Основные сырьевые материалы, используемые для производства керамики и глазури

Сырьевые материалы для производства керамических изделий подразделяются на основные и вспомогательные. К основным сырьевым материалам относятся материалы пластичные (глинистые), непластичные (отощающие, плавни), глазури и керамические краски. Пластичные материалы – глина, каолин и бентонит – при смешивании с водой образуют керамическую массу и способны принимать под действием внешних сил ту или иную форму изделия и сохранять ее после сушки и обжига. Они представляют собой тонкодисперсные горные породы осадочного происхождения, которые являются продуктами разрушения горных пород под влиянием воды. Продукты, оставшиеся на месте разрушения, называются первичными. Они более качественные, так как меньше загрязнены посторонними примесями. Продукты разрушения горных пород, которые переносятся водой и отлагаются на новом месте, называются вторичными.

Химический состав глин выражается содержанием и соотноше­нием различных оксидов. В керамическом сырье содержание важ­нейших оксидов колеблется в широких пределах: Si02 — 40-80%; А120з — 8-50%; Fe203 — 0-15%; CaO — 0,5-25%; MgO — 0-4%; R20 — 0,3-5%.

К пластичным материалам относят глины, каолины и некоторые другие, например бентонит. Эти материалы набухают в увлажненном состоянии и способны при определенном количестве воды под действием внешних сил (например, рук) принимать ту или иную форму и сохранять ее, а после сушки и обжига приобретать камнеподобную структуру.

К непластичным материалам относятся отощающие материалы и плавни (флюсы). Под отощающими подразумевают каменистые материалы, например кварц, кварцевый песок, шамот и др. Они в основном препятствуют сокращению размеров глинистого изделия при сушке и обжиге.

К плавням (флюсам) относят материалы, плавящиеся по сравнению с указанными выше при более низкой температуре, а также материалы сами по себе тугоплавкие, но могущие давать, находясь в контакте с глинистыми и другими веществами, легкоплавкие массы способные в какой-то мере остекловывать черепок. Это полевые шпаты и иные материалы (собственно плавни), а также кварц и др. С другой стороны, эти материалы на определенных стадиях изготовления изделия (например, при формовании и сушке) необходимо учитывать как отощающие материалы, не набухающие в воде и непластичные (например, полевой шпат).

Пластичные материалы (глины и каолины)

Глинистый минерал каолинит и другие.

Под микроскопом с очень сильным увеличением можно увидеть, что большинство глин содержит много тонких кристалликов с характерным строением, представляющих собой горный минерал каолинит Если произвести стехиометрическийрасчет, то найдем, что он состоит (округленно) из 47% кремнезема, 39 % глинозема, 14% воды. Чем больше в глине каолинита, тем она ценнее и имеет более высокие качества.

Минеральные и органические примеси в глине.

Даже наиболее чистые природные глины почти всегда содержат минералы, не обладающие пластичностью, например кварц или карбонаты, а также сульфаты. Очень часто в них содержится и полевой шпат (мы видели, что глина — продукт разрушения полевошпатовых пород). Не менее частыми спутниками глины являются разного рода слюды (биотит, мусковит) и придающие ей после обжига окраску железные, титановые или марганцевые соединения и многие другие.

Первичные и вторичные глинистые материалы.

Первичными, или коренными, называют те глинистые материалы, которые в силу различных геологических условий остались вблизи от места разрушения породившей их материнской горной породы.

Вторичными, или осадочными, принято считать глинистые материалы, встречающиеся в отложениях, отнесенных от материнской породы.

Вторичные материалы «загрязнены» в основном больше, чем первичные, так как на пути переноса и отложения к ним примешиваются разные другие материалы, но зато они тоньше по своему зерновому (гранулометрическому) составу.

Каолинит. Как уже было отмечено, это один из глинистых минералов. Он может находиться как в каолине, так и в глине.

Каолин. Это обычно белая глина в очищенном виде (без кварца). Она по своему составу довольно часто соответствует формуле каолинита.

Глина. Весьма тонкодисперсна и более пластична, чем каолины (русские). После обжига она может быть и белого цвета, но чаще окрашена, а кроме того, содержит весьма большое количество некрасящих минеральных примесей, в том числе песок. Глины после высушивания часто имеют более высокую прочность, чем наши каолины, и больше сокращаются в размерах при сушке и обжиге.

Глинистое вещество. В глину и каолин входят различные минералы, но одни из них обладают известной пластичностью (каолинит и др.), а другие ею почти не обладают. Та группа частиц, которая обладает пластичностью, называется глинистой субстанцией или глинистым веществом.

Добавки к глинам

Отощающие добавки. Их вводят в пластичные глины для уменьшения усадки при сушке и обжиге и предотвращения дефор­маций и трещин в изделиях. К ним относятся: дегидратированная глина, шамот, шлаки, золы, кварцевый песок.

Порообразующие добавки. Их вводят для повышения пористо­сти черепка и улучшения теплоизоляционных свойств керамических изделий. К ним относятся: древесные опилки, угольный порошок, торфяная пыль. Эти добавки являются одновременно и отощающими.

Плавни. Их вводят с целью снижения температуры обжига ке­рамических изделий. К ним относятся: полевые шпаты, железная ру­да, доломит, магнезит, тальк, песчаник, пегматит, стеклобой, перлит.

Пластифицирующие добавки. Их вводят с целью повышения пластичности сырьевых смесей при меньшем расходе воды. К ним относятся высокопластичные глины, бентониты, поверхностно­активные вещества.

Специальные добавки. Для повышения кислотостойкости ке­рамических изделий в сырьевые смеси добавляют песчаные смеси, затворенные жидким стеклом. Для получения некоторых видов цвет­ной керамики в сырьевую смесь добавляют оксиды металлов (желе­за, кобальта, хрома, титана и др.).

Глазурь — стекловидное покрытие толщиной 0,1-0,2 мм, нане­сенное на изделие и закрепленное обжигом. Глазури могут быть про­зрачными и глухими (непрозрачными), различного цвета. Для изго­товления глазури используют кварцевый песок, каолин, полевой шпат, соли щелочных и щелочно-земельных металлов. Сырьевые смеси размалывают в порошок и наносят на поверхность изделий в виде порошка или суспензии перед обжигом.

Глазури применяются для придания декоративного вида и стойкости к воздействиям внешней среды. Они представляют собой стеклообразные материалы, которые могут быть различного цвета, также прозрачными и непрозрачными. Основные сырьевые компоненты глазури – каолин, соли щелочных и щелочно-земельных металлов, борная кислота, оксиды стронция, полевой шпат, песок и др. Их используют в сыром или сплавленном виде.