Mărfuri nealimentare

5.1 Proprietatile ceramicii

5.1.1 Compozitia chimica

Ceramica are o structura policristalina fiind alcatuita din particule cu diametre de ordinul micrometrilor sau milimetrilor, unite între ele ca urmare a fenomenelor fizico-chimice ce au loc în procesul de ardere.

Din punct de vedere chimic, ceramica este formata din cristale de mulit (2SiO2×3Al2O3) si granule de cuart (SiO4), fixate într-o masa rezultata din reactia dioxidului de siliciu (SiO2)cu impuritatile materialelor argiloase (Na2O, K2O, CaO, Fe2O3).

Materia prima utilizata în industria ceramica o constituie argilele caolinitice. Acestea contin apa care este adsorbita de particulele lamelare de argila, formând mai multe straturi suprapuse: primul strat, care este cel mai strâns legat, formeaza apa de higroscopicitate. Straturile urmatoare sunt legate din ce în ce mai slab si formeaza apa peliculara. În pasta formata din argila si apa exista si apa libera.

5.1.2 Proprietati fizice

Culoarea. În functie de impuritatile pe care le contin materiile prime, ceramica poate fi alba, alb-galbuie, rosie, rosu-bruna sau neagra.

Densitatea ceramicii variaza în functie de compactitatea sa. Astfel, ceramica poroasa are densitati reduse, ajungând pâna la 0,3 g/cm3, iar cea vitrificata densitati ridicate, ajungând pâna la 2,3 g/cm3.

Porozitatea este proprietatea materialelor ceramice de a fi poroase. Gradul de umplere a volumului materialului ceramic cu pori este descris de porozitatea totala si de porozitatea aparenta.

Porozitatea totala (absoluta) – Pt – reprezinta volumul tuturor porilor (închisi si deschisi) în unitatea de volum si se defineste prin raportul între volumul porilor (V) si volumul aparent al materialului (Va).

si se exprima în procente.

Porozitatea aparenta (deschisa) reprezinta volumul porilor deschisi în unitatea de volum a materialului ceramic si se determina prin diferenta dintre masa materialului saturat cu apa (m2) si masa materialului uscat (m1), raportata la masa materialului uscat:

(%)

Porozitatea aparenta a materialelor ceramice variaza între 0,1 % în cazul portelanurilor si 8 % pentru produsele poroase din faianta sau ceramica.

Absorbtia de apa reprezinta gradul de umplere cu apa a materialului ceramic, cufundat în apa în anumite conditii de încercare. Ea se determina prin diferenta dintre masa materialului saturat cu apa (ms) si masa lui în stare absolut uscata (mu) raportata la masa materialului uscat (absorbtia gravifica – Ag) sau la volumul lui în stare normala (Va) (absorbtia volumica – Av) exprimate în procente:

(%); (%)

Absorbtia de apa este foarte ridicata la produsele ceramice brute (8-70 %) si foarte redusa la produsele ceramice fine (maximum 0,5 %).

Conductivitatea termica a ceramicii este foarte redusa. Ea depinde de porozitatea materialului si de caracterul porilor (aerul este mai rau conducator de caldura decât materialul ceramic ai carui pori îi umple), de umiditatea materialului, crescând o data cu ea (apa este mai buna conducatoare de caldura decât aerul), de temperaturile medii la care se produce transmisia de caldura si de densitatea aparenta a materialului.

Coeficientul de conductivitate termica (l) care caracterizeaza conductivitatea termica are pentru ceramica valori cuprinse între 0,04 - 1,2 kcal/m×h×grd.

Dilatarea termica este descrisa de coeficientul de dilatare si depinde de caracteristicile masei ceramice. Astfel, portelanurile tari au un coeficient de dilatare foarte scazut a = 7,3×10-6 1/ºC, iar ceramica bruta pentru constructii este caracterizata de valori mult mai ridicate care pot ajunge chiar pâna la 0,4×10-4 1/ºC.

Refractaritatea este proprietatea materialelor nemetalice de a rezista fara a se distruge si fara a pierde mult din rezistenta lor, la o exploatare îndelungata la temperatura înalta. Punctul de refractaritate variaza în cazul materialelor ceramice între 1100-1780 ºC.

Conductibilitatea electrica. Din acest punct de vedere, ceramica este un bun material izolator, fiind folosita în electrotehnica. Inversul marimii asociate acestei proprietati, rezistivitatea electrica, este în cazul ceramicii de 1010 – 1014 W×cm.

Rigiditatea dielectrica este o proprietate a materialului ceramic legata de fenomenul de strapungere electrica în urma caruia acesta îsi pierde proprietatile de izolant sub influenta câmpului electric. Rigiditatea dielectrica Estr este definita de relatia:

(kV/mm)

în care.

Ustr – tensiunea de strapungere, exprimata în kV

d – grosimea materialului, exprimata în mm.

Rigiditatea dielectrica a ceramicii este cuprinsa între 29,5-31,5 kV/mm.

5.1.3 Proprietati mecanice

Cele mai importante proprietati mecanice sunt: rezistenta la soc mecanic (rezilienta), duritatea si rezistenta la solicitari precum: tractiune, compresiune, încovoiere. Comportarea la aceste solicitari difera în functie de tipul masei ceramice si de destinatia produselor ceramice.

Rezistenta la soc mecanic. Ceramica este un material fragil, rezilienta acesteia având valori modeste: 1,6 – 5 daJ/cm2.

Duritatea. Duritatea ciobului difera în functie de tipul de masa ceramica. Astfel portelanurile tari au duritati de 6,5-7 pe scara Mohs, în timp ce produsele din ceramica bruta au duritati reduse (2-4 pe scara Mohs). Glazura produselor ceramice este caracterizata de o duritate ridicata (7,5-8 pe scara Mohs).

Rezistenta la solicitari mecanice. Dintre toate solicitarile mecanice la care pot fi supuse, produsele ceramice se comporta foarte bine la compresiune. Rezistenta la aceasta solicitare variaza de regula între 1000 daN/cm2 si 7000 daN/cm2, iar la unele