Chất liệu gốm sứ: đặc tính, công nghệ sản xuất, ứng dụng

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Đồ gốm đầu tiên xuất hiện rất lâu trước khi con người học cách nấu chảy kim loại. Những chiếc bình và bình cổ mà các nhà khảo cổ tìm thấy cho đến ngày nay là bằng chứng cho điều này. Điều đáng chú ý là vật liệu gốm có những đặc tính độc đáo khiến nó trở nên đơn giản không thể thiếu trong một số lĩnh vực. Các bạn hãy cùng mình điểm qua những nét đặc trưng của đồ gốm sứ, nói về quá trình sản xuất và đặc điểm của nó nhé.

Thông tin chung

Nhận sản phẩm gốm sứ bằng đất sét nung kết và hỗn hợp với phụ gia hữu cơ. Đôi khi oxit của các hợp chất vô cơ được sử dụng. Những sản phẩm đầu tiên như vậy đã xuất hiện cách đây 5.000 năm. Trong thời gian này, công nghệ sản xuất đã được cải thiện đáng kể, và ngày nay các sản phẩm gốm sứ có độ bền cao đã được cung cấp cho chúng tôi. Chúng được sử dụng trong xây dựng để ốp mặt tiền, sàn nhà, tường, v.v.

Có những đồ gốm có mảnh vỡ dày đặc và xốp. Sự khác biệt chính giữa cả hai là mảnh dày đặc không thấm nước. Đó là các sản phẩm sứ, gạch lát nền,… Xốpmảnh - gạch, đá gốm, ống thoát nước và hơn thế nữa.

Lịch sử xuất hiện

Từ "gốm sứ" trong tiếng Hy Lạp có nghĩa là "đất sét". Đương nhiên, một số loại hỗn hợp đã được sử dụng để tạo ra bất kỳ sản phẩm nào. Các nguyên liệu cần thiết đã được thêm vào đó, tùy thuộc vào những gì cần lấy cuối cùng. Lúc đầu, bằng tay, và sau đó là một loại máy đặc biệt, một sản phẩm đất sét có hình dạng đặc biệt. Sau đó, các sản phẩm gốm sứ được nung trong lò ở nhiệt độ cao.

Nhiều quốc gia đã sử dụng công nghệ sản xuất của riêng họ. Điều này áp dụng cho đồ gốm, hội họa và tráng men. Ai Cập được coi là quốc gia đầu tiên đã đạt được sự phát triển đáng kể của ngành công nghiệp này. Đó là sản xuất gốm sứ ở đó đã được hình thành ngay từ đầu. Các sản phẩm được làm từ đất sét thô và trộn kém, nhưng sau này công nghệ được cải tiến. Ngày nay, những viên gạch đất sét vàng được tìm thấy được cho là được sử dụng trong việc xây dựng các kim tự tháp Memphis.

Sự ra đời của đồ sứ

Ngọc bích đã được sử dụng ở Trung Quốc từ rất lâu. Nó rất đẹp, nhưng khá mỏng manh và khó xử lý. Sau nhiều năm tìm kiếm, một giải pháp đã được tìm ra. Sứ dễ sản xuất hơn. Tuy nhiên, ngay cả ở đây cũng có những sắc thái. Ví dụ, mica và tsvaoka, được tìm thấy trong "đá sứ", được nghiền thành bột mịn và lưu trữ trong hơn 10 năm. Điều này được thực hiện để làm cho vật liệu càng mềm dẻo càng tốt. Ngày thứ nhấtSản phẩm sứ ở Trung Quốc là những chiếc bình cao và dài. Chúng có bề mặt được đánh bóng và có màu xanh lam hoặc xanh lá cây đậm. Cái sau được đánh giá cao nhất.

Ngày nay người ta tin rằng Trung Quốc là quốc gia mà đồ sứ được phân phối rộng rãi nhất. Điều này đúng, mặc dù nó phổ biến ở Châu Âu, nhưng nó đã xuất hiện ở đó sau đó và việc sản xuất nó phát triển lâu hơn.

Các loại gốm chính

Hiện tại, các sản phẩm đất sét có nhiều phân loại. Vì vậy, đồ gốm có thể được chia thành hai nhóm chính:

• gốm sứ không tráng men (đất nung và gốm sứ);
• tráng men (majolica, faience, sứ, fireclay).

Terracotta - từ "đất nung" của Ý. Sản phẩm được làm từ đất sét màu và có cấu trúc xốp. Đất nung được sử dụng để làm bình hoa, bát đĩa cũng như đồ chơi và gạch lát.

Gốm sứ khó gia công hơn. Để làm cho nó không thấm nước, đánh bóng là cần thiết. Hơn nữa, sản phẩm có thể bị nhuộm màu. Để làm điều này, nó được để trong lò nóng trong khói cho đến khi nó nguội hoàn toàn. Ngày nay, nhiều loại gốm sứ, cụ thể là gốm sứ vô cùng phổ biến. Nó được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày để lưu trữ sữa, vật liệu số lượng lớn hoặc làm đồ trang trí.

Đối với loại thứ hai - gốm tráng men, sành sứ và đất nung là phổ biến nhất ở đây. Thứ nhất là đắt hơn và thâm dụng lao động trong sản xuất, thứ hai là thực tế và rẻ. Chúng khác nhau ở chỗ các sản phẩm sứ chứaít đất sét và nhiều phụ gia đặc biệt. Ngoài ra, sứ có màu sáng mờ, không giống như đất nung.

Về vật liệu chịu lửa

Sản phẩm làm từ hỗn hợp đất sét chịu lửa. Tùy theo mục đích mà chúng có thể chịu được nhiệt độ từ 1.300 đến 2.000 độ C, thậm chí cao hơn. Một lò nung đặc biệt để nung gốm được sử dụng. Vật liệu chịu lửa được sử dụng rộng rãi nhất trong quá trình luyện kim. Ở đó, chúng được sử dụng để thiết kế lò cao và các đơn vị.

Khá hợp lý khi nói rằng với nhiệt độ tăng, độ bền của vật liệu chịu lửa không bị mất đi, mà ngược lại, tăng lên. Điều này đạt được do sự hiện diện của các oxit chịu lửa, silicat và borid trong thành phần. Chúng được sử dụng hầu như ở mọi nơi, nơi diễn ra các quá trình nhiệt độ cao. Chúng thường được tìm thấy trong khuôn đúc, nghĩa là, ở dạng một sản phẩm cụ thể, ví dụ, một viên gạch. Hiếm khi cần sử dụng vật liệu chịu lửa không định hình ở dạng bột.

Gốm sứ trong xây dựng

Ưu điểm của vật liệu gốm là lượng dự trữ của chúng thực tế không giới hạn. Cùng với việc dễ sản xuất và độ bền cao của sản phẩm như vậy mà ngày nay nó không thể thiếu trong ngành xây dựng. Nếu lấy vật liệu làm tường thì gạch đất sét nung chiếm vị trí hàng đầu ở đây.

Điều tương tự cũng áp dụng cho gạch men, mặc dù có sự xuất hiện của polyme, nhưng không hề mất đi vị thế. Nó vẫn được sử dụng để trang bị cho các phòng có độ ẩm và nhiệt độ cao. Trong số các vật liệu phải đối mặtđất sét mở rộng chiếm vị trí đầu tiên.

Trong vài năm qua, sản lượng gạch và khối gốm rỗng đã tăng 4%. Hoạt động sản xuất của họ đòi hỏi những thay đổi tối thiểu trong các nhà máy và nhà máy sản xuất gạch, trong khi chi phí sẽ được thanh toán trong năm đầu tiên bán hàng. Ở nước ngoài, gốm sứ rỗng từ lâu đã chiếm vị trí hàng đầu và được bán chạy hơn nhiều so với gạch thông thường.

Chất liệu gốm sứ đặc biệt

Các sản phẩm như vậy bao gồm thiết bị vệ sinh và đường ống thoát nước. Đầu tiên được chia thành ba nhóm lớn:

• từ nhựa cứng (mảnh xốp);
• sứ vệ sinh (mảnh thiêu kết);
• bán sứ (mảnh nửa nung).

Yêu cầu chính đối với sứ vệ sinh là khả năng chống hư hỏng cơ học, chịu nhiệt. Công thức phải được tuân theo thứ tự nghiêm ngặt, áp dụng tương tự đối với công nghệ. Chỉ sử dụng lò nung gốm sứ chuyên nghiệp và nguyên liệu chất lượng cao. Các sản phẩm vệ sinh bao gồm chậu rửa, bồn cầu, bồn tắm, bộ tản nhiệt,… Cách chắc chắn để kiểm tra chất lượng của sản phẩm là gõ nhẹ vào vỏ máy. Âm thanh phải rõ ràng và không có tiếng lục lạc. Điều này cho thấy nung ở nhiệt độ chính xác và không có vết nứt.

Đối với đường ống thoát nước, chúng phải có một mảnh thiêu kết dày đặc. Ống gốm được sản xuất với đường kính 150-600 mm. Thường được tráng men cả trong và ngoài. Các sản phẩm như vậy được đặc trưngkhả năng chống chịu cao với môi trường xâm thực và dòng điện đi lạc. Chúng có giá vừa phải nên hợp túi tiền hơn.

Tính chất vật lý và hóa học của gốm sứ

Như đã nói ở trên, tất cả các sản phẩm có thể được chia thành hai nhóm lớn: đặc và xốp. Đặc có hệ số hút nước dưới 5%, xốp - 5% trở lên. Nhóm cuối cùng bao gồm các sản phẩm: gạch đất sét nung (xốp và rỗng), đá ốp tường rỗng, ngói ốp, ngói lợp. Sản phẩm gốm dày đặc - gạch lát đường và gạch lát nền. Cả gốm sứ xốp và đặc đều được tìm thấy trong ngành công nghiệp vệ sinh.

Nói đến tính chất vật lý và hóa học, không thể không lưu ý đến nhược điểm cơ bản của gốm sứ. Nó bao gồm tăng tính dễ vỡ so với các vật liệu khác. Tuy nhiên, tính khả dụng cao và tính linh hoạt làm cho vật liệu này trở thành một trong những vật liệu phổ biến nhất trong nhiều ngành công nghiệp và ngay cả trong cuộc sống hàng ngày. Công nghệ hiện đại giúp cho bề mặt có thể nhẵn bóng ngay sau khi nung. Nếu bạn muốn đạt được một màu nhất định, hãy thêm các oxit của sắt hoặc coban.

Đặc điểm của cấu trúc vi mô

Khi nung nóng, gốm sứ dần trở thành chất lỏng. Nó được phân biệt bởi một số lượng lớn các hợp chất đơn giản và phức tạp. Khi làm lạnh, sự kết tinh xảy ra. Nó thể hiện ở sự kết tủa của các tinh thể nguyên chất, chúng tăng kích thước. Khi khối lượng cứng lại, nó hình thành trong cấu trúcmicroconglomerate. Trong đó, các hạt mullite được kết dính bởi một khối cứng. Điều đáng chú ý là các nguyên tử oxy tạo thành một loại ma trận. Nó chứa các nguyên tử kim loại nhỏ được thay thế trong khoảng trống giữa chúng. Do đó, các liên kết ion chiếm ưu thế trong cấu trúc vi mô và phần nào ít hơn các liên kết cộng hóa trị. Tính ổn định và ổn định hóa học đạt được thông qua sự hiện diện của các hợp chất hóa học mạnh và bền.

Như đã lưu ý ở trên, việc sử dụng vật liệu gốm bị hạn chế. Điều này là do thực tế là các tinh thể không hoàn hảo. Mạng tinh thể có nhiều khuyết tật: lỗ rỗng kích thước nguyên tử, biến dạng, v.v. Tất cả điều này làm suy giảm đáng kể sức mạnh. Tuy nhiên, có một số sắc thái ở đây. Ví dụ, nếu công nghệ được quan sát trong quá trình sản xuất một loại gốm cụ thể, thì hoàn toàn có thể đạt được kết quả tốt về độ bền. Để làm được điều này, điều cực kỳ quan trọng là phải tuân thủ chế độ nhiệt độ và thời gian nung sản phẩm.

Đặc điểm và tính chất của đất sét

Clay là một loại đá trầm tích, bất kể thành phần và cấu trúc, khi trộn với nước sẽ tạo thành một vật liệu dẻo. Sau khi nung - một cơ thể giống như đá. Thông thường, hỗn hợp này đặc, chủ yếu bao gồm các aluminosilicat. Thông thường, các loại đá như thạch anh, fenspat, pyrit lưu huỳnh, cũng như hydroxit và cacbonat của các hợp chất canxi, magiê và titan cũng được tìm thấy trong đất sét.

Kaolins là loại đất sét tinh khiết nhất được biết đến hiện nay. Hầu như được cấu tạo hoàn toàn từ kaolinit. Sau khi rang có đượcMàu trắng. Độ dẻo cần thiết để chế biến đạt được do sự hiện diện của các hạt đất sét mịn (0,005 mm) trong cấu trúc. Đương nhiên, càng có nhiều chất như vậy trong thành phần thì độ dẻo càng cao và ngược lại.

Các đặc tính gốm chính của đất sét bao gồm:

• dẻo - biến dạng mà không phá vỡ tính toàn vẹn;
• kết nối;
• co ngót không khí và lửa;
• chống cháy.

Ngày nay, các chất phụ gia làm loãng và làm giàu khác nhau được sử dụng, cho phép thay đổi các đặc tính của vật liệu theo hướng này hay hướng khác. Điều này dẫn đến thực tế là các sản phẩm gốm sứ ngày càng trở nên có nhu cầu và giá cả phải chăng.

Sơ đồ công nghệ sản xuất

Đặc tính của vật liệu gốm cho thấy khả năng sử dụng đất sét trong các ngành công nghiệp khác nhau. Điều này dẫn đến thực tế là nhu cầu lớn và do đó, nguồn cung tăng lên. Các nhà máy sản xuất trong hầu hết các trường hợp đều hoạt động theo cùng một mô hình:

• chiết xuất nguyên liệu;
• chuẩn bị;
• định hình và sấy khô;
• rang và phát hành sản phẩm.

Để giảm thiểu chi phí, các nhà máy thường được xây dựng ngay gần mỏ đất sét. Việc khai thác được thực hiện theo cách mở, tức là bằng máy xúc. Bước tiếp theo là chuẩn bị khối lượng. Nguyên liệu thô được làm giàu, nghiền và trộn cho đến khi thành một khối đồng nhất. Việc hình thành sản phẩm gốm tương lai được thực hiện theo phương pháp ướt và khô. Trong trường hợp đầu tiên, khối lượng được làm ẩm lên đến 25% và trong trường hợp thứ hai - không quá 12%.

Trước đây thường sử dụng phương pháp phơi khô tự nhiên. Tuy nhiên, kết quả phụ thuộc phần lớn vào thời tiết. Vì vậy, trong mưa hoặc lạnh, cây vẫn đứng vững. Do đó, máy sấy đặc biệt (khí) được sử dụng. Bước quan trọng nhất là bắn. Điều cực kỳ quan trọng là phải tuân thủ công nghệ, công nghệ này khá phức tạp. Phần lớn cũng phụ thuộc vào việc làm nguội đồ gốm. Không được phép giảm nhiệt độ mạnh, có thể dẫn đến cong máy bay. Chỉ khi đó bạn mới có thể bán vật liệu gốm. Công nghệ sản xuất như các bạn thấy không hề đơn giản, nó bao gồm nhiều công đoạn. Mỗi người trong số họ phải được tuân theo. Nếu điều này không xảy ra, thì trên kệ của cửa hàng, chúng ta có thể gặp hôn nhân.

Một chút về nhược điểm của gốm sứ

Như đã đề cập, thành phần của vật liệu gốm không phải là lý tưởng. Đặc biệt, điều này ảnh hưởng đến độ bền của sản phẩm đất sét. Bất kỳ hư hỏng cơ học nào cũng có thể biểu hiện như một vết nứt, vết nứt, v.v … Đây là nhược điểm chính. Nhưng có những yếu tố khác cản trở việc phổ biến rộng rãi tài liệu mà chúng tôi đang xem xét. Một trong số đó là chi phí cao. Ví dụ, gạch men cho mái của một ngôi nhà nông thôn là một giải pháp tuyệt vời từ quan điểm thẩm mỹ, nhưng việc làm như vậy sẽ rất tốn kém.

Đồng thời, vẻ ngoài của nó sẽ kéo dài không quá 5 năm nếu được chăm sóc đúng cách. Trong tương lai, sự phai màu xảy ra, sự xuất hiện của rêu trên bề mặt, v.v. Cùng với đó, tính dễ vỡ và giòn dẫn đến thực tế là bất kỳhư hỏng cơ học có thể làm cho mái nhà bị dột, và ít người sẽ thích nó. Tất nhiên, vật liệu gốm sứ hiện đại trông rất ấn tượng, điều này đạt được do kết cấu màu sắc rộng và tay nghề chất lượng cao. Nhưng nó vẫn đắt, điều này thường khiến người ta phải suy nghĩ về sự phù hợp của sự lựa chọn như vậy.

Tổng kết

Chúng tôi đã xem xét các thuộc tính cơ bản của vật liệu gốm. Dựa trên tất cả những điều trên, chúng ta có thể kết luận rằng những sản phẩm như vậy có một số tính độc đáo. Nó nằm ở chỗ trong trường hợp không có hư hỏng cơ học, chúng sẽ tồn tại trong một thời gian rất dài. Ngoài ra, chất liệu gốm để đúc kim loại lỏng trong các nhà máy cũng không thể thiếu, vì nó có thể chịu được nhiệt độ cao.

Đối với cuộc sống hàng ngày, thì gốm sứ trở nên rất tiện dụng. Các món ăn đặc biệt để nấu trong lò, mặc dù đã thay đổi hình thức qua năm tháng nhưng vẫn được làm từ chất liệu này. Sứ, mặc dù có giá thành cao, nhưng có vẻ ngoài thanh lịch và đơn giản là dễ chịu. Điều này cũng áp dụng cho đồ đất nung, nếu làm đúng cách thì rất khó phân biệt với đồ sứ.

Trong mọi trường hợp, chất liệu gốm sứ phải được sử dụng. Điều này chủ yếu là do trữ lượng lớn đất sét tự nhiên. Thực sự là có rất nhiều, và hàng năm, ngày càng có nhiều mỏ đá mới để khai thác nguồn tài nguyên thiên nhiên này được phát triển. Yếu tố quan trọng thứ hai là thân thiện với môi trường. Trước đây, con người không có cơ hộisử dụng bất kỳ chất phụ gia có hại nào để cải thiện đặc tính sức mạnh của sản phẩm. Ngày nay, tình hình đã thay đổi, mặc dù không quá nghiêm trọng. Gạch men, không giống như vật liệu tổng hợp, không gây hại cho sức khỏe. Điều này cũng áp dụng cho bát đĩa sứ, so với đồ nhựa, đặc biệt là nếu bát đĩa sau được đun nóng, hoàn toàn không gây hại.