Классификация, состав и строение керамических изделий

Керамику классифицируют по характеру строения, степени спекания (плотности) черепка, типам, видам и разновидности, наличию глазури и т. д. (рис. 3.1).

По характеру строения керамику подразделяют на грубую и тонкую. Изделия грубой керамики (гончарные изделия, кирпич, черепица) имеют пористый крупнозернистый черепок неоднородной структуры, окрашенный естественными примесями в желтовато-коричневые цвета.

Тонкокерамические изделия отличаются тонкозернистым белым или светлоокрашенным, спекшимся или мелкопористым черепком однородной структуры.

По степени спекания (плотности) черепкаразличают керамические изделия плотные, спекшиеся с водопоглощением менее 5 % - фарфор, тонкокаменные изделия, полуфарфор и пористые с водопоглощением более 5 % - фаянс, майолика, гончарные изделия.

По составу и свойствам керамические изделия делят на типы, виды и разновидности. Основные типы керамики – фарфор, тонкокерамические изделия, полуфарфор, фаянс, майолика, гончарная керамика.

Тип керамики определяется характером используемых материалов, их обработкой, особенно тонкостью помола, составом масс и глазурей, температурой и длительностью обжига. В состав масс всех типов керамики входят пластичные глинистые вещества (глина, каолин), отощающие материалы (кварц, кварцевый песок), плавни (полевой шпат, пегматит, перлит, костяная зола и др.) При обжиге отформованных изделий в результате сложных физико-химических превращений и взаимодействий компонентов масс и глазурей, формируется их структура. Структура черепка неоднородна и состоит из кристаллической, стекловидной и газовой фаз.

Кристаллическая фаза образуется при разложении и преобразовании глинистых веществ и других компонентов массы. Она включает кристаллы муллита 3Al₂O₃ * 2SiO₂, остатки измененного глинистого вещества, оплавленные зерна кварца. Кристаллическая фаза и особенно муллит придают черепку прочность, термическую и химическую устойчивость.

Стекловидная фаза возникает за счет расплавления плавней и частично других компонентов. Она соединяет частицы массы, заполняет поры, повышая плотность черепка; в количестве до 45-50 % увеличивает прочность изделий, при большем содержании – вызывает хрупкость изделий, снижает их термостойкость. Стекловидная фаза способствует уменьшению водопоглощения, обуславливает просвечиваемость черепка.

Газовая фаза (открытые и замкнутые поры) оказывает неблагоприятное влияние на физико-химические свойства изделий; снижает прочность, термическую и химическую устойчивость, вызывает водопоглощение и водопроницаемость черепка.

Различие между отдельными типами керамики обусловлено спецификой их внутренней структуры, то есть составом и соотношением отдельных фаз, составом и структурой глазури.

Основными типами керамики являются следующие:

Фарфор – тонкокерамическое изделие с плотным, спекшимся, блестящим в изломе черепком белого цвета с голубоватым оттенком. Его подразделяют на два вида: твердый и мягкий.

В состав твердого фарфора входят 50% глинистых веществ и по 25 % отощитенлей и плавней. В структуре обожженного при 1380-1420 ^оС черепка кристаллическая фаза составляет 30-35 %, стекловидная фаза - 40-60, газовая фаза - 5-7 %. Поэтому твердый фарфор отличается высокой степенью спекания (водопоглощение 0,1-0,2 %), прочностью, термической и механической устойчивостью. Просвечивает в толщине до 2,5 мм, при ударе издает чистый звук. Используется при изготовлении посуды и художественных изделий.

По толщине черепка посуду из твердого фарфора разделяют на посуду с обычным, утолщенным черепком и тонкостенную.

К твердому фарфору по своим свойствам близок низкотемпературный фарфор. Низкотемпературный фарфор содержит 41-46 % глинистых веществ и 45-52 % плавней, что позволяет снизить температуру обжига до 1180 ^оС. Он характеризуется высокой прочностью. В тонком слое не просвечивает, так как покрывается непрозрачной глазурью. Применяется такой фарфор в основном для изготовления посуды, предназначенной для предприятий общественного питания.

Мягкий фарфор выпускают нескольких разновидностей. В нашей стране изготавливают мягкий костяной и высокополевошпатовый фарфор.

Мягкий костяной фарфор отличается высоким содержанием в массе плавней – 53% полевого шпата и костяной золы, глинистых веществ – 32% и кварцевых (отощителей) – 15%. Ввиду этого его обжигают при 1260 ºС; в структуре черепка до 85% стекловидной фазы. Черепок очень тонкий, высокой белизны и просвечиваемости (до 4 мм). Однако, костяной фарфор имеет меньшую, чем твердый фарфор прочность и термостойкость. Используют его для изготовления высокохудожественной чайной и кофейной посуды, декоративных изделий.

Мягкий полевошпатовый фарфор предназначен в основном для художественно-декоративных изделий.

Тонкокаменные изделия имеют спекшийся непросвечивающийся белый или окрашенный в сероватые, голубые, бежевые тона черепок с водопоглощением 0,5-3,0%. Они отличаются повышенной механической прочностью и термостойкостью. Применяют их в производстве посуды и художественных изделий, а некоторые разновидности – для жаростойкой кухонной посуды.

Полуфарфор– это тонкокерамические изделия с непросвечивающимся белым или окрашенным черепком с водопоглощением 0,5-5,0 %. Из полуфарфора изготавливают посуду различного назначения и художественно-декоративные изделия.

Фаянс представляет собой тонкокерамические изделия с пористым непросвечивающимся черепком белого цвета с желтоватым оттенком. В нашей стране вырабатывают твердый фаянс с водопоглощением 9-12 %. Он содержит 60-63 % глинистых веществ и лишь 5-15 % плавней. Поэтому основной фазой черепка, обожженного при 1250-1280 ^оС, является кристаллическая. Стекловидная фаза (около 20 % объема) располагается между структурными элементами черепка, обеспечивая их связь, но, не заполняя пор. Общая пористость 26-30 %.

Ввиду высокой пористости фаянс всегда глазируют, но и в этом случае он склонен к влажностному набуханию. При ударе фаянс издает глухой звук. Он отличается более низкой по сравнению с фарфором прочностью и термостойкостью. Пониженная термостойкость фаянса обусловлена высоким термическим расширением легкоплавкой глазури и резким отличием ее по составу от глинисто-кварцевого черепка. Фаянс используют в производстве посуды, главным образом столовой, и художественных изделий.

Рисунок 3.1 – Классификация керамических изделий

Майолика – это тонкокерамические изделия с пористым непросвечивающимся черепком. Их подразделяют на два вида: майоликовые изделия из масс на основе беложгущихся глин и из масс на основе цветных глин. Водопоглощение майолики с белым черепком – 12 %, с цветным – 16 %. Майолика менее прочна и термостойка, чем фаянс, но исключительно декоративна.

Гончарная керамика – это грубокерамические изделия с крупнозернистым естественно окрашенным черепком. Вырабатывают их из гончарных глин с добавками отощителей; водопоглощение – 15-16 %; частично или полностью покрывают легкоплавкими глазурями. Из гончарной керамики изготавливают хозяйственную посуду и частично декоративные изделия.

По наличию глазури керамические изделия подразделяют на глазурованные и неглазурованные. Глазури могут быть прозрачными и заглушенными, бесцветными и цветными (одно- и многоцветными), с поверхностью блестящей, матовой, ирризирующей, с рисунком «кракле» и другие.