Keramički materijal: svojstva, tehnologija proizvodnje, primjena

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Prva keramika pojavila se mnogo prije nego što su ljudi naučili topiti metal. Drevni lonci i vrčevi koje arheolozi pronalaze do danas su dokaz za to. Vrijedi napomenuti da keramički materijal ima jedinstvena svojstva koja ga čine jednostavno nezamjenjivim u nekim područjima. Hajde da sa vama pogledamo karakteristike keramike, pričamo o njenoj proizvodnji i karakteristikama.

Opće informacije

Dobijte keramičke proizvode sinteriranjem gline i mješavine s organskim aditivima. Ponekad se koriste oksidi neorganskih jedinjenja. Prvi takvi proizvodi pojavili su se prije 5.000 godina. Za to vrijeme tehnologija proizvodnje je značajno poboljšana, a danas su nam dostupni keramički proizvodi visoke čvrstoće. Koriste se u građevinarstvu za oblaganje fasada, podova, zidova itd.

Postoje keramika sa gustom i poroznom krhotinom. Ključna razlika između njih je ta što je gusta krhotina vodootporna. To su proizvodi od porculana, podne pločice itd. Poroznikrhotina - pločice, keramički kamen, drenažne cijevi i ostalo.

Historija pojave

Riječ "keramika" na grčkom znači "glina". Naravno, za izradu bilo kojeg proizvoda korištena je neka vrsta mješavine. U njega su dodavani potrebni materijali, u zavisnosti od toga šta je na kraju trebalo da se dobije. U početku, ručno, a nešto kasnije i na posebnoj mašini, proizvodu od gline dat je poseban oblik. Nakon toga, keramički proizvodi se peku u pećima na visokim temperaturama.

Mnoge zemlje su koristile sopstvene proizvodne tehnologije. Ovo se odnosi na keramiku, farbanje i glaziranje. Egipat se smatra prvom državom koja je postigla značajan razvoj ove industrije. Tamo je na prvom mjestu 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. Porcelan je lakši za proizvodnju. Međutim, i ovdje je bilo nijansi. Na primjer, 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. PrvoPorcelanski proizvodi u Kini bili su visoke i izdužene posude. Imale su uglačanu površinu i plavu ili tamno zelenu boju. Potonji su bili najviše cijenjeni.

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

Glavne vrste grnčarije

Trenutno, proizvodi od gline imaju široku klasifikaciju. Dakle, grnčarski predmeti se mogu podijeliti u dvije glavne grupe:

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

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

Grnčariju je teže obraditi. Kako bi bio vodootporan, potrebno je poliranje. Nadalje, proizvod je podvrgnut bojenju. Da biste to učinili, ostavlja se u zagrijanoj pećnici na dimu dok se potpuno ne ohladi. Danas su mnoge vrste keramike, posebno grnčarije, izuzetno popularne. Koristi se u svakodnevnom životu za skladištenje mleka, rasutih materijala ili kao dekor.

Što se tiče druge vrste - glazirana keramika, porcelan i fajansa su ovde 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 specijalnih dodataka. Osim toga, porcelan je proziran na svjetlu, za razliku od zemljanog posuđa.

O vatrostalnim materijalima

Proizvodi napravljeni od mješavine gline su vatrostalni. Ovisno o namjeni, mogu izdržati temperature od 1.300 do 2.000 stepeni Celzijusa, pa i više. Koristi se posebna peć za pečenje keramike. Vatrostalni materijali se najčešće koriste u metalurškom procesu. Tamo se koriste za projektovanje visokih peći i jedinica.

Sasvim je logično reći da se sa povećanjem temperature čvrstoća vatrostalnog materijala ne gubi, već se, naprotiv, povećava. To se postiže zbog prisustva vatrostalnih oksida, silikata i borida u sastavu. Koriste se gotovo svugdje gdje se odvijaju visokotemperaturni procesi. Vrlo često se nalaze oblikovane, 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 praktično neograničene. Uz jednostavnost proizvodnje i visoku trajnost takvog proizvoda, danas je nezamjenjiv u građevinskoj industriji. Ako uzmemo zidne materijale, onda glinena cigla ovdje zauzima vodeću poziciju.

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

Proteklih nekoliko godina, proizvodnja šupljih keramičkih blokova i cigli porasla je za 4%. Njihova proizvodnja zahtijeva minimalne promjene u ciglanama i fabrikama, dok se troškovi isplate već u prvoj godini prodaje. U inostranstvu je šuplja keramika odavno zauzela vodeću poziciju i prodaje se mnogo bolje od obične cigle.

Specijalni keramički materijali

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

• od tvrdog fajansa (porozna krhotina);
• sanitarni porculan (sinterovana krhotina);
• polu-porculan (polupečena krhotina).

Glavni zahtjevi za sanitarije su otpornost na mehanička oštećenja, otpornost na toplinu. Recept se mora poštovati po strogom redu, isto važi i za tehnologiju. Koriste se samo profesionalna keramička peć i visokokvalitetne sirovine. Sanitarni proizvodi uključuju umivaonike, wc školjke, kade, radijatore itd. Siguran način da provjerite kvalitet proizvoda je lagani udarci po kućištu. Zvuk bi trebao biti čist i bez zveckanja. Ovo ukazuje na pečenje na ispravnoj temperaturi i bez pukotina.

Što se tiče kanalizacionih cijevi, one moraju imati gustu sinterovanu krhotinu. Keramičke cijevi se proizvode prečnika 150-600 mm. Obično zastakljena i iznutra i izvana. Takvi proizvodi su karakterističnivisoka otpornost na agresivno okruženje i lutajuću električnu struju. Umjerene su cijene, što ih čini pristupačnijim.

Fizička i hemijska svojstva keramike

Kao što je gore navedeno, svi proizvodi se mogu podijeliti u dvije široke grupe: gusti i porozni. Gusti imaju koeficijent upijanja vode manji od 5%, porozni - 5% ili više. U posljednju grupu spadaju sljedeći proizvodi: glinene cigle (porozne i šuplje), šuplji zidni kamen, obloženi crijep, crijep. Gusti keramički proizvodi - cestovne cigle i podne pločice. I porozna i gusta keramika se nalazi u sanitarnoj industriji.

Kad smo već kod fizičkih i hemijskih svojstava, nemoguće je ne istaći ključni nedostatak keramike. Sastoji se od povećane krhkosti u odnosu na druge materijale. Ipak, visoka dostupnost i svestranost čine ovaj materijal jednim od najpopularnijih u mnogim industrijama, pa čak iu svakodnevnom životu. Moderne tehnologije omogućavaju postizanje glatke površine odmah nakon pečenja. Ako želite postići određenu boju, dodajte okside željeza ili kob alta.

Karakteristike mikrostrukture

Kada se zagrije, keramika postepeno postaje tečna. 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 čine neku vrstu matrice. Sadrži male atome metala koji se zamjenjuju u prazninama između njih. Posljedično, u mikrostrukturi prevladavaju ionske veze, a nešto manje kovalentne veze. Hemijska stabilnost i stabilnost postižu se prisustvom jakih i izdržljivih hemijskih jedinjenja.

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, izuzetno je važno pridržavati se temperaturnog režima i trajanja pečenja proizvoda.

Karakteristike i svojstva gline

Glina je sedimentna stijena koja, bez obzira na sastav i strukturu, kada se pomiješa s vodom, formira plastični materijal. Nakon pucanja - tijelo nalik kamenu. Obično je smjesa gusta, uglavnom se sastoji od aluminosilikata. Često se u glinama nalaze i stene poput kvarca, feldspata, sumpornog pirita, kao i hidroksidi i karbonati kalcijuma, magnezijuma i titanijuma.

Kaolini su najčistija glina poznata danas. Gotovo u potpunosti sastavljen od kaolinita. Nakon pečenja dobitiBijela boja. Plastičnost potrebna za obradu postiže se prisustvom sitnih zrna glinene materije (0,005 mm) u strukturi. Naravno, što je više takve supstance 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 omogućavaju 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 upotrebe gline u raznim industrijama. To je dovelo do činjenice da je postojala velika potražnja, a samim tim i povećana ponuda. Proizvodni pogoni u većini slučajeva rade po istom obrascu:

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

Da bi se minimizirali troškovi, fabrike se obično grade u neposrednoj blizini ležišta gline. Rudarstvo se obavlja 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. Međutim, rezultat je u velikoj mjeri ovisio o vremenskim prilikama. Stoga, na kiši ili hladnoći, biljka miruje. Zbog toga se koriste posebne sušare (plin). Najkritičniji korak je pucanje. Izuzetno je važno pridržavati se tehnologije koja je prilično složena. Mnogo zavisi i od hlađenja keramike. Oštar pad temperature nije dozvoljen, što može dovesti do zakrivljenosti aviona. Tek tada možete prodavati keramičke materijale. Tehnologija proizvodnje, kao što vidite, nije jednostavna, sastoji se od nekoliko faza. Svaki od njih se mora pratiti. Ako se to ne dogodi, onda na policama dućana 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 manifestovati kao iver, pukotina itd. Ovo je ključni nedostatak. Ali postoje i drugi faktori koji ometaju široko širenje materijala koji razmatramo. Jedna od njih je visoka cijena. Na primjer, keramičke pločice za krov seoske kuće su odlično rješenje sa estetske tačke gledišta, ali će takav užitak biti vrlo skup.

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

Summarize

Razmatrali smo osnovna svojstva keramičkih materijala. Na osnovu svega navedenog, možemo zaključiti da ovakvi proizvodi imaju neku posebnost. Leži u činjenici da će u odsustvu mehaničkih oštećenja trajati jako, jako dugo. Osim toga, neizostavan je i keramički materijal za livenje tečnog metala u fabrikama, jer može da izdrži visoke temperature.

Što se tiče svakodnevnog života, onda keramika dobro dođe. Specijalno posuđe za kuvanje u rerni, iako je tokom godina menjalo izgled, i dalje se pravi od ovog materijala. Porculan, uprkos visokoj cijeni, ima elegantan izgled i jednostavno je ugodan za oko. Ovo se odnosi i na zemljano posuđe koje je, ako je pravilno izvedeno, teško razlikovati od porcelana.

U svakom slučaju, keramički materijal se mora koristiti. To je prvenstveno zbog velikih rezervi prirodne gline. Zaista ga ima mnogo, a svake godine se razvija sve više novih kamenoloma za vađenje ovog prirodnog resursa. Drugi važan faktor je ekološka prihvatljivost. Ranije ljudi nisu imali prilikukoristite sve štetne aditive za poboljšanje karakteristika čvrstoće proizvoda. Danas se situacija promijenila, ali ne previše kritično. Keramičke pločice, za razliku od sintetičkih materijala, nisu štetne po zdravlje. Ovo se odnosi i na keramičko posuđe koje u poređenju sa plastičnim, posebno ako se zagreva, nimalo ne šteti.