Из какого вещества состоит керамика. Керамика, ее виды и применение. Новый толково-словообразовательный словарь русского языка, Т. Ф. Ефремова

Керамика является одним из древнейших материалов, используемых для изготовления посуды и других изделий. Она обладает рядом положительных свойств: прочностью, термостойкостью, экологической и химической безопасностью, изделия из нее обладают высоким эстетическим потенциалом, это и определяет ее широкое использование.

Керамика - это изделия из глины (или глинистых веществ) с минеральными добавками или без них, полученные путем формования и последующего обжига. Для улучшения потребительских эстетических свойств керамику покрывают глазурью.

Материалы, используемые в производстве керамики, принято подразделять на пластичные материалы: глины (полиминеральные горные породы, состоящие из каолинитов, соды, окислов кремния, полевого шпата, железа и др.); каолин (мономинеральная порода, состоящая из каолинита); отощающие материалы - снижают усадку при сушке и обжиге: кварцевый песок, глинозем, бой фарфора и фаянса, шамот; плавни - снижают температуру спекания и создают стекловидную фазу (полевой шпат и пегматит); материалы для глазури.

В качестве факторов, формирующих потребительские свойства и качество керамических бытовых товаров, выделяют те же, что и для стеклоизделий: вид керамики, способ формования и вид декорирования.

В зависимости от строения различают тонкую керамику (черепок стекловидный или мелкозернистый) и грубую (черепок крупнозернистый). Основными видами тонкой керамики являются: фарфор, полуфарфор, фаянс, майолика, а грубой - гончарная керамика.

Фарфор - имеет плотный спекшийся черепок белого цвета (иногда с голубоватым оттенком) с низким водопоглощением (до 0,2%), при ударе издает высокий мелодичный звук, в тонких слоях может просвечивать. В виду парного обжига изделий край борта или основание изделия не покрыто глазурью.

Различают твердый и мягкий фарфор. Твердый фарфор применяют для производства столовой и чайно-кофейной посуды повседневного использования. Мягкий фарфор может быть: бисквитный (не покрыт глазурью, используется для выработки художественно-декоративных изделий), костяной (в состав вводится костная мука, по внешним признакам напоминает белый мрамор, характеризуется высокой белизной и прозрачностью, используется для производства чайно-кофейной посуды праздничного ассортимента), полевошпатовый ("тонкостенный", по свойствам и назначению схож с костяным, но его белому цвету присущ голубоватый оттенок); низкотемпературный ("фриттовый" - термостойкий, механически прочный, обычно его покрывают цветными глазурями, за рубежом один из основных видов керамики для производства повседневной посуды).

Сырьем для производства фарфора служат каолин, песок, полевой шпат и другие добавки.

Полуфарфор по свойствам занимает промежуточное положение между фарфором и фаянсом, черепок его белый, водопоглощение - 3~5%, используется в производстве посуды хозяйственного назначения.

Фаянс имеет белый черепок с желтоватым оттенком, пористость черепка - 9-12%. Ввиду высокой пористости изделия из фаянса полностью покрываются бесцветной глазурью. Глазурь имеет невысокую термостойкость, поэтому данный вид керамики находит применение в производстве столовой посуды повседневного использования. Вырабатывают его из беложгущихся глин с добавлением мела и кварцевого песка.

Майолика имеет пористый черепок (водопоглощение около 15%), изделия имеют гладкую поверхность, высокий блеск, малую толщину стенок (что определено способом формования - литьем), покрывают их цветными глазурями, они могут иметь декоративные рельефные украшения. Для производства майолики применяют беложгущиеся глины (фаянсовая майолика) или красножгущиеся глины (гончарная майолика), плавни, мел, кварцевый песок.

Гончарная керамика - черепок имеет красно-коричневый цвет (используются красножгущиеся глины), большую пористость (водопоглощение до 18%). Изделия могут покрываться бесцветными глазурями, расписываются цветными глиняными красками - ангобами. Ассортимент представлен кухонной и хозяйственной посудой (горшки для жаркого, крынки для молока) и декоративными изделиями.

Процесс производства керамических бытовых товаров в упрощенном виде можно представить следующими этапами: подготовка сырьевых материалов; получение керамической массы; формование изделий; сушка и правка; обжиг; глазурование; декорирование.

Основными способами формования керамических изделий являются: метод пластического формования; литье, полусухое прессование.

При формовании изделий пластическим способом используют керамическую массу влажностью 22-24%, формирование производится на станках-автоматах или полуавтоматах. При этом способе керамическую массу помещают на дно формы и раскатывают шаблоном, в зазоре между формой и шаблоном образуется изделие. Используют данный способ при получении изделий из твердого фарфора, фаянса, гончарной керамики.

Способ литья предполагает применение керамической массы (шликера) влажностью 32-36% (сметанообразная консистенция), которая заливается в пористые гипсовые или поливинилхлоридные формы. Используют данный способ для выработки изделий из мягкого фарфора (кроме фриттового), твердого фарфора (изделия сложной формы), майолики.

Для плоских изделий несложной формы используют способ полусухого прессования. Керамическая масса при этом имеет остаточную влажность 2-3%, прессование проводят в металлических формах. Применяют данный способ при выработке изделий из фаянса, полуфарфора, низкотемпературного фарфора. Преимуществами данного способа являются увеличение скорости выработки и сокращение затрат энергоносителей (исключаются процессы сушки и правки), но используют его для ограниченного числа видов изделий: тарелки мелкие, блюдца и т. п.

Окончательно керамика образуется в процессе обжига. Различают два вида обжига: утельный и политой. Утельный обжиг предшествует глазурованию, при этом формируется черепок, устойчивый к размоканию. Политой обжиг проводят после глазурования с целью формирование структуры глазури.

При декорировании керамических бытовых товаров применяется ряд способов: живопись, украшения в виде полос, трафарет, шелкография, деколь. К специфическим видам декорирования керамических бытовых товаров можно отнести следующие:

Крытье - покрытие поверхности изделия красками (различают сплошное; частичное; с прочисткой; с прочисткой и дорисовкой; нисходящее и восходящее) с помощью аэрографа, трафарета, специальных шаблонов;

Штамп - мелкий однокрасочный поверхностный рисунок, наносимый красками и препаратами золота с помощью резиновых штампов или лент; обычно его применяют в сочетании с другими видами украшений;

Печать - контурный рисунок, образованный точками, черточками, штрихами (краска с печати переносится на изделие, либо вначале на папиросную бумагу, а затем на изделие); рисунки однокрасочные, могут быть надглазурными и подглазурными, дополняться живописью (с дорисовкой), трафаретом;

Фото по керамике - применяется для декоративных (подарочных) изделий;

Украшения декоративными глазурями: цветными, потечными, кристаллическими, матовыми, кружевными, люстровыми, кракле.

Рельефно-вырезные украшения: ажурный борт, вырезной край, рельефный борт (и их комбинации); декоративные рельефы;

Дополнительные украшения красками и препаратом золота: промазка - сплошное покрытие элемента изделия; пестрение - частичная зарисовка (мазок), подчеркивающая отдельные элементы изделия.

Все рисунки по характеру расположения на изделии подразделяются на бортовые; сплошные; букетом (до трех лепков); раскидные с большим букетом; медальон (рисунок, находящийся в обрамлении в виде круга, овала, многоугольника); арабеска (узкий бортовой орнаментальный рисунок).

Украшения бывают надглазурными и подглазурными. Большинство видов поверхностных пленочных украшений подлежат обжигу.

Керамика промышленная - изделия, получаемые путем спекания неорганических, неметаллических материалов и имеющие промышленное или техническое применение. Компонентами этих материалов обычно являются вещества с высокой температурой плавления или размягчения.

Промышленную керамику образует большая группа материалов, имеющих специальное применение, отличное от бытового или декоративного. Как правило, к ней не относят стекла, эмали, строительные материалы и некоторые цементы и огнеупоры.

Керамика получается нагревом до высокой температуры изделий, сформованных из уплотненного порошка. В случае традиционных материалов порошок обычно представляет собой смесь глины и других встречающихся в природе минералов. Процесс производства по существу один и тот же для всех видов промышленной керамики. Обычно берется тонкий порошок (размер частиц около 1 мкм), полученный размолом или из растворов путем химического осаждения, распыления или сублимационной сушки, и уплотняется давлением в пресс-форме, как правило, карбидовольфрамовой или стальной. К порошку можно добавлять немного органической связки (например, воска) для придания прессовке прочности и способности сохранять форму. Впоследствии, во время обжига, связка выжигается. Затем форма заготовки может быть изменена путем резания, сверления или другого вида механической обработки.

Бóльшая однородность упаковки порошка может быть достигнута посредством использования давления жидкости для его уплотнения в гибкой резиновой или пластмассовой форме. Таким способом могут быть получены крупные порошковые заготовки. Добавление к порошку значительного количества пластификатора (до 50%) делает смесь достаточно пластичной, так что при умеренных температурах (от 50 до 200° С) ее можно подвергнуть прессованию или литьевому формованию под давлением. Способ литья под давлением хорошо подходит для быстрого производства небольших изделий сложной формы.

Суспензии порошков в воде, или шликеры, имеющие низкую вязкость, но содержащие большие объемы твердых материалов, легко получить путем добавления небольшого количества поверхностно-активного вещества (дефлокулянта, или диспергатора). Вода оттекает в пористые стенки пресс-формы, а внутри нее остается заготовка в виде влажного, но хорошо уплотненного порошка. Этот метод широко используется в производстве посуды. Его также применяют для изготовления турбинных лопаток из порошков нитрида кремния или карбида кремния.

Все описанные выше процессы дают уплотненный и сформованный порошок (заготовку изделия). Уплотненные частицы затем спекаются путем нагрева, как правило, в электрической печи, с образованием твердого изделия. При высоких температурах (от 1000 до 1700° С) частицы твердых материалов слипаются подобно частицам меда при комнатной температуре. Время обработки варьируется от нескольких минут до нескольких часов. Спекание частиц приводит к образованию более плотного продукта, и изделие может уменьшиться в объеме на 20%.

Уплотнение можно ускорить применением более высоких температур и более мелких частиц одного размера. Его также можно усилить, прилагая давление во время нагрева. Этот метод используют, когда требуется максимальная прочность. Обычно в зависимости от температуры, которая может достигать 2000° С и выше, применяют пресс-формы и пуансоны из графита или сплавов никеля. Для передачи давления на порошок можно применить инертный газ, например аргон или азот. При этом порошок часто заключают в тонкую стеклянную оболочку, которая размягчается при температуре прессования, или предварительно нагревают с переходом в такое состояние, в котором он непроницаем для газа.

Широко используемый способ ускорить уплотнение – ввести в смесь небольшое количество вещества, которое образует жидкий растворитель для основного компонента при температуре печи. Производство алюмооксидной керамики с помощью силикатов – пример применения этого способа; силикаты магния и иттрия широко используются в производстве нитрида кремния.

Процессы нагрева и прессования создают полностью уплотненную мелкозернистую однородную структуру. Содержание побочных и межзеренных фаз обычно сводится к минимуму. Примечательным исключением является намеренное внедрение частиц вторичной фазы, например диоксида циркония, для упрочнения материала и придания ему твердости.

Недостаток межзеренных фаз, особенно тех, которые при охлаждении переходят в стеклообразное состояние, состоит в том, что они могут изменять свойства материала в нежелательном направлении. Жидкая фаза должна удаляться в процессе уплотнения. Она удаляется при кристаллизации межзеренной фазы или путем перехода в твердый раствор; оба способа использовались в случае сиалонов (материалов на основе нитрида кремния, содержащих кремний, алюминий, кислород, азот и другие элементы). Были попытки использовать уплотняющие добавки, которые не образуют жидкой фазы. Пример такой добавки – оксид магния, небольшое количество которого способствует уплотнению оксида алюминия, применяемого в производстве прозрачных колб натриевых ламп высокого давления.

Тонкие керамические покрытия, прочно сцепленные с поверхностью металлов и других материалов, можно получить путем пламенного или плазменного напыления порошка. При этом достигаются весьма высокие температуры и скорости частиц порошка. Кинетическая энергия ударяющихся о подложку размягченных частиц достаточна, чтобы вызвать их дальнейшее расплавление и обеспечить сцепление с подложкой, которая остается холодной. Температура плазмы достигает 15 000° С и выше, температура пламени близка к 2500° С.

Для получения керамического материала с хорошими свойствами надо, чтобы его микроструктура была мелкозернистой, однородной, свободной от дефектов и воспроизводимой. Главным условием этого является производство подходящих высококачественных порошков. Для реализации этой цели были исследованы два подхода. Первый состоит в использовании порошков чрезвычайно мелких частиц (размером 10–100 нм). Однако с такими порошками трудно работать, т.к. их частицы имеют склонность к слипанию. Второй подход состоит в получении сферических частиц диаметром ~1 мкм, которые стремятся расположиться регулярным и соразмерным образом, что приводит к образованию зернами регулярной структуры. Для реализации обоих подходов требуются технологические условия, трудно достижимые в традиционных отраслях керамической промышленности.

Главные области текущих и потенциальных применений промышленной керамики – машиностроение, электротехника и электроника. Два бытовых применения, отмеченных широким рыночным спросом, – магниты из ферритной керамики, используемые во всех телевизионных приемниках и видеотерминалах, и износостойкие уплотнительные кольца (керамика на основе оксида алюминия) водяных насосов для систем центрального отопления. Два приведенных ниже примера иллюстрируют разнообразие применений керамики и разработанных типов керамических материалов.

Машиностроение

Интерес к керамике основывается на ее высокотемпературных прочности и сопротивлению ползучести. Керамики на основе нитрида кремния, карбида кремния и диоксида циркония используются в дизельных и газотурбинных двигателях. Полностью керамический двигатель, работающий при очень высоких температурах, успешно испытан в лаборатории.

Промышленная керамика широко используется при нормальных температурах в условиях, требующих от материала твердости, стойкости к истиранию и прочности. Из карбидокремниевой и алюмооксидной керамики изготавливают уплотнения насосов и детали клапанов, подверженные абразивному действию суспензий и жидкостей. Инструмент с режущей кромкой из корундовой керамики во многих областях металлообработки заменил инструмент на основе карбида вольфрама. Твердая, прочная нитридкремниевая керамика сиалоновой группы была разработана для таких специализированных применений, как высокоскоростная обработка резанием никелевых сплавов и чугуна, прокатка труб и вырубка угля.

Существует широкий спрос на керамические материалы для нитепроводников с высокими механическими характеристиками. Это элементы оборудования текстильной промышленности: нитеводители - глазки, втулки, кольца, пластины. Ресурс работы - не менее 1 года - в 3-5 раз выше ресурса аналогичных фарфоровых изделий.

Изностойкие элементы рушко-центробежных машин, изностойкие элементы подшипников, рабочие пластины режущих инструментов.

Электротехника и электроника

Керамические материалы используются для изготовления изоляторов разнообразного назначения. Тонкие пластины из алюмооксидной керамики широко применяются как подложки для монтажа микропроцессоров и связанных с ними элементов и схем. Алюмооксидная керамика имеет хорошую долговременную электрическую и химическую стабильность при воздействии высокочастотных токов. Она достаточно прочна, чтобы выдерживать высокие тепловые и механические нагрузки, возникающие в условиях температур до 250° С, которые могут создаваться некоторыми электрическими приборами. Изоляторы из алюмооксидной керамики применяются в клистронах и магнетронах. Отвод тепла, особенно от многослойных керамических приборов, улучшается при использовании керамики с высокой теплопроводностью, например оксидбериллиевой и нитридалюминиевой.

Тонкие изолирующие пленки из керамических материалов дают возможность хранить большие электрические заряды в очень малом объеме. Сегнетоэлектрическая керамика, например титанатбариевая и титанатстронциевая, а также аналогичные материалы, содержащие небольшие добавки оксидов, например лантана и неодима, входят в эту категорию. Диэлектрические керамические материалы, позволяющие миниатюризовать конденсаторы, играют важную роль в развитии техники полупроводниковых электронных приборов.

Приложение электрического поля к сегнетоэлектрическим кристаллам некоторого типа приводит к изменению их формы и наоборот. Это свойство цирконат-титанатов свинца очень ценно для таких устройств, как преобразователи, тензодатчики, акселерометры, датчики давления, микрофоны, головки звукозаписи – воспроизведения, гидролокаторы и ультразвуковые очистители. Сегнетоэлектрические керамические материалы применяются также как пироэлектрические датчики в приборах теплового видения и в электрооптических приборах, где приложенное электрическое поле изменяет оптические характеристики материала.

А так же диффузные отражатели лазерных и других установок, рассеивающие и поглощающие покрытия для колб высокоинтенсивных источников света.

Магнитные материалы

Ферриты, содержащие барий или стронций, широко применяются в качестве дешевого материала для постоянных магнитов в различных устройствах, например электродвигателях. Большие количества таких ферритов используются также в видеотехническом, радиотехническом и микроволновом оборудовании. Ферриты из оксида железа с добавками других оксидов применяются в тех случаях, когда требуется высокая чувствительность к изменению приложенного электрического поля. Марганцово-цинковые ферриты используются как материалы для сердечников трансформаторов, настроечных приборов и головок магнитозаписи. Никель-цинковые ферриты применяются в микроволновых устройствах. Порошкообразные ферриты составляют основу многих типов магнитозаписывающей ленты, магнитных дисков и плат, используемых для хранения информации.

Биокерамика

Использование керамических заменителей частей человеческого тела в последние десятилетия неуклонно растет. Чистая (99,9%) алюмооксидная керамика применяется для протезирования тазобедренных суставов и зубов. Специально приготовленную пористую алюмооксидную керамику удается соединять с живой тканью. Такая керамика, как кальцийгидроксофосфатная, устойчива к биодеградации и к тому же совместима с костной тканью. Ортопедические и зубные имплантанты используются для реконструкции костей в случаях частичной потери костной ткани из-за травмы или болезни. Керамика на основе фосфатов натрия и кальция медленно разрушается и рассасывается в ходе нормальных биохимических процессов в теле, пока не останется только естественная кость.

Броня

Очень твердые и прочные керамические листы и пластины, изготовленные из оксида алюминия, карбида бора или нитрида кремния, гасят большую часть энергии удара высокоскоростной поражающей частицы, например пули. Керамические пластины закрепляются на подкладке из алюминия или другого легкого, гибкого материала. Керамические броневые листы и пластины используются для защиты человеческого тела, а также военных самолетов и вертолетов.

Оконные материалы

Кристаллическая керамика более прочна и огнестойка, чем обычные стекла. Оконные материалы из алюмооксидной керамики используются в условиях высоких температур и высоких механических напряжений, например в качестве колб натриевых ламп высокого давления. Не оставляющие царапин «стекла» для ручных часов изготавливаются из прозрачных монокристаллов оксида алюминия. Монокристаллический оксид алюминия, содержащий различные примеси, является также лазерным материалом.

Атомная энергетика

Керамика применяется вместо металлов в ядерных реакторах. Топливные таблетки из диоксида урана используются в реакторах, рабочие температуры которых слишком высоки для металлического урана. Дисковые прокладки из оксида алюминия помещают между топливным блоком и дном металлического контейнера в качестве теплоизолятора. Система регулирования реактора должна включать поглотители нейтронов, такие, как бор, поэтому во многих таких системах применяется карбид бора.

Датчики и пускатели

Постоянно растет число применений, где требуется контроль содержания загрязняющих газов в воздухе и других газовых смесях. Системы контроля должны обеспечивать непрерывное поступление данных о концентрациях всех загрязняющих газов. Для этой цели используются керамические газовые датчики. Обычно они изготавливаются из полупроводящей оксидной керамики, например диоксидтитановой, оксидоловянной или оксидцинковой. Подобные датчики могут обнаруживать низкие концентрации таких газов, как окись углерода, кислород, сероводород и окислы азота, и запускать регулирующие системы.

Металлургия

Тигли, дозаторы, валы, плунжера, прессформы, прецизионная оснастка для литья и штамповки металлов и сплавов, чаши для моллирования стекол, стаканы для непрерывной разливки стали.

Стекольная промышленность

Сталеразливочные стаканы для установок непрерывной разливки сталей глуходонные или открытые, с двумя или более входными боковыми отверстиями.

В оборонной промышленности

Стратегическое значение в изготовлении радиопрозрачных окон и иллюминаторов, носовыв вставок для ракет систем ПВО и ПРО, радиопрозрачные обтекатели ракет, воздухосборники из кварцевой и ситаллокерамики.

Химическая промышленность

Прокладки, ступки, пестики Элементы тепловой защиты печей, установок импульсных режимов, изоляционные элементы высокоинтенсивных тепловых установок, разрядные камеры высокоинтенсивных генераторов.

Строительная отрасль

Ну, тут уж, без керамики не было бы и половины того огромного перечня строительных материалов, из чего строятся наши здания!

«Керамик» и «керамика» - эти два понятия часто объединяют те, кто не глубоко внедрялся в вопрос строительства, ремонта и выбора посуды. Но если начать разбираться с этим вопросом, то выяснится, что два вышеизложенные слова имеют совершенно разные значения.

Давайте разберемся что такое «керамик» и чем это слово отличается от керамики. А также узнаем сферы применения такого материала в современном мире.

Что такое «керамик»?

Многие говорят «керамик», при этом имея в виду стройматериал под названием керамика. Но это является ошибкой, поскольку последний термин возник именно от «керамик».

А это слово греческого происхождения, в переводе на русский звучит как «квартал гончаров», именно так назывался один из кварталов древних Афин, находившийся в северо-западной части города и был разделен стеной на две части. В той части, которая находилась за пределами столицы Греции, хоронили погибших воинов.

А вот в городской - жили мастера гончарного дела, которые изготавливали различные кухонные и декоративные принадлежности из обожженной глины, славившиеся своим качеством и разнообразием исполнения.

Что такое «керамика»?

Керамика - это природный материал (глина), которая поддается термической обработке, то есть обжигу на огне, вследствие чего приобретает прочность и ряд других позитивных свойств, которым удалось завоевать расположение человека.

Из этого материала изготавливают различные вещи обихода: посуду, украшения, стройматериалы, вообще область применения изделий из керамики очень обширная.

Итак, что такое «керамик» и «керамика» мы выяснили. Далее попробуем разобраться в разновидностях последней, поскольку керамика является основой многих материалов, в зависимости от калибра зернистости, состава и способа изготовления керамика делится на немалое количество видов.

К самым популярным можно отнести фаянс, фарфор, полуфарфор, майолика, гончарная и теплая керамика, которые нашли свое применение в различных областях, в том числе и строительстве.

С развитием технического прогресса разнообразие стройматериалов удивляет своей широтой и сочетанием полезных качеств. Но есть и такие материалы для стройки, возраст которых почти что древний, но в современной обработке они получают новую жизнь и огромную популярность среди застройщиков. Таким материалом является сохраняющая тепло керамика.

Новый вид кирпичей

Всем известен старый-добрый кирпич, из которого в недалеком прошлом столетии, да еще и сейчас возводят стены и ограждения. У этого стройматериала ряд минусов, одним из который является степень теплозащиты зданий, стены, выполненные из такого стройматериала, требуют обязательного утепления для достижения оптимального сбережения тепла в доме.

Другое дело - глиняный кирпич или, иными словами, теплокерамика, которая обладает прекрасными техническими характеристиками: высокая степень звукоизоляции, теплосбережение, долговечность и прочность. К тому же этот материал влагонепроницаем, благодаря обжигу керамики и покрытия ее специальным раствором.

Еще одно преимущество - экономичность: сокращает время, которое требуется для выполнения работы, а также объем раствора сокращается примерно в пять раз, сравнительно с кладкой обычного кирпича.

Плитка из керамики

Еще одним незаменимым материалом из керамики в стройке и ремонте является керамическая плитка, без которой невозможно представить ванную комнату, туалет или кухню.

Такие плитки - это изделия, которые производят из смеси разных сортов глины, с добавлением других природных компонентов, спрессованных и обожженных при высоких температурах.

В результате получается огнеупорный, гигиеничный, эстетичный материал для ремонта. Кроме того, керамическая плитка часто обладает морозостойкостью (при добавлении определенных компонентов) и используется для отделки фасадов зданий, облицовки полов и стен, отделки бассейнов, цоколей, каминов.

В наше время все больше застройщиков и простых владельцев недвижимости желают приобрести такую плитку.

"Нефрит-Керамика" - неплохой вариант для приобретения такого стройматериала, ведь этот производитель керамической плитки, а также элементов декора из различных природных материалов входит в первую пятерку в Российской Федерации по производству плитки из керамики.

Компания "Нефрит-Керамика" предоставляет широкий выбор продукции для строительства и отделки, изготовленной из натуральных, экологически-чистых и качественных материалов с целью сохранения здоровья и хорошего настроения своих клиентов.

Производство имеет ведущее оборудование машиностроительных компаний европейских компаний.

В этой статье мы попробовали коротко и понятно рассказать о том, что такое «керамик», «керамика», виды керамики, а также разновидность ее применения в жизни человека.

В истории человечества насчитывается немало материалов, которые сопровождали людей едва ли не с самого зарождения цивилизации. Первым приходит на ум дерево, но не стоит забывать о керамике - обожженной глине, посуду из которой начали изготавливать с незапамятных времен.

Положительных качеств у такого материала хватает: керамика прочная, устойчивая к химическим и высокотемпературным воздействиям, отличается полной экологической безопасностью, да и с внешним видом у нее все в порядке. Кроме того, плитка из не гниет и не покрывается грибком, что позволяет с успехом использовать ее для отделки самых различных технологических помещений и ванных комнат.

Вообще керамика — это посуда или другие вещи из глины (с минеральными присадками или без них), полученная при помощи формовки и последующего высокотемпературного обжига. Чтобы внешний вид таких изделий был красивее, их глазируют.

Какие материалы могут быть использованы в производстве?

Мы уже говорили, что для этих целей используется преимущественно глина, но бывают исключения. Итак, на керамику могут идти следующие материалы:

• Пластичная основа. Это как раз таки глина или каолин (порода, состоящая из каолинита).
• Материалы, которые минимизируют осадку при обжиге, позволяют сохранить форму изделия. В дело идет качественный кварцевый песок, некондиция фарфора (бой), шамот.
• Породы, дающие плотную стекловидную массу при спекании. Идеально подходит полевой шпат, пегматит.
• Глазурь. Может использоваться как материал из природного сырья, так и многочисленные аналоги, полученные путем химического синтеза.

Классификация

Вот мы и узнали, что керамика - это специальным образом обработанная глина. В качестве факторов, предопределяющих потребительские качества изделия, выделяют вид керамики, способ ее декорирования или формовки.

Различают керамику тонкую (мелкая зернистость на сломе черепка), а также грубую (крупная зернистость). Из тонких разновидностей каждому знаком фарфор, полуфарфор, а также фаянс, плитка из которого есть едва ли не в каждой ванной комнате. Соответственно, грубая керамика (фото вы найдете в статье) - это гончарные горшки. Вещь у нас не слишком распространенная, но известная с глубочайшей древности.

Свойства разных видов керамики

Отличительным признаком фарфора является тонкий, плотный и белый мелкозернистый черепок. Материал очень плохо поглощает влагу (до 0,2 %). Ценные вазы или чашки (очень тонкие) можно просматривать на свет. Края бортика (чаще дно) из-за технологии обжига не покрывают глазурью. Для производства используется преимущественно каолин и

Полуфарфор - промежуточный вариант между вышеописанным фарфором и фаянсом. Несколько грубее, поглощение воды от 3 до 5 %, чаще всего применяется в изготовлении посуды хозяйственного назначения.

Что касается самого фаянса, то он отличается толстым пористым черепком, который на сломе имеет чуть желтоватый оттенок. Способность к поглощению воды высокая, в пределах 9-12 %. Именно из-за этого, а также из-за высокой пористости, любые изделия из керамики этого типа в обязательном порядке покрываются слоем тонкой глазури.

Так как используемая глазировка весьма нестойка к термическим воздействиям, используют эту разновидность керамики исключительно в производстве недорогой посуды повседневного использования, а также для хозяйственных емкостей. Для выделки берут не слишком качественные сорта глин, мел и кварцевый песок. Технология керамики этого сорта также допускает использование (в качестве основы) битого фарфора. Разумеется, перед началом производства его дробят и мелко растирают.

Майолика - это весьма привлекательная внешне керамика. Цена на нее - около тысячи рублей за среднестатистическую вазу. Отличительный признак - очень пористый черепок, может поглощать вплоть до 15 % влаги. Несмотря на это, изделия отличаются тонкими блестящими поверхностями, имеют малую толщину стенок. Последнее обусловлено тем, что майолика изготавливается по технологии литья. Как правило, изделия украшаются глазировкой, также нередко встречаются декоративные барельефы. В производстве этого сорта керамики используются беложгущиеся глины, кварцевый песок, мел и плавни.

Гончарная керамика (фото которой есть в статье). Отличается черепком специфичного красно-коричневого цвета (красножгущиеся глины) и очень большой пористостью. Коэффициент поглощения влаги - до 18 %. Для раскрашивания используются специальные глиняные краски, ангобы. Чтобы защитить их от воздействия влаги, сверху изделия покрываются тонким слоем бесцветной глазури. Что касается сферы использования, то ассортимент представлен не только декоративными горшками, но и вполне практичной посудой для домашнего хозяйства.

Кроме того, к этой же категории относится теплая керамика. Так называются кирпичи, изготовленные из грубо обожженной глины. При производстве такого рода керамики используются специальные вспенивающие реагенты, которые резко повышают пористость материала, а потому его теплоизоляционные качества становятся намного лучше.

Как проходит процесс производства?

Само производство керамики легко разделить на несколько следующих этапов:

• Добыча и соответствующая подготовка сырья.
• Формовка, нанесение декоративных узоров или проделывание функциональных отверстий.
• Литье, полусухая штамповка.
• Правка, первое просушивание.
• Высокотемпературная обработка.
• Глазировка.
• Повторное обжигание.
• Декоративная обработка (теплая керамика и аналоги в ней не нуждаются).

Качественные показатели готового изделия определяется характеристиками внешнего вида, полным соответствием функциональному назначению, а также долговечностью.

Технология изготовления

Об основных этапах производства мы поговорили, а потому сейчас давайте обсудим каждый из них в отдельности. Чтобы приготовить первоначальную керамическую массу, выполняются следующие технологические операции: сырье тщательно очищается от посторонних минеральных и органических примесей, дробится и перемалывается. После этого наступает черед перемешивания и добавления различных присадок.

Формовка изделия

Формовка выполняется из жидких или пластичных керамических масс. У пластического формования имеется ряд преимуществ. В первую очередь это выражается в том, что можно делать изделия практически любых форм и размеров. Кроме того, для их изготовления можно приспособить даже самое простое и технологичное оборудование.

Что же касается литья, то для этого применяется масса с влажностью 34-36 %. Заливка производится в гипсовые формы. Это незаменимый способ для изготовления действительно сложных керамических изделий, форма которых физически не допускает применения прочих способов формовки. Кроме того, так производится плитка. Керамика для нее делается не из самых лучших сортов глины (ниже требования), но толщина готовых изделий должна быть как можно более равномерной.

Литье может быть как ручным, так и полностью автоматизированным. После первоначальной просушки продукцию вынимают из форм, после чего приклеивают различные декоративные и функциональные элементы, для присоединения которых используется специальный клей. В прошлом для этой цели применяли глиняное тесто, но оно обеспечивало не слишком высокую прочность.

Сушка

Сушка - наиболее ответственный этап, так как от правильности его проведения зависит как механическая прочность изделия, так и его декоративные характеристики. Разумеется, крайне важно и правильное распределение глазури, от которой зависит устойчивость изделий к воде, а также химическим агентам. Сушка - обязательное условие производства керамики. Для нее используют конвейерные, радиационные и камерные сушилки. Температура на всем протяжении процесса не должна превышать 70-90 °С.

Исключение составляет разве что плитка. Керамика в этом случае весьма толстая, так что в некоторых случаях допускается использование высокотемпературного режима на непродолжительное время.

Обжигание

Вторым по важности технологическим этапом является обжиг керамики. Цель - формовка черепка с точно заданными физико-химическими свойствами, закрепление красящего состава и глазури на поверхности. Обжигание важно тем, что в его ходе протекает множество физико-химических процессов, которые и предопределяют основные потребительские качества изделия. Обычно обжиг проводят в две ступени, но если на поверхность глазури была нанесена краска, проводится так называемый муфельный обжиг (третья ступень).

Первая ступень осуществляется при температуре от 900 до 1250 °С (в зависимости от вида и сорта керамики). Вторая ступень требует температурного режима от 1020 до 1410 °С. Последнее значение используется исключительно для фарфора. Прочую керамику редко обжигают в таком режиме, так как высок риск растрескивания. Если речь идет о среднестатистической красной глине, то изделия из нее и вовсе зачастую «жгут» однократно, при температуре не выше 960-1020 градусов по Цельсию.

Для обжига могут быть использованы печи для керамики двух типов: периодические (горны), а также непрерывные. Разновидностей последних очень много, но более всего распространены тоннельные и роликовые.

О различных дефектах

Специфика изготовления керамических изделий состоит в том, что на различных этапах производства возможно возникновение большого количества самых разнообразных дефектов. Бывают повреждения черепка, глазури или декоративного покрытия. Что касается дефектов черепка, то они чаще всего появляются еще на этапе первичной формовки и первоначальной просушки.

Какая-то часть производственного брака проявляется практически сразу, а пятна или что-то подобное появляются только после обжига. В связи с «капризностью» конечной продукции имеется требование жестко контролировать чистоту всех используемых на производстве инструментов.

Описание основных понятий

Глазурь - это специальные расплавы, которые наносятся на поверхность готового изделия. Толщина их составляет 0,12—0,40 мм. Назначение глазурей довольно разнообразно. Во-первых, поверхность плитки или посуды покрывается плотным декоративным слоем, который не только способствует возникновению приятного внешнего вида, но и значительно повышает механическую прочность. Кроме того, покрытие дает надежную защиту от физических и химических воздействий, что особенно актуально для хозяйственной посуды.

Под декорированием понимается нанесение декоративной окраски или узоров. Нередко в условиях используются фигурные штампы, с помощью которых массовое производство однотипных изделий. Для нанесения узора на края горшка используется штемпельный валик. Соответственно, заключительные операции заключаются в устранении мелких дефектов, шлифовке ножки и края.

Некоторые сведения о глазури и красках

Глазури подразделяются на прозрачные и непрозрачные разновидности, бывают они окрашенными и полностью бесцветными. Керамические краски применяют для украшения практически всех разновидностей изделий из обожженной глины. В основе их лежат или металлы, или их оксиды. При нагревании они образуют стойкие соединения, которые не только красивы, но и весьма долговечны. Такая керамика, отзывы о которой всегда прекрасны, с давних пор была украшением во многих зажиточных домах.

Краски делятся по способу их нанесения: или на слой глазури, или же под него. Как можно понять, в последнем случае красящий состав наносится непосредственно на черепок. Только потом его закрывают слоем глазури, а изделие обжигается в печи. Если состав наносится непосредственно на слой глазури, его фиксируют температурой не меньше 600-850 °С.

Что касается вспомогательных материалов, то их используют для изготовления форм для обжига и литья.

Сведения об изготовлении литейных форм

Чтобы изготовить достаточно прочные и качественные формы, используется формовочный гипс. Его делают, тонко измельчая порошок полуводного гидрата сернокислого кальция. Особенность такого гипса в том, что при смешивании с водой он должен превращаться в достаточно пластичное и упругое тесто. Но главное - этот состав должен схватываться в точно определенные сроки, что гарантирует действительно качественный обжиг. Если гипса по каким-то причинам нет, может быть использован карборунд. Допускается применение прочих огнеупорных материалов.

Вот Это такой материал, без которого невозможно себе представить ни одной кухни или ванной комнаты. Впрочем, есть и другая ее разновидность, изделия из которой могут быть настоящими украшениями любого дома.

Художественная керамика

Под «художественными» понимаются изделия, украшенные особенно тонким рельефом или лепниной. Конечно же, прочих отличий от обычной керамики фактически нет, но в технологии изготовления есть немало тонкостей. О них-то мы сейчас и поговорим.

Первоначальная подготовка сырья

Как вы понимаете, художественная керамика мало в чем отличается от своих «бытовых» аналогов, но при ее изготовлении нужно требовательнее подходить к отбору сырья. Все то же самое, что и в прошлом случае, но все операции выполняются более тонко. Кроме того, использовать следует исключительно мелкоизмельченный каолин (диаметр частиц менее 2 мкм).

Что это дает? Такой подход позволяет получать намного более пластичную массу, а также минимум в два раза увеличивает прочность просушенных изделий. Кроме того, следует брать только мелкий так как он резко уменьшает осадку готовой продукции, что для художественной керамики крайне важно.

Сушка художественной керамики

Как мы уже указывали в первой части статьи, сушка - один из самых важных этапов. Если говорить о художественной керамике, то это утверждение становится еще более актуальным. Следует знать, что усадочные явления при обжиге тонких изделий протекают неравномерно, что может привести к большим неприятностям, вплоть до порчи всего изделия. А потому крайне важно выбрать правильный режим нагрева, дабы художественная керамика не превратилась в кучу черепков.

Если изделия плоские, то их настоятельно советуется сушить исключительно в формах. Сперва их слегка подвяливают, пока будущая керамика не приобретет необходимой плотности, и только после этого ее можно вынимать и досушивать до влажности 1-2,5 %.

Чтобы проводить данный процесс массово, используют специальные конвейерные сушилки. В особенно сложных случаях высушивание проводится в устройствах, которые работают по периодическому принципу. Так делают ради того, чтобы тонкая керамика не пересохла и не треснула. Длительность сушки колеблется от 30 минут до трех часов.

Вот вы и узнали, что такое керамика. Это один из самых старых материалов, что когда-либо производился человечеством. Несмотря на свою древность, керамика весьма востребована и по сей день.