Что собой представляет керамогранит (фарфор), рассказываем подробно. 21.03.2022 – Расположен в: ПЛИТКА

Термин «фарфор» относится к широкому спектру керамических изделий, которые были обожжены при высоких температурах для достижения стеклообразных или стеклянных свойств, таких как прозрачность и низкая пористость. Среди наиболее известных фарфоровых изделий — столовый и декоративный фарфор, химическая посуда, зубные коронки, электрические изоляторы. Обычно белый или не совсем белый, фарфор выпускается как в глазурованном, так и в не глазурованном вариантах, причем бисквит, обожженный при высокой температуре, представляет собой самый популярный неглазурованный вариант.

Твердая паста или «настоящий» фарфор возникла в Китае во времена династии Тан (618–907 гг. Н.э.), при этом, однако высококачественный фарфор, сравнимый с современными изделиями, появился только во времена династии Юань (1279–1368 гг. Н.э.). Ранний китайский фарфор состоял из каолина (фарфоровой глины) и пегматита, крупнозернистого гранита. Фарфор был неизвестен европейским гончарам до завоза китайских изделий в средние века. Европейцы пытались копировать китайский фарфор, но, не имея возможности проанализировать его химический состав, смогли имитировать только его внешний вид. Смешав стекло с оксидом олова, чтобы сделать его непрозрачным, европейские мастера попытались соединить глину и матовое стекло. Эти альтернативы стали известны как фарфор с мягкой пастой, стекловидный или искусственный фарфор. Однако, поскольку они были мягче настоящего фарфора, а также дороги в производстве, усилия по разработке настоящего фарфора продолжались. В 1707 году двум немцам по имени Эренфрид Вальтер фон Чимхаус и Иоганн Фридрих Боттгер удалось соединить глину с молотым полевым шпатом вместо использовавшегося ранее матового стекла.

Позже, в восемнадцатом веке, англичане еще больше усовершенствовали рецепт фарфора, когда они изобрели костяной фарфор, добавив золу от костей крупного рогатого скота к глине, полевому шпату и кварцу. Хотя костяной фарфор обжигают при более низких температурах, чем настоящий фарфор, костяная зола, тем не менее, позволяет ему стать прозрачным. Поскольку его также легче изготовить, труднее расколоть и он прочнее твердого фарфора, костяной фарфор стал самым популярным типом фарфора в Соединенных Штатах и ​​Великобритании (европейские потребители по-прежнему отдают предпочтение твердому фарфору).

Сырье

Основными компонентами фарфора являются глины, полевой шпат или кремень и кремнезем, все они характеризуются небольшим размером частиц. Для создания разных видов фарфора мастера комбинируют это сырье в различных пропорциях, пока не получат желаемые свойства сырого (необожженного) и обожженного.

При этом состав глины варьируется в зависимости от того, где она добывается и как!

Для изготовления фарфора сырье, такое как глина, полевой шпат и кремнезем, сначала измельчают с помощью щековых дробилок, молотковых и шаровых мельниц. После очистки для удаления материалов неподходящего размера смесь подвергается одному из четырех процессов формования — формованию мягкого пластика, формованию жесткого пластика, прессованию или литью — в зависимости от типа производимой посуды. Затем посуда проходит этап предварительного обжига, биск-обжиг, а также подвергается обработке, при этом все глины витрифицируются (развивают стекловидность) только при очень высоких температурах, если они не смешиваются с материалами, порог стеклования которых ниже. Однако, в отличие от стекла, глина огнеупорна, а это означает, что она сохраняет свою форму при нагревании. По сути, фарфор сочетает в себе низкую пористость стекла со способностью глины сохранять свою форму при нагревании, что делает его легко формируемым и идеальным для домашнего использования. Основными глинами, используемыми для изготовления фарфора, являются фарфоровая глина и шариковая глина, которые состоят в основном из каолината, водного силиката алюминия.

Полевой шпат, минерал, состоящий в основном из силиката алюминия, и кремень, тип твердого кварца, действуют как флюсы в массе или смеси фарфора. Флюсы снижают температуру образования жидкого стекла во время обжига до 1835–2375 градусов по Фаренгейту (1000–1300 градусов по Цельсию). Эта жидкая фаза связывает зерна тела вместе.

Кремний представляет собой соединение кислорода и кремния, двух самых распространенных элементов в земной коре. Его сходство со стеклом видно в кварце (его кристаллическая форма), опале (его аморфная форма) и песке (его нечистая форма). Кремнезем является наиболее распространенным наполнителем, используемым для облегчения формовки и обжига тела, а также для улучшения свойств готового изделия. Фарфор может также содержать оксид алюминия, соединение алюминия и кислорода, или тела с низким содержанием щелочи, такие как стеатит, более известный как мыльный камень.

Как осуществляется производственный процесс по изготовлению фарфора?

После выбора сырья и взвешивания требуемых количеств они проходят ряд этапов подготовки. Сначала их измельчают и очищают. Затем их смешивают вместе перед тем, как подвергнуть одному из четырех процессов формования: формованию мягкого пластика, формованию жесткого пластика, прессованию или литью; выбор зависит от типа производимой посуды. После того, как фарфор был сформирован, он подвергается окончательной очистке, обжигу бисквита, перед глазурью. Глазурь — это слой декоративного стекла, нанесенный на керамическую массу и обожженный. Завершающим этапом производства является обжиг, этап нагрева, который происходит в печи, называемой печью для обжига.

Измельчение сырья

1 Сначала частицы сырья измельчаются до нужного размера, что предполагает использование различного оборудования в ходе нескольких стадий дробления и измельчения. Первичное дробление производится в щековых дробилках с вращающимися металлическими щеками. Вторичное дробление уменьшает размер частиц до 0,1 дюйма (0,25 сантиметра) или менее в диаметре с помощью мульчеров (колеса со стальными шинами) или молотковых дробилок, быстро движущихся стальных молотков. Для тонкого измельчения мастера применяют шаровые мельницы, состоящие из крупных вращающихся цилиндров, частично заполненных стальными или керамическими мелющими телами сферической формы.

Очистка и смешивание

2 Ингредиенты проходят через серию сит для удаления любых материалов слишком крупного или недостаточного размера. Сита, обычно работающие в наклонном положении, подвергаются механической или электромеханической вибрации для улучшения потока. Тело должно быть сформировано влажным, при этом, после этого ингредиенты смешиваются с водой для получения желаемой консистенции. Затем магнитная фильтрация используется для удаления железа из шламов, как называются эти водные смеси нерастворимого материала.

Интересный факт:  железо широко распространено в большинстве глин!

После бисквитного обжига фарфоровые изделия проходят операцию глазурования, при которой наносится соответствующее покрытие. Глазурь можно наносить краской, окунанием, заливкой или распылением. Наконец, посуда проходит этап обжига в печи или печи для обжига. После охлаждения фарфоровая посуда готова. По итогу образуется нежелательный красноватый оттенок тела, если он окисляется, важно удалить его перед обжигом. Для формирования корпуса в сухом виде, обычно используются оболочковые смесители, ленточные смесители или интенсивные смесители.

Формирование тела

Далее формируется корпус фарфора. Это можно сделать одним из четырех способов, в зависимости от вида производимой посуды.

Мягкое пластическое формование, где глина формуется ручным формованием, метанием колеса, отсадкой или прессованием. При метании колеса гончар кладет желаемое количество тела на колесо и формирует его, пока колесо вращается. При отсадке глину укладывают на горизонтальную гипсовую форму нужной формы. Эта форма формирует одну сторону глины, в то время как нагретая матрица опускается сверху, чтобы сформировать другую сторону. При прямом прессовании глина помещается между двумя гипсовыми формами, которые придают ей форму, вытесняя воду. Затем форму отделяют, применяя вакуум к верхней половине формы и давление к нижней половине формы. Затем к верхней половине прикладывается давление, чтобы освободить сформированное тело.

жесткое пластическое формование, которое используется для формирования менее пластичных тел. Тело продавливается через стальную матрицу для получения колонны одинакового обхвата. Его либо нарезают до нужной длины, либо используют в качестве заготовки для других операций формования.

прессование, которое используется для уплотнения и придания формы сухим телам в жестких штампах или гибких формах. Существует несколько видов прессования в зависимости от направления давления. Одноосное прессование описывает процесс приложения давления только с одного направления, тогда как изостатическое прессование влечет за собой одинаковое приложение давления со всех сторон.

шликерное литье, при котором суспензию заливают в пористую форму. Жидкость отфильтровывается через форму, оставляя слой твердого фарфорового тела. Вода продолжает стекать из отлитого слоя до тех пор, пока слой не станет жестким и его можно будет удалить из формы. 

Если избыточная жидкость не сливается из формы, всему материалу дают затвердеть, процесс известен как сплошное литье.

Биск-обжиг.

После формирования фарфоровые детали обычно подвергают обжигу бисквита, что влечет за собой их нагрев при относительно низкой температуре для испарения летучих загрязняющих веществ и сведения к минимуму усадки во время обжига.

Остекление.

После измельчения сырья для глазури его смешивают с водой. Как и суспензия для тела, суспензия глазури просеивается и проходит через магнитные фильтры для удаления загрязняющих веществ. Затем его наносят на изделия посредством окраски, заливки, окунания или распыления. Различные типы глазури могут быть получены путем изменения пропорций составляющих ингредиентов, таких как оксид алюминия, кремнезем и кальций. Например, увеличение содержания оксида алюминия и уменьшение содержания кремнезема дает матовую глазурь.

Обжиг.

Обжиг — это еще один этап нагрева, который может выполняться в одном из двух типов печи для обжига. Печь периодического действия состоит из единственной, футерованной огнеупором, герметичной камеры с отверстиями для горелок и дымоходами (или электрическими нагревательными элементами). Она может обжигать только одну партию посуды за раз, но она более гибкая, поскольку цикл обжига можно настроить для каждого продукта. Туннельная печь представляет собой огнеупорную камеру длиной несколько сотен футов и более. В нем постоянно поддерживаются определенные температурные зоны, при этом посуда перемещается из одной зоны в другую. Как правило, изделия поступают в зону предварительного нагрева и проходят через центральную зону обжига перед тем, как покинуть печь через зону охлаждения. Этот тип печи обычно более экономичен и энергоэффективен, чем печь периодического действия.

В процессе обжига происходят различные реакции. Сначала выгорают примеси на основе углерода, выделяется химическая вода (при температуре от 215 до 395 градусов по Фаренгейту или от 100 до 200 градусов по Цельсию), а карбонаты и сульфаты начинают разлагаться (при температуре от 755 до 1295 градусов по Фаренгейту или от 400 до 700 градусов по Цельсию). Образуются газы, которые должны выйти из посуды. При дальнейшем нагревании некоторые минералы распадаются на другие фазы, а присутствующие флюсы (полевой шпат и кремень) реагируют с разлагающимися минералами с образованием жидких стекол (при температуре от 1295 до 2015 градусов по Фаренгейту или от 700 до 1100 градусов по Цельсию). Эти стеклофазы необходимы для усадки и склеивания зерен. После достижения желаемой плотности (более 2195 градусов по Фаренгейту или 1, 200 градусов Цельсия) посуду охлаждают, что вызывает затвердевание жидкого стекла, тем самым образуя прочную связь между оставшимися кристаллическими зернами. После охлаждения фарфор готов.

Контроль качества.

Характер сырья важен для поддержания качества в процессе производства. Химический состав, минеральная фаза, гранулометрический состав и площадь коллоидной поверхности влияют на свойства фарфора в обожженном и не обожженном состоянии. В случае необожженного тела оцениваются такие свойства, как вязкость, пластичность, усадка и прочность. При обжиге фарфора измеряют прочность, пористость, цвет и тепловое расширение. Многие из этих свойств отслеживаются и контролируются во время производства с использованием статистических методов. Как сырье, так и параметры процесса (например, время измельчения и давление формования) можно регулировать для достижения желаемого качества.

Будущее.

Высококачественные произведения искусства из фарфора и столовая посуда будут и впредь способствовать развитию культуры. Усовершенствования в производстве будут продолжать повышать как производительность, так и энергоэффективность. Например, немецкий производитель печей разработал сборную туннельную печь для быстрого обжига высококачественного фарфора менее чем за 5 часов. Характерный внешний вид достигается за счет частичного восстановления атмосферы при максимальной температуре обжига 2555 градусов по Фаренгейту (1400 градусов по Цельсию). В печи используются высокоскоростные горелки и автоматическая система управления, которые производят 23 000 фунтов (11 500 кг) фарфора за 24 часа.

Производителям фарфоровых изделий, возможно, также придется активизировать усилия по переработке из-за ужесточения экологических норм. Хотя необожженный лом легко перерабатывается, обожженный лом представляет собой проблему. Механически прочный и поэтому трудно разрушаемый, он обычно выбрасывается на свалки. Однако предварительные исследования показали, что обожженный лом может быть повторно использован после термической закалки (когда лом повторно нагревается, а затем быстро охлаждается), что делает его менее прочным и легче разрушаемым. Затем лом можно использовать в качестве сырья.

Фарфор, по-видимому, играет более важную роль в технических приложениях. Недавние патенты были выданы японским и американским компаниям в области электрических изоляторов и зубных протезов. Японский производитель NGK Insulators, Ltd. разработал высокопрочный фарфор для электрических изоляторов, а компания Murata Manufacturing Co. разработала низкотемпературные фарфоровые компоненты для электронных приложений.

В нашем интернет-магазине вы можете купить СВП недорого с организованной доставкой, по этой причине, если вам понадобится наше изделие, позвоните или напишите нам, мы будем рады сотрудничеству!

Если вы хотите прочесть интересные статьи про стройку, сделать это вы можете на нашем сайте “Школа Пола”.