1.3. Характеристика властивостей фарфорових виробів.

До основних споживних характеристик фарфорових виробів відносяться:

• Білизна – еталоном білизни є баритова пластина, білизна якої становить 100%. Білизна фарфору складає 55 – 63%. Білизна фаянсу не нормується стандартом, він може мати відтінки. Це - важливий естетичний показник фарфоро-фаянсових виробів.

• Пористість - це наявність відкритих і замкнутих пор в черепку. Із збільшенням пористості знижується міцність виробів, їх термостійкість і хімічна стійкість, гігієнічність, просвічування, але дещо збільшується білизна.

• Просвічування - відношення світла, що проходить через черепок, до світла, яке падає на черепок. Фарфор повинен просвічуватись при товщині черепка до 2,5 мм. Такі споживчі властивості мають тільки твердий і м’який фарфор.

• Блиск глазурі – спроможність дзеркально відображати світло. Визначається складом глазурі і станом поверхні. Блиск фарфору менший, ніж майоліки. Деякі дефекти знижують блиск до 20%.

• Твердість – характеризує міцність глазурі і визначає спроможність матеріалу протистояти вдавлюванню другого, більш твердого тіла. Твердість глазурі у фарфору у 3,5 разів більша, ніж у фаянсу.

• Механічна міцність - спроможність матеріалу протистояти руйнуванню під дією зовнішніх сил. Керамічні вироби добре протистоять зжиманню, але швидко руйнуються при ударних навантаженнях.

• Термічні властивості – залежать від сировини, властивостей глазурі і її співпадання з черепком по термічному розширенню. Вироби із фарфору більш термостійкі.

• Електричні властивості – вироби із фарфору хороші діелектрики.

• Хімічна стійкість глазурі і надглазурного декору – визначають нешкідливість, гігієнічність виробів, спроможність не руйнуватися під дією води, харчових кислот і лугів. Керамічні вироби вважаються хімічно стійкими.

1.4. Фактори, що формують якість фарфорових виробів.

Якість фарфорових виробів залежить від багатьох факторів. Основними них є сировина і матеріали, технологічний процес, рівень вимог нормативної документації, а також пакування, маркування, умови зберігання. В своїй курсовій роботі я акцентувала увагу на двох основних факторах: це сировина та технологічний процес.

1.4.1 Сировина і матеріали.

Сировинні матеріали, вживані в фарфоровому виробництві, можна розділити на три групи: пластичні (головним чином, глинисті) матеріали; непластічі матеріали (охлялі і плавні); матеріали для глазурі і барвники.

Пластичні матеріали. Пластичними називають матеріали, які, будучи замішані з водою, здатні під впливом зовнішніх впливів приймати потрібну форму і зберігати її після сушки і випалення. У виробництві кераміки використовують глинисті матеріали - глини і каолін.

Глини - це тонкодисперсні гірські породи, які утворюються в результаті механічного та хімічного руйнування гірських порід. При глибокому хімічному впливі води, кисню повітря, вуглекислоти та інших факторів відбувається процес каолінізаціі з утворенням нової речовини - каолініту. В глинах міститься до 80% каолініту, а також кварц, вапняк, польовий шпат та ін. Домішки можуть надавати виробам різні відтінки, тому для тонкої кераміки використовують білі глини з вмістом оксидів заліза і титану від 0,8-1 до 2, 5% (у сумі).

Каолін на відміну від глин складається в основному з каолініту, що забезпечує велику білизну і тугоплавкость виробів. Для виробництва гончарних виробів застосовують жовтуваті глини, які мають достатню пластичність, тому форма виробів при випалі не змінюється.

Глинисту сировину класифікують за дисперсністю: високодисперсну, дисперсну, грубодисперсну; частинки розміром більше 0,5 мм вважаються включенням.

Властивості глинистих матеріалів, від яких залежить технологічний процес, можна поділити на чотири основні групи: водні, механічні, сушильні і термічні (випалювальні властивості глинистих матеріалів).

Водні властивості глинистих матеріалів визначаються розмоканням глин. При розмоканні глини вода проникає в пори між частинками її, відбувається розпад крупних частинок на дрібні, частки набухають, збільшується їх обсяг.

З механічних властивостей глинистих матеріалів найважливішим є пластичність, тобто здатність глинистої маси деформуватися без розривів, тріщин і зберігати певну форму після припинення дії зовнішніх зусиль. Вона залежить від природи глин, форми і розміру часток, кількості рідкої фази. Пластичність регулюється вилежування і вакуумування, введенням кварцового піску і інших речовин.

Сушильні властивості - ступінь повітряної усадки, чутливість до сушки і ін. Лінійні розміри виробів з глини змінюються при сушінні. Зазвичай усадка при сушінні становить 2-8%, що сприяє відділенню виробів від гіпсових форм. Величина усадки залежить від режиму сушіння: при повільній сушці вона більше. Чутливість глин до сушіння характеризує їх стійкість до утворення тріщин, тріщини утворюються внаслідок неоднакової усадки виробу в різних напрямках (по поверхні). При додаванні матеріалів усадка зменшується.

Термічні властивості матеріалів проявляються в процесі нагрівання (випалу) фарфорових виробів. Найважливіші термічні властивості - вогнетривкість, спікання, вогнева усадка.

Вогнетривалість - це здатність глинистих матеріалів витримувати високі температури не розплавляючись. Залежно від вогнетривалості глинисті матеріали ділять на легкоплавкі (нижче 1350° С), тугоплавкі (1350-1580°С), вогнетривкі (вище 1580°С). Легкоплавкі глини використовують для виробництва будівельної цегли, черепиці, гончарних виробів, тугоплавкі - для порцеляни та фаянсу, а вогнетривкі глини - для технічної кераміки.

Спікання характеризує здатність глин ущільнюватися з утворенням щільного черепка (з водопоглинанням не більше 5%).

Непластичні матеріали. Охлялі матеріали застосовують для зменшення деформації, розтріскування, усадки виробів при тепловій обробці глинистих матеріалів. Як відчеплення глинистої маси застосовують кварцовий пісок тонкого помелу, з невеликим вмістом оксидів заліза (0,2-0,3%). Наявність оксидів заліза в сировині викликає утворення темних плям мушок. Крім піску, для відщеплення глин застосовують шамот (обпалену глину), шлаки, бій керамічних виробів та ін.

Плавні – це речовини, які при взаємодії з сировинними матеріалами шихти утворюють легкоплавкі з'єднання. Їх вводять до складу маси для зниження температури випалу, так як температура плавлення їх 1200-1290°С. Вони сприяють розчиненню інших мінералів, ущільнюють черепок, збільшують щільність, міцність, просвічуваність обпалених виробів, зменшують пористість. Як плавнів застосовують польовий шпат і пегматит.

Керамічні фарби – це є оксиди металів, які при випаленні випалюються до поверхні виробів. До складу керамічних фарб входять і легкоплавні (флюси), які сприяють кращому зчепленню фарби з черепком виробу. Фарби бувають надглазурні і підглазурні.

Надглазурні фарби наносять на попередньо обпалені і покриті глазур'ю вироби. Як пігменти застосовують оксиди кобальту, хрому, міді, рідко земельних металів; надглазурні фарби яскраві, блискучі, різноманітних кольорів.

Підглазуровими фарбами покривають висушені або тільки обпалені вироби. Вони повинні бути термостійкими, тугоплавкими, так як закріплюються одночасно з закріпленням глазурі - на фарфорових виробах при температурі 1250 - 1410 ° С.

Прикрашають фарфорові вироби люстрами, які надають поверхні красивий металевий блиск, райдужні переливи.

Підготовка сировинних матеріалів і приготування керамічної маси. Підготовка сировинних матеріалів полягає в їх очищення та через подрібнення. . Пластичні матеріали (глина, каолін) знаходяться в массоприготувальних цехах у вигляді порошків, грудок різного розміру. Перед змішуванням з непластичними матеріалами глини розпускають у воді і отримують суспензію, яку проціджують через сита. Одночасно проводять сепарацію залізовмісних матеріалів; при мокрій сепарації видаляється до 80% вільного заліза, що запобігає появі дефекту мушка. Непластичні матеріали знаходять на заводі також з більшою кількістю домішок, різних за величиною. Для кращого сортування та подрібнення їх нагрівають (до 1000°С), а потім різко охолоджують. Матеріал подрібнюють спочатку з допомогою бігунків (котків) з граніту, а потім в мокрому вигляді в кульовому млині. Способи приготування маси повинні забезпечувати постійне співвідношення матеріалів, які входять в шихту, їх вологості, формуючих властивостей; порушення цих умов призводить до появлення дефектів. Керамічну масу готують із сухих порошків (для вогнетривів, цегли) або рідким способом. Для того, щоб маса мала високу ступінь однорідності, її готують з суспензій шляхом змішування. В шаровий млин, де подрібнювались непластичні матеріали, додають глину, каоліни; через 5-8 год утворюються тонкодисперсні матеріали. Отриману суспензію проціджують, зневоднюють до вологості 18-25% (для пластичного формування) або 36% (для відливання в форм). Склад різних частин маси, отриманої в камерних фільтр-пресах, неоднорідний, крім того, в масі міститься велика кількість повітря. Для поліпшення властивостей формувального складу масу вирівнюють, проводять гомогенізацію. Раніше це досягалося тривалим вилежування (до двох тижнів).

Формування та сушка виробів.

При виробництві тонкої кераміки в залежності від форми виробів використовують три основні методи формування: формування з пластичної маси у формах (гіпсових, стальних, пластмасових); формовання з рідкої маси (шлікера); пресування з порошкоподібної маси (щільного тіста). Формування пластичної маси з вологістю 23-28% застосовують для виробництва посуду з фарфора. Вироби, що мають форму тіл обертання (тарілки, блюдця), виготовляють у гіпсовій формі. На гіпсову форму укладають заготовку, форма обертається, виріб формується шаблоном, який поступово опускається. Під дією шаблону маса розподіляється по поверхні форми, а надлишок її виходить назовні . Гіпсову форму знімають з верстата, виріб через 10-15 хв відділяється від форми, і його направляють на сушку. Виробництво помітно підвищується при використанні верстатів з нерухомою гіпсової формою і обертовим шаблоном, роликом, який поступово розгортає глиняну масу. 3 останнім часом стали застосовувати форми з порошкоподібного поліхлорвінілу і ролики з гідрофобних пластмас, що дозволило підвищити оборотність форм в 4-7 разів при зменшення їх маси в 2 рази. Пластичним формуванням отримують вироби з невеликою кількістю повітряних включень, щільною й однорідною структурою, формування не вимагає великих зусиль, тому формувальні автомати і напівавтомати прості за конструкцією, високопродуктивні. Але цим методом неможливо покращити вироби складної форми, наприклад чайники, чашки. Формування з рідкої маси (лиття) засновано на тому, що шлікер (текуча густа керамічна маса) здатний віддавати воду пористії гіпсовій формі з утворенням на її поверхні щільного шару. Шлікер повинен бути однорідною сумішю і повинен містити мінімальну кількість води, мати невисоку в'язкість і проходити у вузьких місцях форми. При дотримання цих умов відходи при формуванні мінімальні. Вологість шлікера для фаянсу 29-30%, для фарфору - 32-34%. Вироби виготовляють двома способами - зливним і наливним .Зливним способом отримують чашки, чайники, цукорниці та інші порожнисті вироби. Шлікер заливають у форму і залежно від товщини черепка витримують в ній кілька хвилин. При наливному способі шлікером заповнюють порожнину між двома або кількома роз'ємними формами. Цим способом одержують вироби різної товщини, більшість розмірів (скульптури), а також приставні ручки для чайників, чашок і ін. Відливанням з рідкої маси виробляють чашки для чайних і кавових сервізів з дуже тонкими стінками. З маси вологістю 8-11% виготовляють товстостінні з вироби, методом напівсухого пресування в пресформах.

Швидкість сушки багато в чому залежить від сировини, способу формування і форми виробів. Наприклад, вироби кулястої форми висихають рівномірно, а вироби з гострими кутами, з тонкими стінками сохнуть нерівномірно, при цьому можуть утворитися дефекти. В даний час широко застосовують сушку гарячим повітрям, інфрачервоними променями, струмами високої частоти, ультразвуком та іншими способами; час сушки скоротився до декількох хвилин, особливо при підвищеній температурі (до 140°С). Вологість висушених виробів не більше 3%, великих - до 0,5%. Після сушіння вироби піддають оправці, тобто видаляють сліди форми, нерівності поверхні та інші дефекти.

Випал і глазурування фарфорових виробів

Основні властивості фарфорових вироби набувають у процесі випалу. Випал порцелянових виробів відбувається у дві стадії: перший випал – попередній ( утельний), другий - политий (після глазурування). Утельний випал необхідний для додання черепку достатньої міцності і для зручності подальшої обробки (глазуровання). При другому випалі - политому - закріплюється глазур, черепок остаточно спікається і набуває необхідні властивості. Перший випал протікає при температурі 900-1000°С. На початку відбувається видалення вологи, розкладання компонентів, а потім спікання черепка. При порушенні режиму можливі різні деформації виробів. Після першого випалу вироби сортують, легкими ударами визначають їх цілість.

Глазур'ю вироби покривають зануренням, обливанням, пульверизацією. Після глазурування з ніжки (або верхнього краю) вироби зчищають від тютюну глазурі щоб уникнути сплавлення її з підставкою. Политий випал фарфору протікає при температурі 1350 - 1400°С. Порушення режиму цього випалу викликає такі дефекти глазурі, як брижі, капи, хвилястість, кратер і ін. Вироби з фарфору без розділок називаються «білизна». Для випалу кераміки використовують різні печі, які відрізняються від раніше застосовувальних горнів високими виробництвом і ступенем автоматизації.

Декорування фарфорових виробів

Художня цінність фарфорових виробів визначається гармонійним поєднанням матеріалу, форми предмету і оздоблення . Художники прагнуть поєднувати виразну форму і розпис кераміки з функціональною доцільністю і сучасною технологією. Декорують фарфорові вироби при формуванні (рельєфами н поглибленими візерунками), а також завдяки нанесеним фарфоровими фарбами і декоративним глазурям. Фарфорові фарби наносять кистю (вусик, відводка, стрічка, живописні малюнки, оброблення) і напів механізованим способом (криття, трафарет, печатку, штамп, фотокераміка). Нерідко па одному виробі знаходиться декілька видів декору, що додає велику виразність виробам.

Вусик, відводка, стрічка - смуги, які наносять фарбою або золотом. Ширина вусика до 1 мм, відводки - 1-3, стрічки - від 4 до 10 мм. Відводку наносять пензлем на турнетках (підставки), що приводяться в обертання двигуном. Процес нанесення ліній на вироби, що мають форму тіл обертання (чашки, кружки, блюдця тощо), механізований, однак ручки, носики, різні виступаючі деталі розфарбовують вручну.

Живописні малюнки можна розділити за художньою цінністю, складністю, трудомісткостю на кілька груп: ручні малюнки на виробах масового випуску - нескладні, є доповненням до інших оброблень (трафаретом, деколлю); малюнки середньої складності - один і той же малюнок, зазвичай рослинного мотиву, багаторазово повторюється; високохудожні малюнки - виконані кількома фарбами, оригінальною тематикою, з назвами («Червона гвоздика», «Ранок», «Золотистий»), застосовуються для подарункових наборів, сервізів. Від інших рздоблень живописні малюнки відрізняються наявністю слідів (мазків) кисті, пера, і, крім того, однакові малюнки на однотипових виробах можуть дещо різнитися, так як неможливо відтворити їх абсолютно точно. Види жавописних малюнків: арабеска - вузький бортовий орнамент; пестріння рельєфу - часткове розмальовування рельєфу для підкреслення окремих деталей; промазка рельєфу - рельєф повністю покритий фарбою; домальовування - є додаткові штрихи до основного малюнку (часто до деколі); оброблення медальйона - виділенння кордону медальйонах.

Криття - вироби покривають фарбою за допомогою пульверизатору (аерографа). Криття розрізняють суцільне, таке, що сходить, напівкриття і з прочищенням. Криття називається суцільним, коли борт тарілок, корпус штучних виробів (чашок, чайників, цукорниць тощо) покриваються рівномірним шаром фарби. Поверхність блюдця також покривається повністю, за винятком місце для чашки. При нисхідному критті роблять поступовий перехід від сильного тону фарби до слабкого. Напівпокриттям називається суцільне покриття фарбою шириною більше 20 мм. Якщо в суцільному надглазурному покритті залишені незафарбовані ділянки (край виробу, медальйон, малюнок у вигляді горошку та ін), то це криття з прочищенням. Трафарет - це малюнок, який наносять за допомогою пульверизатора через трафарет. Трафарети виготовляються з тонких листів фольги, та інших матеріалів, являють собою гнучкі пластинки з прорізами, що відтворюють малюнок. При використанні одного трафарету виходить одноколірний малюнок, кількох трафаретів - багатоколірний. Трафарети повинні щільно прилягати до поверхні, щоб фарба не попадала під них, інакше контур малюнка буде розпливчастим. Малюнок, нанесений трафаретом, з різко окресленими гранями, площинний, без тональних переходів, як би розчленований тонкими лініями.

Друк - графічний, переважно одноколірний малюнок, одержаний за допомогою гравірувального валу (пластини). На тонкий папір (типу цигаркового) наносять малюнок, потім вологий відбиток обережно накладують на виріб, притискають губкою і прокочують валиком. На виробі залишається відбиток, який потім обпалюють. В даний час застосовують механізований спосіб нанесення друку за допомогою еластичного конуса, який залишає малюнок на поверхні виробу. Друкований малюнок контурний, на ньому помітні рисочки, дрібні штрихи. Друк часто доповнюють іншими малюнками. Штамп - один з найпростіших способів декорування фарфових виробів. Це одноколірний малюнок, найчастіше доповнює інші малюнки. Ручним способом штамп наносять спеціальним штемпелем. Штемпелі, прижимають, до розтертого на склі тонкому шару фарби або препарату золота, а потім, злегка натискаючи, прикладають до виробу. Для нанесення бортового орнаменту часто застосовують штемпельнтй ролик.

Використовують також напівавтомати, у яких желатинова подушка періодично набирає фарбу і переносить її на виріб; продуктивність їх - до 500 шт. на годину.

Декалькоманія (деколь) - одноколірний або багатофарбовий малюнок, що наноситься на виріб за допомогою перекладних малюнків. Малюнки на папері отримують двома способами - літографічним або методом шовкографії. Літографські деколь наносять за наступною схемою: печатні малюнків на спеціальній швидко розмокає папері; нанесені на поверхню виробу спеціальної клейкої мастики; розмочування у воді протягом 1-2 хв паперу з нанесеним малюнком; накладення на виріб малюнка і відділення папери; розгладження перекладеного малюнка від центру до країв, так як при надлишку повітря і води під малюнком деколь розривається при випалюванні; випал при температурі 775-820°С. Малюнок, нанесений методом літографський деколі, не дуже яскравий, на ньому помітні сліди точок, штрихів.

Методом шовкографії наносять зсувну деколь. Цей спосіб дозволяє спростити процес нанесення малюнка (не потрібні такі операції, як нанесення і видалення мастики), а також печатати малюнок будь-якої складності, причому він виходить більш щільний, рельєфний, яскравий. Велике значення має режим випалу, так як при неправильному виробі температури (790 С) лак, мастика згортаються, що викликає збірку деколі.

Шовкографія - нанесення малюнка безпосередньо на виріб за допомогою сітчастих трафаретів. Фарбу продавлюють через отвори спеціальної раклею, роликом. Сітку трафарету виготовлять з капрону або іншій синтетичної тканини. Методом шовкографії отримують яскраві, соковиті, рельєфні зображення високих груп розділок.

Фотокераміка не отримала великого поширення, оскільки це складний і тривалий процес. У теперішній час малюнки фотокераміки в основному коричневого кольору, проте з розвитком кольорової фотографії відкриваються нові можливості декорування виробів. Цим методом користуються в основному для нанесення портретів, різних пейзажів.

За характером розташування і кількості прикрас на виробі розрізняють малюнки букетом - з кількістю малюнків або лепків до трьох включно; розкидані - п'ять і більше малюнків і ліпленнь; розкидані з великим букетом - наносять на вироби столового асортименту, в центрі великий букет - чотири и більше ліпленнь або малюнків; бортові – орнаментальна безперервне прикраса, найчастіше по краю виробу; суцільні - це прикраси, що наносяться на всю внутрішню або зовнішню поверхню, наприклад по всьому борту тарілок , блюдець до нижнього вигину.

Крім фарб, для надглазурування і підглазурвання декорування застосовують препарати рідкого і порошкоподібного золота і срібла. Препарат рідкого золота містить від 10 до 15% металу . Після нанесення і випалу при температурі 600-800°С виходить дзеркальна блискуча плівка товщиною 0,1 мм. У якості в'яжучих речовин застосовують бензол, скипидар та ін Для отримання матової плівки змінюють концентрацію препарату і вводять добавки інших металів. Іноді по матовому золоту виконують гравірувальний малюнок - ц и р о в к у.