Из которого наши предки изготавливали массу полезных предметов для быта. Позже и украшения для женщин стали изготавливаться из этого материала. Цветовая гамма у нее может быть самой разнообразной: красная, коричневая, серая, белая, голубая, желтая и комбинированные сочетания. Зависит это от ее минерального состава. Сейчас, чтобы добыть глину, не обязательно нужно идти на ее поиски в местах ее скопления. Достаточно обратиться в любой специализированный магазин или творческую лабораторию. Важно отметить, что не любая глина может быть пригодна для творческого ее воплощения в предмет искусства или обихода быта.

Чем может быть полезна глина?

Любая деятельность, заключающаяся в комбинированном взаимодействии ручного труда и фантазии, не только увлекает ум мастера, но и помогает молодому организму развить мелкую моторику пальцев. А это значит, что мышление, воображение, чувство цвета, геометрия предмета и многое другое - подарит ребенку возможность развить свое творческое начало. К тому же общеизвестно, что лепка обладает успокаивающим эффектом и дает возможность сосредоточиться на конкретном предмете - «здесь и сейчас». И подарок, сделанный своими руками и от чистого сердца, не оставит никого равнодушным.

Обжиг глины в домашних условиях

Если вы хотите подарить вашему рукодельному изделию длительную жизнь, то обжиг просто необходим. Чтобы в ходе этого процесса изделие не потеряло форму и не треснуло, очень важно соблюсти технологию обжига глины согласно ее нормативам. Благодаря воздействию на глину высокой температурой, изделие обретает прочность, оно «каменеет». А если после всех требуемых манипуляций произвести покрытие глазурью, то и вовсе ваш предмет творчества можно использовать и в обиходе.

Сейчас очень популярна практика обжига глины в домашних условиях. Здесь нет ничего сложного, кроме того, что следует придерживаться техники безопасности и иметь необходимое место, достаточной мощности для обжига.

Начать стоит с того, что изделие необходимо оставить в темном месте (или без прямого воздействия солнечных лучей), чтобы подсушить. Перепады и сквозняки неблагоприятно скажутся на качестве обжига глины - это стоит учесть. Чем меньше толщина стенок изделия, тем быстрее оно высыхает и меньше времени требуется на то, чтобы избавиться от ненужной влаги, и наоборот. Это касается и времени обжига, чем больше и толще предмет, тем больше времени уходит на запекание, диапазон варьируется от 4 до 12 часов. Усреднено, это бывает около 6 часов, но это все индивидуально.

При укладке ваших работ следует соблюдать их расположение по схеме «пирамиды»: внизу располагаться должны наибольшим размером предметы, далее выше с постепенным уменьшением. Немаловажное значение имеет вес: самые тяжелые изделия должны быть снизу. На данном этапе можно не бояться, что они могут склеиться друг к другу - смело выкладывайте друг на друга. Закрываем печь.

Температура обжига глины в своем максимуме достигает 900 градусов. Но прогревание должно идти с постепенным повышением. Если у вас профессиональная печь с терморегулированием, то первый нагрев должен быть выставлен на 150-200 градусов. Такая температура будет держаться не более 2 часов. Затем прибавляем еще 200 градусов и остальные 2 часа выдерживаем глиняные предметы в печи. И так повторяем до тех пор, пока не достигнем значения в 900 градусов, и выдерживаем еще некоторое время.

Как необходимо обжигать глину

Как правило, в домашних условиях обжиг глины осуществляется в самодельной печи. В этом случае температурный режим надо контролировать на постоянной основе. Это будет выглядеть по следующей схеме:

1. Начинаем с первого положения переключателя, держим 5 минут и выключаем.
2. Через 5 минут включаем, оставляем на 10 минут глину запекаться и выключаем.
3. Через 15 минут включаем, вновь выдерживаем 10 минут и выключаем.
4. На этом этапе включаем печь, и выдерживаем обжиг глины до тех пор, пока изделия не покраснеют.
5. Здесь включаем переключатель во второе положение и по той же схеме: 5-5 мин, 10-10 мин, 15-10 мин выдерживаем. Причем здесь не нужно выключать печь, а лишь спуститься со 2 положения на 1 и обратно.
6. Положение 3 применимо в том случае, если мощности печи не хватает.

В среднем до 6 часов уходит на весь процесс обжига глины. Определить «готовность» можно по свечению стен внутри печи. Как только свечение станет светло-желтого цвета, выключайте печь.

Не стоит сразу открывать дверцу, оставьте остыть изделиям в печи на длительное время, например, на всю ночь. Это позволит равномерно остыть после обжига. Затем можно их покрыть глазурью и дать высохнуть, так ваше творение прослужит вам гораздо дольше.

Лепка из глины

Если вы хотите использовать глину без обжига, то вам необходимо выбрать ее с полимерными добавками.

Перед началом лепки полимерную глину нужно хорошенько размять руками, постучать ладонями. От этих манипуляций выйдет лишний воздух из материала. Это необходимо в том случае, если все-таки решитесь на обжиг (но не обязательно). Придать форму изделию удобнее, работая двумя руками, начиная с более крупных предметов и заканчивая самыми маленькими. В помощь вам придет стек, это инструмент для лепки. Когда работа завершена, протираем влажной губкой или кистью изделие.

Как правильно лепить

Глина хоть и пластичный материал, но более прочный, чем пластилин. Поэтому существует несколько важных рекомендаций по обращению с ней во время лепки:

• Глина должна быть всегда влажной, не давайте ей высыхать.
• При появлении трещин сразу сглаживайте их водой или водно-глиняной массой.
• Работа по лепке начинается с крупных предметов, плавно переходя к более мелким.
• Вкатывать в глину посторонних изделий не стоит, лучше сделать для этого отдельные углубления в изделии.

Когда все сделано, нужно оставить вашу фигурку на пару дней высохнуть. Хотя без обжига прекрасно выглядит, можно дополнительно ее запечь в духовке или микроволновой печи, но это по вашему желанию. Клей ПВА на завершающем этапе может послужить глазурью для изделия.

Полимерная глина как источник вдохновения

При использовании полимерной глины обжиг не является обязательным процессом, но это создает потрясающий эффект реалистичности предмета. Смотрится очень эффектно.

Обжиг полимерной глины можно проводить в духовом шкафу с терморегулятором и на самодельной печи. Но самым удобным способом является аэрогриль. При создании цветов, аэрогриль не подойдет, так как они станут тонкими. Для них нужна температура в интервале от 110 до 130 градусов.

А это означает, что ни один из предложенных способов не работает. Поэтому обжиг глины для цветов лучше проводить в стеклянной посуде.

Запекаем цветы из полимерной глины

Бутоны цветов помещаем на зубочистки, которые воткнуты в любой мягкий предмет, например, в фольгу. Помещаем все это в стеклянную посуду с крышкой, и отправляем в хорошо разогретую духовку. В среднем, около 2-2,5 минут потребуется для готовности изделия. Но обратите внимание, чтобы цвет у них не изменился и не стали тонкими лепестки. Если это произошло, то вы передержали изделие. Точное время выдержки обжига вам удастся установить экспериментальным путем, в зависимости от режима работы вашей духовки и объема изделия.

При обжиге полимерной глины в духовке важно учесть температуру стеклянной посуды - она не должна быть холодной, ее разогреть можно непосредственно в духовке во время ее обогрева.

Я подумала, что не помешает рассказать о некоторых нюансах, касающихся сушки изделий. Вспоминаю себя в начале освоение этого замечательного природного материала — глины. Сделала я, допустим, вазочку или тарелочку. А дальше что? оставила сушиться на солнышке свое ненаглядное творение, а через три часа хлоп, а там трещина! Хватаемся за сердце, пьем валерьянку... Занавес!

Конечно, я не открываю Америку. Всю эту информацию можно прочитать в книгах по технологии керамики. Я лишь постараюсь в упрощенной форме отметить самое главное, на что обратить внимание, чтобы дети, которые стараются и лепят свои работы из глины, не потеряли их из-за технологических нюансов. Дети ведь по большей части существа хрупкие. :) И любят получать не просто опыт, а результат. Ссылку на этот материал я планирую ставить в конце каждого следующего мастер-класса по лепке из глины. Следующая публикация уже в процессе. :)

Так как же правильно высушить свою работу?

1. Самое главное, обеспечить равномерное высыхание. Когда изделие из глины сохнет, с поверхности черепка испаряется вода, и изделие уменьшается в размерах (на 10-20%, в процентном соотношении это зависит от глины). Если с одной стороны изделие будет сохнуть быстрее, а с другой медленнее, более влажная сторона не даст сухой стороне "уменьшиться". И будет трещина.

Необходимо выявить слабые места. Слабые, то есть более тонкие (они сохнут быстрее) места, необходимо укутать сухой (не в коем случае не влажной) тряпочкой. На рисунке я обвела тонкие места чашки и блюдца. Думаю, тут все понятно. Аналогичным образом на подобных изделиях вы сможете выявить те места, которые сохнут быстрее.

Нижняя часть сохнет медленнее, чем верхняя. Происходит это потому, что вода всегда течет вниз. :) Поэтому вазочки, чашки и прочее сушат в большинстве случаев в перевернутом виде, вот так:

Самые тонкие части работы необходимо дополнительно укутать сухой тряпочкой. В случае с чашкой — укутать необходимо ручку.

Обеспечить равномерную сушку (не допускать поддува тепла или ветра с одной стороны) поможет сухая тряпочка. Ею необходимо накрыть изделие полностью и убедиться, что нигде не "поддувает". Поверхность, на которой сушится изделие, лучше также нарыть хлопчатобумажной тряпкой.

Не ставьте изделие сушиться на интенсивном солнце или возле батарей отопления.. Наша задача — замедлить высыхание и оградить изделие от неравномерного воздействия окружающей среды. :) Под колпак его, родимое...

Если глина (по вашему опыту) сильно склонна к треску, необходимо сушить изделие очень медленно. То есть сверху тряпки (только сухой ) прикрыть полиэтиленом и поставить в темное место. Периодически разворачивать работу и менять тряпку на сухую (т.к. эта будет увлажняться за счет испарения воды, и изделие может заплесневеть). Как правило, с глиной производственного происхождения проблем куда меньше. Если же вы берете глину из богатых залежей возле дома или реки и готовите ее сами, правильная сушка может спасти вашу работу.

Если же вы не хотите работу сушить, а планируете доделать позже, поступаем так: заворачиваем в тонкую сухую тряпку и в пакет, герметично. Желательно убрать в темное прохладное место (холодильник, например) и не очень затягивать с доработкой. Если глина или изделие заплесневело, выбрасывать глину не нужно. Это органика, которая в печи при обжиге сгорит. Органика улучшает свойства и пластичность глины.

Удачных сушек!

Буду рада, если в комментариях появится дополнительная информация, которую я, возможно, упустила. Особенно, если она поможет только встающим на этот интересный путь.

Пластичность сырой глины и ее способность затвердевать после испарения влаги издавна используется людьми для производственных и бытовых нужд. Сегодня в домашних условиях из этого материала делают большей частью игрушки, различные элементы интерьера. Все реже он становится сырьем для самобытных мастеров гончарных дел. После создания глиняной заготовки ее необходимо полностью высушить перед обжигом. Делать это следует правильно, чтобы не испортить уникальное изделие.

Способы сушки глины

Для того чтобы высушить глину потребуется:

• http://xn----ctbbdjqd8agdbfbwmq.xn--p1ai/images/bul.gif) no-repeat;"> полиэтиленовый пакет, коробка или емкость;
• /xn----ctbbdjqd8agdbfbwmq.xn--p1ai/images/bul.gif" target="_blank">http://xn----ctbbdjqd8agdbfbwmq.xn--p1ai/images/bul.gif) no-repeat;"> газета или ветошь;
• /xn----ctbbdjqd8agdbfbwmq.xn--p1ai/images/bul.gif" target="_blank">http://xn----ctbbdjqd8agdbfbwmq.xn--p1ai/images/bul.gif) no-repeat;"> фиксирующие форма и подпорки (при необходимости);
• /xn----ctbbdjqd8agdbfbwmq.xn--p1ai/images/bul.gif" target="_blank">http://xn----ctbbdjqd8agdbfbwmq.xn--p1ai/images/bul.gif) no-repeat;"> наждачная бумага;
• /xn----ctbbdjqd8agdbfbwmq.xn--p1ai/images/bul.gif" target="_blank">http://xn----ctbbdjqd8agdbfbwmq.xn--p1ai/images/bul.gif) no-repeat;"> кисть;
• /xn----ctbbdjqd8agdbfbwmq.xn--p1ai/images/bul.gif" target="_blank">http://xn----ctbbdjqd8agdbfbwmq.xn--p1ai/images/bul.gif) no-repeat;"> гладкий предмет;
• /xn----ctbbdjqd8agdbfbwmq.xn--p1ai/images/bul.gif" target="_blank">http://xn----ctbbdjqd8agdbfbwmq.xn--p1ai/images/bul.gif) no-repeat;"> духовка, радиатор отопления или микроволновка;
• /xn----ctbbdjqd8agdbfbwmq.xn--p1ai/images/bul.gif" target="_blank">http://xn----ctbbdjqd8agdbfbwmq.xn--p1ai/images/bul.gif) no-repeat;"> печь или костер для обжига.

Не старайтесь как можно быстрее высушить глину, иначе, оставшаяся в порах вода, испаряясь, попросту разорвет вашу поделку в процессе обжига. Глиняная заготовка может сохнуть от двух-трех дней до двух недель и даже дольше - это зависит от толщины изделия. Влага должна испаряться из сырой глины постепенно, день за днем.

Обеспечьте правильный температурный режим для сушки глины. Оптимальной будет комнатная температура затемненного места вдали от сквозняков. Если в помещении будут резкие колебания температуры, глиняная поверхность может пойти трещинками и необратимо деформироваться.

Положите заготовку в полиэтиленовый пакет, металлическую емкость или картонную коробку и поставьте на идеально ровную поверхность. Вниз можно постелить газетный лист (чтобы он впитывал влагу), верх же накройте чистой ветошью. Глину в полиэтилене не забывайте регулярно проветривать, чтобы в мешке не накапливался конденсат.

Для мелких деталей можно сделать специальную форму, особенно если их требуется зафиксировать в определенном положении. Например, выполните соответствующие углубления в куске пенопласта, используйте картонные подпорки.

Выдержите сохнущую глину под тряпкой в течение двух суток, после чего обязательно снимите покрытие и досушивайте открытое изделие в тени.

Внимательно осмотрите глиняную заготовку. Если изделие стало гораздо легче и светлее, чем оно было в сыром виде, то из нее испарилось достаточно влаги.

Осторожно очистите высохшую поверхность глиняной вещицы с помощью самой мелкозернистой наждачной бумаги, пока не удалите с поверхности все небольшие выпуклости и шероховатости. Появившиеся после обработки глиняные пылинки смахните чистой сухой кистью.

Чтобы глина заблестела, как следует натрите (вылощите) ее гладким предметом (например, металлической ложкой). Это сделает верхний слой глиняной поверхности более плотным, и появится красивый блеск. После обжига ваша вылощенная поделка заблестит еще сильнее.

Почему трескаются при сушке изделия из глины?

Какие причины влияют на это? И как разрешить эту проблему?

Сушка глиняных изделий - это один из самых важных этапов в гончарном ремесле. И от того КАК высохнут ваши изделия, зависит и то, как в обжиге поведут себя ваши изделия. Ведь могут быть почти незаметные микротрещины на изделии, а при обжиге они просто превратятся в реальные трещины.

Самые главные, на мой взгляд, причины возникновения трещин при сушке изделий у новичков, это:
- плохой промин глины, и как результат - образование воздушного пузыря на дне изделия, который впоследствии и разорвет изделие при сушке.
- стенки изделия получились слишком тонкие по соотношению с толщиной донышка. В итоге стенки уже высохли, а дно еще сырое и толстое. Донышко пытается сузиться (при сушке), но высохший каркас из стенок ему не дает. В результате - образуется s-образная трещина.

Представим, за окном зима, окна - стеклопакеты, батареи - жарят.. В комнате 23-25 градусов, а влажность - всего 25..30 (!!) процентов (можно измерить с помощью специального прибора)

И что? Получается форсированная и неравномерная сушка изделий, а глина этого не любит, особенно жирная глина.

Вы наверное замечали, если сырое изделие поставить на подставку дном вниз, то уже утром верх изделия - светлый (высох), а нижняя часть - темная, влажная. А такого быть не должно - сохнуть изделие должно максимально однородно, и минимум пару-тройку дней, а лучше неделю! Трещины образуются когда каркас (верх высох), начинает сохнуть дно. При сушке размеры сокращаются, вот и дно стремиться сжаться - а не получается: каркас то уже высох, и не дает. Вот дно и рвет «S»-образная трещина.

Летом бы вы такого не получили - влажность около 90..100 проц., горшки сохнут более-менее однородно. А зимой, в квартире - совсем иначе.

Какой выход? Есть шаманский бубен, заклинания..:)) - но, надежнее будет разобраться и понять механизм образования трещин в глине при сушке.

Есть неплохие книжки, в которых анализируются подобные проблемы. Но, там применительно к плоским плиткам, у нас - объемные изделия, поэтому чуть сложнее.

Мастера советуют накрывать стеклянными колпаками, бумажными кульками, ставить на гипсовые подставки, накалывать донышко сырого сосуда иголкой (для снятия напряжений) и т.д. и т.д.

Сделав массу экспериментов, перепробовал все варианты, в разных комбинациях (потребовался месяц) оказалось, что все это не очень-то работает.

Я для себя нашел два решения:
1. Искусственно замедлять скорость сушки изделий (ставить горшки в прохладное помещение (но без сквозняков), с 80.. 100-проц. влажностью)
2. Или, как вариант, довести ситуацию с сушкой до абсурда - искусственно форсировать сушку донышка (изнутри!) сырого изделия.

Как я это делаю: ставлю на гипсовую подставку срезанный горшок (дном вниз), и строительным феном, на минимальной его температуре, круговыми движениями начинаю просушивать донышко (до его посветления). Если при этом образуются микротрещины - просто проминаю их пальцем. И все!

После этого ставлю изделие вместе с подставкой на полку, на досушку. Сохнет за 1-2 дня. Для подстраховки, делаю то, что описано ниже...

Если изделие узкое, высокое, и ко дну не добраться рукой, то также ставлю его на гипсовую подставку и аккуратно оборачиваю сам венчик (верхушка) сосуда черным мусорным пакетом (вроде, 30 литровым - он длиннее). Главное - просто укутать венчик так, чтобы был проход воздуха внутрь, иначе сохнуть будет не равномерно. И, в таком укутанном виде - на полку, сохнуть! Или, на пол - там самая минимальная температура в комнате.

Лучше - держать ваши изделия при сушке подальше от батареи - а то один бок будет быстрее сохнуть, и напряжения в стенках накопятся.

Также я обратил внимание, что в старину почти все гончарные изделия были с узким донышком, чтобы изделие быстрее сохло! Видать и тогда были аналогичные проблемы, а фена строительного под руками не было!!! -))

Надеюсь, что мой опыт поможет вам избежать проблем с сушкой глиняных изделий.
Желаю вам успехов.

С уважением,
ваш Андрей Кудрявцев

Лекция 4. СУШКА КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Сушка – один из основных процессов, применяемых для всех керамических изделий. От нее зависит их качество, экономика производства (10...12% от стоимости). Капитальные вложения на установку сушильного агрегата увеличиваются с увеличением продолжительности сушки. Удлиняется весь технологический цикл (узкое место). Следует ускорять сушку, не допуская трещин.

Теоретические основы сушки. При сушке глины происходит не только снижение влажности, но и изменение ее физико-механических свойств. Пересушенная до потери химически связанной воды глина теряет связующую способность. Неравномерная влажность вызывает растрескивание в сушке и в обжиге. Скрытые дефекты формования (например, свиль) могут быть причиной трещин в сушке, а при правильном режиме сушки могут не влиять на качество изделий. Пересушенные изделия не выдерживают легких ударов из-за хрупкости.

Изменение влагосодержания и температуры материала при сушке. В начале сушки из-за разности парциальных давлений водяных паров на поверхности изделия и в окружающем воздухе влага начинает испаряться с поверхности материала. Из-за перепада влагосодержания в нем появляется поток влаги от центра к периферии. Если пары внутри изделия не успевают удаляться, происходит его разрыв от избыточного давления (может быть уже при 70°C). Поэтому скорость сушки должна обеспечивать выход влаги, которая распределяется в изделии параболически. Сушку прекращают, когда во всех изделиях влагосодержание станет равновесным с влагосодержанием окружающей среды, до которого они могут быть высушены. Влагосодержание зависит от свойств материала: с увеличением количества глины оно возрастает и сушка удлиняется. Добавка отощителя ускоряет ее. Нельзя выгружать материал с остаточным влагосодержанием ниже равновесной влаги в цехе. Это способствует образованию трещин за счет поглощения влаги из воздуха и неравномерного распределения ее в изделиях.

Усадочные деформации и трещины. Усадка глин при сушке – причина образования трещин. Вначале высушиваются кромки и наружные слои изделия. При этом поверхностные силы, стремящиеся сократить размеры изделия, создают на внутренние слои сжимающее действие, а на наружные – растягивающее, они растрескиваются. Трещины могут быть наружные и внутренние. Механизм их возникновения следующий. Наружные слои, достигнув равномерного влагосодержания, не дают усадки. А внутренние слои, продолжая снижение влагосодержания, дают усадку. Поскольку между наружным и внутренним слоями существует жесткая связь, это вызывает растягивающие напряжения в центральных слоях изделия (трещины внутри изделия или видимые, не доходящие до краев). Если изделие с одной стороны сохнет быстрее, чем с другой, появляются изгибы (деформации) в сторону максимальной скорости удаления влаги. Это происходит даже у глиняного кирпича с толстыми стенками.

Определение длительности и режима сушки. Длительность сушки зависит от температуры, относительной влажности, влагосодержания, скорости движения теплоносителя. Сочетание этих показателей и их динамику называют режимом сушки. Оптимальный режим должен обеспечить быстрое высушивание изделий до требуемой влажности без деформаций и трещин при наименьших затратах энергии.

Существуют три метода подбора режимов сушки:

1. Экспериментальный (метод «проб»). Пробуют несколько режимов (не вдаваясь в сущность причин образования дефектов) и считают оптимальным режим, обеспечивающий минимальный срок сушки данных изделий без дефектов. Это длительный и дорогостоящий метод, не всегда наилучший.
2. По данным о физической сущности образования дефектов составляют уравнения, описывающие процесс. Находят экспериментально свойства, входящие в уравнение, и по ним рассчитывают оптимальный режим.
3. По уравнениям, описывающим процесс образования дефектов, составляют критерии подобия, которые затем находят экспериментально и по ним рассчитывают параметры сушки.

Главная причина возникновения трещин – достижение предельных перепадов влагосодержания между центром изделия и поверхностью, при которых напряжения превосходят предел прочности материала. Следовательно, задача расчета сводится к определению минимальной длительности сушки, при которой перепады влагосодержания не будут достигать критических величин.

Расчеты ведут по критерию Кирпичева К i:

где U ц иU п – влагосодержание центральной и периферийной части изделия; – среднее значение начальной влажности.

Экспериментально определяют, при каком минимальном перепаде влагосодержания U ц – U п появляется первая трещина, и вычисляют интенсивность сушки (минимум ее длительности) по формуле:

, (2)

где U 0 и U к – начальное и конечное влагосодержание, V м – объем изделия, м 3 , q" – допустимая интенсивность сушки, F м – площадь его поверхности.

Для штабельной сушки ВНИИстромом разработан метод определения режима сушки, основанный на теории вероятности. Его порядок следующий:

1. Замеряют производительность вытяжных вентиляторов (V 2), среднюю температуру теплоносителя на входе в сушилку t 1 , на выходе t 2 и температуру воздуха t 0 , подсасываемого на загрузочных торцах туннеля.
2. Вычисляют коэффициент разбавления отработанных газов

и часовой расход теплоносителя, проходящего через садку изделий:

1. Определяют влагоотдачу ΔY по разности начальной Y н и конечной Y к массы сырца: ΔY = Y н – Y к.
2. Вычисляют прирост влагосодержания теплоносителя по формуле:

где N – часовая производительность сушилки, шт./ч; γ 0 – средняя плотность воздуха, в нормальных условиях γ 0 = 1,293 кг/м 3 .

Меры предотвращения пороков сушки. Зависимость трещиностойкости от факторов, влияющих на нее, можно выразить в виде:

, (6)

где R и ε – прочность и растяжимость материала; а – коэффициент потенциалопроводимости; Р с и Р п – упругость пара в окружающей среде и на поверхности изделия, α и α y – коэффициенты внешнего влагообмена и усадки.

Таким образом, увеличивая характеристики числителя и снижая – знаменателя, можно повысить трещиностойкость следующими мероприятиями.

Паровое увлажнение глины увеличивает начальную температуру глины и ее потенциалопроводимость, ускоряет сушку вследствие совпадения направлений потока тепла и влаги в материале. При отсутствии пароувлажнения вначале идет не сушка, а доувлажнение изделий за счет конденсации влаги из теплоносителя (скорость сушки отрицательна). Изделия, сформованные из пароувлажненной глины, начинают сохнуть сразу, с первого момента сушки.

Подогрев глины в сушильном барабане ускоряет сушку аналогично пароувлажнению. Это целесообразно при влажности материала выше формовочной.

Отощение глин снижает усадку и позволяет ускорить сушку без трещинообразования, увеличить потенциалопроводимость материала. Добавка опилок – наиболее эффективный способ повышения трещиностойкости кирпича, что объясняется их армирующим действием (длина опилок больше длины глинистых частиц), ростом прочности изделия и увеличением потенциалопроводимости.

Вакуумирование глин увеличивает их пластичность, растяжимость и прочность сырца, позволяет применять более жесткие режимы сушки.

Добавка гипса в глину тоже повышает прочность предельного напряжения сдвига. Добавки керосина (0,5% от массы сухой глины) действуют как ПАВ и увеличивают влагопроводимость, ускоряя сушку.

Добавки высокопластичных глин повышают прочность, что важно для плоских тонкостенных изделий (черепицы). При добавке в шликер устраняют трещины в отливках. Рециркуляция теплоносителя повышает давление водяных паров (Р с), замедляя влагообмен и перепад влагосодержания по толщине изделия.

ОБЖИГ КЕРАМИКИ

Обжиг керамических изделий ведется по специальному режиму: прогрев сырца, собственно обжиг и охлаждение готового изделия.

Печи для обжига: муфельные, кольцевые, туннельные, многоканальные.

Кольцевая печь представляет собой замкнутый обжигательный канал длиной до 200 м и высотой до 3 м и объемом от 300 до 2500 м 3 (см. рис. 1).

В наружной стене печи устроены проемы 6 – ходки для загрузки сырца и выгрузки кирпича. Ходки устраивают через 5-6 м, количество ходков зависит от количества условных камер печи, отделенных друг от друга бумажными щитами, устанавливаемыми при загрузке сырца. Число таких камер в печи от 12 до 36 шт. Сверху через топливные трубочки в своде камер загружают кусковое или пылевидное топливо; внизу камер имеются отверстия, соединенные с центральным дымовым каналом 5 для отвода дымовых газов. В кольцевой печи садка сырца (2) остается неподвижной до момента выгрузки готовых изделий, а зоны подогрева, обжига и охлаждения перемещаются по обжигательному каналу по мере продвижения подачи топлива от одной условной камеры к другой. При приближении зоны обжига бумажные щиты сгорают. Недостатки печи: трудность загрузки-выгрузки при высоких температурах (до 80 º), неравномерное распределение температуры по высоте печи, которое приводит к недожогу и пережогу, поэтому кольцевые печи вытеснены туннельными.

Туннельная печь представляет собой обжигательный канал длиной до 160, высотой 1,7 и шириной до 3,1 м (см. рис. 2).

Внутри этого канала по рельсам продвигаются вагонетки с обжигаемым сырцом. По длине канала печь разделяется на зоны подогрева, обжига и охлаждения. Вагонетки с сырцом движутся навстречу горячим газам, а затем поступают в зону холодного воздуха, нагнетаемого газовым вентилятором. В свою очередь, дымосос, устанавливаемый в начале зоны подогрева, обеспечивает поступление горячего воздуха в зону обжига. В печах применяют твердое, жидкое или газообразное топливо. Обжиг в этих печах идет значительно быстрее, чем кольцевых. Трудоемкие процессы садки сырца на вагонетки и выгрузки изделий механизированы, режим обжига автоматизирован, качество изделий выше.

Процессы в обжиге: сложные физико-химические изменения приводят к образованию камневидного состояния, увеличению прочности, химической и морозостойкости, в том числе взаимодействию глин и добавок с образованием новых соединений. Изменения массы в каолине обнаруживаются на кривых ДТА, характеризующих изменения влагосодержания при нагревании. Горизонтальные участки свидетельствуют об отсутствии изменений. Положительные пики – экзотермический эффект, отрицательные – эндотермический с поглощением тепла. Эндотермический эффект при 130°C способствует удалению диффузионной влаги, а при 590°С – химически связанной, о чем свидетельствует резкое увеличение потери массы. После потери воды образуется метакаолинит Al 2 O 3 ·2SiO 2 . При более высокой температуре происходит распад его на Al 2 O 3 и 2SiO 2 , а экзотермия при 920...980°C свидетельствует о кристаллизации муллита 3Al 2 O 3 ·2SiO 2 , содержание которого увеличивается с повышением температуры и придает изделию прочность, термостойкость, ударную вязкость. При 1206°С увеличивается усадка и резкий ее рост – перекристаллизация кварца на кристобалит.

Дегидратация монтмориллонитовых глин происходит при более высоких температурах, чем каолинитовых, а у гидрослюдистых при 850...1200°C идет образование шпинелей, которые при 1300°C растворяются в стекле. При повышении скорости нагрева все превращения сдвигаются в сторону более высоких температур. Кварц, как было указано выше, при нагревании тоже претерпевает изменения. Al 2 O 3 расширяет интервал спекания, особенно с увеличением Al 2 O 3 · SiO 2 . Карбонаты кальция и магния интенсивно разлагаются при 900°С. Если керамика пористая – не страшно, а если спекшаяся – образуются пузыри, вспучивания. Соединения железа дают оксид FeO, активно реагирующий с образованием эвтектик, которые снижают температуру плавления. Выделяются газы, вспучивающие керамику. В фарфоровых и фаянсовых массах – выплавки FeS.

Полевые шпаты дают при 1150...1170°C расплав, способствующий уплотнению и упрочнению, снижению температуры спекания масс. Органические добавки (уголь, кокс, опилки) выгорают при температуре 350...400°C. Кокс при 700...800°C должен выгореть до начала спекания во избежание деформаций. Если не выгорает – происходит науглероживание, растет поверхностная пористость.

Спекание – уплотнение керамики за счет образования расплава (жидкостное с кристаллизацией новообразований). Жидкость появляется при 700°C (эвтектика) и увеличивается с повышением температуры. Силы поверхностного натяжения расплава сближают зерна, идет усадка и уплотнение. Одновременно растворяются новые компоненты, увеличивая объем расплава, керамика начинает размягчаться (пиропластично – с сохранением формы). Если расплава много – начинается деформация изделий за счет размягчения и снижения прочности. Образуется пережог (оплавление, остеклование). Уплотнение и упрочнение керамики в обжиге происходит и за счет твердофазовых реакций с образованием муллита 3Al 2 O 3 ·2SiO 2 (наибольшая интенсивность при 1000...1200°C).

Но при высоком содержании Al 2 O 3 образуется много игольчатых кристаллов, которые при повторном нагревании растут, разрыхляя керамику и снижая прочность. На интенсивность обжига влияет газовая среда. В восстановительной среде можно снизить температуру обжига (на 100...120°C). Охлаждение изделий после обжига вызывает напряжения при переходе из пиропластического состояния в хрупкое, при модификационных превращениях кварца, при перепадах температур (опасные – 600...550°C и 240...180°C, а также 1200…1000°C).

Влияние структуры сырца на формирование керамики в обжиге. Зависит от способа формования изделий из легкоплавких глин. При пластическом формовании зерна кварца обволакиваются коллоидной пленкой глин, содержащих растворы солей. При сушке коллоидные частицы сближают зерна и остаются на них в виде оболочки из аморфного кварца, глинистых частиц и солей (обмазка из коллоидной глины). Она является наиболее легкоплавкой частью, так как включает эвтектические смеси солей соединений железа, кремния, которые первыми плавятся. При незначительном общем содержании солей, здесь их концентрация может возрастать. Расплав, образующийся на поверхности зерен кварца, сближает их силами поверхностного натяжения, частично растворяя их поверхность. При охлаждении образуется стекло, из него кристаллизуются новообразования, скрепляющие зерна кварца, которые приобретают шероховатую поверхность за счет взаимодействия с расплавом коллоидной пленки.

У изделий полусухого прессования, неоднородных по составу, твердости и влажности (глинистые частицы более влажные, чем отощители), при сдавливании мягкие частицы сближаются и в них вдавливаются более твердые – кварц, поверхности раздела сохраняются, но нет сплошной коллоидной массы. Она действует не на контакте, а внутри частиц агрегатов, соединенных давлением и выдавливанием влаги из глинистых частиц. Коллоидная фаза не соединяет отдельные частицы, а агрегирует первичные зерна минералов. Жидкая фаза образуется не на контакте, а внутри частиц, которые, давая усадку, разъединяются. Так как жидкой фазы мало, она не обеспечивает сплошной цементации контактов (подобно точечной сварке). Изделия имеют невысокую прочность при изгибе. Общая усадка их меньше, так как в отдельных зернах происходит образование микротрещин. Для их заполнения надо повышать температуру обжига, увеличивать его длительность. Изделия имеют повышенную влажность, газо- и паропроницаемость, требуется сырье с повышенным интервалом спекания.

Режимы обжига представляют собой зависимость между температурой и временем обжига (температурный режим); временем и характером газовой среды (газовый режим). При избытке кислорода до 1% среда восстановительная; до 2% – нейтральная; до 5% – окислительная, до 10% – сильно окислительная.

Давление не является режимом, так как это лишь средство для обеспечения требуемого температурного или газового режима. Обжиг делят на три периода: нагрев до максимальной температуры, выдержка и охлаждение. Для каждого периода установлен свой режим, найденный экспериментально, так как расчетом определить трудно из-за сложности процессов. Есть полуэмпирические зависимости: коэффициент температуропроводности, допустимый перепад температур по сечению изделия. Определяют скорость нагрева по формуле:

где К ф – коэффициент формы изделия, для цилиндра равный 4; Δt – допустимый перепад температур между поверхностью и центром изделия; R – размер изделия (для цилиндра – радиус, для пластины – ½ толщины).

Тогда время нагрева изделий, ч:

где Δt 2 – разность начальной и конечной температуры нагрева.

Эти параметры определяют на пробных обжигах изделий, а расчетные ориентировочны. При определении режимов обжига рекомендуется:

1. Замедлять обжиг для влажного сырца, так как давление водяных паров максимально при 70°C, а не при 100°C, и возрастает с увеличением температуры. Если скорость парообразования превысит скорость фильтрации, это приведет к возникновению давления паров внутри изделия, возникновению трещин и даже взрыву изделия. Опасно до 250°C.
2. В период дегидратации глины черепок пористый и не препятствует удалению паров и газов. Выгорание органических примесей и разложение карбонатов должно закончиться до начала спекания керамики во избежание вспучивания. В период интенсивной усадки скорость подъема температуры должна быть оптимальной, не вызывать появления трещин.
3. Конечную температуру обжига определяют по результатам испытания изделий на прочность, пористость, водопоглощение, морозостойкость.
4. Длительность выдержки зависит от размеров изделия, объема садки, требуемого водопоглощения. Однорядная садка быстрее обжигается.
5. При охлаждении рекомендуется замедлять скорость при температурах перехода из пиропластичного состояния в хрупкое и при модификационных превращенях кварца (575°C) во избежание образования холодного треска.
6. Газовый режим должен обеспечивать полное выгорание органических добавок, диссоциацию карбонатов – среда должна быть окислительной, а в конце – восстановительной для обеспечения полного спекания и упрочнения изделия (можно также создавать пароводяную среду в зоне обжига).

При обжиге фарфора выше 1000°C необходима восстановительная среда для полного спекания и перевода красящего Fe 2 O 3 в FeO (отбеливание).

Эффективные технологии в производстве керамики: радиационно-химические, ультразвуковые и акустические, плазмохимические, биохимические, методы высокотемпературного синтеза. При радиационно-химическом способе, используя линейные ускорители электронов, можно ускорить обжиг в 10 тысяч раз. Обжиг в ускорителе электронов длится 5 с вместо 2 часов и при температуре +250°C вместо 1400°C. Прочность изделий на 20...40% выше.

Пластичность сырой глины и её способность затвердевать после испарения влаги издавна используется людьми для производственных и бытовых нужд. Сегодня в домашних условиях из этого материала делают большей частью игрушки, различные элементы интерьера. Все реже он становится сырьем для самобытных мастеров гончарных дел. После создания глиняной заготовки её необходимо полностью высушить перед обжигом. Делать это следует правильно, чтобы не испортить уникальное изделие.

Способы сушки глины

Для того чтобы высушить глину потребуется:

• полиэтиленовый пакет, коробка или емкость;
• газета или ветошь;
• фиксирующие форма и подпорки (при необходимости);
• наждачная бумага;
• кисть;
• гладкий предмет;
• духовка, радиатор отопления или микроволновка;
• печь или костёр для обжига.

Не старайтесь как можно быстрее высушить глину, иначе, оставшаяся в порах вода, испаряясь, попросту разорвет вашу поделку в процессе обжига. Глиняная заготовка может сохнуть от двух-трех дней до двух недель и даже дольше - это зависит от толщины изделия. Влага должна испаряться из сырой глины постепенно, день за днем.

Обеспечьте правильный температурный режим для сушки глины. Оптимальной будет комнатная температура затемненного места вдали от сквозняков. Если в помещении будут резкие колебания температуры, глиняная поверхность может пойти трещинками и необратимо деформироваться.

Положите заготовку в полиэтиленовый пакет, металлическую ёмкость или картонную коробку и поставьте на идеально ровную поверхность. Вниз можно постелить газетный лист (чтобы он впитывал влагу), верх же накройте чистой ветошью. Глину в полиэтилене не забывайте регулярно проветривать, чтобы в мешке не накапливался конденсат.

Для мелких деталей можно сделать специальную форму, особенно если их требуется зафиксировать в определённом положении. Например, выполните соответствующие углубления в куске пенопласта, используйте картонные подпорки.

Выдержите сохнущую глину под тряпкой в течение двух суток, после чего обязательно снимите покрытие и досушивайте открытое изделие в тени.

Внимательно осмотрите глиняную заготовку. Если изделие стало гораздо легче и светлее, чем оно было в сыром виде, то из неё испарилось достаточно влаги.

Осторожно очистите высохшую поверхность глиняной вещицы с помощью самой мелкозернистой наждачной бумаги, пока не удалите с поверхности все небольшие выпуклости и шероховатости. Появившиеся после обработки глиняные пылинки смахните чистой сухой кистью.

Чтобы глина заблестела, как следует натрите (вылощите) её гладким предметом (например, металлической ложкой). Это сделает верхний слой глиняной поверхности более плотным, и появится красивый блеск. После обжига ваша вылощенная поделка заблестит ещё сильнее.