...
Дипломна робота „РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ВИГОТОВЛЕННЯ КЕРАМІЧНИХ ВИРОБІВ” PDF Печать E-mail

Дипломна робота
„РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЇ ВИГОТОВЛЕННЯ КЕРАМІЧНИХ ВИРОБІВ”



З М І С Т
В С Т У П    
1. ОСНОВНІ ВИДИ КЕРАМІЧНИХ ВИРОБІВ   
1.1. Порцеляна   
1.2. Фаянс   
1.3. Тонко-керамічні вироби    
1.4. Напів-порцеляна та низькотемпературна порцеляна   
1.5. Шамот   
1.6 . Гончарні вироби   
1.6.1. Майоліка   
1.6.2. Теракота    
2. МАТЕРІАЛИ, ЯКІ ВИКОРИСТОВУЮТЬСЯ ПРИ ВИГО-ТОВЛЕННІ КЕРАМІЧНИХ ВИРОБІВ   
2.1. Сировина для керамічних виробів   
2.1.1. Збереження сировини   
2.2. Гіпс    
3.ЗАГАЛЬНІ ПИТАННЯ ПРОЦЕСУ ВИГОТОВЛЕННЯ КЕРАМІЧНИХ ВИРОБІВ   
3.1. Формування виробів     
3.2. Оправка відформованих виробів   
3.3. Сушіння відформованих виробів   
3.4. Ангобування   
3.4.1. Короткі відомості про ангоби    
3.4.2. Сировинні матеріали    
3.4.3. Приготування ангобів   
3.4.4. Товщина шару ангоба, його спікливість, умови, що визначають щіплюванність з матеріалами   
3.5. Глазурування   
3.5.1. Короткі відомості про глазурі    
3.5.2. Розрахунок глазурі    
3.5.3. Сирі і фритовані глазурі, приготування глазурі, підготовка матеріалу   
3.5.4. Підбір глазурі   
3.5.5. Глазурі, які використовуються для покриття майоліки та гончарних виробів    
3.8. Виготовлення гіпсових форм   
4. ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДАННІ ПРО РОЦЕС ВИГОТОВЛЕННЯ КЕРАМІЧНИХ ВИРОБІВ (ТЕРАКОТИ)   
4.1. Приготування глиняної маси   
4.2. Виготовлення гіпсових форм   
4.3. Формування виробу   
4.4. Сушіння та оправка виробу   
4.5. Випалювання виробу   
4.6. Покриття виробів захисними декоративними плівками   
ВИСНОВКИ ТА ПРОПОЗИЦІЇ   
Л І Т Е Р А Т У Р А   

Вступ
Виготовлення керамічних виробів – один з древніх видів народного ремесла. З давніх-давен керамічні вироби служили людям. Вони розрізнялись за видом використовуваного матеріалу, складом глазурованого покриття, способом виготовлення, за своїм призначенням. Пластичність матеріалу, його тональність, колористична багатоманітність глазурей, які придають виробам яскраве і сонячне забарвлення, спонукали тому, що керамічні вироби виконували не тільки утилітарну функцію, але й ставали витворами мистецтва. В наш час вироби з кераміки широко використовуються в декоративному оформленні інтер’єрів житлових і виробничих приміщень, місць відпочинку тощо. Керамічні рельєфи, панно, декоративні вази, підсвічники, посуд, чаші, використовуються як окремо, так і в композиціях, створюючи особливий настрій, затишок. Незамінні в побуті керамічні столові блюда, тарілки, чашки, глеки, які при вмілому підборі красиво вписуються в інтер’єр і збагачують його.
Врахувавши все вище сказане та те, що кожен вчитель, в тому числі і випускник спеціальності „Фізика і технології виробництва” зобов’язаний завжди розширювати свої знання із спеціальності, було вирішено досконало ознайомитись із вже існуючими технологіями виготовлення керамічних виробів, освоїти доступні та на їх основі розробити прості та ефективні методи, якими можна користуватись і в звичайних шкільних умовах.
Метою дипломної роботи є вивчення загальних технологій виготовлення керамічних виробів, їх освоєння та розробка  окремих власних її елементів для максимального спрощення і утворення можливості використовувати у шкільних майстернях.
Новизна роботи полягає у тому, що існує дуже мала кількість простих методик виготовлення керамічних виробів, які включають весь процес виготовлення від заготівлі глиняної сировини аж до випалу та покриття декоративними плівками. Ті ж, які існують - пристосовані до особливостей сировини, недоступної нам та повністю не розкриваються у літературі.. Адже кожен майстер-гончар завжди має свої ‘know-how” на різних етапах роботи.
Предметом дослідження є  відпрацювання технологічних процесів усього ланцюжка виготовлення окремих типів керамічних виробів.
Об’єкт дослідження. – врахування фізичних властивостей матеріалів, які застосовуються у технологічних процесах та відпрацювання температурних режимів випалу виробів, їх завершального оформлення.
Робоча гіпотеза полягає в тому, що на перших стадіях освоєння технології виготовлення керамічних виробів варто основну увагу звернути на їх формування у формах-матрицях. Лише після цього можна ускладнювати як створювані макети, так і методи формування виробів.
Практична значимість роботи:
•    Систематизовані літературні відомості про різні типи матеріалів, які застосовуються при виготовленні керамічних виробів, а також методи їх обробки;
•    Освоєні технології виготовлення цілісних та кускових форм-матриць з гіпсу;
•    Відпрацьовано процес підготовки глини та формування виробів з неї;
•    Визначені діапазони часу, необхідні для тужавіння глини, за якого виріб найкраще відділяється від матриці;
•    Проведені процеси сушіння та випалу пробних серій керамічних виробів.
Таким чином, здійснена підготовка методики для проведення всього циклу підготовки й виготовлення керамічних виробів. На цій основі можуть проводитись навчання студентів фізико-математичного (спеціальність „Фізика і технології виробництва”) та педагогічного (спеціальність „Музика і образотворче мистецтво”) факультетів. При потребі є можливість написання навчального посібника для студентів з детальними ілюстраціями всіх процесів.

РОЗДІЛ 1. ОСНОВНІ ВИДИ КЕРАМІЧНИХ ВИРОБІВ
Приймаючи за основу старанність і тонкість обробки керамічних матеріалів, можна останні класифікувати по ступені зернистості й однорідності. Відповідно до такої класифікації всі керамічні матеріали поділяють на дві групи: тонкокерамічні, що відрізняються щільним спеченим чи дрібнозернистим матеріалом однорідної структури, і грубокерамічні, що відрізняються грубозернистим матеріалом неоднорідної структури.
До тонкої кераміки (як було вже зазначене вище) відносять порцелянові, фаянсові і т.п.  вироби. До грубої кераміки - шамотні, гончарні тощо.
Однак чіткої грані між тонкою і грубою керамікою провести неможливо. Візьмемо як приклад  теракоту. Остання являє собою типовий грубокерамічний матеріал. Дійсно, у більшості випадків будівельна теракота має неоднорідну структуру. Однак зустрічаються такі її різновиди, що відрізняються дрібнозернистою однорідною структурою і здебільшого  кремовим фарбуванням. Такого роду теракота може бути віднесена до тонкої кераміки. Застосовується вона для прикраси інтер'єрів, прикладом може служити хоча б декоративна обробка стародавніх камінів і ін.[9]
Термін "художня кераміка" охоплює поняття тонкої і грубої кераміки.

1.1. ПОРЦЕЛЯНА
Порцеляна - це білий щільний, спечений, непроникний для рідин і газів керамічний матеріал з раковистим зламом. Порцеляна просвічує в тонких шарах - 1-3 мм (через такі шари видно, наприклад, силует пальців). Легкі удари дерев'яною паличкою об край порцелянового виробу викликають чистий і тривалий звук специфічної тональності.
Крім білої порцеляни готують фарбовану порцеляну, для чого в порцелянову масу вводять керамічні пігменти.
Виходячи зі складу основних вихідних матеріалів і максимальної температури випалу, порцеляну розділяють на тверду і м'яку.
Тверда порцеляна містить 40-55% глинистої речовини, 20-30% польового шпату, 20-30% кварцу. Температура її випалу складає 1320-1450°С.
М'яка порцеляна містить 20-40% глинистої речовини, 30-60% польового шпату, 20-40% кварцу. Температура його випалу складає 1250-1300°С.
Отже, тверда порцеляна порівняно з м'якою містить більше глинистої речовини і менше польового шпату. Цим і пояснюється вища температура випалу твердої порцеляни (польовий шпат - плавень).
Тверда порцеляна має високу механічну міцність, добрі діелектричні показники, високу термічну і хімічну стійкість. Ці показники зростають з ростом вмісту мулиту, що, у першу чергу, зв'язано зі збільшенням кількості каоліну в шихті. Дійсно, каоліну у твердій порцеляні міститься більше, ніж у м'якій. Однак при вмісті надмірно великої кількості каоліну у твердій порцеляні температура його випалу перевищує температуру, прийняту у виробництві. Матеріал, що містить більш 50% каоліну, обпікається при температурі вище, ніж 1450-1500°С, і являє собою вже не порцеляну, а так звану каолінову масу.
Щільність твердої порцеляни складає 2,3-2,5 г/см3, водопоглинання - до 0,2. Твердість порцеляни по шкалі Мосса складає 6-8, що приблизно відповідає твердості кварцу (твердість кварцу 7). Тверда порцеляна виявляє велику стійкість до дії кислот за винятком плавикової. У випадку тривалого впливу фосфорної кислоти чи лугів краща неглазурована тверда порцеляна.
Механічна міцність м'якої порцеляни приблизно в 1,5-1,7 рази менше твердої. М'яка порцеляна після випалу досить тверда, а назва "м'яка" обумовлена великим ступенем розм'якшення порцеляни в процесі випалу.
Знижений вміст глинистої речовини у м'якій порцеляні при підвищеному вмісті плавнів дає можливість одержати цілком спечену масу вже при температурі близько 1250°С. Присутність великої кількості плавнів у виді польового шпату обумовлює не тільки низьку температуру випалу м'якої порцеляни, але і значно більшу просвічуваність, ніж у твердої.
Розмаїтість плавнів, крім польового шпату, дає можливість визначити кілька видів м'якої порцеляни.[3]
Залежність властивостей порцелянового матеріалу від складу основної шихти. Властивості порцеляни залежать головним чином від змісту основних груп сировинних матеріалів у шихті: каоліну і пластичної глини, кварцу, польового шпату, а також від хімічного і гранулометричного складу цих вихідних матеріалів, від температури і тривалості випалу. При постійному технологічному режимі залежність ряду властивостей порцеляни від складу вихідних матеріалів показана на наступної потрійній діаграмі (мал. 92). Тут область 1 відповідає складу порцеляни з високої термічний стійкістюкістю, область 2 - порцеляні з високою електричною стійкістю, область 3 - порцеляні з високою механічною міцністю.

Структурні елементи порцеляни. Порцеляна являє собою гетерогенну систему, утворену зі склоподібної і кристалічної фази. Дійсно, відповідно до ряду мікроскопічних досліджень були виявлені наступні структурні елементи порцеляни:
1)    склоподібна маса полевошпатового скла, насичена глиноземом (А12О3) і кремнеземом (SіО2);              
2) сплавленні частки кварцу, що не розчинилися в склі;
3)    кристали      мулиту       (3 Al2O3-2 SіО2);
4) пори.
Утворення скла йде, переважно, за рахунок плавлення польового шпату з наступним розчиненням у ньому кварцу (SіО2) і продуктів розкладання каолініту (3 АlОЗ * 2 SіO2). У результаті підвищення вмісту польового шпату підвищується просвічуваність порцеляни. Підвищення температури і тривалості випалу (за інших рівних умов) приводить до збільшення вмісту склоподібної фази в порцеляні і її збагаченні глиноземом і кремнеземом. Звичайно в порцеляні міститься близько 50% (по обсязі) полевошпатового скла.
Склоподібна фаза виконує роль розчинника інших складових частин порцелянової маси, а також пручається деформуючим зусиллям і склеює (цементує) складові частини маси.
Частки кварцу, що не розчинилися в полевошпатовому склі є основною структурною одиницею порцеляни, тому що вони разом із кристалами муллита утворять як би кістяк порцелянового виробу.
Кристали мулиту (3 АlОЗ-2 SіCb) утворяться внаслідок розкладання обезводненого каолініту (метакаолініту), що протікає при температурі 800-900°С. З подальшим підвищенням температури (до 1150-1250°С) продукти розкладання метакаолініту вступають у хімічну взаємодію, у результаті чого утвориться мулит.
Зародження кристалів мулиту робиться помітним близько 1200°С. Подальше підвищення температури, приблизно до 1400°С и вище (тобто  до температури, що відповідає випалу порцеляни), сприяє появі значної кількості мулиту.
Мулит має велику механічну й електричну міцність,, а також високу хімічну стійкість. Крім того, він відрізняється значною термічною стійкістю (має невеликий коефіцієнт теплового розширення). Температура плавлення мулиту дуже високі - (1810-1830°С). Варто вважати, що своїми основними коштовними властивостями порцеляна зобов'язана вмісту у ньому мулиту.
Пори, будучи також структурним елементом порцеляни, знижують його якість (тут маються на увазі переважно замкнуті пори). Вони знижують механічну й електричну міцність порцеляни, її хімічну стійкість, а також просвічуваність і інші коштовні властивості. При випалі найбільша пористість має місце для спікання. Склоподібна фаза в процесі свого утворення заповнює пори, знижуючи при цьому пористість. Однак повне видалення пор неможливо здійснити, тому що в них зосереджуються пухирці газів, присутність яких обумовлена наявністю складових, що володіють властивістю розкладатися при високих температурах з виділенням газоподібних речовин. Видаленню останніх заважає велика в'язкість калієвого полевошпатового скла, що і приводить до виникнення замкнутих порів. Звідси випливає, що при бажанні видалити ці пори, потрібно значно підвищити температуру випалу порівняно з тієї, котра потрібна відповідно до умов виробництва (при цьому полевошпатове скло робиться більш легкорухомим). Але в даному випадку виділення газів з полевошпатового скла супроводжується спучуванням порцелянової маси, що приводить до зниження якості матеріалу.[12]
Види твердої порцеляни. У залежності від характеру застосування тверда порцеляна може бути підрозділениа на три основних види: господарська і художня порцеляна (найрізноманітніші  керамічні вироби, як, наприклад, чайна і столовий посуд, вази, статуетки, барельєфи й ін.). Ці вироби відрізняються білизною, гарною просвічуваністю в тонких шарах, яскравістю і чіткістю нанесених на них малюнків, відсутністю засмічень у матеріалі і глазурі, чистим дзеркальним розливом глазурі, відсутністю навіть незначних перекручувань форми виробу; електротехнічна порцеляна (різні типи ізоляторів). Ця порцеляна відрізняється високими діелектричними властивостями, механічною міцністю, термічною стійкістю; хімічна порцеляна (хімічно стійкий лабораторний посуд і інші вироби, застосовувані для хімічних цілей).
Вихідні матеріали, застосовувані для виробництва твердої порцеляни (господарської і художньої). Вихідними матеріалами для виробництва твердої порцеляни служать три основні групи сировинних матеріалів: пластичні (глинисті матеріали), понижувачі жирності і плавні.
Як  глинисту речовину для одержання високоякісної по білизні порцеляни варто брати чистий каолін. При наявності каоліну з домішками найбільш придатним представляється каолін, для якого допускається вміст шкідливих домішок: Fe2O3<0,6%, TіO<0,6% з величиною зерна, що характеризується залишком на ситі в 10000 отв/см2 не більше 0,8-1,5%.
З огляду на те, що каолін має недостатню пластичність, у порцелянову масу поряд з каоліном вводять високопластичні біловипалювані вогнетривкі глини і пластифікатори (невелику кількість - 4-5% бентоніту й ін.).
Як  опіснюючі матеріали для виробництва порцеляни застосовують кварц (у виді жильного кварцу чи чистих кварцових пісків) і порцеляновий бій.
Як  плавні для виробництва порцеляни застосовують польовий шпат чи пегматит. Іноді для посилення просвічуваності порцеляни до складу маси додатково вводять невеликі кількості доломіту, вапняного шпату й інших плавнів.
Вихідні матеріали для глазурі ті ж, що і для маси, тільки беруться вони у інших співвідношеннях, а саме - переважають плавні у виді польового шпату (полевошпатові глазурі).[12]
Особливості виробництва порцеляни. Висока тонкість помелу непластичних матеріалів у порцеляновому виробництві забезпечує більш високу просвічуваність порцелянового матеріалу і знижує його температуру спікання. Однак надмірне збільшення тонкості помелу може привести до значної усадки при сушінні і випалі і появі тріщин. Точність помолу кварцу і польового шпату характеризується залишком на ситі в 10 000 отв/см2 у межах 1-5%. У результаті дослідних спостережень встановлено, що більш якісну порцеляну одержують у тому випадку, коли кварцові матеріали краще здрібнені, чим полевошпатові.
Формування виробів у порцеляновому виробництві трохи складніше, ніж у виробництві більшості інших керамічних матеріалів, що, у першу чергу, обумовлено невисокою пластичністю порцелянової маси. Часто в порцелянову масу з метою полегшення формування додають клейкі речовини органічного походження. Крім того, у даному випадку необхідно звернути особливу увагу на підбір форми виробів, що повинна бути технологічною (розміри виробу і товщину стінок підбирають з таким розрахунком, щоб не допустити деформації при випалі).
Формування порцелянових виробів художнього і господарського призначення ведеться переважно литтям і пластичним способом.

Дану роботу можна отримати по замовленню!

 

Яндекс.Метрика >