Mrfuri ceramice
5.
MRFURI CERAMICE
5.1 Proprietile ceramicii5.1.1 Compoziia chimic Ceramica are o
structur policristalin fiind alctuit din particule cu diametre de
ordinul micrometrilor sau milimetrilor, unite ntre ele ca urmare a
fenomenelor fizico-chimice ce au loc n procesul de ardere. Din
punct de vedere chimic, ceramica este format din cristale de mulit
(2SiO23Al2O3) i granule de cuar (SiO4), fixate ntr-o mas rezultat
din reacia dioxidului de siliciu (SiO2)cu impuritile materialelor
argiloase (Na2O, K2O, CaO, Fe2O3). Materia prim utilizat n
industria ceramic o constituie argilele caolinitice. Acestea conin
ap care este adsorbit de particulele lamelare de argil, formnd mai
multe straturi suprapuse: primul strat, care este cel mai strns
legat, formeaz apa de higroscopicitate. Straturile urmtoare sunt
legate din ce n ce mai slab i formeaz apa pelicular. n pasta format
din argil i ap exist i ap liber. Prin nclzirea argilei pn la 110C,
aceasta pierde apa pelicular i de higroscopicitate i sufer, n
funcie de plasticitatea sa, o micorare de volum (contracie la
uscare) care poate duce la fisurarea produsului. La temperaturi de
peste 450-500C, argila pierde apa de cristalizare a caolinului,
care se transform ireversibil, n metacaolinit sau amestec de dioxid
de siliciu (SiO2) i oxid de aluminiu (Al2O3), chimic activ:
2SiO2Al2O32H2O 2SiO2Al2O3 + 2H2O Argila, pierznd structura solzoas,
devine sfrmicioas, poroas i la amestecare cu ap nu mai d o past
plastic. La temperaturi mai ridicate, amestecul reactiv se
transform n spinel (3SiO22Al2O3) i apoi, n jur de 750C, n mulit cu
eliberare de SiO2: 3(3SiO2Al2O3) 2(2SiO23Al2O3) + 5SiO2 Masa
ceramic capt rezisten mecanic i chimic, rmnnd nc poroas.283
Mrfuri ceramice
5.2 Materii prime utilizate la obinerea mrfurilor ceramicePentru
obinerea mrfurilor ceramice sunt necesare urmtoarele tipuri de
materii prime (fig. 5.1): materii prime principale materii prime
secundare materii prime pentru glazur i decor.plastice principale
pentru obinerea produsului ceramic brut Materii prime pentru glazur
i decor secundare neplastice plastifiani lubrefiani fluidizani
degresante aglomerante fondante refractare
pentru glazur opacizani pigmeni
Fig. 5.1. Materiile prime utilizate la obinerea produselor
ceramice5.2.1 Materii prime principale Materiile prime principale
se mpart la rndul lor n: materii prime plastice materii prime
neplastice Materiile prime plastice constituie partea principal a
masei ceramice care realizeaz legtura ntre toi constituenii
acesteia. Proprietatea principal a acestor materiale este
plasticitatea, ele formnd n amestec cu apa paste care pot fi
fasonate, care i menin forma dup uscare i care devin rezistente dup
ardere. Din grupa materiilor prime plastice fac parte argilele i
caolinurile. Din punct de vedere chimic, argila i caolinul sunt
compui alumino-silicioi, formai din particule lamelare cu
dimensiuni de ordinul micronilor, avnd o structur cristalin i un
caracter puternic hidrofil.287
Mrfuri metalo-chimice. Mrfuri din sticl, ceramic i lemn
Compoziia chimic corespunde, n general, formulei: Al2O3SiO22H2O.
Argilele au o structur fin, fiind constituite din minerale
argiloase impurificate cu alte minerale i resturi organice. Prezint
o plasticitate ridicat, iar dup ardere produsele rezultate au
culori care variaz n funcie de natura impuritilor coninute, de la
alb-glbui la maro-rocat. Argilele se ntrebuineaz, n general, pentru
obinerea produselor ceramice brute, dar cele superioare pot fi
utilizate i pentru produsele din gresie, semiporelan i faian.
Caolinurile sunt materiale argiloase mai curate. Ele prezint o
structur cristalin pronunat, dar o plasticitate mai redus dect
argilele i dup ardere au o culoare deschis, de regul alb,
alb-cenuie sau alb-glbuie. Caolinurile sunt utilizate la obinerea
porelanului de menaj, a porelanului electrotehnic, a porelanului
sanitar, a faianei pentru menaj, a gresiei fine. Principalele
proprieti ale materiilor prime plastice, care determin n mod
hotrtor calitatea produselor finite, sunt: plasticitatea,
capacitatea liant, higroscopicitatea i contracia la uscare.
Plasticitatea este proprietatea materialelor argiloase de a forma
cu apa o past plastic care poate fi fasonat, de a-i pstra forma
prin uscare i de a deveni dur i rezistent la solicitri mecanice
prin ardere. Aceast proprietate se datoreaz structurii lamelare a
materiilor prime i apei adsorbite care funcioneaz ca un lubrifiant
atunci cnd asupra argilei se exercit o for exterioar, permind
alunecarea particulelor una fa de alta. Creterea plasticitii se
poate obine prin adugarea de glicerin, de argile sau caolinuri cu
plasticitate mai ridicat (cu un coninut mai redus de nisip) sau de
soluii de hidroxid de sodiu (NaOH), clorur de sodiu (NaCl), acid
lactic (CH3CHOHCOOH). Micorarea plasticitii se realizeaz prin
adugare de materiale neplastice cum ar fi: cuar, cioburi de produse
arse, praf de crbune etc. Capacitatea liant (puterea liant)
reprezint proprietatea argilelor i caolinurilor de a forma n
amestec cu apa o mas plastic, a crei rezisten mecanic variaz n
funcie de coninutul de ap. Capacitatea liant crete o dat cu fineea
particulelor constituente i se datoreaz forelor de atracie care
acioneaz ntre ele. Capacitatea liant poate fi mrit i prin adugarea
de cuar sau de argil i caolin ars.
288
Mrfuri ceramice
Higroscopicitatea este proprietatea particulelor lamelare de
argil de a adsorbi apa, formnd astfel n jurul lor mai multe
straturi suprapuse de ap. Aceast proprietate st la baza
plasticitii. Cantitatea de ap adsorbit crete o dat cu micorarea
dimensiunii particulelor de argil sau caolin. Contracia este o
proprietate important a maselor ceramice. Se datoreaz fenomenului
de uscare i este nsoit de apariia fisurilor i crpturilor. Apariia
fisurilor se datoreaz faptului c uscarea nu se face uniform n toat
masa argilei, ci progresiv, ncepnd de la suprafa spre interior.
Astfel, straturile superficiale exterioare ale masei ceramice,
pierznd apa mai rapid, se contract, genernd astfel fore de
ntindere. Aceste fore nu pot provoca dintr-o dat micorarea
volumului straturilor superficiale exterioare, deoarece ele sunt
legate de straturi interioare, care, nencepnd s se usuce, nu i
reduc volumul. La un moment dat, forele produse de contracie depesc
rezistena la ntindere a straturilor superficiale exterioare i
acestea se fisureaz. Contracia continu mai intens, n aceast micare
fiind antrenate i straturi interioare, iar astfel fisura avanseaz n
adncime, transformndu-se n crptur. Fenomenul nedorit al contraciei
poate fi diminuat printr-un proces de uscare care s conduc la
evaporarea nentrerupt a apei pe ntreaga suprafa a obiectului. De
asemenea, contracia poate fi diminuat prin adugare de degresani
precum: cuar, argil sau caolin ars. Materiile prime neplastice sunt
folosite cu scopul de a diminua plasticitatea i contracia la uscare
i, totodat, pentru a mbunti transluciditatea, rezistenele la oc
mecanic, termic i la aciunea agenilor chimici. Din grupa materiilor
prime neplastice fac parte: materialele degresante, materialele
aglomerante, materialele fondante i materialele refractare.
Materialele degresante au rolul de a reduce plasticitatea pastelor
argiloase i contracia la uscare. n acest scop se folosesc: cuarul,
nisipul cuaros, gresiile silicioase, amota i caolinul ars. Cuarul i
nisipul cuaros constituie principalii degresani folosii la
fabricarea porelanului. Nisipurile folosite la prepararea masei
ceramice nu trebuie s conin mai mult de 0,2% oxid feric (Fe2O3).
Dup calcinare, nisipul i cuarul trebuie s fie ct mai albe, fr
puncte colorate. Cuarul conduce la creterea gradului de
transluciditate al porelanului. Fineea cuarului rezultat n urma
operaiei de mcinare determin calitatea porelanului. De asemenea,
mrirea coninutului de cuar conduce la289
Mrfuri metalo-chimice. Mrfuri din sticl, ceramic i lemn
creterea refractaritii, a rezistenei mecanice i la aciunea
agenilor chimici. Materialele aglomerante (aglutinante) au rolul de
a mri plasticitatea. Se folosesc n acest scop: varul, clorura de
calciu (CaCl2), clorura de magneziu (MgCl2). Materialele fondante
au rolul de a reduce temperatura de vitrifiere, mrind n acelai timp
rezistena mecanic i chimic a produselor. Ca materiale fondante sunt
utilizai feldspai precum: ortoclasul (K[AlSi3O8]), albita
(Na[AlSi3O8]), anortita (Ca[Al2Si2O8]) dar i alte materiale cum
sunt: dolomita (MgCa(CO3)), calcarul (Ca(CO3)) sau cenua de oase
(cu un coninut ridicat de fosfat tricalcic (Ca3(PO4)2), carbonat de
calciu (CaCO3), fosfat de magneziu (Mg2P2O7), oxid i fluoruri de
calciu (CaO, CaF2). Materialele refractare au rolul de a mri
temperatura de topire a pastelor fiind indispensabile pentru
obinerea produselor refractare. Totodat ele mresc rezistena
mecanic, la uzur i fa de agenii chimici. Ca materiale refractare se
folosesc: nisipurile cuaroase, cuarul, bauxita (AlO(OH)), magnezita
(MgCO3), bioxidul de zirconiu (ZrO2).5.2.2 Materii prime secundare
Materiile prime secundare sunt utilizate pentru a mbunti unele
proprieti ale maselor ceramice i a facilita prelucrarea. Din grupa
materiilor prime secundare fac parte: plastifianii lubrefianii
fluidizanii. Plastifianii au rolul de a mbunti prelucrabilitatea
masei ceramice, mrind totodat rezistena mecanic a produselor
nearse. n acest sens sunt folosite: parafina, dextrina, bentonita,
alcoolul polivinilic etc. Lubrefianii au rolul de a uura operaia de
fasonare prin presarea masei ceramice, nlesnind alunecarea
particulelor lamelare de argil sau caolin. Materialele folosite ca
lubrefiani sunt: motorina, stearaii de bariu, magneziu sau zinc,
petrolul lampant, oleina etc. Fluidizanii contribuie la
stabilizarea barbotinelor ceramice cu un coninut redus de ap. n
acest scop sunt folosii: carbonatul de sodiu, silicatul de sodiu,
lignina, acidul tanic.
290
Mrfuri ceramice
5.2.3 Materii prime pentru glazur i decor Glazurile sunt
straturi de sticl uor fuzibil, dispuse pe suprafaa produselor
ceramice spre a le mbunti att aspectul, ct i stabilitatea i
impermeabilitatea fa de lichide i gaze. Ele confer produselor
ceramice un aspect lucios-sticlos, suprafeele acestora devenind
netede i dure. Principala cerin pe care trebuie s o ndeplineasc
glazurile este aceea de a avea o bun aderen la masa ceramic pe care
o acoper. De aceea, coeficienii de dilatare i de conductibilitate
termic trebuie s fie foarte apropiai de cei ai masei ceramice.
Glazurile se pot clasifica dup urmtoarele criterii: a) suportul pe
care se aplic glazuri pentru ceramic comun glazuri pentru faian
glazuri pentru gresie ceramic glazuri pentru porelan b) proprietile
optice glazuri transparente glazuri opace c) culoare glazuri
incolore glazuri colorate d) temperatura de topire glazuri uor
fuzibile cu un coninut ridicat de oxizi alcalini i alcalinopmntoi i
sczut de bioxid de siliciu, ceea ce conduce la scderea temperaturii
de topire sub cea de ardere a biscuitului (sub 1000C); glazuri greu
fuzibile cu un coninut ridicat de bioxid de siliciu, obinute prin
ardere la temperaturi mai ridicate dect cele de ardere a
biscuitului (care pot ajunge pn la 1400C); e) procedeul de obinere
glazuri crude, obinute prin simpla mcinare a componenilor; glazuri
fritate la care o parte din componenii solubili n ap se topesc sau
se sinterizeaz cu o parte din bioxidul de siliciu, formnd un
amestec de silicai insolubili n ap; glazuri cu sare, obinute prin
aruncarea de sare de buctrie (NaCl) umed n cuptorul de ardere, care
conduce la formarea unui strat sticlos291
Mrfuri metalo-chimice. Mrfuri din sticl, ceramic i lemn
de aluminosilicai de sodiu; glazuri cu luciu metalic, obinute
prin reducerea srurilor metalice rezultnd astfel pelicule lucioase
la suprafaa glazurilor; glazuri mate, obinute prin atacul chimic cu
acid fluorhidric al glazurilor lucioase; glazuri opace, obinute
prin utilizarea opacizanilor; glazuri cristalizate care se obin
prin introducerea n exces a unui component (oxid de zinc, bioxid de
titan); acesta, la rcire, cristalizeaz dnd glazurii un aspect de
flori de ghea; glazuri fisurate (crackle) care se obin prin
creterea coninutului de substane alcaline n glazur ceea ce conduce
la creterea coeficientului de dilatare a acesteia; ca urmare,
glazura prezint reele de fisuri foarte fine, provocate de diferena
dintre coeficienii de dilatare ai glazurii i cei ai masei ceramice;
glazuri strnse care se obin din topituri la care tensiunea
superficial este mult mrit prin introducerea bioxidului de zirconiu
(ZrO2); ca urmare, la ardere glazura se strnge sub forma unor
picturi care alterneaz cu suprafee mate lipsite de glazur; glazuri
aventurin care se obin prin introducerea n exces a oxidului de fier
sau de crom i prin arderea n condiii speciale; pe glazur se formeaz
astfel cristale strlucitoare, avnd forma unor fluturi metalici;
angobe care se obin dintr-un amestec format din alumin, calcar,
feldspat, cuar, caolin i eventual oxizi metalici colorani.Materiile
prime pentru obinerea glazurilor sunt: nisipul, cuarul, feldspaii,
caolinul, alumina, sticla, carbonatul de bariu (BaCO3), sulfatul de
bariu (BaSO4), acidul boric (H3BO3), boraxul (Na2B4O710H2O), fosfat
tricalcic (Ca3(PO4)2), miniu de plumb (Pb3O4), dioxid de staniu
(SnO2), oxid de zinc (ZnO). Glazurile colorate se obin fie prin
introducerea n amestec a unor oxizi metalici sau sruri colorate
care, prin topire, se dizolv n glazur, formnd silicai colorai, fie
prin adugarea unor materiale refractare colorate care nu se topesc,
dar se rspndesc uniform n masa glazurii, transmindu-i astfel
culoarea lor. Culoarea albastr este obinut cu oxid de cobalt (CoO),
culoarea verde este produs de oxidul cromic (Cr2O3) i de oxidul
cupric (CuO), culoarea galben se datoreaz bioxidului de titan
(TiO2), culoarea violet bioxidului de mangan (MnO2), culoarea roie
oxidului cupros (Cu2O) i292
Mrfuri ceramice
oxidului feric (Fe2O3). Dispersia coloidal de aur produce o
glazur roie-roz. Ca opacizani se folosesc: oxidul stanic (SnO2),
bioxidul de zirconiu (ZrO2), trioxidul de stibiu (Sb2O3), fluorita
(CaF2), criolita (Na3[AlF6]). Materiile prime pentru decorarea
produselor ceramice se mpart n dou grupe: pigmeni pentru decorarea
sub glazur pigmeni pentru decorarea pe glazur Pigmenii pentru
decorarea sub glazur nu trebuie s se modifice n contact cu
biscuitul sau cu glazura i, totodat, trebuie s fie stabili la
temperaturile ridicate atinse n timpul arderii glazurilor. Oxizii
ntrebuinai pentru pictare sub glazur sunt: oxidul de cobalt (CoO)
pentru nuanele albastre, oxidul de nichel (NiO) pentru nuanele
brune, oxidul cupros (Cu2O) pentru nuanele albastre sau
albastre-verzui, bioxidul de mangan (MnO2) pentru cele brune i
violet, oxidul feros (FeO) pentru cele galbene i roii, dioxidul de
uraniu (UO2) pentru cele galben-verzui. Pigmenii de culoare alb
precum oxidul de zinc (ZnO), bioxidul de staniu (SnO2), oxidul de
calciu (CaO) sunt utilizai alturi de pigmenii de alte culori pentru
modificarea nuanelor. Pentru decorarea sub glazurile greu fuzibile
sunt disponibili un numr mult mai redus de pigmeni. Acetia trebuie
s rmn stabili la temperaturi de 1400-1500C. n acest caz pot fi
folosii doar oxizi de cobalt, fier, crom, mangan, uraniu. La aceti
oxizi se mai asociaz aurul, platina i iridiul n stare coloidal,
care dau culorile rou, cenuiu i negru. Pigmenii pentru decorarea pe
glazur trebuie s posede proprietatea de a ptrunde n glazur fr a se
descompune la ardere i fr a-i pierde intensitatea culorii. Oricum,
produsele decorate peste glazur prezint un luciu mai slab al
decorului. Pentru decorarea pe glazur sunt ntrebuinai aceiai oxizi
metalici folosii i la pictarea sub glazur.
5.3 Obinerea mrfurilor ceramiceProcesul tehnologic de obinere a
produselor ceramice este prezentat n figura 5.2. Operaiile
tehnologice sunt comune tuturor produselor ceramice, diferene aprnd
doar n ceea ce privete modul i parametrii de prelucrare.293
Mrfuri metalo-chimice. Mrfuri din sticl, ceramic i lemn nmuierea
pmnturilor Mcinare Operaia de preparare a masei ceramice Dozarea
pastelor Omogenizarea pastelor Filtrarea pastelor
Pentru pastele plastice Strunjire Extrudare Presare la joas
presiune Operaia de fasonare Operaia de uscare Operaia de
ardere
Pentru barbotinele ceramice Turnare
Pentru pulberile ceramice Presare la nalt presiune
Sinterizare
Uscare
Ardere
Glazurare Ardere Decorare peste glazur Arderea decorului
Operaiile de glazurare i decorare
Decorare sub glazur Glazurare Ardere
Produs finit
Fig. 5.2. Schema procesului tehnologic de obinere a produselor
ceramice294
Mrfuri ceramice
5.3.1 Operaia de preparare a masei ceramice Aceast operaie este
format din urmtoarele faze tehnologice: nmuierea argilelor,
mcinarea, dozarea, omogenizarea i filtrarea pastelor. nmuierea
argilelor const n depozitarea materialului brut n hald timp de 6-12
luni pentru omogenizare, sfrmare i mbuntirea prelucrabilitii
pastei. Aceast faz tehnologic se mai numete i macerare. Mcinarea
urmrete obinerea unei faze solide ct mai dispersate i o omogenizare
ct mai bun. Mrimea particulelor n faza solid (granulometria) i
omogenitatea amestecului determin n mod hotrtor calitatea pastei
ceramice. Mcinarea se poate face pe cale uscat (fiind n acest caz
precedat de uscare) sau pe cale umed, n mori cu valuri sau cu bile.
Randamentul mcinrii depinde de: tipul materiei prime, granulometria
materialului la intrarea i la ieirea din moar, umiditatea
materialului, tipul morii etc. Dozarea pastelor se face pe cale
uscat (n volume) sau pe cale umed (n greutate). O bun dozare
trebuie s fie precedat de cunoaterea compoziiei chimice a
materiilor prime folosite i de realizarea amestecurilor care au
rezultat din calcule. Dac amestecul se face pe cale uscat, se ine
seama de umiditatea materialelor i, dac se face pe cale umed,
trebuie s se cunoasc greutatea specific a barbotinelor i procentul
de ap. Omogenizarea pastelor se face n bazine echipate cu instalaii
de agitare mecanic sau pneumatic, tot amestecul agitndu-se energic
n cteva reprize i apoi, din timp n timp, pentru meninerea
suspensiei. Filtrarea pastelor este faza tehnologic prin care
excesul de ap care a fost necesar pentru mcinare i omogenizare e
ndeprtat, astfel nct masa ceramic s ajung la faza plastic necesar
fasonrii. Prin filtrare, coninutul de ap este redus de la 60-70 %
pn la 10-40 %. ndeprtarea excesului de ap se realizeaz cu
filtre-prese, cu filtre rotative sau prin electroforez. Pentru a
evita filtrarea, unele produse ceramice se fasoneaz prin turnarea
pastei omogenizate n forme de ipsos (de exemplu articolele de
instalaii sanitare).
electroforez - deplasare spre electrozi a particulelor dintr-o
soluie coloidal sub aciunea cmpului electric 295
Mrfuri metalo-chimice. Mrfuri din sticl, ceramic i lemn
n finalul operaiei de preparare a masei ceramice, aceasta se
poate prezenta sub forma unei paste cu un coninut de 20-30 % ap,
sub forma unei barbotine cu un coninut de 35-40 % sau sub forma
unei pulberi ceramice uscate.5.3.2 Operaia de fasonare Fasonarea
este operaia prin care masa ceramic este adus la forma obiectului
ce trebuie obinut. n funcie de consistena masei ceramice, fasonarea
se poate realiza prin diferite metode. Astfel, pastele ceramice
sunt fasonate prin strunjire, extrudare sau presare la joas
presiune, barbotinele sunt fasonate prin turnare, iar pulberile
ceramice prin presare la nalt presiune i sinterizare. Strunjirea
este o metod de fasonare prin care se obin produse prezentnd o ax
de rotaie precum: cni, farfurii, ceti, ulcioare etc. Se execut
manual, la roata olarului sau mecanic, pe strunguri i maini
semiautomate sau automate. Pastei ceramice i se imprim o micare de
rotaie, iar modelarea se execut fie cu minile (la roata olarului),
fie cu ajutorul unor scule acionate de mecanisme de avans
longitudinal i transversal (la strung i la mainile semiautomate sau
automate). Fasonarea la roata olarului i pe strung se preteaz
pentru produse unicat sau de serie mic, n timp ce fasonarea pe
mainile semiautomate i automate se utilizeaz pentru produsele de
serie mare. Extrudarea const n fasonarea sub aciunea presiunii
exercitate asupra pastei ceramice, presiune care o oblig s treac
printr-o filier avnd profilul corespunztor seciunii produsului. La
ieirea din filier, semifabricatul este tiat la lungimea
corespunztoare. Operaia de extrudare se realizeaz pe maini speciale
formate dintr-o pres melc i un dispozitiv de tiere. Prin aceast
metod se produc crmizi pline, igle, olane pentru couri, tuburi de
drenaj etc. Presarea la joas presiune. Aceast metod de fasonare
const n presarea uoar (ndesarea) pastei ceramice n matrie de ipsos,
lemn sau metal avnd forma final a produsului. Se aplic la
fabricarea crmizilor cu guri, iglelor, coamelor, cahlelor, plcilor
de faian etc. Turnarea st la baza mai multor metode de fasonare a
barbotinelor ceramice. Elementul comun al acestor metode este
proprietatea formelor din ipsos de a absorbi apa coninut de
barbotinele ceramice, pe suprafaa formelor rmnnd astfel un strat de
past parial deshidratat, avnd contururile obiectului
fasonat.296
Mrfuri ceramice
Procedeele de fasonare prin turnare sunt: turnarea prin vrsare,
prin care sunt fasonate produsele cu perei subiri avnd contururi
complexe, precum bibelouri, lavoare, savoniere etc. Metoda este
format din urmtoarele faze: se toarn barbotina n forma de ipsos;
aceasta ader parial la peretele formei, rezultnd astfel un strat
subire, iar surplusul de barbotin se elimin prin vrsare. Stratul de
barbotin care a aderat la pereii formei se ntrete att datorit
absorbiei apei n pereii de ipsos, ct i prin evaporarea apei n
pereii de ipsos i prin evaporarea apei n atmosfer, lund astfel
conturul formei. turnarea prin umplere este folosit la obinerea
produselor ceramice cu perei groi precum: scrumiere, piese de
legtur pentru instalaii sanitare etc. Barbotina se toarn n spaiul
dintre o form i un miez din ipsos, care dau astfel conturul
exterior i interior al produsului. Apa din barbotin este absorbit
att de form ct i de miez, iar ca urmare masa ceramic se ntrete,
lund conturul acestora. turnarea la cald sub presiune se
ntrebuineaz la fabricarea produselor tehnice avnd contururi
complexe. Barbotina termoplast coninnd i parafin sau cear de albine
este nclzit i apoi injectat ntr-o matri metalic. presarea la nalt
presiune este o metod de fasonare a pulberilor ceramice uscate sau
semiuscate. Se folosesc n acest scop prese mecanice capabile s
ating presiuni de 100-250 atmosfere, iar presarea se efectueaz n
matrie de oel. Prin acest procedeu sunt obinute unele produse
ceramice tehnice precum: izolatori de susinere pentru linii
electrice aeriene de joas, medie i nalt tensiune, izolatori pentru
bujii auto, corpul siguranelor fuzibile etc. sinterizarea este un
proces de fasonare a pulberilor ceramice uscate. Metoda const n
nclzirea pulberilor ceramice la temperaturi inferioare temperaturii
de topire i presarea lor la nalt presiune (100-150 atmosfere). Prin
sinterizare se obin produse ceramice pentru electrotehnic.5.3.3
Operaia de uscare Scopul acestei operaii este acela de a se obine o
mas ceramic rigid, cu un coninut redus de ap, care s prezinte o
rezisten mecanic mrit. n urma operaiei de uscare, masa ceramic i
pierde plasticitatea i nu mai poate fi deformat.297
Mrfuri metalo-chimice. Mrfuri din sticl, ceramic i lemn
Prin uscare, masa ceramic pierde o parte din apa ntrebuinat la
fasonarea ei. n acelai timp, materialul sufer o micorare de volum,
fenomen care poart numele de contracie. Contracia liniar variaz
ntre 2 i 12 %, iar cea volumic poate ajunge la 20 %. Contracia
ridicat este un fenomen nedorit, deoarece poate provoca fisurarea
sau crparea semifabricatelor. De aceea, procesul de uscare trebuie
astfel condus, nct evaporarea s se fac fr ntrerupere, iar coninutul
de ap s se uniformizeze n ntreaga mas a obiectului. De asemenea,
prin adugarea de materiale degresante contracia poate fi redus.
Uscarea necesit un regim optim, determinat de dimensiunile i forma
produselor, umiditatea i proprietile masei ceramice, temperatur. Se
realizeaz n mod natural sau pe cale artificial n usctorii tunel
nclzite electric, cu raze infraroii sau cu microunde. Umiditatea
maxim admis la semifabricatele uscate, indiferent de procedeul
aplicat, este de 4 %.5.3.4 Operaia de ardere n urma procesului de
ardere, masa ceramic se transform ntr-un semifabricat dur i poros n
cazul obinerii produselor din faian, respectiv ntr-un semifabricat
vitrificat, compact, n cazul obinerii produselor din porelan, ca
urmare a fenomenelor fizico-chimice caracteristice nclzirii
progresive a argilei. Arderea semifabricatelor din faian se face la
temperaturi de 1050-1250 C, iar a semifabricatelor din porelan la
temperaturi de 1250-1450 C. Fenomenele care au loc la arderea
semifabricatelor ceramice sunt: eliminarea umiditii, care se
produce la 110-150 C; eliminarea apei de cristalizare care se
produce ntre 400-800 C, cu efect endotermic; descompunerea
silicailor de aluminiu, care se produce concomitent cu eliminarea
apei de cristalizare, cu formarea de metacaolinit instabil i de
oxizi liberi; formarea silicailor stabili, care are loc la
temperatur mai nalt de 700 C; ncepnd de la 950 C se formeaz
cristale de mulit (3Al2O32SiO2); disocierea endotermic a
carbonailor, care se produce ntre 550 i 950 C i a sulfailor, care
se descompun cu eliminare de SO2;
298
Mrfuri ceramice
combustia substanelor organice coninute n masa ceramic, eventual
intenionat introduse, pentru condiionarea porozitii finale, care se
produce pn la 400 C; carburarea masei ceramice (afumarea), care se
poate produce n timpul arderii, n funcie de atmosfera de ardere,
prin disocierea monoxidului de carbon, care ncepe la 100 C, e
complet la 400 C i descrete pn la 1000 C; la temperaturi de peste
1000 C ncep procesele de clincherizare i vitrifiere; masa ceramic
devine mai compact, micorndu-i volumul i dobndind proprieti
fizico-mecanice deosebite. Prin ardere, masa ceramic i modific
proprietile, n funcie de tipul masei ceramice i de modul de ardere
obinndu-se: mrirea compactitii, datorit reducerii porozitii;
creterea rezistenei mecanice, datorit att formrii fazei vitroase
care leag ntre ele particulele din faza solid, ct i formrii
diverilor silicai cristalini; modificarea culorii maselor ceramice
care se datoreaz n special prezenei oxizilor metalici. Astfel,
masele ceramice care nu conin oxizi metalici colorai rmn albe,
oxidul feric (Fe2O3) schimb culoarea masei ceramice spre
galben-roz, cnd este n cantitate mic i fin disperat, iar cnd este
prezent ntr-o proporie mai mare apar puncte i pete brune; bioxidul
de mangan (MnO2) coloreaz n cenuiu sau n brun-rocat, bioxidul de
titan (TiO2) n cenuiu-albastru etc. De asemenea, combustia
incomplet a carbonului determin o culoare nchis, cenuie-galben i
apariia unor pete ntunecate la suprafaa produselor. Semifabricatele
rezultate n urma arderii poart numele de biscuii.5.3.5 Glazurarea i
decorarea Ordinea n care sunt realizate aceste operaii depinde de
modul n care este aplicat decorul: pe glazur sau sub glazur. La
produsele decorate sub glazur, procesul tehnologic se compune din
urmtoarele operaii: decorare, glazurare i arderea decorului i a
glazurii la temperaturi de 1300-1400 C. Produsele decorate peste
glazur trec prin urmtoarele operaii: glazurare, arderea glazurii,
decorarea pe glazur i, n final, arderea decorului la temperaturi
mult mai sczute dect cele atinse n timpul arderii glazurii (650-850
C). Glazurarea este operaia prin care produsul ceramic brut este
acoperit cu o pelicul sticloas impermeabil la ap i la gaze, care
are att rol estetic299
Mrfuri metalo-chimice. Mrfuri din sticl, ceramic i lemn
ct i unul funcional, de reducere a porozitii. Glazurarea se
efectueaz prin aplicarea pe biscuii a unei barbotine care se
prezint sub forma unui lichid vscos. Acoperirea se realizeaz prin
imersiunea biscuitului n barbotina de glazur, prin turnare, prin
aplicare cu pulverizatorul sau cu pensula. Principalele condiii de
calitate pe care trebuie s le ndeplineasc glazura sunt: s nu
prezinte bule de aer, s acopere uniform suprafaa, s nu favorizeze
formarea fisurilor sau crpturilor, s nu fie toxic i s reziste la
aciunea agenilor chimici i atmosferici. Glazura este corespunztoare
dac prezint acelai coeficient de dilatare ca i biscuitul, n caz
contrar aprnd tensiuni ntre glazur i biscuit, care vor provoca
exfolierea i fisurarea acesteia. O serie de produse ceramice pentru
construcii precum: crmizi, igle, coame, gresii ceramice etc. sunt
produse i n variante neglazurate. De asemenea, unii izolatori
ceramici folosii n aparate care funcioneaz n mediu uscat sunt
lipsii de glazur. Glazurarea este urmat de o operaie de ardere,
prin care biscuitul este nclzit pn la temperatura de vitrifiere a
barbotinei depuse pe suprafaa sa i apoi este lsat s se rceasc lent.
Constituenii barbotinei se topesc, ptrund prin porii biscuitului,
adernd la suprafaa sa, iar prin rcire rezult un strat de glazur
sticlos, dur, impermeabil la ap i gaze. Decorarea este o operaie ce
are att rol estetic, mbuntind aspectul produsului, ct i de
acoperire a unor mici defecte. Dup cum s-a artat decorarea se poate
realiza pe glazur sau sub glazur. Decorarea sub glazur este foarte
rezistent din punct de vedere chimic i mecanic, dar operaia n sine
este mai complicat i deci mai costisitoare, fiind aplicat n special
la articolele din porelan decorative. Gama de culori disponibile
este redus, deoarece pigmenii stabili la temperaturi de 1400-1500 C
sunt mult mai rari. Decorurile apar n culori pastelate i prezint o
suprafa neted i lucioas asemntoare cu ntreaga suprafa a obiectului.
Decorarea peste glazur este caracterizat de o rezisten redus din
punct de vedere chimic i mecanic, astfel nct, n timp, decorurile se
terg. Paleta de culori este mult mai larg dect n cazul decorurilor
sub glazur, iar operaia este mult mai uor de efectuat, astfel nct
acest procedeu de aplicare a decorului este foarte frecvent
utilizat. Decorurile au un luciu slab spre mat, tonurile sunt mult
mai vii, iar la pipit se simt conturul i asperitile
decorului.300
Mrfuri ceramice
Procedeele de decorare frecvent utilizate sunt: aplicarea
decalcomaniilor; este un procedeu frecvent utilizat datorit
diversitii modelelor i productivitii ridicate. Decalcomaniile sunt
desene monocrome sau policrome aplicate pe o hrtie suport special
care se nmoaie foarte uor, desenele putnd fi astfel transferate pe
produs. Hrtia suport este acoperit pe una din fee cu o emulsie
(format din dextrin, glicerin, fenol i ap) formnd o pelicul neted,
pe care este imprimat desenul. Emulsia are proprietatea de a se
nmuia n prezena apei calde. Operaia const n nmuierea emulsiei pe
care este imprimat desenul, aplicarea hrtiei suport pe suprafaa
produsului, iar dup 3-5 minute ndeprtarea hrtiei suport. Dup
uscarea desenului, produsele sunt arse n cuptoare pentru fixarea
decorului. decorarea prin pulverizare; se efectueaz cu ajutorul
aerografului care pulverizeaz un jet de colorant, rezultnd astfel
desene respectiv suprafee uniform colorate sau n degrad. Desenele
se obin aplicnd n prealabil pe suprafaa produselor abloane din tabl
sau mase plastice ce au desenul decupat. Dup uscarea desenului,
produsele sunt arse n cuptoare pentru fixarea decorului. decorarea
prin imprimare; se efectueaz prin intermediul unor plci din oel sau
a unor cilindri din cupru pe care se graveaz prin atac chimic
desenul ce formeaz decorul. Adnciturile astfel create reprezentnd
desenul sunt umplute cu colorant, iar pe suprafaa plcii de aplic o
foaie de hrtie umezit, care este aprat cu un rulou pentru ca
pigmentul s adere pe suprafaa foii. Foaia de hrtie pe care este
astfel imprimat desenul se aplic pe obiect pentru aproximativ 5-10
minute, dup care se desprinde. La deslipirea hrtiei, pe suprafaa
produsului rmne un strat de vopsea, formnd decorul care se fixeaz
prin ardere n cuptor. Astfel se obin decoruri, de regul monocrome
de culoare roie, albastr sau aurie care se aseamn cu o gravur.
decorarea prin tampilare; este folosit de regul pentru
personalizarea produselor prin imprimarea de monograme, embleme sau
a altor simboluri. n acest scop se folosete o tampil de cauciuc, pe
care este scos n relief desenul de imprimat; acesta se acoper
prealabil cu colorant i apoi se aplic pe suprafaa de decorat. Dup
ndeprtarea tampilei, pe produs rmne amprenta desenului. Coloranii
pot fi pigmeni indicai pentru decorarea sub sau peste glazur sau
soluie de triclorur de aur. Prin acest procedeu se obin decoruri
monocrome sau policrome. decorarea prin sitografie (serigrafie); se
poate realiza att manual, ct i301
Mrfuri metalo-chimice. Mrfuri din sticl, ceramic i lemn
pe maini speciale, fiind recomandat pentru producia de serie
mare. Sitografierea se realizeaz astfel: pe un cadru metalic se
ntinde o pnz foarte deas, care se obtureaz cu lac, lsnd liber
spaiul corespunztor formei dorite pentru decorare. ablonul (sita)
astfel pregtit este aplicat pe suprafaa de decorat, iar cu o pensul
sau cu o raclet se imprim colorantul pe produs, prin zonele
neobturate ale sitei. Pentru aplicarea altui element de decor, de o
alt culoare, se schimb sita i se repet operaia. Astfel, folosind
mai multe site se pot aplica decoruri cu desene divers colorate
decorarea prin pictare; se realizeaz manual cu pensula, fiind deci
recomandat pentru produsele unicat i cele de serie mic. Aceast
metod presupune ca decoratorul s posede abiliti artistice i mult
experien. O variant a acestei metode este decorarea cu rand, care
const n aplicarea cu pensula a unor linii sau benzi colorate
concentrice. n acest scop, produsele de decorat se aeaz pe mese
circulare crora li se imprim o micare de rotaie, iar pigmentul se
aplic cu ajutorul unei pensule; aceasta, atingnd ntr-un singur
punct suprafaa de decorat, genereaz un cerc a crui grosime variaz n
funcie de pensula aleas. Prin acest procedeu se imprim randuri (cu
limea de maxim 1,5 mm), linii (cu limi cuprinse ntre 1,5-4 mm) i
benzi (cu limi de peste 4 mm). decorarea prin gravur; este utilizat
pentru obinerea ncrustaiilor aurite. Prin atac chimic cu acid
fluorhidric (HF) se corodeaz suprafaa glazurii dup forma dorit, iar
n adnciturile astfel create se aplic o soluie coloidal de aur (pe
baz de acid tetracloroauric H[AuCl4]4H2O) care prin ardere precipit
aur. fotoimprimarea (decorarea prin procedeul fotoceramic); este
metoda prin care se imprim fotografii pe produsele ceramice din
porelan i faian. Desenul se obine prin procedee fotografice
speciale, apoi se acoper cu un strat de fondant i se fixeaz prin
ardere. Fondantul formeaz o pelicul vitroas care protejeaz
fotografia. decorarea prin aplicarea de lustre. Lustrele sunt
soluii de compui organici ai metalelor care se obin prin topirea
srurilor metalice cu rini. Aceste soluii sunt aduse apoi la
consistena necesar cu solveni organici i cu uleiuri eterice.
Lustrele se aplic pe suprafeele de decorat cu pensula sau prin
pulverizare cu aerograful. Dup aplicarea lor, pe suprafaa
articolului de
302
Mrfuri ceramice
decorat, lustrele formeaz o pelicul de lac care, prin ardere,
las pe glazur un strat subire de oxizi. Diferena dintre indicele de
refracie al stratului i cel al glazurii conduce la apariia unor
irizaii foarte frumoase.
5.4 Defectele mrfurilor ceramiceAceste defecte apar n diferite
faze ale procesului tehnologic, datorit nerespectrii unor parametri
i a unor condiii de lucru i se regsesc n produsul finit. n tabelul
5.1 sunt prezentate defectele pe care le pot prezenta produsele
ceramice, grupate n funcie de caracteristicile lor i de locul unde
apar.Tabelul 5.1. Defectele produselor ceramice Defectul Definiia
Defecte de form, de dimensiuni i de mas Asimetrie (pentru produse
Abaterea de la simetrie a produsului sau a cu un plan de simetrie)
detaliilor acestuia Curbur Deformare concav sau convex a suprafeei
produsului, care se caracterizeaz prin sgeat Deformare Abatere de
la forma produsului Dimensiuni Dimensiunea produsului care nu se
necorespunztoare ncadreaz n abaterile admise n documentaia tehnic
normativ Excentricitate Abaterea asimetric de la seciunea circular
a produsului Fund concav Abatere de la forma produsului prin
bombarea n exterior a fundului Fund convex Abatere de la forma
produsului prin bombarea n interior a fundului Margine deformat
Abateri ale marginii produsului fa de planul orizontal Mas
necorespunztoare Masa produsului nu se ncadreaz n abaterile admise
n documentaia tehnic normativ Neparalelismul feelor Abateri de la
paralelismul feelor produsului Neplaneitate Abateri de la
planeitate a feelor plane ale produsului303
Mrfuri metalo-chimice. Mrfuri din sticl, ceramic i lemn
a) Clasificarea dup tipul masei ceramice Masele ceramice se
difereniaz n funcie de compoziia chimic i proprietile
fizico-ceramice n:ceramic comun, faian, semiporelan i porelan.
Ceramica comun prezint n seciune o structur poroas, cu aspect de
gruni, opac, de culoare brunroiatic sau neagr. Are o duritate
redus, putnd fi zgriat cu un vrf de oel. Datorit porozitii ridicate
produsele din ceramic comun sunt glazurate. n seciune glazura apare
ca un strat distinct fa de restul masei ceramice. Ceramica comun se
obine din argile inferioare, cu un coninut ridicat n oxizi de fier
care sunt amestecate cu nisip i carbonat de calciu. Masa ceramic se
pregtete numai prin amestecarea i malaxarea materiilor prime. Se
folosesc glazuri bogate n plumb cu punct de topire ct mai sczut. Pe
produsele cu pereii groi glazura se aplic nainte de ardere, iar pe
cele cu pereii subiri dup ardere. Arderea se efectueaz la
temperaturi cu mult sub temperatura de vitrifiere (800-900 C). Din
ceramic comun se obin produse pentru construcii (crmizi, igle,
olane, cahle pentru sobe), articole de menaj (cni, ceti, castroane,
strchini, farfurii, oale, ghivece pentru flori) i articole
decorative (bibelouri, vaze, farfurii pentru decorarea ncperilor).
O grup aparte o constituie produsele de majolic. Acestea sunt
poroase, colorate n galben-rocat i sunt acoperite cu glazuri pe baz
de plumb sau plumbo-borice, opacizate cu bioxid de staniu (SnO2).
Din grupa produselor de majolic fac parte o serie de articole
decorative i produse pentru construcii (crmizi pentru faade,
cahle). Gresiile ceramice prezint n seciune o structur compact,
clincherizat sau vitrificat, opac i dur. Sunt rezistente la aciunea
substanelor alcaline i acizilor, cu excepia acidului fluorhidric
(HF). Au o rezisten la compresiune foarte ridicat, apropiat de cea
a bazaltului, iar absorbia maxim de ap este cuprins ntre 1-4 %. n
funcie de mrimea particulelor constituente i culoarea masei
ceramice, se mpart n: gresii ceramice brute, la care masa ceramic
are n sprtur un aspect grosier, de culoare brun-roiatic sau
vnt-cenuie; sunt folosite la producerea dalelor pentru pavaj,
plcilor pentru perei i pardoseli, tuburilor pentru canalizri.
gresii ceramice fine, care prezint o structur fin granular din mase
de culoare alb, alb-cenuie sau de un cenuiu deschis; sunt folosite
la308
Mrfuri ceramice
producerea plcilor pentru perei i pardoseal, a chiuvetelor de
laborator, a unor vase de menaj etc. n funcie de destinaie,
produsele din gresii ceramice pot fi sau nu glazurate. Faiana este
o mas ceramic poroas, cu aspect de gruni, opac, de culoare alb pn
la galben deschis. Se obine din argile bogate n alumin, caolin,
cuar, calcar, cret i feldspat. Faiana prezint o duritate i o
densitate mai redus dect porelanul i poate fi zgriat cu un vrf de
oel. Temperatura de ardere depinde de compoziia masei ceramice,
fiind cuprins ntre 850-1250 C. Datorit porozitii i permeabilitii fa
de lichide i gaze (absorbia de ap este de 8-12 %), produsele din
faian sunt glazurate, pelicula de glazur aprnd ca un strat distinct
fa de masa ceramic. n funcie de compoziia chimic a masei ceramice,
distingem: faiane feldspatice sau tari, obinute din caolin (40-50
%), cuar (40-50 %) i feldspat (3-10 %). Sunt caracterizate de
densiti mai mari dect celelalte tipuri de faiane i au proprieti
mecanice bune. Din acest tip de faian se produc articole de menaj,
plci pentru perei i obiecte tehnicosanitare. faiane argiloase. Se
obin dintr-un amestec bogat de argil (70-80 %) i cuar (20-25 %).
Prezint o densitate i o rezisten mecanic mai redus dect faianele
feldspatice. Sunt folosite sub form neglazurat la obinerea vaselor
de filtrare. faiane calcaroase. Se obin dintr-un amestec de argil
(40-55 %), calcar (5-20 %) i nisip cuaros (30-40%). Sunt foarte
poroase i uoare, au o rezisten mecanic redus i sunt utilizate la
fabricarea plcilor de faian pentru placarea pereilor ncperilor n
care se produce mult umiditate (bi, laboratoare etc.) faiane
silicioase (faiane de frit sau de sticl); conin n principal cuar
(55-60 %), substane argiloase (35-40 %) i cret (3-5 %). Sunt
utilizate la fabricarea vaselor de menaj, a obiectelor sanitare i a
plcilor. faianele amot; se obin din argile plastice, refractare, cu
bune proprieti liante, cu adaos de amot (40-60 %). Glazurate sau
angobate se folosesc la fabricarea obiectelor tehnico-sanitare i n
electrotehnic, ca suport pentru rezistene. Semiporelanul este o mas
ceramic de culoare alb-cenuie, care n seciune prezint o structur
semicompact, clincherizat, alctuit din particule semifine; iar
glazura se deosebete cu greu de masa ceramic.309
Mrfuri metalo-chimice. Mrfuri din sticl, ceramic i lemn
Absorbia de ap este de maxim 5 %. Prin proprietile sale,
semiporelanul se plaseaz ntre faian i porelan. Semiporelanul se
fabric dintr-un amestec de caolin (25-30 %), argil plastic (25-40
%), cuar (25-30 %) i feldspat (6-10 %). Arderea obiectelor din
semiporelan are loc la temperatura de 1250-1300 C, iar glazurarea
se realizeaz pe biscuii. Din semiporelan se produc articole de
menaj i produse tehnico-sanitare. Porelanurile sunt mase ceramice
de culoare alb, care n seciune prezint o structur compact, vitroas,
alctuit din particule foarte fine. Datorit structurii cristaline pe
care o prezint , produsele din porelan cu pereii subiri (cu grosimi
de pn la 3 mm) sunt translucide. Porelanurile sunt impermeabile la
lichide, absorbind maxim 1 % ap, iar glazura practic nu se distinge
de restul masei ceramice. Porelanurile se obin prin arderea la
temperatura 1250-1450 C a unui amestec de caolin, feldspat, cuar i,
n unele cazuri, bioxid de titan. n funcie de raportul dintre
componeni i de temperatura de ardere porelanurile se mpart n:
porelanuri tari, care au n compoziia lor o cantitate mai redus de
fondani fiind mprite din acest punct de vedere n: - porelanuri
feldspatice, care folosesc ca fondant feldspatul; - porelanuri
feldspato-calcice, coninnd feldspat asociat ntr-o anumit proporie
cu carbonat de calciu; - porelanuri magnezice, la care se utilizeaz
ca fondani compui ai magneziului, precum steatita sau talcul.
Porelanurile tari sunt compuse n principal din 40-55 % caolin,
20-30 % cuar i 20-30 % feldspat i sunt arse la temperaturi de
13201450 C. Sunt mase ceramice greu fuzibile, insensibile la
umiditate, stabile din punct de vedere termic i chimic, fiind
rezistente la variaii brute de temperatur, respectiv la aciunea
substanelor alcaline i a acizilor (cu excepia acidului
fluorhidric). Stabilitatea chimic i termic a porelanului crete o
dat cu proporia de alumin din masa ceramic. Porelanurile tari sunt
caracterizate de proprieti mecanice i electrice foarte bune:
duritate 7 pe scara Mohs, rezistena la compresiune 4500-5500
daN/cm2, rezistena la traciune 300-350 daN/cm2, rezistena la
ncovoiere 700-900 daN/cm2, reziliena 2-2,3 daJ/cm2, rigiditatea
dielectric 30-31 kV/mm. n schimb, gradul relativ de alb este mai
sczut dect al porelanurilor moi, fiind cuprins ntre 65-75 %.
Datorit310
