Керамикалық материал: қасиеттері, өндіру технологиясы, қолданылуы

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Алғашқы керамика адамдар металды балқытуды үйренбес бұрын пайда болған. Археологтардың күні бүгінге дейін тауып келе жатқан көне құмыра мен құмыралар соның дәлелі. Айта кету керек, керамикалық материалдың бірегей қасиеттері бар, бұл оны кейбір аймақтарда жай таптырмас етеді. Сіздермен керамиканың ерекшеліктерін қарастырайық, оның өндірісі мен сипаттамалары туралы сөйлесейік.

Жалпы ақпарат

Сазды және органикалық қоспалары бар қоспаларды агломерациялау арқылы керамикалық бұйымдарды алыңыз. Кейде бейорганикалық қосылыстардың оксидтері қолданылады. Алғашқы мұндай өнімдер 5000 жыл бұрын пайда болды. Осы уақыт ішінде өндіріс технологиясы айтарлықтай жетілдіріліп, бүгінгі күні жоғары берік керамикалық бұйымдар бізге қол жетімді. Олар құрылыста қасбеттік қаптау, еден, қабырғалар және т.б. үшін қолданылады.

Тығыз және кеуекті сынықтары бар қыш ыдыстар бар. Екеуінің басты айырмашылығы - тығыз сынық суға төзімді. Бұл фарфордан жасалған бұйымдар, еден плиткалары және т.б. Кеуектісынықтар - плиткалар, керамикалық тас, дренаждық құбырлар және т.б..

Болғандар тарихы

«Керамика» сөзі грек тілінен аударғанда «саз» дегенді білдіреді. Әрине, кез келген өнімді жасау үшін қоспаның қандай да бір түрі қолданылды. Соңында не алу керектігіне байланысты оған қажетті материалдар қосылды. Алғашында қолмен, сәл кейінірек арнайы станокта балшықтан жасалған бұйымға ерекше пішін берілді. Кейіннен керамикалық бұйымдар жоғары температурада пештерде күйдіріледі.

Көптеген елдер өздерінің өндіріс технологияларын пайдаланды. Бұл керамикаға, кескіндемеге және жылтыратуға қатысты. Египет бұл саланың айтарлықтай дамуына қол жеткізген алғашқы мемлекет болып саналады. Ол жерде алғаш рет керамика өндірісі жолға қойылды. Бұйымдар өрескел және нашар араласқан саздан жасалды, бірақ кейінірек технология жақсарды. Бүгінгі таңда Мемфис пирамидаларының құрылысында қолданылған мыс сары саз кірпіштер табылды.

Фарфордың пайда болуы

Нефрит Қытайда бұрыннан қолданылған. Бұл әдемі, бірақ өте нәзік және өңдеуге қиын болды. Көп жылдар бойы ізденіп, шешімі табылды. Фарфор жасау оңайырақ. Дегенмен, мұнда да нюанстар болды. Мысалы, «фарфор тастарынан» табылған слюда мен цваоканы ұсақ ұнтақ етіп ұнтақтап, 10 жылдан астам сақтаған. Бұл материалды мүмкіндігінше икемді ету үшін жасалды. БіріншіҚытайдағы фарфор бұйымдары биік және ұзартылған ыдыстар болды. Олар жылтыратылған беті және көк немесе қою жасыл түсті болды. Соңғылары ең жоғары бағаланды.

Бүгінгі таңда фарфор ең көп тараған мемлекет Қытай болып саналады. Бұл дұрыс, бірақ ол Еуропада танымал болғанымен, кейінірек пайда болды және оның өндірісі ұзағырақ дамыды.

Қыштан жасалған бұйымдардың негізгі түрлері

Қазіргі уақытта балшықтан жасалған бұйымдардың классификациясы кең. Сонымен, керамикалық бұйымдарды екі негізгі топқа бөлуге болады:

• әйнексіз керамика (терракоталар мен керамика);
• жылтыратылған (майолика, фаянс, фарфор, шамот).

Terracotta - итальяндық «пісірілген жер» тілінен. Өнімдер түрлі-түсті саздан жасалған және кеуекті құрылымға ие. Терракотадан вазалар, ыдыс-аяқтар, сондай-ақ ойыншықтар мен тақтайшалар жасалады.

Қыш ыдыстарды өңдеу қиынырақ. Оны су өткізбейтін ету үшін жылтырату қажет. Әрі қарай, өнім бояуға ұшырайды. Мұны істеу үшін ол толығымен салқындағанша түтінге ыстық пеште қалдырылады. Бүгінгі таңда керамиканың көптеген түрлері, атап айтқанда, керамика өте танымал. Ол күнделікті өмірде сүтті, сусымалы материалдарды сақтау үшін немесе декор ретінде пайдаланылады.

Екінші түріне келетін болсақ, мұнда жылтыратылған керамика, фарфор және қыш ыдыстар ең танымал. Біріншісі өндірісте қымбатырақ және еңбекті көп қажет етеді, екіншісі практикалық және арзан. Олар бір-бірінен фарфордан жасалған бұйымдардың болуымен ерекшеленедіаз саз және көбірек арнайы қоспалар. Сонымен қатар, фарфор қыштан айырмашылығы жарықта мөлдір болады.

Отқа төзімділер туралы

Саз қоспаларынан жасалған бұйымдар отқа төзімді. Мақсатына қарай олар Цельсий бойынша 1300-ден 2000 градусқа дейін, тіпті одан да жоғары температураға төтеп бере алады. Керамикалық бұйымдарды күйдіру үшін арнайы пеш қолданылады. Металлургиялық процесте отқа төзімді материалдар кеңінен қолданылады. Онда олар домна пештері мен агрегаттарын жобалау үшін пайдаланылады.

Температураның жоғарылауымен отқа төзімділіктің беріктігі жоғалмайды, керісінше, артады деп айту әбден қисынды. Бұл композицияда отқа төзімді оксидтердің, силикаттардың және боридтердің болуына байланысты қол жеткізіледі. Олар жоғары температура процестері өтетін барлық жерде дерлік қолданылады. Көбінесе олар пішінделген, яғни белгілі бір бұйым түрінде, мысалы, кірпіш түрінде кездеседі. Сирек, ұнтақ түріндегі пішінсіз отқа төзімді заттарды қолдану қажет.

Құрылыстағы керамика

Керамикалық материалдардың артықшылығы - олардың қоры іс жүзінде шексіз. Мұндай бұйымды өндірудің қарапайымдылығымен және жоғары беріктігімен қатар, бүгінгі күні ол құрылыс индустриясында таптырмас. Қабырға материалдарын алатын болсақ, мұнда саз кірпіш жетекші орын алады.

Полимерлердің пайда болуына қарамастан, өз орнын жоғалтпайтын керамикалық плиткаларға да қатысты. Ол әлі де ылғалдылығы мен температурасы жоғары бөлмелерді жабдықтау үшін қолданылады. Қаптау материалдарының арасындакерамзит бірінші орында.

Соңғы бірнеше жылда қуыс керамикалық блоктар мен кірпіш өндірісі 4%-ға өсті. Олардың өндірісі кірпіш зауыттары мен фабрикаларында ең аз өзгерістерді қажет етеді, ал шығындар сатылымның бірінші жылында өтеледі. Шетелде қуыс керамика бұрыннан жетекші орынға ие болды және қарапайым кірпіштен әлдеқайда жақсы сатылады.

Арнайы керамикалық материалдар

Мұндай өнімдерге санитарлық және кәріз құбырлары жатады. Біріншілері үш үлкен топқа бөлінеді:

• қатты фаянстан (кеуекті сынық);
• санитарлық фарфор (агломерленген сынық);
• жартылай фарфор (жартылай пісірілген кесінді).

Санитарлық бұйымдарға қойылатын негізгі талаптар механикалық зақымға төзімділік, ыстыққа төзімділік. Рецепт қатаң тәртіпте сақталуы керек, бұл технологияға да қатысты. Тек кәсіби керамикалық пеш пен жоғары сапалы шикізат пайдаланылады. Санитарлық өнімдерге раковиналар, дәретхана табақтары, ванналар, радиаторлар және т.б. кіреді. Өнімнің сапасын тексерудің сенімді жолы - корпусты аздап түрту. Дыбыс анық және сырылсыз болуы керек. Бұл дұрыс температурада және ешқандай сызаттардың жоқтығын көрсетеді.

Кәріз құбырларына келетін болсақ, оларда тығыз агломерацияланған сынық болуы керек. Диаметрі 150-600 мм болатын керамикалық құбырлар шығарылады. Әдетте іші де, сырты да жылтыратылады. Мұндай өнімдер сипатталадыагрессивті ортаға және адасқан электр тогына жоғары қарсылық. Олардың бағасы орташа, сондықтан оларды қолжетімді етеді.

Керамиканың физикалық және химиялық қасиеттері

Жоғарыда айтылғандай, барлық өнімдерді екі кең топқа бөлуге болады: тығыз және кеуекті. Тығыз суды сіңіру коэффициенті 5% -дан аз, кеуекті - 5% және одан да көп. Соңғы топқа келесі бұйымдар кіреді: сазды кірпіш (кеуекті және қуыс), қабырғадағы қуыс тастар, қаптау плиткалары, шатыр плиткалары. Тығыз керамикалық бұйымдар - жол кірпіштері мен еден плиткалары. Кеуекті де, тығыз керамика да санитарлық өнеркәсіпте кездеседі.

Физикалық-химиялық қасиеттері туралы айтқанда, керамиканың негізгі кемшілігін атап өтпеу мүмкін емес. Ол басқа материалдармен салыстырғанда жоғары сынғыштықтан тұрады. Дегенмен, жоғары қолжетімділік пен әмбебаптық бұл материалды көптеген салаларда және тіпті күнделікті өмірде ең танымалдардың біріне айналдырады. Заманауи технологиялар күйдіргеннен кейін бірден тегіс бетті алуға мүмкіндік береді. Белгілі бір түске қол жеткізгіңіз келсе, темір немесе кобальт оксидтерін қосыңыз.

Микроқұрылымның ерекшеліктері

Қызған кезде керамика бірте-бірте сұйық болады. Ол қарапайым және күрделі қосылыстардың көптігімен ерекшеленеді. Салқындату кезінде кристалдану жүреді. Ол мөлшері ұлғаятын таза кристалдардың тұнбасында көрінеді. Масса қатайған кезде құрылымда қалыптасадымикроконгломерат. Онда муллит дәндері қатайтылған массамен цементтеледі. Оттегі атомдары матрицаның бір түрін құрайтынына назар аударған жөн. Оның құрамында олардың арасындағы бос орындарда ауыстырылатын шағын металл атомдары бар. Демек, микроқұрылымда иондық байланыстар басым және ковалентті байланыстар біршама аз. Химиялық тұрақтылық пен тұрақтылыққа күшті және берік химиялық қосылыстардың болуы арқылы қол жеткізіледі.

Жоғарыда айтылғандай, керамикалық материалдарды пайдалану шектелген. Бұл кристалдардың жетілмегендігіне байланысты. Кристалдық торлардың көптеген ақаулары бар: атомдық өлшемді кеуектер, деформациялар және т.б. Мұның бәрі беріктікті айтарлықтай нашарлатады. Дегенмен, мұнда кейбір нюанстар бар. Мысалы, керамиканың белгілі бір түрін жасау кезінде технология байқалса, беріктікте жақсы нәтижелерге жету әбден мүмкін. Ол үшін температура режимін және өнімді күйдіру ұзақтығын сақтау өте маңызды.

Саздың сипаттамалары мен қасиеттері

Саз – құрамы мен құрылымына қарамастан сумен араласқанда пластик материал түзетін шөгінді жыныс. Атқаннан кейін - тас тәрізді дене. Әдетте қоспасы тығыз, көбінесе алюмосиликаттардан тұрады. Көбінесе балшықтарда кварц, дала шпаты, күкірт колчедандары, сондай-ақ кальций, магний және титан қосылыстарының гидроксидтері мен карбонаттары сияқты жыныстар кездеседі.

Каолиндер бүгінде белгілі ең таза саздар. Толығымен дерлік каолиниттен тұрады. Қуырғаннан кейін алыңызақ түс. Өңдеу үшін қажетті икемділік құрылымда сазды заттардың (0,005 мм) ұсақ түйіршіктерінің болуына байланысты қол жеткізіледі. Әрине, композицияда мұндай зат неғұрлым көп болса, соғұрлым пластикалық жоғары болады және керісінше.

Балшықтардың негізгі керамикалық қасиеттеріне мыналар жатады:

• пластика – тұтастығын бұзбай деформация;
• қосылу мүмкіндігі;
• ауаның және оттың жиырылуы;
• отқа төзімділік.

Бүгінгі таңда материалдың қасиеттерін бір немесе басқа бағытта өзгертуге мүмкіндік беретін әртүрлі жұқартатын және байытатын қоспалар қолданылады. Бұл керамикалық бұйымдардың сұранысқа ие болуына және бағасының қолжетімді болуына әкеледі.

Өндірістің технологиялық схемасы

Керамикалық материалдардың сипаттамалары сазды әртүрлі салаларда пайдалану мүмкіндігін көрсетеді. Бұл сұраныстың үлкен болуына әкеліп соқты, сәйкесінше ұсыныс өсті. Өндірістік зауыттар көп жағдайда бір үлгі бойынша жұмыс істейді:

• шикізат алу;
• дайындық;
• пішіндеу және кептіру;
• қуыру және өнімді шығару.

Шығындарды азайту үшін зауыттар әдетте саз кен орнына жақын жерде салынады. Кен өндіру ашық әдіспен, яғни экскаватормен жүргізіледі. Келесі қадам - массаны дайындау. Шикізат байытылған, ұсақталған және біртекті массаға дейін араластырылған. Болашақ керамикалық бұйымның қалыптасуы дымқыл және құрғақ әдістермен жүзеге асырылады. Бірінші жағдайда масса 25% дейін ылғалдандырылады, ал екіншісінде - 12% артық емес.

Бұрын табиғи кептіру әдісі жиі қолданылған. Алайда нәтиже көбіне ауа райына байланысты болды. Сондықтан, жаңбырда немесе суықта өсімдік қозғалмайды. Сондықтан арнайы кептіргіштер (газ) қолданылады. Ең маңызды қадам - ату. Технологияны сақтау өте маңызды, ол өте күрделі. Керамиканың салқындауына да көп нәрсе байланысты. Температураның күрт төмендеуіне жол берілмейді, бұл ұшақтың қисаюына әкелуі мүмкін. Сонда ғана сіз керамикалық материалдарды сата аласыз. Өндіріс технологиясы, көріп отырғаныңыздай, қарапайым емес, ол бірнеше кезеңнен тұрады. Олардың әрқайсысын орындау керек. Бұлай болмаса, дүкен сөрелерінде неке қиюды кездестіруге болады.

Керамиканың кемшіліктері туралы аздап

Айтылғандай керамикалық материалдардың құрамы идеалды емес. Атап айтқанда, бұл балшықтан жасалған өнімнің беріктігіне әсер етеді. Кез келген механикалық зақым чип, жарықшақ және т.б. түрінде көрінуі мүмкін. Бұл негізгі кемшілік. Бірақ біз қарастырып отырған материалдың кеңінен таралуына кедергі келтіретін басқа да факторлар бар. Олардың бірі - жоғары баға. Мысалы, ел үйінің шатырына арналған керамикалық плиткалар эстетикалық тұрғыдан тамаша шешім болып табылады, бірақ мұндай рахат өте қымбат болады.

Сонымен бірге оның сыртқы түрі дұрыс күтіммен 5 жылдан аспайды. Болашақта солып кету пайда болады, бетінде мүк пайда болады және т.б. Осымен қатар сынғыштық пен сынғыштық кез келгенмеханикалық зақымдану шатырдың ағып кетуіне әкелуі мүмкін, бұл аз адамдар ұнайды. Әрине, заманауи керамикалық материал өте әсерлі көрінеді, бұл түстердің кең құрылымы мен жоғары сапалы жұмыс арқасында қол жеткізіледі. Бірақ бұл әлі де қымбат, сондықтан мұндай таңдаудың орындылығы туралы жиі ойлануға мәжбүр етеді.

Қорытынды

Біз керамикалық материалдардың негізгі қасиеттерін қарастырдық. Жоғарыда айтылғандардың барлығына сүйене отырып, мұндай өнімдердің кейбір бірегейлігі бар деп қорытынды жасауға болады. Бұл механикалық зақым болмаған жағдайда олар өте ұзақ уақытқа созылатындығына байланысты. Сонымен қатар, зауыттарда сұйық металды құюға арналған керамикалық материал да өте қажет, өйткені ол жоғары температураға төтеп бере алады.

Күнделікті өмірге келетін болсақ, керамика өте ыңғайлы. Пеште пісіруге арналған арнайы ыдыс-аяқтар, олар жылдар бойы сыртқы түрін өзгерткенімен, әлі де осы материалдан жасалған. Фарфор, оның жоғары құнына қарамастан, талғампаз көрініске ие және жай ғана көзді қуантады. Бұл дұрыс өңделсе, фарфордан айыру қиын болатын қыш ыдыстарға да қатысты.

Қандай жағдайда да керамикалық материалды пайдалану керек. Бұл ең алдымен табиғи саздың үлкен қорымен байланысты. Бұл өте көп және жыл сайын осы табиғи ресурсты өндіруге арналған жаңа карьерлер игерілуде. Екінші маңызды фактор - экологиялық тазалық. Бұрын адамдарда мүмкіндік болмағанөнімнің беріктік сипаттамаларын жақсарту үшін кез келген зиянды қоспаларды пайдаланыңыз. Бүгінде жағдай тым сыни болмаса да өзгерді. Керамикалық плиткалар, синтетикалық материалдардан айырмашылығы, денсаулыққа зиян келтірмейді. Бұл пластмассамен салыстырғанда, әсіресе қыздырылған болса, мүлде зиян келтірмейтін керамикалық ыдыстарға да қатысты.