2 Анализ основных потребительских свойств, ассортимента и показателей качества изделий бытового назначения из стекла и керамики

2.1 Потребительские свойства стеклянных и керамических изделий

Стеклянные изделия, поступающие в торговлю, должны характеризоваться совокупностью свойств, обеспечивающих их спрос и потребление. По ГОСТ 4.75—82 потребительские свойства посуды включают следующие группы:

-            свойства, определяющие назначение изделия,—устойчивость на плоской поверхности, плотность стекла, функциональная пригодность, размеры, вместимость;

-            надежность — долговечность, прочность на удар, термическая устойчивость, сохраняемость изделия и покрытия под воздействием воды, истирания, света:

-            эргономические:

-            эстетические—соответствие серийного изделия образцу-эталону, совершенство форм, декора, производственного исполнения, композиционная целостность, игра света, прозрачность;

-            экономические — себестоимость изделия.

Эти свойства учитываются  при разработке и постановке продукции на производство, аттестации, а также в нормативно-технической документации.

Характер украшений  выдувной посуды отличается большим  разнообразием.

Украшения, наносимые  в горячем состоянии, объединены в несколько групп. К первой группе относятся украшения, в основе которых—получение оптического эффекта или рельефа поверхности. Это украшения «валик», рифление, мелкие пузырьки, «мороз» («кракле»). «Пулька» выдувается в черновой форме с углублениями или выступами. При выдувании в чистовой (гладкой) форме создается оптический эффект волнообразной поверхности («валик») или углублений, заполненных воздухом (воздушные ленты, нити, пузырьки). «Мороз» («кракле»)—украшение в виде сетки заплавленных трещин, напоминающих морозные узоры на стекле. Для получения его набор стекла опускают на 1—2 с в холодную воду или во влажные опилки, а затем нагревают в печи. После трехкратной обработки таким способом и последующего выдувания изделие приобретает рисунок «мороз». 

Рис. 2.1. Способы украшения  стеклянной посуды

1 — матовая лента; 2 - гравировка; 3,4,5 - алмазная пыль: 6—гильоширное  травление 

Ко второй группе относятся украшения с орнаментами. Их получают при внесении заготовки  стекла одного цвета в полуфабрикат или готовое изделие другого  цвета. Это цветные нити, полосы, пятна, палены, крошка, украшения стеклотканью, акварельное пятно, цветной наклад. Заготовки размягченного цветного стекля в виде нитей, шнура, кусочков или ажурной стеклоткани различными приемами накладывают на «пульку». После формования получают украшения и виде витой или путаной нити, полос, пятен, кружевного рисунка. Цветные налепы наносят на готовое изделие в виде крупного скульптурного рельефа (накладывают размягченную заготовку цветного или бесцветного стекла). Изображение эмблемы получают с помощью штампа. Для нанесения цветной крошки «пульку» обрабатывают на металлической плитке, усыпанной мелко измельченным стеклом.

Для высокохудожественных изделий применяют более сложные  украшения: мозаичное, филигранное, инородные  включения других материалов.

Третья группа украшений  — нанесение на поверхность изделия  радужной пленки осаждением ирризирующих веществ (ирризация). Изделие обрабатывают в специальной камере с парами хлористого олова, азотнокислого стронция, хлористого бария. В зависимости от соотношения этих соединений, температуры и времени выдержки создается эффект бесцветной пленки с синим либо красноватым оттенком.

Потребительские свойства керамических изделий обусловливаются  свойствами керамики, а также формой и конструкцией изделий. Рассмотрим важнейшие физико-химические свойства керамики.

Пористость (открытая) характеризуется водопоглощением  черепка. Изменяется от 0,2% у твердого фарфора до 16% у майолики. При увеличении ее уменьшаются прочность и термостойкость. Пористость может быть причиной водопроницаемости черепка.

Механическая прочность  керамики определяет долговечность  изделий. При сжатии она достаточно высокая, а при растяжении, изгибе и особенно ударе ниже, чем при  сжатии, в 10 и более раз. Так, предел прочности при сжатии твердого фарфора—450—550 МПа, при растяжении—40, а при ударе-— 0,1—0,22 МПа. Твердость глазури твердого фарфора составляет 7 единиц минералогической шкалы, фаянса—6, майолики—5. С увеличением твердости повышается сопротивление истиранию, дольше сохраняются гладкость и блеск поверхности, покрытой глазурью.

Термическая устойчивость характеризуется разностью температур нагретого и охлажденного образцов, при которой возникли сквозные трещины  фарфоровых и глазурные трещины  фаянсовых изделий. Термостойкость фарфоровой посуды — не менее 165 °С, фаянсовой—145, майоликовой—100—110°С. Подобно механической прочности термостойкость обусловливает назначение и долговечность изделий.

Химическая стойкость  глазурей и надглазурного декора определяет гигиеничность и сохраняемость поверхности глазури и декоративных покрытий при действии воды, пищевых кислот, щелочей. Зависит в основном от химического состава. Наиболее высокой устойчивостью характеризуются полевошпатовые фарфоровые глазури, меньшей—высокощелочные и свинецсодержащие майоликовые глазури.

Белизна — важный показатель эстетических свойств фарфоро-фаянсовых  изделий. Зависит главным образом  от содержания в сырье и керамических массах красящих оксидов (Fe2О3, ТiO2 и  др.). Для твердого фарфора составляет 55—68%, для костяного — 74—80 %.

Просвечиваемость  присуща только твердому (за исключением  низкотемпературного) и мягкому  фарфору. Зависит от количества стекловидной фазы в структуре, пористости. Просвечиваемость черепка твердого фарфора толщиной 2 мм составляет 0,09—0,15%, мягкого—значительно выше. На практике ее обычно определяют визуально.

Блеск глазури зависит  от ее состава и состояния поверхности. Майоликовые и фаянсовые глазури, содержащие соединения элементов высокой  плотности (бария, стронция, цинка, свинца), имеют повышенный блеск. Дефекты глазури—наколы, оспины, плешины — резко снижают блеск.

К потребительским  свойствам керамических изделий  относятся функциональные, эргономические, надежность, эстетические (ГОСТ 4.69—81 «Посуда  фарфоровая и фаянсовая. Номенклатура показателей»).

Функциональные свойства изделий — это их форма и  размеры, устойчивость на плоской поверхности, термостойкость, способность поглощать  воду.

Эргономические свойства включают гигиеничность и удобство пользования изделием. Гигиеничность  характеризуется выделением вредных веществ (соединений свинца, цинка, кадмия и Др.), удобство пользования—показателем соответствия массы изделия силовым возможностям человека, его конструкции—размерам и форме руки человека. К эргономическим показателям относятся также допустимый угол наклона изделия до выпадения крышки, показатель сливной способности, а также параметр шероховатости незаглазурованных частей изделия. Показатели удобства пользования обычно оценивают экспертным методом в баллах.

Надежность характеризуется показателями сопротивления изделий изгибу, удару, сопротивлением приставных деталей отрыву, прочностью глазурованной поверхности и декоративного покрытия на истирание, их кислого- и щелочестойкостью.

Эстетические свойства посуды характеризуются белизной, просвечиваемостью, блеском заглаэурованной поверхности, совершенством формы, декора и их соответствием современному стилю, целостностью композиции, а также совершенством производственного исполнения изделий.

Потребительские свойства керамических товаров формируются на стадии проектирования и конструирования при создании опытного (авторского) образца и в процессе производства. Опытный образец должен соответствовать назначению, отвечать современным требованиям удобства эксплуатации, надежности, красоты. Он должен быть максимально точно воспроизведен в массовом или серийном производстве. Качество воспроизведения опытного образца и совершенство изготовления изделий обеспечиваются соблюдением установленной технологии производства

Основы производства стеклянных товаров. Технологический процесс производства стеклянных изделий подразделяется на следующие основные этапы: приготовление стекломассы, варка стекломассы, выработка изделий, обжиг, обработка и разделка стеклянных изделий.

Приготовление стекломассы. Приготовление стекломассы состоит из подготовки сырьевых материалов, составления шихты и варки стекла.

Подготовка  сырьевых материалов. Сырьевые материалы, применяемые для производства различных  видов стекол, с некоторой условностью  подразделяют на две группы: основные или стеклообразующие и вспомогательные (осветлители, обесцвечиватели, красители, глушители, окислители, восстановители и ускорители варки).

Основные (стеклообразующие) материалы. К стеклообразующим материалам относятся кремнезем, борный ангидрид, оксид алюминия, сульфат натрия, сода, поташ, известняк, доломит, свинцовый сурик и глет, витерит и оксид цинка.

Кремнезем (Si0₂) вводят в состав стекла в виде кварцевого песка. Содержание кремнезема в высокосортных кварцевых песках должно быть 99,0-99,8 %, а количество примесей не должно превышать 0,2—1%. Самыми распространенными вредными примесями являются оксид и закись железа, которые даже в малых количествах придают стеклу нежелательную желтовато-зеленоватую окраску, снижающую светопрозрачность стекла. Для ускорения процесса варки стекла используют кварцевые пески с величиной зерен от 0,2 до 0,5 мм.

Борный ангидрид (В₂О₃) подбавляют в стекломассу в виде борной кислоты (Н₃ВО₃) и буры. В₂О₃ повышает термическую и химическую устойчивость стекла, улучшает оптические свойства стекла, ускоряет процесс варки.

Оксид алюминия (Al₂О₃) добавляют в состав стекла в виде глинозема, полевого шпата, пегматита, каолина и нефелина. Аl₂О₃ понижает способность стекла к кристаллизации, улучшает его термические, химические и механические свойства.

Сульфат натрия (Na₂O₂) применяют для введения в стекло оксида натрия (Na₂О).

Соду (Na₂CO₃) употребляют с той же целью, что и сульфат натрия. В стекольном производстве применяют в основном кальцинированную соду.

Поташ (K₂CO₃) служит сырьем для введения в состав стекла оксида калия (K₂O). Оксид калия повышает блеск стекла, улучшает его цвет и прозрачность.

Известняк  применяют для введения в состав стекла оксида кальция (СаО). Оксид кальция ускоряет процесс варки, повышает химическую устойчивость стекла и способствует его осветлению.

Доломит (CaCО_3; MgCО₃) является двойной солью кальция и магния. Оксид магния (MgO) снижает скорость кристаллизации и значительно влияет на улучшение химических, термических и механических свойств стекла.

Свинцовый сурик и глет применяют для введения оксида свинца (РbО) в хрустальное и оптическое стекло.

Витерит (ВаСО₃) используют для введения оксида бария (ВаО), который повышает коэффициент преломления, плотность и блеск стекла.

Оксид цинка (ZnO) вводят в виде цинковых белил. Он увеличивает коэффициент преломления, повышает химическую устойчивость стекла.

Вспомогательные материалы. К ним относятся осветлители, обесцвечиватели, красители, глушители, окислители и восстановители, ускорители варки.

Осветлители способствуют освобождению стекломассы от крупных и мелких пузырей, придают ей однородность. Осветлителями являются сульфат натрия, трехокись мышьяка и селитры.

Обесцвечиватели служат для понижения или удаления цветных оттенков стекла. В качестве обесцвечивателей применяют трехокись мышьяка, селитру, сульфат, хлористый натрий, оксид сурьмы и др.

Красители добавляют  в процессе варки стекла для окрашиваний  его в определенный цвет. Различают  окрашивание стекла молекулярными  красителями (оксиды тяжелых и легких металлов) и коллоидно-дисперсионными красителями (соединения золота, серебра, меди, селена, сурьмы).

Глушители применяют  для придания стеклу непрозрачности. Это фтористые соединения, фосфорнокислые соединения, соединение олова и сурьмы. Глушители окрашивают стекло в белый цвет.

Окислители  и восстановители добавляют при  варке цветных стекол для создания окислительной и восстановительной  среды. Ими являются натриевая и  калиевая селитры, трехокисный мышьяк, углерод, винный камень, двухлористое олово.

Ускорители  варки способствуют ускорению варки стекла: к ним относятся фтористые соединения, борный ангидрид, алюминий соли алюминия.

Составление шихты. Все сырьевые материалы, необходимые  для производства стекла, подвергают обработке. Кварцевый песок обогащают, т.е; понижают в нем количество железа и других примесей. Затем песок, соду, селитру сушат, доломит, мел, известняк измельчают и просеивают через вибросита. После подготовки сырьевых материалов приступают к составлению шихты.

Шихтой называют смесь сырьевых материалов в заданной пропорции. Для ускорения процесса варки в состав шихты добавляют 25-30% стеклобоя (того же состава). Исходные материалы тщательно перемешиваются.

Варка стекла. Варка является основной стадией  технологического процесса, от которой  зависит качество стекла. Под воздействием высокой температуры шихта превращается в жидкую стекломассу с определенными физико-химическими свойствами. Процесс варки происходит в стекловаренных печах двух типов: горшковых или ванных (периодического и непрерывного действия), или электропечах.

Выработка стеклоизделий. Основными способами выработки  посуды бытового назначения являются: выдувание, прессование, прессовыдувание  и центробежное литье.

Выдувной  способ выработки может быть ручным (для изделий сложных форм) и  механизированным. При ручном способе используют металлические трубки самодувки, в которые воздух подается специальным резиновым баллоном. Разогретый конец трубки опускают в стекломассу, которая прилипает к нагретому металлу. На трубку навивают определенное количество стекла, выравнивают его на металлическом столе, после чего раздувают в небольшой пузырек «баночку» из которой окончательно выдувают изделия в металлической разъемной форме.

Механизированный  способ выдувания с помощью вакуумного автомата применяют для получения стаканов.

Прессование является более простым способом выработки изделий, чем выдувание. Процесс прессования состоит  в следующем: определенная весовая  капля стекломассы подается в  форму (матрицу), в которую опускают пуансон, оказывающий при своем  движении давление на стекломассу, последняя заполняет пространство между формой и пуансоном. Изделия прессуют на ручных, полуавтоматических и автоматических прессах.

Прессовыдувной  способ изготовления изделий осуществляется в два приема: вначале выпрессовывают заготовку и отделывают края изделия, а затем заготовку выдувают сжатым воздухом до заданных размеров. Выработка этих изделий производится на автоматических машинах.

Способ центробежного  литья пока применяется мало. В  быстро-вращающуюся форму подается определенная порция стекломассы, которая равномерно распределяется и приобретает конфигурацию готового изделия.

Отжиг. Процесс  отжига для стеклоизделий бытового назначения заключается в их нагревании и выдерживании при температуре 530-580 °С. Затем изделия охлаждаются до комнатной температуры. Для отжига применяют печи двух типов: опечки (периодического действия) и более современные — конвейерные (непрерывного действия). Отжиг способствует снижению внутренних напряжений в изделии.

Обработка и  разделка стеклянных изделий. К обработке изделий относится отделение колпаков у выдувных изделий, обработка края и дна изделия.

На основную массу стеклянной выдувной посуды наносят  украшения, т.е. производится их разделка. Изделия украшают или в процессе их выработки (в горячем состоянии), или когда они готовы (в холодном состоянии).

Украшения, наносимые  на стеклоизделия в процессе их выработки (в горячем состоянии).

Цветное стекло получают при добавлении красителей в стекломассу.

Изделия с  нацветом изготавливают из одного слоя стекла и покрывают одним или двумя слоями интенсивно окрашенного стекла.

Рис. Основные виды украшений стеклянных изделий:

1 — матовая  лента; 2 — номерная шифровка; 3 — гравировка; 4 — алмазная грань; 5 — травление; а — простое; б — сложное; в — глубокое; 6 — грань литерная; 7 — валиком;

8 — кракле; 9 — золотом; 10 — живопись краской  и золотом; 11 — нить цветная; 12 — цветные полосы

Украшение под  мрамор получают в процессе варки  молочного стекла, к которому добавляют  молотое неразмешанное цветное  стекло, за счет чего создается впечатление  прожилок в мраморе. Аналогичным  способом украшают стеклянные изделия  под малахит.

Украшение стеклотканями является перспективным видом декора изделий. Стеклоткань определенного размера накладывают на почти готовое изделие, ткань сплавляют с поверхностью стекла, а изделие довыдувают.

Украшение цветной  насыпью заключается в следующем: разогретую заготовку прокатывают на столе по насыпанному измельченному цветному стеклу, которое обволакивает заготовку и приплавляется к ее поверхности, после этого заготовку еще раз разогревают.

Гутенская работа характерна для изделий, изготавливаемых  выдуванием без формы. По замыслу художника поверхность изделия может иметь углубления, выпуклости и прилепы.

Украшение «кракле» получают в том случае, когда заготовку  опускают в холодную воду, затем  разогревают ее в печи и довыдувают. Поверхность изделия при этом покрывается маленькими и крупными трещинами, создающими своеобразный узор.

Украшение филигранью или витьем, придает изделию ажурность, имеет вид двух или трех цветных  спиралевидных нитей.

Люстры получают путем нанесения на поверхность  изделий растворов органических соединений металлов в органических растворителях и последующего обжига. При обжиге растворители выгорают, а пленка металлов или их оксидов закрепляется на поверхности.

Поверхность изделий с разделкой ирризация  имеет радужные переливы. Изделия  нагревают в муфельной печи в атмосфере паров смеси хлористого олова, азотнокислого стронция и хлорного бария, которые, оседая на поверхности изделия, прочно соединяются с ней и придают различные оттенки с переливами (напоминают перламутр).

Украшения, наносимые  на готовые изделия (в холодном состоянии). Все украшения, наносимые на готовые изделия в холодном состоянии выполняются механическим, химическим способами и живописью.

Механическим  способом на изделия наносят матовую  ленту, номерную шлифовку, алмазную грань, гравировку, прямую широкую грань.

Матовая лента  — это самый несложный вид  украшения. К поверхности изделия  прижимают металлическую полоску, под которую подают песок с  водой; песчинки царапают стекло, и  получается матовая полоска.

Номерная  шлифовка представляет собой рисунок в виде ямок, желобков, соединенных наклонными прорезями. Наносится рисунок с помощью песчаных, корундовых и наждачных кругов.

Алмазная  грань — это резьба на стекле. Рисунки состоят из глубоких прорезей и канавок трехгранной формы, образующих сложный геометрический узор. Алмазная грань наносится с помощью корундовых и электрокорундовых одно- и многожальных кругов заточенных под определенным углом. Затем изделие полируют.

Гравировка  — рисунок плоский, без больших  углублений, матовый, чаще растительной тематики; наносят рисунок с помощью медных или алундовых дисков разных диаметров.

Прямая широкая  грань является одной из разновидностей гранения. Наносят ее на изделия  чугунными или песчаными шайбами.

Химическим  способом на изделия нанося травления  простое, сложное (пантограф) и глубокое.

Простое и  сложное травление выполняется  следующим образом: изделие покрывают  мастикой, состоящей из воска, парафина, канифоли и скипидара, затем с  помощью тонких игл вычерчивают  в ней рисунок, после этого  обнаженную поверхность стекла подвергают травлению в ванне плавиковой кислотой. Для простого травления характерен несложный рисунок, более сложный рисунок наносят на пантографических машинах (сложное травление).

Глубокое  травление — выполняется на двух-, трехслойном стекле вручную кисточкой. Путем многократной обработки плавиковой кислотой на поверхности изделия получается рельефный рисунок.

Живописные  рисунки наносятся ручным и полуавтоматическим способом красками, 12%-ным раствором  золота, эмалями, люстрами с последующим обжигом при температуре 580—600 °С.

Химический  состав и свойства стекла. Для посуды применяется известково-натриево-калиевое, свинцово-калиевое и боросиликатное стекло.

Ориентировочный состав стекла выражается «нормальной  формулой стекла» R2О • RO • 6SiО₂, представляющей собой трисиликат, причем под R2O подразумеваются одновалентные оксиды Na_2О, Ka_2О; RO — двухвалентные CaO, MgO, РbО и др., наряду с оксидами кремния в состав стекла входят Аl_2О3, Fe_2О3 и др. В наиболее распространенных составах стекла одновалентных оксидов содержится 14—16%; двухвалентных — 11—12 % и кремнезема — 71—75%.

Различают химические и физические свойства стекла.

К химическим свойствам относится химическая устойчивость стекла, т.е. его способность  противостоять разрушающему действию различных сред и реагентов. Стекло относится к химически устойчивым материалам.

Физические  свойства стекла: вязкость, плотность, прочность, хрупкость, твердость, термостойкость и др.

Вязкость  для каждого типа стекла при определенной температуре является константой.

Плотность различных  стекол колеблется от 2200—6000 кг/м³ (2,2— 6,0 Мг/м³). Известково-натриевое стекло имеет плотность 2,5, а хрусталь около 3,0 Мг/м³ и выше.

Прочность стекла при растяжении небольшая — от 35 до 90 мН/м², а при сжатии - от 500 до 2000 мН/м².

Хрупкость —  свойство стекла разрушаться под  действием ударной нагрузки без  пластической деформации. Стекло обладает повышенной хрупкостью, оксиды MgO и  Аl₂О₃понижают ее.

Твердость —  способность стекла сопротивляться проникновению в него другого тела. По минералогической шкале Мооса твердость стекла 4,5—7,5.

Теплопроводность  стекла очень мала и колеблется от 0,7 до 1,34 Вт/м град.

Термическое расширение стекла характеризуется  коэффициентом линейного расширения, который для различных стекол колеблется от 5,8*10^-7 до 151*10^-7 , у многих стекол массового применения он равен 100*10^-7град^-1.

Термическая устойчивость — способность стекла выдерживать без разрушения резкие перемены температур.

Из оптических свойств стекла основными являются прозрачность и показатель преломления стекла. Прозрачность стекла зависит от химического состава стекла и от присутствия в нем оксидов железа. Показатель преломления стекол различного состава колеблется от 1,475 до 1,96; для обыкновенного стекла он составляет 1,5; для хрусталя — 1,55 и выше.

Классификация и ассортимент стеклянных товаров. Бытовые стеклянные изделия классифицируют по основным признакам: назначению, способу  выработки, виду стекла, цвету, размерам, способу нанесения разделки, комплектности  и др.

По назначению бытовые стеклянные изделия делят на пять групп: бытовая посуда; художественные изделия; хозяйственная посуда, кухонная посуда; ламповые изделия.

По способу  выработки бытовые стеклянные изделия  делят на выдувные, прессованные, Прессовыдувные и изготовленные центробежным литьем.

По виду стекла изделия бывают натриево-калиево-известковые (обыкновенные), калиево-свинцовые (хрусталь) и боросиликатные (жаростойкие).

По цвету  они могут быть цветные и с  нацветом.

По размерам изделия подразделяют на мелкие, средние, крупные и особо крупные.

Ведущую роль в создании изделий играет разделка, которая дает широкие возможности  его украшения. Разделку не всегда наносят  на изделия, а необходимый эффект достигается при использовании  лишь формы и цвета. Наибольшим разнообразием с точки зрения разделки, конечно, характеризуется выдувная посуда и менее интересны разделки на прессовыдувной посуде. Украшения на последнее наносят в процессе выработки.

По комплектности  бытовые стеклянные изделия могут  быть штучными и комплектными (наборы и сервизы).

Ассортимент стеклянной посуды в зависимости  от способа выработки и назначения делят на следующие группы: выдувные изделия; прессованные изделия; прессо-выдувные изделия; хрустальные изделия; хозяйственная  посуда; кухонная посуда.

Выдувная посуда отличается большим разнообразием: ее ассортимент включает сотни наименований. Выдувная посуда может быть штучной и комплектной. Блюдца по назначению делят на чайные — диаметром 110—140 мм и для варенья — диаметром 75-100 мм. Блюда выпускают разных фасонов и размеров - диаметром 275-420 мм.

Бокальчики, бокалы, рюмки и фужеры вырабатывают разных фасонов и размеров. Бокальчики имеют емкость 15-25 см³, рюмки - 30-100 см³, бокалы 100-150 см³, фужеры - 175-350 см³.

Стаканы по назначению бывают: для чая — ручной и машинной выработки; для вина; для пива; для минеральных и фруктовых вод; дорожные плоские толстостенные.

В ассортимент  выдувной посуды входят вазы, графины, кувшины, масленки, молочники, салатники, сахарницы и т.д.