Keramikmaterial: Eigenschaften, Produktionstechnik, Anwendung

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-17 10:23

Die ersten Töpferwaren tauchten auf, lange bevor die Menschen lernten, Metall zu schmelzen. Davon zeugen antike Töpfe und Krüge, die Archäologen bis heute finden. Bemerkenswert ist, dass der Werkstoff Keramik einzigartige Eigenschaften besitzt, die ihn in manchen Bereichen einfach unverzichtbar machen. Lassen Sie uns mit Ihnen einen Blick auf die Eigenschaften von Keramik werfen, über ihre Herstellung und Eigenschaften sprechen.

Allgemeine Informationen

Erh alten Sie keramische Produkte durch Sintern von Ton und Mischungen mit organischen Zusätzen. Manchmal werden Oxide anorganischer Verbindungen verwendet. Die ersten Produkte dieser Art erschienen vor 5.000 Jahren. In dieser Zeit hat sich die Fertigungstechnik deutlich verbessert und heute stehen uns hochfeste Keramikprodukte zur Verfügung. Sie werden im Bauwesen für Fassadenverkleidungen, Fußböden, Wände etc. verwendet.

Es gibt Töpferwaren mit einer dichten und porösen Scherbe. Der Hauptunterschied zwischen den beiden besteht darin, dass die dichte Scherbe wasserdicht ist. Dies sind Porzellanprodukte, Bodenfliesen usw. PorösScherben - Fliesen, Keramiksteine, Abflussrohre und mehr.

Vorgeschichte

Das griechische Wort "Keramik" bedeutet "Ton". Natürlich wurde irgendeine Art von Mischung verwendet, um jedes Produkt herzustellen. Die notwendigen Materialien wurden hinzugefügt, je nachdem, was am Ende erh alten werden musste. Zunächst von Hand und etwas später auf einer Spezialmaschine wurde einem Tonprodukt eine besondere Form gegeben. Anschließend werden keramische Produkte in Öfen bei hohen Temperaturen gebrannt.

Viele Länder verwendeten ihre eigenen Produktionstechnologien. Dies gilt für Töpfern, Malen und Glasieren. Ägypten gilt als der erste Staat, der eine bedeutende Entwicklung dieser Industrie erreicht hat. Dort wurde zunächst die Keramikproduktion aufgebaut. Die Produkte wurden aus grobem und schlecht gemischtem Ton hergestellt, aber später verbesserte sich die Technologie. Heute werden gelbe Lehmziegel gefunden, die angeblich beim Bau der Pyramiden von Memphis verwendet wurden.

Das Aufkommen des Porzellans

Jade wird in China schon lange verwendet. Es war schön, aber ziemlich zerbrechlich und schwierig zu handhaben. Nach jahrelanger Suche wurde eine Lösung gefunden. Porzellan ist einfacher herzustellen. Aber auch hier gab es Nuancen. Beispielsweise wurden Glimmer und Tsvaoka, die in "Porzellansteinen" gefunden wurden, zu einem feinen Pulver gemahlen und mehr als 10 Jahre gelagert. Dies wurde getan, um das Material so flexibel wie möglich zu machen. ZuerstPorzellanprodukte in China waren große und längliche Gefäße. Sie hatten eine polierte Oberfläche und eine blaue oder dunkelgrüne Farbe. Letztere wurden am meisten geschätzt.

Heute wird angenommen, dass China der Staat ist, in dem Porzellan am weitesten verbreitet war. Das stimmt, obwohl es in Europa populär war, aber es erschien dort später und seine Produktion entwickelte sich länger.

Hauptarten der Keramik

Tonprodukte haben derzeit eine breite Klassifizierung. Töpferwaren können also in zwei Hauptgruppen unterteilt werden:

• unglasierte Keramik (Terrakotta und Keramik);
• glasiert (Majolika, Fayence, Porzellan, Schamotte).

Terrakotta - von italienisch "gebackene Erde". Produkte bestehen aus farbigem Ton und haben eine poröse Struktur. Terrakotta wird zur Herstellung von Vasen, Geschirr sowie Spielzeug und Fliesen verwendet.

Keramik Keramik ist schwieriger zu verarbeiten. Um es wasserdicht zu machen, ist Polieren notwendig. Ferner wird das Produkt einer Färbung unterzogen. Dazu wird es in einem heißen Ofen im Rauch belassen, bis es vollständig abgekühlt ist. Heute sind viele Arten von Keramik, insbesondere Töpferwaren, äußerst beliebt. Es dient im Alltag zur Aufbewahrung von Milch, Schüttgütern oder als Dekoration.

Was den zweiten Typ betrifft, so sind hier glasierte Keramik, Porzellan und Steingut am beliebtesten. Das erste ist teurer und arbeitsintensiver in der Herstellung, das zweite ist praktisch und billig. Sie unterscheiden sich dadurch, dass Porzellanprodukte enth alten sindweniger Ton und mehr spezielle Zusätze. Außerdem ist Porzellan im Gegensatz zu Steingut lichtdurchlässig.

Über feuerfeste Materialien

Produkte aus Tonmischungen sind feuerfest. Je nach Verwendungszweck h alten sie Temperaturen von 1.300 bis 2.000 Grad Celsius und noch mehr stand. Es wird ein spezieller Ofen zum Brennen von Keramik verwendet. Feuerfeste Materialien werden am häufigsten im metallurgischen Prozess verwendet. Dort werden sie zur Konstruktion von Hochöfen und Aggregaten verwendet.

Es ist ganz logisch zu sagen, dass mit steigender Temperatur die Festigkeit des Feuerfestmaterials nicht verloren geht, sondern im Gegenteil zunimmt. Dies wird durch das Vorhandensein von feuerfesten Oxiden, Silikaten und Boriden in der Zusammensetzung erreicht. Sie werden fast überall dort eingesetzt, wo Hochtemperaturprozesse stattfinden. Sehr oft werden sie geformt gefunden, dh in Form eines bestimmten Produkts, beispielsweise eines Ziegels. Selten ist es notwendig, ungeformte feuerfeste Massen in Pulverform zu verwenden.

Baukeramik

Keramische Werkstoffe haben den Vorteil, dass sie praktisch unbegrenzt vorrätig sind. Zusammen mit der einfachen Herstellung und der hohen H altbarkeit eines solchen Produkts ist es heute aus der Bauindustrie nicht mehr wegzudenken. Nehmen wir Wandmaterialien, dann nimmt der Lehmziegel hier die Spitzenposition ein.

Dasselbe gilt für Keramikfliesen, die trotz des Auftretens von Polymeren nicht an Boden verlieren. Es wird immer noch zur Ausstattung von Räumen mit hoher Luftfeuchtigkeit und Temperatur verwendet. Unter den VerkleidungsmaterialienBlähton belegt den ersten Platz.

In den letzten Jahren ist die Produktion von keramischen Hohlblöcken und Ziegeln um 4 % gestiegen. Ihre Produktion erfordert minimale Änderungen in Ziegelwerken und Fabriken, während sich die Kosten im ersten Verkaufsjahr amortisieren. Im Ausland hat Hohlkeramik längst eine führende Position eingenommen und wird viel besser verkauft als gewöhnliche Ziegel.

Spezielle Keramikmaterialien

Zu diesen Produkten gehören Sanitär- und Abwasserrohre. Die ersten sind in drei große Gruppen unterteilt:

• aus harter Fayence (poröse Scherbe);
• Sanitärporzellan (gesinterte Scherbe);
• Halbporzellan (halbgebackene Scherbe).

Die Hauptanforderungen an Sanitärkeramik sind Beständigkeit gegen mechanische Beschädigungen und Hitzebeständigkeit. Das Rezept muss strikt eingeh alten werden, gleiches gilt für die Technik. Es werden nur ein professioneller Keramikofen und hochwertige Rohstoffe verwendet. Zu den Sanitärprodukten gehören Waschbecken, Toilettenschüsseln, Badewannen, Heizkörper usw. Eine sichere Möglichkeit, die Qualität eines Produkts zu überprüfen, besteht darin, leicht auf das Gehäuse zu klopfen. Der Klang sollte klar und frei von Rasseln sein. Dies zeigt an, dass bei der richtigen Temperatur und ohne Risse gebrannt wurde.

Die Abwasserrohre müssen einen dichten, gesinterten Scherben haben. Keramische Rohre werden mit einem Durchmesser von 150-600 mm hergestellt. In der Regel innen und außen verglast. Solche Produkte sind gekennzeichnethohe Beständigkeit gegen aggressive Umgebungen und elektrischen Streustrom. Sie sind preisgünstig und damit erschwinglicher.

Physikalische und chemische Eigenschaften von Keramik

Wie oben erwähnt, können alle Produkte in zwei große Gruppen eingeteilt werden: dicht und porös. Dicht haben einen Wasserabsorptionskoeffizienten von weniger als 5%, porös - 5% oder mehr. Die letzte Gruppe umfasst folgende Produkte: Tonziegel (porös und hohl), Hohlwandsteine, Fassadenziegel, Dachziegel. Dichte Keramikprodukte - Straßenziegel und Bodenfliesen. In der Sanitärindustrie findet man sowohl poröse als auch dichte Keramiken.

Apropos physikalische und chemische Eigenschaften, es ist unmöglich, den entscheidenden Nachteil von Keramik zu übersehen. Es besteht in einer erhöhten Zerbrechlichkeit im Vergleich zu anderen Materialien. Dennoch machen hohe Verfügbarkeit und Vielseitigkeit diesen Werkstoff zu einem der beliebtesten in vielen Branchen und sogar im Alltag. Moderne Technologien ermöglichen es, sofort nach dem Brennen eine glatte Oberfläche zu erh alten. Wenn Sie eine bestimmte Farbe erreichen möchten, fügen Sie Eisen- oder Kob altoxide hinzu.

Merkmale der Mikrostruktur

Beim Erhitzen wird Keramik allmählich flüssig. Es zeichnet sich durch eine Vielzahl einfacher und komplexer Verbindungen aus. Beim Abkühlen tritt Kristallisation ein. Es äußert sich in der Ausfällung reiner Kristalle, die an Größe zunehmen. Wenn die Masse aushärtet, bildet sie sich in der StrukturMikrokonglomerat. Darin werden Mullitkörner durch eine ausgehärtete Masse zementiert. Beachten Sie, dass die Sauerstoffatome eine Art Matrix bilden. Es enthält kleine Metallatome, die in den Hohlräumen zwischen ihnen ersetzt werden. Folglich überwiegen in der Mikrostruktur ionische Bindungen und etwas weniger kovalente Bindungen. Chemische Stabilität und Stabilität werden durch das Vorhandensein starker und dauerhafter chemischer Verbindungen erreicht.

Wie oben erwähnt, ist die Verwendung von keramischen Materialien begrenzt. Dies liegt daran, dass die Kristalle unvollkommen sind. Kristallgitter haben viele Defekte: atomare Poren, Verformungen usw. All dies beeinträchtigt die Festigkeit erheblich. Allerdings gibt es hier einige Nuancen. Wenn die Technologie beispielsweise bei der Herstellung einer bestimmten Keramikart beachtet wird, ist es durchaus möglich, gute Festigkeitsergebnisse zu erzielen. Dazu ist es äußerst wichtig, das Temperaturregime und die Dauer des Brennens des Produkts zu beachten.

Eigenschaften und Eigenschaften von Ton

Ton ist ein Sedimentgestein, das unabhängig von seiner Zusammensetzung und Struktur, wenn es mit Wasser vermischt wird, ein plastisches Material bildet. Nach dem Brennen - ein steinartiger Körper. Üblicherweise ist die Mischung dicht, besteht meist aus Alumosilikaten. Nicht selten finden sich in Tonen auch Gesteine wie Quarz, Feldspat, Schwefelkies sowie Hydroxide und Karbonate von Calcium-, Magnesium- und Titanverbindungen.

Kaoline sind die reinsten heute bekannten Tone. Fast vollständig aus Kaolinit. Nach dem Braten bekommenweiße Farbe. Die für die Verarbeitung erforderliche Plastizität wird durch das Vorhandensein feiner Tonkörner (0,005 mm) in der Struktur erreicht. Je mehr solche Substanzen in der Zusammensetzung enth alten sind, desto höher ist natürlich die Plastizität und umgekehrt.

Die wichtigsten keramischen Eigenschaften von Ton sind:

• Plastizität - Verformung ohne Beschädigung der Integrität;
• Konnektivität;
• Luft- und Feuerschrumpfung;
• Feuerwiderstand.

Heute werden verschiedene Verdünnungs- und Anreicherungszusätze verwendet, die es ermöglichen, die Eigenschaften des Materials in die eine oder andere Richtung zu verändern. Dies führt dazu, dass keramische Produkte noch gefragter und erschwinglicher werden.

Technologisches Produktionsschema

Eigenschaften von keramischen Materialien weisen auf die Möglichkeit hin, Tone in verschiedenen Branchen einzusetzen. Dies führte dazu, dass es eine große Nachfrage gab und folglich das Angebot zunahm. Produktionsanlagen arbeiten meist nach dem gleichen Muster:

• Rohstoffgewinnung;
• Vorbereitung;
• formen und trocknen;
• Röstung und Produktfreigabe.

Um die Kosten zu minimieren, werden Fabriken meist in unmittelbarer Nähe der Tonlagerstätte errichtet. Der Abbau erfolgt offen, dh mit einem Bagger. Der nächste Schritt ist die Zubereitung der Masse. Die Rohstoffe werden angereichert, zerkleinert und gemischt, bis eine homogene Masse entsteht. Die Bildung des zukünftigen Keramikprodukts erfolgt durch Nass- und Trockenverfahren. Im ersten Fall wird die Masse zu 25% angefeuchtet und im zweiten zu nicht mehr als 12%.

In der Vergangenheit wurde oft auf natürliche Trocknung zurückgegriffen. Allerdings hing das Ergebnis stark vom Wetter ab. Daher steht die Pflanze bei Regen oder Kälte still. Daher werden spezielle Trockner (Gas) verwendet. Der wichtigste Schritt ist das Brennen. Es ist äußerst wichtig, die Technologie einzuh alten, die ziemlich komplex ist. Viel hängt auch von der Kühlung der Keramik ab. Ein starker Temperaturabfall ist nicht zulässig, was zu einer Krümmung der Ebene führen kann. Nur dann können Sie keramische Materialien verkaufen. Die Produktionstechnologie ist, wie Sie sehen, nicht einfach, sie besteht aus mehreren Stufen. Jeder von ihnen muss befolgt werden. Wenn dies nicht geschieht, können wir uns in den Regalen des Ladens mit der Ehe treffen.

Ein wenig über die Nachteile von Keramik

Wie bereits erwähnt, ist die Zusammensetzung keramischer Werkstoffe nicht ideal. Dies wirkt sich insbesondere auf die Festigkeit des Tonprodukts aus. Jede mechanische Beschädigung kann sich als Chip, Riss usw. äußern. Dies ist der entscheidende Nachteil. Aber es gibt noch andere Faktoren, die die weite Verbreitung des Materials, das wir in Betracht ziehen, behindern. Einer von ihnen sind hohe Kosten. Zum Beispiel sind Keramikfliesen für das Dach eines Landhauses aus ästhetischer Sicht eine hervorragende Lösung, aber ein solches Vergnügen wird sehr teuer sein.

Gleichzeitig hält sein Aussehen bei richtiger Pflege nicht länger als 5 Jahre. In Zukunft tritt Verblassen auf, das Auftreten von Moos auf der Oberfläche usw. Gleichzeitig führen Zerbrechlichkeit und Sprödigkeit dazu, dass keineMechanische Schäden können dazu führen, dass das Dach undicht wird, und nur wenige Menschen werden es mögen. Natürlich sieht modernes Keramikmaterial sehr beeindruckend aus, was durch die breite Farbtextur und die hochwertige Verarbeitung erreicht wird. Aber es ist immer noch teuer, was einen oft über die Angemessenheit einer solchen Wahl nachdenken lässt.

Zusammenfassen

Wir haben die grundlegenden Eigenschaften keramischer Werkstoffe betrachtet. Aus all dem können wir schließen, dass solche Produkte eine gewisse Einzigartigkeit aufweisen. Es liegt in der Tatsache, dass sie ohne mechanische Beschädigung sehr, sehr lange h alten werden. Darüber hinaus ist keramisches Material zum Gießen von Flüssigmetall in Fabriken unverzichtbar, da es hohen Temperaturen standh alten kann.

Was den Alltag betrifft, dann ist Keramik sehr praktisch. Spezielle Gerichte für das Garen im Ofen werden immer noch aus diesem Material hergestellt, obwohl sie ihr Aussehen im Laufe der Jahre verändert haben. Porzellan hat trotz seines hohen Preises ein elegantes Aussehen und ist einfach angenehm für das Auge. Dies gilt auch für Steingut, das bei richtiger Ausführung nur schwer von Porzellan zu unterscheiden ist.

In jedem Fall muss keramisches Material verwendet werden. Dies liegt vor allem an den großen Reserven an natürlichem Ton. Es gibt wirklich viel davon und jedes Jahr werden immer mehr neue Steinbrüche für die Gewinnung dieser natürlichen Ressource erschlossen. Der zweite wichtige Faktor ist die Umweltfreundlichkeit. Früher hatten die Menschen keine MöglichkeitVerwenden Sie keine schädlichen Zusatzstoffe, um die Festigkeitseigenschaften des Produkts zu verbessern. Heute hat sich die Situation geändert, wenn auch nicht allzu kritisch. Keramikfliesen sind im Gegensatz zu synthetischen Materialien nicht gesundheitsschädlich. Dies gilt auch für Keramikgeschirr, das im Vergleich zu Kunststoff, insbesondere wenn letzteres erhitzt wird, überhaupt nicht schadet.