Аналіз причин виникнення тріщин у фарфорі та шляхи їх усунення

Автор(и)

  • Olena Khomenko Державний вищий навчальний заклад Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005, Україна https://orcid.org/0000-0002-3753-3033
  • Borys Datsenko Київський національний університет будівництва i архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037, Україна https://orcid.org/0000-0002-5083-6231
  • Olga Hurzhii Дніпропетровський науково-дослідний експертно-криміналістичний центр туп. Будівельний, 1, м. Дніпро, Україна, 49033, Україна https://orcid.org/0000-0002-9753-1830
  • Lidiia Savchenko Сумський національний аграрний університет вул. Герасима Кондратьєва, 160, м. Суми, Україна, 40021, Україна https://orcid.org/0000-0002-9444-2031
  • Oleksandr Savchenko Сумський національний аграрний університет вул. Герасима Кондратьєва, 160, м. Суми, Україна, 40021, Україна https://orcid.org/0000-0003-0498-218X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.204173

Ключові слова:

шлікер, помел, кварц, водопоглинання, випал, фарфор, розтріскування, міцність, спікання, усадка

Анотація

Дослідження стосуються фарфорових виробів, що отримують методом відливання у гіпсові форми з тонкодисперсних шлікерів. Було встановлено причини виникнення тріщин по краях виробів після утильного і политого випалу та запропоновано шляхи їх усунення.

В результаті комплексного дослідження базової керамічної маси заданого складу та виробів з неї було визначено ряд технологічних факторів, які обумовлюють розтріскування.

Визначення тонкості помелу виробничих шлікерів різних партій показало, що залишок на ситі № 0063 коливався від 0,7 до 3,5 %. Встановлений прямий взаємозв’язок між виникненням тріщин у виробах і підвищеним показником залишку, що сприяло розшаруванню керамічного шлікеру в процесі вистоювання в гіпсових формах. Зазначене призводило до виникнення внутрішніх напруг у структурі черепка. Іншим фактором, що обумовив розтріскування виробів, встановлено присутність у складі керамічної маси крупних зерен кварцу, які в процесі нагріву – охолодження здатні до модифікаційних перетворень. Окрім того, низька температура утильного випалу не сприяла завершенню процесів дегідратації глинистих та слюдистих мінералів, що посилювало внутрішні напруги у черепку.

Дослідження показали, що для забезпечення якісних показників керамічних виробів необхідно не тільки контролювати залишок на ситі, а й враховувати розподіл фракційного складу керамічного шлікеру, причому вміст кварцової складової розміром 30–63 мкм має становити не більше 12 мас. %. Зазначене сприяє утворенню щільного однорідного черепка з високим вмістом мулітової фази.

В результаті досліджень запропоновано також змістити температуру утильного випалу з 660 до 800 °С. Саме при цій температурі завершуються процеси дегідратації шаруватих силікатів та стабілізуються усадочні процеси.

Отримані результати можуть бути застосовані на типовому виробництві господарчо-побутових виробів із низькотемпературного фарфору

Біографії авторів

Olena Khomenko, Державний вищий навчальний заклад Український державний хіміко-технологічний університет пр. Гагаріна, 8, м. Дніпро, Україна, 49005

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра хімічної технології кераміки та скла

Borys Datsenko, Київський національний університет будівництва i архітектури пр. Повітрофлотський, 31, м. Київ, Україна, 03037

Кандидат технічних наук, доцент, старший науковий співробітник

Кафедра товарознавства та комерційної діяльності в будівництві

Olga Hurzhii, Дніпропетровський науково-дослідний експертно-криміналістичний центр туп. Будівельний, 1, м. Дніпро, Україна, 49033

Кандидат технічних наук

Лабораторія досліджень матеріалів, речовин і виробів

Lidiia Savchenko, Сумський національний аграрний університет вул. Герасима Кондратьєва, 160, м. Суми, Україна, 40021

Старший викладач

Кафедра архітектури та інженерних вишукувань

Oleksandr Savchenko, Сумський національний аграрний університет вул. Герасима Кондратьєва, 160, м. Суми, Україна, 40021

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра будівельних конструкцій

Посилання

  1. De Miranda, S., Patruno, L., Ricci, M., Saponelli, R., Ubertini, F. (2015). Ceramic sanitary wares: Prediction of the deformed shape after the production process. Journal of Materials Processing Technology, 215, 309–319. doi: https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2014.07.025
  2. Dal Bó, M., Medina, F. (2018). Chemical tempering applied to Spanish porcelain tiles. Boletín de La Sociedad Española de Cerámica y Vidrio, 57 (5), 207–212. doi: https://doi.org/10.1016/j.bsecv.2018.03.002
  3. Bernasconi, A., Diella, V., Pagani, A., Pavese, A., Francescon, F., Young, K. et. al. (2011). The role of firing temperature, firing time and quartz grain size on phase-formation, thermal dilatation and water absorption in sanitary-ware vitreous bodies. Journal of the European Ceramic Society, 31 (8), 1353–1360. doi: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2011.02.006
  4. Marinoni, N., Diella, V., Confalonieri, G., Pavese, A., Francescon, F. (2017). Soda-lime-silica-glass/quartz particle size and firing time: Their combined effect on sanitary-ware ceramic reactions and macroscopic properties. Ceramics International, 43 (14), 10895–10904. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.05.126
  5. Tunçel, D. Y., Özel, E. (2012). Evaluation of pyroplastic deformation in sanitaryware porcelain bodies. Ceramics International, 38 (2), 1399–1407. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2011.09.019
  6. Kivitz, E., Palm, B., Heinrich, J. G., Blumm, J., Kolb, G. (2009). Reduction of the porcelain firing temperature by preparation of the raw materials. Journal of the European Ceramic Society, 29 (13), 2691–2696. doi: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2009.03.029
  7. Akpinar, S., Evcin, A., Ozdemir, Y. (2017). Effect of calcined colemanite additions on properties of hard porcelain body. Ceramics International, 43 (11), 8364–8371. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.03.178
  8. Turkmen, O., Kucuk, A., Akpinar, S. (2015). Effect of wollastonite addition on sintering of hard porcelain. Ceramics International, 41 (4), 5505–5512. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2014.12.126
  9. Yürüyen, S., Toplan, H. Ö. (2009). The sintering kinetics of porcelain bodies made from waste glass and fly ash. Ceramics International, 35 (6), 2427–2433. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2009.02.005
  10. Njindam, O. R., Njoya, D., Mache, J. R., Mouafon, M., Messan, A., Njopwouo, D. (2018). Effect of glass powder on the technological properties and microstructure of clay mixture for porcelain stoneware tiles manufacture. Construction and Building Materials, 170, 512–519. doi: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.03.069
  11. Dana, K., Das, S. K. (2004). Partial substitution of feldspar by B.F. slag in triaxial porcelain: Phase and microstructural evolution. Journal of the European Ceramic Society, 24 (15-16), 3833–3839. doi: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2004.02.004
  12. Esposito, L., Salem, A., Tucci, A., Gualtieri, A., Jazayeri, S. H. (2005). The use of nepheline-syenite in a body mix for porcelain stoneware tiles. Ceramics International, 31 (2), 233–240. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2004.05.006
  13. Ryshchenko, M. I., Fedorenko, E. Y., Chirkina, M. A., Karyakina, É. L., Zozulya, S. A. (2009). Microstructure and properties of lower-temperature porcelain. Glass and Ceramics, 66 (11-12), 393–396. doi: https://doi.org/10.1007/s10717-010-9209-4
  14. Rodríguez, E. A., Niño, C. J., Contreras, J. E., Vázquez-Rodríguez, F. J., López-Perales, J. F., Aguilar-Martínez, J. A. et. al. (2019). Influence of incorporation of fired porcelain scrap as partial replacement of quartz on properties of an electrical porcelain. Journal of Cleaner Production, 233, 501–509. doi: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.05.403
  15. Chmelík, F., Trník, A., Štubňa, I., Pešička, J. (2011). Creation of microcracks in porcelain during firing. Journal of the European Ceramic Society, 31 (13), 2205–2209. doi: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2011.05.045
  16. Štubňa, I., Trník, A., Vozár, L. (2007). Thermomechanical analysis of quartz porcelain in temperature cycles. Ceramics International, 33 (7), 1287–1291. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2006.04.024
  17. Mukhopadhyay, T. K., Ghatak, S., Maiti, H. S. (2009). Effect of pyrophyllite on the mullitization in triaxial porcelain system. Ceramics International, 35 (4), 1493–1500. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2008.08.002
  18. Mukhopadhyay, T. K., Ghosh, S., Ghatak, S., Maiti, H. S. (2006). Effect of pyrophyllite on vitrification and on physical properties of triaxial porcelain. Ceramics International, 32 (8), 871–876. doi: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2005.07.002
  19. Khomenko, O. S. (2018). Choice of ceramic masses for the manufacture of electrical ceramics. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii, 1, 92–95. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/Vchem_2018_1_15
  20. Khomenko, E. S., Purdik, A. V. (2017). Particulars of Microstructure Formation in Clinker Ceramic. Glass and Ceramics, 74 (1-2), 48–51. doi: https://doi.org/10.1007/s10717-017-9926-z
  21. Stathis, G., Ekonomakou, A., Stournaras, C. J., Ftikos, C. (2004). Effect of firing conditions, filler grain size and quartz content on bending strength and physical properties of sanitaryware porcelain. Journal of the European Ceramic Society, 24 (8), 2357–2366. doi: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2003.07.003
  22. Khomenko, E. S. (2017). Impact of kaolin addition on properties of quartz ceramics. Functional Materials, 24 (4), 593–598. doi: https://doi.org/10.15407/fm24.04.593

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-06-30

Як цитувати

Khomenko, O., Datsenko, B., Hurzhii, O., Savchenko, L., & Savchenko, O. (2020). Аналіз причин виникнення тріщин у фарфорі та шляхи їх усунення. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(6 (105), 34–41. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.204173

Номер

Том 3 № 6 (105) (2020): Технології органічних та неорганічних речовин

Розділ

Технології органічних та неорганічних речовин

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Olena Khomenko, Borys Datsenko, Olga Hurzhii, Lidiia Savchenko, Oleksandr Savchenko

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.