Keraamisten tuotteiden valmistus

Keraamisilla tuotteilla tarkoitetaan kaikkia erilaisista saviaineista joko käsin muovaten, puristaen tai valamalla valmistettuja tuotteita, jotka on poltettu. Laajassa merkityksessä keramiikkaan luetaan myös tiilet ja kaakelit.

Keraamisten tuotteiden raaka-aineet voidaan jakaa käyttötarkoituksen mukaan seuraavasti:

Savet

Keraamisten tuotteiden raaka-aineista on savi tärkein. Sen muovailtavuus tekee mahdolliseksi muodoltaan mutkikkaidenkin esineiden valmistuksen. Saven pääaines on alumiinisilikaatti, mutta lisäksi siinä on pieniä määriä muita metalliyhdisteitä.

Savessa oleva kemiallisesti sitoutunut vesi höyrystyy 450 – 800 ºC:ssa. Hehkutettaessa savi kovenee ja menettää muovailtavuutensa. Jauhetusta keramiikasta ei voida valmistaa uusia tuotteita samalla tavoin kuin hienonnetusta lasista. Useimpien savilajien väri muuttuu hehkutettaessa. Riittävästi kuumennettaessa kaikki savilajit sulavat osittain sintrautuen ja samalla huokoset vähenevät. Jos kuumennusta jatketaan sintrautumislämpötilaakin korkeammalle, savi sulaa kokonaan ja menettää muotonsa. Sulamislämpötila riippuu saven koostumuksesta. Tulenkestäviksi laaduiksi sanotaan sellaisia savimassoja, joiden sulamislämpötila on yli 1500 ºC.

Kaoliini

Kaoliini eli posliinisavi on hyvin tulenkestävä: sen sulamispiste (sp.) on 1700ºC tai jopa korkeampikin ja se palaa valkeaksi. Sitä käytetään posliinin ja hyvän fajanssin valmistamiseen.

Kvartsi

Piidioksidin eli kvartsin käyttö tehostaa massassa veden haihtumista ja toisaalta vähentää kuivumisen sekä polton aiheuttamaa kutistumista. Myös esineiden muoto säilyy poltossa paremmin kvartsin suuren tulenkestävyyden ansiosta (sp. n.1700 ºC).

Maasälpä

Maasälpä vaikuttaa massoissa sulatus- ja laihdutusaineena. Sen sulaminen poltossa alkaa 1100 - 1200 ºC:n vaiheilla. Sulana se tunkeutuu veden haihtuessa syntyneisiin huokosiin ja sitoo kaoliini- ja kvartsihiukkaset toisiinsa. Samalla tuote tiivistyy.

Sirut ja samotti

Sirut ovat hienoksi jauhettua, eri vaiheissa rikkoutunutta keramiikkaa ja samotti on samoin jauhettua, poltettua, tulenkestävää keramiikkaa.

Lasiteraaka-aineet ja värit

Massaraaka-aineet samottia lukuun ottamatta sopivat myös lasitteen raaka-aineeksi. Lisänä käytetään boori- ja lyijy-yhdisteitä, joilla lasitteen sulamislämpötilaa ja lämpölaajenemista voidaan säätää. Väreinä käytetään pääasiallisesti metallioksideja.

 

Keraamisten tuotteiden valmistus

Massan valmistus

Keraamisten tuotteiden raaka-aineseoksia valmistettaessa sekoitetaan erilaisia savi- ja kaoliinilajeja, jotta saataisiin kulloinkin halutut massan ominaisuudet parhaiten syntymään. Raaka-aineseos jauhetaan hienoksi veden kanssa kuulamyllyissä. Lietteestä poistetaan magneettisesti väriä antavat rautahiukkaset ja se johdetaan suotopuristimeen, josta poistettavien massakakkujen kosteus on n. 23 %. Massakakut vaivataan perusteellisesti tyhjösuulakepuristimessa, jolloin massasta poistuu ilma ja samalla sen muovailtavuus paranee.

Valussa käytettävä raaka-aine on lietemäisessä muodossa. Puristustyössä tarvittavan massan vesipitoisuus on huomattavasti pienempi kuin muovausmassojen.

Keraamisten tuotteiden valmistuksessa voidaan käyttää seuraavia menetelmiä:

Konemuovauksessa ja valussa käytetään kipsimuotteja. Kipsillä on kyky imeä kosteutta koskettamastaan aineesta. Tämä ominaisuus edistää tuotteen kuivumista. Muotin irrottaminen käy helposti, koska keraaminen massa kutistuu aina jonkin verran kuivuessaan.

Keraamisten tuotteiden valmistus.jpg (603480 bytes)

Muovaus

Muovaamalla valmistetaan kaikki pyörähdyskappaleet (kupit, lautaset, kulhot, eristimet jne.). Muovaus tapahtuu yleensä automaatti- tai puoliautomaattikoneilla. Muotti kiinnitetään pyörivän pystyakselin päässä olevaan istukkaan. Muotin sisään laitetaan pala massaa ja koneen muovain painaa sen kipsimuotin seinämiä vasten. Lautasia muovattaessa muotti tekee laitasen sisäpinnan ja muovain ulkopinnan, kahvikupin valmistuksessa päinvastoin.

Keramiikkataiteilijat käyttävät käsityötaitoa vaativaa muovauspyörää eli dreijaa muovattavan kappaleen alustana ja tarvittavan pyörivän liikkeen aikaansaajana.

Valu

Valamalla valmistetaan kulmikkaita tai muuten monimuotoisia esineitä kuten myös hyvin massiivisia esineitä. Käytettävät kipsimuotit ovat joko yksi- tai moniosaisia. Yksipuolinen muotti antaa muodon esineen ulkopinnalle, kaksipuolinen molemmille pinnoille. Kipsimuotti täytetään valulietteellä, joka voidaan kaataa pois muotista sen jälkeen, kun muotin puoleinen osa on kovettunut veden imeydyttyä kipsiin. Näin tehdään mm. automaattisessa taloustavaravalussa. Kaksipuoliset muotit saavat olla täytettyinä, kunnes massa on saanut tietyn kiinteyden, jonka jälkeen tuote voidaan poistaa muotista. Saniteettiposliinit valetaan sekä yksipuolisiin että kaksipuolisiin muotteihin.

Puristus

Erilaisia puristusmenetelmiä käytetään mm. keraamisia laattoja, sähköteknistä posliinia ja tiiliä muovattaessa.

Kuivaus

Muotoilun jälkeen tuotteet kuivataan. Kuivaus tapahtuu lämminilmakuivaamoissa tai huoneilmakuivauksena avoimissa telineissä.

Lasitus

Lasituksella parannetaan tuotteen pinnan vedenpitävyyttä, puhdistettavuutta ja ulkonäköä. Talousesineisiin vaaditaan yleensä voimakaskiiltoinen ja kovapintainen lasite, koska sen tulee kestää naarmutusta, sisällön aiheuttamaa hankausta, pesuaineiden aiheuttamaa kemiallista vaikutusta ja konepesua. Lämpötilavaihtelut eivät saa aiheuttaa säröilyä lasitteeseen ja materiaalin on täytettävä elintarvikelain vaatimukset mm. myrkyttömyyden osalta.

Koristekeramiikkaan käytetään hyvin erilaisia ja -värisiä lasitteita koristevaikutelman aikaansaamiseksi. Kaikissa tapauksissa lasitteen koostumuksen tulee olla sellainen, että sen lämpölaajeneminen on samanlainen kuin lasituksen alla olevalla aineellakin, muutoin lasitus säröilee.

Polttamattomana lasitetaan yleensä kaikki paksuhkot ja massiiviset esineet kuten saniteettitavarat, ruukut, laatat jne. Tämä ns. raakalasitus suoritetaan joko kastamalla esine lasitteeseen tai ruiskuttamalla pintaan lasikerros. Raakalasitettuja tuotteita sanotaan myös kertapolttoisiksi. Korppulasituksella tarkoitetaan jo kerran poltetun lasittamattoman esineen lasittamista. Näin lasitetaan ohuet tuotteet kuten esimerkiksi kahvikupit. Korppulasitus tapahtuu lasituskoneissa ruiskuttamalla.

Poltto

Poltto tapahtuu pääasiassa jatkuvatoimisissa tunneliuuneissa. Myös jaksoittain toimivia uuneja on käytössä. Poltettavat esineet sijoitetaan joko sellaisinaan tai koteloissa vaunuihin, jotka kulkevat hitaasti uuni läpi. Poltto lujittaa esinettä, tekee sen vedenkestäväksi ja kiinnittää mahdollisen koristemaalauksen. Lasitteettomaksi jäävät sekä raakalasitetut tuotteet poltetaan vain kerran. Korppulasitteiset tuotteet poltetaan kahdesti. Jos lasitteen pinnalle halutaan koristemaalaus, tuote on poltettava vielä koristelun jälkeen.

Koristelu

Keraamisten tuotteiden koristeluun käytettävät värit ovat metalliyhdisteitä, koska niiden täytyy kestää hajoamatta korkeita lämpötiloja. Värejä voidaan käyttää joko massan tai lasitteen värjäämiseen.

Varsinainen koristelu voi olla

Kaikissa edellä mainituissa menetelmissä voidaan käyttää käsinmaalausta, ruiskumaalausta tai kumileimasinta.

Korppukoristelussa käytetään kuparipainoa, jossa kuparilaattaan kaiverretusta kuvasta otetaan silkkipaperille värivedos koristeesta ja siirretään korpulle. Uudempi korppukoristelumenetelmä on serisiirto, jossa käytetään valokuvaamalla valmistettua serikuvaa. Lasitteenalainen koristelu on erittäin kestävää, koska lasite suojaa sitä. Värivalikoima on sitä suppeampi, mitä korkeampia polttolämpötiloja käytetään, koska vain harvat värit kestävät muuttumatta korkeita lämpötiloja. Lasitteenpäällinen silokoristelu poltetaan n. 750 – 850 ºC:ssa ja siinä voidaan käyttää kaikkia värejä. Myös jalometallit kestävät kyseisen polton.

Tuotteet ja niiden ryhmittely

Keraamiset tuotteet ryhmitellään murtopinnan vedenimukyvyn mukaan. Huokoisten tuotteiden vedenimukyky on 1 - 20 %. Nämä tuotteet ovat aina läpikuultamattomia. Tiiviiden tuotteiden imukyky on alle 1 %. Ne voivat olla joko läpikuultavia tai läpikuultamattomia. Tuotteet voidaan jakaa myös käyttötarkoituksen mukaan talous- ja koristekeraamisiin, rakennuskeraamisiin sekä sähkökeraamisiin tuotteisiin.