Vpliv posameznih komponent v surovinah na lastnosti mas in izdelkov v keramični industriji
Influence of Specific Components in Raw Materials on Properties of Bodies and Products in Ceramic lndustry
Vižintin Nada, M. Kovačevič, Zavod za raziskavo materiala in konstrukcij, Ljubljana
Osnovne komponente v keramični industriji so večinoma naravne surovine. V keramičnih surovinah in izdelkih, so nosilci lastnosti predvsem minerali. Brez podatkov o mineralni sestavi surovine in izdelki niso dovolj definirani. I/ delu so obravnavani vplivi posameznih komponent iz surovin na tehnološki proces proizvodnje keramičnih izdelkov in na lastnosti samih izdelkov.
Ključne besede: keramika, surovine, minerali kot nosilci lastnosti
Most of the basic components used in ceramic industry are natural raw materials. Minerals are the carriers of properties in raw materials for ceramics as vvell as in ceramic products. VVithout data on mineralogical composition the raw materials and ceramic products are not sufficiently determined. The vvork treats the influence of specific components in ravv materials on technological process in the ceramic production as vvell as on products.
Key vvords: ceramics, ravv materials, minerals as carriers of properties
1. Uvod
Keramična industrija uporablja naravne in sintetične surovine ter kombinacijo obeh.
Naravne surovine, ki se uporabljajo kot komponente pri proizvodnji keramičnih izdelkov so gline in kaolini, peski, gli-nenci, karbonati, lojevci. pirofilit, volastonit in kijanit.
Pri posameznih proizvodih se uporabljajo še sintetične surovine kot so glinica, enstatit, mullit, korund, Zr-spojine in Ti-spojine.
Najbolj razširjena in uporabljena surovina v keramični industriji je glina, ki je zelo heterogen material. Glina je lahko pretežno samostojna surovina za izdelavo opečnih izdelkov (zidaki. strešniki, ploščice) ali pa predstavlja le eno komponento v sestavi mas za porcelane, steatite, kordierite ali ognjevzdržne materiale. Pri pripravi mas za različne namene, se glina lahko uporablja v kombinaciji z naravnimi in sintetičnimi surovinami, kot je razvidno tudi iz preglednice.
2. Vpliv posameznih komponent v surovinah na lastnosti mas in izdelkov
V keramičnih surovinah in izdelkih so nosilci lastnosti predvsem minerali. Brez podatkov o mineralni sestavi, surovine in izdelki niso dovolj definirani.
Ker je glina najbolj uporabljena surovina v keramični industriji, so zanimivi vplivi posameznih mineralov iz gline na tehnološki proces proizvodnje keramičnih izdelkov in na lastnosti samih izdelkov. V članku so navedeni le njeni vplivi.
Lastnosti gline in s tem tudi njen namen uporabe so odvisni od njene sestave.
Razen glinenih mineralov, vsebujejo gline še druge minerale, najpogosteje kremen, glinence, kalcit, dolomit, rutil, sadro in železove minerale (okside, hidrokside in sulfide).
Pomembno je poznati mineralno sestavo gline, ker posamezni minerali lahko različno vplivajo na lastnosti izdelkov. Kot primer lahko navedemo nekatere vplive mineralov na lastnosti glin:
-	kaolin ima zelo dobre lastnosti sintranja, je pomembna surovina za posamezne tehnološke postopke npr. tehnologija ato-miziranja mas
-	illit povzroča plastičnost gline, pomembno talilo v masah
-	kremen deluje kot stabilizator in tvorec strukture mase
-	železovi oksidi in hidroksidi vplivajo na barvo (rdečo) keramičnih izdelkov
-	klorit. muskovit lahko povzročata zgodnje pojave steklaste faze v keramični masi. Ce sta zrnava, lahko povzročata težave (plastovitost in izrivanje). Muskovit stabilizira sinter interval
-	glinenci delujejo kot talilo pri višjih temperaturah (npr. porcelan). pri nižjih temperaturah do 1050°C pa le kot drago polnilo (pustilo).
Giovnc kemijske komponente r glini:
SiO,, A120„ Na,0 in K,0 kot alkalna nosilca, Fe, Ca, Mg, Ti in Mn komponente ter druge komponente, ki so prisotne v majhnih količinah.
Kemijske komponente in njihovi vplivi: Si02 se pojavlja v glini kot:
-	nevezan (prosti) kremen
-	amorfna, hidratna ali koloidna kremenica
-	v kombinaciji z A1,0, v obliki glinenih mineralov
Glavni vplivi Ca-komponent v glini so:
-	deluje kot talilo in znižuje temperaturo nastanka steklene faze
-	znižuje ognjevzdržnost
-	pri temperaturi nižji od reakcije CaCO,. lahko zmanjša skrčke in olajša sušenje gline
-	pri 900°C iz CaCO, nastane CaO. ki po hlajenju lahko veže vlago iz zraka in pride do razpok izdelka.
Mg-komponente nastopajo v glinah kot magneziti (MgCO,), dolomiti (MgCa (CO,),), kloriti, spineli. kordieriti in različni Mg silikati in alumosilikati.
Vpliv Mg-komponent na keramično maso je v glavnem ugoden in znižuje razteznostni koeficient mas.
Mn-komponente se pojavljajo v glini v obliki tankega filma (oksid) na drugih mineralnih zrnih.
Glavni vplivi Mn-komponent v glini: -delujejo kot talilo
-	obarvajo maso v rjavo do črno barvo.
Žveplo se običajno pojavlja v glini kot pirit in različni sulfati. Prisotnost že majhne količine žvepla v glini je lahko glavni vzrok nabrekanja gline pri temperaturi žganja okoli 1150°C.
V glinah bogatih na železu, je vsebnost žvepla razpoznavna po "črnih jedrih". Nastanek "črnih jeder" se pogosto zamenja s "črnimi jedri", ki nastanejo zaradi nerazkrojenih organskih substanc. Loči se lahko po meji med črno cono in rdečo okolico
žgane gline, ki je pri glinah z vsebnostjo žvepla ostra, pri glinah z nerazkrojenimi organskimi substancami pa ne.
3.	Zaključek
Iz prikaza posameznih komponent glin na lastnosti izdelkov je razvidno, da so posamezni vplivi odločilnega pomena za pravilno izbiro tehnološkega postopka in za kvaliteto izdelkov.
Vplivi posameznih komponent tudi drugih surovin, ki se uporabljajo v keramični industriji so prav tako pomembni, vendar zaradi preobsežnosti niso posebej navedeni.
Ze iz primera glin je razvidno, da je nujno poznavanje surovin, ki se uporabljajo v industriji keramike. Vsaka sprememba razmerja komponent v surovini lahko bistveno vpliva na končne lastnosti surovine, njen namen uporabe in tako tudi na kakovost izdelkov.
4.	Literatura
1	Rex W. Grimshavv: The Chemistry and Phvsic ofClavs
2	W. Baumgart, A. C. Dunham, G. C. Amstutz: Process Mineralogy ofCeramic Materials
1 WE Worral: Ceramic Raw Materials
4 R. Herzmann, Muhlcthal: Keramische Grundlagen der Feinkeramik produktion
Singer: lndustrielle Keramik I. II
6 Salmang Scholze: Keramik, Teil 1,2