Ламинированное стекло
Ламинированным называют архитектурное стекло («триплекс). Ламинированное стекло - стекло, состоящее из двух или более стекол, соединенных вместе с помощью ламинирующей пленки или специальной ламинирующей жидкости. Свойства такого стекла обусловлены химическими и механическими связями двух веществ.
От латинского triplex (триплекс) - тройной, трёхслойное безосколочное стекло, состоящее из двух пластин (листов) органического или силикатного стекла (или того и другого вместе) и соединительного (клеевого) слоя между ними. Триплекс также нередко называют ламинированным стеклом из-за того, что технология его производства отчасти напоминает процесс ламинирования.
Мультиплекс – более трех стекол.
Основная задача триплекса - препятствовать насильственному вторжению.
До недавнего времени стекло типа «триплекс» ассоциировалось лишь с автомобилями. Действительно, сегодня триплекс устанавливается на подавляющее большинство транспортных средств, и его преимущества по достоинству смогли оценить миллионы владельцев авто. Но этим сфера применения триплекса не ограничивается, так как достоинства данной технологии изготовления стекла позволяют использовать продукцию этого типа и в других областях. Также нужно отметить повышенную устойчивость к механическим воздействиям (царапинам) и отличную прозрачность, которыми отличается стекло триплекс. Все эти преимущества послужили тому, что сегодня триплекс широко используется для остекления крыш зданий, магазинных витрин, вестибюлей в общественных зданиях. Также триплекс применяют для изготовления стеклянных полов, козырьков, ограждающих конструкций, бронестекла, фасадного остекления и декоративной отделки помещений.
Применяют при остеклении фасадов, балконов, окон. Триплекс может быть установлен с наружной и с внутренней стороны здания в зависимости от того, с какой целью это делается. Например, в спортивном зале триплекс устанавливают внутри, т.к. при попадании мяча в стекло, при разрушении крупные осколки стекла остаются на месте, тем самым, повышая безопасность окружающих пораниться стеклом. Такое стекло особенно подходит в тех случаях, где важно обеспечить сопротивление всего листа стекла после повреждения: витрины магазинов, балконы, лестничные перила, остекление крыш. Триплекс успешно противостоит снеговым, ударным и ветровым нагрузкам. Триплекс сегодня успешно применяется во всех случаях, когда необходимо получить чрезвычайно прочное, надежное и, что самое главное, безопасное остекление. Помимо остекления, триплекс может служить основой для изготовления зеркал любого типа.
!!! Cамое прочное и безопасное стекло - ламинированное (триплекс). В сочетании с противовзломной фурнитурой, крепящейся к раме, такое окно обезопасит вашу квартиру от проникновения воров.
!!! Стекла данного типа практически невозможно разбить. Даже при многократных ударах триплекс сохраняет свою структуру. Соответственно, такое стекло более долговечно и практически не требует замены.
При механическом воздействии (удар, выстрел) стекло разрушается, но осколки остаются прочно сцепленными с промежуточным слоем, поэтому оно безопасно для окружающих - нет разлетающихся осколков, которые в этом случае остаются прикрепленными к пленке, или падающего стекла, так как даже в том случае, если стекло разбивается, оно остается в раме. За это качество триплекс называют "стеклом безопасности".
В зависимости от используемого промежуточного слоя триплекс может приобретать различные свойства.
Шумопонижающие. Триплексы с такими свойствами способны понижать уровень шума.
Ударопрочные. Триплексы с повышенной прочностью. Различное сочетание слоев стекла и смолы позволяет достигать различных классов прочности: А1-А3 — устойчивые к ударам - с защитой от вандализма трескается только после нескольких сильных ударов кирпичом, защиту от проникновения обеспечат стекла класса Б1 – Б3 — устойчивые к пробиванию, разбиваются они только после 60-70 сильных ударов кувалдой, В1-В6 — пуленепробиваемые - так называемые бронированные стекла. Для их изготовления используется большее количество полотен, чем при создании обычного триплекса, а в качестве связующего материала применяется более вязкая клеящая пленка. Как правило, бронированные стекла входят в однокамерный стеклопакет (оба стекла — триплекс). Но в целях повышения безопасности на заказ может быть изготовлен и двухкамерный стеклопакет. Такие окна используются в основном в различных учреждениях, но при желании и наличии большой суммы денег можно установить триплекс класса В и в жилой квартире, коттедже.
УФ-защитные. Защита помещения от вредного воздействия ультрафиолетовых лучей, предохраняют от выгорания мебель и обои. Триплексы способные ограничивать проникающее в помещение ультрафиолетовое излучение. Ламинированная прослойка поглощает почти полностью УФ свет.
Наиболее прочен армированный триплекс. Его получают так же, как и обычный, с той лишь разницей, что в стекла монтируют тонкую, практически незаметную металлическую сетку. Нередко такой триплекс выполняет не только охранную функцию, но и оснащается системой обогрева, что значительно снижает потерю тепла в помещении.
Разными видами ламинирующих пленок можно обеспечить практически любое тонирование стекла.
Для ламинирования может использоваться и закаленное стекло.
Также существует декоративный триплекс, имеющий декоративный слой вместо прозрачной пленки (клея) между стеклами.
Слои могут быть выполнены из стекла одного или различных типов, прямые или гнутые в соответствии с заданной формой (форму им придают до склейки).
Процесс ламинирования сложный, выполняется с помощью автоматизированной линии в несколько стадий. Последний этап проводится в автоклаве под воздействием тепла и давления.
!!! Ламинирование не увеличивает механическую прочность стекла, но делает его «безопасным» — при разрушении осколки не разлетаются во все стороны, а остаются «висеть» на эластичной пленке.
Ламинированные стекла продают как в виде больших пластин, из которых нарезают полотна требуемых размеров, так и в виде готовых изделий определенных форм и размеров.
Многослойное стекло рекомендуется использовать в качестве стекол, защищающих от взлома, от пуль, от огня и шума, для защиты человека от различных травм, а также для изготовления изолирующих стеклопакетов.
!!! Триплекс весьма прочен, поэтому его нарезка представляет определенную сложность. Для того чтобы разрезать лист ламинированного стекла, сначала с двух сторон делают надрезы на стекле, а затем по этим линиям его разламывают. С помощью инфракрасных излучателей по линии разлома прогревают полимерную пленку, она размягчается, и тогда части стекла легко отходят друг от друга.
|
|
Строение триплекса: а - стекло; б - полимерная пленка |
|
Триплекс изготавливают двумя способами.
Заливной способ и пленочный способ.
"Заливной" и "пленочный" триплекс практически одинаковы по свойствам, однако "заливной" несколько прочнее, а "пленочный" имеет более высокие оптические показатели. Каждый вариант имеет свою область применения.
По заливной технологии стеклянные листы промазывают особым жидким полимером, который затем под воздействием ультрафиолета превращается в полимерную пленку. Применяют для рельефного стекла.
Пленочный триплекс (именно он и называется ламинированным) создают, проклеивая полотна стекла уже готовой полимерной пленкой. Ее помещают между листами стекла. Затем конструкцию отправляют в автоклав и выдерживают определенное время при температуре 1000 °С. (прессование под давлением 1,8-2 Мн/м2 (18-20 кгс/см2) при температуре, на 40-50 С° превышающей температуру текучести плёнки). Пленка склеивает листы стекла, как клей. В результате такой обработки получается высокопрочное стекло. Для достижения наибольшей прочности «склеивают» несколько стекол. Из такого триплекса можно делать лестницы и полы: разбить их практически невозможно. Кроме того, материал может быть не только прозрачным, но и цветным. Для этого в качестве соединяющего материала используют окрашенную пленку.
Способы декорирования стекла.
Остановимся на самых интересных и эффектных.
Стеклянная пряжа Техника "стеклянной пряжи": на предварительно подготовленную стеклянную форму наматывается нить из стекла другого цвета или другой прозрачности. Узоры из этой нити могут быть разными и образовывать сетку (ретичелльское стекло), прочесанные нити (эффект перьев) или опаловые спирали (филигрань). На острове Мурано в Венеции была разработана еще одна модификация этой техники - миллефиори ("тысяча цветов"). В стеклянную поверхность заплавляются мелкие стеклянные пластинки или трубочки, образующие цветы (отсюда название). При этом прозрачные пузырьки вдуваются в материал с помощью тонких полых иголок (по принципу шприца), а прозрачные сверкающие нити образует особым образом закачанный в стекломассу воздух.
Льдистое стекло (кракелированное, или кракле) Его получают путем погружения заготовки в холодную воду, отчего на поверхности образуется сеть беспорядочных трещин (кракелюр). Затем стекло заново нагревают и выдувают.
Многослойное стекло При создании многослойного стекла дутая заготовка или окунается поочередно в несколько разноцветных стекломасс, или покрывается цветными слоями с внутренней стороны. Затем слои прошлифовываются, протравливаются или делаются ажурными, похожими на камею. Создание многослойного стекла требует очень опытного мастера.
Мозаичное стекло Форму для литья заполняют небольшими кусочками разноцветного стекла. Потом форму ставят в печь, и кусочки сплавляются.
Глазурь Выполняется при помощи только двух металлов - серебра (оно дает желтую глазурь) и меди (получается черная или красная глазурь).
Иризация Техника иризации придает стеклу перламутровое сияние. Цвет колеблется от белого прозрачного до красно-золотого. В этой технике сделаны многие знаменитые художественные стекла TIFFANY.
Золочение Это одно из наиболее популярных средств декорирования посуды. Тонкая фольга может вплавляться между слоями стекла (межстекольное золочение, популярное в Богемии) или же покрывать его снаружи. Возможна также роспись поверхности окисью золота (эта дешевле, чем фольга, поэтому пользуется особой популярностью).
Наплавление Техника наплавления стеклянных нитей, капелек или кружочков из прозрачного и цветного стекла делает ровную плоскость фактурной.
Техника "стеклянной пряжи": на предварительно подготовленную стеклянную форму наматывается нить из стекла другого цвета или другой прозрачности. Узоры из этой нити могут быть разными и образовывать сетку (ретичелльское стекло), прочесанные нити (эффект перьев) или опаловые спирали (филигрань). На острове Мурано в Венеции была разработана еще одна модификация этой техники - миллефиори ("тысяча цветов"). В стеклянную поверхность заплавляются мелкие стеклянные пластинки или трубочки, образующие цветы (отсюда название). При этом прозрачные пузырьки вдуваются в материал с помощью тонких полых иголок (по принципу шприца), а прозрачные сверкающие нити образует особым образом закачанный в стекломассу воздух.
Многослойное стекло При создании многослойного стекла дутая заготовка или окунается поочередно в несколько разноцветных стекломасс, или покрывается цветными слоями с внутренней стороны. Затем слои шлифуются, протравливаются или делаются ажурными. Дутая заготовка или окунается поочередно в несколько разноцветных стеклянных масс, или покрывается цветными слоями с внутренней стороны. Затем слои прошлифовываются, протравливаются или делаются ажурными, похожими на камею. Создание многослойного стекла требует очень опытного мастера.
Керамика в древности.
Керамика известна с глубокой древности и является, возможно, первым созданным человеком материалом. Керамика принадлежит к древнейшим созданиям человека, рожденным из его жизненно необходимых потребностей. Человек обратил внимание на пластические свойства глины. Она легко мялась и под умелыми руками быстро принимала такую форму, которую было очень трудно или даже невозможно придать другим известным материалам. Тогда же было обнаружено, что глиняные изделия после обжига их в огне удивительным образом меняют свои свойства — обретают твердость камня, водонепроницаемость и огнестойкость. Все это сделало глину наиболее удобным сырьем для изготовления посуды и кухонной утвари.
Изготовление гончарных изделий – древнее искусство, в большинстве культур предшествующее металлургии или даже ткачеству
Время и место появления
Керамическое мастерство зародилось на самой заре человеческой истории, в период первобытно-общинного строя. Керамическое производство относится к числу наиболее древних на земле. Первый искусственный материал. На стадии охоты и собирательства человек уже использовал вместилища из сплетенных прутьев и звериных шкур для переноски различных предметов. С переходом к оседлому земледелию потребности изменились. Людям понадобились сосуды для хранения припасов.
Время появления керамики относят к эпохе мезолит и неолита. В эпоху мезолита (среднекаменный век) – 15-12 тыс. лет назад появилось, развитие получило уже в эпоху неолита (нового каменного века). (есть данные что впервые это произошло 26 тыс. лет назад, в верхнем палеолите фигурки животных и женщин). Одна из величайших загадок истории техники - отсутствие рядом с древнейшими образцами керамики каких-либо следов керамической посуды. Керамическая посуда появляется 13-12 тыс. лет назад в японских и китайских мезолитических культурах. Получается, что сделанные некогда технические изобретения впоследствии забылись, а позже их открывали вновь. Глина оказалась прекрасным легко доступным сырьем. Наличие легкодоступного материала — глины — обусловило раннее и практически повсеместное развитие керамического ремесла. Изобретали его не однажды и не в одном месте. Ее можно было формировать и обжигать даже в примитивных очагах. Опытные руки гончара делали из глины прекрасные художественные произведения искусства — кувшины, вазы, чашки, миски, которые после обжига расписывали красками.
Термин
Слово керамика происходит от наименования района древних Афин - "Сerami", где гончары производили свои товары. "Keramos" – др. греч значит обожженная глина, глиняная посуда. греч. keramike – гончарное искусствo,
Первоначальные понятия «керамики», «керамиковые изделия» имели более узкое значение. В узком смысле слово керамика обозначает глину, прошедшую обжиг. В то время так называли посуду, вазы и другие изделия из гончарной глины. С годами полученные в результате обжига глины или близкие к ней виды сырья, материалы и изделия назвали собирательным термином «керамика». Постепенно их ассортимент расширился, причем значительное внимание было уделено керамическим изделиям для нужд строительства, в частности кирпичу и черепице.
Керамика - наименование любых бытовых или художественных изделий, выполненных из глины или содержащих глину смесей, обожженных в печи или высушенных на солнце. Окончательные свойства приобретаются после обжига.
В настоящее время термин "керамика" приобрёл более широкое значение. Cовременное использование этого термина связано с вкдючением его в область всех неорганических, неметаллических материалов. Кроме традиционных материалов, изготавливаемых из естественной глины, этим термином обозначают новые керамики, например, очень чистые и плотные простые оксиды, карбиды, нитриды, графит, керметы (керамики в металлической матрице).
К традиционным керамикам относят как изделия керамической промышленности – глиняную посуду, фарфор, фаянс, черепицу и кирпичи, так и сырьё для их производства.
Новые керамические материалы — это с разной стеренью прозрачности или не прозрачной структурой, с жёсткой молекулярной структурой материалы, находят всё возрастающее применение в науке, медицине, разных отраслях промышленности и техники.
Керамика (др.-гр. κέραμος — глина) — изделия из неорганических, неметаллических материалов (например, глины) и их смесей с минеральными добавками, формируемые под воздействием высокой температуры с последующим охлаждением.
Любой предмет, сформованный из природной глины и закрепленный сушкой на солнце или обжигом, считается гончарным изделием.
!!! В результате термической обработки керамика приобретает огнеупорность, химическую стойкость и ряд других свойств, определяющих широкое использование ее в самых различных отраслях народного хозяйства.
Среди всех известных материалов по совокупности физико-химических, механических и художественно-эстетических свойств керамика не имеет себе равных.
С древнейших времен и вплоть до наших дней керамические изделия занимают одно из ведущих мест в декоративно-прикладном искусстве всех народов мира. В музеях разных стран хранится немало шедевров керамического мастерства.От примитивных сосудов, вылепленных вручную и обожженных на костре, до изделий, изготовляемых на основе самых последних достижений современной науки; от грубого кирпича до тонкого прозрачного фарфора—таков путь развития керамики.
В повседневной жизни нас окружает целый ряд керамических изделий: посуда (тарелки, чашки), сантехнические изделия (умывальник, биде, унитаз), строительные изделия (кирпич, черепица, керамическая плитка, керамогранит и т. д.).
В настоящее время керамика — это и один из самых современных и передовых материалов: специальные керамические материалы получают все более широкое распространение в электронной промышленности, машиностроении, ядерной энергетике, химической промышленности и т. д.
Керамики можно определить как неорганические вещества с ионной и ковалентной межатомной связью.
Керамические материалы и изделия
Исторически первые керамические изделия были твёрдыми, пористыми и хрупкими. Как и все ремесла, техника керамики прошла долгий и сложный путь.
Тысячелетия ушли на изучение достоинств и недостатков разнообразных глин. Из множества их видов древние мастера научились выбирать те, которые отличались наибольшей пластичностью, связанностью и влагоемкостью. В глиняную массу стали примешивать различные добавки, улучшающие качество изделий (например, крупный или мелкий песок).
Отдельные виды керамики формировались постепенно по мере совершенствования производственных процессов, различаясь в зависимости от образовательных свойств черепка и калильного жара. Большинство из них удерживается и по сей день.
К керамике относятся гончарные изделия, терракота, майолика, фаянс, каменная масса, фарфор, ситаллы.
История керамики разнообразная и очень интересная. Когда человек научился обрабатывать глину, он начал изготавливать посуду. Все керамические изделия делаются из глины, но из разных сортов глины, с различными добавками, поэтому они выглядят такими разными. С самых древнейших времен человек изготавливает изделия из керамики, произведения искусства, посуду. В развитии художественной керамики было сделано много замечательных открытий. Люди экспериментировали с сортами глин и примесей, с приемами формовки и обжига, украшения изделий. В стремлении получить тонкую, красивую, прочную керамику, производители из разных стран делали похожие изобретения.
Первоначально основным видом керамических изделий были толстостенные сосуды землистого цвета с пористым черепком, круглым или коническим дном (придававшим устойчивость при установке в землю). В период позднего неолита и энеолита (медного века)—4...2 тыс. до н. э. — формы сосудов (кувшинов, мисок, чаш) становятся более разнообразными; появляются небольшие, условно решенные скульптуры людей и животных. Большая часть сосудов имеет уже плоское дно, что указывает на распространение плоского стола и плоского печного пода, т. е. на преобладание оседлого образа жизни. В первобытные времена ее производство определялось исключительно факторами пользы. Творческих замыслов сперва не было. Совершенствовалось качество черепка, и одновременно росло стремление вырабатывать формы более разнообразные, а оформление наружной поверхности делать богаче. Так, в конце концов, керамика становится объектом художественного творчества, и начинается ее яркая история, неуклонно направленная все к более высоким целям.
Уже в первобытный период керамические изделия достигали большой художественной выразительности.
Керамические изделия украшают орнаментом. Можно проследить развитие орнамента от простейших, выдавленных штампиком и острием узоров так называемого ямоч-но-гребенчатого типа, покрывавших в различных комбинациях всю наружную поверхность сосудов, до гораздо более разнообразных и художественно выразительных росписей, состоявших из ритмически чередовавшихся спиралевидных завитков, концентрических кругов, волнообразных линий, сетчатых и шахматных рисунков и т. д. Узоры часто были многоцветными, использовались-сочетания красных, белых, черных и других красок.
Иногда наряду с геометрическими формами давались очень условные изображения людей и животных.
Первобытные орнаменты наделялись магическим значением; в основе их лежала условно-схематическая передача явлений природы. Постепенно, по мере ослабления магических представлений, первоначальный смысл орнаментальных форм забывался и они все больше превращались в декоративные мотивы.
!!! Важно отметить, что начальная стадия развития орнамента в мировом искусстве связана в первую очередь именно с керамикой.
Это типичная бытовая керамика или изделия, которые разными способами облагораживались – штампованием и гравировкой (например, Bucchero nero), тонким облицовочным слоем (греческая керамика и римские Terra - sigillata), цветной глазурью ("Гафнеркерамика" Ренессанса).
!!! Изготовление керамики — универсальное художественное ремесло. Несмотря на глубокие различия культур древних народов, у которых оно практиковалось, технические приемы и применение керамики удивительно похожи. Керамика древних греков, особенно афинян, — одно из наивысших достижений этого искусства.
Несколько позднее за глину взялись строители. Керамические материалы — самые древние из всех искусственных каменных материалов. Это подтверждают раскопки таких древних городов Месопотамии, как Вавилон и Ниневия, а ведь с этими городами у нас связано представление о глубокой древности. Раскопки показали, что основным строительным материалом того времени был кирпич, изготовленный из глины. Недаром арабы называют Месопотамию страной глин. Возраст керамического кирпича как строительного материала более 5000 лет. Глиняный красный кирпич применяли не только в странах Ближнего Востока, но и в других местах земного шара. Можно напомнить, что дворцы и храмы в Европе и Азии строили из него. Из него построены многие сооружения прошлых веков, например Римский акведук, Великая Китайская стена. (кирпич, черепица, трубы, плитки, изразцы, скульптурные детали)
В настоящее время керамика применяется как индустриальный материал (машиностроение, приборостроение, авиационной промышленности и др.), как строительный материал, художественный, как материал широко используемый в медицине, науке. в технике, на железнодорожном, водном и воздушном транспорте, в скульптуре и прикладном искусстве. В 20-ом столетии созданы новые керамические материалы широко применяемые в полупроводниковой индустрии, в электронном оборудовании, в фотографии (линз керамических, фотосенсоров), в медицине (стоматологии, ортопедии), лазерной технике и др. областях.
В строительстве широко применяется цемент — один из видов керамики, сырьем для которого служат глина и известняк, смешанный с водой.[4]
В последнее время интенсивно развивается новое направление в области керамики — нанопоршковые керамические технологии. Нанопорошковые керамические материалы с наноразмерами частиц порошка 2-28 нм обладают непредсказуемыми, новыми физико-механическими свойствами.
Изучение керамики приводит к разработке все новых и новых методов для решения данных проблем, уделяя особое внимание сильным сторонам материалов, а также и необычному их использованию.
Около 3500 г. до н.э.: в Египте начали покрывать керамические изделия глазурью.
Окало 700 г. до н.э.: в Китае начали изготовлять твердый фарфор.
1850 г.: начинается эпоха технической керамики.
1929 г.: на «Сименсе» выпускают первую свечу зажигания с керамической изоляцией.
Материал, сырье для керамики
Основным материалом для производства керамики является глина. Добытая глина обычно смешана с песком, мелкими камнями, остатками сгнивших растений и другими инородными веществами, которые должны быть полностью удалены, чтобы глина стала годной к употреблению. Сегодня, как и в древние времена, это делается путем смешивания глины с водой и отстаивания смеси в большой ванне. Грязь оседает на дно, а верхний слой глины и воды откачивается или вычерпывается в примыкающий резервуар. Затем процесс повторяется, иногда несколько раз; глина очищается с каждым последующим осадком, пока не будет получен материал нужного качества.
Очищенная глина до ее использования хранится во влажном состоянии в закрытых помещениях. Выдержка глины в течение нескольких месяцев значительно улучшает ее рабочие качества, позволяя глине сохранять форму в процессе создания изделия, оставаясь податливой и пластичной. Свежую глину часто соединяют со старой, из предшествующей смешанной партии; это усиливает бактериальную активность и, по-видимому, улучшает качество материала.
Главным сырьём служит обыкновенная глина, состоящая из небольших кристаллов гидратированных алюмосиликатов, т.е. соединений, содержащих в различных пропорциях Al2O3, SiO2 и H2O. После формовки посредством пластической деформации керамические изделия обжигаются при высокой температуре для того, чтобы удалить воду и обеспечить условия для протекания различных реакций.
Природная красная глина.
В природе эта глина имеет зеленовато-коричневую окраску, которую придает ей оксид железа (Ре2О3), составляющий 5-8% от общей массы. При обжиге в зависимости от температуры или типа печи глина приобретает красную или белесую окраску. Она легко разминается и выдерживает нагрев не более 1050-1100 °С. Большая эластичность этого вида сырья позволяет использовать его для работ с глиняными пластинами или для моделирования небольших скульптур.
Белая глина.
Ее месторождения встречаются во всем мире. Во влажном состоянии она светло-серая, а после обжига приобретает белесый цвет или цвет слоновой кости. Белой глине свойственна эластичность и просвечиваемость из-за отсутствия в ее составе оксида железа.
Глина используется для изготовления посуды, кафеля и предметов сантехники или для поделок из глиняных пластин. Температура обжига: 1050-1150 °С. Перед глазурованием рекомендуется выдерживать работу в печи при температуре 900-1000 °С. (Обжиг неглазурованного фарфора называется бисквитным.)
Пористая керамическая масса. Глина для керамики представляет собой белую массу с умеренным содержанием кальция и повышенной пористостью. Ее натуральный цвет — от чисто-белого до зеленовато-коричневого. Обжигается при низких температурах. Рекомендуется необожженная глина, так как для некоторых глазурей однократного обжига недостаточно.
Грубокерамические материалы. Шамот. В практике художественной керамики шамотом часто называют пластичную массу на основе глин разного состава с добавлением 30-40 % собственно шамотной крошки крупностью 0,2—2,5 мм, а также готовые обожжённые изделия из этой массы: шамотные вазы. Шамот предназначен для производства огнеупорных изделий, бетонов, масс и мертелей в цехах комбината. Он представляет собой рубую керамическую массу, в состав которой входят главным образом неочищенная от примесей огнеупорная глина и перемолотый черепок битых капселей. Изделия из шамота грубозернисты, пористы, с шершавой поверхностью. В современной керамике часто используется для создания крупных монументальных декоративных произведений - садовых ваз, панелей и т.п. Крупнопористые крупнозернистые керамические материалы применяются для изготовления крупногабаритных изделий в строительстве, архитектуре малых форм и т. п. Эти сорта выдерживают высокие температуры и термические колебания. Их пластичность зависит от содержания в породе кварца и алюминия (кремнезема и глинозема. — Ред.). В общей структуре много глинозема с высоким содержанием шамота.
Температура плавления колеблется от 1440 до 1600 °С. Материал хорошо спекается и дает незначительную усадку, поэтому используется для создания больших объектов и крупноформатных настенных панно. При изготовлении художественных объектов не следует превышать темпеапуру в 1300°С.
Майолика. Майолика — это вид сырья из легкоплавких пород глины с повышенным содержанием белого глинозема, обжигается при низкой температуре и покрывается глазурью с содержанием олова.
Название «майолика» происходит от острова Майорка, где ее впервые использовал скульптор Флорентино Лука де ла Роббиа (1400-1481). Позднее эта техника имела широкое распространение в Италии. Керамические изделия из майолики называли также фаянсовыми, так как их изготовление началось в цехах по производству фаянсовой посуды.
Глина для фарфора.
Глина для фарфоровых изделий состоит из каолина, кварца и полевого шпата. Она не содержит оксида железа. Во влажном состоянии имеет светло-серый цвет, после обжига — белый. Рекомендуемая температура обжига: 1300-1400 С. Этот вид сырья обладает эластичностью. Работа с ним на гончарном круге требует больших технических затрат, поэтому лучше использовать готовые формы. Это твердая, непористая глина (с низким водопоглощением. — Ред.). После обжига фарфор становится прозрачным. Обжиг глазури проходит при температуре 900-1000 °С.
Фаянс
Фаянс близок к фарфору, но не обладает его белизной и прозрачностью, у него черепок толще, не глазированный, он пропускает влагу. Изделия из фарфора и фаянса — это прежде всего посуда, а также декоративные изделия — вазы, блюда, различные композиции и т. д.
Изобретение гончарного круга
Любое формованное в глине изделие претерпевает некоторую степень сжатия, как во время просушивания, так и в процессе обжига. Для равномерного высыхания и минимального сжатия в глину добавляют грубо притертые кусочки терракоты, обычно гончарный лом. Это также увеличивает прочность глины, сокращая возможность ее резкой усадки во время формовки.
Одновременно древние гончары осваивали различные способы лепки. Первоначально керамика формовалась вручную. Веками люди обрабатывали глину исключительно вручную.
Самую раннюю керамику называют лепной: она сделана без помощи гончарного круга.
В эпоху раннего неолита каждая семья делала свою собственную керамику. По многочисленным отпечаткам пальцев было установлено, что древнейшие керамические сосуды изготовлялись женщинами. Как и бóльшая часть домашней работы, которую в первобытных обществах выполняли женщины, глиняная посуда, вероятнее всего, тоже изготавливалась ими; мужчины занимались охотой и должны были защищать племя.
Лепная керамика.
Лепили двумя способами - ленточным и посредством выбивания.
Самой ранней техникой изготовления глиняной посуды, изобретенной ок. 5000 до н.э., в эпоху раннего неолита, была лепка сосуда вручную из комка глины. Глину мяли и выдавливали до получения нужной формы. Образцы изделий, выполненных в этой древней технике, которая и сегодня используется некоторыми гончарами, были обнаружены в Иордании, Иране и Ираке.
Ленточная керамика.
Более поздним изобретением была техника кольцевой лепки (или жгутовый способ), при которой сосуд выстраивался из нескольких глиняных полос. Обычно гончар, взяв комочек глины, путем выдавливания средней его части и осторожного сдавливания боков вылеплял днище. Затем к краю днища мастер начинал прилеплять раскатанные полоски глины и так постепенно получал стенки способом налепа. Полосы добавляли до тех пор, пока горшок не приобретал желаемую высоту и форму. В конце концов выходил грубый сосуд, пригодный после обжига на костре к приготовлению в нем пищи.
Для облегчения процесса выстраивания и выглаживания стенок внутрь горшка иногда клали округлый камень, а снаружи поверхность обрабатывали лопаткой. В этой технике изготавливали прекрасную глиняную посуду со стенками одинаковой толщины. Метод ленточной керамики напоминает технику плетения корзин из длинных волокнистых веревок (или лыка), и, возможно, техника ленточной керамики ведет свое происхождение именно от этого метода. Ленточным методом изготавливали большие кувшины для хранения продуктов даже после изобретения гончарного круга.
Метод выбивания - из глиняного шара выбивали нужную форму.
Формовка на циновке
Усовершенствование ленточной техники привело к формовке горшка на маленьком куске тростниковой циновки или изогнутом черепке (фрагменте разбитого сосуда). Циновка или черепок служили в качестве базы во время выстраивания горшка и как удобная ось вращения, благодаря чему сосуд легко поворачивался в руках гончара. Это вращение вручную давало гончару возможность непрерывно выглаживать горшок и симметрично выравнивать форму в процессе ее построения. У некоторых первобытных народов, таких, например, как американские индейцы, не создано ничего более прогрессивного, чем такая техника, и вся их керамика изготавливалась этим методом.
Гончарный круг.
Важным шагом в развитии гончарного производства стало освоение приема вращения. В этом случае мастер прилеплял к готовому днищу кусочек глины и, вращая днище левой рукой, правой обводил кусочком по спирали, постепенно вылепляя грани горшка. При этом способе изделие выходило более ровным.
Позже для удобства работы под заготовку стали подкладывать деревянный диск. Для облегчения вращения подставки какой-то безвестный гончар догадался укрепить ее на оси. Процесс лепки значительно упростится, если заставить этот диск вращаться вместе с заготовкой — так был изобретен простейший ручной гончарный круг. Вскоре он приметил, что при быстром вращении подставки сосудам можно придавать более правильную форму. Но легкая подставка довольно быстро останавливалась после раскручивания, и, чтобы увеличить инерцию вращения, ее стали делать более массивной — из твердой древесины, обожженной глины и камня. Использовался, начиная с 3500 г. до н.э. в Месопотамии, позволял изготавливать сосуды намного быстрее и ровнее. Считается, что изобретатель круга жил в Вавилоне в 4 тысячелетии до новой эры. Затем гончарный круг появился в Египте, Индии и Греции. В Европе он стал известен в 500-е годы до новой эры.
Предок современного гончарного круга состоял из деревянного или каменного диска, закреплявшегося горизонтально на вкопанном в землю стержне. Для того чтобы стержень не шатался и удерживал вертикальное положение, между ним и кругом помещали неподвижную деревянную доску с отверстием посередине. Получалось хорошо прилаженное устройство. Одной рукой, левой, мастер приводил круг в плавное равномерное вращение, а другой правой начинал лепку. Правой рукой мастер формовал сосуд, накладывая спиралью заранее заготовленные жгуты. Это несложное приспособление произвело настоящий переворот в гончарном деле, подняв его до уровня искусства. Благодаря ему работа заметно ускорилась и улучшилась.
При вращении изделия выходили гораздо более плотными и однородными. Их форма получалась правильной и изящной.
В Греции обычно колесо вращал ученик гончара, регулируя скорость по команде мастера. Большой размер и вес колеса обеспечивали достаточно длительный период его вращения после запуска. Наличие помощника, вращающего колесо, позволяло гончару использовать обе руки в формовке вазы и уделять этому процессу все свое внимание.
Гончарный круг появился относительно поздно - в энеолите (переходном периоде от каменного века к бронзовому). Первые, не очень совершенные круги использовали в 4 тысячелетии до н. э. в Месопотамии (город Урук). Одним из первых был Шумер в Южной Месопотамии, где гончарный круг стали применять в 3250 до н.э. В Египте он использовался уже в 2800 до н.э., а в Трое выполненная на гончарном круге керамика была обнаружена в слое Троя II, ок. 2500 до н.э.
!!! Вначале гончарный круг был неподвижен и лишь потом стал вращающимся.
Новым шагом на пути совершенствования гончарного искусства стало изобретение ножного круга. Он появился гораздо позже и во многих местах вытеснил ручной. Вошел в употребление во 2-м тысячелетии до н.э. (3 тыс до н.э.). Применение которого резко повысило производительность труда и улучшило качество изделий - позволило изготовлять посуду с более тонкими стенками. С появлением гончарного круга и усовершенствованием печи этой работой стал заниматься специалист, профессиональный гончар. Несомненно, что в результате изобретения гончарного круга производство керамики стало мужским ремеслом, поскольку применение механизма обычно считалось не женской работой. Гончарным делом стали заниматься мужчины. Главные его преимущества заключались в том, что он позволил в несколько раз увеличить скорость вращения и освободил мастеру для работы обе руки.
Основные отличия ножного круга:
Веретено (ось вращения) было удлинено.
Вращающийся диск был жестко соединен с ним. Для укрепления веретена служили две доски. Нижняя была основой всего устройства (в ней было вырезано углубление, куда вставлялся конец веретена). Верхняя доска со сквозным отверстием поддерживала веретено в вертикальном положении.
К нижней части веретена было жестко присоединено ножное колесо.
Ножной гончарный круг совершенно устранил предварительную, черновую ручную лепку. Гончар садился к кругу и брал кусок глины нужной величины. Сжимая этот кусок ладонями и перебрасывая его с руки на руку, он придавал ему форму шара, а затем с силой бил им по центру верхнего диска.
Усевшись рядом с кругом, гончар опирался ногой в нижний круг и приводил его в плавное движение. Благодаря тому, что нижнее колесо было тяжелее и больше диаметром, чем рабочее верхнее, оно выполняло роль маховика: сохраняло вращение некоторое время и после того, как нога с него была снята. Это дало возможность изготавливать более сложные по форме тонкостенные сосуды. Причем время их изготовления значительно сократилось.
На гончарном круге делали все, что только было можно: дымоходные и водопроводные трубы, светильники и даже скворечники. Но основной продукцией, сходившей с гончарного круга, была все же посуда: печные горшки, котлы, крынки, квашни, сковородки, судки, миски, чашки, масленки, солонки, кувшины, кружки и многое другое.
Посуда, сделанная на гончарном круге, появляется в различных местах в разное время, но только там, где уже выделились ремесленники.
В 17 в. колесо приводилось в движение посредством накинутой на шкив веревки, а в 19 в. был изобретен гончарный круг на паровом ходу.
Иногда гончар сам занимался росписью ваз, но обычно эти две профессии разделялись. Существовала тенденция к совместной работе гончара и вазописца. Остается неясным, могли ли два гончара участвовать в создании одной вазы; возможно, один формовал вазу на круге, а другой занимался окончательной отделкой формы.
В редких случаях над одной вазой могли работать два живописца. Причины такого сотрудничества неизвестны, но сам факт не вызывает сомнений.
Литье.
Техника литья используется для создания серийной керамики. Сначала по образцу, который должен быть воспроизведен, изготавливается гипсовая форма. Затем в этот шаблон вливается жидкий глиняный раствор, называемый литейным раствором. Его оставляют, пока гипс не впитает влагу из раствора и оседающий на стенках матрицы слой глины не затвердеет. На это уходит примерно час, после чего форма перевертывается и оставшийся раствор выливается. Полая глиняная отливка дорабатывается вручную и затем обжигается.
В древние времена мягкую, податливую глину вжимали в форму рукой, а не вливали, как в технике литья. Производственный процесс начинался с формовки самой модели. Выполненный мастером глиняный образец (патрикс), создавался в расчете и на конечное применение вазы, и промежуточные производственные этапы. В большинстве этих вылепленных ваз лепная часть присоединена к детали, например устью, сформованной на гончарном круге. Поэтому изготовление патрикса ограничивали только этой лепной частью.
Обжиг.
Техника обработки просушенной глины жаром для превращения ее из мягкого хрупкого вещества в твердый стекловидный материал была открыта ок. 5000 до н.э. Открытие это, несомненно, было случайным, возможно, результатом устройства очага на глиняном основании. Одновременно с усовершенствованием гончарного круга шло усложнение техники обжига глины. Первые сосуды были грубыми, неровными и очень хрупкими. Однако стоило поместить их в огонь, как свойства изделий улучшались: из пористой высушенной глины получалась твердая, огнеупорная и не подверженная гниению керамика. Вероятно, когда огонь потухал, люди замечали, что глиняное основание очага стало чрезвычайно твердым. Первый изобретательный гончар мог повторить этот феномен, слепив что-нибудь из мягкой глины и положив в огонь, и затем убедиться, что огонь не повредил его изделию, а напротив, придал ему твердую, устойчивую форму. Так могла появиться техника керамического обжига.
Обжиг является наиболее сложным процессом при работе с глиной. При изготовлении керамики обжиг является главным, именно от него зависит цвет черепка, качество, отсутствие трещин, водонепроницаемость. Его следует изучать более тща
тельно.
Обжиг — не только технологический процесс, но и могущественное художественное средство. Управляя огнём, керамист может добиться возникновения различных фактур, тончайших градаций цвета черепка и глазурей. Поэтому, несмотря на высокие достижения современной индустрии печей, многие гончары предпочитают работу с живым огнём, изучают примитивные обжиги — в полевых и земляных печах, "раку", капсюльные обжиги и многое другое. Теоретически в зависимости от среды, в которой происходит обжиг, его разделяют на окислительный и восстановительный. Окислительный — это обычный обжиг, при котором получается обычная красная или белая (в зависимости от свойств глины) посуда. При восстановительном обжиге, когда при температуре 900°С замазываются все топочные устья и керамика томится без доступа кислорода, изделия становятся аспидно-чёрными.
Первые сосуды были грубыми, неровными и очень хрупкими
Первобытные методы.
Поначалу приемы обжига были примитивными. Древние гончары не применяли печи; они собирали просушенные глиняные сосуды в небольшую кучу и покрывали каким-либо имеющимся в распоряжении горючим материалом: деревом, древесным углем, хворостом, соломой или сухим навозом. В земле выкапывали яму, помещали туда сосуды, обкладывали их дровами и поджигали костер. В древности каменный век обжиг производился прямо на открытом огне при температуре в 300–400 градусов. Из-за неравномерного прогревания она получалась невысокого качества.
Среди сохраняющих первобытнообщинный строй племен Африки и Северной и Южной Америки эта практика сохраняется по сей день. Поскольку в куче горшков температура неодинакова и некоторые из них не нагреваются до спекания глины, этот тип обжига дает неравномерные результаты и является причиной непригодности керамических изделий. Когда непропекшиеся горшки наполняются водой, они размокают и вновь превращаются в мягкую глину. Цвет этой керамики непредсказуем, так как некоторые участки полностью подвергаются процессу окисления, а некоторые – в значительно меньшей степени. Поэтому одни изделия оказываются коричневато-красными, а другие – сероватыми или черными.
Обжиг керамики. Сформованные изделия или предварительно спрессованные порошкообразные смеси исходных веществ подвергают обжигу - сложному процессу спекания, в результате которого создается материал определенного фазового состава и с заданными свойствами. Обжиг до получения прочного монолита (камневидного тела) проводят в специальных камерных, кольцевых или туннельных печах непрерывного действия. Температуры обжига колеблются от 900 °С для строительной керамики до 2000 °С для огнеупорной керамики. Для получения плотной керамики с мелкими кристаллами используют также горячее прессование в твердых или эластичных формах (газостатич. прессование) и реакционное спекание.
Обычно изделия после обжига готовы к использованию; некоторые виды керамики дополнительно подвергают механической обработке, металлизации, декорированию. Изделия из фарфора, фаянса, и других видов тонкой керамики перед обжигом, как правило, покрывают глазурью, образующей при 1000-1400 °С стекловидный водо- и газонепроницаемый слой. Тонкостенные изделия перед глазурованием во избежание размокания в глазурной суспензии подвергают предварительному обжигу.
При изготовлении теплоизоляционной керамики с высокой пористостью используют выгорающие добавки, на месте которых образуются поры, или керамические волокна из алюмосиликатов, из которых по технологии асбестовых изделий и бумаги изготовляют пористые войлоки, шнуры, вату, ленты и т.п.
Печь.
Изобретение печей имело огромное значение для истории техники, так как положило начало сооружению высокотемпературных устройств, получивших затем распространение и в других отраслях хозяйства (прежде всего, в металлургии). Печь делалась следующим образом: из тонких стволов делали деревянный каркас, который обмазывался толстым слоем глины, только местами оставляя небольшие отверстия. Этот каркас ставили над углублением, представлявшим собой место для разжигания костра. От сильного огня деревянные части сгорали, а глина обжигалась и образовывала плотный под с отверстиями. При обжиге под и стенки печи раскалялись докрасна и тоже начинали излучать жар. Благодаря концентрации тепла внутри печи температура в ней могла подниматься до 800 и даже до 900 градусов. Уже первые примитивные печи позволяли вдвое увеличить температуру нагрева. Частички глины стали лучше сплавляться друг с другом, прочность изделий заметно возрастала. На смену прежним толстостенным сосудам приходят сосуды с тонкими как яичная скорлупа стенками (до 3 мм).
Позднее появились специальные обжигательные печи. Очаги, в которых производился обжиг, особой конструкции и не использовались для приготовления пищи. Располагались они отдельно от жилища, в специальных мастерских. Это специально построенная камера для обжига керамики, позволяющая гончару лучше управлять этим процессом, чем в случае обжига на открытом огне. Обычно топка отделена от места расстановки посуды. Для управления огнем, размещения и передвижения изделий, наблюдения за обжигом и регулировки тяги воздуха в печи предусмотрены отверстия.
На первой стадии обжига из глины постепенно удаляется влага. Обжиг ведется медленно, чтобы избежать растрескивания изделий. Когда температура достигает 600° С, глина полностью обезвоживается. Она приобретает равномерный красный цвет и хрупкий, пористый и абсорбирующий (способный к всасыванию) черепок. В процессе второго обжига, после глазирования, температура достигает 600–900° С. Если во время обжига в печь свободно поступает воздух, то глина окисляется и все углеродистые вещества удаляются. Если в печи воздух отсутствует, то глиняный черепок будет черным, «восстановленным».
Со временем гончарный инструмент и печи для обжига совершенствовались, позволяя ускорить процесс производства керамики. Однако принципы ее изготовления остались и по сей день теми же. что и 7000 лет назад.
Состав, строение и общие свойства керамических материалов.
Керамический материал — это неорганический разной степени прозрачности оксидный материал, твердое, химически-стойкое вещество. Керамика очень температуростойкий материал (стойкость в пределах от 1,000°C до 1,600°C). За исключением неорганических безкислородных материалов, типа кремниевого карбида. Стекло по определению это не керамика, т.к. это — аморфное прозрачное тело. Но даже стекло с применением катализаторов и разных добавок, при определённых заданных режимах отведевания расплава с определённой скоростью образует стекломатериал с различными физическими характеристиками, присущие керамическим материалам (например, ситаллы), они могут быть как оптические неорганические материалы, как полупроводниковые, как изоляторы, металлокерамические и т.д. Традиционное керамическое сырьё включает полезные ископаемых глины, типа kaolinite — каолин, тогда как более свежие материалы включают алюминиевую окись, известную как глинозем.
Исторически керамические материалы непрозрачны из-за особенностей их структуры. Однако спекание частиц нанометровых размеров позволило создать прозрачные керамические материалы, обладающие свойствами (диапазоном рабочих длин волн излучения, дисперсией, показателем преломления), лежащими за пределами стандартного диапазона значений для оптических стёкол. Новые керамические материалы — это с разной степенью прозрачности или не прозрачной структурой, с жёсткой молекулярной структурой материалы, находят всё возрастающее применение в науке, медицине, разных отраслях промышленности и техники.
Сырье для керамики – глина, каолин, полевые шпаты, кварц.
!!! Преимуществом керамики является возможность получения заранее заданных характеристик путем изменения состава массы и технологии производства.
Керамика по назначению делится:
- художественно-декоративная (терракота, майолика, фаянс, фарфор, керамич. краски) посуда сервировки стола, декоративные изделия, стенные плитки, глиняная посуда,
- техническая (электрокерамика, хемокерамика, биокерамика, термокерамика, оптокерамика, механокерамика). термостойкие плитки, используемые программах спутников, газовые носики горелки, баллистическая защита, шарики окиси урана ядерного топлива, биомедицинские продукты, турбинные лезвия реактивного двигателя, ракетные носовые обтекатели. Керамические детали часто не включают сырьё из глины.
- строительная (кирпич, черепица, облицовочные материалы – фасадная плитка, фаянсовая плитка)
- огнеупоры (кирпичи и блоки для облицовки печей – шамотный кирпич, магнезитовый кирпич)
Состав и структура
Керамика – поликристаллический твердый материал, полученный методом керамической технологии, включающей подготовку формовочной массы (шликера), формование, сушку и обжиг.
Структура черепка практически всех керамических материалов неоднородна ипредставлена 3 фазами:
- кристаллическая (одна или несколько) (спекшиеся зерна кварца и кристллики муллита)
- аморфная или стекловидная (стеклофаза, т.е. участки стекла)
- газовая (воздух в порах).
Кристаллическая фаза образуется при разложении и преобразовании глинистых веществ и других компонентов массы. Она включает кристаллы муллита, остатки измененного глинистого вещества, оплавленные зерна кварца. Кристаллическая фаза и особенно муллит придают черепку прочность, термическую и химическую устойчивость. Кристаллическая фаза определяет характерные свойства керамического материала и представляет собой химические соединения или твердые растворы этих соединений. Основные физические свойства керамики — электрические, пьезоэлектрические, магнитные, температурный коэффициент линейного расширения, механическая прочность — во многом зависят от особенностей кристаллической фазы.
Муллит – двойной оксид алюминия и кремния. Образуется при обжиге глинистых материалов при Т выше 1200. Кристаллизуется в виде игл, благодаря этому, а также его высокой огнеупорности и термостойкости упрочняет керамический материал и значительно улучшает его свойства, прежде всего фарфора.
Стекловидная фаза возникает за счет расплавления плавней и частично других компонентов. Стекловидная фаза находится в керамическом материале в виде прослоек, связывающих кристаллическую фазу. Она соединяет частицы массы, заполняет поры, повышая плотность черепка. Количество стекловидной фазы и ее состав определяют в основном технологические свойства керамики — температуру спекания, степень пластичности керамической массы при формовании. От содержания стекловидной фазы зависят также плотность, степень пористости и гигроскопичность материала. В количестве до 45 - 50% увеличивает прочность изделий, при большем содержании – вызывает хрупкость изделий, снижает их термостойкость. Стекловидная фаза способствует уменьшению водопоглощения, обуславливает просвечиваемость черепка.
Наличие газовой фазы (газы находятся в закрытых порах) обусловлено способом обработки массы и приводит к снижению механической и электрической прочности керамических изделий, а также вызывает диэлектрические потери при повышенных напряженностях поля вследствие ионизации газовых включений. Поры ухудшают свойства керамики, особенно при повышенной влажности. Газовая фаза (открытые и замкнутые поры) оказывает неблагоприятное влияние на физико-химические свойства изделий; снижает прочность, термическую и химическую устойчивость, вызывает водопоглощение и водопроницаемость черепка.
Сам материал представляет собой сложную гетерогенную неравновесную систему, которая с трудом поддаётся контролю.
!!! В производстве керамики до сих пор искусство и опыт играют важную роль.
В зависимости от химического состава различают оксидную, специальные керамики на основе карбидов, нитридов, боридов. Керамические материалы последней группы разработаны для использования в устройствах космической техники, эксплуатирующихся в условиях высоких температур. Однако эти материалы до сих пор не находят широкого применения в вакуумной технике.
Чисто оксидная керамика представляет собой однофазное кристаллическое соединение, но большинство керамических материалов состоят из нескольких фаз, включая стекловидную, которая выполняет роль связующего.
Оксидная керамика характеризуется высоким удельным электрическим сопротивлением (1011-10 Ом,см), пределом прочности на сжатие до 5 ГПа, стойкостью в окислительных средах в широком интервале температур. Среди оксидной керамики наибольшее распространение получили:
Алюмосиликатная керамика на основе SiO2-А12О3 или каждого из этих оксидов в отдельности.
Кремнеземистая керамика содержит более 80% SiO2 и подразделяется на кварцевую и динасовую керамику. Кварцевую изготовляют из кварцевого стекла или жильного кварца, вторую - спеканием кварцита в присутствии Fe2O3 и Са(ОН)2.
Кварцевая керамика обладает высокой термической и радиационной стойкостью, радиопрозрачностью, высокой кислотостойкостью и огнеупорностью. По мере увеличения содержания Аl2О3 в керамических материалах увеличивается содержание муллита 3Al2O3,2SiO2, что способствует повышению прочности и термостойкости керамика, снижению ее кислотности.
К керамике, содержащей около 28% Аl2О3, относят «полукислые» материалы (огнеупоры, фарфор, фаянс, гончарные изделия), а также каолиновую вату, теплоизоляционные материалы на ее основе, шамотные огнеупоры и др.
Корундовая керамика, содержащая >90% Аl2О3, характеризуется высоким электрическим сопротивлением при температурах до 1500°С, высокими пределами прочности при сжатии (3-4 ГПа) и изгибе (~ 1 ГПа).
Из алюмосиликатной керамики изготовляют посуду, детали и футеровку коксовых и мартеновских печей, ракет, космических аппаратов и ядерных реакторов, носители для катализаторов, корпуса галогенных ламп, костные имплантаты, детали радиоаппаратуры и многое другое.
2. Керамика на основе SiO2 и других оксидов. К этому типу материалов относят керамику состава SiO2-Al2O3-MgO (кордиеритовая), ZrSiO4 (цирконовая), SiO2-Al2O3-Li2O (сподуменовая), SiO2-Al2O3 BaO (цельзиановая керамика). Для изготовления такой керамика обычно используют глину, каолин, тальк, карбонаты Ва, Li и Са, MgO, минералы эвкриптит, сподумен, петалит, ашарит, трепел, известняк. Применяют в производстве радиотехнических деталей, теплообменников, огнеупоров, изоляторов азто- и авиасвечей и др.
По составу и свойствам керамические изделия делят на типы, виды и разновидности.
Тип керамики определяется
составом и соотношением отдельных фаз
, их обработкой, особенно тонкостью помола,
составом глазурей,
температурой и длительностью обжига.
В состав масс всех типов керамики входят пластичные глинистые вещества (глина, каолин), отощающие материалы (кварц, кварцевый песок), плавни (полевой шпат, пегматит, перлит, костяная зола и др.) При обжиге отформованных изделий в результате сложных физико-химических превращений и взаимодействий компонентов масс и глазурей, формируется их структура.
По характеру строения керамику подразделяют на грубую и тонкую.
Изделия грубой керамики (гончарные изделия, кирпич, черепица) имеют пористый крупнозернистый черепок неоднородной структуры, окрашенный естественными примесями в желтовато-коричневые цвета.
Тонкокерамические изделия отличаются тонкозернистым белым или светлоокрашенным, спекшимся или мелкопористым черепком однородной структуры.
По степени спекания (плотности) черепка различают керамические изделия:
- плотные, спекшиеся с водопоглощением менее 5% - фарфор, тонкокаменные изделия, полуфарфор;
- пористые с водопоглощением более 5% - фаянс, майолика, гончарные изделия.
В зависимости от строения различают:
- грубую имеют пористый крупнозернистый в изломе черепок неоднородной структуры, окрашенный естественными примесями в желтовато-коричневые цвета (пористость 5-30%) - гончарная керамика - гончарные изделия, кирпич, черепица. К грубой керамике относят многие строительные керамические материалы, например лицевой кирпич
- тонкую керамику отличается тонкозернистым белым или светлоокрашенным, спекшимся стекловидным или мелкопористым черепком однородной структуры (пористость <5%) - фарфор, полуфарфор, фаянс, майолика, керметы.
В особую группу выделяют так называемую высокопористую керамику (пористость 30-90%), к которой обычно относят теплоизоляционные керамические материалы.