глину в кількості від 0 до 50%. Критерієм достатності кількості добавок є усадки (повітряна і вогнева). Немає сенсу домагатися повного усунення усадок, досить «відрегулювати» їх так, щоб сума повітряної та вогневої усадки становила не більше 15%.

Пластифікатори в вигляді високопластичний глини (бентоніту) вводять в межах від 7 до 15%. Пластифікатори типу ЛСТ або КМЦ додають в кількості 0,05 ... 0,25%; при більшому вмісті вони можуть різко підвищити ступінь загустіння шликера. Стабілізатори - ЛСТ, КМЦ або сода використовують в таких же кількостях, що й пластифікатори.

Інтенсифікатори спікання (плавні) застосовують в кількості, що дозволяє знизити температуру спікання глини до 850 ... 900 ° С. Зазвичай їх зміст знаходиться в межах 10 ... 20%, але при поєднанні з роллю охляли добавки може доходити і до 50%. Треба врахувати, що значне зменшення температури спікання, а в принципі її можна знизити до 650 ° С, здатне привести до того, що глина при випалюванні недостатньо «пропечеться», зберігши здатність набухати у воді. Тоді керамічну посудину при зберіганні в ньому води через деякий час почне набухати, лущитися, пропускати воду. Часто саме так поводяться квіткові горщики, при виготовленні яких був невірно підібраний склад керамічної маси або вибрана не відповідна складу температура випалу.

Звичайно, надходять і по-іншому, не вдаючись до жодних випробувань. Наприклад, спробують дізнатися, чи не займається хто-небудь по сусідству керамікою. Може майстер поділиться досвідом і розповість, чи потрібні добавки для місцевої твані. І якщо потрібні, то які? При відсутності такого порадника іноді просто пробують різні варіанти. Его буде метод проб і помилок в чистому вигляді, без будь-якої теорії. Але якщо у вас не виявиться необхідних приладів, а досвідом поділитися з вами нікому, доведеться скористатися саме описаним в матеріалі підходом.

Вся стаття:

джерело: idea-master.ru