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.

Сегодня многие увлекаются лепкой из полимерной глины. Ведь это не только вид отдыха, но и возможность сполна проявить творческие способности. Но вылепить что-то мало – надо еще и знать, как сушить полимерную глину.

Что нужно для сушки?

Поделки из полимерной глины можно высушить даже дома. Вам потребуются самые обычные вещи: простая коробка и ткань. Они нужны, чтобы просушить глину естественным образом. Кроме того, необходимы духовка либо микроволновая печь, мультимер и подставка для изделия.

Естественная сушка

Поделку из глины примерно две недели сушат при комнатной температуре в темном месте. Длительная сушка даст возможность воздуху медленно испаряться из полимерной глины, в результате чего она сохраняет прочность.

Лучше всего сушить поделку в коробке, накрыв куском ткани. Так вы защитите ее и от грязи, и от ненужной влаги. Позаботьтесь и о том, чтобы поверхность, на которой во время сушки будет стоять изделие, была ровной. Если глиняные детали мелкие, лучше отправить их на сушку в пенопластовых формочках.

С помощью духовки

Что делать с глиной после просушки естественным образом?

Дальнейшую сушку глины обычно проводят с помощью микроволновой печки или духовки. Как правило, нужная для обжигания в духовке температура указывается на упаковке материала. Но если вы приобрели полимерную глину без инструкций, не стоит расстраиваться: средняя температура обжига — 110-130°С.

Глину начинают сушить в духовке с низкой температурой, медленно повышая ее до максимальной. Помните, что при резком повышении температуры материал становится хрупким. Время рассчитывают так: на каждые 6 мм толщины поделки — 20 минут обжига. Лучше передержать заготовку в духовке, чем превысить температуру – это плохо для качества изделия. Для определения температуры в духовке можно пользоваться прибором, который называется «мультимер».

После остывания поделки нуждаются в шлифовке, далее изделие расписывают красками, и шедевр готов!

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.

Сушка и обжиг придают изделиям прочность и долговечность. Оба процесса способствуют испарению воды, присутствующей в глине. Большая часть воды испаряется в процессе сушки изделий на воздухе, но, невозможно полностью изделие высушить таким путем. В любом случае, перед обжигом в печи изделие должно быть просушено полностью. Влага, оставшаяся в глине, при обжиге разрывает глину.

Только, пройдя через огонь, глина полностью теряет воду. При этом ее структура изменяется. Испарение воды вызывает усадку глиняной массы на 6-12% (чем пластичнее глина, тем больше ее усадка ).

Процесс сушки должен протекать постепенно и равномерно, иначе увеличивается вероятность того, что изделие разобьется или деформируется. Почему как можно медленнее должно высыхать изделие? Потому что степень влажности и усадки глины очень высока. А равномерной сушка должна быть по той причине, что места соединений, выступающие и мелкие части высыхают значительно быстрее, чем основная масса изделия. Хорошая среда - это ровная поверхность (желательно деревянная, можно подложить газеты для впитывания влаги), на которой мы размещаем изделия, отсутствие сквозняков и попадание прямых солнечных лучей; в дали от отопительных приборов. В среднем процесс сушки изделий при комнатной температуре длится в течении двух недель (в зависимости от размеров изделия, срок может быть меньше или больше), особенно осторожно нужно отнестись к сушке больших и сложных изделий В течении первых 2-3 дней сушки (особенно это касается изделий с тонкими частями) изделия лучше сушить в полиэтиленовом пакете, периодически открывая его, чтоб не скапливался конденсат. Когда глина приобретает определенную плотность (цвет глины при этом меняется, она осветляется), изделия можно продолжать сушить на открытом воздухе (желательно во влажном помещении). На последнем этапе процесс сушки можно ускорить, например, досушивая в более теплых местах (в печи, духовом шкафу с доступом воздуха, т.е. оставлять чуть приоткрытой дверцу шкафа) без попадания на изделие потоков теплого воздуха с постепенным повышением температуры. До полного остывания нельзя извлекать изделия. Процесс сушки виден глазом – изделие светлеет, твердеет и становится легче. Если температура не превышает 110 градусов, глина теряет только гигроскопическую влагу. При температуре до 250 градусов из промежутков между частицами уходит конституционная вода и отдельные частицы вступают в контакт друг с другом. При температуре свыше 250 градусов глина теряет кристаллизационную воду, частицы постепенно теряют способность присоединять воду. Такая глина больше не разбухает, даже если окажется в воде. Пока в глине присутствует хоть какое-то количество воды, вся тепловая энергия тратится на удаление влаги и вещества, входящие в ее состав, не окисляются. При этом изделия не достигают прочности и твердости, свойственной керамике , поскольку керамикой они становятся после обжига. Перед самым обжигом подсушенные изделия можно еще дополнительно просушить в духовке или печи. Высохшая глина приобретает достаточно высокую прочность, что позволяет обрабатывать изделие и при необходимости окончательно зачистить его мелкозернистой наждачной бумагой, а затем удалить образовавшуюся глиняную пыль широкой кистью или щеткой.

Для придания глиняным изделиям дополнительных свойств их подвергают воздействию высоких температур - обжигу. Но технология обжига глины достаточно сложна и ресурсоемка, поэтому я постараюсь рассказать о некоторых нюансах, с которыми вы можете столкнуться.

Подготовка к обжигу

Перед обжигом изделия его нужно хорошенько просушить в течение 2 - 7 дней в зависимости от величины изделия. Сушить изделие нужно подальше от нагревательных приборов, прямых солнечных лучей, сквозняков - то есть исключить любые резкие изменения среды, в которой находится изделие. При комнатной температуре и в темном сухом изделие будет просушиваться равномерно.

При неравномерной просушке изделие может потрескаться и его мелкие детали просто отвалятся. Недостаточная просушка приведет к возникновению дефектов при обжиге. Пересушить изделие невозможно.

После того как изделие высохло нужно внимательно осмотреть его на отсутствие трещин. Если таковые имеются - можно попробовать их замазать жидкой глиной, но это не дает гарантии сохранности изделия при обжиге. Самый лучший вариант - не допускать появления трещин, а это получается при качественной лепке и грамотной подготовке глины.

Обязательно проверьте звук свистульки - если он исчез или стал глухим, то еще не поздно попробовать все исправить.

В некоторых ситуациях за время усушки в изделиях может поселиться паучок (был случай, когда он облюбовал одну из моих свистулек), в таком случае его нужно переселить в безопасное место .

Заключительным этапом подготовки будет шлифовка изделия. При шлифовке могут исчезнуть следы отпечатков пальцев, различные крошки и бугорки, и изделие обретет благородный вид. Шлифовку можно провести наждачной бумагой небольших номеров.

Условия для обжига

Температура. Самое главное в обжиге - это плавное увеличение температуры обжига и постепенное остывание изделия после обжига. В первые два часа температура не должна превысить 400 градусов. Диапазон температур должен быть в пределах 300-900 градусов Цельсия. При более низких температурах обжиг будет недостаточным и изделие не приобретет необходимых свойств. При высоких температурах изделие может быть полностью разрушено.

Продолжительность. В зависимости от величины изделия и способа обжига длительность процесса может колебаться от 8 часов до нескольких суток. Совсем небольшие изделия можно обжечь за минимальный срок.

Состав материала. От состава глины во многом зависит технология обжига. Природная глина имеет примесь песка и чем меньше песка - тем меньше температура обжига. На моей практике были случаи, когда порошковая покупная глина при 750 градусах буквально закипала и засыхала в виде пористой губки. Изделие при этом было полностью разрушено. В составе глины не должно быть камней и воздуха. Если материал неоднороден - произойдет разрыв. Так как материалы разных плотностей будут расширяться при изменениях температуры по разному.

Качество лепки. Основным требованием к лепке является отсутствие пузырьков воздуха в изделии. При повышении температуры воздух расширится и будет искать выход, разрывая изделие. Поэтому при замазывании трещин и скреплении частей изделия исключите возможность образования воздушных капсул.

Способы обжига

Обжиг в муфельной печи. Существует несколько способов обжига глиняных изделий, но самым распространенным является обжиг в муфельной печи. Это электрическая печь, снабженная механизмом регулировки температуры.

Современные печи имеют автоматические программы обжига изделий различных типов, окно для просмотра состояния изделий и прочие опции. Еще немаловажной характеристикой муфельной печи является объем камеры. Некоторые мечи имеют цилиндрическую камеру, в которую можно поместить только небольшие изделия, а есть большие печи для обжига гончарных изделий и скульптур.

Обжиг на костре или в неэлектрической печи. Довольно нетривиальная задача, связанная прежде всего с тем, что нет возможности полностью управлять температурой. Кроме того печь редко топят в течение восьми часов да и у костра треть суток высидеть сложно. Однако если вы все-таки соберетесь - поместите изделие в емкость с песком - это сгладит резкое повышение температуры.

Обжиг в домашних условиях. На газовой или электрической плите тоже можно провести обжиг глиняного изделия, но предупреждаю - это довольно опасно и качество обжига все равно будет далеким от идеального. Для этого можно взять чугунную сковородку с промытым сухи речным песком и поставить ее на огонь. Сверху нужно аккуратно установить изделие и накрыть несгораемой емкостью - глиняным горшком или кастрюлей. Процесс должен быть под наблюдением и помещение стоит регулярно проветривать, чтобы не вызвать перегрев и перенасыщение воздуха ядовитыми газами.

Зачем нужен обжиг

В процессе обжига глина избавляется практически от всей влаги, поэтому изделие становится значительно легче. Кроме того элементы глины спекаются и превращаются в единый керамический слиток, который устойчив к деформациям и проникновению влаги. Отсюда и вся необходимость обжига.

Обожжённые изделия готовы к окраске, а после окраски и к использованию.

Это важно знать

После обжига глина не пригодна для лепки, так как это уже не глина, а керамика.

Обжиг можно производить из нескольких раз, постепенно увеличивая предельную температуру для достижения оптимальных результатов и наработки опыта.

После основного обжига изделие можно покрыть специальным составом и еще раз обжечь. Расплавившись состав образует глазурь.

В процессе усушки и обжига изделие может быть деформировано и в итоге стать меньше чем планировалось. Поэтому при создании изделия нужно учитывать состав глины и назначение будущего изделия. Глина с высоким содержанием песка менее подвержена сжатию.

В процессе обжига будут выгорать органические соединения (особенно у природной глины) - это может привести к неприятным запахам. Необходимо иметь возможность проветривать помещение.

Готовность изделия можно определить по весу, цвету и звуку. После обжига любая цветная глина краснеет. Если она почернела - изделие перегрелось, если не изменила цвет - недостаточно обожглось. Обожжённые изделия имеют более малый вес и звонкую натуру. Однако свистульки при обжиге могут полностью потерять звук (неисправимо) или наоборот преобразиться.

В любом случае правильный обжиг глиняных изделий может быть достигнут только с опытом. Поэтому дерзайте и удачи!