Keramiek

Uit Technotheek
Ga naar: navigatie, zoeken
Keramiek
Keramiek.jpg
Eigenschappen
Categorie: Materialen
Handelsnamen: Delfts Blauw, Wedgwood, Fries Aardewerk
Originele auteur: Anne-Loes Barends en Barbara van de Sande
Jaar: 2010
Wikipedia link: Ceramic

Inhoud

Handelsnamen

  • Delfts Blauw
  • Wedgwood
  • Fries Aardewerk

Beschrijving

Keramiek kan omschreven worden als een materiaal wat wordt gevormd door het sinteren, ofwel versmelten, van poeder tot een extreem hard en vaak glad materiaal, waarbij minimaal twee elementen aanwezig zijn. Dit kan een combinatie zijn van non-metallische en metalische elementen, maar ook een samenstelling van twee non-metallische elementen. Het woord keramiek komt van het Griekse woord keramos, wat drinkvat of aardewekvat betekent en voornamelijk gebruikt werd voor voorwerpen die van gebakken klei gemaakt zijn. Traditioneel zijn keramieken dan ook op klei (ofwel silicaten) gebaseerd. Er zijn veel verschillende verschillende soorten keramiek die gemaakt worden van andere kleisoorten, toeslagstoffen of met andere procédés.

Eigenschappen

De chemische bindingen van keramiek hebben een deels ionair, deels covalent karakter. Het gevolg van deze chemische bindingen is dat de meeste keramische materialen extreem hard zijn (1000 tot 2000 hardheid Vickers (HV)). Ook kan het materiaal een vermogen in axiale richting tot 2500MPa weerstaan. De buigsterkte van keramiek zit in het bereik van 100 tot 1000 MPA. Keramiek is een vrij licht materiaal, over het algemeen tussen de 3 en 6 g/cm3. Thermische geleidbaarheid verschilt zeer veel per soort keramiek, het bereik loopt van 2 tot 180 W/mK. Ook voor elektrische geleidbaarheid is er een grote keuze aan bereik, van een goede isolator (0,2 W.cm) tot goede geleiders (1014 W.cm). Ten slotte zijn ook de smeltpunten en dus ook de maximale gebruikstemperatuur van keramische materialen opvallend hoog. Sommige varianten kunnen temperaturen aan van 1000 a 2000 °C.

Leveringsvormen

De ondergrond van Nederland bestaat grotendeels uit zand, klei, veen, leem en grind. Met deze grondstoffen zijn we in staat verschillende producten te creeeren. Waaronder keramiek. Dit wordt mogelijk gemaakt door de volgende Nederlandse grondstoffen.

  • Chamotteklei, klei voor de fijnkeramiek verbeterd met chamotte (gemalen gebakken klei gebruikt voor de verschraling van fijn-keramische klei).
  • Fijn-keramische klei, klei voor de fijnkeramiek, zie boetseerklei, chamotteklei, chinaklei, draaiklei, grèsklei, gietklei, kaolinklei, kookpottenklei, oerklei, potaarde, potklei, porseleinaarde, porseleinklei, pottenbakkersklei, steengoedklei, vuurklei.
  • Speksteen: Zacht, vettig aanvoelend metamorf gesteente (overwegend) bestaand uit het mineraal talk, en verder magnesiet talkpoeder, papier, rubber, textiel en voor toepassing in de keramiek en de beeldhouwkunst.
  • Zilverzand: 1. Wit tot geelwit, lutum- en siltarm natuurlijk zand met een zeer hoog kwartsgehalte en een laag ijzer- en aluminiumgehalte. 2. Uit zilverzand geproduceerde industriele grondstof met een zeer hoog kwartsgehalte (95%), voor de bereiding van o.m. hoogwaardge glassoorten, fijnkeramiek, zeolieten en siliciumcarbide. 3. In een wat ruimere definitie omvat zilverzand als grondstof, naast betekenis 2, tevens zanden met kwartspercentage 95%-99%, gebruikt voor de bereiding van laagwaardige glassoorten, als vormzand, verschralings- en bezandingszand in de grof-keramische industrie, voegenzand, vogelkooienzand e.d.

Be- en verwerkingstechnieken

Het productieproces van keramiek begint bij de grondstof klei. Na de klei gedelft te hebben laten ze deze eerst liggen om de organische bestandsdelen weg te laten rotten. Als deze bestandsdelen aanwezig blijven in de klei is er gasvorming tijdens het bakproces. Na dit rottingsproces worden alle ijzerdeeltjes verwijderd door middel van een elektromagneet. Er is een mogelijkheid om de klei nat en droog voor te bereiden. In de meeste gevallen gebeurt het voorbereiden van het materiaal nat. Dan kan de klei meteen verwerkt worden, door te draaien, handvormen, gieten of persen. Als de klei droog voorbereid wordt ontstaat er een korrelig poeder dat verwerkt wordt in de droogpers. Er is ook nog een glazuurvoorbereiding, dit gebeurt door het nat malen van de glazuurgrondstoffen tot glazuurslib in de kogelovens. De vormgeving kan m.b.v. verschillende methodes; draaien, gieten, droogpersen (tegels) en extrusie. Nu de producten gevormd zijn vind meteen het droogproces plaats, hier wordt namelijk gebruik gemaakt van de restwarmte van het bakproces in de ovens. Voor het bakken worden de producten voorzien van een glasachtige laag om het product ondoordringbaar te maken voor vloeistoffen. Het hoofdbestandsdeel van glazuur is een stof op basis van kiezel, ook wordt er naar behoefte metaalhoudende pigmenten toegevoegd. Dit zorgt voor een mooie briljante kleur. Het bakproces varieert van één tot twee keer bakken. 40% van de producten in Nederland wordt in één keer gebakken. De overige 60% worden gevaardigd door het tweebrandprocedé, wat bestaat uit op lagere temperatuur (1080-1150 °C) bakken tot een ‘biscuit’, daarna glazuren en ten slotte nog op een hogere temperatuur afbakken. Na het bakken, wat kan plaats vinden in continue tunnelovens of periodiek ovens, kun je er nog voor kiezen om gebruik te namen van decoratiebranden. Als heel het proces doorlopen is kunnen de keramiekproducten verpakt worden en getransporteerd.

Toepassingen

Keramiek wordt toegepast op hele verschillende gebieden. Zowel in serviesgoed als in bouwmaterialen en sanitair en zelfs in de tandheelkunde en computertechniek. Hieronder een overzicht van de indeling van verschillende types keramiek die elk dan ook op verschillende manieren worden toegepast.
Keramiek2.png
In deze datasheet is de aandacht besteed aan klassieke keramiek en dan vooral fijnkeramiek.

Voordelen

  • Keramiek is een milieuvriendelijk materiaal
  • Producten van keramiek hebben vaak een hoge emotionele waarde, mensen vinden het heel mooi en waardevol
  • Veel toepassingsmogelijkheden
  • Slijtvast, bestand tegen chemische en mechanische belasting en onbrandbaar
  • Door de massa en poreuze structuur heeft het een goede thermische en vochtregulerende eigenschappen

Nadelen

  • Bros
  • Er vindt krimping plaats tijdens het bakproces
  • Tijsafhankelijke eigenschappen, zoals scheurgroei en kruip, kunnen een belangrijke rol spelen
  • Er zijn relatief weinig (betrouwbare) materiaalgegevens bekend; standaardisatie is noodzakelijk

Milieuaspecten

Keramiek is een materiaal met minimale milieubelastingen. De grondstof – klei – is een natuurlijk product, niet schaars, lokaal beschikbaar. De winning van Nederlandse rivierklei is verder positief voor het op diepte houden van de rivieren, wat belangrijk is bij het stijgen van het water ten gevolge van klimaatveranderingen. Ook tijdens het productieproces wordt er gedacht aan het milieu. Water voor het spoelen van de apparatuur wordt gereinigd en hergebruikt en restwarmte uit de ovens wordt ingezet bij het droogproces van de ongebakken producten. Verder is het eindproduct – keramiek – milieuvriendelijk op de volgende punten: het is onderhoudsvrij, geeft geen giftige stoffen af en is duurzaam/gaat lang mee. Ten slotte kunnen (afgekeurde) producten vermalen en weer vermengd worden door de nieuwe klei.

Leveranciers en kenniscentra

  • Stichting Verenigde Keramische Organisaties (VKO)
  • Algemene Vereniging voor de Nederlandse Aardewerkindustrie (AVA)
  • Sieraardewerk:
Schoonhoven Keramiek BV te Schoonhoven
Koninklijke Tichelaar Makkum te Makkum
Royal Goedewaagen te Nieuw-Buinen
  • Tegels:
Koninklijke Mosa BV te Maastricht
  • Milieuaspecten:
Brochure ‘Keramiek, blijvend goed’ – VKO
  • Grondstoffen:
Michiel van der Meulen, Foppe de Land, Denise Maljers, Wim Dubelaar, Wim Westerhof. Grond- en delfstoffen bij naam
Persoonlijke instellingen
Naamruimten
Varianten
Handelingen
Navigatie
Hulpmiddelen