Charakteristika skla a keramiky

 

Sklo je amorfní pevná látka, která vzniká obvykle ztuhnutím taveniny bez krystalizace

 

Skelná síť na rozdíl od krystalů nemá pravidelné uspořádání na delší vzdálenost

Látky tvořící skla:

prvky – S, Se

oxidy – B₂O₃, SiO₂, GeO₂

boritany a křemičitany – Na₂B₄O₇, Na₂O-CaO-SiO₂

fluoridy – BeF₂, BaF₂-AlF₃-LaF₃-ZrF₄

sulfidy a selenidy – As₂S₃, As-Se-Ge

organické polymery – polystyren, PMMA

jiné látky – glycerin, některé kovy a slitiny

 

Křemičitá skla

Suroviny

Vsázka – směs sklářského kmene a vratných skleněných střepů, která je nakládána do sklářské pece

Hlavní suroviny – písek, soda, potaš, vápenec

Tavicí pece

1. a) Kontinuální tavicí pece různé konstrukce s výkonem 3 až 1000 tun skla za den

Otop: plyn, elektrická energie

Tavicí teploty: 1350 až přes 1600 ºC

 

1. b) Pánvové pece Pánve ze šamotu o obsahu 50 až 1000 kg skloviny

Použití: maloobjemové výroby – ruční tvarování, umělecká výroba, bižuterie, barevná a zakalená skla

1. c) Speciální pece – indukční, odporové, silitové

Tavení malých množství speciálních skel pro optiku a elektrotechniku v kelímcích z keramiky nebo slitin platiny

 

Tvarování skloviny

Hlavní roli hraje viskozita a rychlost krystalizace

Ploché sklo Float

 

Skleněná vlákna

 

Hlavní typy skel:

1. a) Křemenné sklo (SiO₂)

Výroba tavením velmi čistého křemene v grafitových kelímcích ve vakuu při teplotách kolem 2000 ºC

Výborné chemické, elektrické a optické vlastnosti, teplotní odolnost, drahé

Použití: materiál pro extrémní pracovní podmínky v technice a chemii

1. b) Ploché a obalové sklo

Nejlevnější a nejrozšířenější typ skla. Po technické stránce pouze průměrné vlastnosti ve všech oblastech

Použití: výroba lahví, levné užitkové sklo, ploché okenní a automobilové sklo

1. c) Křišťálová skla

Český (draselný) nebo olovnatý křišťál. Průměrné vlastnosti, užitkové a dekorativní sklo

1. d) Tepelně odolná skla (boritokřemičitá skla)

Velmi dobrá chemická odolnost, dobrá teplotní odolnost

Použití: varné domácenské sklo, laboratorní nádobí, chemické aparatury, průmyslová dopravní potrubí

Obchodní značky: Simax (Kavalier Sázava, ČR), Pyrex, Duran

1. e) Skleněná vlákna

Speciální boritokřemičitá skla nebo čedič

Význačné vlastnosti: chemická odolnost, teplotní odolnost (speciální vlákna Al₂O₃-SiO₂ až do 1600 ºC), vysoký elektrický odpor (E-sklo)

Použití: nekonečné vlákno (E-sklo) pro skleněné tkaniny, izolace v elektrotechnice, sklolamináty, filtrační tkaniny, výztuž pneumatik a lepenek, skleněná vata ve stavebnictví pro tepelné a akustické izolace

1. f) Optická a speciální skla

Několik set druhů skel velmi rozmanitého složení (i fluoridová a chalkogenidová skla)

Použití: optická zařízení a přístroje, brýle, filtry, optoelektronika, elektronika a elektrotechnika

1. g) Skelně krystalické hmoty (sklokeramika)

Vyrábí se řízenou krystalizací speciálních skel nebo hornin různých chemických složení, typická velmi jemnozrnná krystalizace

Význačné vlastnosti: Řada speciálních vlastností u skel nedosažitelných (pevnost, teplotní odolnost, elektrické vlastnosti, oděruvzdornost)

Použití: varné nádobí, vařidlové desky, výměníky tepla, teleskopická zrcadla, hlavice raket, tavený čedič a petrositaly pro potrubí, dlažby a obkladové materiály ve stavebnictví

Charakteristika keramiky:

Keramika je anorganický nekovový materiál s heterogenní strukturou, tvořenou krystalickými a někdy i skelnými látkami o různém složení a uspořádání. Obsahuje obvykle i póry.

Výroba:

mletí – většinou nutné velmi jemné

tvarování – lití, lisování

sušení – pomalé, velmi důležité

tepelné zpracování – při 1000 až 1400 ºC v komorových nebo tunelových pecích, oxidová keramika až 1700 ºC, probíhají chemické a fyzikální reakce (slinování)

Na vlastnosti produktu mají prvořadý vliv chemické a mineralogické složení surovin, velikost částic a kvalita jejich povrchu.

 

Suroviny

Běžná keramika

plastické suroviny – kaolin, jíly a hlíny, které umožňují tvarování plastického těsta

ostřiva – křemen, korund a kalcinovaný jíl (šamot), snižující smrštění při sušení a výpalu

taviva – živce, tvoří taveninu při výpalu (urychlují reakce)

Technická a oxidová keramika

křemičitany, oxidy, nitridy atd. s organickými plastifikátory

Hlavní druhy keramiky

1. a) Porcelán

Bílý průsvitný materiál, pochází z Číny, v ČR velká tradice. Podmínkou je kvalitní kaolin, dále obsahuje křemen a živec. Glazura vyrovnává povrch, zlepšuje vzhled a umožňuje barvení.

Použití:             Tvrdý porcelán – stolní nádobí (Karlovarský porcelán), chemické a elektrotechnické účely

Měkký porcelán – dekorační výrobky, některé stolní nádobí

1. b) Pórovina

Blízká porcelánu, ale pórovitá, nasákavá

Použití: obkládačky, užitkové a dekorační předměty, zdravotní keramika (Diturvit)

1. c) Kamenina

Hutná keramika, obvykle zbarvená hnědě až žlutě, hlavní surovinou kameninové jíly místo kaolínu,

možnost výroby velkých výrobků

Použití: kanalizační truby, dlaždice, elektrické izolátory, chemické provozní nádoby a domácí nádobí

1. d) Cihlářské výrobky

Základem barevně se pálící jíly a hlíny, důležitá pevnost a mrazuvzdornost

Použití: cihly, krytina

1. e) Technická (elektrotechnická) keramika

Řada typů, výjimečné elektrické vlastnosti, vysoká pevnost

Použití: elektrotechnika (dielektrika, piezokeramika, ferity)

1. f) Oxidová keramika

Téměř čisté žárovzdorné oxidy (Al₂O₃, BeO, MgO, ZrO₂, ThO₂), speciální postupy výroby

Vlastnosti: extrémně vysoké mechanické pevnosti, žárovzdornost (max. teplota použití ThO₂ 2700 ºC),

vysoká tvrdost, chemická odolnost

Použití: nejběžnější slinutý korund, konstrukční materiály pro vysoké teploty, plátky pro obrábění kovů, izolátory zapalovacích svíček

1. g) Žárovzdorná keramika pro průmyslové pece

Typická hrubozrnná struktura, kombinace žárovzdorných oxidů z přírodních surovin

Hlavní typy:      Dinas – téměř čistý SiO₂ z křemenců

Šamot – hlavně mullit (3 Al₂O₃ . 2 SiO₂) z jílů

Sillimanit – mullit ze sillimanitu

„Magnezit“ – MgO z přírodního magnezitu

Chrommagnezit – MgO, Cr₂O₃, Al₂O₃ z chromitu a magnezitu

Zirkonsilikát – tavené materiály se ZrO₂, SiO₂, (Al₂O₃)

Vlastnosti: žárovzdornost, dobrá až výborná mechanická pevnost, různá tepelná vodivost a porozita (podle účelu)

Použití: stavba pecí v hutnictví, sklářství, výrobě keramiky a maltovin

 

1 – šamot, 2 – sillimanit, 3 – chrommagnezit, 4,5 – dinas, 6 – magnezit