Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ потребительских предпочтений на рынке бытовых фарфоровых изделий 11 1.1. Состояние и направления развития производства керамической посуды 11
1.2. Требования к потребительским свойствам фарфоровой посуды 21
1.3. Типология потребителей бытовых фарфоровых изделий Приморского края 29
Глава 2. Обзор литературы 38
2.1. Факторы, обусловливающие потребительские свойства бытовых фарфоровых изделий
2.1.1. Сырьевые материалы, используемые в производстве фарфора и их гранулометрический состав 38
2.1.2. Структура и фазовый состав бытового фарфора 42
2.1.3. Влияние некоторых технологических факторов на свойства фарфора 45
2.1.4. Роль упрочняющих добавок в процессе формирования структуры фарфора 48
2.2. Нетрадиционные виды сырьевых материалов, используемых в производстве фарфора на заводах Дальнего Востока 56
2.3. Структурообразование фарфора на основе дальневосточного сырья 60
Глава 3. Объекты исследований и методики проведения испытаний ... 67
3.1. Обоснование направлений исследования и выбор его объектов 67
3.2. Методики проведения исследований 76
3.2.1. Методики изготовления экспериментальных масс 76
3.2.2. Методики изготовления образцов и исследования их свойств 78
3.3. Математико - статистическая обработка данных эксперимента 84
Глава 4. Влияние биологически активной добавки на свойства фарфоровых масс, полуфабрикатов, керамических материалов и изделий 92
4.1. Влияние биологически активной добавки на процессы структурообразования фарфора, изготовленного на основе нетрадиционного сырья (дацитового порфира) 92
4.2. Свойства фарфоровых масс, изготовленных с использованием биологически активной добавки - патоки мелассы
4.2.1. Свойства фарфоровых масс 119
4.2.2. Свойства литейных шликеров 125
4.3. Свойства полуфабрикатов, керамических материалов и потребительские свойства изделий, изготовленных из масс с использованием биологически активной добавки 134
4.4. Результаты опробования экспериментальных керамических материалов в производственных условиях ОАО «Владивостокский фарфоровый завод» 141
Выводы 149
Литература
- Типология потребителей бытовых фарфоровых изделий Приморского края
- Влияние некоторых технологических факторов на свойства фарфора
- Методики проведения исследований
- Свойства полуфабрикатов, керамических материалов и потребительские свойства изделий, изготовленных из масс с использованием биологически активной добавки
Типология потребителей бытовых фарфоровых изделий Приморского края
По данным Государственного комитета статистики Российской федерации доля предприятий стекольной и фарфоровой промышленности, в общем объеме промышленного производства в 2001 году, составила 0,5%. Наибольший удельный вес изделий из стекла и керамики по регионам России приходится на федеральные округа, расположенные в европейской части, и не превышает 1%: Центральный федеральный округ - 0,9%, Северо-западный федеральный округ - 0,2%, Южный федеральный округ - 0,9%, Приволжский федеральный округ - 0,7%, Уральский федеральный округ - 0,1%, Сибирский федеральный округ-0,0%, Дальневосточный федеральный округ - 0,1%.
Число действующих предприятий фарфоро-фаянсовой промышленности сократилось за 3 года с 231 (в 1998 году) до 196 (в 2001 году), т.е. на 15,2%. При этом объем выпускаемой ими продукции возрос с 726 млн. руб. до 2006 млн. руб., т.е. в 2,8 раза за счет увеличения ее стоимости [1].
В настоящее время 14 заводов-производителей и 1 механический завод, производящий оборудование для фарфоро-фаянсовой промышленности, объединены в концерн «Фарфор России», выпускающий 70% продукции Российского рынка керамических изделий. 7% продукции концерна экспортируется в страны ближнего зарубежья. В страны дальнего зарубежья (Германию, США, Японию, Южную Корею, Голландию, Канаду, Скандинавские страны) продукцию экспортируют Ломоносовский Фарфоровый Завод и ПО «Гжель». Низкие экспортные возможности обусловлены невысоким (по сравнению с мировым) уровнем качества российского фарфора, насыщенностью мирового рынка силикатных товаров, несоответствия российской фарфоровой посуды предпочтениям зарубежных покупателей.
Поскольку в настоящее время в отрасли действует большое количество частных предприятий и предприятий, представленных акционерными обществами закрытого типа, учет структуры ассортимента выпускаемой ими продукции затруднен. В сборнике Госкомстата «Промышленность России. 2002.» статистические данные производственно — финансовой деятельности предприятий фарфоро-фаянсовой промышленности охарактеризованы числом действующих предприятий и общим объемом выпускаемой продукции.
Ассортимент керамической посуды, в незначительной степени подвергающийся влиянию моды, достаточно стабилен. Его структуру можно охарактеризовать следующим образом: тарелки всех размеров - 44%; чашки с блюдцами - 25,5%; кружки, бокалы, стаканы - 9%; пиалы и другие изделия «восточного ассортимента» - 5,4%; блюдца - 2,9%; чайники - 2,2%; прочая посуда - 11,7% [2, 3]. На штучную посуду по количеству видов в структуре ассортимента фарфоровых изделий приходится более 70%. Большую часть выпускаемых изделий составляют тарелки глубокие и мелкие, а также чайные чашки и кружки.
Полный спектр наборов посуды для повседневного обихода, широкий ассортимент изделий, предназначаемых для предприятий общественного питания, выпускается одним из крупнейших изготовителей АО «Росфарфор» Дулевским фарфоровым заводом. Из штучных изделий в ассортименте завода большое место занимают тарелки (21%); чайные пары (около 10%); кружки, бокалы, стаканы (11%).
Дмитровский фарфоровый завод специализируется на выпуске изделий чайного и кофейного назначения. Столовую посуду, за исключением тарелок глубоких и мелких, завод фактически не изготовляет. Специалисты завода одними из первых в стране освоили одноразовый обжиг изделий. По этой схеме обжигается часть продукции, в том числе кружки, бокалы, стаканы. Расположенный в Новгородской области завод «Пролетарий» изготовляет широкий ассортимент посуды чайного, кофейного и столового назначения. Из штучных изделий 26% занимают тарелки; 25% - чайные пары; 12% - кружки, бокалы, стаканы.
ОАО «Ломоносовский фарфоровый завод» в настоящее время выпускает около 350 видов изделий. В ассортименте завода - чайная и кофейная посуда, художественные фарфоровые изделия, глубокие и мелкие тарелки. Около 20% производимых изделий выпускается в виде комплектов, среди них значительное место занимают чайные сервизы и детские приборы. Отличительной чертой изделий этого завода является высокое художественное достоинство и сложность приемов декорирования, а, следовательно, и высокая цена. Так, большинство изделий изготавливается в разделках 11 — 15 групп и почти треть - во внегрупповых разделках.
Первомайский фарфоровый завод, расположенный в Ярославской области, специализируется на изготовлении изделий «восточного ассортимента»: чайников, пиал, кисе, пловниц. Среди изделий европейского ассортимента наибольший удельный вес приходится на чашки с блюдцами, сервизы чайные и кофейные, кружки.
Значительную долю в ассортименте ЗАО «Кубаньфарфор» занимают тарелки (более 70%). Преимущественно это комплектные изделия подарочного назначения, следовательно, они не являются продукцией с невысокой ценой.
Не входит в число общедоступных и значительная часть посуды, выпускаемой предприятиями ОАО и ЗАО «Гжель». Изготавливаемые заводами комплектные и штучные изделия отличаются исходными сырьевыми материалами, формой, конструкцией, толщиной стенок, видом и блеском глазурного покрытия. Общим является характер декорирования - роспись подглазурным кобальтом. Заводы изготавливают большое количество мелкой фарфоровой скульптуры и декоративных изделий. Ассортимент посуды представлен в основном чайными парами, вазами различного назначения, салатниками, блюдами.
Влияние некоторых технологических факторов на свойства фарфора
Необходимо отметить, что присутствие слюдоподобных смешанослойных минералов в повышенных количествах (более 15-20%) делает породу рыхлой и приводит к повышенному газообразованию при высокотемпературном обжиге (1380-1410С). При более низких температурах вспучивание не наблюдается.
В литературе [19,89] предложено деление фарфоровых камней на следующие типы в зависимости от минерального состава: мусковит -кварцевый; каолинит /диккит/ - кварцевый; полевошпат - кварцевый; пирофиллит - кварцевый. В соответствии с этой классификацией гусевский фарфоровый камень относится ко второму, минеральному типу фарфоровых камней - каолинит /диккит/ - кварцевому. Месторождения фарфоровых камней этого типа расположены также в Казахстане, на Кавказе и в Японии. Фарфоровые массы, составленные на их основе, позволяют в значительной мере сократить или полностью отказаться от применения кварцевого песка или обогащенного каолина.
При определении возможностей использования фарфоровых камней важно знать их химический состав. Исходя из технологии фарфорового производства, выделяют три основных фарфорообразующих компонента: 1. кварц — источник кремнезема, выступающий как «скелетообразующий» компонент в структурах силикатных расплавов; 2. полевой шпат или его заменители (мусковит), которые служат источниками оксидов щелочных металлов и выполняют функцию плавней, способствуя образованию стекловидной фазы; 3. каолинит (диккит) и его возможные заменители (пирофиллит и некоторые другие алюмосиликатные минералы), обеспечивающие повышенную механическую прочность, термическую и химическую устойчивость фарфора.
Следует учесть, что в качестве сырья используют бесщелочные разности фарфоровых камней и разности с нормальной щелочностью, с ограниченным содержанием красящих оксидов (FeiO /ЇЇО2). Так, в соответствии с техническими условиями, сырье Гусевского месторождения подразделяют на три типа: для производства бытового фарфора, для производства электрофарфора, для производства изделий санитарно-технического назначения. В сырье, соответствующем первому типу, содержание оксидов щелочных металлов не должно превышать 2,5%, красящих оксидов — 1%.
Вторым видом нетрадиционных материалов, используемых в производстве приморского фарфора, является чалгановский каолин. Залежи каолиновых глин и песков с примесью каолина (до 40%) находятся в Амурской области, т.е. в регионе действия завода. ОАО «Владивостокский фарфоровый завод» с 1980 года использует каолиновый концентрат в составе производственной массы в количестве 23%. Как показали исследования [19], его минеральный состав существенно не отличается от традиционно используемого просяновского каолина: основной минерал - каолинит, отмечается присутствие зерен карбоната кальция, кварца, рутила и силиката типа хлорита. Эти каолины близки и по содержанию основных оксидов. Однако чалгановский каолин характеризуется несколько повышенным содержанием оксида железа, превышающим требования Государственного стандарта.
Рассматриваемые в качестве альтернативы каолины месторождения «Журавлиный Лог» (Челябинская область) отличаются повышенным содержанием диоксида кремния (69,7-69,8% [19,90], против 46,0-48,0% - у чалгановского каолина) и более низким содержанием оксида алюминия (19,3-20,7%, против 34,0-35,0%, соответственно2). Его использование негативно скажется на физико-механических свойствах фарфора - увеличится пористость, снизятся его пластичность и механическая прочность.
Содержание оксида кальция в журавлинологском каолине ниже в 2 раза, оксида магния - в 6 раз, а красящих оксидов (Ре2Оз , ТіОг) - в 2 раза. Но при этом суммарное содержание оксидов калия и натрия в чалгановском каолине составляет 0,8-0,9%, в то время как содержание только оксида калия в каолине месторождения «Журавлиный Лог»- 1,1-3,2%.
Установлено [11], что кварц пегматитов имеет большую реакционную способность при высокотемпературном обжиге, чем кварцевый песок. Кварц,
2Приведены данные химического анализа сырья, выполненного в ЦЗЛ ОАО «Владивостокский фарфоровый завод» химиком Е.Б. Бодановой. содержащийся в гусевском камне, растворяется значительно активнее, чем кварц из пегматита. Отсюда - снижение энергетических барьеров основных процессов структурообразования. Это объясняется тем, что каждое зерно кварца в пегматите или гусевском камне в результате длительного физического и химического природного воздействия имеет меньшую прочность и большую трещиноватость поверхности.
Весьма своеобразным сырьем являются также и беложгущиеся трошковские глины. Они отличаются от традиционно используемых в фарфоро-фаянсовой промышленности пластичных глин тем, что не набухают в воде и содержат меньше оксидов железа и титана. По данным исследований И.А. Булавина [23], глины Трошковского месторождения представлены двумя разновидностями: камнеподобной и рыхлой. Они различаются между собой по дисперсности, пластичности, механической прочности в сухом состоянии, по поведению в сушке и другим свойствам. Это обусловлено различиями в химическом и минеральном составах обеих разновидностей. Трошковская глина состоит из каолинита и монтмориллонита. Как показал химический анализ сырья, проведенный Центральной лабораторией ОАО «Владивостокский фарфоровый завод», глина Трошковского месторождения характеризуется повышенным содержанием оксидов щелочных и щелочноземельных металлов: 2,57%; против 1,85% - у глины Латненского месторождения.
Методики проведения исследований
Согласно поставленным задачам, при изготовлении фарфоровой массы в состав ее сырьевых компонентов в качестве упрочняющей добавки вводили патоку мелассы в количестве 0,65% - 6% (сверх 100%). Всего было изготовлено 6 экспериментальных масс с различным содержанием этой добавки: МЭ-1 (0,65%); МЭ-2 (1,35%); МЭ-3 (2,0%); МЭ-4 (2,5%); МЭ-5 (4,0%); МЭ-6 (6,0%). Приготовление фарфоровой массы в лабораторных условиях осуществляли следующим образом. Все исходные компоненты массы загружали в шаровую мельницу из расчета на 3 кг сухого сырья 2,7 кг воды и 5,5 кг мелющих тел (уралитовые шары). Помол экспериментальных смесей проводили до остатка на сите №0056 (10085 отверстий на 1см2), равного 1,2% - 1,3%. Характеристика свойств экспериментальных масс представлена в таблице 4.2.1.
В качестве контрольной была использована производственная масса (МП), изготовленная в лабораторных условиях по заводской рецептуре. Продолжительность помола смеси исходных сырьевых компонентов до стандартного остатка на сите № 0056 составила 5 часов. Величина адсорбции красителя метиленового фиолетового, характеризующая дисперсность изготовленной фарфоровой массы, рассчитанная по принятой на заводе методике, составила 19,5 мг/г.
Зависимость продолжительности измельчения смеси исходных компонентов от содержания упрочняющей добавки представлена на рис.4.2.1. и рис. 4.2.2. При изготовлении экспериментальных фарфоровых масс продолжительность помола смеси исходных сырьевых компонентов до стандартного остатка сократилась на 5% - 16,7%. При этом величина адсорбции красителя метиленового фиолетового оставалась в пределах нормы.
При включении в состав экспериментальной массы добавки патоки мелассы в количестве менее 0,65% сокращение продолжительности помола сырья до требуемой технологией производства фарфора дисперсности исходной смеси было незначительным. Не наблюдалось существенных различий в результатах ситового анализа каменистой фракции (табл. 4.2.2) и величинах удельной поверхности.
Включение в состав фарфоровой массы выбранной нами упрочняющей добавки в количестве более 6% экономически нецелесообразно, так как при этом интенсификация измельчения стабилизируется на уровне, достигнутом при меньшем ее содержании. Это объясняется снижением эффективности действия добавки, относящейся к ПАВ (связи, возникающие между их полярными группами, приводят к агрегированию молекул). Кроме того, с увеличением количества добавки возрастает пористость утельного полуфабриката и обожженного фарфорового материала (при выгорании органической составляющей упрочняющей добавки), что может привести к значительному снижению механической прочности.
Несмотря на то, что в целом глинистые частицы электронейтральны, их поверхность способна адсорбировать ионы (прежде всего - водорода) из дисперсионной среды, что объясняется наличием дефектов в местах нарушения кристаллической решетки. Патока, как ПАВ, уменьшает поверхностное натяжение воды, увеличивая степень смачиваемости диспергируемых частиц. Вокруг каждой частицы образуется адсорбированный комплекс. Адсорбированные ионы водорода легко замещаются катионами одно-, двух-, трехвалентных металлов. При этом наибольшей активностью обладают ионы Na+ и К+, т.к. минерализующая способность катионов постоянного заряда увеличивается с уменьшением их радиуса [27].
Слабощелочная среда фарфоровой суспензии обусловлена ее сырьевым составом. Содержащиеся в патоке жирные кислоты, при нагревании в щелочной среде, образуют натриевые соли, легко диссоциирующие на ионы:
Аминокислоты патоки, являясь типично амфотерными соединениями, существуют в виде биполярного иона +NH3-(CH2)3-COO , образующегося при внутримолекулярном взаимодействии аминогруппы и кислотного карбоксила. В щелочной среде они проявляют кислотные свойства, образуя соль: Нами было проведено исследование гранулометрического состава необогащенных экспериментальных и производственной масс, измельченных до стандартной дисперсности. Из результатов исследований, представленных в таблице 4.2.2., следует, что с увеличением количества вводимой добавки растет доля частиц наиболее мелкой фракции (0,08 — 0,06мм). Отметим, что в производственной массе ее доля составила 25,8%, в экспериментальных массах - от 41,7% (МЭ-2) до 51,3% (МЭ-6). Количество частиц, размер которых превышал 0,4мм, сократилось с 42,5% (МП) до 17,3% (МЭ-3).
Учитывая это обстоятельство, представляется возможным сделать вывод об интенсификации процесса помола каменистой составляющей керамической массы в присутствии упрочняющей добавки.
Соответствующие изменения в соотношении частиц, размер которых не превышал 0,06 мм, были установлены при исследовании площади удельной поверхности в лаборатории сорбционных процессов Института химии Дальневосточного отделения Российской Академии Наук. Именно от содержания наиболее тонкодиспергированных частиц, поверхность которых во много раз превышает поверхность крупных, даже при одинаковом объемном (весовом) содержании, зависит величина удельной поверхности исследуемого материала.
При уменьшении размеров частиц их количество в единице объема возрастает, увеличивается их суммарная поверхность. Так, удельная поверхность массы МП составила 414,3 м /г, МЭ-4 - 455 м /г, что на 9,8% больше (рис.4.2.3). С увеличением суммарной поверхности повышается также химическая активность измельчаемой массы, возрастает скорость реакций и, в результате, ускоряется процесс измельчения исходных компонентов[114].
Однако на этом этапе технологического процесса наблюдается агрегирование частичек массы, вызванное стремлением любой дисперсной системы к самопроизвольному уменьшению поверхностной энергии. Иллюстрацией этому может служить уменьшение удельной поверхности массы МЭ-6 (содержание упрочняющей добавки - 6,0%), составившей 419,4 м7г, что близко значению удельной поверхности массы МЭ-2 (содержание упрочняющей добавки - 1,35%), равной 420,0 м /г.
Свойства полуфабрикатов, керамических материалов и потребительские свойства изделий, изготовленных из масс с использованием биологически активной добавки
Исключением из технологического процесса первого (утельного) обжига, осуществляемого на конвейерной печи ПОЖ-223, мощностью 19,5 кВт/ч. Расход дизельного топлива при непрерывной работе печи в течение суток —1,5 тонны.
Экономией сырьевых ресурсов за счет сокращения технологических потерь и брака изделий. Так, при использовании предложенной нами упрочняющей добавки комплексного действия — патоки мелассы, количество потерь полуфабриката изделий, изготовленных методом пластического формования, уменьшилось с 12,5 % до 5%.
Расчеты по названным показателям с учетом цен на сырье и энергоносители на первый квартал 1999 года представлены следующим образом: экономия за счет сокращения расходов на электроэнергию а) при помоле компонентов смеси: составляет 11,7%, т.е. 0,58 часа. С учетом стоимости 1 кВт/ч, равной 0, 57руб., экономия при помоле шихты в одном барабане составит 0,33 руб., при помоле в 15 барабанах — 4,95руб. б) потребляемую ПОЖ-223 (при условии непрерывной работы в течение суток): 19,5 кВт/ч 0,57 руб. 24 ч 20 рабочих дней = 5335Д руб. экономии за счет сокращения расходов топлива (при цене 2,31 руб.): 1500 т/сутки 2,31 руб. 20 рабочих дней = 69300 руб. Сумма экономии средств по названным позициям - 74640,15 руб. в месяц. Потребность в патоке при обусловленной нами интенсивности работы (из расчета помола шихты в 15 барабанах в месяц, при введении в состав смеси исходных сырьевых компонентов патоки мелассы в количестве 1,35%) составляет 546,75кг. Расходы на ее приобретение при отпускной цене 0,78 руб. — 426,5 руб. Транспортные расходы — 336,65руб.
Таким образом, прогнозируемая экономия средств предприятия в первом квартале 1999 года составляла около 74 тыс. руб. К числу положительных аспектов следует также отнести замедление износа оборудования и снижение уровня загрязнения окружающей среды за счет уменьшения выброса в атмосферу продуктов горения топлива.
Известно, что конкурентоспособность — это привлекательность товара для покупателя, определяемая двумя главными составляющими ценой и потребительскими свойствами. Для обеспечения необходимого уровня качества и уровня цены товара воздействуют на производственные факторы. В первом случае, воздействие может быть оказано на сырье, конструкцию, рецептуру, технологический процесс; во втором — на способ изготовления, транспортирования, число посредников [8, 118]. Предприятие-изготовитель, в нашем случае — ОАО «Владивостокский фарфоровый завод», снизив уровень затрат на производство продукции, получает большую свободу «маневрирования» при определении отпускной цены, которая, в свою очередь, является базовой для расчета цены реализации изделий.
Так, затраты на топливо и электроэнергию в калькуляции средней оптовой цены фарфоровой посуды, выпускаемой ОАО «Владивостокский фарфоровый завод», составляют от 38,5% до 50% (и более). Для обеспечения реализации процесса первого (утельного) обжига необходимо около трети тогошвных и энергетических ресурсов. При переходе на выпуск изделий однократным обжигом сокращение расходов по названной статье составит 15%.
Покупатели со средним и высоким уровнем доходов назвали внешнюю привлекательность фарфоровой посуды основополагающим фактором при выборе товара. Следует принять во внимание, что по мнению потребителей, показатели эстетических свойств продукции, выпускаемой ОАО «Владивостокский фарфоровый завод», выражаемые через высокий декоративный эффект и оригинальность формы, недостаточно высоки. Следовательно, она ориентирована на сегмент населения, представленный небогатыми людьми.
Коэффициент весомости цены фарфорового изделия, как свойства, влияющего на формирование потребительских предпочтений, на рынке керамической посуды города Владивостока - 0,24. Для большинства потребителей первого сегмента (потребителей дешевых изделий) и части потребителей второго сегмента (потребителей изделий обычной цены), он является определяющим при принятии решения о совершении покупки.
Учитывая незначительные расхождения в показателях потребительских свойств изделий, изготовленных из производственной и опытной масс, а также заключение ОТК, можно предположить, что коэффициенты потребительной стоимости сравниваемых нами изделии одного вида приблизительно равны 1.
При условии, что средняя цена изделия из производственной массы принята нами за 100 единиц (100%), средняя цена опытного изделия составит 85 единиц (100%-15%). Тогда уровень конкурентоспособности опытного образца фарфоровой посуды (как изделия, использование которого не требует дополнительных эксплуатационных расходов) может быть определен, как соотношение цен сравниваемых изделий: 100:85 [119]. В рассматриваемом нами случае он составляет 1,18.
Таким образом, бытовые фарфоровые изделия, изготовленные из масс с использованием, предложенной нами, добавки комплексного действия — патоки мелассы являются конкурентоспособными по отношению к производственным.
Похожие диссертации на Влияние биологически активной добавки на свойства фарфора бытового назначения
