ЧАСТЬ II. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
ФАРФОРОФАЯНСОВЫХ ИЗДЕЛИЙ
ГЛАВА 12. ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ
1.
Производство твердого фарфора
В зависимости от состава, технологических условий производства и
физико-технических свойств различают изделия из твердого и мягкого
фарфора. Из твердого фарфора изготовляют изделия бытового
(хозяйственного) и электротехнического назначения. К твердому фарфору
причисляют высокоглиноземистый фарфор и другие разновидности. Среди всех
фарфоровых изделий 95% из твердого фарфора.
Сырьевыми материалами для производства фарфоровой посуды являются:
каолины обогащенные для керамических изделий (ГОСТ 21286—75 с изм.);
глины бе-ложгущиеся, высокопластичные Веселовского месторождения (МРТУ
21-40-69), а также Трошковского месторождения высшего и 1-го сортов (РСТ
РСФСР 305-72); глины бентонитовые для тонкой керамики (ГОСТ 7032— 75);
.полевой шпат кусковой для тонкой керамики (ТУ 2\-23Ф1-72)ш, пегматит
(ГОСТ 7030—75 с изм.); песок кварцевый для тонкой керамики (ГОСТ
7031—75)1' глинозем технический (ГОСТ 6912—74 с изм.); доломиты
Мелехово-Федотовского месторождений (ТУ 21-01-135-67); кварциты
вторичные Гусевского месторождения (РСТ РСФСР 432—73); мел природный
обогащенный (ГОСТ 12085—73 с изм.); бой фарфоровый первого и второго
обжига (нераскрашенный).
Массы изделий классического твердого фарфора содержат 50% глинистых
материалов (глины, каолины), ^5% полевого шпата, 25% кварца.
Предварительно кусковые каменистые Матёриалы:
кварц, полевой шпат, пегматит, доломит и мрамор, а в случае загрязнения
и политой фарфоровый бой — промывают в моечном барабане, сортируют и
обжигают при 850—900°С. Затем их измельчают на бегунах с гранитными или
кварцитовыми катками и подом с самоотсе-вом или на бегунах, работающих в
замкнутом цикле с ситом-бурат или вибрационным ситом и магнитным
сепаратором. Полевошпатовые материалы просеивают через сито № 1,25 (37,2
отв/см2), кварц и бой изделий — через сито № 09 (64 отв/см2), кварцевые
отходы каолинового производства — через сито 4 отв/см2.
Тонкое измельчение каменистых материалов производят в шаровых мельницах
мокрого помола при соотношении (по массе) размалываемых материалов,
шаров и воды 1:(1,2—1,8) :1. При каждой загрузке материалов добавляют
мелющие тела соответственно их истираемости: для кремневых шаров —
0,05%, для уралитовых — 0,025% массы мелющих тел за 1 ч работы мельницы.
Помол ведут дифференцированно. Сначала измельчают в течение 2,5—3 ч
кварцевые материалы и бой политых изделий, после этого загружают и
размалывают полевошпатовые материалы и бой изделий первого обжига. Для
ускорения процесса измельчения и повышения механической прочности массы
в воздушно-сухом состоянии рекомендуется добавлять при помоле ССБ в
количестве 1% по массе сухого размалываемого материала.
Глинистые материалы, отходы при сушке и обрезки распускают в воде, чтобы
довести влажность суспензии до 65—70%. Количество отходов сушки и
обрезков не должно превышать 30% общего объема глинистых материалов в
массе. Допускается роспуск глинистых материалов в шаровых мельницах, в
которые их загружают по окончании измельчения каменистых компонентов,
домалывая совместно в течение 2—3 ч.
Суспензии, поступающие из мешалок и шаровых мельниц, перед подачей в
сборники-смесители пропускают через сито № 02 (918 отв/см2). Суспензию
из сборников-смесителей процеживают на виброситах № 009 (3460 отв/см2) и
подвергают магнитному обогащению. Готовая суспензия должна иметь остаток
в пределах 0,5—1% на сите № 0056 (10085 отв/см2).
Готовую суспензию влажностью 55—60% подают в расходные сборники,
оборудованные размешивающими
механизмами. Для облегчения и ускорения процесса
последующей фильтрации суспензию в этих сборниках подогревают до
температуры не более 45° С.
Обезвоживание суспензии до получения массы влажностью 20—25% производят
на фильтр-прессах. Давление фильтрации 1—1,5 МПа. Далее массу проминают
на вакуум-прессах, после чего выдерживают ее в закрытом помещении не
менее 10 сут в условиях повышенной влажности или двукратно проминают на
вакуум-прессах при разрежении не менее 0,06 МПа.
, При подготовке глазури компоненты измельчают в шаровых мельницах путем
совместного помола до величины частиц, характеризующейся остатком не
более 0,02—0,05% на сите № 0056. Влажность глазурной суспензии 45—50%. В
качестве мелющих тел применяют только кремневую гальку диаметром 15—20
мм. Соотношение М:Ш:В составляет 1:1,5:(0,9—1). Глазурную суспензию
процеживают через двойное вибросито № 009 и № 0071 (соответственно 3900
и 6400 отв/см2) и подвергают магнитному обогащению. *
Формуют фарфоровую посуду из пластичной массы в гипсовых,
полихлорвиниловых и других формах на механизированных формовочных
станках, полуавтоматах или автоматах, а также отливают из шликера в
гипсовых формах на литейных машинах или стендах.
Влажность пластичной массы для плоских изделий, формуемых на
полуавтоматах с роликовым шаблоном, должна быть 20—22%, для плоских
изделий, формуемых на шпиндельных формовочных станках, — 22—23%, для
чашек, кружек, пиал, чайников, сахарниц, сливочников, формуемых на
шпиндельных станках,— 24—26%, для крышек и бомз, формуемых на
полуавтоматах,—
19-21%.
При снижении влажности изделий до 12—18% производят их оправку
мелкозернистой шлифовальной шкуркой. Абразивной шкуркой и резаком
оправляют края плоских изделий, а внутреннюю поверхность заглаживают
влажным поролоном только при наличии на ней исправимых дефектов или для
удаления пыли. Подвяленные чашки и кружки выправляют после выемки из
форм. Отделку и приставку ручек, носиков и других деталей производят
вручную или при помощи специальных полуавтоматов. В случае необходимости
подбивку приставленных деталей производят после окончательной сушки.
Сушат изделия в один или несколько приемов:
блюдца—в один, тарелки —в один или два. Длительность сушки в одии прием
2—3 ч. Сушка полых изделий обычно осуществляется в два приема, а при
приставке деталей по «сухому» корпусу изделия — в три. При сушке в два
приема изделия при первой сушке в конвейерной сушилке подвяливаются в
гипсовой форме до влагосо1 держания от 15—17% (чашки, кружки) до 16—18%
(чайники, сахарницы, пиалы и др.). Продолжительность подвялки в формах
от 1 до 2 ч при температуре тепло-носителя от 35—40° С до 65—70° С и
относительной влажности теплоносителя 50—30%. Одностадийная сушка
плоских изделий на гипсовых формах в конвейерных конвективных сушилках
длится 3—4 ч и требует трехкратного количества форм по сравнению с
высушиванием изделий за 1 ч.
Более прогрессивна двухстадийная сушка изделий: на первой стадии —
направленным потоком теплоносителя, нагретого до 70—75° С при скорости
16—17 м/с, на второй — конвективным способом. Досушка плоских изделий
после снятия с гипсовых форм до влажности
1,5—2,5% осуществляется в конвейерной сушилке за 1—1,2 ч при 85—100° С,
а полых изделий за 3 ч при температуре теплоносителя 45—50°С и
относительной его влажности 50—35%.
Перед первым обжигом тонкостенные чашки и блюдца склеивают попарно, что
устраняет возможность деформации и «засорки», повышает плотность садки,
исключает потребность в бомзах. Мастика для склеивания состоит из 33%
клея столярного, 10% глинозема обожженного, 10% кварца молотого, 47%
воды.
Первый обжиг осуществляют в печах непрерывного действия. Влажность
изделий, поступающих на обжиг, не должна превышать 2% при обжиге в
туннельных печах и 1% при обжиге в конвейерных печах. Температура обжига
должна быть 900—1000° С. Печная среда — сильно окислительная.
Продолжительность обжига в туннельной печи 6—14 ч, в щелевой с сетчатым
подом
1—1,2, в щелевой с роликовым подом 3—3,5, вертикальной щелевой 0,5—Л ч.
Расход условного топлива 0,55— 0,65 кг на 1 кг изделий.
Обожженные изделия с небольшими дефектами опг равляют абразивной
шкуркой, отставшие детали повторно приставляют.
Глазурование изделий производят на полуавтоматах
или конвейерных линиях, организуемых по следующим технологическим
схемам: при механизированном способе—очистка полуфабриката от пыли,
глазурование на глазуровочных машинах, зачистка опорных поверхностей
(ножек, краев) на машинах для зачистки глазури, склеивание попарно
изделий для обжига; вручную — очистка полуфабрикатов от пыли, пропитка
опорных поверхностей изделий расплавленным парафином, ручное
глазурование изделий, зачистка опорных поверхностей, склеивание попарно
изделий для обжига.
Нормальная плотность глазурной суспензии для глазурования утельных
изделий в зависимости от водопо-глощения черепка — 1,35—1,42 г/см3, для
глазурования при однократном обжиге высушенных изделий — 1,38— 1,45
г/см3.
Второй обжиг изделий в зависимости от состава массы осуществляют при
1350—1410° С. Считается, что оптимальная температура обжига фарфора
должна составлять 80—85% его огнеупорности.
Политой обжиг по технологическим соображениям делят на пять периодов
(рис. 103). Первый: подогрев до 250—300° С, среда — окислительная,
содержание СО2 5—6%, скорость подъема температуры до 125° С в 1 ч.
Второй: подогрев до 900—940° С, среда — окислительная, содержание СО2
9—14%, скорость подъема температуры 200—250° С в 1 ч и более. Третий:
выдержка при 940—1040° С, среда — сильно окислительная, содержание О2
8-10%, СО2 10—12%, скорость подъема температуры снижают до 12—25° С в 1
ч. Четвертый: период восстановительного огня, температура 1040—1280°С,
содержание СО2 15—17%, 02 0,5—1%, СО + Н2 2—6%,
скорость подъема температуры 30—50° в 1 ч. Пятый: период нейтрального
огня от 1280° С до конечной температуры обжига 1350—1410°С, содержание
С02 16—19%,
О2 0,5—3%, СО 1—2%. Коэффициент избытка
воздуха а= 1,05.
Выдержка изделий при максимальной температуре обжига в течение 1—1,5 ч
способствует повышению содержания жидкой фазы, более равномерному
распределению в ней кристаллических фаз, газовых пузырьков. Выдержка не
должна быть длительной. Однако короткая выдержка при высокой конечной
температуре обжига обусловливает образование крупных, беспорядочно
располагающихся в жидкой фазе игл муллита.
Чрезмерно короткая выдержка не обеспечивает протекания до конца
процессов фарфорообразования и требуемого розлива глазури. При обжиге
фарфоровых изделий в туннельных печах продолжительность выдержки
составляет 3—6% общей длительности обжига.
Аэродинамический режим в туннельной печи следующий: в зоне подогрева —
разрежение, в зоне большого огня — слабо положительное давление, в зоне
охлаждения — положительное давление. В подвагонеточном канале давление
должно быть на 1 Па меньше, чем в печном канале.
Для того, чтобы повысить белезну фарфоровых изделий, снижают температуру
начала окислительной выдержки и скорость нагрева, повышают содержание в
печных газах кислорода, снижают температуру начала восстановительного
периода, повышают концентрацию в печных газах продуктов неполного
сгорания топлива, увеличивают длительность этого периода, удлиняют
продолжительность конечной выдержки при умеренной тем-пературеГХоздание
слегка восстановительной (содержание СО-0,4 процента) газовой среды на
участке первых пяти позиций вагонеток в зоне охлаждения туннельной печи
способствует повышению белизны фарфоровых изделий на 3—4%,
Рис. 103. Кривые обжига в туннельной печи
Обработку обожженных изделий для улучшения их товарного вида и
устранения исправимых дефектов производят в следующем порядке: шлифовка
и полировка краев изделий, обжигаемых на бомзах или склеенных по-парн'о;
шлифовка или зачистка ножек; шлифовка и полировка «засорки», выбоин и
щербин.
Края полых изделий, обжигаемых на бомзах, а также чашек и блюдец,
обжигаемых склеенными попарно, шлифуют и полируют на карусельных
полуавтоматах с помощью абразивных лент следующей зернистости: для
грубой шлифовки — 16—25, для окончательной шлифовки — 10—12, для
полировки — 3—6 мкм.
Ножки тарелок, крупных полых и плоских изделий шлифуют на шлифовальных
станках с помощью абразивных кругов, покрытых синтетическими алмазами
обычной прочности.
«Засорку» на изделиях, а также небольшие щербины и зашибы края
сошлифовывают на шпиндельных станках с помощью кругов из синтетических
алмазов высокой прочности или абразивных кругов марки Э946СТ 19КВ.
Затем изделия сортируют по степени деформации и раскраске.
Рассортированную продукцию маркируют, нанося при помощи штампа товарный
знак (клеймо). Товарный знак ставят по центру дна изделий надглазур-ными
красками с последующим закреплением их обжигом.
Декорируют фарфоровые изделия в основном над--глазурным декором. Для
нанесения декора используют все способы надглазурного декорирования (см.
рис. 96) и их комбинации.
При обжиге изделий с надглазурным декором соблюдают следующий режим
термообработки: обжиг ведут в окислительной атмосфере, температура
обжига должна соответствовать паспортным данным обжигаемых красок,
длительность выдержки при максимальной температуре не менее 8—10 мин,
охлаждение изделий в интервале температур 650—500° С замедляют по
сравнению с другими периодами.
Во время обжига нельзя допускать быстрого повышения температуры в печи,
приводящего к вскипанию красок, более высокой температуры обжига по
сравнению с установленной для данного номера краски, чтобы предупредить
изменение тона краски или полное ее
обесцвечивание вследствие пережога, а также
восстановительной газовой среды, вызывающей закопченность красок
(задымление и сероватость оттенков).
Упаковку, транспортирование и хранение готовых изделений производят в
соответствии с действующей нормативно-технической документацией.