ΤΡΙΓΩΝΙΚΑ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΚΕΡΑΜΙΚΗΣ

ΤΡΙΓΩΝΙΚΑ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΚΕΡΑΜΙΚΗΣ Μ. ΤΣΑΠΟΓΑ ΕΛΚΕΑ 2010 1

ΤΡΙΓΩΝΙΚΑ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 1 Θεωρητική σύνθεση... 3 1.1 Κεραμικές μάζες... 3 1.1 Κεραμικές μάζες... 4 1.2 Βασικές αρχές της θεωρητικής ορυκτολογικής ανάλυσης... 5 1.2 Βασικές αρχές της θεωρητικής ορυκτολογικής ανάλυσης... 6 1.3 Υπολογισμός της θεωρητικής ορυκτολογικής ανάλυσης... 7 1.3 Υπολογισμός της θεωρητικής ορυκτολογικής ανάλυσης... 9 1.4 Παραδείγματα για τον υπολογισμό της θεωρητικής ορυκτολογικής ανάλυσης 10 2 Το σύστημα τριών ουσιών T Q F... 12 2.1 Γραφική παράσταση συνθέσεων στο σύστημα τριών συστατικών... 12 2.2 Επεξήγηση του διαγράμματατος: T Q F... 12 2.3 Ο κανόνας του μοχλού... 14 3 Υπολογισμός μιας συνταγής στο σύστημα τριών ουσιών T-Q-F... 16 3.1 Παρουσίαση του προβλήματος... 16 3.2 Γραφική επίλυση... 18 3.3 Υπολογισμός μιας συνταγής μάζας στο σύστημα τριών συστατικών... 20 4 Σύνθεση κεραμεικών υλικών... 22 4.1 Το τριγωνικό διάγραμμα TQF κεραμικών ειδών... 22 4.2 Θέση ορισμένων κεραμικών ειδών στο σύστημα τριών συστατικών T-Q-F.. 23 5 Τρίγωνο WINKLER σαν ειδικό διάγραμμα για το χονδρόκοκκο κεραμικό (Διαφ. 2

1 Θεωρητική σύνθεση 1.1 Κεραμικές μάζες Οι κεραμικές μάζες, από τις οποίες κατασκευάζονται πήλινα είδη, προϊόντα αγγειοπλαστικής ή κεραμικά τέχνης, είναι μείγματα διαφορετικών πρώτων υλών, οι οποίες τις περισσότερες φορές έχουν υποστεί μηχανική επεξεργασία (κατεργασία,π.χ. υγρή άλεση, κοσκίνισμα) ή θερμική επεξεργασία (π.χ. ψήσιμο καολίνη για παραγωγή σαμώτ). Η επιλογή και η αναλογία μίξης των πρώτων υλών εξαρτώνται από τις παρακάτω ερωτήσεις: Ποιες ιδιότητες πρέπει να έχει ο πηλός μετά την έψηση; Παραδείγματα: Πορώδες, χρώμα, αντοχή Ποια τεχνολογία μορφοποίησης πρέπει να εφαρμόζεται; Παραδείγματα: Τροχός, χύτευση, πρέσα Το είδος του κεραμικού μετά το ψήσιμο Παραδείγματα : φαγεντιανά, gre, terracotta. 3

1.1 Κεραμικές μάζες Η επί τοις % ποσοστιαία αναλογία των πρώτων υλών μιας κεραμικής μάζας χαρακτηρίζεται σαν συνταγή. Ακολούθως αναφέρεται ένα παράδειγμα για μια κόκκινη λεπτόκκοκη μάζα με χαμηλό πορώδες για οικιακά σκεύη κατασκευασμένα στο τροχό : 35 % άργιλος 1 (πολύ πλαστική, περιέχει 6 % Fe 2 O 3 ) 20 % άργιλος 2 (μη πλαστική) 5 % πηλός ψαμμιτικής προέλευσης (αλεσμένος) 10 % καλιούχος άστριος 30 % χαλαζίας 4

1.2 Βασικές αρχές της θεωρητικής ανάλυσης Οι κεραμικές συνταγές αποτελούνται από 2 έως το πολύ 10 πρώτες ύλες, οι οποίες ταξινομούνται ανάλογα με την : Τυπική Χημική σύσταση (SiO 2, Al 2 O 3, K 2 O, Na 2 O, MgO, CaO, Fe 2 O 3, TiO 2, LOI) Ορυκτολογική σύσταση (π.χ. καολινίτης, ιλλίτης, χαλαζίας, ορθόκλαστο) Κοκκομετρική σύσταση (π.χ. κλάσματα 2 m, 2 20 m, 20 m) Οι κεραμικές πρώτες ύλες και μάζες είναι : Συστήματα πολλών συστατικών Για την σύνθεση ή για τον υπολογισμό μιας κεραμικής συνταγής η απεικόνιση της χημικής ή ορυκτολογικής ή και της κοκκομετρικής ανάλυσης σε τριγωνικά διαγράμματα, είναι πολύ χρήσιμη γιατί μας παρέχει τη δυνατότητα να πετύχουμε τη βελτιστοποίηση των συνθέσεων, ακόμη χρησιμεύει ως βασικό εργαλείο έρευνας για την παραγωγή κάθε νέου κεραμικού προϊόντος. 5

1.2 Βασικές αρχές της θεωρητικής ανάλυσης Για την καλύτερη συνοπτική παρουσίαση των κεραμικών πρώτων υλών και λαμβάνοντας υπόψη τις σημαντικότερες ορυκτολογικές φάσεις που υπάρχουν στις κεραμικές πρώτες ύλες καθιερώθηκε ένα ενιαίο σύστημα 3 συστατικών σύμφωνα με τον Πίνακα 1 τα συστατικά συμβολίζονται T, Q και F. Πίνακας 1: Ορυκτολογικές φάσεις με τον θεωρητικό χημικό τύπο τους Σύμβολο Χαρακτηρισμός Ορυκτολογική Θεωρητικός χημικός τύπος φάση T Καολίνης Καολινίτης Al 2 O 3. 2 SiO 2.2 H 2 O Q Χαλαζίας Χαλαζίας SiO 2 F Αστριος (ή υαλοποιητές) Ορθόκλαστο Αλβίτης K 2 O. Al 2 O 3. 6 SiO 2 Na 2 O. Al 2 O 3. 6 SiO 2 6

1.3 Υπολογιστικός τρόπος εύρεσης της ορυκτολογικής σύστασης κεραμικής μάζας ή πρώτων υλών ανάλυσης Οι απαιτούμενοι για τον υπολογισμό συντελεστές προκύπτουν από τις γραμμομοριακές αναλογίες μάζας των στοιχειομετρικών ενώσεων σύμφωνα με τον Πίνακα 1 (Link). *** Η χημική σύσταση της μάζας είναι η επί τοις εκατό περιεκτικότητα όλων των οξειδίων που προήλθαν από τις πρώτες ύλες 1. Υπολογισμός του F (Link) %Οξείδιο (στη μάζα ) Συντελεστής Αποτέλεσμα Υπολογισμός %K 2 O (χημ. ανάλ.) 5,9081 (1) Ορθόκλαστο O Πρόσθεση O + A % Na 2 O (χημ. ανάλ.) 8,4573 (2) Αλβίτης A = F (3) (1) ΜΒ αστρίου καλίου (ορθόκλαστο) /ΜΒ οξειδίου καλίου (2) ΜΒ άστριος νατρίου (αλβίτης)/ ΜΒ οξειδίου νατρίου (3) F = 5.908(K2O) + 8.457(Na2O) 2. Υπολογισμός του T (Link) %Οξείδιο (στη μάζα ) Συντελεστής Αποτέλεσμα Υπολογισμός % Al 2 O 3 (χημ. ανάλ.) - - Συνολικό - Al 2 O 3 % K 2 O (χημ. ανάλ.) 1,0823 Al 2 O 3 στο ορθόκλαστο - Al 2 O 3 στο ορθόκλαστο % Na 2 O (χημ. ανάλ.) 1,646 Al 2 O 3 στον αλβίτη - Al 2 O 3 στον αλβίτη Μετά από αφαίρεση: Al 2 O 3 σε T Al 2 O 3 σε T 2,5318 T T = 2.532 [(Al2O3) 1.082(K2O) 1.646(Na2O)] 7

8

1.3 Υπολογισμός της θεωρητικής ανάλυσης 3. Υπολογισμός του Q (Link) %Οξείδιο Συντελεστής Αποτέλεσμα (σε Ma-%) Υπολογισμός % SiO 2 - - Συνολικό - SiO 2 % K 2 O 3,823 SiO 2 στο - SiO 2 στο ορθόκλαστο ορθόκλαστο % Na 2 O 5,8128 SiO 2 στον αλβίτη - SiO 2 στον αλβίτη Al 2 O 3 σε T. 1,1783 SiO 2 στην αργιλική ουσία - SiO 2 σε T. Μετά από αφαίρεση: Ελεύθερο SiO 2 = Q Q = (SiO 2 ) 3.823(K 2 O) 5.813(Na 2 O) 1.178(Al 2 O 3 στο καολινίτη) Αλλοι υπολογισμοί Οξείδιο (σε Ma-%) Συντελεστής Αποτέλεσμα Υπολογισμός Fe 2 O 3 1,0 Αθροισμα = TiO 2 1,0 CaO 1) 1,784 CaCO 3 Χρωστικά οξείδια: Fe 2 O 3 + TiO 2 MgO 1) 2,0915 MgCO 3 Υπόλοιπα οξείδια CaO +MgO 1) Παρατήρηση: CaO + MgO χαρακτηρίζονται συχνά σαν υπόλοιπα οξείδια! 9

1.4 Παραδείγματα υπολογισμού της θεωρητικής ορυκτολογικής ανάλυσης Αργιλος (1) Φαγιάνς Καολίνης (υγρά αλεσμένος και διαχωρισμένος) Χημική ανάλυση % της μάζας SiO 2 62,9 75,8 50,3 Al 2 O 3 23,4 15,9 35,8 CaO 0,4 0,4 0,3 MgO 0,5 0,1 0,1 K 2 O 2,4 0,2 0,3 Na 2 O 0,2 0,1 0,1 Fe 2 O 3 2,5 1,2 0,5 TiO 2 1,3 0 0,2 LOI 6,3 6,3 12,5 Ορυκτολογική Θεωρητική ανάλυση (υπολογισμένη) της μάζας T 51,8 39,3 89,2 Q 28,4 56,2 6,8 F 15,9 2,0 3,0 Χρωστικά οξείδια 3,8 1,2 0,7 Υπόλοιπα οξείδια 0,9 0,5 0,4 Ορυκτολογική Θεωρητική ανάλυση (άθροισμα T + Q + F = 100 %) T 53,9 40,3 90,1 Q 29,6 57,6 6,9 F 16,5 2,1 3,0 Παρατηρήσεις: Η μέθοδος υπολογισμού της ορυκτολογικής ανάλυσης από την χημική ανάλυση είναι ένα μαθηματικό βοηθητικό μέσο και χρησιμεύει 10

στον καθορισμό τεχνολογικά χρήσιμων πληροφοριών των πρώτων υλών και μαζών για τον καολινίτη, Q (χαλαζίας ελεύθερο διοξείδιο πυριτίου) και F (άστριος υπολογισμένος σαν άθροισμα ορθόκλαστου και αλβίτη) (Link) Τα συστατικά T,Q και F πρέπει να θεωρούνται σαν μεγέθη υπολογισμού και δεν αντικατοπτρίζουν γενικά την πραγματική ορυκτολογική σύσταση. Στις κεραμικές πρώτες ύλες και μάζες, οι οποίες περιέχουν υψηλά ποσοστά καολινίτη και άστριου, η θεωρητική ανάλυση προσεγγίζει όμως σχετικά την πραγματική ορυκτολογική σύσταση 11

2 Το σύστημα τριών φάσεων T Q F 2.1 Γραφική παρουσίαση συνθέσεων στο σύστημα τριών φάσεων Οι καταχωρημένες στην Απεικ. 1 (Link) συνθέσεις αντιστοιχούν στους υπολογισμούς στο Κεφάλαιο 1.4 (Link) Άργιλος C = 53,9 % Q = 29,6 % F = 16,5 % 20 C 80 Καολίνης C = 90,1 % Q = 6,9 % F = 3,0 % Φαγιάνς C = 40,3 % Q = 57,6 % F = 2,1 % 60 % C % Q 60 40 80 20 20 40 60 80 100 % F Απεικ. 1: Σύστημα τριών φάσεων T Q - F 12

2.2 Ερμηνεία του διαγράμματος T Q F: Σε κάθε γωνία η συγκέντρωση του επισημασμένου συστατικού ανέρχεται σε 100% Στην πλευρά του τριγώνου, η οποία βρίσκεται απέναντι από την γωνία, η συγκέντρωση του σχετικού συστατικού ανέρχεται σε 0%. Σε όλες τις ευθείες, οι οποίες προκύπτουν από μία παράλληλη μετατόπιση της βασικής γραμμής, η συγκέντρωση του σχετικού συστατικού είναι σταθερή. Οι πλευρές του τριγώνου αποτελούν συστήματα 2 ουσιών, των οποίων τα συστατικά καθορίζονται με τα τελικά σημεία. Κάθε σημείο στο σύστημα τριών φάσεων προσδιορίζεται με τις αναφορές συγκέντρωσης από 2 συστατικά, η συγκέντρωση του τρίτου συστατικού προκύπτει από τη διαφορά του αθροίσματος των δύο άλλων συγκεντρώσεων προς το 100%. Στο σύστημα τριών ουσιών T-Q-F στην Απεικ. 1 (Link) καταγράφονται οι 3 συνθέσεις σύμφωνα με τους υπολογισμούς στο Κεφάλαιο 1.4 (Link). Σε ένα σύστημα τριών συστατικών μπορούν να προβάλονται επίσης μείγματα ή να εξακριβώνονται γραφικά αναλογίες ανάμιξης συστατικών. 13

2.3 Ο κανόνας του μοχλού Για την εξακρίβωση ή τον υπολογισμό ποσοτικών αναλογιών χρησιμεύει ο λεγόμενος κανόνας του μοχλού, ο οποίος εξηγείται στην Απεικ. 2. A M B Απόσταση A-M = ποσοτικό ποσοστό B Απόσταση M-B = ποσοτικό ποσοστό A Απεικ 2: Εξήγηση του κανόνα του μοχλού για συστήματα 2 συστατικών Η σύνθεση στο σημείο Μ προκύπτει με μίξη - ποσοστών μάζας του συστατικού Α, τα οποία αντιστοιχούν στην απόσταση Μ-Β και - ποσοστών μάζας του συστατικού Β, τα οποία αντιστοιχούν στην απόσταση Α-Μ. Παράδειγμα: Μήκος της απόστασης A-M = 40 mm Μήκος της απόστασης Μ-Β = 75 mm Η σύνθεση στο σημείο Μ προκύπτει με μίξη 40 ποσοστών μάζας B και 75 ποσοστών μάζα A Με μετατροπή σε 100% αυτά είναι: 14

34,8 Ma-% του συστατικού B (40 : 1,15 σε %) 65,2 Ma-% του συστατικού A (75 : 1,15 σε %) Ο κανόνας του μοχλού μπορεί να εφαρμοστεί επίσης κατά την μίξη 3 συστατικών (βλ. παράδειγμα στο Κεφάλαιο 3.3 Link) 15

3 Υπολογισμός μιας συνταγής στο σύστημα τριών φάσεων T-Q-F 3.1 Παρουσίαση του προβλήματος Πρέπει να αναπτυχθεί μία συνταγή για μια ανοιχτόχρωμη και λεπτόκκοκη πλαστική μάζα. Αυτή πρέπει να παρουσιάζει την παρακάτω θεωρητική ανάλυση: 36,4 % T καολινίτη 38,0 % Q χαλαζία 25,6 % F άστριο Απεικονίζεται στο σημείο Μ του διαγράμματος Επίσης διατίθενται οι παρακάτω πρώτες ύλες, των οποίων η θεωρητική ορυκτολογική ανάλυση υπολογίστηκε από την χημική ανάλυση: Πρώτη ύλη T Q F Καολίνης 1 (λευκός, μη πλαστικός) 80,1 14,2 5,7 Καολίνης 2 (γκρίζος, πλαστικός) 78,0 18,0 4,0 Καολίνης3 (ανοικτόχρωμος, μέσης 75,0 20,0 5,0 πλαστικότητας) Άστριος K 4,0 68,0 28,0 Άστριος A 4,0 2,4 93,6 Επίλυση Για να χρησιμεύει το διάγραμμα των τριών φάσεων TQF, πρέπει να γίνει πρώτα μία μείωση του αριθμού των φάσεων σε 3. Επίσης για να επιτευχθεί το επιθυμητό ανοιχτόχρωμο χρώμα έψησης, αναμειγνύονται μεταξύ τους τρεις καολίνες σε μία ορισμένη αναλογία: 50 % καολίνης 1 25 % καολίνης 2 25 % καολίνης 3 16

Τώρα υπολογίζεται η θεωρητική ανάλυση του μείγματος καολινών G: T Mix = 0,5 x 80,1 + 0,25 x 78,0 + 0,25 x 75,0 = 78,3 Q Mix = 0,5 x 14,2 + 0,25 x 18,0 + 0,25 x 20,0 = 16,6 F Mix = 0,5 x 5,7 + 0,25 x 4,0 + 0,25 x 5,0 = 5,1 Δηλαδή η θεωρητική σύνθεση του μείγματος καολινών G είναι: 78,3 % T 16,6 % Q 5,1 % F 17

3.2 Γραφική επίλυση Σε ένα διάγραμμα τριών ουσιών T-Q-F καταγράφονται οι συνθέσεις για το μείγμα καολινών G, τον άστριο Κ και τον άστριο Α (Απεικ. 3). Τα τρία σημεία συνδέονται μεταξύ τους και λαμβάνεται έτσι ένα τρίγωνο, μέσα στο οποίο οποιαδήποτε σύνθεση μπορεί να παραχθεί με μίξη των 3 συστατικών G, K, A. Καταγράφεται η επιθυμητή σύνθεση της συνταγής (σημείο Μ), Το σημείο αυτό βρίσκεται εντός του τριγώνου, δηλαδή το πρόβλημα μπορεί να επιλυθεί. 49,0 12,0 51,0 88,0 Απεικ.3: Εξακρίβωση μιας συνταγής στο διάγραμμα τριών ουσιών T-Q-F (γραφική επίλυση) 18

Οι αριθμητικές αναφορές αντιστοιχούν στα απόλυτη μήκη των αποστάσεων σε mm, τα οποία μετρήθηκαν στην προκειμένη περίπτωση στην εκτύπωση του διαγράμματος. Το απόλυτο μέγεθος των αριθμητικών τιμών εξαρτάται από το μέγεθος του διαγράμματος και αποκλίνει ως εκ τούτου από χρήστη σε χρήστη. Για την εξακρίβωση της συνταγής τα απόλυτα μήκη των αποστάσεων δεν είναι όμως σημαντικά, επειδή αποφασιστικής σημασίας για την συνταγή είναι οι αναλογίες των μηκών των αποστάσεων! 19

3.3 Υπολογισμός μιας συνταγής μάζας στο σύστημα τριών ουσιών T-Q-F Το σημείο του αστρίου (Α) συνδέεται με το σημείο της ζητούμενης σύνθεσης (Μ) και επιμηκύνεται η γραμμή έως να τέμνει την συνδετική ευθεία μεταξύ G (μείγμα καολινών) και αστρίου Κ (Απεικ. 3 - Link). Το σημείο αυτό τομής επισημαίνεται με S. Η αναλογία των ακόλουθων μηκών των αποστάσεων αντιστοιχεί σύμφωνα με τον κανόνα του μοχλού στις αναλογίες μάζας: (M-S) : (M-A) = ποσοστό αστρίου A : ποσοστό μείγματος G + άστριος K = 12,0 / 88,0 (1) (S-G):(S-K) = ποσοστό αστριος K : ποσοστό μείγματος G = 51,0 / 49,0 (2) Παρατήρηση: Οι αριθμοί εξακριβώθηκαν σαν απόλυτα μήκη αποστάσεων (σε mm). Εξαρτάται φυσικά από το μέγεθος του διαγράμματος και αποκλίνει ως εκ τούτου από χρήστη σε χρήστη. Για την εξακρίβωση της συνταγής τα απόλυτα μήκη των αποστάσεων δεν είναι όμως σημαντικά, επειδή αποφασιστικής σημασίας για την συνταγή είναι οι αναλογίες των μηκών των αποστάσεων! Φυσικά ισχύει ακόμη: Αστριος A + άστριος K + μείγμα καολινών G = 100 % (3) 20

Από τις αριθμητικές τιμές μπορεί να υπολογιστεί: Συστατικό Υπολογισμός Αποτέλεσμα = απόλυτο ποσοστό Αστριος K 88,0 x 51,0 4.488 Μείγμα καολινών G 88,0 x 49,0 4.312 Αστριος A 12,0 x 100,0 1.200 Αθροισμα 10.000 1) 1) Παρατήρηση: Το άθροισμα ανέρχεται εδώ τυχαία ακριβώς σε 10.000. Πίνακας 4: Ενδιάμεσο αποτέλεσμα για το πρόβλημα από το Κεφάλαιο 3.1 (Link) Απ αυτό μπορεί να προέλθει η συνταγή λαμβάνοντας υπόψη τα ποσοστά μάζας των καολινών στο μείγμα καολινών (διαίρεση με 10.000 x 100 σε %) Πρώτη ύλη Υπολογισμός Ποσοστό σύνθεση της συνταγής Καολίνης 1 (4312/100) x 0,50 21,56 Καολίνης 2 (4312/100) x 0,25 10,78 Καολίνης 3 (4312/100) x 0,25 10,78 Αστριούχος άμμος K 4488 / 100 44,88 ΑστριοςA 1200 / 100 12,00 Αθροισμα 100,00 Πίνακας 5: Αποτέλεσμα για το πρόβλημα από το Κεφάλαιο 3.1 (Link) μια συνταγή πρώτων υλών σε μία δεδομένη θεωρητική ανάλυση Ετσι επιλύεται το πρόβλημα: η υπολογισμένη συνταγή δίνει την επιθυμητή θεωρητική σύνθεση από 36,4% αργιλική ουσία, 38,0% χαλαζία και 25,6% άστριο. 21

4 Σύνθεση κεραμικών υλικών 4.1 Το διάγραμμα TQF με συνηθισμένα κεραμικά υλικά Απεικ 4: Θέση διαφορετικών πρώτων υλών στο διάγραμμα τριών ουσιών T-Q-F Tonsubstanz= καολίνης, Schamotte = σαμώτ, Quarzschamotte = χαλαζιούχος σαμώτ, Ziegel= τούβλο, Steingut=Gre-οικιακά σκεύη, Quarzporzellan=χαλαζιούχος πορσελάνη. Feinsteinzeug= διακοσμητικά, Silika=πυριτία, Chem.-techn. Porzellan=χημ.-τεχν. πορσελάνη, Hartporzellan=σκληρή πορσελάνη, Vitreous China = κινέζικη πορσελάνη, Weichporzellan=μαλακή πορσελάνη, Dentalkeramik=οδοντοτεχνικό κεραμικό, Quarz=χαλαζίας, Feldspat=άστριος 22

4.2 Θέση ορισμένων κεραμικών ειδών στο σύστημα τριών συστατικών T-Q-F Η Απεικ. 4 (Link)δείχνει τις συνηθισμένες κεραμικές πρώτες ύλες στο διάγραμμα TQF. Στον Πίνακα 6 παρουσιάζονται αριθμητικά οι συνταγές αυτών των πρώτων υλών. Υλικό Καολίνης Χαλαζίας Αστριος Φαγιάνς 40-60 35-55 3-12 Gre 28-37 35-54 15-30 Κινέζικη πορσελάνη (VC) 33-48 20-40 25-35 Μαλακή πορσελάνη 25-35 15-45 30-52 Σκληρή πορσελάνη 40-55 23-35 18-33 Πίνακας 6: Συνταγές ορισμένων κεραμικών ειδών Η συνταγή έχει αποφασιστική επιρροή στην τεχνολογία, στη δομή των πρώτων υλών και συνεπώς στις ιδιότητές τους. Παραδείγματα: Οι πρώτες ύλες για φαγιάνς και gre διαφοροποιούνται φανερά σε σχέση με το περιεχόμενο αστρίου και καολίνη. Η μαλακή και σκληρή πορσελάνη διαφοροποιούνται επίσης στο περιεχόμενο αστρίου και καολίνη. Και οι δύο πορσελάνες υαλοποιούνται σε υψηλή θερμοκρασία, η μαλακή όμως πορσελάνη 23

λόγω του υψηλού ποσοστού υαλοποιητών σε μία χαμηλότερη κατά 100-150 ºC θερμοκρασία από ότι η σκληρή πορσελάνη. Η vitreous china VC βρίσκεται στο σύστημα τριών ουσιών T-Q-F μεταξύ σκληρής και μαλακής πορσελάνης, έχει δε παραχθεί από πρώτες ύλες που δεν παρουσιάζουν μεγάλο βαθμό καθαρότητας, και για το λόγο αυτό η θερμοκρασία υαλοποίησης βρίσκεται στην περιοχή της μαλακής πορσελάνης και παρακάτω. Επίσης δεν παρουσιάζει τη διαφάνεια της μαλακής πορσελάνης. 24

Στα χονδρόκοκκα κεραμικά καθιερώθηκε ένα τριγωνικό διάγραμμα, στις γωνίες του οποίου αναγράφονται διαφορετικά κλάσματα της κεραμικής μάζας του πηλού, και μάλιστα σε ποσοστά < 2 µm, 2 20 µm και > 20 µm. Χαρακτηρίζεται επίσης σύμφωνα με τον εφευρέτη του σαν τρίγωνο WINKLER (Απεικ. 5). Απεικ. 5: Τρίγωνο WINKLER με τις βέλτιστες περιοχές κοκκομετρίας για διαφορετικά προϊόντα (εξήγηση των περιοχών 1, 2, 3 και 4 στον Πίν. 7 Link) Μπορούν να παραχθούν: Ποσοστό κόκκων στα κλάσματα (Ma-%) < 2 µm 2 20 µm και > 20 µm (1) τούβλο τοιχοποιϊας 10-49 10 70 (2) διάτρητο τούβλο 20-50 10 60 (3) κεραμίδι 23 51 10 47 8 48 (4) κοίλο προϊόν λεπτού τοιχώματος 24-49 30-47 6-34 Πίνακας 7: Βέλτιστες περιοχές κοκκομετρίας για χονδρόκοκκα κεραμικά προϊόντα 25

5 Τρίγωνο WINKLER σαν ειδικό διάγραμμα για τα χονδρόκοκκα κεραμικά Η κοκκομετρική διαβάθμιση της πρώτης ύλης ή της μάζας προσδιορίζεται με την βοήθεια μιας αξιόπιστης και επαναλαμβανόμενης μεθόδου (π.χ. υγρή κοσκίνηση, καθίζηση). Ιδιαίτερης πρακτικής σημασίας είναι η παρακολούθηση του ανώτερου ορίου του ποσοστού λεπτότατων κόκκων < 2 μm. Σε όλα τα προϊόντα της δομικής κεραμικής το ποσοστό αυτό δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 50%, αλλιώς παρατηρούνται πολλαπλές σχισμές κατά την μορφοποίηση και την ξήρανση. Η Απεικ. 6 (Link) δείχνει τρεις πρώτες ύλες με διαφορετικά ποσοστά αυτού του κλάσματος λεπτότατων κόκκων, από όπου προκύπτει ένας πολύ διαφορετικός σχηματισμός υφής κατά την μορφοποίηση στην πρέσα μάζας. Απεικ. 6: Εξωθημένες μάζες με διαφορετικά ποσοστά κόκκων < 2 μm Αριστερά: ποσοστό < 2 μm: 66 % Μέσο: ποσοστό < 2 μm: 59 % Δεξιά: ποσοστό < 2 μm: 34 % 26

Ερωτήσεις για συστήματα τριών ουσιών (L = εύκολες, M = μεσαίες, S = δύσκολες) Nr. Ερώτηση Κατηγ. 1 Ανέφερε τουλάχιστον 3 κριτήρια, από τα οποία εξαρτάται μια συνταγή M μάζας! 2 Προσδιόρισε την έννοια συνταγή L 3 Ονόμασε όλα τα 8 οξείδια, τα οποία αναφέρονται σε μία χημική S ανάλυση συνηθισμένων αργιλικών κεραμικών συνταγών 4 Ανέφερε τα 3 συστατικά της θεωρητικής ανάλυσης (γράμματα) L 5 Ποιες ορυκτολογικές φάσεις κατατάσσονται κάθε φορά στα τρία M συστατικά της θεωρητικής ανάλυσης; 6 Κατέταξε σε κάθε ένα από τα 3 συστατικά της θεωρητικής S ορυκτολογικής ανάλυσης τον ρόλο τους στην κεραμική έψηση 7 Ανέφερε την εκάστοτε θεωρητική χημική σύνθεση των ανόργανων S φάσεων, οι οποίες βασίζονται στη θεωρητική ανάλυση 8 Εξήγησε τον βασικό τρόπο υπολογισμού στο παράδειγμα του S συστατικού Q 9 Υπό ποια προϋπόθεση η θεωρητική ορυκτολογική ανάλυση M προσεγγίζει την πραγματική ορυκτολογική σύσταση; 10 Τι παρουσιάζεται με το τριγωνικό διάγραμμα; M 11 Πόσο υψηλή είναι η συγκέντρωση ενός συστατικού σε εκείνη την L πλευρά του τριγώνου, η οποία βρίσκεται απέναντι από τη γωνία του συστατικού αυτού; 12 Ποια αναλογία συγκέντρωσης υπάρχει ακριβώς πάνω στις πλευρικές L γραμμές ενός τριγωνικού διαγράμματος, το οποίο παριστάνει ένα σύστημα τριών συστατικών; 13 Από τι χαρακτηρίζεται μια πλευρική γραμμή που μετατοπίζεται M παράλληλα στο εσωτερικό ενός τριγωνικού διαγράμματος; 14 Εξήγησε το νόμο του μοχλού για ένα μείγμα δύο ουσιών S 15 Σχεδίασε στο διάγραμμα τριών ουσιών T-Q-F τις δύο συνθέσεις A και M B: A: T = 24 %, Q = 14 %, F = 62 % B: T = 64 %, Q = 28 %, F = 8 % 16 Εξακρίβωσε στο διάγραμμα της ερώτησης 12 γραφικά τη σύνθεση του S μείγματος από 30% Α και 70% Β (επισήμανε το σημείο του μείγματος με Μ) 17 Στο μείγμα με την σύνθεση Μ σύμφωνα με την ερώτηση 13 πρέπει να L προστεθεί χαλαζίας. Χάραξε την ευθεία μίξης! 18 Εξακρίβωσε γραφικά τη σύνθεση T-Q-F ενός μείγματος από 85% Μ M και 15% Q! 19 Γιατί στον γραφικό προσδιορισμό συνταγών στο σύστημα τριών S φάσεων το μέγεθος του διαγράμματος δεν παίζει κανένα ρόλο; 20 Σχεδίασε σε ένα σύστημα 3 ουσιών T-Q-F τις περιοχές για φαγιάνς η S και gre 21 Εξήγησε από την διαφορετική θέση στο σύστημα τριών ουσιών T-Q-F, M η gre παρουσιάζει έναν πυκνό πηλό και η φαγιάνς τις περισσότερες φορές έναν πορώδη πηλό 22 Ποια είναι η διαφορά μεταξύ μαλακής και σκληρής πορσελάνης και πως αυτή εκφράζεται σε σχέση με τη θέση στο σύστημα τριών M 27

συστατικών T-Q-F 23 Που βρίσκεται η περιοχή του σαμώτ (ιδιαίτερα υψηλή πυρίμαχη ιδιότητα)στο σύστημα τριών ουσιών T-Q-F 24 Ποιες κεραμικές πρώτες ύλες εφαρμόζονται στο διάγραμμα WINKLER; 25 Εξήγησε την δομή του διαγράμματος WINKLER! 26 Σχεδίασε στο διάγραμμα WINKLER τα 3 παρακάτω μείγματα κόκκων: C (χονδρόκοκκο): < 2 µm = 5 %, 2 20 µm = 25 %, > 20 µm = 70 % F (λεπτόκοκκο): < 2 µm = 70 %, 2 20 µm = 20 %, > 20 µm = 10 % 27 Ποιο πρόβλημα θα μπορούσε να εμφανιστεί κατά την εξώθηση μιας μάζας της σύνθεσης κόκκων F σύμφωνα με την ερώτηση 25; 28 Εξακρίβωσε στο διάγραμμα WINKLER σχεδιαστικά την αναλογία μίξης από C και F της ερώτησης 26, για να ληφθεί μια μάζα με ένα 45% ποσοστό κόκκων < 2 μm. S 28