Keramický materiál: vlastnosti, technologie výroby, použití

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

První keramika se objevila dlouho předtím, než se lidé naučili tavit kov. Starověké hrnce a džbány, které archeologové nacházejí dodnes, jsou toho důkazem. Stojí za zmínku, že keramický materiál má jedinečné vlastnosti, díky kterým je v některých oblastech prostě nepostradatelný. Pojďme se s vámi podívat na vlastnosti keramiky, promluvit si o její výrobě a vlastnostech.

Obecné informace

Získejte keramické výrobky slinováním jílu a směsí s organickými přísadami. Někdy se používají oxidy anorganických sloučenin. První takové produkty se objevily před 5000 lety. Za tuto dobu se technologie výroby výrazně zlepšila a dnes jsou pro nás dostupné vysoce pevné keramické výrobky. Používají se ve stavebnictví na fasádní obklady, podlahy, stěny atd.

Existuje keramika s hustým a porézním střepem. Klíčový rozdíl mezi těmito dvěma je v tom, že hustý střep je vodotěsný. Jedná se o porcelánové výrobky, podlahové dlaždice atd. Poréznístřep - dlaždice, keramický kámen, drenážní trubky a další.

Historie výskytu

Slovo „keramika“v řečtině znamená „hlína“. Přirozeně se k výrobě jakéhokoli produktu používala nějaká směs. Do toho se přidávaly potřebné materiály podle toho, co bylo potřeba nakonec sehnat. Nejprve ručně a o něco později na speciálním stroji dostal hliněný výrobek zvláštní tvar. Následně se keramické výrobky vypalují v pecích při vysokých teplotách.

Mnoho zemí používá vlastní výrobní technologie. To platí pro keramiku, malbu a glazurování. Egypt je považován za první stát, který dosáhl významného rozvoje tohoto odvětví. Vznikla tam především výroba keramiky. Výrobky se vyráběly z hrubé a špatně promíchané hlíny, ale později se technologie zlepšila. Dnes se nacházejí žluté hliněné cihly, které byly údajně použity při stavbě pyramid v Memphisu.

Příchod porcelánu

Jadeit se v Číně používá již dlouhou dobu. Bylo to krásné, ale spíše křehké a těžko se s ním manipulovalo. Po mnoha letech hledání se našlo řešení. Porcelán je jednodušší na výrobu. I zde však byly nuance. Například slída a tsvaoka, které byly nalezeny v „porcelánových kamenech“, byly rozemlety na jemný prášek a skladovány více než 10 let. To bylo provedeno proto, aby byl materiál co nejpružnější. PrvníPorcelánové výrobky v Číně byly vysoké a podlouhlé nádoby. Měly leštěný povrch a modrou nebo tmavě zelenou barvu. Ty poslední byly ceněny nejvíce.

Dnes se věří, že Čína je státem, kde byl porcelán nejvíce distribuován. To je pravda, i když byl populární v Evropě, ale objevil se tam později a jeho výroba se rozvíjela déle.

Hlavní typy keramiky

V současné době mají hliněné výrobky širokou klasifikaci. Takže keramické předměty lze rozdělit do dvou hlavních skupin:

• neglazovaná keramika (terakota a keramika);
• glazované (majolika, fajáns, porcelán, šamot).

Teracotta - z italské "pečená země". Výrobky jsou vyrobeny z barevné hlíny a mají porézní strukturu. Terakota se používá k výrobě váz, nádobí, ale i hraček a dlaždic.

Hrnčířská keramika se obtížněji zpracovává. Aby byla vodotěsná, je nutné leštění. Dále je výrobek vystaven barvení. K tomu se nechá v horké troubě v kouři, dokud úplně nevychladne. Dnes je velmi populární mnoho druhů keramiky, zejména keramika. Používá se v každodenním životě pro skladování mléka, sypkých materiálů nebo jako dekorace.

Co se týče druhého typu - zde je nejoblíbenější glazovaná keramika, porcelán a kamenina. První je dražší a pracnější ve výrobě, druhý je praktický a levný. Liší se od sebe tím, že porcelánové výrobky obsahujíméně hlíny a více speciálních přísad. Porcelán je navíc na světle na rozdíl od kameniny průsvitný.

O žáruvzdorných materiálech

Výrobky vyrobené z jílových směsí jsou žáruvzdorné. Podle účelu snesou teploty od 1300 do 2000 stupňů Celsia, ale i vyšší. Používá se speciální pec na vypalování keramiky. Žáruvzdorné materiály se nejvíce používají v metalurgickém procesu. Tam se používají k navrhování vysokých pecí a jednotek.

Je celkem logické říci, že s rostoucí teplotou se pevnost žáruvzdorného materiálu neztrácí, ale naopak zvyšuje. Toho je dosaženo díky přítomnosti žáruvzdorných oxidů, silikátů a boridů v kompozici. Používají se téměř všude tam, kde probíhají vysokoteplotní procesy. Velmi často se nacházejí lisované, to znamená ve formě konkrétního produktu, například cihly. Vzácně je nutné použít netvarované žáruvzdorné materiály v práškové formě.

Keramika ve stavebnictví

Výhodou keramických materiálů je, že jejich zásoby jsou prakticky neomezené. Spolu se snadností výroby a vysokou odolností takového výrobku je dnes ve stavebnictví nepostradatelný. Pokud vezmeme stěnové materiály, pak zde vedoucí pozici zaujímá hliněná cihla.

Totéž platí pro keramické dlaždice, které navzdory vzhledu polymerů neztrácejí půdu pod nohama. Stále se používá pro vybavení místností s vysokou vlhkostí a teplotou. Mezi obkladové materiálykeramzit zaujímá první místo.

Za posledních několik let se výroba dutých keramických bloků a cihel zvýšila o 4 %. Jejich výroba vyžaduje minimální změny v cihelnách a továrnách, přičemž náklady se vyplatí již v prvním roce prodeje. V zahraničí má dutinová keramika dlouhodobě vedoucí postavení a prodává se mnohem lépe než běžné cihly.

Speciální keramické materiály

Takové produkty zahrnují sanitární a kanalizační potrubí. První jsou rozděleny do tří velkých skupin:

• z tvrdé fajánse (porézní střep);
• sanitární porcelán (slinutý střep);
• poloporcelán (polopečený střep).

Hlavní požadavky na sanitární keramiku jsou odolnost proti mechanickému poškození, tepelná odolnost. Recept je nutné dodržovat v přísném pořadí, totéž platí o technologii. Používá se pouze profesionální keramická pec a vysoce kvalitní suroviny. Mezi sanitární výrobky patří umyvadla, záchodové mísy, vany, radiátory atd. Kvalitu výrobku si jistě prověříte lehkým poklepáním na pouzdro. Zvuk by měl být čistý a bez chrastění. To znamená vypalování při správné teplotě a bez prasklin.

Pokud jde o kanalizační potrubí, musí mít hustý slinutý střep. Keramické trubky se vyrábí o průměru 150-600 mm. Obvykle prosklené zevnitř i zvenku. Takové produkty jsou charakteristickévysoká odolnost vůči agresivnímu prostředí a bludnému elektrickému proudu. Jejich cena je průměrná, takže jsou dostupnější.

Fyzikální a chemické vlastnosti keramiky

Jak je uvedeno výše, všechny produkty lze rozdělit do dvou širokých skupin: hutné a porézní. Husté mají koeficient absorpce vody menší než 5%, porézní - 5% nebo více. Do poslední skupiny patří tyto výrobky: hliněné cihly (porézní a duté), duté zdivo, obkladové tašky, střešní tašky. Hutné keramické výrobky - silniční cihly a dlaždice. Porézní i hutná keramika se nachází v sanitárním průmyslu.

Když už mluvíme o fyzikálních a chemických vlastnostech, nelze nezmínit klíčovou nevýhodu keramiky. Spočívá ve zvýšené křehkosti oproti jiným materiálům. Přesto vysoká dostupnost a všestrannost činí tento materiál jedním z nejoblíbenějších v mnoha odvětvích a dokonce i v každodenním životě. Moderní technologie umožňují získat hladký povrch ihned po vypálení. Pokud chcete dosáhnout určité barvy, přidejte oxidy železa nebo kob altu.

Vlastnosti mikrostruktury

Při zahřívání se keramika postupně stává tekutou. Vyznačuje se velkým množstvím jednoduchých a složitých sloučenin. Při ochlazení dochází ke krystalizaci. Projevuje se vysrážením čistých krystalů, které se zvětšují. Když hmota ztuhne, vytvoří se ve struktuřemikrokonglomerát. V něm jsou mullitová zrna stmelena vytvrzenou hmotou. Stojí za to věnovat pozornost tomu, že atomy kyslíku tvoří jakousi matrici. Obsahuje malé atomy kovu, které jsou nahrazeny v dutinách mezi nimi. Následně v mikrostruktuře převládají iontové vazby a o něco méně kovalentní vazby. Chemické stability a stability je dosaženo díky přítomnosti silných a odolných chemických sloučenin.

Jak je uvedeno výše, použití keramických materiálů je omezené. To je způsobeno tím, že krystaly jsou nedokonalé. Krystalové mřížky mají mnoho defektů: póry velikosti atomu, deformace atd. To vše výrazně zhoršuje pevnost. Jsou zde však určité nuance. Například, pokud je technologie pozorována při výrobě určitého typu keramiky, je docela možné dosáhnout dobrých výsledků v pevnosti. K tomu je nesmírně důležité dodržovat teplotní režim a dobu vypalování produktu.

Charakteristiky a vlastnosti jílu

Hlína je sedimentární hornina, která bez ohledu na složení a strukturu po smíchání s vodou tvoří plastický materiál. Po vypálení - tělo podobné kameni. Obvykle je směs hustá, většinou se skládá z hlinitokřemičitanů. Poměrně často se v jílech nacházejí také horniny jako křemen, živec, sirné pyrity, ale také hydroxidy a uhličitany sloučenin vápníku, hořčíku a titanu.

Kaoliny jsou nejčistší jíly, jaké dnes známe. Téměř zcela se skládá z kaolinitu. Po upražení dostatBílá barva. Plastičnosti potřebné pro zpracování je dosaženo díky přítomnosti jemných zrn jílovité hmoty (0,005 mm) ve struktuře. Přirozeně, čím více takové látky ve složení, tím vyšší plasticita a naopak.

Hlavní keramické vlastnosti jílů zahrnují:

• plasticita - deformace bez porušení integrity;
• konektivita;
• smršťování vzduchem a ohněm;
• požární odolnost.

V dnešní době se používají různé ředící a obohacující přísady, které umožňují měnit vlastnosti materiálu jedním či druhým směrem. To vede k tomu, že keramické výrobky jsou stále žádanější a cenově dostupné.

Technologické schéma výroby

Charakteristiky keramických materiálů naznačují možnost využití jílů v různých průmyslových odvětvích. To vedlo k tomu, že byla velká poptávka a následně i nabídka. Výrobní závody ve většině případů pracují podle stejného vzoru:

• těžba surovin;
• preparation;
• tvarování a sušení;
• pražení a vydání produktu.

Pro minimalizaci nákladů se továrny obvykle staví v bezprostřední blízkosti ložiska jílu. Těžba se provádí otevřeným způsobem, to znamená bagrem. Dalším krokem je příprava hmoty. Suroviny se obohacují, drtí a míchají do homogenní hmoty. Tvorba budoucího keramického výrobku se provádí mokrou a suchou metodou. V prvním případě je hmota navlhčena až na 25% a ve druhém - ne více než 12%.

V minulosti se často používalo přirozené sušení. Výsledek však do značné míry závisel na počasí. Proto v dešti nebo chladu rostlina stojí. Proto se používají speciální sušičky (plynové). Nejkritičtějším krokem je střelba. Je nesmírně důležité dodržovat technologii, která je poměrně složitá. Hodně také záleží na chlazení keramiky. Není povolen prudký pokles teploty, který může vést k zakřivení letadla. Teprve poté můžete prodávat keramické materiály. Technologie výroby, jak vidíte, není jednoduchá, skládá se z několika fází. Každý z nich musí být dodržován. Pokud se tak nestane, pak se na regálech obchodu můžeme setkat s manželstvím.

Něco málo o nevýhodách keramiky

Jak již bylo řečeno, složení keramických materiálů není ideální. Zejména to ovlivňuje pevnost hliněného produktu. Jakékoli mechanické poškození se může projevit jako odštípnutí, prasklina apod. To je klíčová nevýhoda. Existují však další faktory, které brání širokému šíření materiálu, o kterém uvažujeme. Jedním z nich jsou vysoké náklady. Například keramické dlaždice pro střechu venkovského domu jsou vynikajícím řešením z estetického hlediska, ale takové potěšení bude velmi drahé.

Zároveň jeho vzhled při správné péči nevydrží déle než 5 let. V budoucnu dochází k vyblednutí, výskytu mechu na povrchu atd. Spolu s tím křehkost a lámavost vede k tomu, že jakýkolimechanické poškození může způsobit zatékání střechy a to se bude líbit málokomu. Moderní keramický materiál samozřejmě vypadá velmi působivě, čehož je dosaženo díky široké struktuře barev a vysoké kvalitě zpracování. Ale stále je to drahé, což často nutí přemýšlet o vhodnosti takové volby.

Summarize

Zvážili jsme základní vlastnosti keramických materiálů. Na základě všeho výše uvedeného můžeme dojít k závěru, že takové produkty mají určitou jedinečnost. Spočívá v tom, že bez mechanického poškození vydrží velmi, velmi dlouho. Kromě toho je keramický materiál pro odlévání tekutého kovu v továrnách také nepostradatelný, protože odolává vysokým teplotám.

Pokud jde o každodenní život, pak se keramika velmi hodí. Speciální nádobí pro vaření v troubě, i když v průběhu let změnilo svůj vzhled, se stále vyrábí z tohoto materiálu. Porcelán má i přes svou vysokou cenu elegantní vzhled a je prostě příjemný na pohled. To platí i pro hliněné nádobí, které je při správném provedení obtížně rozeznatelné od porcelánu.

V každém případě musí být použit keramický materiál. Je to dáno především velkými zásobami přírodního jílu. Je toho opravdu hodně a každým rokem vznikají nové a nové lomy na těžbu tohoto přírodního zdroje. Druhým důležitým faktorem je šetrnost k životnímu prostředí. Dříve lidé tu možnost nemělipoužívat jakékoli škodlivé přísady ke zlepšení pevnostních charakteristik produktu. Dnes se situace změnila, i když ne příliš kriticky. Keramické obklady jsou na rozdíl od syntetických materiálů zdravotně nezávadné. To platí i pro keramické nádobí, které ve srovnání s plastovým, zvláště pokud je ohříváno, vůbec neškodí.