Budownictwo - Płytki typu gres CERAMIKA UŻYTKOWA Budownictwo - Płytki typu gres

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.

SCHEMAT PRODUKCJI Przygotowanie surowców (Kaolin, skaleń, kwarc) ↓ Przygotowanie masy lejnej Otrzymywanie granulatu Prasowanie Wypalanie

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

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

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

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%

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

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.

GRES PORCELLANATO

GRES PORCELANATO

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”

GRES TECHNICZNY

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

GRE$ POLEROWANY (Paradyż)

Płytki gresowe kolekcji ARKESJA Paradyż

CERAMIKA FUNKCJONALNA (Prof. Mikołaj Szafran. Politechnika Warszawska)

CERAMIKA FUNKCJONALNA (Prof. Mikołaj Szafran – Politechnika Warszawska)

CERAMIKA FUNKCJONALNA CERAMIKA FUNKCJONALNA (Prof CERAMIKA FUNKCJONALNA CERAMIKA FUNKCJONALNA (Prof. Mikołaj Szafran Politechnika Warszawska)

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)

CERAMIKA FUNKCJONALNA (Prof CERAMIKA FUNKCJONALNA (Prof. Mikołaj Szafran – Poloitechnika Warszawska)

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

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].

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.

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

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

BIOMATERIAŁY CERAMICZNE Ceramika tlenkowa i nietlenkowa Bioceramika na bazie fosforanów wapnia Materiały szklano-krystaliczne (szkło-ceramika) Materiały węglowe

CERAMIKA TLENKOWA Ceramika korundowa (Al2O3) protezy stawów chirurgia kręgosłupa protetyka stomatologiczna Zalety: dobra biozgodność; wysoka twardość, niski współczynnik tarcia Wady: niezbyt wysoka twardość i odporność na kruche pękanie

CERAMIKA TLENKOWA Ceramika cyrkonowa (ZrO2) - 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 ZrO2 z fazy tetragonalnej w mniej wytrzymałą - jednoskośną

CERAMIKA NIETLENKOWA Ceramika azotkowa (Si3N4) - nowy materiał implantacyjny w medycynie od 2008 r. – implanty do stabilizacji kręgosłupa szyjnego i piersiowego; - dobra biozgodność; dobre właściwości mechaniczne

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)

BIOAKTYWNE SZKŁA I TWORZYWA SZKŁO-CERAMICZNE Podstawowy skład chemiczny bioszkieł CaO – P2O5 – SiO2 Pierwsze bioszkło (Hench) Na2O – CaO – P2O5 – SiO2 Bioglass 45S5: 24,5Na2O; 24,5CaO;5SiO2; 6P2O5; 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)

SZKŁO - CERAMIKA Oparta na układzie CaO-P2O5-SiO2 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

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

Implanty ucha środkowego Implanty ceramiczne Implanty ucha środkowego Wykonane z bioszkieł i bioaktywnej szkło-ceramiki zapewniają stabilne zamocowanie w macierzystej tkance kostnej;

Implanty ceramiczne Endoproteza stawu biodrowego: kompozyt węgiel-węgiel ; główka endoprotezy z ZrO2; wysokie parametry wytrzymałościowe;

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

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

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); f – liczba faz, a więc postaci materii jednorodnej chemicznie i fizycznie (np. roztwór, faza gazowa, kryształy o określonym składzie)

UKŁADY FAZOWE W CERAMICE Pojęcia podstawowe Mieszanina eutektyczna (eutektyk)  mieszanina dwóch lub więcej faz o określonym składzie, która wydziela się z roztworów ciekłych w pewnej temperaturze, zwanej temperaturą eutektyczną. Mieszanina ta jest produktem przemiany eutektycznej Temperatura topienia mieszaniny eutektycznej jest niższa od temperatury topienia składników które ją tworzą

UKŁADY FAZOWE W CERAMICE Topienie kongruentne: substancja topiąc się daje ciecz o identycznym składzie: topienie skaleni : albit Topienie niekongruentne: ciecz która powstaje ma inny skład niż substancja która się topi: topienie ortoklazu

UKŁADY FAZOWE W CERAMICE Przykłady: Topienie skaleni (około 1120oC): Topienie kongruentne: albit Na[AlSi3O8] → stop krzemianowy Topienie niekongruentne: ortoklaz K[AlSi3O8] → leucyt K[AlSi2O6] + stop krzemianowy

Układ 2-składnikowy z roztworem stałym w całym zakresie stężeń

Prosty 2-składnikowy układ eutektyczny

Układ 2-sładnikowy ze związkiem kongruentnym

Układ 2-sładnikowy ze związkiem inkongruentnym

Układ Na2O-SiO2

Układ CaO-SiO2

Układ Al2O3-SiO2

Układ Na2O-CaO-SiO2