Сырье для керамики – глина, каолин, полевые шпаты, кварц

Обжиг.

Литье.

Техника литья используется для создания серийной керамики. Сначала по образцу, который должен быть воспроизведен, изготавливается гипсовая форма. Затем в этот шаблон вливается жидкий глиняный раствор, называемый литейным раствором. Его оставляют, пока гипс не впитает влагу из раствора и оседающий на стенках матрицы слой глины не затвердеет. На это уходит примерно час, после чего форма перевертывается и оставшийся раствор выливается. Полая глиняная отливка дорабатывается вручную и затем обжигается.

В древние времена мягкую, податливую глину вжимали в форму рукой, а не вливали, как в технике литья. Производственный процесс начинался с формовки самой модели. Выполненный мастером глиняный образец (патрикс), создавался в расчете и на конечное применение вазы, и промежуточные производственные этапы. В большинстве этих вылепленных ваз лепная часть присоединена к детали, например устью, сформованной на гончарном круге. Поэтому изготовление патрикса ограничивали только этой лепной частью.

Техника обработки просушенной глины жаром для превращения ее из мягкого хрупкого вещества в твердый стекловидный материал была открыта ок. 5000 до н.э. Открытие это, несомненно, было случайным, возможно, результатом устройства очага на глиняном основании. Одновременно с усовершенствованием гончарного круга шло усложнение техники обжига глины. Первые сосуды были грубыми, неровными и очень хрупкими. Однако стоило поместить их в огонь, как свойства изделий улучшались: из пористой высушенной глины получалась твердая, огнеупорная и не подверженная гниению керамика. Вероятно, когда огонь потухал, люди замечали, что глиняное основание очага стало чрезвычайно твердым. Первый изобретательный гончар мог повторить этот феномен, слепив что-нибудь из мягкой глины и положив в огонь, и затем убедиться, что огонь не повредил его изделию, а напротив, придал ему твердую, устойчивую форму. Так могла появиться техника керамического обжига.

Обжиг является наиболее сложным процессом при работе с глиной. При изготовлении керамики обжиг является главным, именно от него зависит цвет черепка, качество, отсутствие трещин, водонепроницаемость. Его следует изучать более тща

тельно.

Обжиг — не только технологический процесс, но и могущественное художественное средство. Управляя огнём, керамист может добиться возникновения различных фактур, тончайших градаций цвета черепка и глазурей. Поэтому, несмотря на высокие достижения современной индустрии печей, многие гончары предпочитают работу с живым огнём, изучают примитивные обжиги — в полевых и земляных печах, "раку", капсюльные обжиги и многое другое. Теоретически в зависимости от среды, в которой происходит обжиг, его разделяют на окислительный и восстановительный. Окислительный — это обычный обжиг, при котором получается обычная красная или белая (в зависимости от свойств глины) посуда. При восстановительном обжиге, когда при температуре 900°С замазываются все топочные устья и керамика томится без доступа кислорода, изделия становятся аспидно-чёрными.

Первые сосуды были грубыми, неровными и очень хрупкими

Первобытные методы.

Поначалу приемы обжига были примитивными. Древние гончары не применяли печи; они собирали просушенные глиняные сосуды в небольшую кучу и покрывали каким-либо имеющимся в распоряжении горючим материалом: деревом, древесным углем, хворостом, соломой или сухим навозом. В земле выкапывали яму, помещали туда сосуды, обкладывали их дровами и поджигали костер. В древности каменный век обжиг производился прямо на открытом огне при температуре в 300–400 градусов. Из-за неравномерного прогревания она получалась невысокого качества.

Среди сохраняющих первобытнообщинный строй племен Африки и Северной и Южной Америки эта практика сохраняется по сей день. Поскольку в куче горшков температура неодинакова и некоторые из них не нагреваются до спекания глины, этот тип обжига дает неравномерные результаты и является причиной непригодности керамических изделий. Когда непропекшиеся горшки наполняются водой, они размокают и вновь превращаются в мягкую глину. Цвет этой керамики непредсказуем, так как некоторые участки полностью подвергаются процессу окисления, а некоторые – в значительно меньшей степени. Поэтому одни изделия оказываются коричневато-красными, а другие – сероватыми или черными.

Обжиг керамики. Сформованные изделия или предварительно спрессованные порошкообразные смеси исходных веществ подвергают обжигу - сложному процессу спекания, в результате которого создается материал определенного фазового состава и с заданными свойствами. Обжиг до получения прочного монолита (камневидного тела) проводят в специальных камерных, кольцевых или туннельных печах непрерывного действия. Температуры обжига колеблются от 900 °С для строительной керамики до 2000 °С для огнеупорной керамики. Для получения плотной керамики с мелкими кристаллами используют также горячее прессование в твердых или эластичных формах (газостатич. прессование) и реакционное спекание.

Обычно изделия после обжига готовы к использованию; некоторые виды керамики дополнительно подвергают механической обработке, металлизации, декорированию. Изделия из фарфора, фаянса, и других видов тонкой керамики перед обжигом, как правило, покрывают глазурью, образующей при 1000-1400 °С стекловидный водо- и газонепроницаемый слой. Тонкостенные изделия перед глазурованием во избежание размокания в глазурной суспензии подвергают предварительному обжигу.

При изготовлении теплоизоляционной керамики с высокой пористостью используют выгорающие добавки, на месте которых образуются поры, или керамические волокна из алюмосиликатов, из которых по технологии асбестовых изделий и бумаги изготовляют пористые войлоки, шнуры, вату, ленты и т.п.

Печь.

Изобретение печей имело огромное значение для истории техники, так как положило начало сооружению высокотемпературных устройств, получивших затем распространение и в других отраслях хозяйства (прежде всего, в металлургии). Печь делалась следующим образом: из тонких стволов делали деревянный каркас, который обмазывался толстым слоем глины, только местами оставляя небольшие отверстия. Этот каркас ставили над углублением, представлявшим собой место для разжигания костра. От сильного огня деревянные части сгорали, а глина обжигалась и образовывала плотный под с отверстиями. При обжиге под и стенки печи раскалялись докрасна и тоже начинали излучать жар. Благодаря концентрации тепла внутри печи температура в ней могла подниматься до 800 и даже до 900 градусов. Уже первые примитивные печи позволяли вдвое увеличить температуру нагрева. Частички глины стали лучше сплавляться друг с другом, прочность изделий заметно возрастала. На смену прежним толстостенным сосудам приходят сосуды с тонкими как яичная скорлупа стенками (до 3 мм).

Позднее появились специальные обжигательные печи. Очаги, в которых производился обжиг, особой конструкции и не использовались для приготовления пищи. Располагались они отдельно от жилища, в специальных мастерских. Это специально построенная камера для обжига керамики, позволяющая гончару лучше управлять этим процессом, чем в случае обжига на открытом огне. Обычно топка отделена от места расстановки посуды. Для управления огнем, размещения и передвижения изделий, наблюдения за обжигом и регулировки тяги воздуха в печи предусмотрены отверстия.

На первой стадии обжига из глины постепенно удаляется влага. Обжиг ведется медленно, чтобы избежать растрескивания изделий. Когда температура достигает 600° С, глина полностью обезвоживается. Она приобретает равномерный красный цвет и хрупкий, пористый и абсорбирующий (способный к всасыванию) черепок. В процессе второго обжига, после глазирования, температура достигает 600–900° С. Если во время обжига в печь свободно поступает воздух, то глина окисляется и все углеродистые вещества удаляются. Если в печи воздух отсутствует, то глиняный черепок будет черным, «восстановленным».

Со временем гончарный инструмент и печи для обжига совершенствовались, позволяя ускорить процесс производства керамики. Однако принципы ее изготовления остались и по сей день теми же. что и 7000 лет назад.

Состав, строение и общие свойства керамических материалов.

Керамический материал — это неорганический разной степени прозрачности оксидный материал, твердое, химически-стойкое вещество. Керамика очень температуростойкий материал (стойкость в пределах от 1,000°C до 1,600°C). За исключением неорганических безкислородных материалов, типа кремниевого карбида. Стекло по определению это не керамика, т.к. это — аморфное прозрачное тело. Но даже стекло с применением катализаторов и разных добавок, при определённых заданных режимах отведевания расплава с определённой скоростью образует стекломатериал с различными физическими характеристиками, присущие керамическим материалам (например, ситаллы), они могут быть как оптические неорганические материалы, как полупроводниковые, как изоляторы, металлокерамические и т.д. Традиционное керамическое сырьё включает полезные ископаемых глины, типа kaolinite — каолин, тогда как более свежие материалы включают алюминиевую окись, известную как глинозем.

Исторически керамические материалы непрозрачны из-за особенностей их структуры. Однако спекание частиц нанометровых размеров позволило создать прозрачные керамические материалы, обладающие свойствами (диапазоном рабочих длин волн излучения, дисперсией, показателем преломления), лежащими за пределами стандартного диапазона значений для оптических стёкол. Новые керамические материалы — это с разной степенью прозрачности или не прозрачной структурой, с жёсткой молекулярной структурой материалы, находят всё возрастающее применение в науке, медицине, разных отраслях промышленности и техники.

Дата добавления: 2014-01-07