Bahan keramik: properti, teknologi produksi, aplikasi

2024 Pengarang: Howard Calhoun | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-17 10:31

Tembikar pertama muncul jauh sebelum orang belajar cara melebur logam. Panci dan kendi kuno yang ditemukan para arkeolog hingga hari ini adalah buktinya. Perlu dicatat bahwa bahan keramik memiliki sifat unik yang membuatnya sangat diperlukan di beberapa area. Mari kita lihat fitur keramik dengan Anda, berbicara tentang produksi dan karakteristiknya.

Informasi umum

Dapatkan produk keramik dengan sintering tanah liat dan campuran dengan aditif organik. Terkadang oksida senyawa anorganik digunakan. Produk semacam itu pertama kali muncul 5.000 tahun yang lalu. Selama waktu ini, teknologi produksi telah meningkat secara signifikan, dan hari ini produk keramik berkekuatan tinggi tersedia bagi kami. Mereka digunakan dalam konstruksi untuk pelapis fasad, lantai, dinding, dll.

Ada tembikar dengan pecahan padat dan keropos. Perbedaan utama antara keduanya adalah bahwa pecahan padat tahan air. Ini adalah produk porselen, ubin lantai, dll. Berporipecahan - ubin, batu keramik, pipa drainase dan banyak lagi.

Riwayat kejadian

Kata "keramik" dalam bahasa Yunani berarti "tanah liat". Secara alami, beberapa jenis campuran digunakan untuk membuat produk apa pun. Bahan-bahan yang diperlukan ditambahkan ke dalamnya, tergantung pada apa yang perlu diperoleh pada akhirnya. Mula-mula, dengan tangan, dan kemudian dengan mesin khusus, sebuah produk tanah liat diberi bentuk khusus. Selanjutnya, produk keramik dibakar dalam kiln pada suhu tinggi.

Banyak negara menggunakan teknologi produksi mereka sendiri. Ini berlaku untuk tembikar, lukisan dan kaca. Mesir dianggap sebagai negara pertama yang telah mencapai perkembangan signifikan dari industri ini. Itu adalah produksi keramik di sana yang didirikan di tempat pertama. Produk dibuat dari tanah liat yang kasar dan tidak tercampur dengan baik, tetapi kemudian teknologinya meningkat. Saat ini, ditemukan batu bata tanah liat kuning yang diduga digunakan dalam pembangunan piramida Memphis.

Munculnya porselen

Jade telah digunakan di China sejak lama. Itu indah, tetapi agak rapuh dan sulit untuk ditangani. Setelah bertahun-tahun mencari, solusi ditemukan. Porselen lebih mudah dibuat. Namun, bahkan di sini ada nuansa. Misalnya, mika dan tsvaoka, yang ditemukan di "batu porselen", digiling menjadi bubuk halus dan disimpan selama lebih dari 10 tahun. Hal ini dilakukan untuk membuat bahan sefleksibel mungkin. PertamaProduk porselen di China berbentuk bejana yang tinggi dan memanjang. Mereka memiliki permukaan yang dipoles dan warna biru atau hijau tua. Yang terakhir adalah yang paling dihargai.

Hari ini diyakini bahwa Cina adalah negara di mana porselen paling banyak didistribusikan. Ini benar, meskipun populer di Eropa, tetapi muncul di sana kemudian, dan produksinya berkembang lebih lama.

Jenis utama tembikar

Saat ini, produk tanah liat memiliki klasifikasi yang luas. Jadi, barang tembikar dapat dibagi menjadi dua kelompok utama:

• keramik tanpa glasir (terakota dan tembikar);
• glazed (majolica, faience, porcelain, fireclay).

Terracotta - dari bahasa Italia "tanah panggang". Produk terbuat dari tanah liat berwarna dan memiliki struktur berpori. Terakota digunakan untuk membuat vas, piring, serta mainan dan ubin.

Tembikar tembikar lebih sulit untuk diproses. Untuk membuatnya tahan air, diperlukan pemolesan. Selanjutnya, produk mengalami pewarnaan. Untuk melakukan ini, dibiarkan dalam oven panas dalam asap sampai benar-benar dingin. Saat ini, banyak jenis keramik, khususnya tembikar, sangat populer. Ini digunakan dalam kehidupan sehari-hari untuk menyimpan susu, bahan curah atau sebagai dekorasi.

Untuk tipe kedua - keramik glasir, porselen, dan gerabah adalah yang paling populer di sini. Yang pertama lebih mahal dan padat karya dalam produksi, yang kedua praktis dan murah. Mereka berbeda satu sama lain karena produk porselen mengandunglebih sedikit tanah liat dan lebih banyak aditif khusus. Selain itu, porselen tembus cahaya, tidak seperti gerabah.

Tentang refraktori

Produk yang terbuat dari campuran tanah liat bersifat tahan api. Tergantung pada tujuannya, mereka dapat menahan suhu dari 1.300 hingga 2.000 derajat Celcius, dan bahkan lebih tinggi. Tempat pembakaran khusus untuk pembakaran keramik digunakan. Bahan tahan api paling banyak digunakan dalam proses metalurgi. Di sana mereka digunakan untuk merancang tanur sembur dan unit.

Cukup logis untuk mengatakan bahwa dengan meningkatnya suhu, kekuatan refraktori tidak hilang, tetapi, sebaliknya, meningkat. Ini dicapai karena adanya oksida tahan api, silikat dan borida dalam komposisi. Mereka digunakan hampir di mana-mana di mana proses suhu tinggi berlangsung. Sangat sering mereka ditemukan dicetak, yaitu dalam bentuk produk tertentu, misalnya batu bata. Jarang, refraktori tidak berbentuk harus digunakan dalam bentuk bubuk.

Keramik dalam konstruksi

Kelebihan bahan keramik adalah stoknya praktis tidak terbatas. Seiring dengan kemudahan produksi dan daya tahan tinggi dari produk semacam itu, saat ini sangat diperlukan dalam industri konstruksi. Jika kita mengambil bahan dinding, maka batu bata tanah liat menempati posisi terdepan di sini.

Hal yang sama berlaku untuk ubin keramik, yang, meskipun tampak seperti polimer, tidak kehilangan daya. Itu masih digunakan untuk melengkapi ruangan dengan kelembaban dan suhu tinggi. Di antara bahan yang dihadapitanah liat yang diperluas menempati posisi pertama.

Selama beberapa tahun terakhir, produksi blok keramik berlubang dan batu bata telah meningkat sebesar 4%. Produksi mereka membutuhkan perubahan minimal di pabrik dan pabrik batu bata, sementara biayanya terbayar pada tahun pertama penjualan. Di luar negeri, keramik berongga telah lama menempati posisi terdepan dan dijual jauh lebih baik daripada batu bata biasa.

bahan keramik khusus

Produk tersebut termasuk pipa sanitasi dan saluran pembuangan. Yang pertama dibagi menjadi tiga kelompok besar:

• dari hard faience (pecahan berpori);
• sanitary china (pecahan sinter);
• semi-porselen (pecahan setengah matang).

Persyaratan utama untuk saniter adalah ketahanan terhadap kerusakan mekanis, tahan panas. Resepnya harus diikuti dalam urutan yang ketat, hal yang sama berlaku untuk teknologi. Hanya tungku keramik profesional dan bahan baku berkualitas tinggi yang digunakan. Produk sanitasi termasuk wastafel, mangkuk toilet, bak mandi, radiator, dll. Cara pasti untuk memeriksa kualitas produk adalah dengan mengetuk casingnya dengan ringan. Suaranya harus jernih dan tidak ada bunyi berderik. Ini menunjukkan pembakaran pada suhu yang benar dan tidak ada retakan.

Untuk pipa saluran pembuangan, mereka harus memiliki pecahan sinter yang padat. Pipa keramik diproduksi dengan diameter 150-600 mm. Biasanya diglasir baik di dalam maupun di luar. Produk semacam itu dicirikanresistensi yang tinggi terhadap lingkungan yang agresif dan arus listrik yang menyimpang. Harganya sedang, membuatnya lebih terjangkau.

Sifat fisika dan kimia keramik

Seperti disebutkan di atas, semua produk dapat dibagi menjadi dua kelompok besar: padat dan berpori. Padat memiliki koefisien penyerapan air kurang dari 5%, berpori - 5% atau lebih. Kelompok terakhir mencakup produk-produk berikut: batu bata tanah liat (berpori dan berlubang), batu dinding berlubang, ubin menghadap, genteng. Produk keramik padat - batu bata jalan dan ubin lantai. Keramik berpori dan padat ditemukan di industri sanitasi.

Berbicara tentang sifat fisik dan kimia, tidak mungkin untuk tidak memperhatikan kelemahan utama keramik. Ini terdiri dari peningkatan kerapuhan dibandingkan dengan bahan lain. Namun demikian, ketersediaan dan keserbagunaan yang tinggi menjadikan bahan ini salah satu yang paling populer di banyak industri dan bahkan dalam kehidupan sehari-hari. Teknologi modern memungkinkan untuk mendapatkan permukaan yang halus segera setelah menembak. Jika Anda ingin mendapatkan warna tertentu, tambahkan oksida besi atau kob alt.

Fitur struktur mikro

Saat dipanaskan, keramik secara bertahap menjadi cair. Ini dibedakan oleh sejumlah besar senyawa sederhana dan kompleks. Pada pendinginan, kristalisasi terjadi. Ini memanifestasikan dirinya dalam pengendapan kristal murni, yang bertambah besar ukurannya. Ketika massa mengeras, itu terbentuk dalam strukturmikrokonglomerat. Di dalamnya, butiran mullite disemen oleh massa yang mengeras. Perlu diperhatikan bahwa atom oksigen membentuk semacam matriks. Ini berisi atom logam kecil yang diganti di rongga di antara mereka. Akibatnya, ikatan ion mendominasi dalam struktur mikro dan ikatan kovalen agak kurang. Stabilitas dan stabilitas kimia dicapai melalui adanya senyawa kimia yang kuat dan tahan lama.

Seperti disebutkan di atas, penggunaan bahan keramik terbatas. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa kristal tidak sempurna. Kisi kristal memiliki banyak cacat: pori-pori berukuran atom, deformasi, dll. Semua ini secara signifikan merusak kekuatan. Namun, ada beberapa nuansa di sini. Misalnya, jika teknologi diamati selama pembuatan jenis keramik tertentu, sangat mungkin untuk mencapai hasil yang baik dalam kekuatan. Untuk melakukan ini, sangat penting untuk mengamati rezim suhu dan durasi pembakaran produk.

Karakteristik dan sifat tanah liat

tanah liat adalah batuan sedimen yang, terlepas dari komposisi dan strukturnya, ketika dicampur dengan air, membentuk bahan plastik. Setelah menembak - tubuh seperti batu. Biasanya campurannya padat, sebagian besar terdiri dari aluminosilikat. Cukup sering, batuan seperti kuarsa, feldspar, pirit belerang, serta senyawa hidroksida dan karbonat kalsium, magnesium dan titanium juga ditemukan di tanah liat.

Kaolin adalah tanah liat paling murni yang dikenal saat ini. Hampir seluruhnya terdiri dari kaolinit. Setelah dipanggang dapatkanWarna putih. Plastisitas yang diperlukan untuk pemrosesan dicapai karena adanya butiran halus materi lempung (0,005 mm) dalam struktur. Secara alami, semakin banyak zat dalam komposisi, semakin tinggi plastisitasnya, dan sebaliknya.

Sifat keramik utama dari tanah liat meliputi:

• plastisitas - deformasi tanpa merusak integritas;
• konektivitas;
• penyusutan udara dan api;
• tahan api.

Saat ini, berbagai aditif pengencer dan pengayaan digunakan, yang memungkinkan perubahan sifat material ke satu arah atau lainnya. Hal ini menyebabkan produk keramik semakin diminati dan terjangkau.

Skema teknologi produksi

Karakteristik bahan keramik menunjukkan kemungkinan penggunaan tanah liat di berbagai industri. Hal ini menyebabkan fakta bahwa ada permintaan yang besar, dan akibatnya, pasokan meningkat. Pabrik produksi dalam banyak kasus bekerja menurut pola yang sama:

• ekstraksi bahan baku;
• persiapan;
• membentuk dan mengeringkan;
• roasting dan rilis produk.

Untuk meminimalkan biaya, pabrik biasanya dibangun di sekitar deposit tanah liat. Penambangan dilakukan secara terbuka, yaitu dengan ekskavator. Langkah selanjutnya adalah menyiapkan massa. Bahan baku diperkaya, dihancurkan dan dicampur sampai massa homogen. Pembentukan produk keramik masa depan dilakukan dengan metode basah dan kering. Dalam kasus pertama, massa dibasahi hingga 25%, dan yang kedua - tidak lebih dari 12%.

Dulu, pengeringan alami sering digunakan. Namun, hasilnya sangat tergantung pada cuaca. Oleh karena itu, dalam hujan atau dingin, tanaman tetap berdiri. Oleh karena itu, pengering khusus (gas) digunakan. Langkah paling kritis adalah menembak. Sangat penting untuk mematuhi teknologi, yang cukup kompleks. Banyak juga tergantung pada pendinginan keramik. Penurunan suhu yang tajam tidak diperbolehkan, yang dapat menyebabkan kelengkungan pesawat. Baru setelah itu Anda bisa menjual bahan keramik. Teknologi produksi, seperti yang Anda lihat, tidak sederhana, terdiri dari beberapa tahap. Masing-masing harus diikuti. Jika ini tidak terjadi, maka di rak-rak toko kita bisa bertemu pernikahan.

Sedikit tentang kekurangan keramik

Seperti yang telah disebutkan, komposisi bahan keramik tidak ideal. Secara khusus, ini mempengaruhi kekuatan produk tanah liat. Kerusakan mekanis apa pun dapat memanifestasikan dirinya sebagai chip, retak, dll. Ini adalah kelemahan utama. Tetapi ada faktor lain yang menghambat penyebaran materi yang sedang kita pertimbangkan. Salah satunya adalah biaya tinggi. Misalnya, ubin keramik untuk atap rumah pedesaan adalah solusi yang sangat baik dari sudut pandang estetika, tetapi kesenangan seperti itu akan sangat mahal.

Pada saat yang sama, penampilannya tidak akan bertahan lebih dari 5 tahun dengan perawatan yang tepat. Di masa depan, memudar terjadi, munculnya lumut di permukaan, dll. Seiring dengan ini, kerapuhan dan kerapuhan mengarah pada fakta bahwa setiapkerusakan mekanis dapat menyebabkan atap bocor, dan hanya sedikit orang yang menyukainya. Tentu saja, bahan keramik modern terlihat sangat mengesankan, yang dicapai karena tekstur warna yang luas dan kualitas pengerjaan yang tinggi. Tapi masih mahal, yang sering membuat orang berpikir tentang kelayakan pilihan tersebut.

Ringkasan

Kami telah mempertimbangkan sifat dasar bahan keramik. Berdasarkan semua hal di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa produk tersebut memiliki beberapa keunikan. Itu terletak pada kenyataan bahwa tanpa adanya kerusakan mekanis, mereka akan bertahan sangat lama. Selain itu, bahan keramik untuk pengecoran logam cair di pabrik juga sangat diperlukan, karena tahan terhadap suhu tinggi.

Untuk kehidupan sehari-hari, keramik sangat berguna. Hidangan khusus untuk memasak dalam oven, meskipun penampilannya telah berubah selama bertahun-tahun, masih terbuat dari bahan ini. Porselen, meskipun harganya mahal, memiliki tampilan yang elegan dan enak dipandang. Hal ini juga berlaku untuk gerabah, yang jika dikerjakan dengan benar, sulit dibedakan dari porselen.

Bagaimanapun, bahan keramik harus digunakan. Hal ini terutama disebabkan oleh cadangan besar tanah liat alami. Benar-benar ada banyak, dan setiap tahun semakin banyak tambang baru untuk ekstraksi sumber daya alam ini sedang dikembangkan. Faktor penting kedua adalah keramahan lingkungan. Sebelumnya, orang tidak memiliki kesempatanmenggunakan aditif berbahaya untuk meningkatkan karakteristik kekuatan produk. Hari ini situasinya telah berubah, meskipun tidak terlalu kritis. Ubin keramik, tidak seperti bahan sintetis, tidak berbahaya bagi kesehatan. Ini juga berlaku untuk piring keramik, yang, dibandingkan dengan plastik, terutama jika yang terakhir dipanaskan, tidak membahayakan sama sekali.