Група 11 29.10 Урок 15-16  з предмету матеріалознавство

Тема уроку: Керамічні матеріали. Характеристика і властивості сировинних матеріалів.

.

Мета: вивчення цього елементу дозволить Вам знати:

• Загальні відомості про керамічні матеріали;

• Характеристика і властивості сировинних матеріалів.

 

1. Загальні відомості про керамічні матеріали і вироби.
Кераміка (грец. keramos – глина) – це штучні кам'яні матеріали й вироби, отримані в результаті технологічної обробки і наступного випалу глинистої сировини.
Людина почала використовувати глину на самій зорі свого існування. Найдавніші зображення тварин і людей, виявлені археологами, виліплені в древньому неоліті за 27 тисяч років до н.е. Спочатку керамічні вироби ліпили руками. Поступово навчилися обпалювати їх, щоб глина стала міцнішою, перестала пропускати воду. Найважливіше місце в історії розвитку кераміки займають Китай і Греція, оскільки в цих країнах мистецтво кераміки досягло найбільшого розквіту, чому сприяли багаті родовища глини й природних барвників. Саме в Китаї, у другій половині II – I тисячоріччя була винайдена порцеляна – керамічна маса з високоякісної глини – каоліну.
У країнах Близького Сходу кераміка вперше набула широкого застосування в будівництві й оформленні будинків. З обпаленої глини робили мозаїку, яскраві кахлі, архітектурні деталі. У Росії перший цегельний завод був побудований у Москві в 1475 році. Наприкінці XVIII ст. розвиток металургійної, хімічної і електротехнічної промисловості сприяв збільшенню виробництва вогнетривкої, кислототривкої, електроізоляційної кераміки й плиток для підлог.
У цей час до поняття керамічні матеріали й вироби входить широке коло матеріалів з різними властивостями, які класифікуються за різними ознаками.
За призначенням керамічні вироби підрозділяють на наступні види:
стінові, оздоблювальні, покрівельні, дорожні, санітарно-технічні, кислототривкі, теплоізоляційні, вогнетривкі.
За структурою будови розрізняють керамічні вироби з пористим (водопоглинення за масою більше 5 %) і щільним (водопоглинення за масою менше 5%) черепком.
За температурою плавлення кераміку підрозділяють на:

·        Легкоплавку (Т_пл нижче 1350 ^оС);

·        тугоплавку (Т_пл – 1350 ⁰С – 1580 ⁰С);

·        вогнетривку (1580 ⁰С –2000 ⁰С);

·        вищої вогнетривкістю (більше 2000 ⁰С).

За видом оздоблення поверхні керамічні вироби бувають глазуровані й неглазуровані, одноколірні або з малюнком, гладкі або рельєфні.
За способом формування розрізняють керамічні вироби, отримані шляхом пластичного формування, напівсухого пресування і шлікерним литтям.

2. Сировина для виробництва керамічних матеріалів
Основною сировиною для виробництва кераміки є глини й каоліни. Для поліпшення технологічних властивостей глини, а також надання готовим виробам певних фізико-механічних властивостей використовують непластичну сировину (плавні, спіснювальні, поротвірні та пластифікуючі добавки).
Глиниста сировина є продуктом механічного руйнування вивержених польовошпатових гірських порід, що містить частки глини, кварцу, слюди та інших мінералів, що не розклалися. Глинисті частки мають пластинчасту форму, тому при змішуванні з водою утворюється легко формована пластична маса. Придатність глинистої сировини для виробництва того чи іншого виду кераміки з технологічної точки зору оцінюється його властивостями: пластичністю, повітряною і вогневою усадкою, вогнетривкістю, вологоємністю, набряканням, розмоканням, тиксотропним зміцненням. Вказані технологічні характеристики значною мірою пов'язані з хімічним і речовинним складом сировини.
Хімічний склад глин включає глинозем Аl₂О₃, кремнезем SiО_2, оксид заліза Fe₂О₃, оксид кальцію СаО, оксиди натрію, магнію і калію. Зі збільшенням вмісту Аl₂О₃ підвищується пластичність і вогнетривкість глин, а з підвищенням вмісту SiО₂ пластичність глини знижується, збільшується пористість, знижується міцність виробів.
Речовинний склад включає глинисту речовину, добавки й домішки.
Чим більше в глинистій сировині глинистих часток, тим вище пластичність і повітряна усадка глин. Залежно від цього глини підрозділяють на:
- високопластичні – вміст глинистих часток 80 – 90%;
- помірнопластичні – 30 – 60%;
- малопластичні – 5 – 30%;
З метою надання необхідних властивостей як глинам, так і виробам з них до складу глиняної сировини вводять добавки.
Спіснювальні добавки вводять у пластичні глини, щоб знизити пластичність і зменшити повітряну та вогневу усадку за рахунок меншої водопотреби формувальної суміші, а також для запобігання деформаціям і тріщинам у виробах. До них відносять: шамот, золи, кварцовий пісок, гранульований шлак.
Поротвірні добавки вводять у сировинну суміш для отримання легких керамічних матеріалів з підвищеною пористістю. До них відносяться: магнезит, крейда, доломит, які під час випалювання виділяють СО_{2 ,} а також вигораючі добавки –деревні обпилювання, вугільний порошок, торфяний пил.
Плавні сприяють зниженню температури випалу виробів і підвищують щільність матеріалу. Функції плавнів виконують польові шпати, залізна руда, доломіт, магнезит, тальк тощо.
Пластифікуючі добавки сприяють підвищенню пластичності маси й поліпшенню її здатності до формування при отриманні виробів. До них належать високопластичні глини, бентоніти, а також поверхнево-активні речовини типу лінгосульфонафту.
Отримання черепка потрібного кольору й структури здійснюється різними методами, в тому числі: покриттям готових виробів ангобами, глазурами, емалями, керамічними фарбами.
Ангоб виготовляють з білої або кольорової глини і наносять на поверхню невипаленого керамічного виробу тонким шаром (0,2...0,3 мм) у вигляді водної суспензії. При випалюванні ангоб не розплавляється і надає виробу матову поверхню.
Глазур (полива) – це склоподібне покриття (0,1...0,2 мм),яке наносять на поверхню керамічного виробу і закріплюють випалюванням. Глазур знижує водопроникність, підвищує міцність та атмосферостійкість керамічних виробів.
Склади глазурі можуть бути різноманітними, але в усіх випадках вони містять не менше 85...90% кремнезему та оксиду алюмінію.

Контрольні запитання

1.     Які матеріали мають назву « кераміка»?

2.     Які сировинні матеріали використовують для отримання кераміки?

3.     З якої глини виготовляють ангоб?

4.     Яку поверхню має глазур?

5.     Яку функцію виконують пластифікуючі добавки?

6.     Для чого вводять поротвірні добавки?