Surowce i proces technologiczny ceramiki

Surowce i proces technologiczny ceramiki.

Surowce do produkcji wyrobów ceramicznych można podzielić na dwie zasadnicze grupy:

—    surowce plastyczne,

—    surowce nieplastyczne.

Z samej definicji wyrobów ceramicznych wynika, iż podstawowym surowcem plastycznym tych tworzyw jest glina — kaolin (H2Al2Si2O8 • H2O) jako produkt naturalnego rozdrobnienia, tj. wietrzenia skał granitowych, a szczególnie minerału, zwanego skaleniem. Kaolin to nazwa góry w Chinach, z której czerpano glinę do wyrobu najszlachetniejszej porcelany. Pod względem chemicznym substancje ilaste — gliny stanowią mieszaninę wielu związków chemicznych: tlenku glinu Al2O3, tlenku krzemu SiO2, tlenku żelaza Fe2O3, wody H2O. Glinka kaolinowa charakteryzuje się barwą białą lub lekko kremową, jest krucha i sypka. Po dodaniu do niej wody staje się plastyczna i można ją dowolnie formować, po wypaleniu zaś traci plastyczność, staje się twarda, kamienna i zachowuje kształt nadany przed wypaleniem. Temperatura stapiania substancji ilastych jest różna, w dużym stopniu zależna od składu chemicznego. Złoża kaolinu w Polsce występują w okolicach Dolnego i Górnego Śląska koło Nysy.

Do surowców nieplastycznych zalicza się:

—    materiały schudzające, tj. kwarc (piasek — SiO2), który zmniejsza kurczenie się wypalonych wyrobów,

—    materiały topnikowe, tj. skaleń i niskotopliwe związki sodu, potasu, litu, które ułatwiają spiekanie czerepu.

Na proces technologiczny wyrobów ceramicznych składa się wiele czynności.

Przygotowanie masy ceramicznej:

—    czyszczenie, odważanie, rozdrabnianie surowców,

—    otrzymywanie masy plastycznej przez wymieszanie przygotowanych surowców z wodą,

—    dojrzewanie masy (uzyskanie dobrych właściwości plastycznych). A Formowanie wyrobów ceramicznych przez:

—    toczenie na kole garncarskim,

—    odlewanie w formach gipsowych lub stalowych,

—    formowanie maszynowe.

 Suszenie uformowanych wyrobów.

Wypalanie wyrobów. W zależności od rodzaju wyrobu temperatura w piecach ceramicznych osiąga wartości 900-2000°C. Wyroby już po pierwszym wypaleniu stają się twarde i porowate, noszą wówczas nazwę biskwitów. Na tym etapie kończy się proces technologiczny dla niektórych wyrobów artystycznych, elektrotechnicznych. Mają one matową powierzchnię, przypominają biały marmur.

Studzenie.

Szkliwienie polega na powlekaniu czerepu wyrobu po pierwszym wypaleniu i ostudzeniu szkliwem (polewą) o konsystencji rzadkiej śmietany. W skład chemiczny szkliwa wchodzą: krzemionka (SiO2), tlenek ołowiu (PbO), tlenek wapnia (CaO) oraz w mniejszych ilościach tlenki: magnezu, sodu, baru i potasu. Szkliwo może być również barwione, np. przez dodanie dwutlenku manganu (MnO2), tlenku kobaltu (CO2O3) i tlenku niklu (Ni2O3).

Powtórne wypalanie. W temperaturze ok. 1200°C szkliwo topi się i wypełnia wszystkie pory w czerepie wyrobu. Po wystygnięciu tworzy się powierzchnia gładka, jednolita, lśniąca, nie przepuszczalna dla cieczy i gazów. Proces ten wpływa na wielokrotne zwiększenie wytrzymałości mechanicznej.

Do zdobienia wyrobów ceramicznych używa się farb ceramicznych odpornych na działanie wysokich temperatur, metalicznego złota, srebra i platyny, barwnych szkliw lub też barwi się samą masę ceramiczną. Zdobienie może być wykonane różnymi technikami, np. za pomocą stempla, szablonu, stalodruku, kalki ceramicznej, przez natryskiwanie, trawienie. Do najcenniejszych zdobień zalicza się malowanie ręczne. Zdobienie wyrobów ceramicznych może być również zdobieniem plastycznym, polegającym na odpowiednim ukształtowaniu powierzchni wyrobu przed wypalaniem. Elementy dekoracji mogą być nakładane na szkliwo — dekoracja naszkliwna, lub pod szkliwo —  dekoracja podszkliwna. Wyroby zdobione są ponownie wypalane, w celu ich utrwalenia.

Kontrola jakości, sortowanie i pakowanie. Po zakończeniu procesu technologicznego przeprowadza się klasyfikację jakościową wyrobów, zwracając uwagę na:

—    barwę, masę, przeświecalność, kształt wyrobu, wygląd powierzchni, właściwości dielektryczne,

— wartości użytkowe, estetyczne, ekonomiczne (cenę),

— dobór i pochodzenie surowców, przebieg procesu technologicznego, stopień wadliwości.

Wyroby nie mające odchyleń od przewidzianych właściwości i cech, składających się na pojęcie jakości wyrobów ceramicznych, są zaliczane do gatunku I, natomiast wyroby gatunku II mogą mieć niewielkie wady. Zgodnie z odpowiednimi dokumentami normalizacyjnymi, w obrocie towarowym znajdują się również wyroby w gatunku III.