Basic HTML Version
64
Keramický zpravodaj 29 (3-4) (2013)
KERAMICKÉ ozvěny (3)
Echoes of ceramics (3)
Jaroslav KUnc
Taviva v keramice
Mnoho oxidů v keramice byť přidávaných či v surovinách pří-
tomných v různých kombinacích s dalšími oxidy snižuje žáro-
vzdornost, což hodnotíme podle intenzifikace slinování. Jed-
ná se o taviva, jejichž účinek v keramické hmotě se projevuje
různě. Základní taviva působí vlivem jejich skelné fáze v žáru
vytvářené, taviva eutektická působí tvorbou nízkotavitelných
eutektik, a konečně jsou i taviva s kombinovaným účinkem.
Věnujme se nejprve taveninám základním. V článku [1],
který se zabývá teplotami tavení průmyslových popelů, jsou
uvedeny fázové diagramy, z nichž pro keramika jsou zvláště
důležité dva: živec draselný – SiO
2
a živec sodný – SiO
2
. Prů-
běh jejich rovnovážných křivek je značně odlišný. Aby byly
rozdíly lépe znatelné, bylo vhodné tyto dva diagramy sloučit
do jednoho - viz obr. 1.
Draselný živec (ortoklas K
2
O.Al
2
O
3
.6SiO
2
) se začíná tavit při
1160 °C za rozkladu na velice viskozní taveninu a krystaly
leucitu, K
2
O.Al
2
O
3
.4SiO, které se při vysokých teplotách
(nad křivkou liquidu) v tavenině rozpouštějí. Teplota křivky
liquidus, se přídavkem SiO
2
poměrně značně snižuje. Eu-
tektikální směs 57 % K-živce a 43 % SiO
2
vykazuje teplotu
tavení 990 °C. Kvůli vysoké viskozitě taveniny, má draselný
živec v keramice široké použití. I leucitová keramika nachází
kvůli zvláštním vlastnostem (zvýšený koeficient tepelné roz-
tažnosti, vyšší opalescence skloviny) stále výraznější využití
v zubním lékařství [2].
Živec sodný (albit Na
2
O.Al
2
O
3
.6SiO
2
) se oproti živci draselné-
mu taví již při 1120 °C a to kongruentně, tedy bez rozkladu.
Teplota tavení se přídavkem SiO
2
snižuje jen velmi mírně;
eutektikum 1060 °C je dosaženo u směsi 69 % Na-živce
a 31 % SiO
2
. Při tavení Na-živce nevzniká žádná sloučenina,
viskozita taveniny je mnohem nižší nežli u živce draselného,
a to má zásadní vliv na praktické použití. I když se běžně dává
přednost živci draselnému (porcelán, keramika zdravotnická,
kameninová, elektrotechnická, užitková a ozdobná na jílové
bázi), který v žáru měkne pomaleji, našel živec sodný značné
uplatnění u obkladových materiálů vypalovaných velmi krát-
kými pálicími cykly (1 h), neboť vznikající tavenina nestačí
v krátké době způsobit deformaci výrobků. Jinak ovšem výpal
je velmi závislý na zrnitosti křemene. Můžeme k tomu připo-
menout nepsané pravidlo, že jemný křemen je tavivem, hrubý
křemen ostřivem.
Nejen živce jsou používány jako základní taviva, ale i pří-
buzné horniny s obsahem alkalií. Typickými příklady jsou
nefelin, nefelinové syenity a znělec (fonolit). Poslední z nich
je u nás nabízen na trhu jako tavivo, které má počátek
slinování při 1080 °C, jeho konec při 1180 °C, počátek
tavení při 1320 °C a počátek roztékání při 1380 °C. Již
v [3] se uvádí, že 10%nefelinu (Na
2
O.Al
2
O
3
.2SiO
2
, b.t. 1050 °C)
k diopsidu (MgO·CaO·2SiO
2
, b.t. 1392 °C) sníží tavení směsi
na cca 900 °C a nejnižší teplota tání směsi obsahující 30 %
diopsidu a 70 % nefelinu je při 850 °C. Pro představu uveď-
me teoreticky propočtené hmotnostní procentuální složení
této nízkotavné směsi: Na
2
O 7,9 %, CaO 16,6, MgO 11,9,
Al
2
O
3
12,9, SiO
2
50,7 %. Vliv intenzivního snižování teploty
tvorby taveniny se prakticky využívá přídavkem nefelinitic-
kého syenitu (K
2
O·3Na
2
O·4Al
2
O
3
·8SiO
2
) při výrobě bělniny,
u glazur a emailů [4].
Jiným příkladem k intenzivnímu snížení teploty tavení je použi-
tí minerálu datolitu, 2CaO·B
2
O
3·
2SiO
2
. U něj ovšem přistupuje
vliv oxidu bóru, který již sám o sobě významně působí. Uvádí
se [5], že tavicí teplota datolitu je pod 1000 °C. Je doporučen
i pro glazování cihlářských výrobků a ozdobné keramiky [5].
Optimální směs pro glazurový výpal 950-1000 °C má přibližně
toto chemické složení: SiO
2
59, CaO 20, B
2
O
3
12, Na
2
O 5,
Al
2
O
3
4 % (přitom poměr B
2
O
3
/Al
2
O
3
musí být nad 2,5).
Důležitým tavivem pro keramiku jsou lithné sloučeniny (např.
spodumen Li
2
O·Al
2
O
3
·4SiO
2
, lithný živec), které značně snižují
vypalovací teplotu a v důsledku tvorby nízkoviskozní taveniny
také zužují i interval konečného výpalu. Jejich použití je zvláš-
tě významné v technické keramice vyznačující se nízkou tep-
lotní roztažností. V poslední době zaznamenáváme značné
rozšíření i ve výrobě porcelánu, bělniny, obkladaček, v oboru
zdravotní keramiky a samozřejmě v glazurách [6]. Pro rychlo-
výpal je systém Li
2
O-Al
2
O
3
-SiO
2
neopomenutelný.
Mimo uvedená základní taviva jsou používána i taviva rea-
gující v žáru s SiO
2
(vápenec, magnezit, dolomit, mastek) za
Obr. 1
Sloučený binární diagram ortoklas – SiO
2
, albit – SiO
2
Literatura
[1] ČSN EN 993 – 13 (726020). Referenční žároměrky pro
laboratorní použití, Specifikace. (1996)
[2] Kallauner O. ml.: Československé keramické žároměr-
ky, Stavivo 20, (1946), zvl. příloha
[3] Sokolář R.: Metodika posuzování provozního a labora-
torního výpalu, Keramický zpravodaj (4), (2010) 5-9
[4] http://www.ceramicinstruments.com (pyrometric rings
and cones, dostupné 16. 6. 2013)
[5] Klug F. J., Prochazka S., Doremus R. H.: Alumina-Silica
Phase Diagram in the Mollite Region, JACS 70 (10)
(1987) 750-759
[6] Chesters J. H.: Refractories, 297. The iron and steel
institut, London (1973)
1800
1600
1400
1200
1000
1800
1600
1400
1200
1000
0
20
40
60
80
100
SiO
2
K
2
O.Al
2
O
3
.6SiO
2
albit +
tavenina
tavenina
leucit
+
tavenina
1160
cristobalit
+
tavenina
tridymit
+
tavenina
1470
°C
1060
990 albit + tridymit
ortoklas + tridymit
Na
2
O.Al
2
O
3
.6SiO
2