Keraamimateriaali: ominaisuudet, valmistustekniikka, sovellus

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-17 10:26

Ensimmäinen keramiikka ilmestyi kauan ennen kuin ihmiset oppivat sulattamaan metallia. Muinaiset kattilat ja kannut, joita arkeologit löytävät tähän päivään asti, ovat todiste tästä. On syytä huomata, että keraamisella materiaalilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka tekevät siitä yksinkertaisesti välttämättömän joillakin alueilla. Katsotaanpa kanssasi keramiikan ominaisuuksia, puhutaan sen tuotannosta ja ominaisuuksista.

Yleistä tietoa

Hanki keraamisia tuotteita sintraamalla savea ja seoksia orgaanisten lisäaineiden kanssa. Joskus käytetään epäorgaanisten yhdisteiden oksideja. Ensimmäiset tällaiset tuotteet ilmestyivät 5000 vuotta sitten. Tänä aikana tuotantotekniikka on parantunut merkittävästi, ja tänään meillä on saatavilla korkealujuuskeraamisia tuotteita. Niitä käytetään rakentamisessa julkisivujen verhoiluun, lattioihin, seiniin jne.

On keramiikkaa, jossa on tiheä ja huokoinen sirpale. Tärkein ero näiden kahden välillä on, että tiheä sirpale on vedenpitävä. Näitä ovat posliinituotteet, lattialaatat jne. Huokoinensirpale - laatat, keraaminen kivi, viemäriputket ja paljon muuta.

Esiintymishistoria

Sana "keramiikka" tarkoittaa kreikaksi "savea". Luonnollisesti minkä tahansa tuotteen valmistukseen käytettiin jonkinlaista seosta. Siihen lisättiin tarvittavat materiaalit sen mukaan, mitä lopulta tarvittiin saada. Aluksi käsin ja hieman myöhemmin erikoiskoneella savituotteelle annettiin erityinen muoto. Tämän jälkeen keraamiset tuotteet poltetaan uuneissa korkeissa lämpötiloissa.

Monet maat käyttivät omia tuotantotekniikoitaan. Tämä koskee keramiikkaa, maalausta ja lasitusta. Egyptiä pidetään ensimmäisenä v altiona, joka on saavuttanut merkittävän kehityksen tällä alalla. Siellä keramiikan tuotanto aloitettiin alun perin. Tuotteet valmistettiin karkeasta ja huonosti sekoittuneesta savesta, mutta myöhemmin tekniikka parani. Nykyään löydetään keltaisia savitiiliä, joita väitetään käytetyn Memphisin pyramidien rakentamisessa.

Posliinin tulo

Jadea on käytetty Kiinassa pitkään. Se oli kaunis, mutta melko hauras ja vaikea käsitellä. Useiden vuosien etsinnän jälkeen ratkaisu löytyi. Posliini on helpompi valmistaa. Tässäkin oli kuitenkin vivahteita. Esimerkiksi "posliinikivistä" löytyneet kiille ja tsvaoka jauhettiin hienoksi jauheeksi ja säilytettiin yli 10 vuotta. Tämä tehtiin, jotta materiaalista tulisi mahdollisimman joustava. EnsimmäinenPosliinituotteet Kiinassa olivat korkeita ja pitkänomaisia astioita. Niissä oli kiillotettu pinta ja sininen tai tummanvihreä väri. Jälkimmäisiä arvostettiin eniten.

Nykyään uskotaan, että Kiina on v altio, jossa posliinia levitettiin laajimmin. Tämä on totta, vaikka se oli suosittu Euroopassa, mutta se ilmestyi sinne myöhemmin ja sen tuotanto kehittyi pidempään.

Tärkeimmät keramiikkatyypit

Tällä hetkellä savituotteilla on laaja luokitus. Keramiikkaesineet voidaan siis jakaa kahteen pääryhmään:

• lasittamaton keramiikka (terrakotta ja keramiikka);
• lasitettu (majolika, fajanssi, posliini, fireclay).

Terrakotta - italialaisesta "leivotusta maasta". Tuotteet on valmistettu värillisestä savesta ja niillä on huokoinen rakenne. Terrakottasta valmistetaan maljakoita, astioita sekä leluja ja laattoja.

Keraamikeramiikka on vaikeampi käsitellä. Jotta se olisi vedenpitävä, se on kiillotettava. Lisäksi tuote värjätään. Tätä varten se jätetään kuumaan uuniin savussa, kunnes se jäähtyy kokonaan. Nykyään monet keramiikkatyypit, erityisesti keramiikka, ovat erittäin suosittuja. Sitä käytetään jokapäiväisessä elämässä maidon, bulkkimateriaalien säilytykseen tai koristeena.

Mitä tulee toiseen tyyppiin - lasitettu keramiikka, posliini ja keramiikka ovat suosituimpia täällä. Ensimmäinen on kalliimpi ja työvoimav altaisempi tuotannossa, toinen on käytännöllinen ja halpa. Ne eroavat toisistaan siinä, että posliinituotteet sisältävätvähemmän savea ja enemmän erityisiä lisäaineita. Lisäksi posliini on valossa läpikuultava, toisin kuin keramiikka.

Tulenkestävästä materiaalista

Saviseoksesta valmistetut tuotteet ovat tulenkestäviä. Käyttötarkoituksesta riippuen ne kestävät 1 300 - 2 000 celsiusasteen lämpötiloja ja jopa korkeampia. Keramiikan polttamiseen käytetään erityistä uunia. Tulenkestäviä materiaaleja käytetään yleisimmin metallurgisessa prosessissa. Siellä niitä käytetään masuunien ja yksiköiden suunnitteluun.

On aivan loogista sanoa, että lämpötilan noustessa tulenkestävän aineen lujuus ei häviä, vaan päinvastoin kasvaa. Tämä saavutetaan tulenkestävien oksidien, silikaattien ja boridien läsnäolon ansiosta koostumuksessa. Niitä käytetään lähes kaikkialla, missä tapahtuu korkean lämpötilan prosesseja. Hyvin usein ne löytyvät valettuina, toisin sanoen tietyn tuotteen, esimerkiksi tiilen, muodossa. Harvoin on tarpeen käyttää muotoilemattomia tulenkestäviä jauhemuotoisia aineita.

Keramiikka rakentamisessa

Keraamisten materiaalien etuna on, että niiden varastot ovat käytännössä rajattomat. Tällaisen tuotteen tuotannon helppouden ja korkean kestävyyden lisäksi se on nykyään välttämätön rakennusteollisuudessa. Jos otamme seinämateriaalit, savitiili on tässä johtavassa asemassa.

Sama pätee keraamisiin laattoihin, jotka polymeerien ulkonäöstä huolimatta eivät menetä jalansijaa. Sitä käytetään edelleen korkean kosteuden ja lämpötilan huoneiden varustamiseen. Pintamateriaalien joukossapaisutettu savi ottaa ensimmäisen sijan.

Viime vuosien aikana onttojen keraamisten lohkojen ja tiilien tuotanto on kasvanut 4 %. Niiden tuotanto vaatii minimaalisia muutoksia tiilitehtaissa ja tehtaissa, kun taas kustannukset maksavat itsensä takaisin ensimmäisenä myyntivuonna. Ulkomailla onttokeramiikka on jo pitkään ottanut johtavan aseman ja sitä myydään paljon paremmin kuin tavallisia tiiliä.

Erikoiskeraamiset materiaalit

Tällaisia tuotteita ovat mm. saniteetti- ja viemäriputket. Ensimmäiset on jaettu kolmeen suureen ryhmään:

• kovasta fajanssista (huokoinen sirpale);
• sanitary china (sintrattu sirpale);
• puoliposliini (puolipaistettu sirpale).

Saniteettitavaroiden päävaatimukset ovat mekaanisten vaurioiden kestävyys, lämmönkestävyys. Reseptiä on noudatettava tiukassa järjestyksessä, sama pätee tekniikkaan. Käytetään vain ammattimaista keraamista uunia ja korkealaatuisia raaka-aineita. Saniteettituotteita ovat lavuaarit, wc-astiat, kylpyammeet, patterit jne. Varma tapa tarkistaa tuotteen laatu on koputtaa kevyesti koteloa. Äänen tulee olla selkeää ja ilman helismiä. Tämä osoittaa, että poltto tapahtuu oikeassa lämpötilassa eikä halkeamia.

Mitä viemäriputkiin tulee, niissä on oltava tiheä sintrattu sirpale. Keraamisia putkia valmistetaan halkaisij altaan 150-600 mm. Yleensä lasitettu sekä sisältä että ulkoa. Tällaisille tuotteille on tunnusomaistakorkea vastustuskyky aggressiivista ympäristöä ja hajavirtaa vastaan. Ne ovat kohtuuhintaisia, mikä tekee niistä edullisempia.

Keraamisten fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet

Kuten edellä todettiin, kaikki tuotteet voidaan jakaa kahteen laajaan ryhmään: tiheät ja huokoiset. Tiheiden veden absorptiokerroin on alle 5%, huokoisten - 5% tai enemmän. Viimeiseen ryhmään kuuluvat seuraavat tuotteet: savitiilet (huokoiset ja ontot), ontot seinäkivet, päällystiilet, kattotiilet. Tiheät keraamiset tuotteet - tietiilet ja lattialaatat. Saniteettiteollisuudesta löytyy sekä huokoista että tiheää keramiikkaa.

Fysikaalisista ja kemiallisista ominaisuuksista puhuttaessa on mahdotonta olla huomioimatta keramiikan keskeistä haittaa. Se koostuu lisääntyneestä hauraudesta muihin materiaaleihin verrattuna. Siitä huolimatta korkea saatavuus ja monipuolisuus tekevät tästä materiaalista yhden suosituimmista monilla toimialoilla ja jopa jokapäiväisessä elämässä. Nykyaikaiset tekniikat mahdollistavat sileän pinnan saamisen heti polton jälkeen. Jos haluat saavuttaa tietyn värin, lisää raudan tai koboltin oksideja.

Mikrorakenteen ominaisuudet

Kuumutettuna keramiikka muuttuu vähitellen nestemäiseksi. Se erottuu suuresta määrästä yksinkertaisia ja monimutkaisia yhdisteitä. Jäähtyessä tapahtuu kiteytymistä. Se ilmenee puhtaiden kiteiden saostumisena, joiden koko kasvaa. Kun massa kovettuu, se muodostuu rakenteeseenmikrokonglomeraatti. Siinä mulliittirakeita sementoi kovettunut massa. Kannattaa kiinnittää huomiota siihen, että happiatomit muodostavat eräänlaisen matriisin. Se sisältää pieniä metalliatomeja, jotka korvataan niiden välissä olevissa onteloissa. Näin ollen mikrorakenteessa vallitsevat ionisidokset ja hieman vähemmän kovalenttiset sidokset. Kemiallinen stabiilius ja stabiilisuus saavutetaan vahvojen ja kestävien kemiallisten yhdisteiden avulla.

Kuten edellä mainittiin, keraamisten materiaalien käyttö on rajoitettua. Tämä johtuu siitä, että kiteet ovat epätäydellisiä. Kristallihilassa on monia vikoja: atomikokoisia huokosia, muodonmuutoksia jne. Kaikki tämä heikentää merkittävästi lujuutta. Tässä on kuitenkin joitain vivahteita. Esimerkiksi, jos tekniikkaa noudatetaan tietyn tyyppisen keramiikan valmistuksen aikana, on täysin mahdollista saavuttaa hyviä lujuustuloksia. Tätä varten on erittäin tärkeää noudattaa lämpötila-asetusta ja tuotteen polton kestoa.

Saven ominaisuudet

Savi on sedimenttikivi, joka koostumuksesta ja rakenteesta riippumatta muodostaa veteen sekoitettuna muovimateriaalin. Ammun jälkeen - kivimainen runko. Yleensä seos on tiivistä, koostuu enimmäkseen alumiinisilikaateista. Melko usein savesta löytyy myös kiviä, kuten kvartsia, maasälpää, rikkipyriittejä sekä kalsium-, magnesium- ja titaaniyhdisteiden hydroksideja ja karbonaatteja.

Kaoliinit ovat puhtaimpia nykyään tunnettuja savea. Koostuu lähes kokonaan kaoliniitista. Paahtamisen jälkeen saaValkoinen väri. Prosessoinnin vaatima plastisuus saavutetaan rakenteessa olevien hienojen savirakeiden (0,005 mm) ansiosta. Luonnollisesti mitä enemmän tällaista ainetta koostumuksessa on, sitä suurempi on plastisuus ja päinvastoin.

Savien tärkeimmät keraamiset ominaisuudet ovat:

• plastisuus - muodonmuutos eheyttä rikkomatta;
• yhteys;
• ilman ja tulen kutistuminen;
• palonkestävyys.

Nykyään käytetään erilaisia ohentavia ja rikastavia lisäaineita, jotka mahdollistavat materiaalin ominaisuuksien muuttamisen suuntaan tai toiseen. Tämä johtaa siihen, että keramiikkatuotteista tulee entistä enemmän kysyttyjä ja edullisia.

Teknologinen tuotantosuunnitelma

Keraamisten materiaalien ominaisuudet viittaavat mahdollisuuteen käyttää savea eri teollisuudenaloilla. Tämä johti siihen, että kysyntää oli suuri, ja sen seurauksena tarjonta kasvoi. Tuotantolaitokset toimivat useimmissa tapauksissa saman kaavan mukaan:

• raaka-aineiden louhinta;
• valmistelut;
• muotoilu ja kuivaus;
• paahtaminen ja tuotteen julkaisu.

Kustannusten minimoimiseksi tehtaita rakennetaan yleensä saviesiintymän välittömään läheisyyteen. Kaivostoiminta suoritetaan avoimella tavalla, eli kaivinkoneella. Seuraava vaihe on massan valmistaminen. Raaka-aineet rikastetaan, murskataan ja sekoitetaan homogeeniseksi massaksi. Tulevan keraamisen tuotteen muodostus suoritetaan märkä- ja kuivamenetelmin. Ensimmäisessä tapauksessa massa kostutetaan 25%:iin ja toisessa - enintään 12%.

Aiemmin käytettiin usein luonnollista kuivausta. Tulos riippui kuitenkin pitkälti säästä. Siksi sateessa tai kylmässä kasvi seisoo paikallaan. Siksi käytetään erityisiä kuivaimia (kaasu). Kriittisin vaihe on ampuminen. On erittäin tärkeää noudattaa tekniikkaa, joka on melko monimutkaista. Paljon riippuu myös keramiikan jäähdytyksestä. Jyrkkä lämpötilan lasku ei ole sallittu, mikä voi johtaa tason kaareutumiseen. Vain silloin voit myydä keraamisia materiaaleja. Tuotantotekniikka, kuten näet, ei ole yksinkertainen, se koostuu useista vaiheista. Jokaista niistä on noudatettava. Jos näin ei tapahdu, myymälän hyllyillä voimme tavata avioliiton.

Hieman keramiikan haitoista

Kuten jo mainittiin, keraamisten materiaalien koostumus ei ole ihanteellinen. Tämä vaikuttaa erityisesti savituotteen lujuuteen. Kaikki mekaaniset vauriot voivat ilmetä lastuina, halkeamia jne. Tämä on keskeisin haittapuoli. Mutta on myös muita tekijöitä, jotka estävät tarkastelemamme materiaalin laajan levittämisen. Yksi niistä on korkea hinta. Esimerkiksi keraamiset tiilet maalaistalon katolle ovat erinomainen ratkaisu esteettisestä näkökulmasta, mutta tällainen ilo tulee olemaan erittäin kallista.

Samaan aikaan sen ulkonäkö kestää enintään 5 vuotta asianmukaisella hoidolla. Tulevaisuudessa tapahtuu haalistumista, sammaleen ilmestymistä pinnalle jne. Tämän ohella hauraus ja hauraus johtavat siihen, että mikä tahansamekaaniset vauriot voivat aiheuttaa katon vuotamisen, ja harvat ihmiset pitävät siitä. Tietenkin moderni keraaminen materiaali näyttää erittäin vaikuttav alta, mikä saavutetaan laajan värirakenteen ja korkealaatuisen työn ansiosta. Mutta se on silti kallista, mikä saa usein miettimään tällaisen valinnan asianmukaisuutta.

Yhteenveto

Olemme ottaneet huomioon keraamisten materiaalien perusominaisuudet. Kaiken edellä olevan perusteella voimme päätellä, että tällaisilla tuotteilla on tiettyä ainutlaatuisuutta. Se johtuu siitä, että mekaanisten vaurioiden puuttuessa ne kestävät erittäin, erittäin kauan. Lisäksi keraaminen materiaali nestemäisen metallin valuun tehtaissa on myös korvaamaton, koska se kestää korkeita lämpötiloja.

Arjessa keramiikka on erittäin kätevää. Tästä materiaalista valmistetaan edelleen erikoisruokia uunissa ruoanlaittoon, vaikka ne ovat muuttaneet ulkonäköään vuosien varrella. Posliinilla on korkeista kustannuksistaan huolimatta tyylikäs ulkonäkö ja se yksinkertaisesti miellyttää silmää. Tämä koskee myös keramiikkaa, jota on vaikea erottaa posliinista oikein tehtynä.

Joka tapauksessa on käytettävä keraamista materiaalia. Tämä johtuu ensisijaisesti luonnonsaven suurista varannoista. Sitä on todella paljon, ja joka vuosi kehitetään yhä enemmän uusia louhoksia tämän luonnonvaran hyödyntämiseksi. Toinen tärkeä tekijä on ympäristöystävällisyys. Aikaisemmin ihmisillä ei ollut mahdollisuuttakäytä haitallisia lisäaineita tuotteen lujuusominaisuuksien parantamiseksi. Nykyään tilanne on muuttunut, joskaan ei liian kriittisesti. Keraamiset laatat, toisin kuin synteettiset materiaalit, eivät ole terveydelle haitallisia. Tämä koskee myös keraamisia astioita, joista ei ole muoviin verrattuna mitään haittaa, varsinkaan jos jälkimmäistä kuumennetaan.