Keramički materijal: svojstva, tehnologija proizvodnje, primjena

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

Prva keramika pojavila se mnogo prije nego što su ljudi naučili topiti metal. Drevni lonci i vrčevi koje arheolozi pronalaze do danas dokaz su tome. Vrijedi napomenuti da keramički materijal ima jedinstvena svojstva koja ga čine jednostavno nezamjenjivim u nekim područjima. Pogledajmo s vama značajke keramike, razgovarajmo o njezinoj proizvodnji i karakteristikama.

Opće informacije

Dobijte keramičke proizvode sinteriranjem gline i mješavina s organskim dodacima. Ponekad se koriste oksidi anorganskih spojeva. Prvi takvi proizvodi pojavili su se prije 5000 godina. Tijekom tog vremena tehnologija proizvodnje značajno je poboljšana, a danas su nam dostupni keramički proizvodi visoke čvrstoće. Koriste se u građevinarstvu za oblaganje fasada, podova, zidova itd.

Postoje keramika s gustom i poroznom krhotinom. Ključna razlika između njih je ta što je gusta krhotina vodootporna. To su proizvodi od porculana, podne pločice itd. Poroznokrhotina - pločice, keramički kamen, odvodne cijevi i još mnogo toga.

Povijest pojave

Riječ "keramika" na grčkom znači "glina". Naravno, za izradu bilo kojeg proizvoda korištena je neka vrsta mješavine. Dodavali su mu se potrebni materijali, ovisno o tome što je na kraju trebalo dobiti. U početku, ručno, a nešto kasnije i na posebnom stroju, proizvod od gline dobio je poseban oblik. Nakon toga, keramički proizvodi se peku u pećima na visokim temperaturama.

Mnoge su zemlje koristile vlastite proizvodne tehnologije. To se odnosi na keramiku, slikanje i glaziranje. Egipat se smatra prvom državom koja je postigla značajan razvoj ove industrije. Tamo je na prvom mjestu bila osnovana proizvodnja keramike. Proizvodi su se izrađivali od grube i loše miješane gline, ali je kasnije tehnologija poboljšana. Danas su pronađene žute glinene cigle koje su navodno korištene u izgradnji piramida u Memphisu.

Pojava porculana

Jade se u Kini koristi dugo vremena. Bilo je lijepo, ali prilično krhko i teško za rukovanje. Nakon dugogodišnjeg traženja, rješenje je pronađeno. Porculan je lakši za proizvodnju. Međutim, i ovdje je bilo nijansi. Primjerice, liskun i tsvaoka, koji su pronađeni u "porculanskom kamenju", mljeveni su u fini prah i čuvani više od 10 godina. To je učinjeno kako bi materijal bio što fleksibilniji. PrviPorculanski proizvodi u Kini bili su visoke i izdužene posude. Imale su uglačanu površinu i plavu ili tamnozelenu boju. Potonji su bili najviše cijenjeni.

Danas se vjeruje da je Kina država u kojoj je porculan bio najšire rasprostranjen. To je istina, iako je bio popularan u Europi, ali se tamo pojavio kasnije, a proizvodnja se dulje razvijala.

Glavne vrste keramike

Trenutno proizvodi od gline imaju široku klasifikaciju. Dakle, keramika se može podijeliti u dvije glavne skupine:

• neglazirana keramika (terakota i keramika);
• glazirana (majolika, fajanca, porculan, šamot).

Teracota - od talijanskog "pečena zemlja". Proizvodi su izrađeni od obojene gline i imaju poroznu strukturu. Terakota se koristi za izradu vaza, posuđa, kao i igračaka i pločica.

Lončarska keramika je teže obrađivati. Kako bi bio vodootporan, potrebno je poliranje. Nadalje, proizvod je podvrgnut bojenju. Da biste to učinili, ostavlja se u vrućoj pećnici u dimu dok se potpuno ne ohladi. Danas su mnoge vrste keramike, posebice lončarstva, iznimno popularne. Koristi se u svakodnevnom životu za spremanje mlijeka, rasutih materijala ili kao dekor.

Što se tiče druge vrste - glazirana keramika, porculan i fajansa su ovdje najpopularniji. Prvi je skuplji i radno intenzivni u proizvodnji, drugi je praktičan i jeftin. Međusobno se razlikuju po tome što porculanski proizvodi sadržemanje gline i više posebnih dodataka. Osim toga, porculan je proziran na svjetlu, za razliku od zemljanog posuđa.

O vatrostalnim materijalima

Proizvodi izrađeni od mješavine gline su vatrostalni. Ovisno o namjeni, mogu izdržati temperature od 1300 do 2000 stupnjeva Celzija, pa i više. Koristi se posebna peć za pečenje keramike. Vatrostalni materijali se najviše koriste u metalurškom procesu. Tamo se koriste za projektiranje visokih peći i jedinica.

Sasvim je logično reći da se s povećanjem temperature čvrstoća vatrostalnog materijala ne gubi, već se, naprotiv, povećava. To se postiže zbog prisutnosti vatrostalnih oksida, silikata i borida u sastavu. Koriste se gotovo svugdje gdje se odvijaju visokotemperaturni procesi. Vrlo često se nalaze oblikovani, odnosno u obliku određenog proizvoda, na primjer, cigle. Rijetko je potrebno koristiti neoblikovane vatrostalne materijale u obliku praha.

Keramika u građevinarstvu

Prednost keramičkih materijala je što su njihove zalihe praktički neograničene. Uz jednostavnost izrade i veliku trajnost takvog proizvoda, danas je nezamjenjiv u građevinarstvu. Ako uzmemo zidne materijale, onda glinena cigla ovdje zauzima vodeću poziciju.

Isto vrijedi i za keramičke pločice, koje, unatoč izgledu polimera, ne gube tlo pod nogama. Još uvijek se koristi za opremanje prostorija s visokom vlagom i temperaturom. Među materijalima za oblaganjeekspandirana glina zauzima prvo mjesto.

Proteklih nekoliko godina proizvodnja šupljih keramičkih blokova i opeke porasla je za 4%. Njihova proizvodnja zahtijeva minimalne promjene u ciglanama i tvornicama, a troškovi se isplate već u prvoj godini prodaje. U inozemstvu je šuplja keramika odavno zauzela vodeću poziciju i prodaje se puno bolje od obične cigle.

Posebni keramički materijali

Takvi proizvodi uključuju sanitarne i kanalizacijske cijevi. Prvi su podijeljeni u tri velike grupe:

• od tvrde fajanse (porozna krhotina);
• sanitarni porculan (sinterirana krhotina);
• polu-porculan (polupečena krhotina).

Glavni zahtjevi za sanitarije su otpornost na mehanička oštećenja, otpornost na toplinu. Recept se mora pridržavati strogog reda, isto vrijedi i za tehnologiju. Koristi se samo profesionalna keramička peć i visokokvalitetne sirovine. Sanitarni proizvodi uključuju umivaonike, WC školjke, kade, radijatore itd. Siguran način da provjerite kvalitetu proizvoda je lagano tapkanje po kućištu. Zvuk bi trebao biti čist i bez zveckanja. To ukazuje na pečenje na ispravnoj temperaturi i bez pukotina.

Što se tiče kanalizacijskih cijevi, one moraju imati gustu sinteriranu krhotinu. Keramičke cijevi se proizvode promjera 150-600 mm. Obično ostakljena i iznutra i izvana. Takvi proizvodi su karakteriziranivisoka otpornost na agresivno okruženje i lutajuću električnu struju. Umjerene su cijene, što ih čini pristupačnijim.

Fizička i kemijska svojstva keramike

Kao što je gore navedeno, svi proizvodi se mogu podijeliti u dvije široke skupine: gusti i porozni. Gusti imaju koeficijent upijanja vode manji od 5%, porozni - 5% ili više. Posljednja skupina uključuje sljedeće proizvode: glinene opeke (porozne i šuplje), šuplje zidne kamenje, obložene pločice, crijep. Gusti keramički proizvodi - cestovne cigle i podne pločice. I porozna i gusta keramika nalazi se u sanitarnoj industriji.

Kad smo već kod fizikalnih i kemijskih svojstava, nemoguće je ne primijetiti ključni nedostatak keramike. Sastoji se od povećane krhkosti u usporedbi s drugim materijalima. Ipak, visoka dostupnost i svestranost čine ovaj materijal jednim od najpopularnijih u mnogim industrijama, pa čak iu svakodnevnom životu. Suvremene tehnologije omogućuju postizanje glatke površine odmah nakon pečenja. Ako želite postići određenu boju, dodajte okside željeza ili kob alta.

Obilježja mikrostrukture

Kada se zagrije, keramika postupno postaje tekuća. Odlikuje se velikim brojem jednostavnih i složenih spojeva. Pri hlađenju dolazi do kristalizacije. Očituje se taloženjem čistih kristala, koji se povećavaju u veličini. Kada se masa stvrdne, formira se u strukturimikrokonglomerat. U njemu su zrna mulita cementirana stvrdnutom masom. Vrijedi obratiti pažnju da atomi kisika tvore svojevrsnu matricu. Sadrži male atome metala koji se zamjenjuju u prazninama između njih. Posljedično, u mikrostrukturi prevladavaju ionske veze, a nešto manje kovalentne veze. Kemijska stabilnost i stabilnost postižu se prisutnošću jakih i trajnih kemijskih spojeva.

Kao što je gore navedeno, upotreba keramičkih materijala je ograničena. To je zbog činjenice da su kristali nesavršeni. Kristalne rešetke imaju mnogo nedostataka: pore atomske veličine, deformacije itd. Sve to značajno umanjuje čvrstoću. Međutim, ovdje postoje neke nijanse. Na primjer, ako se tehnologija promatra tijekom proizvodnje određene vrste keramike, sasvim je moguće postići dobre rezultate u čvrstoći. Da biste to učinili, iznimno je važno poštivati temperaturni režim i trajanje pečenja proizvoda.

Karakteristike i svojstva gline

Glina je sedimentna stijena koja, bez obzira na sastav i strukturu, kada se pomiješa s vodom, tvori plastični materijal. Nakon pucanja - tijelo nalik kamenu. Obično je smjesa gusta, uglavnom se sastoji od aluminosilikata. Vrlo često se u glinama nalaze i stijene kao što su kvarc, feldspat, sumporni pirit, kao i hidroksidi i karbonati spojeva kalcija, magnezija i titana.

Kaolini su danas najčišća glina. Gotovo u potpunosti sastavljen od kaolinita. Nakon pečenja dobitiBijela boja. Plastičnost potrebna za obradu postiže se prisutnošću finih zrnaca glinene tvari (0,005 mm) u strukturi. Naravno, što je više takve tvari u sastavu, to je veća plastičnost, i obrnuto.

Glavna keramička svojstva gline uključuju:

• plastičnost - deformacija bez narušavanja integriteta;
• povezivanje;
• skupljanje zraka i vatre;
• otpornost na vatru.

Danas se koriste razni aditivi za razrjeđivanje i obogaćivanje koji omogućuju promjenu svojstava materijala u jednom ili drugom smjeru. To dovodi do činjenice da keramički proizvodi postaju još traženiji i pristupačniji.

Tehnološka shema proizvodnje

Karakteristike keramičkih materijala ukazuju na mogućnost korištenja gline u raznim industrijama. To je dovelo do činjenice da je postojala velika potražnja, a samim time i povećana ponuda. Proizvodni pogoni u većini slučajeva rade po istom obrascu:

• vađenje sirovina;
• priprema;
• oblikovanje i sušenje;
• pečenje i puštanje proizvoda.

Kako bi se troškovi smanjili, tvornice se obično grade u neposrednoj blizini ležišta gline. Rudarstvo se izvodi na otvoreni način, odnosno bagerom. Sljedeći korak je priprema mase. Sirovine se obogaćuju, drobe i miješaju do homogene mase. Formiranje budućeg keramičkog proizvoda provodi se mokrim i suhim metodama. U prvom slučaju, masa je navlažena do 25%, au drugom - ne više od 12%.

U prošlosti se često koristilo prirodno sušenje. No, rezultat je uvelike ovisio o vremenu. Stoga, na kiši ili hladnoći, biljka miruje. Stoga se koriste posebne sušilice (plin). Najkritičniji korak je pucanje. Iznimno je važno pridržavati se tehnologije koja je prilično složena. Mnogo ovisi i o hlađenju keramike. Oštar pad temperature nije dopušten, što može dovesti do zakrivljenosti ravnine. Tek tada možete prodavati keramičke materijale. Tehnologija proizvodnje, kao što vidite, nije jednostavna, sastoji se od nekoliko faza. Svaki od njih se mora slijediti. Ako se to ne dogodi, onda na policama trgovine možemo sresti brak.

Malo o nedostacima keramike

Kao što je već spomenuto, sastav keramičkih materijala nije idealan. To posebno utječe na čvrstoću proizvoda od gline. Svako mehaničko oštećenje može se očitovati kao čip, pukotina itd. Ovo je ključni nedostatak. Ali postoje i drugi čimbenici koji ometaju široko širenje materijala koji razmatramo. Jedan od njih je visoka cijena. Na primjer, keramičke pločice za krov seoske kuće izvrsno su rješenje s estetskog gledišta, ali će takav užitak biti vrlo skup.

U isto vrijeme, njegov izgled uz pravilnu njegu neće trajati više od 5 godina. U budućnosti dolazi do blijeđenja, pojave mahovine na površini itd. Uz to, krhkost i lomljivost dovode do činjenice da bilomehanička oštećenja mogu uzrokovati curenje krova, a malo će se ljudi svidjeti. Naravno, moderni keramički materijal izgleda vrlo impresivno, što se postiže zahvaljujući širokoj teksturi boja i visokoj kvaliteti izrade. Ali i dalje je skupo, što često navodi na razmišljanje o prikladnosti takvog izbora.

Sažeti

Razmatrali smo osnovna svojstva keramičkih materijala. Na temelju svega navedenog možemo zaključiti da takvi proizvodi imaju neku posebnost. Leži u činjenici da će u nedostatku mehaničkih oštećenja trajati jako, jako dugo. Osim toga, neizostavan je i keramički materijal za lijevanje tekućeg metala u tvornicama, jer može izdržati visoke temperature.

Što se tiče svakodnevnog života, onda nam keramika jako dobro dođe. Od ovog materijala i dalje se izrađuju posebna jela za kuhanje u pećnici, iako su s godinama promijenila izgled. Porculan, unatoč visokoj cijeni, ima elegantan izgled i jednostavno je ugodan oku. To se također odnosi na zemljano posuđe koje je, ako je pravilno izvedeno, teško razlikovati od porculana.

U svakom slučaju mora se koristiti keramički materijal. To je prvenstveno zbog velikih rezervi prirodne gline. Ima ga doista puno, a svake se godine razvija sve više novih kamenoloma za vađenje ovog prirodnog bogatstva. Drugi važan čimbenik je ekološka prihvatljivost. Prije ljudi nisu imali prilikukoristiti sve štetne aditive za poboljšanje karakteristika čvrstoće proizvoda. Danas se situacija promijenila, iako ne previše kritično. Keramičke pločice, za razliku od sintetičkih materijala, nisu štetne za zdravlje. To vrijedi i za keramičko posuđe koje u usporedbi s plastičnim, pogotovo ako se ono zagrijava, nimalo ne šteti.