Курсовая работа: Стеклянные и керамические изделия
Разновидностью твердого фарфора является низкотемпературный (низкоспекающийся) фарфор. Мягкий фарфор также имеет несколько разновидностей. В нашей стране вырабатывают в основном костяной и высокополевошпатовый мягкий фарфор. Фаянс также может быть твердым и мягким, однако в настоящее время выпускается только твердый фаянс. Майолику подразделяют на следующие виды: из фаянсовых масс, беложгущихся глин, полуфарфоровых масс и цветных глин.
Тип керамики и ее свойства определяются составом и структурой черепка и глазури, которые в свою очередь зависят от обработки исходных сырьевых материалов, состава масс и глазурей, особенностей режима обжига. В состав керамических масс входят пластичные глинистые вещества (глина и каолин), отощающие материалы (кварц, кварцевый песок), плавни (полевой шпат, пегматит, перлит, костяная зола и т. д.).
В процессе обжига в результате сложных физико-химических превращений компонентов массы и глазурной шихты, их взаимодействия формируется структура керамического черепка и глазури. Структура черепка неоднородна и состоит из кристаллической, стекловидной и газовой фаз.
Кристаллическая фаза включает муллит (3Аl2О3×2SiO2), остатки измененного глинистого вещества, зерна нерастворившегося кварца. Кристаллическая фаза и особенно кристаллы муллита повышают прочность, термостойкость и химическую устойчивость черепка.
Стекловидная фаза образуется при расплавлении плавней, частично кварца и других компонентов. В количестве до 45— 50% она повышает прочность черепка, при большем содержании снижает термостойкость, увеличивает хрупкость изделий. Эта фаза способствует уменьшению водопоглощения, обусловливает просвечиваемость фарфора.
Газовая фаза (замкнутые и открытые поры снижает механическую прочность, термическую и химическую устойчивость, обусловливает водопоглощение черепка.
Соотношение отдельных фаз в черепке, а также состав каждой фазы, состав и структура глазурного слоя специфичны для керамики разных типов. Ниже дается характеристика состава и строения основных типов керамики.
Фарфор—тонкокерамическое изделие с плотным спекшимся черепком белого цвета с голубоватым оттенком. В состав твердого фарфора входит 50% глинистых веществ (главным образом, каолин), 25% кварца и 25% полевого шпата. В структуре черепка, обожженного при 1380—1420 °С, стекловидная фаза составляет 40—60%, кристаллическая—до 30—35 и газовая фаза—5—7%. Поэтому черепок имеет водопоглощение не более 0,2 %, просвечивается в слое толщиной до 2,5 мм, отличается высокой механической, термической и химической устойчивостью. При ударе издает чистый звук. Из фарфора изготовляют посуду и художественно-декоративные изделия.
Низкотемпературный фарфор содержит повышенное количество плавней при 50—55% глинистых веществ. Обжигается при 1200 °С, при этом образует плотный черепок с водопоглощением до 0,5%, повышенной механической и термической прочности. Этот фарфор обычно глазуруют белой непрозрачной глазурью, в тонком слое он не просвечивается. Применяется для изготовления посуды, предназначенной для предприятий общественного питания.
Мягкий костяной фарфор содержит 53% плавней (полевого шпата и костяной золы), 32% глинистых веществ и 15% кварца. Обжигается при 1200 °С, до 85% объема черепка составляет стекловидная фаза. Костяной фарфор отличается высокой белизной и просвечиваемостью (до 4 мм), но прочность его и термостойкость меньше, чем твердого фарфора. Применяется для изготовления высокохудожественной чайной и кофейной посуды, декоративных изделий.
Мягкий полевошпатовый фарфор с повышенным содержанием полевого шпата предназначен в основном для художественно-декоративных изделий, в частности скульптур.
Тонкокаменные изделия имеют окрашенный в сероватые, бежевые тона спекшийся, непросвечивающийся черепок с водопоглощением 0,5—3%. Применяется для хозяйственной посуды и художественных изделий, некоторые разновидности его — для жаростойкой кухонной посуды.
Полуфарфор—это тонкокерамические изделия с непросвечивающимся черепком белого цвета, с пористостью 0,5—5 % Его покрывают бесцветной или цветной глазурью. Из полуфарфора изготовляют столовую и чайную посуду, посуду для хранения пищи, некоторые художественно-декоративные изделия.
Фаянс— топкокерамические изделия с пористым черепком белого цвета с желтоватым оттенком. Масса содержит 60—63 % глинистых веществ и лишь 5—15 % плавней. В обожженном при 1250—1280"С фаянсовом черепке основной фазой является кристаллическая. Стекловидная фаза (около 20 % объема) располагается между структурными элементами черепка и обеспечивает их прочную связь. Общая пористость черепка составляет 26—30%, открытая—9—12%. Из-за значительной пористости фаянс имеет меньшую по сравнению с фарфором механическую прочность, склонен к набуханию. Более низкая термическая устойчивость фаянса обусловливается высоким термическим расширением глазури, а также резким отличием ее по составу от черепка. Фаянс в тонком слое не просвечивается, при ударе издает глухой звук. Используют его главным образом в производстве столовой посуды.
Майолика—тонкокерамические изделия с белым или цветным непросвечивающимся черепком различной плотности. Водопоглощение майолики из фаянсовых масс— 12%, из беложгущихся и цветных глин—до 16, из полу фарфоровых масс—до 5%. Покрывают майолику бесцветными или цветными, прозрачными или глухими глазурями. Декорируют ее обычно, подглазурно, часто наносят рельефный рисунок. Применяют для художественных изделий и хозяйственной посуды.
Гончарная керамика — грубокерамические изделия с крупнозернистым цветным пористым черепком (водопоглощение 15—16%), частично или полностью покрытым легкоплавкими глазурями. Вырабатывают ее из гончарных глин с добавками отощтелей.
1.2 Тенденции развития стекольной и керамической промышленности в России
В статье к.т.н. А.И. Елфимова, советника Минэкономики России, чл.-корреспондента Международной академии инвестиций и экономики строительства, "Итоги работы промышленности" ("Эксперт производства", 2002, №4 (47), стр. 3) приводятся следующие данные о производстве стеклянных и керамических изделий (рис.1.1):
Рис.1.1. Динамика валовой продукции промышленности по производственным комплексам в период 1998-2001 годов, в % к предыдущему году
На стекольных заводах АО "Саратовстекло" и АО "Салаватстекло" (республика Башкортостан) увеличилось производство стеклянных товаров потребительского назначения, стекла по современной "флоат-технологии". Не возобновило работу по производству стекла после капремонта АО "Кварцит" (Брянская обл.). Из-за недостатка финансирования остановлено новое строительство и реконструкция стекольных предприятий Ростовской, Владимирской областей, Краснодарского края, республик Башкортостан и Дагестан".
Мощности по производству листового стекла, сконцентрированные на 17 российских предприятиях, позволяют производить 167 млн. кв.м. стекла в год.
Мощности по производству флоат-стекла сосредоточены в основном на трех крупнейших предприятиях:
АО "Борский стекольный завод" - 25 млн. кв. м. в год;
АО "Салаватстекло" - 22 млн. кв.м в год (2 технологические линии);
АО "Саратовстекло" - 39 млн. кв.м в год (6 технологических линий).
В номенклатуру производства АО "Салаватстекло" входят: стеклянные товары потребительского назначения, автомобильное стекло, автомобильный и строительный триплекс, а также электрохимически окрашенные (светозащитные), металлизированные и многослойные защитные стекла.
Предприятие "Прогресс" (Саратов) производит светоотражающие (солнцезащитные) стекла с использованием пленочных покрытий в объеме 1 млн. кв. м и стеклопакеты - 0,5 млн. кв. м.
Производство закаленного стекла в России развито недостаточно. Основные изготовители - Борский стекольный завод, "Саратовстекло", "Салаватстекло". В Московском регионе имеются только два изготовителя стекла с линиями суммарной производительностью 387 кв. м в час. Мировая практика показывает, что в условиях развитого рынка одна линия закалки стекла производительностью 200 кв. м в час должна приходиться примерно на один миллион жителей. Это означает, что для одной Москвы (без области) необходимо минимум 8 таких линий.
Потребности Московского региона оцениваются суммарно в 32 млн. кв.м стекла. Отмечено, что на территории Московской области и 16 граничащих с ней областей нет ни одного производства, изготавливающего стекло по флоат-технологии. В то же время, в Москве и Московской области сосредоточено около 200 изготовителей стеклопакетов из 600 в целом по России.
В г. Солнечногорске (Моск. обл.) компанией "БАМО-Стройматериалы" продолжается строительство завода по производству флоат-стекла. Планируемая мощность предприятия 18 млн. кв.м флоат-стекла и 2 млн. кв.м стеклопакетов в год.