Керамика, что это?

В повседневной жизни нас окружает целый ряд керамических изделий: Посуда (тарелки, чашки), сантехнические изделия (умывальник, биде, унитаз), строительные изделия (кирпич, черепица, пустотелые блоки и т.д.). Керамическое производство ведет свою историю с незапамятных времен (достаточно вспомнить античные скульптуры и амфоры).

Керамика — это и один из самых современных и передовых материалов: специальные керамические материалы получают все более широкое распространение в электронной промышленности, машиностроении, ядерной энергетике, химической промышленности и т. д.
Общие свойства керамических материалов (следовательно, и плитки тоже) объясняются их строением и химическим составом, что зависит от вышеупомянутой технологии производства.

Такими общими свойствами являются:

1. твердость и механическая прочность

Твердость,  является результатом реакций и процессов, которые происходят в смеси, из которой изготовлена плитка, во время обжига при высокой температуре. Такие реакции приводят к образованию частично стекловидной структуры, различной плотности с прочными внутренними связями, то есть к образованию «твердого» материала. Природа и сила химических связей такова, что плитка обладает высоким сопротивлением разрыву и высоким сопротивлением к деформации.

2. жесткость

Как и все керамические материалы, плитка не деформируется и не изгибается, (то есть, обладает жесткостью) даже при повышенных нагрузках, которые могут привести к ее разрушению.

3. хрупкость

Материал, который разрушается без продолжительной предварительной деформации (пластическая деформация, если воспользоваться техническим термином), считается «хрупким», а материал, который ведет себя противоположным образом, называется пластичным. Следует подчеркнуть, что хрупкость не является недостатком. В науке о материалах термин «хрупкий» не имеет того негативного значения, которое зачастую ему придается в обиходном языке. С хрупкостью связана относительно низкая сопротивляемость ударам, что типично для всех керамических материалов: как тарелка может разбиться, упав на пол, так и плитка может разрушиться, если на нее падает тяжелый предмет. В отличие от пола с резиновым покрытием, пол, облицованный керамической плиткой, не обладает ударной вязкостью.

4. инертность

Материал, образующийся при высокотемпературном обжиге, имеет стабильную структуру и мало или вовсе не вступает в реакцию с другими веществами или со средой, в которой он находится. То есть, плитка это инертный материал. Керамические материалы не растворяются и не меняют своих характеристик не только при контакте с водой, но и при контакте с большинством химических веществ (только плавиковая кислота может воздействовать на стекло и, следовательно, на керамические материалы). Инертность сохраняется не только при температуре окружающего воздуха, но и в условиях высоких температур. Химический состав керамики, получаемой путем обжига при температурах выше 900°С. не меняется даже при пожаре.

Керамическая плитка — это облицовочный материал для полов и стен. Плитка обладает высокой твердостью и механической прочностью, которые позволяют выдерживать высокие нагрузки. Тем не менее, будучи отделочным материалом, она должна взаимодействовать с поверхностью, к которой она крепится. Именно эта поверхность, а не облицовочная плитка, выполняет главную функцию. Возьмем, к примеру, пол, облицованный керамической плиткой. Такой пол выдержит рабочие нагрузки (люди, мебель, транспортные средства), не разрушаясь, только при условии, что плитка правильно уложена и закреплена.

Таким образом, чтобы облицовка была долговечной, крайне важно правильно проектировать и выполнять укладку плитки. Однако уже на этапе выбора следует понять, что тонкая пластина керамического материала, какой бы твердой и прочной она ни была, не может самостоятельно выполнять несущую функцию.

Если смотреть на происхождение слова Ceramic (керамика), то пришло оно из Древней Греции. Переводится это слово, как «обожженная глина». Именно греки ее начали производить. Технология ее изготовления почти не изменилась. Керамоплитку, как и кафель, и сегодня делают из глины, добавляя в ее состав полевой шпат, кварцевый песок и воду.

Но для изготовления данного вида плитки не каждая глина подойдет. Для керамической черепицы  (ее еще называют «китайской глиной»), нужен материал, каолинит, который в большом количестве содержится в природном материале как минеральная примесь.
Данная глина образуется при химическом распаде кремнезема либо полевого шпата. Вообще в природе каолинит бывает ярко-белым, но встречается крайне редко. Чаще всего в глине, добываемой открытым способом, содержатся оксиды железа. Они способствуют изменению данного природного полезного ископаемого. Поэтому и цвет глин может быть разным в зависимости от количества оксида: коричневый, розовый, светло-оранжевый. Если же оксида слишком много, то глина окрашивается в красный и терракотовый цвет.

А вот фарфор («porcelain») начали производить еще в Римской империи. Тогда так называли плитку из керамики. Ее изготавливали из глины светлого цвета, в которой оксида железа было совсем немного. Почему именно такой цвет был в чести у древних итальянцев? Оказывается, они ассоциировали этот цвет с окраской краба порцеллана (фарфоровый краба). В те же времена появилось и слово кафель (смотри в словаре Ожегова – «изразец»).

Россияне кафелем пользовались только для облицовки печей (помните, как называли на Руси печи – изразцовые?).

А вот стены облицовывали более простой плиткой, которая не имела румпы, хотя состав смеси не менялся.

Немцы в 19 веке глиняную посуду называли кафли, либо кахли. А Петр I так называл плитки. Поэтому можно считать, что слово «кафель» образовалось от немецкого «kachel». Но в настоящее время это керамическая плитка.

Из глины, полевого шпата, кварца, алебастра, костной золы и воды готовят специальный раствор, который называют пастой. Формовка производится в специальных емкостях, которые потом помещают в печи. В них поддерживается высокая температура. В этих печах и обжигают глиняные изделия.

Плитка отличного качества получается из глины белого цвета. В ней каолинит содержится в большем процентном соотношении, чем в красной и терракотовой глине. Но главное, все же не каолинит, а примеси, которые при высокой температуре становятся стеклянными.

А вода, когда происходит обжиг, распадается на частички, которые и образуют на поверхности готовой плитки глазурь, похожую на стекло. Глина становится стеклянной в зависимости от того, как долго проводился обжиг и насколько высокой была температура в печи. Если керамическая плитка имеет гладкую структуру, плотная и блестящая, значит, обжигали ее долго, и температура была предельно высокой. Это самый лучший вариант: плитка устойчива к повышенной влажности помещения.