Кераміка. Технологічні операції виготовлення кераміки.
Слово «кераміка» походить від грецького «Keramos», що означає «глина». «Кераміка» позначає вироби з сумішей глин, піску інших природних матеріалів. Після приготування суміші надається потрібна форма, після чого заготівлі опікаються за високої температури. Кераміка - те й одне із найбільш сучасних американських і передових матеріалів, спеціальні керамічні матеріали одержують всі ширше поширення будівництві, електронній промисловості для, машинобудуванні, цієї галузі. Кераміка теж одна з найдавніших опоряджувальних матеріалів.
У кожній країні, у кожному культурі існували свої особливі гончарні маси, техніки глазуровання і розписи. Виробництво керамічних виробів із обпаленої кольорової глини з крупнопористим черепком, покритих глазур'ю, існувало кілька тисячоліть у Єгипті, Вавилоні та країнах Стародавнього Сходу. У середньовіччя дана техніка проникла із багатьох країн Середньої, Центральній Азії та Передній Азії до Європи.
Єгиптяни раніше від інших народів розвинули свою кераміку. Однією з найдавніших виробництв в Єгипті було гончарне: глиняні горщики з грубої, погано перемішаної глини.
Найдавніші єгипетські цеглини, жовтого кольору, знайдено в пірамідах Мемфиса; вони висушені сонцем, та все ж добре збереглися. Крім лідерів, були чорні цеглини з суміші глини з рубаною соломою. Обпалювання цеглини з'явилися близько 2800 років до нашої ери. Пізніше на цеглинах для пірамід видавлювалося рельєфом ім'я фараона у вигляді дерев'яного штампа. Колір кераміки залежав від сорти глини, обличкування (>ангоба) і випалу. Для її виготовлення вживали глину переважно двох сортів: коричнево-сірого кольору, з досить великою кількістю домішок (органічних, залізистих і піску), яка за випалюванні набувала червоні-червону-червоне-червона-коричнево-червоний колір, і сіру вапняну майже без органічних домішок, що стає після випалу різні відтінки сірого кольору, буру і жовтаву забарвлення. Перший сорт глини зустрічається у долині Ніла, другий - лише небагатьох місцях, насамперед у сучасних центрах гончарного виробництва.
Кераміка - це і архітектурно-будівельні матеріали (цегла, черепиця, кахлі, обличкувальні плитки, димарі, плитки для підлоги, будівельні перекриття та ін.); кераміка - це і техніка (ізолятори, вогнетриви, труби, теплоізоляційні вироби, деталі для електро- й радіотехнічної промисловості, ракетного виробництва, атомної енергетики, автомобілебудування, квантової оптики тощо);
кераміка - це і мистецтво (скульптура, вази, іграшки, сувеніри, мозаїка, ліпні декоративні вставки, панно та ін.);
кераміка - це і наш побут, повсякденний посуд (майоліковий, порцеляновий, фаянсовий);
кераміка - це і дорожні вироби (мостовий клінкер), і санітарно-будівельні, і ще чимало інших важливих речей.
Технологія виготовлення керамічних виробів, незважаючи на різноманітність асортименту, що випускається за властивостями, формами і призначенням є загальною й включає наступні технологічні етапи:
добування сировинних матеріалів;
підготовка керамічної маси (шихти);
формування виробів (сирцю);
сушіння;
випалювання.
Підготовка глин і формування залежно від виду виготовленої продукції, виду й властивостей сировини здійснюється такими способами:
- пластичне формування застосовують тоді, коли глиниста сировина волога, пухка, добре розмокає у воді. Для цього використовують легкоплавкі середньо- та помірнопластичні глини, що містять 40...50% піску.
Формування виробів при вологості 18-28% здійснюється на стрічкових пресах.
- напівсухий спосіб виробництва припускає формування керамічних виробів із шихти вологістю 8-12% при тиску 15-40 МПа. Зазначений спосіб має ряд переваг: вироби мають більш правильну форму й точні розміри, до 30% скорочуються витрати палива, допускається використання малопластичних глин з більшим вмістом відходів промислового виробництва. Пресування виробів виконують у пресформах на гідравлічних пресах.
Напівсухий спосіб пресування використовується для виготовлення усіх видів виробів;
- сухий спосіб є різновидом напівсухого виробництва керамічних матеріалів. Прес-порошок при цьому способі має вологість 2-6%. Усувається операція сушіння відформованого виробу. Цим способом виготовляють щільні керамічні вироби-плитки для підлог, дорожня цегла;
- шлікерний спосіб застосовується для виготовлення керамічних виробів складної конфігурації. Виливок виробів виконують з маси вмістом води 40%. Цим способом виготовляють санітарно-технічні вироби, лицювальну плитку.
Сушіння виробів. Перед випалом вироби висушують до вмісту вологи 5-6% у тунельних і камерних сушарках протягом 72-х годин, температура теплоносія 120-1500С. Вказана технологічна операція необхідна, щоб уникнути нерівномірної усадки, скривлень, розтріскування виробів при випалі.
Випалювання виробів – найбільш важлива й завершальна стадія виготовлення керамічних виробів. У процесі випалу під дією температури в сировинної суміші відбуваються складні фізико-хімічні перетворення. Так, при нагріванні сирцю до 1200С видаляється фізично зв'язана вода й керамічна маса стає непластичною. У більш високій температурній зоні – від 4500С до 6000С відбувається виділення хімічно зв'язаної води, глинисті мінерали розкладаються на окремі оксиди. При подальшому збільшенні температури вигорають органічні домішки й керамічна маса втрачає свою пластичність. Формування міцності майбутнього черепка починається при 800 0С завдяки протіканню твердофазових реакцій. У процесі нагрівання від 1000 0С до 1200 0С відбувається вогнева усадка виробу й спікання (залежно від виду глини усадка становить 2%-8%.). Інтервал температур випалу лежить у межах: від 9000С до11000С для цегли, каменю, керамзиту; від 11000С до 13000С для клінкерної цегли, плиток для підлог; від 13000С до18000С для вогнетривкої кераміки.