Материал: Влияние внешнего давления на температуру спекания керамических материалов

Подобные феноменальные явления наблюдались на многих оксидных материалах, изготовленных по разработанной технологии. Можно привести примеры с использованием таких материалов как UO2, (U,Th)O 2, PuO2+MgO, PuO2 +Fe+MgO, BaPuO3, (Pu,Zr,Y)O 2-x, (Pu,Th)O2 и других [7].

4. ПОЛИМЕРНАЯ КЕРАМИКА

Полимерная керамика или искусственный камень (мрамор) - новый материал на основе смеси полиэфирных смол и различных минеральных наполнителей. В качестве наполнителей могут использоваться самые разнообразные материалы: кварц, доломит, мраморная крошка, песок, сланец, тальк.

При отлаженном технологическом процессе производства полимерной керамики получаются изделия с лучшими эксплуатационными характеристиками в сравнении с натуральным материалом.

Вот основные характеристики полимерной керамики:

Удельный вес, г/см³ 1,6-2,2

Прочность на разрыв, Н/мм² 28

Твёрдость (по Барколу) 50

Ударная прочность, Дж 0,6

Коэффициент линейного

расширения, К-1 1,0-1,8*10-5

Глянец (60° по Гарднеру) 11

Прочность на истирание 0,025см³/см²

Теплостойкость без изменений

Сопротивление кипящей воде без изменений

Водопоглощение, % 0,01

Устойчивость к обесцвечиванию соответствует стандартам

Химическая устойчивость соответствует стандартам

Для придания изделиям из искусственного мрамора и полимерной керамики повышенной прочности и долговечности применяют покрытия на основе гелькоатов (гелеевые красочные составы).

Выбор полимерной керамики в качестве основы для производства санитарно-технических изделий обусловлен её высокими характеристиками.

Если взять для сравнения другие материалы (акрил, керамика, чугун, жесть) из которых производятся ванны и душевые поддоны, то становятся очевидны преимущества полимерной керамики и технологии литья полимерной керамики.

Таблица 3 - Механические свойства некоторых материалов.

.1 Полимерная глина

Полимерная глина - это пластик, который лепится как пластилин, но затвердевает в духовке. Еще его называют термопластиком. Из неё делают сувениры, украшения, бижутерию - бусы, серьги, кулоны, подвески, брелоки, статуэтки, пуговицы. Полимерная глина применяется также для изготовления предметов интерьера, ёлочных игрушек и авторских кукол.

Полимерная глина - это пластичная масса, более всего по внешнему виду и тактильному ощущению напоминающая пластилин. Она содержит особый пластификатор, который целиком впитывается в частички материала при нагреве от 100 до 130°С в обычной духовке. После этого процесса, называемого полимеризацией, материал становится прочным - и это главное отличие от пластилина. Полимерными глинами также порой называют самоотвердевающие материалы, популярные при изготовлении авторской куклы. При этом, самоотвердевающий материал делается похожим на гипс или дерево и его можно обрабатывать соответствующим инструментом. Запекаемая полимерная глина более твердая, и напоминает пластмассу. Готовые изделия можно раскрашивать акриловыми красками, склеивать между собой и с другими материалами.

Готовые изделия можно: шкурить (наждачной бумагой под краном с открытой водой), ровнять, пилить, красить (например, акриловыми красками), склеивать (например, ПВА). Полимерную глину можно сверлить, окрашивать, полировать. Как правило, готовые изделия для придания им блеска полируют или иногда покрывают красками и специальным лаком.

Полимерную глину можно купить в магазинах, она бывает разных сортов и цвета, даже золотая и серебряная, с блёстками, мерцающая и тп.

.2 Состав полимерной глины

В основе полимерной глины лежит поливинилхлорид (ПВХ). Это очень распространённая пластмасса, получаемая из нефтепродуктов. Частицы ПВХ, подобно желатину, обладают огромной впитывающей способностью при нагревании и именно это свойство лежит в основе полимерной глины. В холодном состоянии пластификаторы (обычно в их качестве используются производные фталевой кислоты - фталаты. Это жирные прозрачные жидкости без запаха или с очень слабым запахом, более всего напоминающие машинное масло.

При нагревании смеси фталатов с порошком ПВХ происходит процесс желатинизации: пластификаторы впитываются в частички порошка, частички набухают, сближаются друг с другом и, имея сложные неправильные формы с бугорками и выростами, плотно сцепляются между собой. Чем больше пластификаторов было в исходной массе, тем мягче получается готовый продукт. Полученное в результате вещество называют "пластифицированным ПВХ".

В промышленности из него изготавливается большая часть изоляции электрических проводов, пластиковые окна, медицинские инструменты, такие как трубочки капельниц, посуда, игрушки, предметы быта. В состав полимерной глины также входят различные пигменты, в том числе хорошо совместимые с ПВХ порошковые фталоцианиновые красители. В качестве наполнителей и модификаторов поверхности в составе также могут быть тальк, каолин или мел. В материале могут быть также стабилизаторы, препятствующие желатинизации во время хранения при нормальных температурах. Полимерная глина начинает медленно твердеть уже при 60 градусах по шкале Цельсия; в присутствии стабилизаторов этот процесс значительно замедляется [8].

5. МЕТОД ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ КЕРАМИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ

Для исследования была использована полимерная глина Premo Sculpey. Запекание проводилось в духовой печи ARISTON. В качестве формы взята круглая железная шайба с отверстием внутри (рисунок 10). Диаметр отверстия - 25 мм, высота шайбы - 5 мм. Данная глина предназначена для ручной лепки, благодаря высокой пластичности материала в незапечённом состоянии. Экспериментальным путём была выявлена методика формирования изделия из полимерной глины.

. Плотно заполнили форму исследуемым материалом, с помощью ножа убрали излишки глины.

. Поместили форму, заполненную глиной, на металлическую подложку, сверху прижали металлическим прессом массой 5 кг.

. Установив необходимые параметры печи, начали запекание.

. Параметры печи:

а) T = 110oC; t = 60 мин.;

б) T = 120oC; t = 60 мин.;

в) T = 130o C; t = 60 мин.;

В результате были получены 3 таблетки из полимерной глины (рисунки 11, 12, 13)

керамика спекание давление

Рисунок 10 - Форма для запекания

Рисунок 11 - Таблетка из полимерной глины, T=110oC; t=60 мин

Рисунок 12 - Таблетка из полимерной глины, T=120oC; t=60 мин

Рисунок 13 - Таблетка из полимерной глины, T=130oC; t=60 мин

Полученные изделия благодаря своим физическим свойствам могут использоваться в декоративных целях, а также служить деталями, не требующими высокой прочности и твёрдости, основное преимущество полимерной глины - её экономичность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной работе мы изучили керамику в целом, ознакомились с теоретическими сведениями о её видах, механизмах спекания и способах подготовки сырья для изготовления изделий из керамики, были изучены различные технологии формирования керамических изделий.

В заключение сказанного можно подвести итоги, сформулировать выводы:

керамическими называют материалы и изделия, получаемые из порошкообразных веществ различными способами и подвергаемые в технологический период обязательной термической обработке при высоких температурах для упрочнения и получения камневидного состояния. Такая обработка носит название обжига;

кроме глины к применяемым порошкообразным материалам, являющимися главными компонентами керамических изделий, относятся также некоторые другие минеральные вещества природного происхождения - кварциты, магнезиты, хромистые железняки;

по структурному признаку все изделия разделяют на две группы: пористые и плотные;

сырьевые материалы, используемые для изготовления керамических изделий, можно подразделить на пластичные глинистые (каолины и глины) и отощающие (шамот, кварц, шлаки, выгорающие добавки). Для понижения температуры спекания в глину иногда добавляют плавни. Каолин и глины объединяют общим названием - глинистые материалы

Также была изучена полимерная глина, экспериментально разработана методология формирования изделий из неё, проанализированы получившиеся материалы. Благодаря своим механическим, электрическим свойствам, а так же экологической безопасности керамика идет вне конкуренции со многими другими традиционными материалами.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Балкевич, В. Л. Техническая керамика. / В. Л. Балкевич. М.: Стройиздат, 1944. 255 с.

.Лазарев, В. Б. Химические и физические свойства простых оксидов / В. Б. Лазарев, В. В. Соболев, И. С. Шпалыгин . М.: Наука, 1993. 254 с.

Лукин, Е.С. Новые керамические материалы на основе оксида алюминия / Е.С. Лукин, Н.А. Макаров, С.В. Тарасова и др. // Огнеупоры и техническая керамика. - 2001. - №7. - 2-10 с.

Мамаева, Н.Б. Корундовая керамика, содержащая диоксид циркония / Н.Б. Мамаева.М.: 1990. 134 с

Макаров Н.А. Использование добавок, образующих жидкую фазу при обжиге, в технологии корундовой керамики / Н.А. Макаров // Стекло и керамика. - 2003. - №10. - 31-34 с.

Бакунов, В.С. Особенности технологии высокоплотной технической керамики. Регулирование структуры при спекании / В.С. Бакунов, Е.С. Лукин // Стеклоикерамика. - 2008. - №7. - 17-21 с.