В работе [60] рассмотрены взаимосвязи эстетических свойств фарфора (белизна и цвет), его структуры и технологических факторов. Результаты исследований демонстрируют возможность регулирования показателей белизны фарфора с помощью качественного сырья, добавок минерализаторов, оптимальных режимов обжига. Использование различных методов определения белизны и цвета фарфора позволяет оценивать влияние технологических факторов на формирование колористических характеристик материала. Установлена возможность корреляции значений белизны фарфора, определенных на спектрофотометрах "Спекол" и "Пульсар".
Авторами работы [61] рассмотрен механизм взаимодействия компонентов фарфоровой массы на основе Гусевского камня в присутствии добавки комплексного действия - патоки мелассы. Показана возможность ее использования в качестве экологически чистой упрочняющей добавки при изготовлении фарфоровых изделий на основе нетрадиционных сырьевых материалов путем однократного обжига.
Исследованы технологические свойства ряда гранитных пород, показана эффективность их применения в качестве плавней фарфоровых масс. Выявлена возможность получения низкотемпературного фарфора в условиях интенсифицированной термообработки. Изучены фазовый состав, микроструктура и свойства материалов. Установлено влияние свойств жидкой фазы на формирование структуры, эксплуатационных и декоративных характеристик фарфора, изготовленного по энергосберегающей технологии [ 62].
Исследованы спекание, фазовый состав, структура и свойства фарфора низкотемпературного обжига из масс, где кварцевый песок заменен на маршалит или на маршалит с диопсидом. Температура спекания фарфора из исследованных масс ниже на 1000С (11500С про сравнению с 12600С для исходной массы ) [63].
Керамические заводы Японии, Китая, Кореи, а также некоторые предприятия Англии и США работают на комплексном сырье, в состав которого входят несколько материалов. Первые четыре страны располагают месторождениями специфических полезных ископаемых - гидротермально измененных или автометаморизованных кислых и средних эффузивных пород типа дацитов, липаритов, андезитов. Из них получают комплексное сырье, так называемые фарфоровые камни, среди которых выделяют «тосеки», содержащие каолинит, серицит, кварц и «розеки» - пирофиллит, каолинит и серицит [64].
В лабораторных испытаниях ученых Нюрнбергского университета было определено влияние отдельных компонентов-заменителей кварца на механическую прочность фарфорового материала. Наибольшая прочность образцов была достигнута при полной замене кварца стабилизированным диоксидом циркония (105 МПа), глиноземом (111 МПа), титанатом алюминия (102 МПа). В производственных испытаниях были получены материалы с более высокой механической прочностью, в связи с тем, что керамические массы подвергались предварительно вакуумированию [65].
При введении волокнистых материалов было достигнуто меньшее увеличение прочности, чем при введении зернистых оксидов. Так, прочность массы, в состав которой вводили 15% глиноземистого волокна, составила - 85 МПа, с 18% циркониевого волокна - 84 МПа, исходной массы - 72 МПа. Причиной такого небольшого увеличения механической прочности можно считать несовершенство технологического способа и недостаточную гомогенизацию волокна в керамической массе [66].
Известно, что прочность фарфорового материала существенно меняется в зависимости от изменения концентрации кремнезема и глинозема . Работы по изучению влияния содержания кварца на механическую прочность алюмосиликатных материалов позволяют сделать следующее заключение: увеличение содержания кремнезема (кварца) в некоторых пределах (до 40%) и малые размеры его зерна (около 20 мкм), благоприятствуют повышению механической прочности и термостойкости фарфорового материала . При более грубом помоле увеличивается количество остаточного кварца, что является причиной снижения механической прочность материала [43-45].
Проводилось исследование ситаллизированного фарфорового материала, содержащего в составе 75-50% закристаллизованного стекла, 20% часов- ярской глины, 30% просяновского каолина и от 0 до 6,25% полевого шпата. Установлено, что после обжига в окислительной среде при температуре 1200°С механическая прочность ситаллизированного фарфора в два раза превышает прочность твердого фарфора, обожженного при температуре 1400°С [67].
Изучены спектроколориметрические и люминесцентные характеристики фарфора, содержащего добавки оксида неодима. Показано, что повышение белизны происходит при малом содержании оксида неодима, а при его увеличении начинается процесс окрашивания. Повышение белизны фарфора объяснено сочетанием двух оптических эффектов: повышением отражения в сине-голубой области видимого спектра, обусловленном возникновением сенсибилиционной люминесценции иона неодима в области 390 - 480 нм и снижением желтизны, связанной с поглощением иона неодима в интервале 560 - 590 нм и сдвигом максимума отражения в сине-зеленую область спектра [68].
Проведен анализ физико-технических показателей, химического и минералогического составов пирофиллитовых пород месторождения Куль-Юрт-Тау Республики Башкортстан в аспекте использования их в качестве основного компонента огнеупорных композитов на фосфатном связующем. Рассмотрены характеристики минерала пирофиллита и включающих его горных пород указанного месторождения. На основании полученной информации выбраны исходные материалы для исследования [69].
Рассмотрено влияние оксида неодима на формирование микроструктуры твердого фарфора и процесс спекания. Предложена схема процесса структуро- и фазообразования в твердом фарфоре с добавкой оксида неодима. Установлено, что введение добавки оксида неодима в состав фарфоровой массы и повышение температуры обжига вызывают более активную перекристаллизацию муллита и кристаллизацию новообразования - ортосиликата неодима - из расплава стеклофазы [70].
Рассмотрен вариант использования оксидов редкоземельных металлов для декорирования фарфора. Показано влияние этих оксидов при их введении в массу на образование фаз, а также на характер окрашивания структуры [71].
П. Гонзалесом были изучены составы низкотемпературного фарфора, содержащего 30-50% природного волластонита, 15-30% каолина, 0-3% глины и 10-20% свинцовой фритты. Как отмечает автор, в температурном интервале 1193-1353 К был получен фарфор, имеющий предел прочности при изгибе 48-63 МПа и водопоглощение, равное 0. По белизне и просвечиваемости фарфор, содержащий волластонит, не уступает обычному. Чтобы получит фарфор, температура обжига которого 1288 К, в массу надо ввести 50% воллостонита. В процессе обжига бытового фарфора, включающего волластонит, в интервале температур 1593-1603 К образуется анортит в виде промежуточной фазы. При температуре обжига 1593К расплавленный анортит переходит в маловязкую фазу, из которой под действием Al2O3 выкристаллизовываются крупные призматически- игольчатые кристаллы муллита, способствующие повышению прочности фарфора. [72].
Патентуемая керамическая масса содержит каолин, бентонит, воллостанит, тальк, вулканический шлак при следующем соотношении компонентов, %: каолин 51-53, бентонит 3-5, воллостанит 26-30, тальк 7-9, вулканический шлак 7-9. Техническим результатом изобретения является повышение прочности изделий [73].
Патентуемая фаянсовая масса содержит глину, каолин, кварцевый песок, череп фаянсовый, молотое кварцевое стекло при следующем соотношении компонентов , % глина 28-30, каолин 28-30, кварцевый песок 10-14, череп фаянса 4-6, молотое кварцевое стекло 24-26. Техническим результатом изобретения является снижение температуры обжига изделий [74].
Увеличение содержания свободного кремнезема и солей щелочноземельных металлов в составе глин ведет к увеличению пористости и снижению пластичности керамических масс, а также к увеличению механической прочности формуемых изделий. Наиболее активная часть глин -тонкодисперсная фракция. С ростом содержания в глинах доли частиц, размер которых не превышает 1мкм (с 60% до 90%), увеличиваются пластичность, воздушная усадка, механическая прочность и понижается температура спекания керамических масс. Установлено, что увеличение содержания Al2O3, вводимого в виде высокообожженного сверхтонко молотого (5-2,5 мкм) глинозема, первичные кристаллы которого имеют пластинчатую форму в количестве до 30%, повышает прочность воздушно-сухого и обожженного фарфорового материала. [75].
Исследования фарфоровых материалов с использованием в качестве одного из компонентов глинозема показали, что они отличаются высокими физико-механическими свойствами. Однако, использование глинозема в производстве алюмосиликатной керамики сопровождается значительным повышением температуры обжига (1600-1700°С), что сопряжено с большими энергетическими затратами и требует наличия высокотемпературных, но малопроизводительных печей. С целью получения стабильных значений водопоглощения, усадки и плотности изделий, керамическая масса содержит глину каолинит - монтмориллонитовую 10-40%, высокожелезистый шлак оловянно-свинцового производства 20-50% и глину полукислую каолинит - гидрослюдистую 10-70%. Физико-механические показатели изделий следующие: водопоглощение 8,6-9,2%, усадка 2,5-3,4%, плотность 2,09-2,14 г/см, прочность на изгиб 29-41 МПа, морозостойкость 50-100 цикл, термостойкость 23-35 цикл, влажностное расширение 0,011-0,019% [76].
Работа [77] посвящена изучения возможности получения хозяйственного-бытового фарфора на основе Ангренского обогащенного первичного каолина - продукта СП «КАОЛИН» и фарфорового камня Байнаксайского месторождения Согласно выполненной работе cырье Байнаксайского месторождения по минералогическому составу и технологическим свойствам целиком отвечает понятию «фарфоровый камень». Установлено, что спекание фарфоровых масс на основе кварц-серицитовых и кварц-пирофиллитовых пород происходит в интервале температур 1250-13000С, что на 80-1000С ниже температуры спекания фарфоровых масс из традиционного сырья. Выявлено, что процессу раннего спекания фарфоровых масс способствуют как фарфоровые камни кварц-серицитового и кварц-пирофиллитового состава так и бентонитовая глина. По значению коэффициентов кислотности разработанные составы опытных масс относятся к мягкому фарфору, однако, характеризуются высокими значениями физико-механических свойств. Выявлено, что при обжиге фарфоровых масс наряду с муллитом и кварцом также образуется кристобалит. Структурообразование фарфора при этом сопровождается интенсивным развитием как чешуйчатого, так и игольчатого муллита, структурные элементы которого равномерно распределяясь в фазе стекла сообщают фарфоровому материалу высокие физико-механические свойства, соизмеримые со свойствами твердого фарфора..
В работе [78] изучены химико-минерологический состав и технологические свойства новых месторождений местного каменистого сырья- полевого шпата Лолабулакского месторождения и жильного кварца месторождения Джом с целью получения на их основе фарфора хозяйственного-бытового назначения. В опытных массах были использованы первичный обогащенный ангренский каолин, ангренская тугоплавкая глина, лолабулакский полевой шпат и жильный кварц месторождения Джом. Подобранная оптимальная масса по всем свойствам отвечает требованиям ГОСТа 28390-89 и превосходит показатели производственной массы. Кристаллическими продуктами обжига фарфоровой массы являются муллит, кварц и кристобалит. Натурные образцы, полученные из оптимальной массы в производственных условиях, обладают относительно высокой белизной, хорошим товарным видом и соответствуют первому сорту.
1.3 Полимерная глина - как универсальный композиционный материал для получения художественных изделий по технологии керамической флористики
Полимерная глина или пластика -- пластичный материал для лепки небольших изделий, украшений, скульптурок, кукол и моделирования, застывающий на воздухе или при нагревании в зависимости от вида пластики. По названию фирм-производителей: Фимо, Цветик, Скалпей, Цернит, Като и др. полимерная глина производится в настоящее время в ряде европейский стран, таких как Германия, Италия, Испания, Япония, США [ 79 ].
Этот довольно новый (максимум 3-5 лет) для отечественно рынка материал очень популярен на Западе уже лет 20-25. Его с удовольствием используют художники, дизайнеры и простые рукодельницы во всем мире. Термопластика прочнее многих самозатвердевающих на воздухе пластических материалов и глин, она проста в работе, кроме этого пластика различных цветов и марок хорошо смешивается, позволяя создавать миллионы новых оттенков, аналогично краскам.
Полимерная глина более всего по внешнему виду и тактильному ощущению напоминает пластилин. Она содержит особый пластификатор, который целиком впитывается в частички материала при нагреве от 100 до 130°С. После этого процесса, называемого полимеризацией, материал становится прочным - и это главное отличие от пластилина. Общая структура полимерной глины одинакова - это материал, состоящий из мелких частиц полимера, взвешанных в маслянистой смоле, так называемом пластификаторе, для расцветки добавляются различные пигменты, а для гладкой текстуры - наполнители, такие как природные глины, мел и т.д. При термообработке происходит «выжигание» всех этих элементов. И бывшее прежде мягким вещество обретает твердость. В основе полимерной глины лежит поливинилхлорид (ПВХ). Это очень распространенный полимер, получаемый из нефтепродуктов. Все полимерные глины содержат основу из ПВХ и один или несколько видов жидких пластификаторов. Пигменты могут быть добавлены к прозрачной основе , чтобы получить требуемый цвет, вместе с малыми количествами каолина, белого фарфора или других прозрачных компонентов там , где требуется прозрачность. Может быть добавлена слюда, чтобы создать перламутровый или металлический эффект [80].
ПВХ получают суспензионным (suspension), эмульсионным (emulsion) методами, полимеризацией в массе - блочным методом (mass, bulk).
ПВХ является хорошим примером фантастической универсальности полимеров. Из ПВХ производят буквально все - от медицинских емкостей для крови до детских игрушек, изоляционных материалов и оконных профилей.