Materiał ceramiczny: właściwości, technologia produkcji, zastosowanie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Pierwsza ceramika pojawiła się na długo przed tym, jak ludzie nauczyli się wytapiać metal. Dowodem na to są starożytne garnki i dzbanki, które archeolodzy znajdują do dziś. Warto zauważyć, że materiał ceramiczny posiada wyjątkowe właściwości, które sprawiają, że w niektórych obszarach jest wręcz niezastąpiony. Przyjrzyjmy się z Tobą cechom ceramiki, porozmawiajmy o jej produkcji i właściwościach.

Informacje ogólne

Zdobądź produkty ceramiczne poprzez spiekanie gliny i mieszanek z dodatkami organicznymi. Czasami stosuje się tlenki związków nieorganicznych. Pierwsze takie produkty pojawiły się 5000 lat temu. W tym czasie technologia produkcji uległa znacznej poprawie, a dziś dostępne są dla nas wyroby ceramiczne o wysokiej wytrzymałości. Stosowane są w budownictwie do okładzin elewacyjnych, podłóg, ścian itp.

Istnieje ceramika z gęstym i porowatym odłamkiem. Kluczową różnicą między nimi jest to, że gęsty odłamek jest wodoodporny. Są to wyroby porcelanowe, płytki podłogowe itp. Porowateodłamek - płytki, kamień ceramiczny, rury drenażowe i nie tylko.

Historia występowania

Słowo „ceramika” w języku greckim oznacza „glinę”. Oczywiście do wytworzenia dowolnego produktu użyto jakiejś mieszanki. Dodano do niego niezbędne materiały, w zależności od tego, co trzeba było w końcu uzyskać. Najpierw ręcznie, a nieco później na specjalnej maszynie, produktowi glinianemu nadano specjalny kształt. Następnie wyroby ceramiczne są wypalane w piecach w wysokich temperaturach.

Wiele krajów korzystało z własnych technologii produkcyjnych. Dotyczy to ceramiki, malarstwa i glazury. Egipt uważany jest za pierwsze państwo, które osiągnęło znaczący rozwój tej branży. W pierwszej kolejności powstała tam produkcja ceramiki. Wyroby powstawały z gliny szorstkiej i słabo wymieszanej, później jednak technologia uległa poprawie. Dziś znaleziono żółte cegły gliniane, które rzekomo zostały użyte do budowy piramid w Memfis.

Nadejście porcelany

Jade jest używany w Chinach od dawna. Był piękny, ale raczej kruchy i trudny w obsłudze. Po wielu latach poszukiwań znaleziono rozwiązanie. Porcelana jest łatwiejsza w produkcji. Jednak nawet tutaj były niuanse. Na przykład mikę i tsvaokę, które znaleziono w „kamieniach porcelanowych”, zmielono na drobny proszek i przechowywano przez ponad 10 lat. Dokonano tego, aby materiał był jak najbardziej elastyczny. PierwszyWyroby porcelanowe w Chinach były naczyniami wysokimi i wydłużonymi. Miały polerowaną powierzchnię i niebieski lub ciemnozielony kolor. Te ostatnie były najbardziej cenione.

Dzisiaj uważa się, że Chiny są państwem, w którym porcelana była najszerzej rozpowszechniana. To prawda, choć była popularna w Europie, ale pojawiła się tam później, a jej produkcja rozwijała się dłużej.

Główne rodzaje ceramiki

Obecnie produkty gliniane mają szeroką klasyfikację. Tak więc wyroby ceramiczne można podzielić na dwie główne grupy:

• ceramika nieszkliwiona (terakota i ceramika);
• szkliwione (majolica, fajans, porcelana, szamot).

Terakota - z włoskiej „pieczonej ziemi”. Produkty wykonane są z barwionej gliny i mają porowatą strukturę. Z terakoty wykonuje się wazony, naczynia, a także zabawki i płytki.

Ceramika ceramiczna jest trudniejsza w obróbce. Aby był wodoodporny, konieczne jest polerowanie. Ponadto produkt poddaje się barwieniu. Aby to zrobić, pozostawia się go w gorącym piekarniku w dymie, aż całkowicie ostygnie. Obecnie bardzo popularne jest wiele rodzajów ceramiki, w szczególności ceramika. Wykorzystywany jest w życiu codziennym do przechowywania mleka, materiałów sypkich lub jako dekoracja.

Jeśli chodzi o drugi typ - najbardziej popularna jest tu ceramika szkliwiona, porcelana i fajans. Pierwsza jest droższa i pracochłonna w produkcji, druga jest praktyczna i tania. Różnią się od siebie tym, że wyroby porcelanowe zawierająmniej gliny i więcej specjalnych dodatków. Ponadto porcelana jest prześwitująca w świetle, w przeciwieństwie do ceramiki.

Informacje o materiałach ogniotrwałych

Produkty wykonane z mieszanek gliny są ogniotrwałe. W zależności od przeznaczenia wytrzymują temperatury od 1300 do 2000 stopni Celsjusza, a nawet wyższe. Używany jest specjalny piec do wypalania ceramiki. Materiały ogniotrwałe są najszerzej stosowane w procesie metalurgicznym. Tam są wykorzystywane do projektowania wielkich pieców i agregatów.

Całkiem logiczne jest stwierdzenie, że wraz ze wzrostem temperatury wytrzymałość materiału ogniotrwałego nie jest tracona, a wręcz przeciwnie, wzrasta. Osiąga się to dzięki obecności w kompozycji tlenków ogniotrwałych, krzemianów i borków. Stosowane są niemal wszędzie tam, gdzie zachodzą procesy wysokotemperaturowe. Bardzo często znajdują się uformowane, czyli w postaci konkretnego produktu, na przykład cegły. Rzadko konieczne jest stosowanie nieformowanych materiałów ogniotrwałych w postaci proszku.

Ceramika w budownictwie

Zaletą materiałów ceramicznych jest to, że ich zapasy są praktycznie nieograniczone. Wraz z łatwością wykonania i wysoką trwałością takiego produktu, dziś jest on niezbędny w budownictwie. Jeśli weźmiemy materiały ścienne, to cegła gliniana zajmuje tutaj wiodącą pozycję.

To samo dotyczy płytek ceramicznych, które pomimo wyglądu polimerów nie tracą gruntu. Nadal jest używany do wyposażenia pomieszczeń o dużej wilgotności i temperaturze. Wśród materiałów okładzinowychkeramzyt zajmuje pierwsze miejsce.

W ciągu ostatnich kilku lat produkcja pustaków ceramicznych i cegieł wzrosła o 4%. Ich produkcja wymaga minimalnych zmian w cegielniach i fabrykach, a koszty zwracają się już w pierwszym roku sprzedaży. Za granicą ceramika pustakowa od dawna zajmuje wiodącą pozycję i jest sprzedawana znacznie lepiej niż zwykła cegła.

Specjalne materiały ceramiczne

Do takich produktów należą rury sanitarne i kanalizacyjne. Pierwsze są podzielone na trzy duże grupy:

• z twardego fajansu (porowaty odłamek);
• Chiny sanitarne (odłamek spiekany);
• pół-porcelana (pół upieczony odłamek).

Główne wymagania dla wyrobów sanitarnych to odporność na uszkodzenia mechaniczne, odporność na ciepło. Receptura musi być przestrzegana w ścisłej kolejności, to samo dotyczy technologii. Używany jest wyłącznie profesjonalny piec ceramiczny i wysokiej jakości surowce. Produkty sanitarne to zlewozmywaki, muszle klozetowe, wanny, kaloryfery itp. Pewnym sposobem sprawdzenia jakości produktu jest lekkie pukanie w obudowę. Dźwięk powinien być czysty i wolny od grzechotów. Oznacza to wypalanie w odpowiedniej temperaturze i brak pęknięć.

Jeśli chodzi o rury kanalizacyjne, muszą mieć gęsty spiekany odłamek. Produkowane są rury ceramiczne o średnicy 150-600 mm. Zwykle przeszklone zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz. Takie produkty są scharakteryzowanewysoka odporność na agresywne środowisko i błądzący prąd elektryczny. Są przystępne cenowo, dzięki czemu są bardziej przystępne cenowo.

Właściwości fizyczne i chemiczne ceramiki

Jak wspomniano powyżej, wszystkie produkty można podzielić na dwie szerokie grupy: gęstą i porowatą. Gęste mają współczynnik absorpcji wody poniżej 5%, porowate - 5% lub więcej. Ostatnia grupa obejmuje następujące produkty: cegły gliniane (porowate i pustakowe), pustaki ścienne, dachówki licowe, dachówki. Wyroby ceramiczne gęste - cegły drogowe i płytki podłogowe. W przemyśle sanitarnym można znaleźć zarówno ceramikę porowatą, jak i gęstą.

Mówiąc o właściwościach fizycznych i chemicznych, nie sposób nie zauważyć kluczowej wady ceramiki. Polega na zwiększonej kruchości w porównaniu z innymi materiałami. Niemniej jednak wysoka dostępność i wszechstronność sprawiają, że ten materiał jest jednym z najpopularniejszych w wielu branżach, a nawet w życiu codziennym. Nowoczesne technologie umożliwiają uzyskanie gładkiej powierzchni zaraz po wypaleniu. Jeśli chcesz uzyskać określony kolor, dodaj tlenki żelaza lub kob altu.

Cechy mikrostruktury

Podczas podgrzewania ceramika stopniowo staje się płynna. Wyróżnia się dużą liczbą prostych i złożonych związków. Podczas chłodzenia następuje krystalizacja. Przejawia się w wytrącaniu czystych kryształów, które powiększają się. Gdy masa twardnieje, tworzy się w strukturzemikrokonglomerat. W nim ziarna mulitu są cementowane utwardzoną masą. Warto zwrócić uwagę, że atomy tlenu tworzą rodzaj matrycy. Zawiera małe atomy metalu, które są zastępowane w pustkach między nimi. W konsekwencji w mikrostrukturze przeważają wiązania jonowe i nieco mniej wiązania kowalencyjne. Stabilność chemiczną i stabilność uzyskuje się dzięki obecności silnych i trwałych związków chemicznych.

Jak wspomniano powyżej, użycie materiałów ceramicznych jest ograniczone. Wynika to z niedoskonałości kryształów. Sieci krystaliczne mają wiele defektów: pory atomowe, deformacje itp. Wszystko to znacznie osłabia wytrzymałość. Jest tu jednak kilka niuansów. Na przykład, jeśli technologia jest obserwowana podczas produkcji określonego rodzaju ceramiki, całkiem możliwe jest osiągnięcie dobrych wyników w zakresie wytrzymałości. W tym celu niezwykle ważne jest przestrzeganie reżimu temperaturowego i czasu wypalania produktu.

Charakterystyka i właściwości gliny

Glina to skała osadowa, która niezależnie od składu i struktury po zmieszaniu z wodą tworzy tworzywo sztuczne. Po wypaleniu - korpus przypominający kamień. Zwykle mieszanina jest gęsta, składa się głównie z glinokrzemianów. Dość często w glinach występują również skały takie jak kwarc, skaleń, piryt siarkowy, a także wodorotlenki i węglany związków wapnia, magnezu i tytanu.

Kaoliny to najczystsze znane dziś glinki. Składa się prawie w całości z kaolinitu. Po upieczeniu dostaćBiały kolor. Plastyczność niezbędną do przetwarzania uzyskuje się dzięki obecności w strukturze drobnych ziaren materii gliny (0,005 mm). Oczywiście im więcej takiej substancji w składzie, tym większa plastyczność i odwrotnie.

Główne właściwości ceramiczne glinek to:

• plastyczność - odkształcenie bez naruszania integralności;
• łączność;
• skurcz powietrza i ognia;
• odporność na ogień.

Dziś stosuje się różne dodatki rozrzedzające i uszlachetniające, które pozwalają zmieniać właściwości materiału w jednym lub drugim kierunku. Prowadzi to do tego, że produkty ceramiczne stają się jeszcze bardziej poszukiwane i przystępne cenowo.

Schemat technologiczny produkcji

Charakterystyka materiałów ceramicznych wskazuje na możliwość wykorzystania glinek w różnych gałęziach przemysłu. Doprowadziło to do tego, że był duży popyt, a co za tym idzie podaż wzrosła. Zakłady produkcyjne w większości przypadków działają według tego samego schematu:

• wydobycie surowców;
• przygotowanie;
• modelowanie i suszenie;
• Prażenie i wydanie produktu.

Aby zminimalizować koszty, fabryki są zwykle budowane w bezpośrednim sąsiedztwie złoża gliny. Wydobycie odbywa się w sposób otwarty, czyli za pomocą koparki. Następnym krokiem jest przygotowanie masy. Surowce są wzbogacane, kruszone i mieszane do uzyskania jednorodnej masy. Tworzenie przyszłego produktu ceramicznego odbywa się metodami mokrymi i suchymi. W pierwszym przypadku masa jest zwilżona do 25%, aw drugim - nie więcej niż 12%.

W przeszłości często stosowano suszenie naturalne. Jednak wynik zależał w dużej mierze od pogody. Dlatego w deszczu lub w mrozie roślina stoi nieruchomo. Dlatego stosuje się specjalne suszarki (gaz). Najważniejszym krokiem jest strzelanie. Niezwykle ważne jest przestrzeganie technologii, która jest dość złożona. Wiele zależy również od chłodzenia ceramiki. Niedopuszczalny jest gwałtowny spadek temperatury, co może prowadzić do skrzywienia samolotu. Tylko wtedy możesz sprzedawać materiały ceramiczne. Technologia produkcji, jak widać, nie jest prosta, składa się z kilku etapów. Każdy z nich musi być przestrzegany. Jeśli tak się nie stanie, to na półkach sklepu możemy spotkać małżeństwo.

Trochę o wadach ceramiki

Jak już wspomniano, skład materiałów ceramicznych nie jest idealny. W szczególności wpływa to na wytrzymałość produktu glinianego. Wszelkie uszkodzenia mechaniczne mogą objawiać się odpryskiem, pęknięciem itp. Jest to kluczowa wada. Istnieją jednak inne czynniki, które utrudniają szerokie rozpowszechnianie rozważanego przez nas materiału. Jednym z nich jest wysoki koszt. Na przykład płytki ceramiczne na dach wiejskiego domu są doskonałym rozwiązaniem z estetycznego punktu widzenia, ale taka przyjemność będzie bardzo droga.

Jednocześnie jego wygląd utrzyma się nie dłużej niż 5 lat przy odpowiedniej pielęgnacji. W przyszłości następuje blaknięcie, pojawienie się mchu na powierzchni itp. Wraz z tym kruchość i kruchość prowadzą do tego, że wszelkieUszkodzenia mechaniczne mogą spowodować przeciekanie dachu, a niewielu osobom się to spodoba. Oczywiście nowoczesny materiał ceramiczny prezentuje się bardzo efektownie, co osiągnięto dzięki szerokiej fakturze kolorów i wysokiej jakości wykonania. Ale nadal jest drogi, co często skłania do zastanowienia się nad słusznością takiego wyboru.

Podsumuj

Rozważyliśmy podstawowe właściwości materiałów ceramicznych. Na podstawie wszystkich powyższych możemy stwierdzić, że takie produkty mają pewną unikatowość. Polega na tym, że przy braku uszkodzeń mechanicznych wytrzymają bardzo, bardzo długo. Ponadto niezbędny jest również materiał ceramiczny do odlewania ciekłego metalu w fabrykach, ponieważ może on wytrzymać wysokie temperatury.

Jeśli chodzi o życie codzienne, to ceramika bardzo się przydaje. Specjalne naczynia do gotowania w piekarniku, choć przez lata zmieniły swój wygląd, nadal są wykonane z tego materiału. Porcelana mimo swojej wysokiej ceny ma elegancki wygląd i jest po prostu przyjemna dla oka. Dotyczy to również ceramiki, która, jeśli jest właściwie wykonana, jest trudna do odróżnienia od porcelany.

W każdym przypadku należy użyć materiału ceramicznego. Wynika to przede wszystkim z dużych zasobów naturalnej gliny. Jest go naprawdę dużo, a z roku na rok powstaje coraz więcej nowych kamieniołomów do wydobywania tego surowca naturalnego. Drugim ważnym czynnikiem jest przyjazność dla środowiska. Wcześniej ludzie nie mieli takiej możliwościużywać wszelkich szkodliwych dodatków, aby poprawić właściwości wytrzymałościowe produktu. Dziś sytuacja się zmieniła, choć niezbyt krytycznie. Płytki ceramiczne w przeciwieństwie do materiałów syntetycznych nie są szkodliwe dla zdrowia. Dotyczy to również naczyń ceramicznych, które w porównaniu do plastiku, zwłaszcza gdy ten drugi jest podgrzewany, nie wyrządzają żadnej szkody.