Сушка і випалення керамічних виробів

Сушка - процес видалення вологи з виробу шляхом випаровування.

Умови сушки - температура і вологість навколишнього повітря повинні бути однаковими уздовж всієї поверхні виробу, тобто небажано висушувати кераміку на сонці або протязі, тому що через нерівномірне просушування виріб може растрескаться. Швидкість сушіння залежить від температури і вологості навколишнього середовища, а також від форми і габаритів вироби. Час сушіння в природних умовах - 3-10 днів, в сушильних пристроях - 6 год і менше. Якщо виріб недостатньо просушено, то при випалюванні воно може розірватися.

Повітряна усадка - скорочення розмірів глинистих матеріалів у зв'язку з випаровуванням води, що знаходиться в капілярах між частинками, і віддачею води з гідратної оболонок глинистих матеріалів (випаровування механічно і фізично зв'язаної води). Для визначення усадки виготовляють глиняні плитки розміром 50 * 50 * 8 мм з мітками по діагоналях на відстані 50 мм. Повітряна усадка (%) L = l1 - l2 * 100, 11 де 11 - лінійні розміри вологого зразка, 12 - лінійні розміри зразка після сушіння. Найбільша повітряна усадка спостерігається у високопластичних глин і досягає 12 ... 15%. Вогнева усадка - скорочення розмірів абсолютно сухого глиняного вироби при його випалюванні внаслідок що відбуваються в глині хімічних перетворень (дегідратації, перекристалізації глиняних матеріалів) і плавлення найбільш легкоплавких домішок з утворенням скла, що заповнює проміжки між частинками (? 1%). У високопластичних глин усадка при сушінні і випалі може досягати 20-25%.

Випал - кінцева і важлива стадія будь-якого керамічного виробництва. При випалюванні керамічних виробів відбуваються складні фізико-хімічні процеси, в результаті яких керамічна маса - механічна суміш мінеральних часток - стає каменеподібним матеріалом - міцним, твердим, хімічно стійким, з притаманними тільки йому естетичними властивостями.

підйом температури, нагрівання (найбільш відповідальний);
витримка при постійній температурі;
зниження температури, охолодження.

Складові режиму випалу:

швидкість нагріву і охолодження,
час витримки при постійній температурі,
температура випалу,
Середа випалу (окислювальна, в умовах вільного доступу повітря; відновна, в умовах припинення доступу повітря і надлишку чадного газу; нейтральна).

Фізико-хімічні процеси, що відбуваються при випалюванні:

Випал зазвичай контролюють термопарою або милливольтметром. Але при наявності певного досвіду не складає труднощів визначити візуально температуру випалу на тому чи іншому його етапі за кольором розпеченого черепка всередині печі:

темно-червоний - 600 - 700? С;
вишнево-червоний - 800 - 900? С;
яскравий вишнево-червоний - 1000? С;
світло-помаранчевий - 1200? С;
починає біліти - 1300? С;
білий - 1400? С;
яскравий білий - 1500? С.

Тривалість випалювання керамічних тонкокерамічних виробів коливається в великих межах і залежить від конструкції і розмірів випалювальних печей, виду палива, кінцевої температури випалу. хімічного і гранулометричного складу керамічних мас, розмірів і форми виробів і ін.

Випал деяких видів великогабаритних порцелянових електроізоляторів триває 5-6 діб, а охолодження - 10-12 діб, випал і охолодження облицювальних керамічних плиток в роликових печах здійснюється всього за 15 хвилин.

Тривалість випалу і охолодження порцелянових виробів (посуду) становить в горнах 40-48 годин, в тунельних печах - 26-32 год, в швидкісних конвеєрних печах - 18-20 год.

В умовах виробництва процес приготування керамічних мас складається з наступних основних операцій: грубе дроблення, розсівання, тонкий помел, змішування, ситова очищення, магнітна очищення, приготування пластичної (формувальної) маси, приготування ливарного шликера, транспортування керамічних мас до формувальних і ливарним ділянкам.

В умовах невеликих майстерень підготовка формувальної маси відбувається по-іншому.

Пластичні сировинні матеріали - глини і каоліни - мають непостійну вологість, що залежить від сезону. Для вирівнювання вологості і підвищення однорідності глини застосовують тривале (не менше трьох місяців) вилежування її в спеціальних ямах - Глинников. Вплив атмосферних явищ, перепади температури (особливо промороження) сприяють перерозподілу води в масі, її саморазрихленію, при цьому окислюються шкідливі органічні домішки, вимиваються розчинні солі. Маса в таких умовах як би «зріє» для формування.

Основне завдання перших стадій обробки сировини - отримання однорідної маси певної вологості. З глини необхідно видалити сторонні включення - камені, коріння дерев, шматки вугілля і вапняку, інші домішки, які можуть ускладнити процес формування і випалення виробів. Для досягнення цих цілей застосовують відмулювання - один з елементарних способів підготовки формувальної маси. Він полягає в осадженні частинок кварцового піску, польового шпату та інших з глини, розпущеної в воді. При відмулюванням глина не тільки очищається, але і стає більш жирної і пластичної.