CERAMIKA UŻYTKOWA

(1)

CERAMIKA UŻYTKOWA CERAMIKA UŻYTKOWA

Budownictwo - Płytki

typu gres

(2)

PŁYTKI GRESOWE PŁYTKI GRESOWE

Gres to rodzaj płytki

ceramicznej, do produkcji której wykorzystywana

jest bardzo drobno zmielona mieszanka surowców takich jak:

kaoliny, skalenie, kwarc.

Uformowane płytki

poddawane są prasowaniu na sucho, a następnie

wypalane w temp.

przekraczającej 1200°C.

(3)

SCHEMAT PRODUKCJI SCHEMAT PRODUKCJI

Przygotowanie surowców (Kaolin, skaleń, kwarc)

↓

Przygotowanie masy lejnej

↓

Otrzymywanie granulatu

↓

Prasowanie

↓

Wypalanie

(4)

WŁAŚCIWOŚCI WŁAŚCIWOŚCI

 Płytki typu gres, dzięki

odpowiedniemu zestawieniu surowców, charakteryzują się

obecnością w wyrobie gotowym fazy szklistej.

 Faza szklista wypełnia pory,

wskutek czego wyrób praktycznie

jest nieporowaty i nienasiąkliwy

(5)

WŁAŚCIWOŚCI WŁAŚCIWOŚCI



W porównaniu z tradycyjnymi płytkami podłogowymi (zwanymi potocznie

terakotą), gres cechuje bardzo mała

nasiąkliwość, znakomita twardość oraz niewielka ścieralność, a także bardzo dobra odporność na działanie środków chemicznych, mrozoodporność i

trwałość

(6)



(7)

RODZAJE GRESÓW RODZAJE GRESÓW

 Gres porcelanowy (porcellanato)– do jego podstawowych charakterystycznych cech należy minimalna nasiąkliwość (nawet 0,05%) oraz

odporność na ścieranie zbliżona do granitu.

Wyroby oferowane są w szerokiej gamie barw i faktur powierzchni, dzięki czemu cieszy się on ogromną popularnością wśród inwestorów.

Najpopularniejsze rysunki powierzchni to mat, satyna, poler, struktura i relief. Może być

szkliwiony, polerowany, gładki lub strukturalny, barwiony w masie (tzw. full body

(8)

Gres porcellanato Gres porcellanato

 Skład masy surowcowej:



Plastyczne iły kaolinitowe lub kaolinitowo-illitowe 25-35%;



Kaolin szlamowany 10-20%;



Surowce skaleniowe lub skaleniowo- kwarcowe 40-50%



Czyste piaski kwarcowe do 10%

(9)

Gres porcellanato Gres porcellanato

Podstawowe parametry technologiczne płytek ceramicznych gres porcellanato wg normy PN-EN 14411:20071



Nasiąkliwość wodna < 0,5%



Wytrzymałość na zginanie > 35 N/mm2



Odporność na ścieranie wgłębne < 175 mm3



(badane są także m.in. mrozoodporność,

odporność na szok termiczny, odporność na

uderzenie, białość i inne

(10)

RODZAJE GRESÓW RODZAJE GRESÓW



Gres porcelanowy szkliwiony – cechuje go niejednolita struktura – obok rdzenia ma on bowiem dodatkową warstwę szkliwa,

pełniącą funkcje zdobnicze i użytkowe.

Przypomina on tradycyjną terakotę, jest jednak od niej zdecydowanie bardziej

odporny. Proces szkliwienia następuje albo

po wcześniejszym uformowaniu płytki, jej

uprasowaniu i wypaleniu albo w trakcie

wypalania.

(11)

GRES PORCELLANATO

(12)

GRES PORCELANATO

(13)

RODZJE GRESÓW RODZJE GRESÓW

 Gres techniczny (naturalny) - nazywany też

gresem nieszkliwionym, matowym. Cechą tych płytek jest znakomita twardość, odporność na ścieranie,

wytrzymałość i trwałość, będąca efektem zastosowanej technologii produkcji. Płytki są jednorodne w całej swej strukturze, co korzystnie wpływa na ich parametry

techniczne i użytkowe, ale zdecydowanie mniej na estetyczne. Aby osiągnąć znakomitą odporność na

ścieranie, oddziaływanie wody oraz destrukcyjny wpływ środków chemicznych, dokonuje się pojedynczego zasypu na etapie formowania, uzyskując produkty o bardzo

spieczonym czerepie, w jednolitych barwach (jeśli został dodany pigment barwiący) lub wzorze „sól i pieprz”

(14)

GRES TECHNICZNY

(15)

RODZAJE GRESÓW RODZAJE GRESÓW

 Gres polerowany - gładką i śliską powierzchnię płytek uzyskuje się działając na powierzchnię

pierwotnie nieszkliwioną tarczą diamentową.

Polerowanie sprawia, że płytka staje się bardziej dekoracyjna, ale nie zabezpiecza jej powierzchni przed szkodliwym wpływem warunków

zewnętrznych, środków chemicznych, wody oraz destrukcją wskutek użytkowania. Atrakcyjność

wizualna uzyskiwana jest jednak kosztem obniżenia parametrów technicznych materiału, a zwłaszcza jego odporności na działanie wody i środków

chemicznych

(16)

GRE$ POLEROWANY (Paradyż)

GRE$ POLEROWANY

(Paradyż)

(17)

Płytki gresowe kolekcji ARKESJA Paradyż

Płytki gresowe kolekcji

ARKESJA Paradyż

(18)

CERAMIKA FUNKCJONALNA

(

Prof. Mikołaj Szafran. Politechnika Warszawska)

CERAMIKA FUNKCJONALNA

(

Prof. Mikołaj Szafran. Politechnika Warszawska)

(19)

CERAMIKA FUNKCJONALNA

(Prof. Mikołaj Szafran – Politechnika Warszawska)

CERAMIKA FUNKCJONALNA

(Prof. Mikołaj Szafran – Politechnika

Warszawska)

(20)

CERAMIKA FUNKCJONALNA

(Prof. Mikołaj Szafran Politechnika Warszawska)

CERAMIKA FUNKCJONALNA

(Prof. Mikołaj Szafran Politechnika

Warszawska)

(21)

CERAMIKA FUNKCJONALNA

Światłowody

CERAMIKA FUNKCJONALNA

Światłowody

 Włókna szklane o gradientowym

przekroju zapewniającym całkowite wewnętrzne odbicie i w

konsekwencji – wodzenie promienia świetlnego na duże odległości

 Światłowody aktywne – aktywatory:

pierwiastki ziem rzadkich (efekt

luminescencji i laserowy)

(22)

CERAMIKA

FUNKCJONALNA

(Prof. Mikołaj Szafran – Poloitechnika Warszawska)

CERAMIKA

FUNKCJONALNA

(Prof. Mikołaj Szafran – Poloitechnika

Warszawska)

(23)

Materiały biomimetyczne Materiały biomimetyczne



Współczesne kompozyty zbrojone

włóknami i laminaty można w istocie

traktować jako materiały, które naśladują układy organiczne spełniające funkcje

mechaniczne. Tak np. mięsień składa się z sieci włókien, zaś kość zbita składa się z naprzemiennych warstw: hydroksyapatytu i miękkiej tkanki organicznej, a kość

gąbczasta ma budowę włóknistą

(24)

Przekształcaniu utworów naturalnych w ich

pseudomorfozy

Przekształcaniu utworów naturalnych w ich

pseudomorfozy



Jednym z przykładów może być

przekształcanie drewna w komórkowy węglik krzemu - pseudomorfozę

drewna. Uzyskuje się to w procesie polegającym na pirolizie drewna i

poddaniu pozostałości węglowej reakcji

z gazowym lub ciekłym krzemem albo

z lotnym niższym tlenkiem krzemu SiO

[2, 3].

(25)

MATERIAŁY INTELIGENTNE MATERIAŁY INTELIGENTNE



Materiały/układy inteligentne Terminem tym określa się materiały/układy, które naśladują dwa podstawowe sposoby

zachowywania się żywych organizmów.

Mianowicie, zdolność do uświadamiania sobie natury środowiska, w którym się znajdują i zdolność do racjonalnego

zareagowania na bodźce środowiska.

Innymi słowy, odgrywają rolę zarówno

sensora, jak i aktywatora.

(26)

BIOLOGICZNE WŁAŚCIWOŚCI

MATERIAŁÓW BIOLOGICZNE WŁAŚCIWOŚCI

MATERIAŁÓW

 - Biozgodność – nie wywoływanie negatywnych odpowiedzi żywych tkanek;

 - Bio-obojętność - nie wywoływanie żadnych odpowiedzi komórkowych; materiały bioinertne: Al2O3; ZrO2

 - Bio-aktywność – wywoływanie pozytywnych zmian w żywych tkankach; materiały bioaktywne: szkła i szkło- ceramika z układu CaO-P2O5-SiO2

 - osteokonduktywność – umożliwienie wzrosty tkanki kostnej;

 - osteoinduktywność – stymulowanie powstawania i wzrostu tkanki kostnej

(27)

BIOAKTYWNOŚĆ JAKO CECHA MATERIAŁOWA

-zdolność tworzenia na materiale w kontakcie z płynem ustrojowym

warstwy hydroksyapatytu

węglanowego HACp; poprzez taką warstwę tworzy się wytrzymałe

wiązanie materiału z tkaną kostną;

 - zdolność stymulowania tkanki

kostnej do szybszej regeneracji

(28)

BIOMATERIAŁY CERAMICZNE BIOMATERIAŁY CERAMICZNE



Ceramika tlenkowa i nietlenkowa



Bioceramika na bazie fosforanów wapnia



Materiały szklano-krystaliczne (szkło-ceramika)



Materiały węglowe

(29)

CERAMIKA TLENKOWA CERAMIKA TLENKOWA

 Ceramika korundowa (Al

₂

O

₃

)

 protezy stawów

 chirurgia kręgosłupa

 protetyka stomatologiczna

 Zalety: dobra biozgodność; wysoka twardość, niski współczynnik tarcia

 Wady: niezbyt wysoka twardość i

odporność na kruche pękanie

(30)

CERAMIKA TLENKOWA CERAMIKA TLENKOWA



Ceramika cyrkonowa (ZrO

₂

)

- stabilizowana magnezem Mg-PSZ - stabilizowana itrem Y-TZP



protezy stawów



Zaleta: dwukrotnie wyższa wytrzymałość mechaniczna i odporność na kruche pękanie



Wada: starzenie się implantów (samorzutne

przekształcanie się ZrO

₂

z fazy tetragonalnej w

mniej wytrzymałą - jednoskośną

(31)

CERAMIKA NIETLENKOWA CERAMIKA NIETLENKOWA



Ceramika azotkowa (Si

₃

N

₄

)

- nowy materiał implantacyjny w medycynie od 2008 r. – implanty do stabilizacji

kręgosłupa szyjnego i piersiowego;

- dobra biozgodność; dobre właściwości

mechaniczne

(32)

CERAMIKA OPARTA NA FOSFORANACH WAPNIA



Materiały o niskiej wytrzymałości

mechanicznej ale posiadające zdolność

samorzutnego łączenia się z tkanką kostną (bioaktywne)



Zastosowanie: materiał wspomagający

regenerację tkanki kostnej (proszki, pasty);

implanty lite zastępujące tkankę kostną w

miejscach nie narażonych na duże obciążenia

mechaniczne (kości twarzowe)

(33)

Podstawowy skład chemiczny bioszkieł CaO – P

₂

O

₅

– SiO

₂

Pierwsze bioszkło (Hench) Na

2O – CaO – P2O5 – SiO2

Bioglass 45S5: 24,5Na₂

O; 24,5CaO;5SiO

₂

; 6P

₂

O

₅

; Modyfikacja składu chemicznego dodatkami: MgO (3-

20% wag), CaF₂(0,5-10%wag), B₂O₃(2-15%wag.),

Al2O3 (0,5-33%wag.);

Tworzywa szkłoceramiczne: Ceravital, Cerabone,

Bioverit (faza szklista+fazy krystaliczne – apatyt, wollastonit – metakrzemian wapnia)

BIOAKTYWNE SZKŁA I TWORZYWA

SZKŁO-CERAMICZNE

(34)

SZKŁO - CERAMIKA SZKŁO - CERAMIKA



Oparta na układzie CaO-P

₂

O

₅

-SiO

₂



Złożona z fazy szklistej i fazy (faz) krystalicznych (apatyt – fosforan wapnia, wollastonit – krzemian wapnia)



Zdolność samorzutnego łączenia się z tkanką kostną;



Wyższe parametry mechaniczne niż ceramika na bazie fosforanów wapnia



Zastosowanie: materiał wspomagający regenerację

kości; implanty kości twarzowych, neurochirurgia

(35)

BIOMATERIAŁY WĘGLOWE BIOMATERIAŁY WĘGLOWE



Węgiel naturalny – grafit, diament



Odkrycie i opisanie nowych form krystalicznych węgla:

fulereny, nanorurki, grafen (węgiel heksagonalny)



Węgiel wytwarzany metodami fizycznymi i chemicznymi;

węgiel włóknisty, węgiel aktywny i szkło-podobny



Metody syntezę materiałów węglowych wpływają na ich właściwości i oddziaływanie z żywymi tkankami.

 Zastosowanie: zastawki serca, nici chirurgiczne, wiązadła i

ścięgna, rekonstrukcje okołostawowe, rekonstrukcje ścięgna

Achillesa, składnik kompozytów stosowanych w ortopedii

(36)

Implanty ucha środkowego Wykonane z bioszkieł i bioaktywnej szkło-ceramiki

zapewniają stabilne

zamocowanie w macierzystej tkance kostnej;

Implanty ceramiczne

(37)

Endoproteza stawu biodrowego: kompozyt węgiel-węgiel ; główka

endoprotezy z ZrO

2

; wysokie parametry wytrzymałościowe;

Implanty ceramiczne

(38)

UKŁADY FAZOWE W CERAMICE



Jakich informacji dostarczają?

Znając skład mieszaniny surowców do wytwarzania danego materiału

ceramicznego możemy przewidywać:

-

Jakie związki, w jakich ilościach i w

jakich temperaturach będą się tworzyć podczas procesu wypalania/topienia

- Jak będzie przebiegać topienie

(39)

UKŁADY FAZOWE W CERAMICE

 Co może dziać się z mieszaniną surowców (związków chemicznych) podczas wzrostu temperatury (spiekanie, topienie)

- Reakcje w fazie stałej –powstawanie związków

chemicznych i mieszanin eutektycznych

- Topienie samodzielne materiałów

wyjściowych oraz powstających mieszanin eutektycznych i związków chemicznych

- Reakcje chemiczne z udziałem fazy ciekłej

(40)

UKŁADY FAZOWE W CERAMICE

Pojęcia podstawowe UKŁADY FAZOWE W CERAMICE

Pojęcia podstawowe

Reguła faz

s = n - f + 2 gdzie:

s – liczba stopni swobody, czyli liczba zmiennych intensywnych (ciśnienie, temperatura, stężenie) które można zmieniać bez zmiany liczby faz w równowadze;

n – liczba niezależnych składników, a więc takich, które nie dają się określić za pomocą zależności chemicznych poprzez stężenia innych składników (niezależnych);