Kerámiaanyag: tulajdonságok, gyártástechnológia, alkalmazás

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Az első kerámia már jóval azelőtt megjelent, hogy az emberek megtanulták a fém olvasztását. Ennek bizonyítékai az ősi edények és kancsók, amelyeket a régészek a mai napig találnak. Érdemes megjegyezni, hogy a kerámia anyag egyedülálló tulajdonságokkal rendelkezik, amelyek bizonyos területeken egyszerűen nélkülözhetetlenek. Vessünk egy pillantást a kerámia jellemzőire, beszéljünk a gyártásról és a jellemzőkről.

Általános információ

Szerezzen kerámiatermékeket agyag és szerves adalékanyagokkal készült keverékek szinterezésével. Néha szervetlen vegyületek oxidjait használják. Az első ilyen termékek 5000 évvel ezelőtt jelentek meg. Ez idő alatt a gyártástechnológia jelentősen fejlődött, ma már nagy szilárdságú kerámiatermékek állnak rendelkezésünkre. Építőiparban használják homlokzatburkolatokhoz, padlókhoz, falakhoz stb.

Vannak kerámiák sűrű és porózus szilánkokkal. A legfontosabb különbség a kettő között az, hogy a sűrű szilánk vízálló. Ezek porcelán termékek, padlólapok stb. Porózusszilánk - csempe, kerámia kő, vízelvezető csövek és egyebek.

Előfordulás története

A „kerámia” szó görögül „agyagot” jelent. Természetesen bármilyen termék előállításához valamilyen keveréket használtak. A szükséges anyagokat adták hozzá, attól függően, hogy végül mit kellett beszerezni. Eleinte kézzel, majd valamivel később speciális gépen sajátos formát kapott egy agyagtermék. Ezt követően a kerámiatermékeket kemencékben égetik magas hőmérsékleten.

Sok ország saját gyártási technológiáját használta. Ez vonatkozik a fazekasságra, a festésre és az üvegezésre. Egyiptom az első olyan állam, amely jelentős fejlődést ért el ebben az iparágban. Elsősorban ott a kerámiagyártás alakult ki. A termékek durva és rosszul kevert agyagból készültek, de később a technológia javult. Ma sárga agyagtéglákat találnak, amelyeket állítólag a memphisi piramisok építésekor használtak.

A porcelán megjelenése

A jade-et már régóta használják Kínában. Gyönyörű volt, de meglehetősen törékeny és nehezen kezelhető. Sok évnyi keresgélés után megszületett a megoldás. A porcelán gyártása egyszerűbb. Azonban még itt is voltak árnyalatok. Például a "porcelánkövekben" található csillámot és tsvaokát finom porrá őrölték, és több mint 10 évig tárolták. Ez azért történt, hogy az anyag a lehető legrugalmasabb legyen. ElsőKínában a porcelántermékek magas és hosszúkás edények voltak. Polírozott felületűek és kék vagy sötétzöld színűek. Ez utóbbiakat értékelték a legtöbbre.

Ma úgy tartják, hogy Kína az az állam, ahol a porcelánt a legszélesebb körben forgalmazzák. Ez igaz, bár Európában népszerű volt, de ott később megjelent, és tovább fejlődött a gyártása.

Fő kerámiafajták

Jelenleg az agyagtermékek széles besorolásúak. Tehát a kerámia tárgyak két fő csoportra oszthatók:

• mázatlan kerámia (terrakotta és kerámia);
• mázas (majolika, fajansz, porcelán, samott).

Terakotta - az olasz "sütött földből". A termékek színes agyagból készülnek, és porózus szerkezetűek. A terrakottából vázákat, edényeket, valamint játékokat és csempéket készítenek.

A fazekas kerámia feldolgozása nehezebb. Annak érdekében, hogy vízálló legyen, polírozás szükséges. Ezenkívül a termék festésnek van kitéve. Ehhez a forró sütőben füstölve hagyjuk, amíg teljesen ki nem hűl. Manapság sokféle kerámia, különösen a kerámia rendkívül népszerű. A mindennapi életben tej, ömlesztett anyagok tárolására vagy dekorációra használják.

Ami a második típust illeti - itt a mázas kerámia, porcelán és cserép a legnépszerűbb. Az első drágább és munkaigényesebb a gyártásban, a második praktikus és olcsó. Abban különböznek egymástól, hogy a porcelán termékek tartalmaznakkevesebb agyag és több speciális adalék. Ezenkívül a porcelán fényben áttetsző, ellentétben a cserépedényekkel.

A tűzálló anyagokról

Az agyagkeverékekből készült termékek tűzállóak. A céltól függően 1300-2000 Celsius-fok közötti hőmérsékletet, sőt még magasabb hőmérsékletet is kibírnak. A kerámiák égetéséhez speciális kemencét használnak. A tűzálló anyagokat legszélesebb körben használják a kohászati eljárásokban. Ott nagyolvasztók és egységek tervezésére használják őket.

Elég logikus azt mondani, hogy a hőmérséklet emelkedésével a tűzálló anyag szilárdsága nem vész el, hanem éppen ellenkezőleg, növekszik. Ez a készítményben lévő tűzálló oxidok, szilikátok és boridok miatt érhető el. Szinte mindenhol használják, ahol magas hőmérsékletű folyamatok zajlanak. Nagyon gyakran öntött formában találhatók, azaz egy adott termék, például tégla formájában. Ritkán szükséges formázatlan, por alakú tűzálló anyagok használata.

Kerámia az építőiparban

A kerámia anyagok előnye, hogy gyakorlatilag korlátlan a készletük. Az ilyen termékek könnyű gyártása és tartóssága mellett ma már nélkülözhetetlen az építőiparban. Ha falanyagokat vesszük, akkor itt az agyagtégla foglalja el a vezető helyet.

Ugyanez vonatkozik a kerámialapokra is, amelyek a polimerek megjelenése ellenére sem veszítenek teret. Még mindig használják magas páratartalmú és hőmérsékletű helyiségek felszerelésére. A burkolóanyagok közöttAz expandált agyag az első helyet foglalja el.

Az elmúlt néhány évben az üreges kerámiatömbök és -téglák gyártása 4%-kal nőtt. Előállításuk minimális változtatást igényel a téglagyárakban és -gyárakban, miközben a költségek az értékesítés első évében megtérülnek. Külföldön az üreges kerámia régóta vezető pozíciót foglal el, és sokkal jobban értékesítik, mint a közönséges téglákat.

Speciális kerámiaanyagok

Az ilyen termékek közé tartoznak a szaniter- és csatornacsövek. Az első három nagy csoportra osztható:

• kemény fajanszból (porózus szilánk);
• higiéniai porcelán (szinterezett szilánk);
• félporcelán (félig sült szilánk).

A szaniterekkel szemben támasztott fő követelmény a mechanikai sérülésekkel szembeni ellenállás, a hőállóság. A receptet szigorú sorrendben kell követni, ugyanez vonatkozik a technológiára is. Csak professzionális kerámia kemencét és kiváló minőségű alapanyagokat használnak. A szaniter termékek közé tartozik a mosdókagyló, WC-kagyló, kád, radiátor stb. A termék minőségének ellenőrzésének biztos módja, ha finoman megérinti a házat. A hangnak tisztanak és csörgő mentesnek kell lennie. Ez azt jelzi, hogy a megfelelő hőmérsékleten éget és nincs repedés.

A csatornacsöveknek sűrű, szinterezett szilánkkal kell rendelkezniük. A kerámia csövek 150-600 mm átmérőjűek. Általában kívül-belül üvegezett. Az ilyen termékeket jellemziknagy ellenállás az agresszív környezettel és a szórt elektromos árammal szemben. Mérsékelten árúak, így megfizethetőbbek.

A kerámiák fizikai és kémiai tulajdonságai

Mint fentebb említettük, minden termék két nagy csoportra osztható: sűrű és porózus. Sűrűnek vízabszorpciós együtthatója kevesebb, mint 5%, porózus - 5% vagy több. Az utolsó csoportba a következő termékek tartoznak: agyagtégla (porózus és üreges), üreges falkövek, burkolócserepek, tetőcserepek. Sűrű kerámia termékek - úttégla és padlólap. Porózus és sűrű kerámia egyaránt megtalálható a szaniteriparban.

Ha már a fizikai és kémiai tulajdonságokról beszélünk, nem lehet figyelmen kívül hagyni a kerámia legfontosabb hátrányát. Más anyagokhoz képest megnövekedett törékenységből áll. Ennek ellenére a magas rendelkezésre állás és a sokoldalúság miatt ez az anyag az egyik legnépszerűbb termék számos iparágban, sőt a mindennapi életben is. A modern technológiák lehetővé teszik a sima felület elérését közvetlenül az égetés után. Ha egy bizonyos színt szeretne elérni, adjon hozzá vas- vagy kob alt-oxidokat.

A mikrostruktúra jellemzői

Hevítéskor a kerámia fokozatosan folyékony lesz. Számos egyszerű és összetett vegyület különbözteti meg. Lehűléskor kristályosodás következik be. Tiszta kristályok kiválásában nyilvánul meg, amelyek mérete megnövekszik. Amikor a massza megszilárdul, kialakul a szerkezetbenmikrokonglomerátum. Ebben a mullitszemcséket egy megszilárdult tömeg cementálja. Érdemes figyelni, hogy az oxigénatomok egyfajta mátrixot alkotnak. Kis fématomokat tartalmaz, amelyek a köztük lévő üregekben kicserélődnek. Következésképpen a mikroszerkezetben az ionos kötések dominálnak, és valamivel kevésbé kovalens kötések. A kémiai stabilitást és stabilitást erős és tartós kémiai vegyületek jelenléte biztosítja.

Amint fentebb említettük, a kerámia anyagok használata korlátozott. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a kristályok tökéletlenek. A kristályrácsoknak számos hibája van: atomi méretű pórusok, deformációk stb. Mindez jelentősen rontja a szilárdságot. Azonban van itt néhány árnyalat. Például, ha egy bizonyos típusú kerámia gyártása során megfigyelik a technológiát, nagyon lehetséges jó eredményeket elérni a szilárdság terén. Ehhez rendkívül fontos betartani a hőmérsékleti rendszert és a termék égetésének időtartamát.

Az agyag jellemzői és tulajdonságai

Az agyag üledékes kőzet, amely összetételétől és szerkezetétől függetlenül vízzel keverve képlékeny anyagot képez. Tüzelés után - kőszerű test. A keverék általában sűrű, többnyire alumínium-szilikátokból áll. Az agyagokban gyakran előfordulnak olyan kőzetek is, mint a kvarc, földpát, kén-pirit, valamint kalcium-, magnézium- és titánvegyületek hidroxidjai és karbonátjai.

A kaolinok a ma ismert legtisztább agyagok. Szinte teljes egészében kaolinitből áll. Pörkölés után kapFehér szín. A feldolgozáshoz szükséges plaszticitás a szerkezetben lévő finom agyagszemcsék (0,005 mm) révén érhető el. Természetesen minél több ilyen anyag van a készítményben, annál nagyobb a plaszticitás, és fordítva.

Az agyagok fő kerámiai tulajdonságai a következők:

• plaszticitás - deformáció az integritás megsértése nélkül;
• csatlakozás;
• levegő- és tűzzsugorodás;
• tűzállóság.

Ma már különféle hígító és dúsító adalékokat használnak, amelyek lehetővé teszik az anyag tulajdonságainak egyik vagy másik irányba történő megváltoztatását. Ez ahhoz a tényhez vezet, hogy a kerámiatermékek még keresettebbé és megfizethetőbbé válnak.

Gyártástechnológiai séma

A kerámia anyagok jellemzői jelzik az agyagok felhasználásának lehetőségét különböző iparágakban. Ez oda vezetett, hogy nagy volt a kereslet, és ennek következtében nőtt a kínálat. A gyártóüzemek a legtöbb esetben ugyanazon minta szerint működnek:

• nyersanyag kitermelés;
• előkészítés;
• formálás és szárítás;
• pörkölés és termékkiadás.

A költségek minimalizálása érdekében a gyárakat általában az agyaglelőhely közvetlen közelében építik. A bányászatot nyitott módon, azaz kotrógéppel végzik. A következő lépés a massza elkészítése. A nyersanyagokat dúsítjuk, összetörjük és homogén masszává keverjük. A jövőbeli kerámiatermék kialakítása nedves és száraz módszerekkel történik. Az első esetben a masszát 25% -ig nedvesítjük, a másodikban pedig legfeljebb 12%.

Régebben gyakran használták a természetes szárítást. Az eredmény azonban nagyban függött az időjárástól. Ezért esőben vagy hidegben a növény egy helyben áll. Ezért speciális szárítókat (gázt) használnak. A legkritikusabb lépés a kilövés. Rendkívül fontos a technológia betartása, amely meglehetősen összetett. Sok múlik a kerámiák hűtésén is. Éles hőmérsékletcsökkenés nem megengedett, ami a sík görbületéhez vezethet. Csak ezután értékesíthet kerámia anyagokat. A gyártási technológia, mint látható, nem egyszerű, több szakaszból áll. Mindegyiket követni kell. Ha ez nem történik meg, akkor az üzlet polcain találkozhatunk a házassággal.

Egy kicsit a kerámia hátrányairól

Amint már említettük, a kerámia anyagok összetétele nem ideális. Ez különösen befolyásolja az agyagtermék szilárdságát. Minden mechanikai sérülés forgácsként, repedésként stb. nyilvánulhat meg. Ez a fő hátrány. De vannak más tényezők is, amelyek hátráltatják az általunk vizsgált anyag széles körű terjesztését. Az egyik a magas költségek. Például egy vidéki ház tetejére készült kerámia cserép esztétikai szempontból kiváló megoldás, de egy ilyen öröm nagyon drága lesz.

Ugyanakkor megjelenése megfelelő gondozás mellett legfeljebb 5 évig tart. A jövőben előfordul a fakulás, a moha megjelenése a felületen stb. Ezzel együtt a törékenység és a ridegség arra a tényre vezet, hogy bármelymechanikai sérülések miatt a tető szivároghat, és ez keveseknek fog tetszeni. Természetesen a modern kerámia anyag nagyon lenyűgözőnek tűnik, ami a színek széles textúrájának és a kiváló minőségű kidolgozásnak köszönhető. De még mindig drága, ami gyakran elgondolkodtat egy ilyen választás helyénvalóságán.

Összegzés

Figyelembe vettük a kerámia anyagok alapvető tulajdonságait. A fentiek alapján arra a következtetésre juthatunk, hogy az ilyen termékek egyediek. Ez abban rejlik, hogy mechanikai sérülés hiányában nagyon-nagyon sokáig bírják. Emellett a folyékony fém gyári öntéséhez szükséges kerámiaanyag is nélkülözhetetlen, mert ellenáll a magas hőmérsékletnek.

Ami a mindennapi életet illeti, akkor a kerámia nagyon jól jön. A sütőben való főzéshez használt speciális ételek, bár az évek során megváltoztatták megjelenésüket, még mindig ebből az anyagból készülnek. A porcelán magas költsége ellenére elegáns megjelenésű, és egyszerűen kellemes a szemnek. Ez vonatkozik a cserépedényekre is, amelyeket megfelelő kivitelezés esetén nehéz megkülönböztetni a porcelántól.

Minden esetben kerámia anyagot kell használni. Ez elsősorban a természetes agyag nagy készleteinek köszönhető. Valóban sok van belőle, és évről évre egyre több új kőbányát alakítanak ki ennek a természeti erőforrásnak a kitermelésére. A második fontos tényező a környezetbarátság. Korábban az embereknek nem volt lehetőségükbármilyen káros adalékot használjon a termék szilárdsági jellemzőinek javítására. Mára a helyzet megváltozott, bár nem túl kritikusan. A kerámia burkolólapok a szintetikus anyagokkal ellentétben nem károsak az egészségre. Ez vonatkozik a kerámia edényekre is, amelyek a műanyaghoz képest, főleg ha az utóbbit melegítik, egyáltalán nem ártanak.