Wykład 2

Kaoliny

Cechy, które decydują o przemysłowej wartości:

-zasobność w kaolinit, jego budowa wewnętrzna i wielkość ziaren (odmiana

uporządkowana Tc, zaburzona struktura D-stąd wielkość ziaren, D jest drobniejszy

niż Tc stąd mogą wchodzić domieszki)

-zawartość tlenków barwionych (głównie żelaza i tytanu)

-zawartość innych minerałów ilastych

-właściwości fizyczne np. białość po wypaleniu, ogniotrwałość.

Występowanie kaolinów na Dolnym Śląsku:

-Nowogrodziec koło Bolesławca- złoże Maria III (kaoliny szlamowane) zakłady Surmin

kaolin

-zakłady przeróbki piasku w Osiecznicy (po płukaniu piasku pozostaje substancja ilasta o

charakterze kaolinu, który jest później wykorzystywany dalej. Natomiast piasek idzie

na produkcję szkła)

Razem należą do koncernu Quartzwerke

Euro region Nysa (trzy obszary przygraniczne Pl-Czechy-RFN)

-KOC kaolin ceramiczny o wilgotności 14 2%

-KOG kaolin dla przemysłu gumowego <1%

-kaolin szlamowany (z piasku kwarcowego) wilgotność max 25%

Płytki ceramiczne gres porcellanato

6 krotny wzrost produkcji od 1990roku (do 70mln m2 /rok)

-iły plastyczne jasno-wypalające się (W= 25-30%)

-kaolin szlamowany (W=15-20%)

-surowce skaleniowe i skaleniowo-kwarcowe (40-50%)

-czyste piaski kwarcowe (do 10%)

jakościowych.

Zapotrzebowanie na surowce do produkcji gress porcelanato:

Strzeblowskich KSM, do 30% import z Czech i Turcji)

Krajowe iły plastyczne biało-wypalające się:

półproduktów kaolinowych materiałów ze złoża Maria III).

Iły jasno- wypalające się kopalnie:

Kierunki importu iłów do Polski:

Iły Ukraińskie:

Dostawcy:

Parametry jakościowe:

Niemcy:

Produkcja iłów ogniotrwałych i ceramicznych kaolinitowych

rejony Westwald- Nadrenia,

Miśnia- Saksonia (parametry TiO2 lepsze od Ukrainy, ale gorsze Fe2O3)

Perspektywy importu iłów jasno-wypalających się do produkcji płytek gres porcellanato:

-zdecydowane zaspokojenie potrzeb -import z krajów ościennych

-decydować będzie jakość, ale także cena surowca i koszt transportu

Czerwone iły triasowe:

Okolice Suchedniowa (kopalnia Baranów-iły Baranów,

Szkucie-charakter illitowi-chlorytowy,

Pałęgi,

Chełsty- zawierają kalcyt co jest niekorzystne )

okolice Tarnowskich gór, aż po Kępno (kopalni Patoka) 2% zasobów w Polsce,

udział w wydobyciu 11% (2001r)

Złoże Pałęgi:

zabarwienie np. klinkieru

wytrzymałość na ściskanie w 1150C 250-300 MPa -> bdb

barwy następuje ze względu na podwyższony udział MnO

Tarnowskie Góry Kępno:

iłami)

Złoże Patoka:

16,9-19,1% Al2O3

7,8-8,7% Fe2O3

bardzo wysoka obecność frakcji <0,2 µm 20-33%

niska wartość mediany 0,5-1,2 µm

dachówek ceramicznych

barwnych płytek ceramicznych o czerepie spieczonym.

Bentonity

uniwersalny surowiec zawierający smektyty (czyli montmorylonit)

Właściwości surowców zawierających smektyty:

Zastosowanie bentonitów:

Budownictwo-produkcja materiałów izolacyjnych,

odlewnictwo,

wiertnictwo,

przemysł spożywczy,

farmaceutyczny,

ceramiczny,

rolnictwo,

hutnictwo żelaza,

podsypki dla zwierząt domowych

Aktywacja sodowa,

w pakietach znajdują się Mg i Ca, które tworzą agregaty, stąd powierzchnia właściwa mniejsza, należy aktywować

Ca-smektyt+Na2CO3= Na-smektyt+CaCO3

Z punktu widzenia właściwości sorpcyjnych i jonowymiennych korzystniejsza jest obecność kationów jednowartościowych (Na+) niż dwuwartościowych (Mg2+, Ca2+).

Metody aktywacji bentonitów:

Cel: polepszenie właściwości sorpcyjnych i katalitycznych surowców zasobnych w smektyty.

W surowcach ilastych dodatek bentonitu sprzyja m.in. poprawie plastyczności np. w przeróbce kopalin kaolinitowych i pozyskaniu kaolinów szlamowych.

Występowanie bentonitów w Polsce:

Aktualnie w Polsce możemy pozyskiwać bentonity, ale wykazujące zabarwienie szaro-brązowe w stanie surowym i po wypaleniu (dla ceramiki mało korzystne).

Z uwagi na niski udział tlenków barwiących (TiO2, Fe2O3) w ceramice najbardziej cenione są białe bentonity, niestety w Polsce nie ma takich, stąd import m.in. ze Słowacji (Jelsovy Potok), Indii.

Słowacja -złoże Jeslovy Potok:

mechanicznej oraz aktywacji chemicznej

Zastosowanie: produkcja niektórych gatunków kaolinów szlamowanych jako dodatek uplastyczniający.

Skalenie:

Na i Ca o ograniczonej zdolności tworzenia mieszanin izomorficznych

wyróżnia się szeregi: alkaliczne (Na-K), plagioklazy (Na-Ca)

69%, jeśli jest wyższa to mówi się kopaliny skaleniowo-kwarcowe

Krajowe kopalnie:

ok. 160mln t (głównie w obszarach konfliktu środowiskowego).

Krajowe pozyskiwanie surowców:

oferowane m.in. przez Wrocławskie KSM i Jeleniogórskie KSM

Podłoże rozwoju zapotrzebowania na surowce skaleniowe:

wprowadzenie pieców rolkowych w miejsce pieców tunelowych

skrócenie czasu wypalania

zmiana warunków wypalania

popularyzacja płytek typu gress porcelanato.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Czechy:

Turcja:

Euroregion Nysa:

-zasoby zwięzłych piaskowców kaolinitowych 74 788tys ton

-kaolin szlamowany z tego złoża ma niską plastyczność dlatego wprowadza się

bentonity( dla wzrostu wytrzymałości na zginanie)

Niecka Bolesławiecka:

Iły poznańskie:

KWB Turów w Turoszowie

Rejon Bolesławca:

Większość złóż kwarcytów Bolesławieckich była w przeszłości eksploatowana. Duża przydatność do produkcji krzemionkowych wyrobów ogniotrwałych (bo kwarc ulega przemianie w trydymit).

Wapienie Wojcieszowskie:

Dolomity z Rędzin:

Kopaliny siarczanowe:

Wykład 3

Właściwości ceramiki szlachetnej omawiane poprzez:

Porcelana twarda:

na działanie kwasów ( z wyjątkiem HF), zasad, soli

Skład surowcowy masy na porcelanę:

Surowce do produkcji wyrobów ceramiki specjalnej:

Topniki:

Inne topniki:

25% nefelinu

50% skalenia sodowego)

Kaoliny czyli biało-wypalające się gliny są przede wszystkim źródłem Al2O3, podnoszą odporność cieplną czerepu i są jednym z materiałów wyjściowych do produkcji mulitu.

Zawierają zanieczyszczenia, których ilość i rodzaj ma wpływ zarówno na przebieg procesu wypalania jak i na właściwości gotowego czerepu.

Skalenie topiąc się powodują powstanie fazy ciekłej, która oddziałuje na czerep ceramiczny:

-rozpuszcza w sobie inne składniki masy

-nadaje wyrobowi piroklastyczność i trwałość

-przyczyna się do krystalizacji nowych faz ze stopu (mulitu)

Kwarc-ulega częściowo roztopieniu w stopie skaleniowym podczas wypalania.

Wymagania dotyczące kaolinów dla przemysłu ceramiki szlachetnej:

Tlenki barwiące (Fe2O3, TiO2) podczas wypalania dają żółte zabarwienie surowca, co nie jest wskazane, gdyż chodzi o białość porcelany, więc suma tych tlenków jest ściśle określona.

Wymagania dla skaleni:

Skaleń z przewagą K2O jest preferowany do produkcji.

Skład fazowy porcelany twardej (po wypaleniu):

3(Al₂O₃*2SiO₂*2H₂O) 3Al₂O₃*2SiO₂ +4SiO₂+ 6H₂O

mulit krystobalit

Dehydroksylacja kaolinitu 450-600^oC temp zależy od rodzaju kaolinitu

500 ^oC 2[Al₂O₃*2SiO₂*H₂O] [Al₂O₃*2SiO₂]+4H₂O

kaolinit metakaolinit

925 ^oC 2[Al₂O₃*2SiO₂] [2Al₂O₃*3SiO₂+ SiO₂]

krystobalit faza typu spinelu

1100 ^oC 2[Al₂O₃*3SiO₂]2 [Al₂O₃*SiO₂+ SiO₂]

faza typu spinelu faza typu mulitu 1:1 krystobalit

1200 ^oC mulitu 1:13Al₂O₃*2SiO₂ +SiO₂

mulit 3:2 krystobalit

980 ^oC 3[Al₂O₃*2SiO₂*2H₂O] 3Al₂O₃*2SiO₂+3Al₂O₃*2SiO₂

kaolinit

r. 1+2 temp. 1150-1250 ^oC

r. 3+4 >1250 ^oC

Z fazy typu spinelu Al.-Si powstaje głównie mulit pierwotny (łuskowaty-blaszki przypominają łuskowaty przekrój).

Z amorficznej fazy glinokrzemianowej powstaje w obecności alkalii, mulit wtórny (iglasty- pokrój kryszt.)

Skalenie:

Przypomnieć o układzie kongruentnym i inkongruentnym.

Najniższa temp topnienia w ukł: albit-anortyt 1065-1035 ^oC.

Faza ciekła, która powstaje po stopieniu ortoklazu ma wyższą lepkość od fazy ciekłej po stopieniu albitu, stąd lepsza bo mniejsza skłonność do odkształceń.

Aby osiągnąć tę samą lepkość skaleń potasowy potrzebuje temperatury wyższej o ok. 200 ^oC niż skaleń sodowy (bo topi się kongruentnie).

Wypalanie biskwitowe:

Cel: nadanie półfabrykatom odpowiedniej wytrzymałości mechanicznej oraz nasiąkliwości niezbędnej w etapie szkliwienia.

To część całego procesu wypalania i witryfikacji.

W trakcie wypalania biskwitowego zachodzą następujące zmiany w czerepie:

Reakcje zachodzące w trakcie wypalania:

< 120 ^oC odparowanie wody fizycznie związanej

>280 ^oC rozkład związków organicznych

>320 ^oC spalanie C

>450 ^oC odparowanie wody chemicznie związanej (kaolinitmetakaolinit)

573 ^oC przemiana β kwarc α kwarc

>600 ^oC odchodzi woda krystalizacyjna z montmorylonitów

>700 ^oC rozkład węglanów

900-1000 ^oC przemiana metakaolinitu w fazę spinelową Al-Si oraz krystobalit (bez udziału fazy ciekłej)

ok.1050 ^oC eutektyczna faza ciekła ze skalenia

1100-1200 ^oC powstanie mulitu pierwotnego ze spinelu Al-Si

ok. 1200 ^oC powstanie mulitu wtórnego ze spinelu

ok. 1200 ^oC rozpuszczanie się kwarcu w fazie ciekłej.

Mulit pierwotny:

Mulit wtórny:

Różnice:

Powstawanie mulitu wtórnego:

Przy stosowaniu niskiej temperatury wypalania w obrębie fazy ciekłej znajdują się

małe, liczne kryształy mulitu wtórnego, które w miarę wzrostu temp. rozpuszczają się

częściowo, a nawet całkowicie.

Mulit pierwotny rozpuszcza się w fazie ciekłej i po przekroczeniu granicy rozpuszczania krystalizuje ponownie w postaci kryształów iglastych.

Mulit:

-zwykły

-wydłużony (rośnie przy wzroście lepkości stopu)

Pojawienie się mulitu wtórnego powoduje wzrost wytrzymałości.

Procesy zachodzące w trakcie wypalania porcelany:

<200^oC dosuszanie

200-600 ^oC dehydratacja, dehydroksylacja

Rozkład związków organicznych i nieorganicznych,

do 400 ^oC adsorpcja C, następnie jego spalanie

przemiany kwarcu (atm. utleniająca)

600-850 ^oC rozkład zw. chemicznych, minerałów, spalanie sub. organicznych (atm.

utleniająca)

850-1050 ^oC reakcje wymiany chemicznej, przemiany fazowe, pojawia się faza ciekła (atm.

utleniająca)

1050-1250 ^oC powstanie fazy ciekłej ze skaleni, redukcja zw. żelaza (z III na II st. utlenienia)

powstaje przejściowo fajalit, intensywna skurczliwość masy, zamykanie porów w czerepie (atm. redukcyjna, zaw. w spalinach CO 6-8%)

1250-1410 ^oC rozpuszczanie się kwarcu, rozpuszczanie i rekrystalizacja mulitu, rozrost porów zamkniętych (atm. obojętna)

do 850 ^oC okres pierwszego studzenia, ze względu na obecność f. ciekłej można studzić szybko

850-400 ^oC okres drugiego studzenia, ze względu na krzepnięcie f. ciekłej i przemiany kwarcu należy proces studzenia prowadzić ostrożnie

<400 ^oC okres obniżania temperatury, by umożliwić rozładunek pieca.

Szkliwa:

Definicja szkliwa:

Stanowi cienką warstwę szkła lub szkła i kryształów stopioną w trakcie procesu wypalania na powierzchni wyrobu surowego, bądź uprzednio wypalonego na biskwit.

Szkliwo zwykle osadza się na wyrobie w postaci zawiesiny wodnej.

Szkliwa:

Powody frytowania:

Konsekwencją frytowania jest obniżenie temp. wypalania gotowego szkliwa o 100-300 ^oC.

Szkliwa przezroczyste, szkliwa zmętnione:

Czynniki określające współczynnik rozproszenia:

Fazą krystaliczną wywołującą zmętnienie może być:

Zmętniaczami mogą być:

Współczynnik załamania

SnO2 2,0 -nierozpuszczalne w szkliwie

ZnO2 ok. 2,2 rozpuszczalne w szkliwie, krystalizują ponownie

ZrSiO4 1,94

TiO2 2,7 -zmętniacz do produkcji emalii garnkowych

Faza szklista 1,5-1,57

Szkliwa błyszczące:

wzajemna proporcja również wpływa na to, ze szkliwo jest bardziej błyszczące.

Szkliwa matowe:

Al2O3:SiO2=1:3 1:4

Tlenki krystalizujące na powierzchni powodujące matowość:

-nadmiar SiO2 -krystobalit, trydymit

- CaO- anortyt, gelenit, wollastonit

- BaO- celsjan

- ZnO- wilemit

Składniki szkliw i wpływ na właściwości:

współczynnik rozszerzalności cieplnej

-surowce: piasek kwarcowy, kaoliny, gliny, skalenie.

rozszerzalności cieplnej i skłonność do krystalizacji

-surowce: kwas borny, boraks krystaliczny, borokalcyt.

zmniejsza współczynnik rozszerzalności cieplnej, zmniejsza skłonność

do krystalizacji

-surowce: kaoliny, gliny, skalenie, tlenek glinu

powoduje piękny połysk, powyżej temp. 1150 ^oC lotny, toksyczny

-surowce: minia, rzadziej glejta.

chemiczną, podwyższa współ. rozszerz. cieplnej

surowce: skaleń, pegmatyt, sjenit, soda, azotan czyli boraks

odporność chem., zwiększa połysk, podwyższa współ. rozszerz. cieplnej

-surowce: skaleń, węglan, azotan

∑(K2O+Na2O)=max 0,3

w szkliwach wysokotopliwych -silny topnik, zwiększa odporność chem

-surowce: kreda, marmur

połysk i elastyczność, zmniejsz współ. rozszerz. cieplnej. Utrudnia uzyskanie niektórych barw podszkliwnych. W ilości powyżej 0,3 mola krystalizuje w szkliwie

-surowce: węglan lub tlenek.

Rzadziej stosowane w szkliwach:

może zastąpić PbO

szkliwach

Współczynnik rozszerzalności cieplnej szkliwa:

Harys (pęknięcia włoskowate)

W szkliwie naprężenia rozciągające

Odprysk

W szkliwie naprężenia ściskające

Wytrzymałość szkliwa na rozciąganie 4-10MPa

Wytrzymałość szkliwa na ściskanie 60-200MPa

Ostateczny współ. rozszerzalności cieplnej szkliwa ustala się na wyrobie, podczas wypalania i studzenia w wyniku reakcji pomiędzy szkliwem i czerepem.

Reakcje szkliwo czerep:

składników czerepu do szkliwa

Typy warstw kontaktowych szkliwo czerep:

Zdobnictwo ceramiczne:

Techniki zdobienia:

-forma =kształt

-reliefy= ornamenty

-rzeźby

-płaskorzeźby

-ozdoby doklejane

-litofania

-farby ceramiczne: podszkliwne, naszkliwne, wszkliwne (wtop.)

-metale

-lustry

-szkliwa kolorowe

-masy kolorowe

-emalie

-angoby

Są większe możliwości i większa różnorodność zdobienia barwnego

Pigmenty ceramiczne:

Etapy produkcyjne pigmentów ceramicznych:

stopnia rozdrobnienia

Klasyfikacja DCMA:

(Struktury nośne do których dodaje się barwiące jony lub związki)

baddeit

boran

korund- hematyt

granat

oliwin

peryklaz

fenakit

fosfat- biełowit

priederyt

pirochlor

rutyl- kasyteryt

sfen

spinel

cyrkon

Pigmenty:

Trwałość nieorganicznego pigmentu ceramicznego, zależy wyłącznie od trwałości sieci krystalicznej, którą tworzy,

Trwałość nieorganicznego pigmentu ceramicznego nie zależy od temp. jego syntezy.

Pigmenty ceramiczne to pigmenty nieorganiczne wykorzystuje się je do:

-barwnych mas

-barwnych szkliw

-farb ceramicznych

Rodzaj farb ceramicznych:

Faba ceramiczna= pigment+ odpowiedni topnik

nanosi się na wyrób wypalany na biskwit, pokrywa szkliwem i wypala w temp. charakterystycznej dla temp. wypalania szkliwa

Zalety: nie są narażone na działanie czynników mechanicznych i chemicznych

Wady: ograniczona gama kolorystyczna (kobalt, tlenek chromu)

nanosi się na wyrób wypalony na ostro i wypala w temp. 780-850^oC w czasie 6-8h

Zalety: szeroka gama kolorystyczna

Wady: ograniczona odporność na działanie czynników chemicznych i mechanicznych

nanosi się na wyrób wypalony na ostro i wypala się w temp. 1200-1250 ^oC w czasie 45-60minut. Tymi farbami zdobi się tylko wyroby porcelanowe. W temp. wypalania farby szkliwo porcelanowe jest na tyle miękkie, że wypalana dekoracja farbowa całkowicie się w nim zatapia.

Zalety: dość duża gama kolorystyczna, odporność na działanie czynników chemicznych i mechanicznych

Wady: wysoka cena.

Wykład 5

Kryteria odporności na działanie wysokich temperatur:

Podział materiałów ogniotrwałych ze względu na ogniotrwałość zwykłą:

(stożek wzorcowy 150)

Stabilność tlenków w wysokich temperaturach określa zmiana energii swobodnej (ΔF) reakcji tworzenia się poszczególnych pierwiastków.

Klasyfikacja materiałów ogniotrwałych zgodnie z normami PN-EN:

Proces technologiczny -rozdrabnianie i frakcjonowanie:

Przygotowanie masy operacje:

Formowanie wyrobów:

-sypkich (półsuchych i suchych)

-termoplastycznych

-lejnych i topionych

Wyroby po procesie formowania są suszone w suszarniach w celu obniżenia zawartości wilgoci przed procesem wypalania do wartości <1%

Proces wypalania prowadzi się najczęściej w piecach:

Operacje końcowe:

Wyroby glinokrzemianowe:

Surowce:

Wyroby szamotowe:

Podział zawartość [%]

Szamotowe FC40 40<Al2O3<45

Szamotowe FC35 35 40

Szamotowe FC30 30 35

Szamotowe o niskiej zaw. tl. Glinu LF10 30 35

Krzemionkowe SS85 85 93

Proces wytwarzania:

Temperatura wypalania 1250-1500 ^oC

SiO2 50-80%

Al2O3 10-45%

Fe2O3 ok.3% (<1%)

TiO2 ok.3%

CaO+MgO <1%

Na2O+K2O ok.3,5%

Zastosowanie:

Podstawowe surowce:

Wykład 6

Materiały elektroceramiczne:

Ceramika elektroizolacyjna:

materiały (wyroby) które pełnią równocześnie 2 funkcje:

wytwarzają izolację elektryczną

przenoszą obciążenia mechaniczne

Klasyfikacja ceramiki elektroizolacyjnej:

Wg. PN-86/E-06301

Elektroizolacyjne materiały ceramiczne:

Podgrupa 100- tworzywa typu porcelanowego

200- na krzemianach Mg

300- na tlenku Ti, tytanach i i.in

400- na glinokrzemianach Mg i Ba

Rodzaj 410- kordierytowe

Rodzaj 420- na celzjanie

Podgrupa 500- gliny lub kaoliny

600- Al2O3 (50-80%), materiał mulitowy

700- korundowe (Al2O3>80%)

800- tlenek Be, Mg, ZrO2

Porcelana elektrotechniczna:

Jest tworzywem ceramicznym o barwie białej z odcieniem kremowym lub szarym, silnie spieczonym, nieprzepuszczającym cieczy i gazów, posiada określone właściwości mechaniczne i elektryczne

Rodzaje:

w zależności od typu izolatorów (ich przeznaczenia i stawianych im wymagań) stosujemy różne rodzaje porcelany:

Wymagania:

(tg δ powinien być mały, w izolatorze nie może dochodzić do start na wskutek ciągłego ładowania i rozładowywania kondensatora, którym jest izolator)

Klasyfikacja:

Jest to porcelana przeznaczona na izolatory niskiego i wysokiego napięcia (przepustowe, liniowe, osłony wielowymiarowe)

Skład surowcowy bliski porcelanie klasycznej:

Kaolin 30%

Glina 15%

Skaleń 40%

Kwarc 15%

Skład chemiczny: do 35% Al2O3

Skład fazowy: mulit, kwarc, faza szklista

Porowatość otwarta: 0,0%

Wytrzymałość na zginanie:

-bez szkliwa 50MPa

-ze szkliwem 60MPa

Jest to porcelana prasowana przeznaczona na elementy konstrukcyjne, izoplastyczne osprzętu elektrotechnicznego i aparatów niskonapięciowych

Skład surowcowy: podobnie jak 110

Wytrzymałość mechaniczna i elektryczna: mniejsza niż 110

Porowatość otwarta: do 3%

Skład surowcowy: doża zawartość krzemionki (40% i więcej), w procesie wytwórczym przechodzi w krystobalit

Wytwarzanie izolatorów porównywalnych do C120

Moduł sprężystości: min. 70GPa

Skład surowcowy: kaolin (ok. 40%)

glina (ok. 20%)

skaleń (ok. 25%)

techniczny tlenek glinu (ok.15%)

Skład chemiczny: 35-50% Al2O3

Skład fazowy: mulit, korund, ślady kwarcu, faza szklista

Wytrzymałość na zginanie:

-bez szkliwa 80MPa

-ze szkliwem 100MPa

Przeznaczona na izolatory wysokiego napięcia liniowe i aparaturowe o wysokiej wytrzymałości mechanicznej.

Skład surowcowy: substancja ilasta ( np. 20% kaolnu i 20% gliny)

skaleń ( 20%)

tlenek glinu chemiczny (20%)

czasem elektrokorund (20%)

Skład fazowy: mulit, korund, faza szklista

Wytrzymałość na zginanie:

-bez szkliwa 140MPa

-ze szkliwem 160MPa

Wytrzymałość dielektryczna porcelany: 110, 112, 120, 130 nie mniejsza niż 20 kV/mm

Surowce: spodumen, kwarc, kaolin

Skład fazowy: bliski porcelanie elektrotechnicznej, w której skaleń zastąpiono spodumenem

Izolator:

Układ konstrukcyjny przeznaczony do elektrycznego izolowania i zarazem mechanicznego łączenia części znajdujących się względem siebie pod napięciem.

I Podział:

II Podział:

III Podział:

IV Podział:

V Podział:

Historia stosowania:

1835r -pierwsze porcelanowe izolatory

1886- pierwsze linie wysokiego napięcia, przemiennego

do 1910- w Europie powstają linie 40-66 kN

Wady: -kruchość ceramiki

-newralgicznym punktem izolatorów ceramicznych jest połączenie

metalowego okucia z ceramiką

Materiały: syntetyczne żywice epoksydowe(tańsze poliestrowe, estrwinylowe)

włókna szklane

elastomer silikonowy

polimerobetony ( żywica epoksydowa napełniona uwodnionym Al2O3)

Skład (budowa):-elektro izolacyjny rdzeń o dużej wytrzymałości mechanicznej

(żywica syntetyczna wzmocniona nośnikiem włóknistym,

najczęściej włóknem szklanym)

-metalowe okucia -połączone z rdzeniem

-osłony z kloszami wykonane z elastomeru silikonowego. Klosz ma

powierzchnię hydrofobową (chroni izolator przez tzw. przeskokiem zabrudzeniowym) osłona chroni przed zabrudzeniem.

Procesy starzeniowe izolatorów polimerowych:

-długotrwałe oddziaływanie wody, zawilgocenie, zabrudzenie powoduje

powstanie prądów i wyładowań nazwanych pełzającymi (przeskok zabrudzeniowy)

-erozja powierzchni kauczuków silikonowych, której efektem jest szorstkość

(erozja chemiczna)

Izolatory te produkuje się: W USA, Chinach, na Węgrzech.

Koncepcja izolatora z instytutu energii w Warszawie:

-rdzeń ceramiczny z tworzywa o wyższej wytrzymałości mechanicznej niż porcelana

elektrotechniczna

-klosz z elastomerem silikonowym.

Perspektywy rozwojowe:

-izolatory ceramiczne, szklane, kompozytowe, hybrydowe.

Jaki powinien być dobry izolator:

Proces produkcji izolatorów porcelanowych:

Surowce:

Cykl produkcji:

Analiza problemów dotyczących trwałości porcelany elektrochemicznej:

Proces starzenia oznacza degradację właściwości:

„Czas życia” izolatora długopniowego z porcelany:

-130 co najmniej 80lat

-120 ok. 35lat

Defekty:

Stopniowe powiększanie defektów na drodze kruchych pęknięć pod wpływem istniejących w materiale naprężeń mechanicznych będących sumą naprężeń zewnętrznych i wewnętrznych

Możliwość opóźnienia procesów starzeniowych:

Bioceramika:

Dlaczego stosujemy implanty?

Biomateriały:

Dziedziny zastosowań:

Wymagania:

-dobra adaptacja w organizmie

-brak działania rakotwórczego

-brak cytotoksyczności

-brak działania drażniącego i alergizującego

Kość jako naturalny kompozyt:

Skład kości:

Wymiary kryształów apatytu kostnego.

Pokrój kryształów apatytu kostnego:

Jaki powinien być idealny implant kostny:

Niedostatki bioceramiki:

Forma implantów ceramicznych:

Podział bioceramiki ze względu na zachowanie w organizmie:

Ze względu na porowatość bioceramikę dzieli się na:

Otrzymywanie implantów:

Formowanie implantów gęstych:

Formowanie implantów porowatych:

Wypalanie implantów:

Cel: swobodne spiekanie pod ciśnieniem (prasowanie na gorąco, izostatyczne na gorąco)

-możliwość uzyskania bardzo wysokich gęstości

-zahamowanie rozkładu ziaren

-zapobieganie rozkładowi niektórych faz

Tworzywa bioceramiczne:

bliskie bioceramice są:

-bioszkła

-tworzywa szkło-ceramiczne

Tworzywa korundowe:

Otrzymywanie:

Polega to na odlewaniu kształtek z gęstwy korundowej sporządzonej z

drobnoziarnistego tl. glinu (ok.96%)

węglanu wapnia (1-3%)

tlenku magnezu (1-3%)

oraz spoiwa będącego roztworem wodnym tlenochlorku glinu.

[Rozkład tl. glinu pH=3,8]

Rozkład węglanu wapnia

Właściwości tworzywa:

Zastosowanie kliniczne:

Bioceramika oparta o związki wapnia:

Fosforany wapnia

-hydroksyapatytowa

-TCP

Apatyty:

Hydroksyapatyt stechiometr. S-OHAp

Hydroksyapatyt z niedomiarem wapnia

Właściwości hydroksyapatytu:

Skład chemiczny: CaO

P2O5

H2O

Rozpuszczalność: w wodzie -niska

w zasadach -niska

w kwasach -dobrze rozpuszczalny

Trwałość: 5 w skali Mosha

Duża zdolność do podstawień izomorficznych, duże wł. sorpcyjne.

Właściwości TCP:

Skład chemiczny: CaO

P2O5

Stosunek molowy Ca/P=1.5

Rozpuszczalność: znacznie lepsza niż HAp

Barwa: biała

Przemiany termiczne:

Otrzymywanie syntetycznego hydroksyapatytu:

Wymagania stawiane biceramice HAp:

Norma ISO 13779-1:2000 (E)

Zastosowanie biceramiki hydroksyapatytowej w formie proszku:

Hydroksyapatyt i TCP w formie granul:

Bioceramiczne nośniki leków:

Zalety:

Forma nośników:

porowate, puste w środku cylindry lub prostopadłościany kształtki z zainkorporowanym we wnętrzu lekiem

porowate bloczki impregnowane lekiem

sferyczne paciorki

Zastosowanie:

stany zapalne kości

reumatoidalne zapalenia stawów

osteoporoza.

29