Введение. Рецензенты д-р техн. наук, профессор МХТИ И

Предисловие

Рецензенты д-р техн. наук, профессор МХТИ И. Я. Гуа-ман, преподаватель технологии керамики Всесоюзного заочно­го индустриального техникума строительных материалов А. П. Сеточкин

Мороз И. И.

80 Технология фарфоро-фаянсовых изделий: Учеб­ник для техникумов. — М.: Стройиздат, 1984. 334 с, ил.

Изложены основы технологии и приведены технологические схе­мы производства тонкокерамических изделий хозяйствеино-бытового. строительного и технического иазиачеиия. Даны характеристики сырь­евых материалов и оборудования, а также технико-экономические по­казатели производства. Особое внимание уделено технологии изделий из фарфора и фаянса хозяйствеиио-бытового назначения.

Для учащихся средних учебных заведений.

В производстве фарфоровых и фаянсовых изделий происходят i-лубокие качественные изменения: механизация и автоматизация технологических процессов, обновление и расширение ассортимента, совершенствование структуры производства, освоение новых видов изделий. Только за годы десятой пятилетки внедрено 160 поточных механизированных и 87 автоматизированных линий, 390 полуавтома­тов, сооружено 22 туннельных и- 27 конвейерных и роликовых печей. Значительно выросла производительность труда в отрасли. Все это позволило довести выпуск фарфоровых и фаянсовых изделий быто­вого назначения до 1109 млн. шт. Однако несмотря на значительный рост выпуска изделий, спрос населения в них удовлетворяется всего на 83%.

Основными направлениями экономического и социального раз­вития СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года, приня­тыми на XXVI съезде КПСС, решениями последующих Пленумов ЦК КПСС предусматривается дальнейший рост благосостояния со­ветских людей на основе устойчивого, поступательного развития народного хозяйства, ускорения научно-технического прогресса и перевода экономики на интенсивный путь развития, более ра­ционального использования производственного потенциала страны, всемерной экономии всех видов ресурсов и улучшения качества ра­боты, в частности, более полное удовлетворение спроса на предметы культурно-бытового и хозяйственного назначения.

В связи с этим производство изделий бытового назначения из фарфора и фаянса к 1985 г. возрастет на 30, 6% за счет повышения коэффициента использования производственных мощностей с 82 до 98%, реконструкции действующих ифвода новых заводов. Значи­тельно изменится ассортимент изделий. Доля фарфора в общем объе­ме производства керамической посуды повысится с 72 до 76%, по­луфарфора с 4, 6 до 11%, фаянса — снизится с 18 до 12%.

Будет увеличен выпуск изделий из полуфарфоровых масс для предприятий общественного питания, а изделий из костяного фар­фора— до 2, 5 млн шт. в год. Более рациональным станет размеще­ние мощностей по производству изделий из фарфора и фаянса. В об­щем объеме производства доля РСФСР понизится с 51 до 47%, УССР с 31, 5 до 22%, повысится доля республик Средней Азии с 6, 9 до 16, 5%, Казахстана с 0, 8 до 3, 2%.

Перспективы развития производства фарфоровых и фаянсовых изделий предусматривают проведение значительных работ по расши­рению и улучшению сырьевой базы отрасли. Будет расширено ис­пользование предварительно обогащенных сырьевых материалов, а также организовано централизованное приготовление пластичной массы и шликеров.

Особое внимание будет уделено применению порошковых масс для полусухого гидростатического прессования плоских изделий из фарфора и полуфарфора, а также масс для «полужесткого» формо­вания и др. На ряде заводов вместо фильтр-прессов будут построены распылительные сушилки, использованы тепловые агрегаты более со­вершенных конструкций, применены новые типы уплотненной садки изделий, осуществлены мероприятия по снижению расхода топлива и электроэнергии.

Все более совершенствуется процесс декорирования изделий с применением автоматов, термопластической деколи и красок, прони­кающих в глазурь («вжигаемых») и закрепляемых при более высоких температурах обжига.

Осуществление намеченных мероприятий позволит повысить в одиннадцатой пятилетке производительность труда в отрасли на 44% и фондовооруженность в 1, 5 раза.

Дальнейшее развитие получит производство фаянсовых облицо­вочных плиток, саиитарно-строительных изделий, изделий электро­технического назначения и др. В производстве фаянсовых облицо­вочных плиток создаются конвейерные линии мощностью 800 и 1000 тыс. м2 в год, расширяется их ассортимент за счет освоения но­вых способов декорирования и более широкого использования цвет­ных глазурей. Общий объем выпуска к 1985 г. возрастет до 33 млн. м2 плиток в год.

В производстве саиитарио-строительиых изделий будет завершен переход на фарфоровые и полуфарфоровые массы взамен фаянсо­вых, расширится количество изделий, изготоиляемых на механизиро­ванных стендах. Общий объем выпуска к 1985 г. составит около 10 млн. изделий. Основным направлением развития тонкокерамиче­ских производств на ближайшие годы явится повышение качества и-расширение ассортимента изделий на основе использования новей­ших достижений науки и техники. Изучение технологии производства керамических изделий из фарфора и фаянса, способов ее дальнейше­го усовершенствования и повышении эффективности составляет основное содержание данного учебника для студентов средних спе­циальных учебных заведений по специальности «Технология керами­ки». В нем использованы данные современных достижений науки и техники, а также передовой опыт заводов по производству фарфоро-фаянсовых изделий.

Автор выражает признательность рецензентам д-ру техи. наук И. #. Гузману и преподавателю Всесоюзного заочного индустри­ального техникума строительных материалов А. П. Семочкину. Их ценные замечания дали возможность улучшить содержание рукописи учебника. Все критические замечания и пожелания будут приняты ' автором с благодарностью.

введение

Керамика — материалы и изделия, получаемые обжигом глин или их смесей с минеральными добавками или без них. К керамическим изделиям относятся также изделия, изготовляемые из чистых оксидов или других минеральных веществ по технологии керамических про­изводств. Керамика (греч. keramikos — гончарное искусство, от сло­ва keramos — глина) — одно из самых древних ремесел. Начиная с каменного века изготовлялись простые глиняные сосуды как необ­ходимая утварь для хранения пищи и воды. В эпоху палеолита су­ществовали сделанные из глины скульптуры людей и животных. Ко1гда человек научился добывать огонь, производство керамических изделий сделало большой шаг вперед. Изделия из глины, обожжен­ные для придания им твердости, известны еще за 15 тыс. лет до н. э. Они широко применялись в Египте около 5 тыс. лет до н. э. В более позднее время (более 2 тыс. лет до н. э.) появился гончарный круг с ручным, а затем и иожиым приводом.

Для раннего периода изготовления изделий из глииы характерно их " поисеместиое производство, о чем свидетельствуют археологиче­ские находки, обнаруживающие керамические сосуды этого времени во всех частях земного шара. Из изделий бытовой керамики наибо­лее древние — майоликовые, каменно-керамические (тонкокамеииые), фаянсовые, фарфоровые и др.

Майолика (итал. maiolika, от острова Мальорка или Майорка, через который ивозились в Италию произведения испано-мавритан­ской культуры) получила широкое развитие в странах Древнего Востока: Египте, Вавилонии, Персии, в средние века — в Средней Азии, Азербайджане и т. д. В XIV—XV вв. производство майолики было распространено в Малаге, Валенсии и других городах Испании. В Киевской Руси искусство майолики известно с IX в. В XVIII в. центрами производства майолики являлись и являются в настоящее время Гжель (Подмосковье), Опошня, Васильков, Берегово (УССР) и др.

Тонкокаменные изделия по своим физико-техническим свойст­вам занимают промежуточное место между изделиями с пористым черепком (майолика, фаянс) и плотным (фарфор), приближаясь по своим свойствам к фарфору. Появление в Китае каменной массы предшествовало изобретению фарфора. В Европе тонкокаменные из­делия известны с XV в. В России эти изделия ранее не были рас­пространены, в настоящее время из тонкокаменных масс изготовляют химически стойкие изделия — химическую аппаратуру, оборудование, изделия хозяйственно-бытового назначения и др.

Фаянс (франц. faience от названия итальянского города Фаэи-ца) впервые стал производиться в странах Востока, позже в Древ­нем Египте. В Китае с IV—V вв. и особенно в VII—VIII вв. произ­водились разнообразные виды фаянса (от мягкого до твердого — фарфороподобного). В XI—XIII вв. подобные виды фаянса получили распространение в Корее. В Японии в XVI в. славился фаянс завода Сацума.

Из европейских стран производство фаянса особенно было раз­вито в Италии (гг. Фаэнца и Урбино). Во Франции фаянс впервые стал производиться около 1525—1565 гг. в Сен-Поршере. Весьма близки к фаянсовым по составу были изделия Б. Палисси во Фран­ции (XVI в.), фабрик г. Дельфта в Голландии (1680—1740 гг.) и

Англии (XVII—XVIII вв.). Новый вид фаянса был создай в Англии Дж. Веджвудом, производство которого существует и в настоящее время. В конце XVIII—начале XIX в. фаянс распространился по всей Европе.

В Москве в 1727—1773 гг. вырабатывались полуфаянсовые изде­лия из гжельской глины (фабрика А. Ф. Гребенщикова), а первый крупный фаянсовый завод был построен в 1798 г. в Межгорье (близ Киева, завод не сохранился). В 1803 г. построены заводы в Конаково, в Будах (около Харькова), в 1875 г. основан Камеиио-Бродский завод (УССР).

' Фарфор появился в Китае в результате длительного совершен­ствования керамических масс от фарфоровидных до первых разно­видностей фарфора (V—VII вв.). Одно из китайских названий фар­фора — яо, персы называли его ферфор, европейцы — фарфор, пор-целин. Китайские литературные источники относят возникновение фарфора ко II в. до н. э. Крупным центром изготовления фарфора оыл г. Цзиндэчжень, который и в настоящее время остается крупней­шим по производству фарфора в Китае. В Корее уже в X—XIV вв. выпускалась фарфоровая керамика, близкая к китайской, а позднее белый фарфор. Под влиянием Китая и Кореи в XVI — начале XVII вв. возникло производство фарфора в Японии.

Секрет получения фарфора в Китае тщательно хранился, и евро­пейцам это искусство оставалось неизвестным в течение многих ве­ков. Лишь в конце XVb. китайский фарфор завезли в Европу вене­цианцы, а в начале XVI в. — португальцы. Ценился он на вес золота. Только спустя 200 лет после знакомства с китайскими фарфоровыми изделиями в Европе был найден способ изготовления материала, на­поминающего по своим свойствам китайский фарфор. В 1695 г. во Франции начали получатумягкий или фриттовый фарфор (не содер­жащий глины). Это были изделия из полусплавленного стекла. Про­изводство их в Италии освоено еще раньше ■ — в XVI в.

Тв'ердый фарфор, не уступавший китайскому, был изобретен в г. Мейсене (Саксония) И. Ф. Бетгером при содействии Э. В. Чирнгау-зена" в 1709 г. В 1710 г. ".возникла знаменитая Мейсенская мануфак- ч тура, не потерявшая своего значения и до настоящего времени. Вто­рое фарфоровое производство в Европе было основано К- дю Пакбе в Вене (Австрия) в 1717—1718 гг. |Во Франции, где сравнительно • поздно были открыты месторождения каолина, твердый фарфор про- " v изводится лишь с последней трети XVIII в. Знаменитая Севрская ма­нуфактура (Франция), созданная в 1756 г., сохранила свое значение *' и в наше время.

" В Англии~е середины XVIII в. производился мягкий фарфор, по­добный французскому, а затем его разновидность — костяной фар­фор из каолина и пережженной костн.! В Италии твердый и мягкий фарфор изготовляли в Венеции (1720 г.), Капо ди монте (1736 г.) и других городах. Мануфактуры, производившие мягкий и твердый фарфор, существовали также в Дании, Швеции, Голландии, Бельгии, Швейцарии, Чехословакии. „

В-последующие годы производство фарфора совершенствовалось,
были созданы подглазурные краски, новое оборудование и тепловые
агрегаты (сушилки, печн).

В русской литератур*первое упоминание о фарфоре встречается в записках «Хождение за три моря» Афанасия Никитина, посетивше­го Китай, Индию, Иран в 1466—1472 гг. Петр I в 1718 г. заинтересо­вался «порцелиновым» делом, но наладить изготовление фарфора ему не удалось.

Над «изысканием фарфоровых составов» трудились А. И. Гре­бенщиков, М. В. Ломоносов, Д. И. Виноградов. Около 1747 г. состав твердого фарфора был открыт Д. И. Виноградовым. Состав фарфо­ровой массы, разработанный им, был отличен от составов китайского и саксонского (мейсенского). В качестве исходных материалов он использовал гжельскую огнеупорную глину, кремень и алебастр (гипс). В 1752 г. им впервые в мировой литературе была опублико­вана монография «Обстоятельное описание чистого порцелина».

М. В. Ломоносов независимо от Д. И. Виноградова начиная с 1750 г. проводил большие работы по изысканию фарфоровых масс. Свыше 50 различных рецептов масс содержат его лабораторные за­писи.

В 1744 г. вблизи Петербурга был построен первый в России фар­форовый завод (третий в Европе). Ныне это фарфоровый завод им. М. В. Ломоносова.

В 1766 г. в России был построен второй фарфоровый завод в с. Вербилки б. Московской губернии (теперь Дмитровский завод). Впоследствии были построены заводы в Городнице (1799 г.), Ба-рановке (1802 г.), Дулеве (1832 г.), Коростене (1910 г.) и других местах. В 1912 г. в России вырабатывалось 152 мли. шт. изделий (40 тыс. т) хозяйственного и бытового назначения." К 1915 г. насчи­тывалось уже 36 фарфоро-фаянсовых заводов.

В дореволюционной России на заводах преобладал ручной труд, технический уровень предприятий был низок. Производство фарфора и фаянса базировалось на импортном керамическом сырье. Только после Великой Октябрьской социалистической революции фарфоро-фаянсовая промышленность была по существу организована заново и стала приобретать индустриальный облик. Если в недалеком прош­лом формование и литье, глазурование, шлифование и декорирование изделий, а также изготовление капселей выполнялись исключительно вручную, то в настоящее время на этих операциях используется более 1 тыс. полуавтоматов. Организованы поточно-механизирован­ные, конвейерные и автоматизированные линии. Непрерывно растет количество туннельных печей для обжига изделий и уменьшается количество печей периодического действия. Внедряются щелевые пе­чи для скоростного обжига изделий.

В общем выпуске изделий фарфор составляет 72, фаянс—18, майолика и другие виды керамики —10%. Выпуск изделий на душу населения в 1980 г. составил 6 шт. К 1985 г. он возрастет до 6, 4 шт.

В ассортимент фарфоро-фаянсовой посуды (1980 г.) входят: хо­зяйственная посуда —97%, в том числе тарелки всех размеров — 45%, чашки с блюдцами —26, чайники —2, кружки —9, пиалы и другие изделия—8%.

В фарфоро-фаянсовой промышленности есть, однако, немало не­используемых резервов производства. Главнейшие из них: сокраще­ние технологических отходов производства; внедрение в производство масс и глазурей для скоростного обжига, а также унифицированного огнеупорного припаса; замена гипсовых форм на формы из других материалов; внедрение бескапсельного обжига; механизация и авто­матизация производственных процессов на участках формования (внедрение автоматов), сушки (применение вушилок радиационных и с направленным потоком теплоносителя), обжига (использование щелевых печей), сортировки и декорирования (поточные линии, ме-хайизация транспортных операций и др.).

В одиннадцатой пятилетке более 90% общего прироста промыш­ленной продукции должно быть обеспечено за счет роста произво­дительности труда. Увеличение выпуска изделий будет идти прежде всего за счет интенсификации технологических процессов на основе более широкого применения достижений химии и прикладной физики, иовейших средств контроля и регулирования различных технологиче­ских параметров. При этом новая технология производства изделий должна радикально отличаться от существующей в связи с тем, что она будет базироваться на высоких скоростях технологических про­цессов, оптимальных режимах сушки и обжига с использованием то­ков высокой частоты и инфракрасных лучей, на новых видах сырь­евых материалов, в том числе искусственных (муллит, силлиманит, корунд и др.) и полимерных, на максимальном использовании произ­водственных мощностей^

Дальнейшее развитие получит наука о керамике. Трудами IL А. Земятченского, П. П. Будникова, Э. К- Келлера, С. Г. Тумано­ва, А. И. Августиника, Г. В. Куколева, Б. С. Лысина и других уче­ных созданы теоретические основы и технология производства но­вых масс, глазурей, керамических красок и новых видов изделий. Значительный вклад в развитие науки о керамике и совершенствова­ние ее технологии вносят Всесоюзный научно-исследовательский ин­ститут фарфора (ВНИИФ) и Украинский научно-исследователь­ский институт стекольной и фарфоро-фаянсовой промышленности (УНЙИСП),.

Наука о керамике получила особенно' быстрое развитие в связи с развитием физики и химии. Физика керамики рассматривает струк­туру керамических кристаллов и стекол, их свойства, а также влия­ние состава и структуры на свойства керамических материалов. Хи­мия керамики рассматривает реакции, связанные с развитием кристаллической и стекловидной фаз. Объединение принципов физи­ки и химии керамики позволяет не только понять процессы образо­ванна новых составов и структур, но и уяснить влияние состава и структуры иа свойства и эксплуатационные качества керамических изделий, полученных по разным технологическим схемам производ­ств аТ