Общие сведения о керамических материалах и их классификация

Керамическими называют материалы, получаемые из глинистых веществ с минеральными или органическими добавками или без них путем формования и последую­щего обжига.

Основным компонентом сырьевой массы для произ­водства керамики являются глины и каолины, которые при смешивании с водой способны образовывать плас­тичное тесто, переходящее после обжига в водостойкое и прочное камневидное тело.

Важнейшими свойствами глин, определяющими их пригодность для производства керамики, являются плас­тичность, связность, связующая способность, воздушная и огневая усадка, огнеупорность и наличие примесей. Вредными примесями являются окислы железа и мар­ганца, углекислые и сернокислые соли, понижающие ог­неупорность глин, приводящие к образованию в процес­сах обжига трещин и вздутий (дутик), белых налетов (высолов), придающих изделиям красно-бурую окраску.

Для придания необходимых свойств глинам и кера­мике в состав сырьевых материалов вводятся различные добавки, в том числе:

§ отощающие (шамот — обожженная и размолотая глина, шлаки, кварцевые пески) — для уменьшения усад­ки при сушке и обжиге, предотвращения деформации и трещин в изделиях;

§ выгорающие (опилки, торф, молотый мел) — для по­рообразования и повышения теплозащитных свойств;

§ уплотняющие (плавни) — для понижения температу­ры спекания (доломит, железная руда, магнезит, тальк);

§ окрашивающие (окислы железа, кобальта, хрома) — для получения цветной керамики.

Производство керамических изделий включает добы­чу и заготовку глин и добавок, составление глиняной массы, формование изделий, сушку, обжиг, охлаждение, сортировку и отделку.

Добыча сырья производится в карьерах, расположен­ных вблизи предприятий. Качество керамических изде­лий зависит от состава и чистоты сырья, поэтому боль­шое значение имеют вопросы, связанные с его добычей, транспортировкой и составлением глиняной массы.

Формование (прессование) изделий может осущест­вляться сухим, полусухим, пластическим и мокрым (шликерным) способами. При сухом и полусу­хом способах глиняная масса представляет собой по­рошок влажностью соответственно 2—8 и 8—20 %. Фор­мование изделий производят в металлических формах под давлением. Поэтому получаемые изделия (плитки для пола, дорожный кирпич, фарфор, фаянс, облицовоч­ная плитка) имеют правильную форму и гладкую по­верхность.

При пластическом прессовании влажность рабочей массы составляет 15—25 %. Формование изде­лий осуществляют, как правило, на ленточных прессах, поэтому они имеют шероховатую поверхность, притуп­ленные грани и углы. Этот способ применяется для изго­товления глиняного кирпича, керамических камней, че­репицы и других крупногабаритных изделий.

При шликерном (мокром или литьевом) спосо­бе рабочая смесь содержит до 60 % воды. Получаемая однородная масса (шликер) разливается в гипсовые формы, впитывающие излишек воды. Этот способ при­меняется для изготовления санитарно-технического фа­янса.

После формования изделия подвергаются естествен­ной (атмосферной) или искусственной (в камерных или туннельных сушилках) сушке. Она необходима для того, чтобы избежать растрескивания и деформации изделий при обжиге. Получаемое в результате сушки керамичес­кое изделие называется сырец. Для придания стойко­сти к внешним воздействиям, водонепроницаемости, де­коративного вида поверхность сырца часто покрывают глазурью (жидким раствором алюмокремниевых соеди­нений) или ангобом (белыми или цветными глинами), образующими матовую поверхность.

После сушки сырец подвергается обжигу, в ходе ко­торого закрепляется форма и формируются основные свойства керамических материалов (водо- и морозостой­кость, прочность и др.). Обжиг производится в печах не­прерывного действия или горнах при температуре ниже температуры плавления глины. При наиболее высоких температурах 1150—1400°C обжигают фарфоровые и фаянсовые изделия. Наиболее низкие температуры об­жига 900—1100°C.

После обжига готовую продукцию подвергают охлаж­дению, сортировке по степени обжига на нормаль­ную, недожег и пережег. Нормальная керами­ка разделяется на сорта и в случае необходимости под­вергается отделке.

Керамические материалы и изделия можно классифи­цировать по характеру строения черепка, плотности и на­значению.

По характеру строения черепка различают тонкую и грубую керамику, характеризующуюся соответственно однородным, мелкозернистым строением черепка обычно белого цвета и неоднородным, крупнозернистым, - рых­лым строением черепка с темной окраской.

По плотности керамика подразделяется на плотную (водопоглощение менее 5 %) и пористую (водопоглощение более 5 %). К плотной керамике относятся фар­фор, плитки для полов, клинкерный кирпич, к пори­стой— глиняный кирпич, фаянс, черепица и др.

По назначению строительные керамические материа­лы и изделия подразделяются на стеновые, облицовоч­ные и отделочные, кровельные, кислотоупорные, огне­упорные, санитарно-технические, специальные и трубы.