Составы ангобов и их свойства


Н. А. Сахарова, О. В. Черепова. "Архитектурная керамика с цветным ангобированным слоем"
Изд-во Акад. архитектуры УССР, Киев, 1952 г.
Приведено с некоторыми сокращениями.
OCR Artvek.Ru


Ангобом называется тонкий матовый лицевой слой, цветной или белый, покрывающий керамическое изделие и маскирующий структуру и цвет черепка.
По своему составу ангобы делятся на глинисто-песчанистые, имеющие высокую водопоглощаемость, и на флюсные с низкой водопоглощаемостью.
Первые обычно применяются в майолике, когда необходимо замаскировать черепок и придать изделию определенный цвет или нанести рисунок. Для этого поверхность майоликовых изделий покрывается глазурями.
Для того, чтобы глазурь хорошо впитывалась черепком и равномерно покрывала изделие, ангоб должен быть пористым.
Совершенно другие требования предъявляются к ангобам, предназначенным для покрытия архитектурно-строительной керамики, применяемой в неглазурованном виде, лицевой слой которой должен быть устойчив к загрязнению и обладать декоративными свойствами.
Ангобы, применяемые для облицовок, должны придать изделиям определенный цвет, чистоту тона и матовую фактуру; кроме того, они должны иметь минимальную водопоглощаемость, т. е. быть спекшимися.
Покрытие керамического изделия тонким слоем ангоба определенного состава основано на явлении смачивания водой поверхностей твердых тел.
Явление смачивания зависит в первую очередь от свойств соприкасающейся с жидкостью поверхности тела, которая может быть гидрофильной и гидрофобной.
Высокая сцепляемость между ангобом и керамическими изделиями основана на гидрофильности глиняных сырых изделий. Результатом этого является тот факт, что адгезия (внешнее сцепление) между наносимым ангобом и сухим черепком превышает когезию (внутреннее сцепление) самого ангоба. Таким образом обеспечивается его растекаемость и высокая кроющая способность. Прилипание слоя жидкости к изделию, при прочих равных условиях, будет тем больше, чем меньше линейные размеры частиц.
Состав ангобов должен обеспечить высокую сцепляемость ангоба с черепком (что обусловливается согласованностью между составами черепка и ангоба), низкую водопоглощаемость лицевого слоя, достаточную твердость покрова и определенный интервал между температурой спекания и плавления. Эти свойства ангоб должен приобрести во время обжига, конечная температура которого определяется предельными температурами обжига изделий строительной керамики.
Для лучшей согласованности между черепком и ангобом желательно в состав ангоба вводить отмученную глину, используемую для изготовления черепка, если она после обжига имеет светлый чистый тон. В противном случае, вводится беложгущаяся пластичная глина или каолин. Для обеспечения лучшего приставания ангоба к черепку и снижения температуры спекания в ангоб вводится полевой шпат, мел и флюсы. Для флюсов рекомендуется применять стекольный бой, являющийся одним из наиболее легкоплавких и дешевых.
Цветные ангобы (голубые, синие, зеленые, серые) получаются на основе белых ангобов с добавками окиси металлов (кобальта, хрома, меди, марганца и др.) или цветных пигментов, изготовляемых на керамических красочных заводах.
Ангобы желтого, красного и коричневого цвета могут быть получены без красителей из естественно окрашенных (железистых) глин. Однако при наличии больших запасов этих глин нет необходимости применять способ ангобирования; более целесообразным является изготовление цветных изделий из этих же глин.
Отличительной особенностью, имеющей большое значение для упрощения технологии и дешевизны разработанных ангобов, является то, что их не надо фриттовать (предварительно сплавлять), так как все вводимые компоненты являются нерастворимыми в воде веществами.
Интенсивность окрашивания ангоба зависит от количества введенных в состав ангоба красящих веществ, от степени спекания ангоба во время обжига и частичного оплавления его составных частей. Под спеканием дисперсной системы следует понимать уплотнение массы, которое происходит при термической обработке до исчезновения открытых пор.
По характеру процесса спекание может протекать в следующих условиях.
1. При отсутствии жидкой фазы, когда спекание связано с собирательной рекристаллизацией или с образованием твердых растворов.
2. При химическом взаимодействии компонентов в твердой фазе.
3. При наличии жидкостного спекания (склеивания), определяемого образованием жидкостной фазы.
Начало жидкостного спекания связано с зарождением расплава, когда порошок или дисперсное вещество начинает сцепляться в прочный, но еще пористый материал. Затем происходит склеивание зерен расплавом, с образованием пористого скелета и последующим переходом в плотную массу, сцементированную расплавом.
Для интенсификации процесса спекания в ангобы вводятся флюсующие вещества. Флюсы разделяются на плавни, т. е. те вещества, которые имеют низкую точку плавления и раньше других компонентов приходят в жидкое состояние (и тем служат растворителями для остальных компонентов), и на плавнеобразующие вещества, т. е. такие, которые хотя и имеют высокую точку плавления, но вследствие своих химических свойств, при относительно низких температурах, входят с другими составными частями массы в легкоплавкие соединения.
При применении плавней мерилом их действия является плавкость, т. е. изменение фазового состояния, при применении плавнеобразующих веществ характеристикой их будут реакции в твердых фазах и образование эвтектических смесей. Из основных материалов, входящих в состав ангобов, стекольный бой является плавнем, пегматит и мел — плавнеобразующими веществами.
Спекание ангобов будет тем сильнее, чем ниже точка плавления флюсов и больше их растворяющая и реакционная способность оо отношению к остальным составным частям ангоба и чем меньше вязкость расплавленных растворов.
Введение стекольного боя в состав ангоба оказывает сильное флюсующее действие. Введение стекольного боя до 50% уже при 950° приводит к полному спеканию, так как водопоглощаемоеть образца при этой температуре равняется нулю. Увеличение содержания стекольного боя на 8—10% снижает температуру спекания примерно на 50°.
Условия спекания тонкого слоя ангоба, находящегося на поверхности керамического изделия, весьма специфичны и отличаются в значительной степени от спекания ангоба, изготовленного в виде плиточки. Черепок оказывает тормозящее действие на реакции, приводящие к спеканию — чем пористее черепок, тем более замедлено его действие. Поэтому для достижения такой же степени спекания ангоб, нанесенный на поверхность изделия, необходимо обжигать при более высокой температуре, чем плиточки, изготовленные из чистого ангоба.
Усадка в изучаемых ангобах при температуре обжига 1000—1050° колеблется от 7 до 9,5%. Следует отметить, что усадочные явления в тонком слое, нанесенном на изделия, протекают весьма своеобразно. Степень усадки ангоба не одинакова во всех направлениях из-за того, что края ангоба прикреплены к поверхности, на которую он нанесен, и сокращение слоя вследствие этого происходит преимущественно по толщине. Усадочные напряжения будут тем меньше, чем тоньше нанесенный слой агноба. Температура плавления, определяемая по деформации конусов (типа пироскопов), изменяется идентично температуре спекания.
Спекаемость при этом изменилась незначительно. Таким образом, для увеличения интервала между температурой спекания и плавления можно в ангобы вводить низкоспекающиеся тугоплавкие глины. Изменение в составе ангоба пегматита с 19 до 25% за счет песка на тугоплавкость ангоба не влияет, водопоглощаемость дает также незначительные отклонения. Микроскопическое исследование шлифов свидетельствует о том, что стекольный бой разъедает кварцевые зерна и пегматит в одинаковой степени. Исследование шлифов ангобов подтверждает, что в них протекают сложные процессы спекания. Эти процессы состоят из спекания при расстекловывании, образования эвтектических расплавов, оплавления отдельных компонентов и возникновения кристаллических новообразований.
При небольшом содержании стекольного боя (24 %) в ангобе № 1 при температуре обжига 1020 обнаруживается небольшое количество стекловидных пленок на отдельных составных обломочных агрегатах. В зоне стекловидных пленок возникают скопления мелких новообразований.
С увеличением содержания стекольного боя до 32% (ангоб № 2) в массе ангоба между отдельными зернами кварца, полевого шпата и стекольного боя, покрытыми пленками, все чаще выступают заметные участки осветленной стекловидной массы, играющей роль цемента. При 40% (ангоб № 3) стекольного боя обломки девитрифицированного стекла слабо сохраняют свою первоначальную форму и нередко имеют вид лишь мутно-серых включений. Участки новообразований составляют 30% от общей массы ангоба.
При содержании стекольного боя в количестве 48% (ангоб № 4) наряду с ранее описанными изменениями имеются значительно развитые радиально-лучистые пучки новообразований и наличие расплава, возникшего в результате большого количества жидкой фазы.
Во всех шлифах установлен ярко выраженный контакт ангоба с черепком по ровной линии на всем протяжении; толщина ангоба колеблется от 0,08 до 0,13 мм; признаки какого-либо промежуточного слоя на границе между ангобом и черепком отсутствуют.
Процесс спекания отдельных компонентов при содержании 24—32% стекольного боя уже обеспечивает образование плотного конгломерата с повышенной механической прочностью и низкой водопоглощаемостью.

Продолжение брошюры ...



При цитировании гиперссылка обязательна.