Сушка и обжиг глин. Структура керамического черепка

Сушка керамических изделий может проходить как в естественных условиях - на стеллажах в мастерской, так и в принудительных - в сушильных шкафах и сушилах. Скорость сушки, т. е. скорость удаления влаги из отформованного изделия, зависит от температуры, влажности окружающей среды и воздухообмена. Кроме того, скорость сушки зависит от формы и габаритов высушиваемого изделия. В процессе сушки механически и физически связанная вода, равномерно распределенная в изделии, перемещается по тонким каналам - капиллярам, образуемым свободным пространством между частицами пластичных материалов - глин и каолинов. Перемещаясь из глубины изделия к поверхности, вода освобождает занятые ранее полости, в результате чего частицы материала сближаются друг с другом. Такое изменение размеров изделия делает его меньше и называется усадкой. Так как вода начинает испаряться с поверхности, то первыми усадку испытывают внешние слои материала. Поверхность изделия, отформованного из массы, имеющей большую усадку, т. е. высокочувствительной к сушке, может покрыться трещинами уже на первых стадиях сушки. Если скорость сушки велика, то даже малочувствительные к сушке массы в толстостенных изделиях могут образовывать трещины из-за того, что внутренние, еще сырые слои материала не дадут возможность усесть внешним слоям без разрыва поверхности, т. е. без трещин. Следовательно, для успешной бездефектной сушки необходимо ограничивать скорость сушки и тем более чем сложнее и массивнее изделие. Ограничивать скорость сушки можно не только снижая температуру окружающего воздуха, но и увлажняя его (при этом замедлиться влагоудаление).

Наконец, массивные изделия можно сушить продолжительное время под тканью, задерживающей влагу. При сушке керамических изделий недопустимо резкое повышение температуры, особенно в первый период, до температур 70-80°С. Необходимо прогреть изделие по всей глубине и уже затем, поднимая температуру до 100-120°С, окончательно высушить его. В заводских условиях при отлаженной технологии сушку ведут в сушилах различного типа до температур 300°С. Окончательная влажность изделия после сушки, т. е. перед обжигом, не должна превышать 5% (для крупногабаритных изделий - не более 2%).

Обжиг изделий проводят в печах различной конструкции: в муфелях с рабочим пространством, защищенным от нагревателей огнеупорным коробом, в горнах - печах с рабочим пространством в виде шахты, в туннельных печах с рабочим пространством в виде туннеля и других. Печи различаются также по виду топлива. Широко распространены печи электросопротивления со спиральными нагревателями из металлических сплавов или с нагревателями из керамических стержней различной формы (карбидкремниевых, хромитлантановых и других), а также печи с газовыми горелками.

Изделия, помещаемые в печь, ставят на особые подставки лещадки, плиты.

Обжиг разделяют на 3 периода: подъема температуры - нагревания, выдержки при постоянной температуре и снижения температуры - охлаждения.

Физический смысл стадии обжига керамики заключается в процессе спекания - образования из отдельных дисперсных частиц, связанных в отформованном изделии прослойками технологической связки, монолитного плотного поликристаллического тела. После обжига изделие приобретает свои основные свойства: механическую прочность, твердость, необходимый цвет; форму изделия уже нельзя изменить, не разрушая его.

По структуре черепка различают пористые и плотные керамические материалы. У пористых материалов черепок в изломе тусклого землистого вида, легко впитывает воду, водопоглощение (по массе) его более 5 %. К пористым керамическим изделиям относят кирпич, пустотелые камни, плитки для внутренней облицовки стен, черепицу и pp.Плотные материалы.белые или равномерно окрашенные имеют спекшийся в изломе блестящий, раковистый черепок, водопоглощение (по массе) которого не превышает 5 %, не пропускают жидкости и газы. Среди плотных керамических изделий следует назвать плитки для полов, кислотостойкий кирпич и др.