Состав керамики: из чего делают плитку и посуду

Керамика кажется простым материалом: взяли глину, сформировали изделие и обожгли в печи. Однако современная керамика представляет собой довольно сложную смесь различных минеральных компонентов. От их соотношения зависят прочность, плотность, цвет, водопоглощение и температура обжига.

Причём состав керамической плитки и посуды может существенно различаться. Фарфор, фаянс, майолика, керамогранит и обычная керамика изготавливаются на основе похожего сырья, но в разных пропорциях.

Главный компонент — глина

Основой большинства керамических изделий является глина.

Глина представляет собой природный материал, состоящий преимущественно из тонкодисперсных алюмосиликатных минералов. При добавлении воды она становится пластичной, а после высушивания и обжига превращается в твёрдый керамический материал.

Для разных видов керамики используют разные сорта глины.

Глина определяет:

• пластичность массы;
• цвет после обжига;
• способность формоваться;
• температуру обжига;
• часть механических свойств готового изделия.

Красная глина содержит больше соединений железа и после обжига обычно приобретает красноватый или коричневый оттенок. Более чистые белые глины используются при производстве фарфора и светлой керамики.

Каолин

Каолин — разновидность белой глины, особенно важная для производства фарфора.

Он содержит большое количество минерала каолинита и отличается высокой огнеупорностью.

Каолин помогает получить:

• белый цвет;
• плотную структуру;
• устойчивость к высоким температурам;
• характерную для фарфора прочность и просвечиваемость тонких изделий.

Именно поэтому фарфоровая масса существенно отличается от обычной глиняной.

Кварц

Кварц — ещё один важный компонент керамических масс.

Он представляет собой диоксид кремния и используется для регулирования свойств материала во время сушки и обжига.

Кварц влияет на:

• прочность;
• стабильность размеров;
• структуру керамики;
• устойчивость изделия к деформации.

Однако большое количество кварца не всегда означает более прочную керамику. Важны его количество, размер частиц и сочетание с другими компонентами.

Полевой шпат

Полевые шпаты особенно важны при производстве фарфора и керамогранита.

Во время обжига они частично плавятся и образуют стекловидную фазу, которая заполняет промежутки между частицами других компонентов.

Благодаря этому керамическая масса становится:

• более плотной;
• менее пористой;
• менее водопоглощающей.

Полевой шпат можно назвать одним из компонентов, который помогает превратить рыхлую минеральную смесь в плотный керамический материал.

Минеральные добавки

Помимо основных компонентов, в керамическую массу могут вводиться различные добавки.

Они нужны для того, чтобы изменить определённые свойства материала:

• пластичность;
• температуру спекания;
• цвет;
• плотность;
• усадку;
• прочность.

В зависимости от технологии производства состав может включать различные природные минералы и технологические добавки.

Вода

Вода сама по себе не остаётся в готовой керамике, но без неё невозможно правильно подготовить массу.

Она обеспечивает пластичность и позволяет:

• перемешивать компоненты;
• формовать изделия;
• наносить керамические массы.

Во время сушки большая часть воды испаряется, а при обжиге удаляются остаточная влага и связанные с минералами летучие компоненты.

Что добавляют в керамику для цвета

Цвет керамики может зависеть от исходного сырья, но часто используются специальные минеральные пигменты.

Для окрашивания применяют соединения различных металлов.

Например, соединения железа могут придавать:

• красные;
• жёлтые;
• коричневые оттенки.

Соединения кобальта позволяют получать синие цвета, а соединения хрома — зелёные.

При этом цвет после обжига может сильно отличаться от цвета исходного порошка или пигмента.

Из чего делают глазурь

Сама керамическая масса — это ещё не вся плитка или посуда. Многие изделия покрываются глазурью.

Глазурь представляет собой специальную смесь, которая при обжиге образует стекловидный слой.

В её составе могут присутствовать:

• кремнезём;
• полевые шпаты;
• различные оксиды;
• плавни;
• стабилизаторы;
• пигменты.

После обжига глазурь превращается в тонкое покрытие, которое придаёт поверхности блеск, цвет или определённую фактуру и одновременно защищает керамическую основу.

Состав фаянса

Фаянсовые массы обычно содержат глинистые компоненты, кварц и другие минеральные составляющие.

После обжига основа фаянса остаётся сравнительно пористой, поэтому для посуды и сантехники особенно важна глазурь.

Она закрывает поры и делает поверхность:

• гладкой;
• водостойкой;
• легко очищаемой.

Состав фарфора

Фарфор отличается другим соотношением компонентов.

В классической фарфоровой массе важную роль играют:

• каолин;
• кварц;
• полевой шпат.

При высокой температуре обжига часть компонентов образует стекловидную фазу. В результате получается плотный материал с очень низким водопоглощением.

Из чего делают керамическую плитку

Состав плитки зависит от её типа.

Обычная керамическая плитка может изготавливаться из смеси:

• глины;
• каолина;
• кварца;
• полевого шпата;
• минеральных добавок.

У разных видов плитки рецептура отличается.

Например, для более плотных изделий стремятся получить более низкую пористость. В керамограните используются тщательно подобранные минеральные компоненты, а обжиг происходит при высокой температуре.

Из чего делают керамическую посуду

Здесь также нет единого рецепта.

Для производства посуды используют различные керамические массы:

• обычные глиняные;
• фаянсовые;
• фарфоровые;
• каменные керамические массы.

От состава зависит, будет ли изделие лёгким и пористым или плотным и почти непроницаемым для воды.

Почему одинаковая глина даёт разную керамику

На свойства готового изделия влияет не только состав сырья.

Очень важны:

• размер частиц;
• количество воды;
• способ формования;
• скорость сушки;
• температура обжига;
• продолжительность обжига;
• состав глазури.

Поэтому две керамические массы с похожим химическим составом могут дать изделия с заметно разными характеристиками.

Что происходит с керамикой при обжиге

Обжиг — это не просто высушивание изделия.

При повышении температуры происходят сложные физические и химические изменения. Испаряется остаточная вода, разрушаются некоторые исходные минералы, начинаются реакции между компонентами, а часть веществ плавится.

В результате первоначальная смесь превращается в совершенно новый материал — керамическое тело.

Именно поэтому готовая тарелка или плитка по своим свойствам сильно отличается от исходной глины.

Основу большинства керамических материалов составляют глинистые компоненты, кварц и различные минералы. В фарфоре особенно важны каолин, кварц и полевой шпат, а в других видах керамики их соотношение может быть совершенно иным.

Кроме самой керамической массы, большое значение имеет глазурь — отдельный стекловидный слой, который защищает поверхность и придаёт ей декоративные свойства.

Таким образом, керамика — это не просто обожжённая глина, а результат точно подобранного состава сырья и сложной технологии его обработки. Именно сочетание состава и режима обжига определяет, получится ли из минеральной смеси посуда, плитка, фарфор или прочный керамогранит.