Анималистический жанр в изделиях ДПИ. Пермский звериный стиль

Сырьевые материалы для производства керамики.

Наиболее древним и по-прежнему основным сырьем для производства керамических изделий является глина. Глина относится к осадочным породам, состоящим из гидроалюмосиликатов – с общей химической формулой nAl2O3∙mSiO2∙zH20. В глинах присутствуют примеси кварцевого песка, полевых шпатов, карбонатов, некоторых оксидов и органических остатков. Глиняные частицы имеют малый размер (0,01 – 10мкм) и в основном пластинчатую форму. Они способны включать воду не только в свою химическую структуру, но и удерживать ее вокруг частиц в виде тонких прослоек. Это качество определило способность глины, затворенной водой, обладать свойствами пластичности. Пластичность – способность изменять свою форму под воздействием нагрузки без разрушения и удерживать форму после прекращения действия нагрузки. На пластичности глинистых минералов основан метод пластического формирования глиносодержащих масс.

Наряду с глинами в качестве пластичных материалов используют каолины – разновидности глиняных пород, содержащие глинообразующий материал каолинит (Al2O3*2SiO2*2H2O), который отличается белым цветом и высокой огнеупорностью. Каолин – непреложный компонент традиционных составов сырья для производства фарфора и фаянса.

По внешним признакам – цвету, дисперсности, однородности – можно лишь приблизительно оценить возможность использования глины в производстве керамики. Так рыжий и бурый цвета большинства встречающихся повсеместно глин говорит о содержании в них оксидов железа.  Такие глины относят к небеложгущимся и они имеют невысокую температуру спекания. Сильно запесоченные глины трудно формируются и плохо спекаются. Для качественной оценки глины необходимо знание ее химического и минерального составов и определение целого ряда технологических свойств, показывающих поведение глины при формировании, сушке и обжиге.

По пластичности глины разделяют на 5 групп – от высокопластичных до непластичных. По чувствительности к сушке – возможности принудительной сушки изделия без образования трещин, глины делят на 3 категории – от высокочувствительных до малочувствительных. По спекаемости – объему открытых, т.е. сообщающихся с поверхности, пор в отформованном и обожжённом образце,  - глины разделяют на 3 категории – от сильноспекающихся до неспекающихся.

Кроме пластичных материалов в производстве керамики применяются непластичные, так называемые отощающие материалы – кварцевый песок, полевые шпаты, шамот и т.д. Введенные в глину они с одной стороны уменьшают пластичность массы, затрудняя формирование, но с другой – способствуют успешной сушке изделия, уменьшая возможность образования трещин и деформации, облегчая удаление воды из полуфабриката.

Исходный состав массы для производства конкретного керамического материала определяется необходимостью получения нужного химического состава и микроструктуры после обжига, обеспечивающих нужных эксплуатационные свойства изделия. Для производства прочного и белого фарфора необходимы огнеупорная глина, каолин, кварцевый песок и полевой шпат.

Керамические материалы принято так же различать по дисперсности элементов структуры. Если керамика состоит из мелкодисперсных зерен, ее излом однороден и частицы мало различимы, то такой материал относится к тонкокерамическим. Напротив, если в структуре керамики наблюдаются крупные зерна ,сама структура неоднородна, перед нами грубокерамическое изделие.

Для грубокерамических изделий характерны не только крупнодисперсная структура, но и видимое отсутствие аморфной стекловидной фазы. Такие изделия имеют достаточно высокую пористость, редко покрываются глазурью, чаще ангобом. Типичными изделиями, являются шамотные.

Также к грубокерамическим изделиям причисляют гончарные имеющие относительно высокую пористость и изготовляемые из легкоплавких глин без применения каких-либо других компонентов помимо небольших добавок кварцевого песка.

Терракота  - однотонный неглазурованный материал, изготовляемый из качественных  материалоусадочных глин, имеющих равномерную окраску и относительно высокую температуру плавления.

Как гончарные изделия, так и терракоту, можно причислить также к тонкокерамическим изделиям, что говорит об условности такого деления.

Типичный представитель тонкокерамических изделий – фаянс имеет свою разновидность – шамотный фаянс, занимающий промежуточное положение между грубо – и тонкокерамическими материалами. Этот материал, называемый фаейртоном содержит большое количество зерен шамота. Изделия формируют способами пластического формования и шликерного литья, покрывают ангобом, после чего глазуруют и обжигают при температурах выше 1250ﹾС.

Фаянсом называют мелкопористый керамический материал белого цвета. Различают полевошпатовый фаянс и глинистый. Известен также известковый фаянс. Полевошпатный фаянс называют твердым фаянсом, два других – мягкими фаянсами. Плавни используют в малых количествах, вводя для твердого фаянса немного полевого шпата, для известкового – мела или доломита, для глинистого плавни поступают в массу со значительным количеством глины. Фаянсовые изделия обязательно глазуруют из-за значительной пористости.

Полуфарфор отличается от фаянса добавками большого количества полевых шпатов или иных плавней, но по составу и технологии близок к полевошпатному твердому фаянсу.

Известен также низкотемпературный фарфор, образующий после обжига непросвечивающее прочное белое керамическое тело. В состав сырья для его производства помимо глинистых материалов входят кварц и полевой шпат. Относится к группе мягких фарфоров, обжигают при температурах 1160-1200ﹾС.

Майоликой называют изделия из цветной обожженной глины с крупнопористым телом, покрытые эмалью или глазурью. По составу сырья майолика подобна фаянсу, однако для ее производства используют легкоплавкие окрашенные глины. Температура политого обжига для майоликовых изделий 900-1000ﹾС, что позволяет применять большую палитру цветных глазурей.

Фарфором называют белый плотноспекающийся материал, просвечивающий в тонких слоях. Различают твердый и мягкий фарфор, в составе первого преобладают глинистые вещества, остальные компоненты кварц и полевой шпат распределены примерно в одних пропорциях; в составе мягкого фарфора преобладают полевые шпаты. Большое содержание плавней приводит к образованию значительного количества стекловидной фазы, отсюда – просвечиваемость фарфора. Температуры политого обжига твердого фарфора 1320-1450ﹾС, мягкого – 1250-1300ﹾС, утильного – 900-1000ﹾС.

Высокие температуры обжига фарфора сужают палитру подглазурных керамических красок и глазурей, применяемую для его декорирования. Основное преимущество фарфора с декоративной точки зверия – его белизна. Обжиг фарфора ведут в регулируемой газовой среде. В начале обжиг ведут в окислительной газовой среде для выжигания всех органических примесей и углерода, затем в восстановительнойдля перевода неудаленного при обогащении рыжего оксида железа в закись железа голубоватого цвета и, наконец, в нейтральной среде.

Бисквитный фарфор отличает отсутствие глазурного покрытия, его редко расписывают, чаще оставляют белый цвет, подобный цвету мрамора. В его составе присутствует большое количество полевых шпатов или фритты. Обжиг ведут в одну стадию при температуре 1250-1300ﹾС.

Многообразие видов керамических изделий обусловлено прежде всего многообразием методов керамической технологии, включая декорирование, позволяющих из исходного сырья, незначительно различающегося по своему химическому составу, создать различные типы структур, которые определяют свойства изделий.

Получение формовой массы

Пластичные сырьевые материалы – глины и каолины имеют непостоянную влажность, зависящую от сезона.

Основная задача первых стадий обработки сырья – получение однородной массы определенной влажности. Поэтому из глины необходимо удалить вредные включения – камни, корни деревьев, куски угля и известняка, другие примеси, которые могут усложнить формирование и обжиг изделия. Для достижения этой цели применяют отмучивание – глину размешивают в воде и выдерживают некоторое время. При этом на дно сосуда оседают тяжелые включения, а растворимые соли переходят в раствор.

Для приготовления шликера из глины, состоящей из дисперсных частиц, необходимо распустить ее куски в воде, при этом образуется достаточно устойчивый шликер. Для уменьшения количества добавляемой к глине воды нередко применяют разжижающие добавки – электролиты.

Если компоненты смеси находятся в сухом состоянии, то доводить массу до нужной формовочной влажности можно, добавляя в нее порциями воду и тщательно при и этом перемешивая. Для получения пластичной тестообразной массы куски массы, образующиеся при добавлении воды, необходимо тщательно усреднять. Приемы работы с глиняным тестом подобны приемам кулинара: и то и другое тесто рекомендуется как можно тщательнее проминать и отбивать. Для отбивки глиняной массы применяются деревянные молотки – киянки. Смысл этой операции состоит в удалении пузырьков воздуха, попадающих в массу при ее перемешивании. Пузырьки воздуха играют отрицательную роль – при формировании они снижают пластичность массы, «отощают» ее, при сушке, расширяясь и выходя на поверхность изделия, образуют трещины.

Приготовить пластичную массу и полусухой порошок можно из шликера. Для этого его надо обезводить – удалить лишнюю воду. Для- приготовления пластичной массы необходимо довести ее влажность до 18-25% при начальной влажности шликера 40-65%. Обезвоживание небольших количеств шликера в условиях мастерской проводят, выливая шликер в гипсовые формы.

Формирование керамических изделий

Формирование керамических изделий можно вести тремя различными способами: полусухим и изостатическим прессованием из пресс-порошков, пластическим формированием из пластичной массы и шликерным литьем из литейных шликеров.

Рассматривая три основных способа формирования, можно заметить, что для придания изделию необходимой формы требуются усилия, обратно пропорциональные содержанию связки в формируемой массе. Так литье шликера в гипсовые формы протекает практически при атмосферном давлении (0,1 Мпа); пластическое формирование требует ручных или механических усилий, измеряемых 0,5-5 Мпа; прессование производится под давлением 10-100Мпа. Важно заметить еще одну особенность – чем больше усилий мы прилагаем для придания формы, тем больше вероятность получения неравноплотной заготовки изделия, что, в свою очередь, грозит появлением дефектов – трещин, сколов и т.п. Самые сложные изделия получают шликерным литьем – способом, при котором не требуется приложения внешних усилий.

Формирование керамических изделий способом шликерного литья состоит в получении из сырьевых компонентов устойчивого литейного шликера, наполнения им пористой гипсовой формы и выдержки для набора массы на внутренней поверхности формы. После значительного обезвоживания массы в результате  всасывания воды под действием капиллярных сил в мелкие поры гипсовой формы заготовка уменьшается в размерах («дает усадку») и приобретает прочность, достаточную для разборки формы и сушки изделия перед обжигом.

Перед заполнением гипсовая форма должна быть высушена при температуре не выше 65ﹾС и иметь остаточную влажность не менее 4%. Если форму пересушить, процесс набора массы будет идти слишком быстро с образованием дефектов.

Литейный шликер должен содержать как можно меньше воды, но при этом легко заливаться в форму. Минимальное содержание воды в литейных шликерах обеспечивают введением электролитов. При использовании малых количеств (не более 0,5%) таких электролитов, как сода (Na2CO3), силикат (Na2SiO3) или полифосфат (Na3PO4) натрия и др., удается снизить влажность шликеров до 30-33%, тогда как шликер с такой же вязкостью и текучестью из распущенной глины без электролита имеет влажность от 40-65%.

Наполнение шликером гипсовой формы ведут таким образом, чтобы не захватить воздух, не создавать сильной струи – медленно и непрерывно, желательно слегка меняя ее направление. Необходимо дать время для выхода воздуха из узких частей формы, не прерывая при этом процесса литья.

После наполнения формы шликером начинается процесс набора массы – образование слоя массы на внутренней поверхности формы. При этом вода, содержащаяся в шликере, всасывается в микропоры гипсовой формы. Когда необходимиая толщина заготовки достигнута, избыток шликера медленно сливают, поворачиваяформу по окружности, чтобы не оставлять следов на поверхности заготовки. После набора массы влажность образованного на поверхности формы слоя составляет 18-24%. Однако форму еще нельзя разобрать, не разрушив заготовку.

После набора массы наступает второй период – закрепление заготовки. Обычно его проводят в течении более длительного времени – от часа до нескольких суток, исходя из массивности изделия и условий, в которых содержится форма. Форму с заготовкой оставляют на стеллажах мастерской или сушат принудительно в сушильных шкафах или сушилках при температурах до 60-65ﹾС. После первого периода сушки – подвялки, когда заготовка отдаст еще несколько процентов воды и ее поверхности отойдут от стенок формы, форму можно разбирать. Заготовка приобретет прочность, достаточную для того, чтобы можно было взять ее в руки не смяв и не оставив на ее поверхности глубоких следов. Это так называемое «кожетвердое» состояние, в котором заготовка может быть обработана: на ней можно вырезать контррельеф или отверстия, налепить рельеф или приставить детали, ее можно отполировать или придать ее поверхности особую фактуру, наконец, можно замыть или зачистить дефекты поверхности. Приставные, т.е. приклеиваемые детали должны быть из той же самой массы, а их влажность должна соответствовать влажности заготовки. Склеивание ведут тем же шликером, для густоты и увеличения склеивающей способности в него добавляют декстрин.