مواد اولیه ساخت سرامیک؛ مواد تشکیل دهنده سرامیک چیست؟
۱۱ مرداد ۱۴۰۳

مواد اولیه ساخت سرامیک؛ مواد تشکیل دهنده سرامیک چیست؟

معرفی مواد و محصولات ساختمانی

احتمالا برایتان سوال پیش آمده که کاشی و سرامیک به عنوان اصلی‌ترین مصالح ساختمانی از چه موادی تشکیل شده و بهترین و مرغوب‌ترین مواد اولیه ساخت سرامیک و محصولات سرامیکی چه هستند؟ کاشی و سرامیک در کارخانه‌های تولیدی با ترکیب مواد اولیه در کوره پخته شده و با توجه به تحمل فشار و حرارت بالا، محصولاتی با درجات کیفی مختلف تولید می‌شوند. بعد از مراحل اولیه با دستگاه‌های مختلف طرح، رنگ و لعاب پوشش‌دهنده بر روی سرامیک ایجاد می‌شود که هر کدام زیبایی خاص خود را خواهند داشت.

تولید کاشی و سرامیک شامل مراحل مختلفی است که هر کدام نقش مهمی در کیفیت و زیبایی نهایی محصول دارند.
تولید کاشی و سرامیک شامل مراحل مختلفی است که هر کدام نقش مهمی در کیفیت و زیبایی نهایی محصول دارند.

چه موادی در ساخت سرامیک استفاده می‌شود؟

سرامیک مانند اجداد خود که آجر است، از خاک رس تشکیل می‌شود و طی فرایندهایی که بر روی آن انجام می‌شود به صورت محصولی با پوششی از لعاب یا بدون لعاب وارد بازار عرضه و تقاضا می‌شود. مواد پایه تشکیل دهنده سرامیک شامل خاک رس، ماسه و فلدسپات است که هر کدام از این کانی‌ها ریز ذراتی نیز دارند که به مقاومت، سختی و لعاب‌پذیری آن کمک می‌کنند.

 کائولینیت از جمله مواد اولیه‌ای است که جز مواد معدنی بوده و در ساخت سرامیک مورد استفاده قرار می‌گیرد. اکسید آلومینیوم که اغلب با نام آلومینا خوانده می‌شود از محصولات جدیدی است که جایگزینی برای کائولینیت قرار گرفته است. علاوه بر آلومینیا مواد جدید دیگری از جمله کاربید سیلیکون و کاربید تنگستن نیز در تولید سرامیک‌هایی با درجه کیفی بالا به کار می‌روند. 

کاربید سیلیکون و کاربید تنگستن هر دو به عنوان مواد مهم در تولید سرامیک‌های با درجه کیفی بالا استفاده می‌شوند و خواص ویژه‌ای به این سرامیک‌ها می‌بخشند.
کاربید سیلیکون و کاربید تنگستن هر دو به عنوان مواد مهم در تولید سرامیک‌های با درجه کیفی بالا استفاده می‌شوند و خواص ویژه‌ای به این سرامیک‌ها می‌بخشند.

سرامیک با ترکیب عناصر مختلف، خاک رس، ماسه، فلدسپات و آب به شکل محصول مورد نظر تبدیل می‌شوند. از مواد خام طبیعی که در تولید سرامیک‌های معمولی و پرسلانی نقش دارند شامل سیلیس، ماسه، کوارتز، سیلیکات، سنگ چخماق، خاک رس و فلدسپات است. سرامیک طی فرایندی به دو نوع سرامیک معمولی و سرامیک پرسلانی تبدیل می‌شود که در این قسمت به مواد تشکیل‌دهنده این دو محصول اشاره می‌کنیم:

مواد تشکیل دهنده سرامیک معمولی

سرامیک در بازه دمایی ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد تا ۱۲۰۰ درجه سانتی‌گراد و فشار زیاد ساخته می‌شود. سرامیک معمولی چگالی کمتری دارد و امکان ساخت با خاک رس قرمز و خاک سفید وجود دارد. به دلیل نرمی بافت این محصول در هنگام برش خیلی راحت برش داده می‌شود. سرامیک معمولی از ترکیب مواد اولیه و افزودنی‌ها تولید می‌شود که مواد اولیه شامل:

  • خاک رس: متریال اصلی تولید سرامیک معمولی خاک رس است. خاک رس فرم هیدراته شده آلومینیوم است و به شکل کانی‌های مختلفی در آن قابل رویت هستند. خاک رس به فرم‌دهی و قدرت چسبندگی سرامیک کمک می‌کند. عناصر موجود در خاک رس شامل کائولینیت، ایلیت و مونتموریلونیت است.
  • ماسه: ماسه از سیلیس تشکیل شده است. دلیل اصلی استحکام و مقاومت سرامیک به دلیل وجود ماسه است. درجه سختی که ماسه در سرامیک ایجاد می‌کند از شکستگی و ترک خوردن ناگهانی آن جلوگیری می‌کند.
  • فلدسپات: فلدسپات از جمله مواد اولیه‌ای است که سبب می‌شود تا مواد در دمای بالا ذوب شوند و به پوشش‌دهی سطح سرامیک کمک می‌کند. فلدسپات نیز از عناصری چون کلسیم فلدسپات، پتاسیم فلدسپات و سدیم فلدسپات ساخته می‌شود.

افزودنی‌هایی که به مواد اولیه در تولید سرامیک اضافه می‌شوند شامل موارد زیر است:

  • لعاب شیشه‌ای جهت مقاومت هرچه بیشتر سرامیک
  • رنگ‌ها، به عنوان مواد کاهنده دمای ذوب و مصرف‌کننده بهینه انرژی
  • اکسید آلومینیوم جهت استحکام بیشتر سرامیک
  • زیرکونیا جهت افزایش در برابر درجه حرارت‌های زیاد
  • کاربید سیلیکون جهت مقاومت در برابر ساییدگی

مواد تشکیل دهنده سرامیک پرسلانی

سرامیک پرسلانی نیز مانند سرامیک معمولی از مواد پایه و اولیه تشکیل شده‌است که فقط مقداری از عناصر سازنده دیگر به آن اضافه می‌شود. پرسلان تحت دمای بسیار زیاد در بازه ۱۲۰۰ تا ۱۴۰۰ درجه سانتی‌گراد و فشار بالاتری نسبت به سرامیک معمولی تولید می‌شود. خاک رس استفاده شده در پرسلان از نوع خاک سفید است. پرسلان در برابر رطوبت نفوذناپذیر است و همین امر استفاده از این محصول را مناسب استفاده در مکان‌های مرطوب می‌کند. اما مواد اولیه ساخت پرسلان کدامند را در زیر بخوانید:

  • خاک رس: یکی از مواد اصلی در تشکیل سرامیک پرسلانی خاک رس است که همانطور که در سرامیک معمولی گفته شد، به شکل و فرم‌دهی سرامیک کمک می‌کند و از عواملی است که سبب چسبندگی ذرات می‌شود.
  • ماسه: دلیل مقاومت سرامیک به خاطر وجود ماسه است. سختی ایجاد شده در سرامیک توسط ماسه از ترک خوردن و شکستگی سرامیک جلوگیری می‌کند. ماسه از ذرات سیلیس تشکیل شده است.
 ذرات سیلیس موجود در ماسه به سرامیک‌ها استحکام می‌بخشند و باعث می‌شوند که در برابر ترک خوردن و شکستگی مقاومت بیشتری داشته باشند.
ذرات سیلیس موجود در ماسه به سرامیک‌ها استحکام می‌بخشند و باعث می‌شوند که در برابر ترک خوردن و شکستگی مقاومت بیشتری داشته باشند.
  • فلدسپات: فلدسپات یکی از کانی‌های مهم سنگ‌های آذرین است. این ماده به ذوب هرچه بهتر مواد به‌عنوان یک ذوب‌کننده کمک می‌کند که به اصطلاح به آن گدازآور( دسته‌ای از مواد اولیه برای کاهش نقطه ذوب بدنه سرامیک) می‌گویند. از دلایل سختی پرسلان همین وجود فلدسپات است.
فلدسپات (فلدسپار) یک ماده معدنی استراتژیک برای صنعت به شمار می آید.
فلدسپات (فلدسپار) یک ماده معدنی استراتژیک برای صنعت به شمار می آید.
  • کوارتز: کوارتز از موادی است که تعیین کننده مقاومت و درجه سختی پرسلان است. همچنین این ماده پرسلان را در برابر سایش و خراشیدگی مقاوم می‌کند.

مواد تشکیل دهنده پرسلان به کاربرد آن نیز بستگی دارد. به عنوان مثال سرامیک پرسلانی که برای کف استفاده می‌شود باید از مقاومت دوچندان برخوردار باشد. علاوه بر مواد اولیه، بسیاری از مواد افزودنی وجود دارند که به تشکیل نهایی سرامیک پرسلانی کمک می‌کنند. از جمله این مواد افزودنی می‌توان به مواد زیر اشاره نمود:

  • شیشه به عنوان جلادهنده پرسلان
  • رنگدانه‌ها
  • بنتونیت
  • تالک
  • اکسید فلزی

بهترین مواد اولیه ساخت سرامیک مرغوب چیست؟

برای تولید سرامیک‌های مرغوب و با کیفیت از مواد خام طبیعی مانند خاک‌ رس، تالک، فلدسپات، سنگ آهک، دولومیت و کوارتز استفاده می‌شود. خاک رس مورد استفاده در تولید سرامیک در ۵ دسته طبقه‌بندی می‌شود که شامل:

  • خاک رس سنگی
  • خاک رس سفالی
  • خاک رس توپی
  • خاک رس آتشی
  • خاک رس چینی

 امروزه برای تولید سرامیک‌های مرغوب و با درجه کیفی بالا از تکنولوژی پیشرفته استفاده می‌شود. در آزمایشگاه شیمی برای کنترل درجه خلوص و جهت کم کردن اثرات مواد رادیواکتیو در متریال سازنده کاشی و سرامیک مواد خام به مواد مصنوعی تبدیل می‌شود.

فرایند آماده کردن مواد اولیه ساخت سرامیک چگونه است؟

معادن بسیاری در تمام نقاط کشورمان وجود دارد که تولیدکننده خاک به عنوان بدنه اصلی کاشی و سرامیک هستند. تولید کاشی و سرامیک به این صورت است که در ابتدا تمام مواد اولیه جهت ساخت آسیاب شده و به قطعات کاملا ریز تبدیل می‌شوند. بعد از آسیاب تمام مواد الک می‌شوند تا هنگام ترکیب مواد، تمام آن‌ها از نظر اندازه یکدست باشند. در مرحله بعد تمام مواد با آب مخلوط شده و خمیر یکنواختی ایجاد می‌شود. در مرحله اول تولید سرامیک سه دسته مواد وجود دارد که در زیر به آن‌ها اشاره می‌شود:

مواد اولیه مقاوم

مواد مقاوم یا مواد اولیه پلاستیک در واقع ویژگی است که در اثر فشار و ضربات پی در پی به جسم خاصیت ارتجاعی می‌بخشد که بدون سختی و شکستگی سبب تغییر شکل جسم شده و می‌تواند خیلی سریع به شکل اولیه خود برگردد.

 فیلرها

فیلرها به سرامیک کمک می‌کنند تا در حرارت بالا از تغییر شکل جلوگیری کنند. این مرحله کمک می‌کند تا لعاب پوشش دهنده سرامیک با کیفیت بالاتری بر روی سطح قرار بگیرد.

کمک ذوب یا گداز آورها

گدازآورها موادی برای پایین آوردن نقطه ذوب بدنه سرامیک هستند. به همین دلیل در فرایند سرامیک‌سازی بسیار کاربرد دارند. این مواد در دمای بالا به صورت مذاب و در زمان سرد شدن به شکل شیشه تبدیل می‌شوند. در هنگامی که مواد آسیاب می‌شوند به همراه مواد اولیه برای ساخت سرامیک مقداری سیلیکات سدیم به متریال اضافه می‌کنند. این ماده در واقع حکم روان‌کننده را دارد و در هنگام تشکیل ملات نهایی به یک محلول بسیار سیالی تبدیل می‌شود. دوغاب سیال و روانی که در آسیاب تشکیل می‌شود درون مخزن‌های مخصوص دوغاب ریخته شده و با دوران حاصله سبب یکنواخت شدن آن می‌گردد. از مهمترین کمک ذوب‌ها می‌توان به اکسید پتاسیم، اکسید سدیم، اکسید کلسیم و اکسید منیزیم اشاره کرد.

در فرایند آماده کردن سرامیک بعد از مرحله اول مراحل دیگری نیز باید انجام شود که شامل:

  • آماده سازی پودر از دوغاب
  • پرس پودر آماده شده
  • خشک کردن کاشی و سرامیک
  • لعاب کاری سرامیک
  • پخت سرامیک
  • تولید لبه‌های رکتیفای
  • پولیش و  جلا دادن به سطح
  • درجه بندی سرامیک
  • بسته بندی

که در این قسمت فرآیند تولید سرامیک در صورت کلی به صورت شماتیک نشان داده شده است:

مواد اولیه (خاک رس، ماسه و فلدسپات) ← مخلوط کردن متریال اولیه و افزودنی‌های ضروری جهت ساخت ← پرس مواد ترکیب شده ← ورود به کوره و مراحل خشک کردن ← لعاب‌گیری ← پخت نهایی← تولید کاشی و سرامیک

سخن پایانی

همانطور که در مطالب بالا گفته شد، مواد اولیه ساخت سرامیک از متریال بسیار مهم مانند خاک رس، ماسه و فلدسپات تشکیل شده است که برای ساخت سرامیک مرغوب پرسلانی علاوه بر این موارد کوارتز و بسیاری مواد افزودنی دیگر نیز به کار می‌رود. از عواملی که سبب مقاومت در برابر فشار، خراشیدگی، ساییدگی، رطوبت می‌شود وجود همین مواد اولیه با کیفیت است. در مراحل اولیه ساخت سرامیک جهت آماده سازی به مواد تشکیل دهنده سرامیک شامل مواد اولیه مقاوم، فیلرها و کمک ذوب یا گدازآورها نیاز هست که به کیفیت و درجه کیفی بالای سرامیک کمک می‌کند.

مهناز غفارلو
نویسنده : مهناز غفارلو

همیشه دنبال جستجو در بخش های مختلف علمی در هر زمینه ای بودم، تا اینکه تو زمینه مصالح ساختمانی مطالب زیادی رو در قالب مقاله پیگیر شدم و به نوعی تخصصی یاد گرفتم تا وارد هنر نویسندگی در این زمینه شدم تا بتونم مطالب مفید و جامعی رو در اختیار مخاطبان قرار دهم.

منابع : madehow.com tfo.com.au
پیغام شما
نام
ایمیل

مقالات مرتبط