Keramický materiál: vlastnosti, technológia výroby, použitie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Prvá keramika sa objavila dávno predtým, ako sa ľudia naučili taviť kov. Staroveké hrnce a džbány, ktoré archeológovia nachádzajú dodnes, sú toho dôkazom. Stojí za zmienku, že keramický materiál má jedinečné vlastnosti, vďaka ktorým je v niektorých oblastiach jednoducho nepostrádateľný. Poďme sa s vami pozrieť na vlastnosti keramiky, porozprávať sa o jej výrobe a vlastnostiach.

Všeobecné informácie

Získajte keramické výrobky spekaním hliny a zmesí s organickými prísadami. Niekedy sa používajú oxidy anorganických zlúčenín. Prvé takéto produkty sa objavili pred 5000 rokmi. Za túto dobu sa technológia výroby výrazne zlepšila a dnes sú pre nás dostupné vysokopevnostné keramické výrobky. Používajú sa v stavebníctve na fasádne obklady, podlahy, steny atď.

Existuje keramika s hustým a pórovitým črepom. Kľúčový rozdiel medzi nimi je v tom, že hustý črep je vodotesný. Ide o porcelánové výrobky, dlaždice atď. Poréznečrep - dlaždice, keramický kameň, drenážne rúry a ďalšie.

História výskytu

Slovo „keramika“v gréčtine znamená „hlina“. Prirodzene, nejaký druh zmesi sa použil na výrobu akéhokoľvek produktu. Do toho sa pridávali potrebné materiály podľa toho, čo bolo treba nakoniec zohnať. Najprv ručne a o niečo neskôr na špeciálnom stroji dostal hlinený výrobok špeciálny tvar. Následne sa keramické výrobky vypaľujú v peciach pri vysokých teplotách.

Mnoho krajín používalo svoje vlastné výrobné technológie. Týka sa to keramiky, maľby a glazúry. Egypt je považovaný za prvý štát, ktorý dosiahol výrazný rozvoj tohto odvetvia. Vznikla tam predovšetkým výroba keramiky. Výrobky sa vyrábali z hrubej a zle premiešanej hliny, no neskôr sa technológia zlepšila. Dnes sa nachádzajú žlté hlinené tehly, ktoré boli údajne použité pri stavbe pyramíd v Memphise.

Príchod porcelánu

Jadeit sa v Číne používa už dlho. Bolo to krásne, ale dosť krehké a ťažko sa s ním manipulovalo. Po dlhých rokoch hľadania sa našlo riešenie. Porcelán sa vyrába jednoduchšie. Aj tu však boli nuansy. Napríklad sľuda a tsvaoka, ktoré sa našli v „porcelánových kameňoch“, boli rozomleté na jemný prášok a uskladnené viac ako 10 rokov. Toto bolo urobené, aby bol materiál čo najflexibilnejší. najprvPorcelánové výrobky v Číne boli vysoké a podlhovasté nádoby. Mali leštený povrch a modrú alebo tmavozelenú farbu. Tí druhí boli cenení najviac.

V súčasnosti sa verí, že Čína je štát, kde bol porcelán najrozšírenejší. To je pravda, aj keď bol populárny v Európe, ale objavil sa tam neskôr a jeho výroba sa rozvíjala dlhšie.

Hlavné typy keramiky

V súčasnosti majú výrobky z hliny širokú klasifikáciu. Takže keramické predmety možno rozdeliť do dvoch hlavných skupín:

• neglazovaná keramika (terakota a keramika);
• glazované (majolika, fajansa, porcelán, šamot).

Teracotta - z talianskeho "pečená zem". Výrobky sú vyrobené z farebnej hliny a majú poréznu štruktúru. Z terakoty sa vyrábajú vázy, riad, ale aj hračky a kachličky.

Hrnčiarska keramika je náročnejšia na spracovanie. Aby bola vodotesná, je potrebné leštenie. Ďalej je výrobok vystavený farbeniu. Za týmto účelom sa nechá v horúcej rúre v dyme, kým úplne nevychladne. Dnes sú veľmi obľúbené mnohé druhy keramiky, najmä keramika. Používa sa v každodennom živote na skladovanie mlieka, sypkých materiálov alebo ako dekorácia.

Čo sa týka druhého typu - tu je najobľúbenejšia glazovaná keramika, porcelán a kamenina. Prvý je pri výrobe drahší a náročnejší na prácu, druhý je praktický a lacný. Líšia sa od seba tým, že porcelánové výrobky obsahujúmenej hliny a viac špeciálnych prísad. Porcelán je navyše na svetle na rozdiel od kameniny priesvitný.

O žiaruvzdorných materiáloch

Produkty vyrobené z ílových zmesí sú žiaruvzdorné. Podľa účelu znesú teploty od 1 300 do 2 000 stupňov Celzia a aj vyššie. Používa sa špeciálna pec na vypaľovanie keramiky. Žiaruvzdorné materiály sa najčastejšie používajú v metalurgickom procese. Tam sa používajú na navrhovanie vysokých pecí a jednotiek.

Je celkom logické povedať, že so zvyšujúcou sa teplotou sa pevnosť žiaruvzdorného materiálu nestráca, ale naopak rastie. To sa dosahuje vďaka prítomnosti žiaruvzdorných oxidov, silikátov a boridov v kompozícii. Používajú sa takmer všade tam, kde prebiehajú vysokoteplotné procesy. Veľmi často sa nachádzajú tvarované, to znamená vo forme špecifického produktu, napríklad tehly. Zriedkavo je potrebné použiť netvarované žiaruvzdorné materiály v práškovej forme.

Keramika v stavebníctve

Výhodou keramických materiálov je, že ich zásoby sú prakticky neobmedzené. Spolu s jednoduchosťou výroby a vysokou odolnosťou takéhoto výrobku je dnes v stavebníctve nepostrádateľný. Ak zoberieme stenové materiály, tak hlinená tehla tu zaujíma vedúcu pozíciu.

To isté platí pre keramické dlaždice, ktoré napriek vzhľadu polymérov nestrácajú pôdu pod nohami. Stále sa používa na vybavenie miestností s vysokou vlhkosťou a teplotou. Medzi obkladovými materiálmiexpandovaná hlina je na prvom mieste.

Za posledných niekoľko rokov vzrástla výroba dutých keramických blokov a tehál o 4 %. Ich výroba si vyžaduje minimálne zmeny v tehelniach a továrňach, pričom náklady sa vyplácajú už v prvom roku predaja. V zahraničí má dutá keramika dlhodobo vedúce postavenie a predáva sa oveľa lepšie ako obyčajné tehly.

Špeciálne keramické materiály

Takéto produkty zahŕňajú sanitárne a kanalizačné potrubia. Prvé sú rozdelené do troch veľkých skupín:

• z tvrdej fajansy (porézny črep);
• sanitárny porcelán (spekaný črep);
• poloporcelán (polopečený črep).

Hlavné požiadavky na sanitárnu keramiku sú odolnosť proti mechanickému poškodeniu, tepelná odolnosť. Recept treba dodržiavať v prísnom poradí, to isté platí aj o technológii. Používa sa len profesionálna keramická pec a kvalitné suroviny. Medzi sanitárne výrobky patria drezy, záchodové misy, vane, radiátory atď. Kvalitu výrobku môžete overiť jemným poklepaním na puzdro. Zvuk by mal byť čistý a bez chrastenia. Znamená to vypálenie pri správnej teplote a bez prasklín.

Pokiaľ ide o kanalizačné potrubia, musia mať hustý sintrovaný črep. Keramické rúry sa vyrábajú s priemerom 150-600 mm. Zvyčajne glazované zvonku aj zvnútra. Takéto výrobky sú charakteristickévysoká odolnosť voči agresívnemu prostrediu a bludnému elektrickému prúdu. Ich cena je primeraná, vďaka čomu sú dostupnejšie.

Fyzikálne a chemické vlastnosti keramiky

Ako je uvedené vyššie, všetky produkty možno rozdeliť do dvoch širokých skupín: husté a porézne. Husté majú koeficient absorpcie vody menej ako 5%, porézne - 5% alebo viac. Do poslednej skupiny patria tieto výrobky: hlinené tehly (porézne a duté), duté stenové kamene, obkladové škridly, strešné škridly. Hutné keramické výrobky - cestné tehly a dlaždice. Porézna aj hustá keramika sa nachádza v sanitárnom priemysle.

Keď už hovoríme o fyzikálnych a chemických vlastnostiach, nemožno si nevšimnúť kľúčovú nevýhodu keramiky. Spočíva vo zvýšenej krehkosti v porovnaní s inými materiálmi. Napriek tomu vysoká dostupnosť a všestrannosť robí tento materiál jedným z najpopulárnejších v mnohých odvetviach a dokonca aj v každodennom živote. Moderné technológie umožňujú získať hladký povrch ihneď po vypálení. Ak chcete dosiahnuť určitú farbu, pridajte oxidy železa alebo kob altu.

Vlastnosti mikroštruktúry

Pri zahrievaní sa keramika postupne stáva tekutou. Vyznačuje sa veľkým počtom jednoduchých a zložitých zlúčenín. Pri ochladzovaní dochádza ku kryštalizácii. Prejavuje sa vyzrážaním čistých kryštálov, ktoré sa zväčšujú. Keď hmota stuhne, vytvorí sa v štruktúremikrokonglomerát. V nej sú mulitové zrná stmelené vytvrdenou hmotou. Stojí za to venovať pozornosť tomu, že atómy kyslíka tvoria akúsi matricu. Obsahuje malé atómy kovu, ktoré sú nahradené v dutinách medzi nimi. V dôsledku toho v mikroštruktúre prevládajú iónové väzby a o niečo menej kovalentné väzby. Chemická stabilita a stabilita sa dosahuje vďaka prítomnosti silných a odolných chemických zlúčenín.

Ako je uvedené vyššie, použitie keramických materiálov je obmedzené. Je to spôsobené tým, že kryštály sú nedokonalé. Kryštálové mriežky majú veľa defektov: póry veľkosti atómov, deformácie atď. To všetko výrazne zhoršuje pevnosť. Tu však existujú určité nuansy. Napríklad, ak sa technológia pozoruje pri výrobe určitého typu keramiky, je celkom možné dosiahnuť dobré výsledky v sile. K tomu je mimoriadne dôležité dodržať teplotný režim a trvanie výpalu produktu.

Charakteristiky a vlastnosti ílu

Íl je sedimentárna hornina, ktorá bez ohľadu na zloženie a štruktúru po zmiešaní s vodou vytvára plastický materiál. Po vypálení - telo podobné kameňu. Zvyčajne je zmes hustá, väčšinou pozostáva z hlinitokremičitanov. Pomerne často sa v íloch nachádzajú aj horniny ako kremeň, živec, sírové pyrity, ako aj hydroxidy a uhličitany zlúčenín vápnika, horčíka a titánu.

Kaolíny sú najčistejšie íly, aké dnes poznáme. Takmer úplne pozostáva z kaolinitu. Po upražení dostaťBiela farba. Plasticita potrebná na spracovanie je dosiahnutá vďaka prítomnosti jemných zŕn ílovej hmoty (0,005 mm) v štruktúre. Prirodzene, čím viac takejto látky v zložení, tým vyššia plasticita a naopak.

Hlavné keramické vlastnosti ílov zahŕňajú:

• plasticita - deformácia bez porušenia celistvosti;
• konektivita;
• zmršťovanie vzduchom a ohňom;
• požiarna odolnosť.

V súčasnosti sa používajú rôzne riediace a obohacujúce prísady, ktoré umožňujú meniť vlastnosti materiálu jedným alebo druhým smerom. To vedie k tomu, že keramické výrobky sa stávajú ešte žiadanejšími a cenovo dostupnejšími.

Technologická schéma výroby

Charakteristika keramických materiálov naznačuje možnosť využitia ílov v rôznych priemyselných odvetviach. To viedlo k tomu, že bol veľký dopyt a následne sa zvýšila ponuka. Výrobné závody vo väčšine prípadov fungujú podľa rovnakého vzoru:

• ťažba surovín;
• preparation;
• tvarovanie a sušenie;
• praženie a uvoľnenie produktu.

Na minimalizáciu nákladov sa továrne zvyčajne stavajú v bezprostrednej blízkosti ložiska hliny. Ťažba prebieha otvoreným spôsobom, to znamená bagrom. Ďalším krokom je príprava hmoty. Suroviny sa obohacujú, drvia a miešajú až do homogénnej hmoty. Tvorba budúceho keramického výrobku sa uskutočňuje mokrým a suchým spôsobom. V prvom prípade je hmota navlhčená až na 25% a v druhom - nie viac ako 12%.

V minulosti sa často využívalo prirodzené sušenie. Výsledok však do značnej miery závisel od počasia. Preto v daždi alebo chlade rastlina stojí. Preto sa používajú špeciálne sušičky (plynové). Najkritickejším krokom je streľba. Je mimoriadne dôležité dodržiavať technológiu, ktorá je pomerne zložitá. Veľa závisí aj od chladenia keramiky. Prudký pokles teploty nie je povolený, čo môže viesť k zakriveniu roviny. Až potom môžete predávať keramické materiály. Technológia výroby, ako vidíte, nie je jednoduchá, pozostáva z niekoľkých etáp. Každý z nich musí byť dodržaný. Ak sa tak nestane, na pultoch obchodu sa môžeme stretnúť s manželstvom.

Niečo o nevýhodách keramiky

Ako už bolo spomenuté, zloženie keramických materiálov nie je ideálne. To ovplyvňuje najmä pevnosť hlineného produktu. Akékoľvek mechanické poškodenie sa môže prejaviť ako odštiepenie, prasklina atď. Toto je hlavná nevýhoda. Existujú však aj iné faktory, ktoré bránia rozsiahlemu šíreniu materiálu, o ktorom uvažujeme. Jedným z nich sú vysoké náklady. Napríklad keramické dlaždice na strechu vidieckeho domu sú vynikajúcim riešením z estetického hľadiska, ale takéto potešenie bude veľmi drahé.

Zároveň jej vzhľad pri správnej starostlivosti nevydrží viac ako 5 rokov. V budúcnosti dochádza k vyblednutiu, objaveniu sa machu na povrchu atď. Spolu s tým vedie krehkosť a krehkosť k tomu, že akékoľvekmechanické poškodenie môže spôsobiť zatekanie strechy a to sa bude páčiť len málokomu. Samozrejme, moderný keramický materiál vyzerá veľmi pôsobivo, čo je dosiahnuté vďaka širokej štruktúre farieb a vysokej kvalite spracovania. Ale stále je to drahé, čo často vedie k zamysleniu nad vhodnosťou takejto voľby.

Summarize

Zvážili sme základné vlastnosti keramických materiálov. Na základe vyššie uvedeného môžeme konštatovať, že takéto produkty majú určitú jedinečnosť. Spočíva v tom, že pri absencii mechanického poškodenia vydržia veľmi, veľmi dlho. Okrem toho je keramický materiál na odlievanie tekutého kovu v továrňach tiež nevyhnutný, pretože odoláva vysokým teplotám.

Pokiaľ ide o každodenný život, potom je keramika veľmi užitočná. Špeciálne jedlá na varenie v rúre, aj keď v priebehu rokov zmenili svoj vzhľad, sa stále vyrábajú z tohto materiálu. Porcelán má napriek vysokým nákladom elegantný vzhľad a je jednoducho príjemný na pohľad. To platí aj pre hlinený riad, ktorý, ak je správne vyrobený, je ťažké odlíšiť od porcelánu.

V každom prípade musí byť použitý keramický materiál. Je to predovšetkým kvôli veľkým zásobám prírodného ílu. Je toho naozaj veľa a každým rokom vznikajú nové a nové lomy na ťažbu tohto prírodného zdroja. Druhým dôležitým faktorom je šetrnosť k životnému prostrediu. Predtým ľudia nemali možnosťpoužívať akékoľvek škodlivé prísady na zlepšenie pevnostných charakteristík produktu. Dnes sa situácia zmenila, aj keď nie príliš kriticky. Keramické obklady na rozdiel od syntetických materiálov sú zdravotne nezávadné. To platí aj o keramickom riade, ktorý v porovnaní s plastovým, najmä ak je ohrievaný, vôbec neškodí.