آشنایی با انواع  کاشی و سرامیک
o لغت سرامیک از کلمه یونانی “کراموس” به معنی سفال یا گل پخته گرفته شده است و در واقع برای معرفی سرامیک باید گفت که عبارتست از هنر و علم ساختن و کاربرد اشیای جامد و شکنند های که ماده اصلی و عمده آن خا کها می باشند. (این خا کها شامل: کائولن و خاک سفال است) o انواع سرامیک ۱. سرامیکهای ساختمانی ۲. سرامیک های صنعتی: سرامیک هایی که در صنایع شیمیایی، الکتریکی،الکترونیکی، هسته ای، خودروسازی و فضانوردی مورد استفاده قرار می گیرند. o خواص سرامیک ۱. مقاومت مکانیکی در مقابل تردی و شکنندگی ۲. پایایی شیمیایی(هم در دمای عادی و هم زیاد)در برابر تاثیرات مخرب اکسیژن، آب به صورت مابع یا بخار، اسیدها، بازها، نمکها و…. ۳. سختی بالا ۴. مقاومت در مقابل فرسایشو قابلیت کاربرد در کارهای تزیینی در دامنه ی وسیعی از طرح ها، بافت ها و رنگهای گوناگون o گروه بندی محصولات سرامیک ساختمانی • محصولاتسرامیکیبرمبنایکاربرد: ۱. مصالح مورد مصرف در دیوارسازی، آجرهای سوراخ دار ۲.مصالحموردمصرفدرساختنسقف،بلوکهایمجوف،بامپوشها ۳. قطعات نماسازی، آجرها، کاشی ها و قطعات تزیینی نما ۴. مصالح پوششدرونی دیوارها، کاشی های لعاب دار، کاشی های کف و .. ۵. لوازم بهداشتی مانند سینک آشپزخانه و … ۶. مصالح ویژه مانند لوله های زهکش، لوله های فاضلاب، آجر جوشو … • محصولاتسرامیکیبرمبنایچگالبودنودرجهپخت: ۱. مصالح دیواری و سقفی و نماسازی و سفالینه ها و کاشی های پوک ۲. سنگهای مصنوعی جوش، مانند کاشی های کف، آجر جوش، لوله های
o تعاریف و اصطلاحات(سرامیک) • ارتنورEarthenware – سرامیک های پوک که با یک لعاب بی رنگ شفاف پوشیده شده باشند مانند ظروف خانگی، لوازم بهداشتی و … – پخت آن در دو مرحله انجام می شود: ابتدا در ۸۰۰ الی ۱۰۰۰ درجه بدنه را می پزند و بعد ازلعاب دادن تا ۱۲۵۰ درجه حرارت داده می شود. • تراکوتاTerracota – به معنای خاک پخته و به سرامیکهای خشن با پوکی متوسط به رنگاخرایی تا قرمز رنگدیده می شود. – در زمان های قدیم با تراکوتا مجسمه و ظروف ساخته می شده است. – مواد تراکوتا شامل خاک های رس که به صورت گرد درآورده و با مواد دیرگدازی مخلوط شده به شکل خمیری درآورده و قالب گیری شده و سپسمی پزند – صفحات تراکوتا برای بخش داخل و خارج ساختمان و در بام بنا به صورت لعاب دار و بی لعاب به کار می روند. • استونورstoneware – ادوات سرامیکی لعاب داده شده متراکم غیرنورگذران با یک شکست مقعر صدفی شکل و رنگ روشن(سبز، خاکستری، زرد….) بسته به ترکیب مواد اولیه دیده می شود. – مواد اولیه لازم برای ساخت آن مخلوطی از خاک رس های دیرگداز، کائولین شسته،کوارتز، فلدسپات، تالکو سایر مواد کمکی است. – لعاب بیشتر فلدسپاتی است. و مراحل پخت مانند ارتن ور است. • پرسلینیاخاکچینیporcelain – تا قرن شانزدهم واژه ی پرسلین برای مصنوعاتی که از صدف به کار می رفت اطلاق میشد ولی بعد از ان به ادواتی که از خاکچینی ساخته می شد گفته می شود. – پرسلین سرامیکی سفید رنگ است که تا حدی نورگذران است. نوع رنگی ان هم وجود دارد. – خواص عمده: مقاومت زیاد، سختی بالا و پایداری در برابر مواد شیمیایی. – پرسلین سخت شامل بدنه ی سیلیسی با روکشی از لعاب که در دمای ۱۳۰۰ الی ۱۴۵۰ درجه
یکجا بدنه و لعاب حرارت داده می شوند.
o خواص سرامیک های ظریف* ۱) حرارتی – نسوزندگی- عایق- هدایت حرارتی – دیواره کوره های صنعتی دما بالا- ماده الکترود- گرماگیر برای قطعات الکترونیکی ۲) نوری – عدسی های نوری- فلورسانس- نیمه شفاف- هدایت نوری- – دیود لیزری- دیود نور افشان- چینی نیمه شفاف مقاوم به حرارت- فیبر نوری ۳) بیولوژیکی شیمیایی – سازگاری بیولوژیکی- کاتالیست- مقاومت به خوردگی – استخوان و دندان مصنوعی- مبدل حرارتی- تجهیزات شیمیایی- تجهیزات درون دریا و زمین ۴) الکتریکی مغناطیسی – عایق- رسانا- نیمه رسانا- آهن- ربا- پیزوالکتریک- دی الکتریک – زیر پایه مدار مجتمع- عنصر مقاوم به گرما- سنسور- وریستور- صافی پیزوالکتریک عنصر حافظه ۵) هسته ای – مقاوم به تشعشع- نسوزندگی- استحکام در دمای بالا – سوخت هسته ای- پوشش سوخت هسته ای- مواد کنترل کننده- مواد تعدیل کننده ۶) مکانیکی – استحکام بالا- مقاومن سایشی- انبساط حرارتی پایین- روانکار – ابزارها و قالب ها- ساینده ها- پره های توربین- روانکاو جامد- اجزای ابزار دقیق o تفاوت های سرامیک های ظریف و سنتی* • مواداولیه: – سنتی: مواد اولیه طبیعی(رس و سیلیس) – ظریف:مواد اولیه مصنوعی • شکلدهیوپخت – سنتی شکل دهی:چرخ کوزه گری و ریخته گری و دوغابی
پخت:کوره پخ و کوره شیب دار چند طبقه
– ظریف: پرس گرم- پرس با قالب پلاستیکی و پرس ایزواستاتیک گرم • محصول – سنتی: چینی آلات- آجر و مقره های سرامیکی – ظریف: شاتل- پرع توربین- قطعات موتور- راکتور هسته ای- قطعات الکترونیکی و بیو سرامیک • ساختار – سنتی: میکروسکوپ نوری و عکس حاصل از آن – ظریف: میکروسکوپ الکترونیکی و عکس حاصل از آن o تاریخچه استفاده از کاشی – زمان پیدایش کاشی را تقریباهم زمان باپیدایش آتش واجر می دانند. -نخستین کاشی مربوط به ۴۷۰۰ سال قبل از میلاد می باشد. – در ایران صنعت کاشی سازی مربوط به دوران قبل ازمیلاد می باشد . – در کاخ هخامنشیان ازکاشی استفاده شده است که مربوط به ۴۰۰ سال قبل از میلاد مسیح می باشد. – در دوران صفویه هنر کاشی کاری به اوج خود رسید o اجزاء کاشی و سرامیک ۱) قطعه ی سفالی:قسمت اصلی و استخوان بندی کاشی را تشکیل می دهد. ۲) لعاب روی آن ماده ای است شیشه ای و قسمت روئی آن را تشکیل می دهد. – جنس دو بخش فوق باید طوری باشد که ضریب انبساط آنها مساوی باشند. تا از ترک خوردن کاشی جلوگیری گردد. o مراحل تهیه کاشی و سرامیک ۱) تهیه مصالح اولیه: خاک رس حاوی ۲۰ الی ۲۵ % سیلیس ۲) آماده نمودن خاک: جدا نمودن مواد زائد و یکنواخت نمودن خاک و شستن خاک ۳) هوا دادن: در مقابل هوا خاک را خشک کرده و بعد آن را آسیاب می کنند ۴) ساختن گل: مخلوط کردن مصالح تهیه شده با آب ✓ برای جلوگیری از تغییر حجم و پیچیدن قطعه هنگام پختن سنگچخماق آسیاب شده به آن اضافه میکنند.
✓ برای جلوگیری از ایجاد رنگ های سیر مانند قهوه ای تندحدود نیم درصد اکسید کرم به آن اضافه می کنند. ۵) قالب گیری ✓ برای تهیه کاشی های مرغوب، قالب گیری در خلاء انجام می شود. ✓ معمولا قالب گیری به وسیله ی پرس با فشار زیاد انجام می شود در این حالت به گل مقدارکمی مواد چرب اضافه می کنند تا گل به صفحات پرس نچسبد. ۶) خشک کردن: از تونل هوای گرم استفاده می کنند ۷) پختن کاشی: در دو نوبت پخته می شود. باراول قطعه سفالی را پس ازخشک شدن به کوره پخت می برند در این مورد اغلب ازکوره های تونلی استفاده می شود. – ۱۰۰ درجه سانتیگراد آب فیزکی قطعه متصاعد میشود – ۲۵۰ درجه سانتیگراد کلیه رطوبت آن تبخیر می شود. – ۴۵۰ درجه سانتیگراد آب شیمیایی قطعه متصاعد می شود – ۵۰۰ درجه سانتیگراد تمام مواد آلی رس از بین رفته و به مرحله شیشه ای شدن می رسد. ✓ سوخت کوره: – محیط کوره باید اکسید کننده باشد تا تمام مواد آلی خاک رس سوخته و از بین برود. – در کوره کربنات ها تجزیه شده و به صورت ۲ co وسولفورها به صورت ۲ so از محیط خارج می شود. – بهترین نوع سوخت سوخت الکتریکی است. ۸) لعاب دادن روی کاشی – لعاب ها را پس از پخته شدن کاشی ها به چهار شیوه مختلف بر روی بدنه قرار می- دهند. ۱. ریختنلعابرویبدنهکاشی ۲. فرو کردن بدنه در حوضچه لعاب ۳. پاشیدن لعاب بر روی کاشی با استفاده از فشار هوا ۴. پاشیدن لعاب توسط نیروی گریز از مرکز و قرار دادن کاشی در مجاورت آن – به تازگی از روش جدیدتر الکترواستاتیکی نیز برای لعاب کاری استفاد می کنند. دراین روش الکترودهای مثبت و منفی را به کاشی و پیستوله لعاب متصل می کنند.در نتیجه ذرات دوغ آب لعاب با بار منفی، تمام سطح کاشی را که به الکترود مثبت متصل شده است به طور یکنواخت با
یک ضخامت یکسان می پوشانند. از دیگرمزیت های این نوع از لعاب کاری می توان به کاهش اتلاف لعاب، کاهش زمان لعاب کاری اشاره کرد. امروزه به دلیل امکان بروز خطا در لعاب کاری های سنتی و قدیمی تر از این روش برای لعاب کاری اجسام سرامیکی با کاربردهای حساس و شکل های پیچیده مانند سرامیک های پزشکی وجود دارد استفاده می کنند. – به تازگی محققان با استفاده از فناوری نانو توانسته اند کاشی های سرامیکی با لعاب های آنتی باکتریال تولید کنند که از رشد باکتری و قارچ ها جلوگیری می کنند. استفاده از این کاشی ها برای مصارفی مانند بیمارستان ها که بهداشت و نظافت اهمیتبسیاری دارند مناسب تر هستند. – پس از اعمال لعاب و چاپ طرح بر روی کاشی ها آنها درکوره قرار می دهند تا لعاب آنها ذوب شده به صورت شیشه در آید. زمان مورد نیاز برای این پخت در حدود ۳۵ دقیقه و – درجه حرارت مورد نیاز آن ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد است.این کوره ها همانند کوره های پخت اولیه از نوع رولری هستند و تنها تفاوت آنها در این مرحله مدت زمان و درجه حرارت مورد نیاز آن است. این کوره ها در مقایسه با کوره های قدیمی (کوره های تونلی) مشکلاتی مانند مصرف زیاد انرژی، هزینه های بالای تعمیرات و نگهداری، سرعت پخت کم و یکنواخت نبودن پخت را ندارند. – ویژگی های لعاب ۱. در دمای ۱۰۰۰ الی ۱۴۰۰ درجه سانتیگراد ذوب شده و شیشه ای گردد. ۲. روی لایه ی سفالی یک لایه صیقلی و صاف ایجاد کند ۳. به قطعه ی سفالی جلا بدهد و آن را صیقلی و صاف کند که آب در آن نفوذ نکند. ۴. قطعه ی سفالی را در مقابل عوامل شیمیایی مقاوم کند. ۵. ضریب انقباض و انبساط آن با لایه سفالی زیر آن یکسان باشد تا در اثر تغییرات درجه حرارت نترکد. ۶. نقطه ی ذوب چندین درجه از نقطه ذوب سفال پایین تر باشد – لعابها طیف وسیعی از ترکیبات آلی و معدنی را در بر میگیرند. لعاب مربوط به سرامیک معمولا مخلوط شیشه مانندی متشکل از کوارتز ، فلدسپار و اکسید سرب( PbO) است. این اجزا را پس از آسیاب شدن و نرم کردن به صورت خمیری رقیق درمیآورند. آنگاه وسیله سرامیکی مورد نظر را در این خمیر غوطه ور کرده و پس از سرد و خشک شدن ، آن را در کوره تا دمای معین حرارت میدهند. پس از لعاب دادن روی چینی ، روی آن مطالب مورد نظر را مینویسند و یا طرح مورد نظر
را نقاشی میکنند و دوباره روی آن را لعاب داده و یک بار دیگر حرارت میدهند. در این صورت وسیله مورد نظر پرارزشتر و نوشته و طرح روی آن بادوامتر میشود. لعابها در انواع زیر وجود دارند ۱. لعاببیرنگ:ایننوعلعابکهبرایپوششسطحچینیهایبدلیظریفبکارمیرود،بیرنگ و شفاف است و از مخلوط کلسیم و سیلیس و خاک چینی سفید تهیه میشود. ۲. لعاب رنگی: برای رنگ آبی از اکسید مس (Cu 2O) ، برای رنگ زرد از اکسید آهن (FeO ) و برای رنگ سبز از اکسید کروم(Cr 2O3) ، برای رنگ زرد از کرومات سرب و برای رنگ ارغوانی از ارغوانی کاسیوس استفاده میشود. ۳. لعاب کدر: این نوع لعاب که برای پوشش چپنیهای بدلی معمولی بکار میرود و از مخلوط SnO SnO2 , PbO PbO, SiO 2 , Pb 3O4 ، نمک و کربنات سدیم تهیه میشود که آن را پس از ذوب کردن ، سرد کردن و پودر کردن ، در آب به صورت حمام شیر در میآورند و شئی لعاب دادنی را در آن غوطه ور میکنند. ظروف لعابی ظروف لعابی درواقع ، نوعی ظروف آهنی هستند که سطح آنها را به منظور جلوگیری از زنگ زدن ، از لعاب میپوشانند. البته این نوع ظروف را نباید زیاد گرم یا سرد و یا پرتاب کرد و یا اینکه تحت ضربه قرارداد، زیرا لعاب سطح آنها ترک برداشته و میریزد. انواع چینی چینیها در واقع از انواع سرامیک محسوب میشوند و به دو دسته چینیهای اصل یا سخت و چینیهای بدلی تقسیم میشوند چینیهای اصل: چینی ظرف: که میتوان آن را نوعی شیشه کدر دانست، مانندظرف چینی معروف به سور. از ویژگیهای این نوع چینی آن است که لعاب رنگی را به خود میگیرد. – ساده ترین لعاب نمک طعام است. – اکسیدهای سرب و اکسیدهای آهن جهت تولید لعاب های رنگی استفاده می شود. – کائولن و چخماق جهت تولید لعاب های مقاوم در مقابل عوامل شیمیایی استفاده می شود. o آزمایش مرغوبیت کاشی در کارگاه ۱. مستوی بودن ۲. اطمینان از صاف بودن لبه های آن ۳. مرغوبیت لعاب و ضریب انبساط و انقباضآن ۴. میزان جذب آب o طبقه بندی کاشی و سرامیک ۱) درجه رنگ کاشی
۲) درجه ساییدگی کاشی ) PEI( Porcelain and Enamel Institute
– کاشی هایی که دارای درجه سائیدگی ( I )PEI و II هستند کمترین مقاومت را در برابر سائیدگی دارند. این کاشیها عموماً زینتی بوده و از آنها میتوان جهت تزئین دیوارها استفاده کرد. – کاشیهای III دارای مقاومت متوسط هستند و میتوانید از آنها در منزل خود استفاده کنید. – کاشیهای IXدارای مقاومت بالاتری هستند و در فضاهای مسکونی و بسیاری از فضاهای تجاری قابلیت استفاده از آنها وجود دارد. – کاشیهای درجه X دارای بالاترین مقاومت در برابر سائیدگی هستند و در تمامی فضاهای تجاری میتوانند مورد استفاده قرار گیرند. فراموش نکنید استفاده از کاشی X در منزل عملاً نتیجهای به غیر از افزایش هزینه برای شما ندارد. پسبرای در هر فضای، از کاشی متناسب با آن فضا استفاده کنید. ۳) درجه جذب آب کاشی Water Absorption) W. A( – نکته ی دیگری که در خرید کاشی بسیار اهمیت دارد، میزان جذب آب یک کاشی است. در بعضی خانه های قدیمی، کاشی هایی که در حمام مورد استفاده قرار میگرفت پس از مدتی دچار انواع و اقسام ایرادات می شد و فرم ایده آل خود را از دست میداد. توجه به میزان جذب آب بخصوص اگر در شهرهای مرطوب و دارای آب و هوای شرجی استفاده می کنید از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. ۴) میزان لیزی کاشی Coefficient Of Friction) C. O. F( 5)کاشی سرامیکی و مقاومت در برابر سرما و چند رنگی o ابعاد کاشی(۱۵ * ۱۵ – ۱۰ * ۱۰ – ۲۰ * ۲۰ – ۳۰ * ۲۰ – ۴۰ * ۲۰ و ۴۰ * ۴۰) ۱) یکلب پخ ۲) دو لب پخ در مجاور یکزاویه ۳) دولب پخ در دو ضلع موازی ۴) کاشی ساده بدون پخ o علت مصرف کاشی در ساختمان ۱. مسائل بهداشتی ۲. زیبایی o معرق کاری: از قرار دادن کاشیهای رنگی در کنار هم قطعات معرق کاری شده ایجاد می گردد.