Как делают фарфор: от каолина до готового изделия

Как делают фарфор: история трёх компонентов и двух обжигов. Основу составляют каолин, полевой шпат и кварц в строго выверенных пропорциях. Смесь формуют, сушат, обжигают при температуре выше 1350 °C, наносят глазурь и обжигают повторно. Именно высокая температура спекания делает фарфор непроницаемым для воды и лёгким на просвет в тонких стенках.

Сырьё: три компонента и их роль

Главный компонент фарфоровой массы — каолин, белая глина, богатая минералом каолинитом. В России крупные месторождения каолина расположены в Ленинградской области, Карелии и на Урале. Сам по себе каолин при обжиге даёт непрозрачный черепок, поэтому в массу добавляют полевой шпат: при высоких температурах он плавится и образует стекловидную фазу, которая связывает зёрна и придаёт прозрачность. Третий компонент, кварц, повышает механическую прочность и термостойкость готового изделия. Типичное соотношение для твёрдого фарфора: 50% каолина, 25% полевого шпата, 25% кварца. Для мягкого фарфора доля полевого шпата увеличивается до 40–50%, что снижает температуру обжига, но уменьшает прочность. Сырьё тщательно измельчают в шаровых мельницах до состояния тонкого порошка или суспензии, затем смешивают и очищают от крупных примесей и железистых частиц, которые дали бы тёмные пятна на готовом изделии.

Формование: три способа для разных изделий

Тарелки, чашки, вазы и технический фарфор формуют по-разному в зависимости от формы. Пластичную массу с добавкой воды до 25% используют для ручного или машинного формования на гончарном круге или роликовых прессах. Плоские изделия (тарелки, блюдца) делают раскаткой в гипсовых формах. Сложные рельефные или полые формы получают литьём: жидкую суспензию (шликер) заливают в гипсовые формы, которые впитывают воду, и на стенках нарастает плотный слой массы. После набора нужной толщины остаток шликера сливают. Промышленный и технический фарфор формуют сухим прессованием: порошок прессуют под давлением до 50 МПа, получая заготовки с минимальной усадкой при обжиге. После формования изделия медленно сушат при температуре 60–80 °C, чтобы избежать деформаций и трещин.

Первый обжиг и глазурование

Высушенные заготовки проходят первый, утильный обжиг при 900–1000 °C. Цель не окончательное спекание, а придание изделию достаточной прочности для работы с глазурью и удаление органических примесей. После утиля черепок пористый и хорошо впитывает глазурную суспензию. Глазурь это стекловидное покрытие, состоящее из тех же компонентов, что и масса, но с большей долей полевого шпата. Её наносят окунанием, поливом или пульверизацией. Толщина слоя глазури составляет около 0,1–0,2 мм в сыром виде. Роспись подглазурными красками выполняют именно на этом этапе: краски из оксидов металлов наносят на пористый черепок, затем покрывают глазурью. Надглазурную роспись делают после второго обжига.

Второй обжиг при 1350–1450 °C

Главный обжиг проходит в туннельных или камерных печах при 1350–1450 °C для твёрдого фарфора. При этой температуре полевой шпат расплавляется, пронизывает каолиновые зёрна, закрывает поры и образует единый монолит. Глазурь одновременно спекается с черепком. Процесс занимает от 12 до 40 часов с учётом подъёма температуры и контролируемого остывания. Быстрое охлаждение недопустимо: кварц при 573 °C претерпевает полиморфный переход с изменением объёма, и если изделие охладить слишком быстро, оно растрескается. После обжига усадка составляет около 12–15% от исходного размера, поэтому заготовки делают с запасом. Готовые изделия проходят контроль качества: проверяют геометрию, просматривают на свет для выявления трещин, простукивают для определения скрытых дефектов по звуку. Брак уходит на переработку или утилизацию, а кондиционные изделия поступают на декорирование и упаковку.