glás s Napok 2007. október 26-27. Győr A ME Kerámia tmérnöki Tanszék k kutatási tevékenys és cserépipar Gömze szló tanszékvezet kvezető,, egyetemi docens Miskolci Egyetem Kerámia tmérnöki Tanszék Tel:(46)565-111/2377 és s (30)746-2714; Fax:(46)565-103 e-mail: -miskolc.hu http://keramia.uni-miskolc.hu
A Miskolci Egyetem bemutatása 1. MŰSZAKI TUDOMÁNYOK -Műszaki Anyagtudományi Kar -Műszaki Földtudományi Kar - Gépészmérnöki és Informatikai Kar 2. HUMÁN TUDOMÁNYOK - Állam és Jogtudományi Kar - Gazdaságtudományi Kar - Bölcsészettudományi Kar - Comenius Tanítóképző Főiskolai Kar - Bartók Béla Zeneművészeti Főiskolai Kar - Egészségügyi Főiskolai Kar
Az ME Kerámia- és Szilikátmérnöki Tanszék szolgáltatásai a tégla, és cserépipar OKTATÁS: - anyagmérnök BSc szilikáttechnológus - anyagmérnök MSc kerámia és szilikátmérnök - Kerpely Antal Doktori Iskola önálló PhD szakirány - Vállalatokhoz kihelyezett tanfolyamok KUTATÁS: - Vállalati K+F tevékenységek támogatása - Vállalati innovációs tevékenység támogatása - Pályázatokban közreműködés, mint konzorciumi tag (kutatóhely)
Vállalati K+F tevékenység támogatása ALAPKUTATÁSSAL: - Anyagszerkezeti és morfológiai vizsgálatok - Anyagtudományi vizsgálatok - Fizikai, matematikai, mechanikai, termikus és reológiai modellezés ALKALMAZOTT KUTATÁSSAL: - Tulajdonság-rendszer fejlesztés - Termékfejlesztés - Technológia fejlesztés - Gép és berendezés diagnosztika - fejlesztés
Vállalati innovációs tevékenység támogatása alkalmazott kutatással - Alapanyagok, mázak és adalékanyagok bevizsgálása - Keverékösszetételre receptek kidolgozása, termékfejlesztés - Technológiai műveletek és folyamatok vizsgálata, elemzése - fejlesztése -Technológiai gépek, berendezések diagnosztikai vizsgálata - méretezése
Alapanyagok és mázak bevizsgálása a., Anyagszerkezet jellemzése, ásványi összetétel meghatározása b., Apríthatósági és őrölhetőségi vizsgálatok c., Reológiai vizsgálatok d., Súrlódási és folyási vizsgálatok e., Szemcseméret (fajlagos felület) és szemcseszerkezeti vizsgálatok f., Tömörödési, zsugorodási vizsgálatok g., Száríthatósági, égethetőségi vizsgálatok h., Termoanalitikai vizsgálatok (DTA, TG, DTG, DSC) i., Keverékösszetételre receptek kidolgozása
A gyártott termék vizsgálata, fejlesztése a. Morfológiai vizsgálatok (SEM, EDS, WDS) b. Termikus vizsgálatok Fajhő, fázisátalakulások Hővezetés mérése (30x30x10 cm) 10 C T 80 C Meleg hajlítószilárdság Hősokkállóság javítása c. Makroszerkezeti vizsgálatok Pórusszerkezet vizsgálat Vízfelvétel, fagyállóság Adalékanyagok hatása d. Mechanikai vizsgálatok Keménység (mikro, makro), Kopásállóság Mechanikai szilárdság (nyomó, hajlító, húzó) növelése Ütésvizsgálatok e. Mázvizsgálatok Mázak, festékek tapadószilárdsága (Karcvizsgálat) Mázfejlesztés
Technológiai műveletek és folyamatok vizsgálata, fejlesztése a. Nyersanyag előkészítő műveletek vizsgálata optimalizálása b. Alakadás-technológiai műveletek vizsgálata - optimalizálása Lejátszódó folyamatok feltárása Sajtoló erők alakulásának mérése Alakító szerszámok geometriájának és anyagának hatása c. Szárítási vizsgálatok, száradási érzékenység meghatározása d. Hőkezelési, szinterelési technológiai műveletek vizsgálata - optimalizálása Hőeloszlás kimérése Füstgázelemzés Zsugorodás, izzítási veszteségek Anyagszerkezet, morfológia e. Finiselő műveletek vizsgálata - optimalizálása Csiszolás, polírozás, köszörülés, mázazás
Nyersanyag előkészítő műveletek vizsgálata, optimalizálása 35 30 BET-féle fajlagos felület [m 2 /g] 25 20 15 10 5 Dunántúli Dunántúli I. Dunántúli II. 0 0 20 40 60 120 240 Őrlési idő [perc] Az őrlési idő hatása egy dunántúli bányaagyag fajlagos felületének nagyságára
Nyersanyag előkészítő műveletek vizsgálata, optimalizálása Őrlési idő hatása az ásványi összetételre (Kelet-magyarországi szürke agyag) 70 60 50 Anyag (%) 40 30 20 10 0 38,4 36,1 22,8 23,5 23,8 20,8 Kvarc Muszkovit Albit 37,7 21,1 18,6 12,7 13,7 11,2 8,2 9 9,3 9,3 Illit 0 20 40 120 Örlési idő (perc) Az őrlési idő hatása egy kelet-magyarországi bányaagyag ásványi összetételére
CÉL: A ME Kerámia Közreműködés keverékösszetételek (receptek) kidolgozásában - TERMÉKFEJLESZTÉS A tégla-, és cserépipari termékek hő- és hangszigetelésének növelése a befoglaló geometriai méretek növelése nélkül úgy, hogy mechanikai szilárdsága és fagyállósága lehetőség szerint ne, vagy csak minimális mértékben csökkenjen. 0 L 70 mm Az Épületkerámia-ipari Vállalatnál (Gömze A.L. Péter Gy. Hartman T.) 1974-ben elvégzett vizsgálat. NME-Szilikátgépész csoport (Gömze-Szaladnya) 1978 kísérletekkel igazolta
A tégla és cserépipari termékek fejlesztése során ténylegesen elérni kívánt célok Az össz-pórustérfogatrfogat növelése a pórusok p geometriai méreteinek egyidejű csökkent kkentése mellett. Olyan pórusszerkezet p kialakítása, amelynek köszk szönhetően en a szárítás és égetés s energiakölts ltségei szintentarthatók esetleg csökkenthet kkenthetőekek (PÓRUSK RUSKÉPZŐ ADALÉKANYAGOK HASZNÁLATA)
Pórusképző adalékanyagok csoportosítása Természetes Mesterséges Ásványi eredetű Növényi eredetű Éghető (hőt termelő) Nem éghető Megújuló Nem megújuló Egyéb (ipari hulladékok)
A téglaiparban t leggyakrabban használt megújul juló pórusképző adalékok hatása a kiégetett kerámia cserép mikroszerkezetére re Fűrészpor Rizshéj Napraforgóhéj
A téglaiparban t leggyakrabban használt megújul juló pórusképző adalékok hatása a kiégetett kerámia cserép makroszerkezetére re Rizshéj Szénpor A bekeverési arány minden esetben 4 m% Rizshéj-sz szénpor keverék
A póruskp rusképző adalékanyagok hatása az extrudált termék k geometriai méretváltozására és s az izzítási veszteségre Préselési (nyers) átmérő [mm] 33,9 33,8 33,7 33,6 33,5 33,4 33,3 33,2 33,1 33 32,9 LS nyers d mm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Idő [min] (LS0) (LSL7) (LSN7) (LSN4) (LSF7) (LSR7) (LSF4) (LSR4) (LSP7) (LSP4) (LSL4) Tömegvesztés az égetés során 21,00 20,00 19,00 18,00 17,00 16,00 15,00 14,00 LS LOF wt% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 Darabszám (LS0) (LSL7) (LSN7) (LSN4) (LSF7) (LSR7) (LSF4) (LSR4) (LSP7) (LSP4) (LSL4)
A kiégetett tégla t (kerámia cserép) anyagszerkezete 4 m% rizshéjjal adagolt 4 m% napraforgó héjjal adagolt
A pórusmp rusméretek retek csökkent kkentésének nek lehetőségei A A póruskp rusképző adalékanyagok túlőrlése min 1 mm d min ŐRLÉSSEL nagy fajlagos felület letű alapanyag szemcseszerkezet előáll llítás és s alkalmazása a formázáshoz 50 nm d max 1 μm A A vákuum v csökkent kkentése, vagy megszüntet ntetése az extrudálás során A A formázási víztartalom v növeln velése
A víztartalom v növeln velésének korlátai Szárítás szabad levegőn (gyári keverék) / Drying in air(mix used by WT Zrt. plant) zsugorodás / shrikage Térfogatváltozás és pórustérfogat arány (%) /change of vol. and rate of vol. pores 100% 90% 80% 70% 60% 96,35% 96,10% 93,50% 92,32% 92,61% 91,32% vízzel kitöltött pórustérfogat / pore volume filled by water Térf ogatv áltozás /Vol. change (%) 90,65% 89,32% 85,87% 85,40% 85,22% 78,74% 77,67% 77,38% A v ízzel és szilárd szemcs.l kitöltött térf. arány /rate of pore v ol f illed by wat. and solid 50% 0 2 4 6 8 24 26 28 Idő / Time (h) Szárítás szárítószekrényben (gyári keverék) / Drying in Drying box (mix used by WT Zrt. plant) Térfogatváltozás és pórustérfogat arány (%) /change of vol. and rate of vol. pores 100% 90% 80% 70% 60% 93,46% 92,11% 90,13% 88,38% vízzel kitöltött pórustérfogat / pore volume filled by w ater Térfogatv áltozás /Vol. change (%) 87,10% 85,94% 81,47% 74,80% zsugorodás / shrinkage 85,29% 85,18% 84,77% 65,92% 65,76% 65,52% A v ízzel és szilárd szemcs.l kitöltött térf. arány /rate of pore v ol f illed by wat. and solid 50% 0 2 4 6 8 24 26 28 Idő / Time (h)
Az égetési hőmérsh rséklet hatása a tatai (65%) és beledi (35%) agyagkeverékb kből l készk szült kerámi miák porozitására ra (A.) és s nyomószil szilárdságára ra (B.) A B
Tégla- i alapanyagok szemcseméret csökkent kkentésének nek korlátai Őrlési idő hatása az ásványi összetételre (Kelet-magyarországi szürke agyag) 70 60 50 Anyag (%) 40 30 20 10 0 38,4 36,1 22,8 23,5 23,8 20,8 Kvarc Muszkovit Albit 37,7 21,1 18,6 12,7 13,7 11,2 8,2 9 9,3 9,3 Illit 0 20 40 120 Örlési idő (perc)
A kvarctartalom növelhetn velhetőségének vizsgálata A B A hozzáadott kvarcliszt mennyiségének nek hatása a tatai (65%) és beledi (35%) agyagkeverékb kből 1015 C-on készült kerámi miák k porozitására ra (A.) és s hajlítószil szilárdságára ra (B.)
A kvarcliszt viselkedése a magas víztartalmv ztartalmú téglaipari bányaagyagokbanb a: adszorpciós s rétegr b: kationok diffúzi ziós s rétege r m: a molekulák k száma a magban R 1 : a mag sugara R 2 : a kolloid részecske r sugara R 3 : a micella sugara [(SiO 2 ) m *nsio 2-3 *2(n-x)H + ]*2x*H +
Példák k a ME Kerámia tmérnöki Tanszék által előáll llított szubmikronos és nano pórusszerkezetű kerámi miákra
Innováci ciós s K+F együttm ttműködő partnereink a tégla- ban Baranya Tégla T Kft. Berényi Téglaipari Kft. CREATON Hungary Kft. Drayton Beaumont Kilns Ltd. Engineering Labor Wienerberger AG Hajdú Tégla Kft. Mályi Tégla Kft. Leier Magyarország g Holding ZRt. Tondach Magyarország ZRt. Wienerberger Téglaipari ZRt.
A kvarctartalom növelhetn velhetőségének vizsgálata Köszönöm m a figyelmet! szló uni-miskolc.hu 46/565-111/15 111/15-66 Miskolci Egyetem Kerámia tmérnöki Tanszék http://