Keraamiline materjal: omadused, tootmistehnoloogia, kasutusala

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Esimene keraamika ilmus ammu enne seda, kui inimesed õppisid metalli sulatama. Selle tõestuseks on iidsed potid ja kannud, mida arheoloogid leiavad tänapäevani. Väärib märkimist, et keraamilisel materjalil on ainulaadsed omadused, mis muudavad selle mõnes valdkonnas lihts alt asendamatuks. Vaatame koos teiega keraamika omadusi, räägime selle valmistamisest ja omadustest.

Üldine teave

Hankige keraamikatooted savi ja orgaaniliste lisanditega segude paagutamise teel. Mõnikord kasutatakse anorgaaniliste ühendite oksiide. Esimesed sellised tooted ilmusid 5000 aastat tagasi. Selle aja jooksul on tootmistehnoloogia oluliselt paranenud ning tänaseks on meie käsutuses kõrgtugevad keraamilised tooted. Neid kasutatakse ehituses fassaadide, põrandate, seinte jne jaoks.

Seal on tiheda ja poorse killuga keraamikat. Peamine erinevus nende kahe vahel on see, et tihe kild on veekindel. Need on portselantooted, põrandaplaadid jne Poorsedkillud – plaadid, keraamiline kivi, drenaažitorud ja palju muud.

Esinemise ajalugu

Sõna "keraamika" tähendab kreeka keeles "savi". Iga toote valmistamiseks kasutati loomulikult mingit segu. Sinna lisati vajalikud materjalid, olenev alt sellest, mida lõpuks hankida oli vaja. Algul käsitsi ja mõnevõrra hiljem spetsiaalsel masinal anti savitootele eriline kuju. Seejärel põletatakse keraamikatooteid ahjudes kõrgel temperatuuril.

Paljud riigid kasutasid oma tootmistehnoloogiaid. See kehtib keraamika, värvimise ja klaasimise kohta. Egiptust peetakse esimeseks riigiks, mis on saavutanud selle tööstuse märkimisväärse arengu. Just sealne keraamika tootmine sai alguse. Tooted valmistati karedast ja halvasti segatud savist, kuid hiljem tehnoloogia paranes. Tänapäeval leitakse kollasest savist telliseid, mida väidetav alt kasutati Memphise püramiidide ehitamisel.

Portselani tulek

Jade on Hiinas kasutusel olnud pikka aega. See oli ilus, kuid üsna habras ja raskesti käsitletav. Pärast pikki aastaid otsimist leiti lahendus. Portselani on lihtsam valmistada. Kuid isegi siin oli nüansse. Näiteks "portselankividest" leitud vilgukivi ja tsvaoka jahvatati peeneks pulbriks ja säilitati üle 10 aasta. Seda tehti selleks, et materjal oleks võimalikult paindlik. EsiteksPortselanist tooted olid Hiinas kõrged ja piklikud anumad. Neil oli poleeritud pind ja sinine või tumeroheline värv. Viimaseid hinnati kõige rohkem.

Tänapäeval arvatakse, et Hiina on osariik, kus portselani levitati kõige laiem alt. See on tõsi, kuigi see oli populaarne Euroopas, kuid see ilmus seal hiljem ja selle tootmine arenes kauemaks.

Keraamika peamised liigid

Praegu on savitoodetel lai klassifikatsioon. Niisiis võib keraamika jagada kahte põhirühma:

• glasuurimata keraamika (terrakota ja keraamika);
• glasuuritud (majoolika, fajanss, portselan, šamott).

Terrakota – itaalia keelest "küpsetatud maa". Tooted on valmistatud värvilisest savist ja on poorse struktuuriga. Terrakotast kasutatakse vaaside, nõude, aga ka mänguasjade ja plaatide valmistamiseks.

Keraamika keraamikat on keerulisem töödelda. Veekindlaks muutmiseks on vajalik poleerimine. Lisaks värvitakse toode. Selleks jäetakse see kuuma ahju suitsule, kuni see täielikult jahtub. Tänapäeval on mitut tüüpi keraamika, eriti keraamika, väga populaarne. Seda kasutatakse igapäevaelus piima, puistematerjalide hoidmiseks või kaunistuseks.

Mis puudutab teist tüüpi - glasuurkeraamika, portselan ja savinõud on siin kõige populaarsemad. Esimene on tootmises kallim ja töömahukam, teine praktiline ja odav. Need erinevad üksteisest selle poolest, et portselantooted sisaldavadvähem savi ja rohkem erilisi lisandeid. Lisaks on portselan erinev alt savinõudest valguse käes läbipaistev.

Tulekindlate materjalide kohta

Savisegudest valmistatud tooted on tulekindlad. Olenev alt otstarbest taluvad nad temperatuuri 1300–2000 kraadi Celsiuse järgi ja isegi kõrgemat. Keraamika põletamiseks kasutatakse spetsiaalset ahju. Metallurgiaprotsessis kasutatakse kõige laialdasem alt tulekindlaid materjale. Seal kasutatakse neid kõrgahjude ja seadmete projekteerimiseks.

On üsna loogiline öelda, et temperatuuri tõustes ei kao tulekindla materjali tugevus, vaid vastupidi, suureneb. See saavutatakse tulekindlate oksiidide, silikaatide ja boriidide olemasolu tõttu kompositsioonis. Neid kasutatakse peaaegu kõikjal, kus toimuvad kõrge temperatuuriga protsessid. Väga sageli leitakse need vormitud, see tähendab konkreetse toote, näiteks tellise kujul. Harva on vaja kasutada vormimata tulekindlaid pulbrilisi aineid.

Keraamika ehituses

Keraamiliste materjalide eeliseks on see, et nende varud on praktiliselt piiramatud. Koos sellise toote valmistamise lihtsuse ja kõrge vastupidavusega on see tänapäeval ehitustööstuses asendamatu. Kui võtame seinamaterjalid, siis on siin liidripositsioonil savitellis.

Sama kehtib ka keraamiliste plaatide kohta, mis vaatamata polümeeride välimusele ei kaota oma tähtsust. Seda kasutatakse endiselt kõrge niiskuse ja temperatuuriga ruumide varustamiseks. Kattematerjalide hulgaspaisutatud savi võtab esikoha.

Viimaste aastate jooksul on õõneskeraamiliste plokkide ja telliste tootmine kasvanud 4%. Nende tootmine nõuab telliste tehastes ja tehastes minimaalseid muudatusi, samas kui kulud tasuvad end ära esimesel müügiaastal. Välismaal on õõneskeraamika pikka aega liidripositsiooni võtnud ja seda müüakse palju paremini kui tavalisi telliseid.

Erilised keraamilised materjalid

Selliste toodete hulka kuuluvad sanitaar- ja kanalisatsioonitorud. Esimesed on jagatud kolme suurde rühma:

• kõvast fajansist (poorsest killust);
• hiina sanitaartehnika (paagutatud kild);
• poolportselan (poolküpsetatud kild).

Põhinõuded sanitaartehnikale on vastupidavus mehaanilistele vigastustele, kuumakindlus. Retsepti tuleb järgida ranges järjekorras, sama kehtib ka tehnoloogia kohta. Kasutatakse ainult professionaalset keraamikaahju ja kvaliteetset toorainet. Sanitaartoodete hulka kuuluvad valamud, WC potid, vannid, radiaatorid jne. Kindel viis toote kvaliteedi kontrollimiseks on korpusele kergelt koputada. Heli peaks olema selge ja ilma kõristeta. See näitab süütamist õigel temperatuuril ja pragude puudumist.

Mis puudutab kanalisatsioonitorusid, siis neil peab olema tihe paagutatud kild. Keraamilisi torusid toodetakse läbimõõduga 150-600 mm. Tavaliselt klaasitud nii seest kui väljast. Selliseid tooteid iseloomustataksekõrge vastupidavus agressiivsele keskkonnale ja juhuslikule elektrivoolule. Need on mõõduka hinnaga, muutes need taskukohasemaks.

Keraamika füüsikalised ja keemilised omadused

Nagu eespool märgitud, võib kõik tooted jagada kahte suurde rühma: tihedad ja poorsed. Tihedate vee neeldumistegur on alla 5%, poorne - 5% või rohkem. Viimasesse rühma kuuluvad järgmised tooted: savitellised (poorsed ja õõnsad), õõnsad seinakivid, voodriplaadid, katusekivid. Tihedad keraamilised tooted - teetellised ja põrandaplaadid. Sanitaartehnikatööstuses leidub nii poorset kui ka tihedat keraamikat.

Füüsikalistest ja keemilistest omadustest rääkides on võimatu märkimata jätta keraamika peamist puudust. See koosneb teiste materjalidega võrreldes suurenenud haprusest. Sellest hoolimata muudab selle materjali kõrge kättesaadavus ja mitmekülgsus üheks populaarsemaks paljudes tööstusharudes ja isegi igapäevaelus. Kaasaegsed tehnoloogiad võimaldavad kohe pärast põletamist saada sileda pinna. Kui soovite saavutada teatud värvi, lisage raud- või koob altioksiide.

Mikrostruktuuri omadused

Kuumutamisel muutub keraamika järk-järgult vedelaks. Seda eristab suur hulk lihtsaid ja keerulisi ühendeid. Jahtumisel toimub kristalliseerumine. See väljendub puhaste kristallide sadenemises, mille suurus suureneb. Kui mass kõveneb, tekib see struktuurismikrokonglomeraat. Selles on mulliidi terad tsementeeritud kõvastunud massiga. Tasub tähelepanu pöörata sellele, et hapnikuaatomid moodustavad omamoodi maatriksi. See sisaldab väikeseid metalliaatomeid, mis asendatakse nendevahelistes tühimikes. Järelikult on mikrostruktuuris ülekaalus ioonsed sidemed ja mõnevõrra vähem kovalentsed sidemed. Keemiline stabiilsus ja stabiilsus saavutatakse tugevate ja vastupidavate keemiliste ühendite olemasoluga.

Nagu eespool märgitud, on keraamiliste materjalide kasutamine piiratud. See on tingitud asjaolust, et kristallid on ebatäiuslikud. Kristallvõredel on palju defekte: aatomisuurused poorid, deformatsioonid jne. Kõik see halvendab oluliselt tugevust. Siiski on siin mõned nüansid. Näiteks kui tehnoloogiat järgitakse teatud tüüpi keraamika valmistamisel, on tugevuse osas täiesti võimalik saavutada häid tulemusi. Selleks on äärmiselt oluline jälgida temperatuuri režiimi ja toote põlemise kestust.

Savi omadused ja omadused

Savi on settekivim, mis olenemata koostisest ja struktuurist moodustab veega segades plastilise materjali. Pärast laskmist - kivitaoline keha. Tavaliselt on segu tihe, enamasti koosneb alumiiniumsilikaatidest. Üsna sageli leidub savides ka selliseid kivimeid nagu kvarts, päevakivi, väävelpüriidid, aga ka k altsiumi-, magneesiumi- ja titaaniühendite hüdroksiidid ja karbonaadid.

Kaoliinid on puhtaimad tänapäeval tuntud savid. Koosneb peaaegu täielikult kaoliniidist. Pärast röstimist saadaValge värv. Töötlemiseks vajalik plastilisus saavutatakse tänu saviaine peente terakeste (0,005 mm) olemasolule konstruktsioonis. Loomulikult, mida rohkem sellist ainet koostises on, seda suurem on plastilisus ja vastupidi.

Savide peamised keraamilised omadused on järgmised:

• plastilisus – deformatsioon terviklikkust rikkumata;
• ühenduvus;
• õhu ja tule kokkutõmbumine;
• tulekindlus.

Tänapäeval kasutatakse erinevaid vedeldavaid ja rikastavaid lisandeid, mis võimaldavad muuta materjali omadusi ühes või teises suunas. See toob kaasa asjaolu, et keraamikatooted muutuvad veelgi nõudlikumaks ja taskukohasemaks.

Tootmise tehnoloogiline skeem

Keraamiliste materjalide omadused viitavad savi kasutamise võimalusele erinevates tööstusharudes. See tõi kaasa asjaolu, et nõudlus oli suur ja sellest tulenev alt pakkumine kasvas. Tootmisettevõtted töötavad enamikul juhtudel sama skeemi järgi:

• tooraine kaevandamine;
• ettevalmistus;
• vormimine ja kuivatamine;
• röstimine ja toote vabastamine.

Kulude minimeerimiseks ehitatakse tehased tavaliselt savimaardla vahetusse lähedusse. Kaevandamine toimub avatud viisil, see tähendab ekskavaatoriga. Järgmine samm on massi ettevalmistamine. Toorained rikastatakse, purustatakse ja segatakse kuni homogeense massini. Tulevase keraamikatoote moodustamine toimub märg- ja kuivmeetodil. Esimesel juhul niisutatakse massi kuni 25% ja teisel - mitte rohkem kui 12%.

Varem kasutati sageli looduslikku kuivatamist. Tulemus sõltus aga suuresti ilmast. Seetõttu seisab taim vihma või külmaga paigal. Seetõttu kasutatakse spetsiaalseid kuivateid (gaas). Kõige kriitilisem samm on vallandamine. Ülim alt oluline on järgida tehnoloogiat, mis on üsna keeruline. Palju oleneb ka keraamika jahtumisest. Terav temperatuurilangus ei ole lubatud, mis võib viia tasapinna kõveruseni. Alles siis saate keraamilisi materjale müüa. Tootmistehnoloogia, nagu näete, pole lihtne, see koosneb mitmest etapist. Igaüht neist tuleb järgida. Kui seda ei juhtu, võime poe riiulitel kohtuda abieluga.

Natuke keraamika miinustest

Nagu juba mainitud, ei ole keraamiliste materjalide koostis ideaalne. Eelkõige mõjutab see savitoote tugevust. Kõik mehaanilised kahjustused võivad ilmneda kiibi, pragude vms kujul. See on peamine puudus. Kuid on ka teisi tegureid, mis takistavad käsitletava materjali laialdast levitamist. Üks neist on kõrge hind. Näiteks maamaja katuse keraamilised plaadid on esteetilisest vaatenurgast suurepärane lahendus, kuid selline rõõm läheb väga kalliks.

Samal ajal ei kesta selle välimus nõuetekohase hoolduse korral kauem kui 5 aastat. Tulevikus ilmneb pleekimine, sambla ilmumine pinnale jne. Koos sellega põhjustavad haprus ja rabedus asjaolu, et mis tahesmehaaniliste vigastuste tõttu võib katus lekkida ja see meeldib vähestele. Muidugi näeb kaasaegne keraamiline materjal välja väga muljetavaldav, mis saavutatakse tänu värvide laiale tekstuurile ja kvaliteetsele töötlusele. Kuid see on siiski kallis, mis paneb sageli mõtlema sellise valiku asjakohasusele.

Tee kokkuvõte

Oleme arvestanud keraamiliste materjalide põhiomadustega. Kõige eelneva põhjal võime järeldada, et sellistel toodetel on teatav ainulaadsus. See seisneb selles, et mehaaniliste kahjustuste puudumisel kestavad need väga-väga kaua. Lisaks on keraamiline materjal vedelmetalli valamisel tehastes samuti asendamatu, sest see talub kõrgeid temperatuure.

Mis puutub igapäevaellu, siis keraamika tuleb väga kasuks. Ahjus küpsetamiseks mõeldud spetsiaalsed nõud, kuigi need on aastate jooksul oma välimust muutnud, on siiski valmistatud sellest materjalist. Portselanil on vaatamata kõrgele hinnale elegantne välimus ja see on lihts alt silmale meeldiv. See kehtib ka savinõude kohta, mida on õige valmistamise korral raske portselanist eristada.

Igal juhul tuleb kasutada keraamilist materjali. Selle põhjuseks on eelkõige suured loodusliku savi varud. Seda on tõesti palju ja iga aastaga arendatakse selle loodusressursi kaevandamiseks üha uusi karjääre. Teine oluline tegur on keskkonnasõbralikkus. Varem polnud inimestel võimalustkasutage toote tugevusomaduste parandamiseks kahjulikke lisandeid. Tänaseks on olukord muutunud, kuigi mitte liiga kriitiliselt. Keraamilised plaadid, erinev alt sünteetilistest materjalidest, ei ole tervisele kahjulikud. See kehtib ka keraamiliste nõude kohta, mis võrreldes plastikuga, eriti kui viimast kuumutatakse, ei tee üldse kahju.