Сировинні матеріали і керамічні маси, інфокераміка

Сировинні матеріали для виробництва керамічних плит діляться на дві основні групи:

Глинисті (пластичні): мономінеральні (каолінові глини), полімінеральні (іллітовие глини, бентонітові глини, монтморілітовие глини);
Негліністих: отощающие добавки (кварцовий пісок, шамот, шлаки, золи), плавні-флюси (польовий шпат, доломіт, магнезит, крейда).

Пластичні (глинисті) матеріали представлені глинами і каолінами.

Глина - це продукт земної кори, осадова гірська порода, утворена в результаті руйнування скельних порід в процесі вивітрювання. Вона являє собою землисті, мінеральні маси з розміром частинок близько 0,02 мм і часто менш 0,002 мм, здатні з водою утворювати пластичне тіло, при висиханні зберігати форму і після випалу купувати твердість каменю. Властивості глин визначаються їх складом - хімічним, мінералогічним і гранулометричним. У число оксидів, що складають глини, входять глинозем (Al2 O3), кремнезем (SiO2), оксид заліза (Fe2 O3), оксид натрію (Na2 O), оксид кальцію (CaO), оксид магнію (MgO), оксид калію (K2 O ). Зміна хімічного складу помітно позначається на властивості глин:

Глинозем підвищує вогнетривкість, і, отже, міцність;
При підвищеному вмісті кремнезему зменшується єднальна здатність глин, підвищується пористість, знижується міцність;
З'єднання заліза знижують вогнетривкість глин;
Оксиди кальцію і магнію зменшують вогнетривкість, збільшують усадку при випалюванні і пористість, що знижує міцність і морозостійкість;
Оксиди натрію і калію знижують температуру спікання глини.

Глини бувають мономинеральной і полімінеральними. В основному мономінеральні каолінітові глини складаються з мінералу каолініту.

каолінітові глини

Іллітовие глини

Монтморілітовие глини

Їх найменування походить від назви французького міста Montmorillon, де вперше був виявлений цей тип глини. Складаються з мінералів групи монтморилоніту. Для глин монтморілітових характерна здатність до розбухання, особливо якщо в обмінних катіонах переважає Na. Утворюються в лужному середовищі при розкладанні попелом (підводному і наземному), вивітрювання вапнякових ґрунтів, в морських засолених басейнів і лагунах, при гідротермальних процесах.

Технологічні властивості глин

Крім глинистих мінералів, до складу глин входять негліністих мінерали: кварц, слюда, польові шпати, кальцит, магнезит і т.д. Мінералогічний склад визначає формувальну здатність глиняної сировини, його поведінку при випалюванні і інші технологічні властивості, які характеризуються пластичністю, ставленням до сушіння і дії високих температур. Дуже тонкі частинки глини, завдяки своїй великій поверхні, добре вбирають воду, тому глина гігроскопічна і у вологому стані набуває здатності до пластичного формуванню.

пластичність

Характерна властивість глин утворювати при змішуванні з водою тісто, яке під впливом зовнішніх умов може приймати задану форму без утворення тріщин і зберігати це форму після припинення дії зусиль. Ступінь пластичності глини залежить не тільки від хімічного складу, але також від фізичних розмірів і форми частинок глини (гранулометричний склад), від кількості міститься в ній води. Пластичність є найважливішим технологічним властивістю глин, що обумовлює можливість формування з них виробів. Пластичність можна підвищити додаванням високопластичних глин і знизити додаванням непластічних матеріалів, наприклад, кварцового піску. Природна пластичність глин може бути також підвищена штучно за рахунок збільшення її дисперсності шляхом проморожування, відмулювання, вилежування, а також механічної обробки. Розрізняють три сорти глин:

Високопластична - в'язкі, жирні, вимагають багато води для того, щоб стати легко формуемость. Такі глини руйнуються при високій температурі;
Среднепластічние - золота середина між двома іншими сортами;
Нізкопластіние - також називають худими. Для створення пластичного тіла з худих глин потрібна менша кількість води. Їх гідність - вогнетривкість.

Розглянемо таку властивість глин як вогнетривкість.

вогнетривкість

Охляли добавки, плавні (флюси)

І жирні, і худі глини в природному вигляді не годяться для застосування у виробництві. Вони вимагають відповідної обробки - в залежності від керамічної маси збільшують або зменшують пластичність глини, покращують сушильні і обпалювальні властивості, скорочують тривалість сушіння і випалу вироби. Для цього використовують так звані отощающие добавки. До них відносяться пісок, шамот, шлаки, золи.

Шамот - вогнетривка глина, обпалена при температурі 1300 - 1400 ° С з подальшим подрібненням. Застосовується в якості охляли матеріалу.

Глин притаманна така властивість, як усадка, тобто зменшення розмірів без зміни форми. Розрізняють повітряну усадку (при висушуванні перед випалюванням) і вогневу при випалюванні. Сушильні властивості - відношення матеріалу до сушіння. Найважливіше з них - повітряна усадка, тобто зменшення в обсязі глиняного тіла при видаленні води. Виражається в% від початкового розміру зразків, становить зазвичай 2 - 10%. Повітряна усадка тим більше, чим вище пластичність глин.

Охляли добавки вводять в пластичні глини для зменшення усадки при сушінні і випалі і запобігання деформацій і тріщин у виробах. До них відносяться шамот, шлаки, золи, кварцовий пісок.

Плавні (флюси) застосовують для підвищення спікання глини і зниження температури спікання. До них відносяться польові шпати, доломіт, магнезит, крейда.

Основні види глин

Для виробництва керамічної плитки використовують три основних види глин: червону, білу, фарфорову.

Біла глина у вологому стані світло-сіра, а після випалу набуває білястий колір або колір слонової кістки. Чим вище температура випалу, тим біліше черепок. Плитки з білої глини звуться беложгущихся. Біла глина менш пластична і жирна, ніж червона. Температура випалу 1150 - 1200 о С. З білої глини з різними добавками - польовий шпат, кварцовий пісок - отримують фаянсові плитки.

Матеріал, з якого складаються керамічні вироби після випалу, в технології кераміки називають керамічним черепком або бісквітом. Деякі види керамічних плиток для підвищення санітарно-гігієнічних властивостей, водонепроніцемості, естетичних якостей покривають декоративним шаром - глазур'ю або ангобом.

В основу написання статті лягли матеріали:
«Керамічна плитка: сучасна енциклопедія» сост. Сергєєва Е.Е. компанія Estima.