Глины отличаются тонкой дисперсностью, которая характеризуется преобладанием частиц размерами менее10 мкм (более 50%) и менее 1 мкм (до 25%).
По содержанию тонкодисперсных фракций глины подразделяются на группы.
Основные свойства глины: пластичность, набухание, усадка, спекаемость, огнеупорность, способность образовывать устойчивые суспензии.
Цвет глин зависит от минерального состава и присутствия различных примесей в глинах.
Мономинеральные глины имеют обычно белый или светло-серый цвет: каолин — чаще белый, желтоватый, серый.
Зеленая и голубая окраска разной степени интенсивности присуща гидрослюдистым глинам. Гидрооксиды и оксиды железа придают глинам оттенки желтого, красного и фиолетового цветов. Оксиды марганца — буроватый цвет. Наличие различных минеральных компонентов дает смешанную окраску, часто неравномерную по слою. Органические примеси окрашивают глины в серый, темно-серый и черный цвета.
По цвету обожженного черепка различают беложгущиеся глины (белый черепок), светложгущиеся (светло-желтый, светло-серый черепок), темножгущиеся (красный, коричневый оттенок черепка).
Состав глины
Минеральный состав глин отличается неоднородностью, однако в нем всегда преобладают глинистые вещества, встречаются зерна кварца, полевых шпатов, слюды, оксиды и гидрооксиды железа и марганца, а также органические вещества, растительные и животные остатки.
В глинистом веществе может содержаться в большом количестве один или несколько минералов. Исходя из этого, глины подразделяют на мономинеральные, когда глинистое вещество состоит преимущественно из одного минерала, и полиминеральные, когда глинистое вещество состоит из нескольких минералов.
По содержанию красящих оксидов (Fe 2O3 + ТiO2 ), от которого зависит цвет глиняного черепка, глины подразделяют на четыре группы: с весьма низким содержанием (до 1%) красящих оксидов, с низким содержанием красящих оксидов (Fe2O3 менее 1,5%, ТiO2 менее 1%), со средним содержанием красящих оксидов (Fe2O3 1,5...3%, ТiO 2 1...2%), с высоким содержанием красящих оксидов (Fe2O3 более 3%; ТiO 2 более 2%).
Пластичность зависит от минералогического состава и дисперсности глин.
С пластичностью связана способность глин образовывать с отощающими материалами (кварц, шамот и др.) прочную и твердую однородную массу.
По пластичности глины бывают связующие, пластичные, тощие и непластичные. Связующие глины имеют наибольшую пластичность, не снижают своей способности образовывать пластичное тесто при добавке более 50% непластичных материалов.
В пластичные глины можно добавлять до 50% непластичных материалов, не снижая способности глины образовывать пластичное тесто, в тощие — только до 20%. Непластичные глины не образуют пластичного теста.
Усадка
Воздушная усадка — это уменьшение объема глины и изделий из нее при сушке, а огневая усадка — при обжиге. Воздушная и огневая усадки зависят от минералогического состава глинистого вещества, дисперсности и влажности изделий. Воздушная усадка тем больше, чем выше пластичность глин. Воздушная усадка колеблется от 1,5 до 13%, огневая — достигает 23% от объема сырого образца. Добавление отощающих материалов снижает усадку.Степень спекания зависит от состава глинистой массы и режима обжига. Температура спекания у разных глин колеблется от 450 до 1400°С. По степени спекания при температуре обжига 1350°С глины делятся на сильноспекающиеся, способные при обжиге давать черепок с водопоглощением не более 2%, среднеспекающиеся — с водопоглощением не более 5% и неспекающиеся — с водопоглощением более 5%.
Огнеупорность — способность глин противостоять, не расплавляясь, воздействию высоких температур.
Огнеупорность зависит от химического состава глин, дисперсности, наличия примесей. По огнеупорности глины делятся на высокоогнеупорные (температура плавления 1700°С и выше), огнеупорные (температура плавления от 1580 до 1700°С), тугоплавкие (температура плавления 1350...1580°С) и легкоплавкие (температура плавления менее 1350°С).
Отощающие материалы
Отощающие материалы — это добавки к пластичным материалам, снижающие пластичность и усадку масс при сушке и обжиге. Отощающие материалы вводят в керамические массы для регулирования их структурно-механических и технологических свойств. К ним относятся кремнеземистые материалы, шамот (обожженная глина), череп (бой) глазурованных и неглазурованных изделий. В керамической промышленности в основном применяют кремнеземистые материалы: жильный кварц, кварцевые пески, кварцевые отходы каолиновых обогатительных фабрик (побочный продукт), кварц из пегматитов, диатомит, трепел, а также бой изделий. Наиболее качественные отощающие материалы — жильный кварц и кварц из пегматитов. Их основная составляющая — кремнезем SiO2. В процессе обжига керамических изделий кремнезем претерпевает модификационные превращения, которые существенно влияют на качество продукции, так как сопровождаются обратимыми изменениями объема изделий.
Майолика
Майоликовые изделия имеют крупнопористый черепок с гладкой или рельефной поверхностью, покрытой глазурью. Изготовляют их из естественно окрашенных легко- и тугоплавких глин, содержащих примеси карбоната кальция и песок; в основном используют местные глины. Из-за высокой пористости (до 15%), недостаточной прочности при изгибе (30...50 МПа), невысокой термостойкости и склонности к растрескиванию майоликовые изделия не получили широкого применения.При использовании дешевых местных глин можно организовать производство этих изделий с минимальными затратами даже на кирпичных заводах. Низкая температура обжига майолики (около 1000°С) дает возможность использовать имеющуюся широкую цветовую палитру красок, эмалей и глазурей для декорирования майоликовых изделий. Для повышения потребительских свойств майоликовых изделий в состав майоликовых масс вводят различные добавки: шамот и плавни (перлит, нефелин и др.). Так, введение в состав майоликовых масс нефелинового сиенита и перлита (20...30%) позволяет снизить не только температуру обжига, но и водопоглощение черепка майоликовых изделий до 6...10%. Широкое распространение получила фаянсовая майолика, которую изготовляют из фаянсовой массы и покрывают прозрачными или цветными глазурями.
