|
С целью придания керамическим
изделиям декоративных качеств и улучшения некоторых эксплуатационных свойств
применяют различные способы их декорирования. Декорирование керамических
изделий производят либо в процессе их формования (нанесение рельефной
фактуры, торкретирование, ангобирование, •двухслойное формование), либо после
сушки или даже после обжига изделий (глазурование, окрашивание специальными
красками) с последующим повторным обжигом. Наибольшее распространение
получило глазурование.
Глазурь представляет собой тонкий (толщиной 0,1—0,2 мм)
стекловидный поверхностный слой изделия, образующийся в процессе его обжига в
результате плавления минеральных композиций, предварительно нанесенных на
изделие. По химической природе глазури представляют собой щелочные,
щелочноземельные и другие алюмосиликаты и алюмоборосиликатные стекла. Глазури
бывают бесцветные и окрашенные, глянцевые и матовые, прозрачные и
непрозрачные — «глухие» (эмали). Прозрачными глазурями покрывают изделия
белых или светлых тонов, «глухие» глазури применяют для маскировки
нежелательной окраски изделий. По способу приготовления различают глазури
сырые и фриттованные. Сырые глазури получают путем приготовления шликера из
предварительно размолотых компонентов. Фриттованные глазури готовят в том
случае, если хотя бы один из компонентов растворим в воде. Получают их путем
предварительной варки фритты из исходного сырья и последующего помола ее с
добавками или без них. Варят фритту в ванных фриттоварочных печах, а затем
гранулируют в емкостях с водой.
Для приготовления глазурей применяют различные природные
материалы, а также химические реактивы. Химический состав глазурей
насчитывает более 30 оксидов.
В состав тугоплавких глазурей (с температурой плпп- ления
1100—1350 °С) обычно входят каолин, кварц, полевой шпат, фарфоровый бой.
Сырьем для легкоплавких глазурей (с температурой плавлення 900—1110 °С)
служат легкоплавкие глины, мел, доломит, кварц, полевой шпат, углекислый
барнй, бура, перлит, пефелин-сиепит и др. Разработаны составы легкоплавких
фриттованных глазурей из дешевых материалов — стеклобоя, перлита и глины.
Цвет глазурей обуславливается введением в их состав
солей и оксидов металлов: кобальта (синий цвет), хрома и меди (зеленый цвет),
железа (желтый цвет), марганца (коричневый и фиолетовый цвета), сурьмы
(желто-оранжевый цвет). Одну и ту же глазурь нельзя применять для всех видов
керамических изделий.
Температурный коэффициент линейного расширения глазури и
ее эластичность, определяемая модулем упругости, являются важнейшими
показателями свойств глазури, определяющими прочность сцепления ее с
черепком.
Вследствие несоответствия температурных коэффициентов
линейного расширения черепка и глазури возникают наиболее распространенные
пороки глазурного покрытия — тонкие волосные трещины на поверхности глазури
(так называемый «цек») и ее отслаивание.
Наиболее широко глазурование применяют в производстве
плиток, санитарно-технических изделий и в очень ограниченном объеме — для
получения глазурованного кирпича.
Нанесение глазурной суспензии на изделия
осуществляют методом окунания, распыления и полива на специальных
глазуровочных конвейерах и машинах. Распыляют глазурь пневматическими
форсунками или центробежными дисковыми распылителями. При производстве
керамических плиток глазурное покрытие хорошего качества получают на
конвейерных установках методом полива, для чего применяют специальное
устройство типа «щель». Избыток глазурной суспензии после нанесения ее на
плитки возвращается в исходный резервуар над конвейером, а плитки поступают в
печь на обжиг. Применяют также колоколообразные, лотковые и другие
устройства.
Большое распространение получило декорирование плиток
набрызгиванием глазури с помощью различных устройств, в которых варьируются
расположение форсунок, скорость подачи глазури и направление струи. Таким
методом получают глазурные покрытия с рисунком в виде расплывчатых капель,
штрихов, полосок и др. Мраморовидные плитки получают методом полива основного
слоя глазури пастельных тонов и последующего на- брызгивания глазури более
темного цвета.
Ангобирование — нанесение на поверхность необожженного
керамического изделия тонкого слоя (толщиной 0,2—0,3 мм) суспензии из белой
или цветной глины с добавками плавней (стекольного боя, полевого шпата и др.)
и минеральных красителей. Для усиления декоративного эффекта иногда по ангобу
наносят прозрачную глазурь. Для прочного сцепления ангоба с черепком их
температурные коэффициенты линейного расширения должны быть близки.
Ангобирование применяют в производстве лицевого кирпича, при этом ангоб
наносят на ложковую и тычковую стороны глиняного бруса, выходящего из
ленточного пресса, методом распыления с помощью компрессорных форсунок,
установленных в пульверизационной камере между мундштуком пресса и
резательным аппаратом.
Двухслойное формование керамических изделий, как и
ангобирование, применяют с целью экономии дефицитных беложгущихся глин и
красителей. При таком формовании основной черепок изделия изготовляют из
железосодержащей легкоплавкой глины, а лицевой тонкий слой толщиной 3—5 мм —
из беложгущейся глины с добавкой различных красителей или без них. Основное
условие прочного сцепления покровного слоя с черепком изделия —
согласованность их температурных коэффициентов линейного расширения и усадок
при сушке и обжиге. Разница в усадках не должна превышать 1— 1,2 %. Влажность
массы покровного слоя должна быть на 3—5 % выше, чем основной массы. Общая
усадка лицевого и основного слоев не должна превышать 9 %.
Двухслойное формование стеновой керамики основано на
подаче двух пластичных масс перпендикулярно установленными ленточными
прессами в специальную переходную головку с формующей рамкой, где и
происходит их объединение в общий брус ( 4.8).
В НИИстройкерамике разработан способ двухслойного формования
плиток прессованием порошкообразных масс, позволяющий экономить беложгущиеся
глины и красители путем формования основного слоя из железосодержащих глин и
тонкого покровного слоя толщиной 2—3 мм из белых глин.
Торкретирование применяют для изготовления лицевого
кирпича. Фактура лицевой поверхности изделия образуется в результате
нанесения на нее с помощью пескоструйных аппаратов абразивных материалов:
окра- шенного песка, минеральной крошки из стекла, мрамора, фарфора, шамота и
др. Для лучшего сцепления минеральной крошки с изделием после ее нанесения на
лицевые поверхности глиняного бруса она дополнительно прижимается
обрезиненным валиком.
Рельефная отделка поверхности керамических изделий
улучшает их декоративные качества, сглаживает неоднородность окраски,
усиливает цвет. Рельефную фактуру получают методом наката, вдавливания при
формовании и допрессовке сырца. Рельефную отделку поверхности используют в
производстве плиток и лицевого кирпича.
Объемное окрашивание керамической массы естественными и
искусственными неорганическими красителями позволяет придать черепку
определенный цвет. Для этого применяют природные цветные глины, дающие после
обжига ярко-окрашенный черепок, тонкоизмель- ченные рудные материалы
(марганцевые, хромитовые, железные) и шлаки, окрашивающие изделия в
разнообразные цвета.
Химическое отбеливание черепка, изготовленного из
легкоплавких глин, основанное на связывании оксидов железа в бесцветные
соединения, производят путем введения в массу тонкомолотого известняка либо
кратковременной выдержкой сырца в ортофосфорной кислоте.
Поверхностное окрашивание керамических изделий
осуществляют подглазурными и надглазурными керамическими красками.
Подглазуриые краски наносят на неглазурованные изделия, которые затем
покрывают прозрачной глазурью и обжигают. Надглазурные краски наносят
на глазурованные обожженные изделия и закрепляют их обжигом в муфельных печах
при 600— 850 °С.
Керамические краски представляют собой смеси
металлов, их оксидов с силикатами, алюминатами, боратами, дающие при высоких
температурах цветные соединения. В качестве подглазурных красок часто
применяют пигменты, получаемые обжигом и размолом смесей красителей с
каолином, кварцем, оксидом цинка и т. п. Такие пигменты более стойки к
действию расплавленных глазурей. Надглазурные краски представляют собой смеси
красящих веществ с легкоплавкими стеклами '(флюсами), способствующими
закреплению краски на глазурном слое. В производстве фаянсовых изделий широко
используют подглазуриые краски, в производстве фарфора — надглазурные
(муфельные) краски.
Краски наносят на изделия различными способами:
распылением с применением трафарета или без него, Печатью, декалькоманией
(применением полиграфически изготовленных переводных рисунков), шелкотрафа-
ретной печатью (сериографией), которую в настоящее время широко применяют для
декорирования облицовочных керамических плиток и плиток для полов.
Способ сериографии заключается в последовательном
продавливании через сетку-трафарет цветных мастик и последующем закреплении
рисунка глазурованием и обжигом. Рисунок на нейлоновую сетку-трафарет наносят
фотографическим способом. Мастики изготовляют из керамических красок, флюсов
и связующих вещсстр (глицерина, трансформаторного масла и др.). Нанесе ние
рисунка на плитки осуществляют на печатных стан ках, входящих в состав
специальных конвейерных линий для декорирования сериографией. При
многоцветном рисунке мастики наносят на нескольких станках. Способом
сериографии рисунок наносят на утильную плитку (обожженную плитку без
глазури) с последующим покрытием ее прозрачной глазурью либо на плитку,
покрытую сырой глазурью с последующим нанесением прозрачной глазури.
В последние годы разработаны новые способы декорирования
изделий: нанесение сухой глазури при прессовании, электростатическое
декорирование, декорирование реакционноспособными красками и глазурями.
Нанесение сухой глазури при прессовании изделий имеет
преимущества перед традиционным способом нанесения глазурной суспензии:
упрощается технологический процесс в результате исключения глазуровочного
конвейера, сокращения сроков сушки и применения однократного обжига. При этом
снижаются расходы топлива и электроэнергии и открываются более широкие
возможности для автоматизации процесса.
Электростатическое декорирование заключается в нанесении
на плитки порошкообразных красок под действием электростатического поля. Для
этого плитку помещают между экраном и электродом, а краски равномерно подают
на роликовую щетку, которая втирает их в сетку. Под действием сил
электростатического поля краски, проходя через сетку, наносятся на плитку
согласно рисунку, запечатленному на экране. Рисунок фиксируется под действием
инфракрасных лучей.
Декорирование реакционноспособными красками и глазурями
позволяет получать плитки с рельефно-декоративным покрытием. Такие краски
состоят из легкоплавкой фритты, пигмента и связующего вещества (глицерина,
трансформаторного масла). Обязательный компонент этих красок — пятиокись
ванадия, способная резко снижать поверхностное натяжение и вязкость
глазурного расплава. Реакционноспособные краски наносят на утильную плитку сериографией
— через сетку- трафарет, после чего плитку покрывают глушеными сла-
боокрашенными глазурями.
Процесс формирования рельефа в глазурном слое при обжиге
происходит за счет реакции между флюсом краски и глазурью и образования при
этом слоя расплава, отличающегося более низкой вязкостью и поверхностным
натяжением. Под действием сил поверхностного натяжения происходит оттекание
расплава глазури без флюса от границы слоя расплава с флюсом с образованием
рельефа. Технология глазурованных рельефных плиток для полов с использованием
реакционноспособ- ных красок и глазурей внедрена на некоторых предприятиях
страны.
|