Wyroby ceramiczne to tworzywa i wyroby nieorganiczne i niemetaliczne, cechujące się znaczną trwałością, uzyskiwaną przez specyficzny sposób obróbki materiału wyjściowego (wypalanie). Są one odporne na ścieranie się, działanie wysokich temperatur i czynników chemicznych. Mają dobre właściwości dielektryczne oraz izolacyjne. Są jednocześnie podatne na uderzenia (duża kruchość) oraz nieodporne na skoki termiczne oraz mechaniczne. Do ich wytworzenia używa się nie tylko gliny, ale też kwarcu, kaolinitu czy skalenia.
Wyroby ceramiczne stosuje się w budownictwie, architekturze, wyposażeniu wnętrz (armatura łazienkowa), hutnictwie, transporcie czy w przemyśle kosmicznym, w medycynie. Ze względu na trwałość i odporność na różne czynniki np. ścieranie czy wysoką temperaturę, produkuje się z nich różnego rodzaju osłony, maty, elementy kotwiące, w medycynie także protezy. Powszechnym wyrobem ceramicznym jest cegła budowlana.
Indyjskie wyroby ceramiczne. By Bhaskaranaidu (Own work) [CC BY-SA 3.0], via Wikimedia Commons
- ceramikę inżynierską – wyroby ceramiki inżynierskiej są jednymi z najtrwalszych materiałów inżynierskich;
- ceramikę architektoniczną – stosowana w budownictwie (cegły, pustaki, ścienne, wyroby glazurowane, dachówki terakota, płytki posadzkowe, a także wyroby ceramiczne półszlachetne, takie jak fajans i porcelana);
- ceramikę artystyczną – obejmuje wyroby dekoracyjne i użytkowe, takie jak wazony, naczynia, zastawy, świeczniki i wiele innych;
- ceramikę sanitarną – wyroby ceramiczne wykorzystywane w pomieszczeniach, głównie w łazienkach i w kuchniach, niebędące posadzkami, obejmuje urządzenia sanitarne, takie jak umywalki, toalety, kompakty WC, bidety, wanny, brodziki – wykonane z mieszaniny glin i materiałów uszlachetniających, pokryte szkliwem.
Podział wyrobów ceramicznych:
- ceramiki klasyczne oparte na surowcach naturalnych: zalicza się do nich materiały ogniotrwałe, wyroby techniczne i szlachetne oraz konstrukcje budowlane, np. porcelana, porcelit, klinkier, terakota, kamionka, cegły budowlane;
- ceramika konstrukcyjna o szczególnych właściwościach: inżynierska, specjalna (np. ceramika kosmiczna, biologiczna, półprzewodząca).
- szkła ceramiczne;
- ceramiki węglowe i grafitowe.
Cegła to jeden z najpowszechniejszych produktów ceramicznych w architekturze.. By Thegreenj (Own work) [GFDL or CC-BY-SA-3.0], via Wikimedia Commons
Proces produkcji wyrobów ceramicznych przebiega etapowo:
- przygotowanie masy z gliny: etap ten decyduje najbardziej o jakości uzyskanego później wyrobu; jeśli glina jest zanieczyszczona substancjami takimi jak piryty, sole rozpuszczalne czy margiel, należy je zneutralizować. Glina nie jest ona jedynym elementem masy ceramicznej. Wyrabia się ją z dodatkiem piasku, żużlu, popiołu, trocin czy miału węglowego;
- przygotowanie masy wymaga jej przeróbki metodami naturalnymi i mechanicznymi, takimi jak wietrzenie, przemrażanie, nawilżanie czy dołowanie mieszanki. Obróbka mechaniczna zakłada przesianie, rozdrobnienie, a następnie wymieszanie masy;
- formowanie surówki: surówkę formuje się w stanie plastycznym, czyli mokrym;
- suszenie surówki: proces przygotowania surówki rozpoczyna się od powolnego suszenia. Surówka nie może być poddana wysuszaniu gwałtownie, poprzez umieszczenie jej w rozgrzanym piecu, ponieważ doszłoby wtedy do nagłego odparowania wody, co poskutkowałoby pojawieniem się pęknięć i rys na wyrobie;
- wypalanie: po odparowaniu nadmiaru wody, czyli odpowiednim dla tego materiału procesie suszenia, przechodzi się do wypalania.
pixabay.com
Podczas wypalania surówki, temperatura w piecach jest podnoszona stopniowo, rozpoczynając od progu 100 ̊C. W procesie tym dochodzi do dalszego, stopniowego wyparowywania wody. W temperaturze około 600-700 ̊C odparowywana jest woda związana chemicznie. Nowo powstałe związki chemiczne przy wyższej temperaturze ulegają utwardzeniu (rozpadowi po odparowaniu wody ulega chociażby kaolinit, który zastępowany jest mulitem), a w przedziale 950-1000 ̊ C otrzymuje się już prawidłowo wypaloną i trwałą ceramikę.
Wypalona, gotowa ceramika ma kolor czerwony, dzięki temu, że zawarte w glinie związki żelaza rozpadają się podczas wypalania w tlenek żelaza.
pixabay.com
Bibliografia
- C. Barry Carter, M. Grant Norton; “Ceramic Materials. Science and Engineering”; Springer-Verlag GmbH, 2013;
- “Nowa Encyklopedia Powszechna PWN”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1997;
- Wojciech Kucharczyk, Andrzej Mazurkiewicz, Wojciech Żurowski; “Nowoczesne materiały konstrukcyjne – wybrane zagadnienia ”; Politechnika Radomska, Radom 2008;
- Steve Mattison; “Podręcznik ceramika. Obszerne informacje na temat narzędzi, materiałów i technik”; Arkady, Warszawa 2018;
- promil
