Keramische materiaal: eigenschappen, productietechnologie, toepassing

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Het eerste aardewerk verscheen lang voordat mensen leerden hoe ze metaal moesten smelten. Oude potten en kruiken die archeologen tot op de dag van vandaag vinden, zijn hiervan het bewijs. Het is vermeldenswaard dat het keramische materiaal unieke eigenschappen heeft die het op sommige gebieden gewoon onmisbaar maken. Laten we samen met u de kenmerken van keramiek bekijken, praten over de productie en kenmerken ervan.

Algemene informatie

Verkrijg keramische producten door klei en mengsels met organische additieven te sinteren. Soms worden oxiden van anorganische verbindingen gebruikt. De eerste dergelijke producten verschenen 5000 jaar geleden. Gedurende deze tijd is de productietechnologie aanzienlijk verbeterd en tegenwoordig zijn er hoogwaardige keramische producten voor ons beschikbaar. Ze worden gebruikt in de bouw voor gevelbekleding, vloeren, muren, enz.

Er is aardewerk met een dichte en poreuze scherf. Het belangrijkste verschil tussen de twee is dat de dichte scherf waterdicht is. Dit zijn porseleinen producten, vloertegels etc. Poreusscherf - tegels, keramische steen, drainagebuizen en meer.

Geschiedenis van voorkomen

Het woord "keramiek" in het Grieks betekent "klei". Natuurlijk werd er een soort mengsel gebruikt om elk product te maken. De benodigde materialen werden eraan toegevoegd, afhankelijk van wat er uiteindelijk moest worden verkregen. Eerst met de hand, en wat later met een speciale machine, kreeg een kleiproduct een bijzondere vorm. Vervolgens worden keramische producten bij hoge temperaturen in ovens gebakken.

Veel landen gebruikten hun eigen productietechnologieën. Dit geldt voor pottenbakken, schilderen en glazuren. Egypte wordt beschouwd als de eerste staat die een significante ontwikkeling van deze industrie heeft bereikt. Het was de productie van keramiek daar die in de eerste plaats was gevestigd. Producten werden gemaakt van ruwe en slecht gemengde klei, maar later verbeterde de technologie. Tegenwoordig worden gele bakstenen gevonden die naar verluidt zijn gebruikt bij de bouw van de piramides van Memphis.

De komst van porselein

Jade wordt al heel lang in China gebruikt. Het was mooi, maar nogal kwetsbaar en moeilijk te hanteren. Na jarenlang zoeken is er een oplossing gevonden. Porselein is gemakkelijker te vervaardigen. Maar ook hier waren er nuances. Zo werden mica en tsvaoka, die in "porseleinen stenen" werden gevonden, vermalen tot een fijn poeder en meer dan 10 jaar bewaard. Dit is gedaan om het materiaal zo flexibel mogelijk te maken. EerstPorseleinen producten in China waren lange en langwerpige vaten. Ze hadden een gepolijst oppervlak en een blauwe of donkergroene kleur. Deze laatste werden het meest gewaardeerd.

Vandaag de dag wordt aangenomen dat China de staat is waar porselein het meest werd verspreid. Dit is waar, hoewel het populair was in Europa, maar het verscheen daar later en de productie ontwikkelde zich langer.

Belangrijkste soorten aardewerk

Momenteel hebben kleiproducten een brede classificatie. Aardewerkartikelen kunnen dus in twee hoofdgroepen worden verdeeld:

• ongeglazuurd keramiek (terracotta en aardewerk);
• geglazuurd (majolica, faience, porselein, vuurvaste klei).

Terracotta - van het Italiaanse "gebakken aarde". Producten zijn gemaakt van gekleurde klei en hebben een poreuze structuur. Terracotta wordt gebruikt om vazen, schalen, speelgoed en tegels te maken.

Aardewerk aardewerk is moeilijker te verwerken. Om het waterdicht te maken, is polijsten noodzakelijk. Verder wordt het product onderworpen aan kleuring. Om dit te doen, wordt het in een hete oven in rook gelaten totdat het volledig is afgekoeld. Tegenwoordig zijn veel soorten keramiek, met name aardewerk, enorm populair. Het wordt in het dagelijks leven gebruikt voor het bewaren van melk, bulkmaterialen of als decor.

Wat betreft het tweede type - geglazuurd keramiek, porselein en aardewerk zijn hier het populairst. De eerste is duurder en arbeidsintensiever in productie, de tweede is praktisch en goedkoop. Ze verschillen van elkaar doordat porseleinproducten bevatten:minder klei en meer speciale toevoegingen. Bovendien is porselein doorschijnend in het licht, in tegenstelling tot aardewerk.

Over vuurvaste materialen

Producten gemaakt van kleimengsels zijn vuurvast. Afhankelijk van het doel zijn ze bestand tegen temperaturen van 1.300 tot 2.000 graden Celsius en zelfs hoger. Voor het bakken van keramiek wordt een speciale oven gebruikt. Vuurvaste materialen worden het meest gebruikt in het metallurgische proces. Daar worden ze gebruikt om hoogovens en units te ontwerpen.

Het is heel logisch om te zeggen dat bij toenemende temperatuur de sterkte van het vuurvaste materiaal niet verloren gaat, maar juist toeneemt. Dit wordt bereikt door de aanwezigheid van vuurvaste oxiden, silicaten en boriden in de samenstelling. Ze worden bijna overal gebruikt waar processen met hoge temperaturen plaatsvinden. Heel vaak worden ze gevormd gevonden, dat wil zeggen in de vorm van een specifiek product, bijvoorbeeld een baksteen. Zelden is het nodig om ongevormde vuurvaste materialen in poedervorm te gebruiken.

Keramiek in de bouw

Het voordeel van keramische materialen is dat hun voorraad praktisch onbeperkt is. Naast het productiegemak en de hoge duurzaamheid van een dergelijk product, is het tegenwoordig onmisbaar in de bouwsector. Als we muurmaterialen nemen, neemt de baksteen hier de leidende positie in.

Hetzelfde geldt voor keramische tegels, die ondanks het verschijnen van polymeren geen terrein verliezen. Het wordt nog steeds gebruikt voor het uitrusten van ruimtes met een hoge luchtvochtigheid en temperatuur. Onder de bekledingsmaterialengeëxpandeerde klei neemt de eerste plaats in.

De afgelopen jaren is de productie van holle keramische blokken en bakstenen met 4% gestegen. Hun productie vereist minimale veranderingen in steenfabrieken en fabrieken, terwijl de kosten hun vruchten afwerpen in het eerste jaar van verkoop. In het buitenland heeft holle keramiek lange tijd een leidende positie ingenomen en wordt het veel beter verkocht dan gewone bakstenen.

Speciale keramische materialen

Dergelijke producten omvatten sanitair en rioolbuizen. De eerste zijn verdeeld in drie grote groepen:

• van harde faience (poreuze scherf);
• sanitair porselein (gesinterde scherf);
• semi-porselein (half gebakken scherf).

De belangrijkste vereisten voor sanitair zijn weerstand tegen mechanische schade, hittebestendigheid. Het recept moet in strikte volgorde worden gevolgd, hetzelfde geldt voor technologie. Er wordt alleen gebruik gemaakt van een professionele keramische oven en hoogwaardige grondstoffen. Sanitaire producten zijn onder meer gootstenen, toiletpotten, badkuipen, radiatoren, enz. Een zekere manier om de kwaliteit van een product te controleren, is door licht op de behuizing te tikken. Het geluid moet helder zijn en vrij van rammelaars. Dit duidt op bakken op de juiste temperatuur en zonder scheuren.

De rioolbuizen moeten een dichte, gesinterde scherf hebben. Keramische buizen worden geproduceerd met een diameter van 150-600 mm. Meestal zowel binnen als buiten geglazuurd. Dergelijke producten worden gekenmerkt doorhoge weerstand tegen agressieve omgeving en zwerfstroom. Ze zijn redelijk geprijsd, waardoor ze betaalbaarder zijn.

Fysische en chemische eigenschappen van keramiek

Zoals hierboven vermeld, kunnen alle producten worden onderverdeeld in twee brede groepen: dicht en poreus. Dicht hebben een waterabsorptiecoëfficiënt van minder dan 5%, poreus - 5% of meer. De laatste groep omvat de volgende producten: bakstenen (poreus en hol), holle muurstenen, gevelpannen, dakpannen. Dichte keramische producten - straatstenen en vloertegels. Zowel poreuze als dichte keramiek wordt gevonden in de sanitaire industrie.

Over fysische en chemische eigenschappen gesproken, het is onmogelijk om het belangrijkste nadeel van keramiek niet op te merken. Het bestaat uit een verhoogde kwetsbaarheid in vergelijking met andere materialen. Desalniettemin maken de hoge beschikbaarheid en veelzijdigheid dit materiaal tot een van de meest populaire in vele industrieën en zelfs in het dagelijks leven. Moderne technologieën maken het mogelijk om direct na het bakken een glad oppervlak te verkrijgen. Als je een bepaalde kleur wilt bereiken, voeg dan oxiden van ijzer of kob alt toe.

Kenmerken van de microstructuur

Bij verhitting wordt keramiek geleidelijk vloeibaar. Het onderscheidt zich door een groot aantal eenvoudige en complexe verbindingen. Bij afkoeling treedt kristallisatie op. Het manifesteert zich in de precipitatie van zuivere kristallen, die in omvang toenemen. Wanneer de massa hard wordt, vormt deze zich in de structuurmicroconglomeraat. Daarin worden mullietkorrels gecementeerd door een uitgeharde massa. Het is de moeite waard om op te letten dat de zuurstofatomen een soort matrix vormen. Het bevat kleine metaalatomen die worden vervangen in de holtes ertussen. Bijgevolg overheersen ionische bindingen in de microstructuur en iets minder covalente bindingen. Chemische stabiliteit en stabiliteit worden bereikt door de aanwezigheid van sterke en duurzame chemische verbindingen.

Zoals hierboven vermeld, is het gebruik van keramische materialen beperkt. Dit komt door het feit dat de kristallen onvolmaakt zijn. Kristalroosters hebben veel gebreken: atomaire poriën, vervormingen, enz. Dit alles vermindert de sterkte aanzienlijk. Er zijn hier echter enkele nuances. Als de technologie bijvoorbeeld wordt waargenomen tijdens de vervaardiging van een bepaald type keramiek, is het heel goed mogelijk om goede resultaten in sterkte te behalen. Om dit te doen, is het uiterst belangrijk om het temperatuurregime en de duur van het bakken van het product in acht te nemen.

Kenmerken en eigenschappen van klei

Klei is een sedimentair gesteente dat, ongeacht de samenstelling en structuur, bij vermenging met water een plastic materiaal vormt. Na het bakken - een steenachtig lichaam. Meestal is het mengsel dicht, meestal bestaat het uit aluminosilicaten. Heel vaak worden gesteenten zoals kwarts, veldspaat, zwavelpyriet, evenals hydroxiden en carbonaten van calcium-, magnesium- en titaniumverbindingen ook in klei aangetroffen.

Kaolien zijn de zuiverste kleisoorten die tegenwoordig bekend zijn. Bijna volledig samengesteld uit kaoliniet. Na het roosteren krijgenWitte kleur. De voor de verwerking benodigde plasticiteit wordt bereikt door de aanwezigheid van fijne korrels kleistof (0,005 mm) in de structuur. Natuurlijk, hoe meer van een dergelijke stof in de samenstelling, hoe hoger de plasticiteit, en vice versa.

De belangrijkste keramische eigenschappen van klei zijn:

• plasticiteit - vervorming zonder de integriteit te verbreken;
• connectiviteit;
• lucht- en vuurkrimp;
• brandwerendheid.

Tegenwoordig worden verschillende verdunnings- en verrijkingsadditieven gebruikt, die het mogelijk maken om de eigenschappen van het materiaal in de een of andere richting te veranderen. Dit leidt ertoe dat keramische producten nog meer gevraagd en betaalbaar worden.

Technologisch productieschema

Kenmerken van keramische materialen geven de mogelijkheid aan om klei in verschillende industrieën te gebruiken. Hierdoor was er een grote vraag en nam het aanbod dus toe. Productie-installaties werken in de meeste gevallen volgens hetzelfde patroon:

• winning van grondstoffen;
• voorbereiding;
• vormen en drogen;
• branden en product release.

Om de kosten te minimaliseren, worden fabrieken meestal in de directe omgeving van de kleiafzetting gebouwd. Mijnbouw wordt op een open manier uitgevoerd, dat wil zeggen met een graafmachine. De volgende stap is het voorbereiden van de massa. Grondstoffen worden verrijkt, geplet en gemengd tot een homogene massa. De vorming van het toekomstige keramische product wordt uitgevoerd door natte en droge methoden. In het eerste geval wordt de massa bevochtigd tot 25%, en in het tweede geval - niet meer dan 12%.

In het verleden werd er vaak gebruik gemaakt van natuurlijke droging. Het resultaat was echter grotendeels afhankelijk van het weer. Daarom staat de plant bij regen of kou stil. Daarom worden speciale drogers (gas) gebruikt. De meest cruciale stap is schieten. Het is uiterst belangrijk om te voldoen aan de technologie, die vrij complex is. Veel hangt ook af van de koeling van het keramiek. Een scherpe temperatuurdaling is niet toegestaan, wat kan leiden tot een kromming van het vlak. Alleen dan kun je keramische materialen verkopen. De productietechnologie is, zoals u kunt zien, niet eenvoudig, het bestaat uit verschillende fasen. Elk van hen moet worden gevolgd. Als dit niet gebeurt, kunnen we in de schappen van de winkel het huwelijk ontmoeten.

Een beetje over de nadelen van keramiek

Zoals reeds vermeld, is de samenstelling van keramische materialen niet ideaal. Dit heeft met name invloed op de sterkte van het kleiproduct. Elke mechanische schade kan zich manifesteren als een chip, barst, enz. Dit is het belangrijkste nadeel. Maar er zijn nog andere factoren die de wijdverbreide verspreiding van het materiaal dat we overwegen in de weg staan. Een daarvan is de hoge prijs. Keramische tegels voor het dak van een landhuis zijn bijvoorbeeld een uitstekende oplossing vanuit esthetisch oogpunt, maar zo'n plezier zal erg duur zijn.

Tegelijkertijd gaat het uiterlijk met de juiste zorg niet langer dan 5 jaar mee. In de toekomst treedt vervaging op, het verschijnen van mos op het oppervlak, enz. Daarnaast leiden breekbaarheid en broosheid ertoe dat elkeDoor mechanische schade kan het dak gaan lekken en dat zullen maar weinig mensen leuk vinden. Natuurlijk ziet modern keramisch materiaal er erg indrukwekkend uit, wat wordt bereikt door de brede textuur van kleuren en hoogwaardige afwerking. Maar het is nog steeds duur, wat vaak doet nadenken over de geschiktheid van een dergelijke keuze.

Samenvatten

We hebben de basiseigenschappen van keramische materialen overwogen. Op basis van al het bovenstaande kunnen we concluderen dat dergelijke producten uniek zijn. Het ligt in het feit dat ze bij afwezigheid van mechanische schade heel, heel lang meegaan. Daarnaast is keramisch materiaal voor het gieten van vloeibaar metaal in fabrieken ook onmisbaar, omdat het bestand is tegen hoge temperaturen.

Voor het dagelijks leven is keramiek erg handig. Speciale gerechten om in de oven te koken, hoewel ze in de loop der jaren van uiterlijk zijn veranderd, worden nog steeds van dit materiaal gemaakt. Porselein heeft ondanks zijn hoge kosten een elegante uitstraling en is gewoon een lust voor het oog. Dit geldt ook voor aardewerk, dat, mits goed uitgevoerd, moeilijk van porselein te onderscheiden is.

Er moet in ieder geval keramisch materiaal worden gebruikt. Dit komt vooral door de grote voorraden natuurlijke klei. Het is er echt heel veel en elk jaar worden er steeds meer nieuwe steengroeven ontwikkeld voor de winning van deze natuurlijke hulpbron. De tweede belangrijke factor is milieuvriendelijkheid. Vroeger hadden mensen niet de kansgebruik eventuele schadelijke additieven om de sterkte-eigenschappen van het product te verbeteren. Vandaag is de situatie veranderd, zij het niet al te kritisch. Keramische tegels zijn, in tegenstelling tot synthetische materialen, niet schadelijk voor de gezondheid. Dit geldt ook voor keramische gerechten, die in vergelijking met plastic, vooral als dit laatste wordt verwarmd, helemaal geen kwaad kunnen.