BIOνανο

περιβάλλονπεριβάλλον

ΝΕΟΤΗΤΑ

ΕΠΙ Σ ΤΗ

ΜΗ

ΚΕΡΑΜΙΚΑύ α λ ο ιΤε

χνολ

ογία

ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ ΥΛΙΚΩΝ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝΙανουάριος 2012

«Τεχνολογία Κεραμικών Υλικών και Υάλων»

Το εξώφυλλο βασίζεται σε μία έμπνευση της Δρ. Νάνσυ Σαράντη η οποία επιμελήθηκε και το σχεδιασμό του

i

Πρόλογος

Τα άρθρα του Τόμου αυτού συγγράφτηκαν από τους φοιτητές του Τμήματος Μηχανικών Υλικών του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων. Είναι εργασίες που εκπόνησαν στα πλαίσια του μαθήματος «Τεχνολογία Κεραμικών Υλικών και Υάλων» το οποίο είναι επιλεγόμενο μάθημα του Δ’ έτους στο Πρόγραμμα Σπουδών. Η επιλογή των θεμάτων που ερεύνησε και ανέπτυξε η κάθε ομάδα ήταν από άρθρα (full articles) που έχουν δημοσιευτεί στο American Ceramic Society Bulletin. Οι φοιτητές είχαν στη διάθεσή τους μεγάλη σειρά από τεύχη του περιοδικού αυτού καθώς και πλήρη πρόσβαση στο Member Area του website της American Ceramic Society ώστε να μπορέσουν να συλλέξουν, με βάση το άρθρο που η κάθε ομάδα επέλεξε να μελετήσει, τις πληροφορίες που απαιτούνταν ώστε να παρουσιαστεί μια ολοκληρωμένη εργασία στο θέμα αυτό. Επίσης, κάθε ομάδα ενθαρρύνθηκε ώστε να νοιώθει απολύτως ελεύθερη και πέραν από το άρθρο που επέλεξε να μελετήσει, να εμπλουτίσει περεταίρω το πληροφοριακό υλικό που θα παρουσίαζε με κάθε άλλη δυνατή πληροφορία που μπορούσε να αντλήσει από οποιαδήποτε άλλη αξιόπιστη, επιστημονικά, πηγή.

Εκτός από τη συγγραφή του άρθρου με συγκεκριμένο format, δηλαδή ουσιαστικά σε μορφή camera-ready, η κάθε ομάδα, παρουσίασε δημόσια, ενώπιον ακροατηρίου όλων των φοιτητών όλων των ομάδων, το θέμα που μελέτησε σε διάλεξη 20 λεπτών.

Στον Τόμο αυτό συνολικά παρουσιάζονται 29 άρθρα-εργασίες τις οποίες συνέγραψαν 50 φοιτητές. Όπως φαίνεται και από τα περιεχόμενα, οι εργασίες καλύπτουν ένα ευρύτατο φάσμα της τεχνολογίας των κεραμικών υλικών, από τις πρώτες ύλες μέχρι τις πιο μοντέρνες εφαρμογές. Βιοϋλικά και Περιβάλλον είχαν την πρωτοκαθεδρία στις προτιμήσεις των φοιτητών. Όμως θέματα που άπτονται σε φαινομενικά πιο παραδοσιακές τεχνολογίες, όπως το τσιμέντο, αλλά και πιο σπάνιες εφαρμογές, όπως είναι η πυρηνική ενέργεια, τα συστήματα αμυντικής θωράκισης ή ακόμα και gadgets στα οποία εμπλέκονται τα κεραμικά, δεν απουσιάζουν από τον κατάλογο των εργασιών που παρουσιάζονται στον τόμο αυτό.

Ως επιβλέπων του μαθήματος αυτού θέλω να τονίσω ότι, βασικό κίνητρο του όλου εγχειρήματος ήταν η εξοικείωση των φοιτητών να έρχονται σε άμεση επαφή με μία αξιόπιστη πηγή στα κεραμικά υλικά, όπως είναι το επίσημο περιοδικό της κορυφαίας, επιστημονικά, επιστημονικής εταιρίας κεραμικών στον κόσμο, της American Ceramic Society. Επίσης, η συγγραφή μίας τετρασέλιδης περίληψης και η συγγραφή του Τόμου αυτού σύμφωνα με τα αυστηρά πρότυπα των Πρακτικών ενός Επιστημονικού Συνεδρίου καθώς και η εικοσάλεπτη παρουσίαση, επίσης σύμφωνα με τους αυστηρούς κανόνες ενός Επιστημονικού Συνεδρίου, ήταν μέσα στους μαθησιακούς στόχους. Τα νέα αυτά, για τους περισσότερους φοιτητές, στοιχεία, θεωρώ ότι απετέλεσαν ισχυρό κίνητρο ώστε στον Τόμο αυτό να εμφανίζονται τελικά υψηλής ποιότητας άρθρα, σαφώς μακράν καλύτερα από ότι μια απλή φοιτητική εργασία, τα οποία καλύπτουν πράγματι ένα ευρύ πεδίο της Τεχνολογίας των Κεραμικών Υλικών. Έτσι, από τη θέση του επιβλέποντος όλου αυτού το εγχειρήματος, οφείλω να ευχαριστήσω όλους τους φοιτητές-συγγραφείς του Τόμου αυτού οι οποίοι περιέβαλαν με θέρμη και ενδιαφέρον την προσπάθεια αυτή και έδωσαν τον καλύτερο εαυτό τους ώστε αυτός να υλοποιηθεί. Αν η νέα γνώση, η επιστημονική αλλά και αυτή της τεχνικής της συγγραφής, της άντλησης της αξιόπιστης πληροφορίας και της επαγγελματικής παρουσίασης, συνοδεύτηκε αφενός με ευχαρίστηση αφετέρου με εμπειρία που θα συνοδεύει όλη τη ζωή των νέων επιστημόνων που συμμετείχαν στην προσπάθεια, τότε το εγχείρημα πέτυχε απόλυτα.

Σ. Αγαθόπουλος

Ιωάννινα, Ιανουάριος 2012

ii

iii

Περιεχόμενα

σελ.ΠΡΩΤΕΣ ΥΛΕΣ & ΑΓΟΡΑ ΚΕΡΑΜΙΚΩΝ 1

Η κατάσταση των πρώτων υλών των κεραμικών το 2011 Α. Πολυμέρου

3

Η αγορά των κεραμικών υλικών στη Γερμανία E. Αθανασίου, Δ. Κωνσταντινίδου

7

ΜΕΘΟΔΟΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ 11

Προσέγγιση της μεθόδου εξώθησης κεραμικών με πλαστικοποιημένο πολυμερές Α. Κατσίκη

13

Ανάπτυξη βέλτιστου υαλώδους δοκιμίου για τη μέθοδο του slip casting Ε. Κόντος, Θ. Καλαθάς

17

ΒΙΟΫΛΙΚΑ 21

Βιοκεραμικά στον 21ο αιώνα Λ. Ι. Λαγαρή

23

Ταχεία προτυποποίηση: το μέλλον για τα βιοκεραμικά εμφυτεύματα N. Παπαδοπούλου - Φέρμελη, Ε. Γαλατά

27

Βιοκεραμικά στη σύγχρονη ιατρική: ατομική προτυποποίηση Μ. Σκαρογιάννη, Ε. Μαντζοπούλου

31

Θεραπείες ευαίσθητων δοντιών Ι. Eυθυμιάδη, Μ. Κάρκαλου, Μ. Τσιρώνη

35

Νανοϋλικά της ιστοτεχνολογίας για εμφυτεύσεις οστών Ε. Ζαφείρης, Γ. Ιωάννου

39

Νανοφασικά κεραμικά για βελτιωμένη μεταφορά φαρμάκων στο ανθρώπινο σώμα Θ. Σαγάνη, Ε. Σ. Γεωργιάδου, Α. Γιακαλή

43

ΝΑΝΟΫΛΙΚΑ 47

Νανοϋλικά, οφέλη και κίνδυνοι Ν. Τσούπρας, Γ. Τζαχρήστας

49

Εφαρμογή της νανοτεχνολογίας στην ενίσχυση του σκυροδέματος Μ. Τζόκα, Ε. Καραπάνου, Κ. Μέτσιου

53

ΣΥΝΘΕΤΑ ΥΛΙΚΑ 57

Σύνθετα υλικά κεραμικής μήτρας Α. Γιωτίτσα, Σ. Πελεκάνου, Μ. Σώτου

59

Κεραμικά μεταλλικής μήτρας Η. Παπακωνσταντίνου

63

iv

ΠΕΡΙΒAΛΛΟΝ 67

Τα κεραμικά υλικά στην πράσινη ανάπτυξη και στην οικολογία Κ. Μαυρίδου

69

Παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας με φωτοβολταϊκά στοιχεία Κ. Ράφτη

73

Κεραμικοί συλλέκτες καθαρής ενέργειας Β. Σπαής, Α. Σταύρου

75

Διαχείριση αποβλήτων με τη μέθοδο υαλοποίησης E. Σταμκοπούλου

79

Ανακύκλωση υάλων από οθόνες τηλεοράσεων Χ. Παπαναγιώτου

83

Κατασκευή υαλοκεραμικών από ιλύ ανοδικών οξειδωμένων αποβλήτων Γ. Δρούγκας

87

Προσρόφηση βαρέων μετάλλων Cd και Pb σε biofilm ακινητοποιημένου σε επιφάνειες υαλοκεραμικών υλικών Α. Σκαμνέλου

91

Τεχνολογίες συγκράτησης και ελάττωσης ρύπων: επικαλύψεις με TiO2 και βελτίωση συστάσεων στη βαριά βιομηχανία Α. Ευαγγέλου, Β. Γούσια

95

ΠΑΡΑΔΟΣΙΑΚΑ ΚΕΡΑΜΙΚΑ 99

Νέοι τύποι τσιμέντου με υψηλή αντοχή, ευκαμπτότητα, δυνατότητα αυτοεπιδιόρθωσης και μικρή εκπομπή CO2 κατά τη σύνθεσή τους Π. Τσινταβή, Ε. Πάσχου

101

Έλεγχος αντοχής σε χημικά προϊόντα και κηλίδωσης πλακιδίων πορσελάνης με απομίμηση πέτρας Σ. Καραλή, Ε. Καναβού

105

ΑΛΛΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ: ΠΥΡΙΤΙΟ, ΥΠΕΡΑΓΩΓΟΙ, ΠΥΡΗΝΙΚΑ, GADGET, ΑΜΥNΑ 109

Ημιαγωγοί πυριτίου και άλλων κεραμικών υλικών Α. Παπαδόπουλος, Α. Κυργιαζόγλου, Ε. Γερόπουλος

111

Κεραμικοί υπεραγωγοί Α. Καραδιάκος

115

Κεραμικά υλικά στην πυρηνική τεχνολογία παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας Δ. Μανίκας

119

Κεραμικά gadget Χ. Μυλωνάς, Δ. Στρατάκης

123

Ανάπτυξη, ενίσχυση και διαδικασία κατασκευής θωρακίσεων στρατού από κεραμικά υλικά Μ. A. Λάιος

127

Κατάλογος Συγγραφέων 131

1

ΠΡΩΤΕΣ ΥΛΕΣ &

ΑΓΟΡΑ ΚΕΡΑΜΙΚΩΝ

2

3

Η κατάσταση των πρώτων υλών των κεραµικών το 2011 Α. Πολύµερου

Τµήµα Μηχανικών Επιστήµης Υλικών, Πανεπιστήµιο Ιωαννίνων, 451 10 Ιωάννινα

an.pol@hotmail.com

Λέξεις κλειδιά: Πρώτες ύλες, Αγορά, Κατανάλωση, Οικονοµική ύφεση 1. Εισαγωγή Όπως και τα προηγούµενα τρία χρόνια, ο µεγαλύτερος παράγοντας που επηρεάζει τις αγορές των πρώτων υλών είναι η συνεχιζόµενη νωθρότητα των οικονοµιών των περισσοτέρων εθνών. Τα σχετικά υψηλά και αµετάβλητα επίπεδα ανεργίας, σε συνδυασµό µε τα σηµάδια µιας αβέβαιης σταθερότητας στους τραπεζικούς τοµείς αποτελεί τροχοπέδη στις επενδύσεις, το δανεισµό και την καταναλωτική δαπάνη.

Παρόµοιοι παράγοντες έχουν οδηγήσει σε υποχώρηση δαπανών των ΗΠΑ και της Ευρώπης πολλές από τις οποίες ήτανε συνδεδεµένες µε την ανάπτυξη της καθαρής ενέργειας και την πιο εντατική χρήση ορισµένων βασικών µετάλλων. Σε γενικές γραµµές, πάντως, οι τιµές των πρώτων υλών έχουν σταθεροποιηθεί κατά το τελευταίο έτος, εν µέρει λόγω της συγκρατηµένης ζήτησης, αλλά και επειδή οι εκτίναξη των τιµών σε κάποια προϊόντα δίνουν ένα κίνητρο να επεκταθούν οι εξορύξεις και οι αλυσίδες προµήθειας.

Ωστόσο, υπάρχουν και σπάνια ορυκτά αλλά και άλλων υλικών αποθέµατα που πάσχουν από την υψηλή ζήτηση, σε συνδυασµό και µε το χαµηλό αριθµό παραγωγών. Η USGS αναφέρει την εξάρτηση από τις εισαγωγές στις ΗΠΑ και πώς αυτή έχει αυξηθεί τα τελευταία 30 χρόνια. Το 1978 ήταν 100% εξαρτηµένη στις εισαγωγές για 7 µεταλλικά προϊόντα, ενώ το παραπάνω από 50% στις εισαγωγές 25 βασικών προϊόντων ορυκτών. Αυτό άλλαξε προς το χειρότερο στα τέλη του 2010 όπου οι εισαγωγές αντιστοιχούσαν στην προµήθεια πάνω από το ήµισυ της φαινοµενικής της κατανάλωσης σε 43 µεταλλικά προϊόντα και ήτανε 100% εξαρτηµένη από αυτά.

Σήµερα οι ΗΠΑ αποτελούν σηµαντικό εξαγωγέα για 19 βασικά προϊόντα και µέταλλα και ο αριθµός έχει παραµείνει σταθερός. Ωστόσο, οι τάσεις σε όλους τους τοµείς της εγχώριας οικονοµίας είχανε αντίκτυπο στα ποσοστά κατανάλωσης.

Παρόλα αυτά, σύµφωνα µε την USGS, το 2010 η αξία των ορυκτών των πρώτων υλών που παράγονται στις ΗΠΑ πήρε 9% αύξηση σε σχέση µε αυτήν του 2009, µε αποτέλεσµα οι εγχώριοι παραγωγοί ορυκτών να έχουν καλές επιδόσεις. 2. Λειαντικά Ο ανταγωνισµός από την Κίνα αναµένεται να συνεχιστεί µε µεγαλύτερο περιορισµό της παραγωγής τους στη βόρεια Αµερική. Οι αγορές τους επηρεάζονται σε µεγάλο βαθµό από τη δραστηριότητά τους στο µεταποιητικό τοµέα στις ΗΠΑ και έτσι, το 2009, υπήρξε ύφεση στον εν λόγω τοµέα που προκάλεσε µικρές µειώσεις στην παραγωγή τους. Στο τελευταίο τετράµηνο του 2009 άρχισε να αυξάνεται η παραγωγή και η κατανάλωσή τους και κατά συνέπεια η τιµή τους και αυτό συνεχίστηκε και το 2010. 3. Βωξίτης – Αλουµίνα Σχεδόν όλος ο βωξίτης που καταναλώνεται στις ΗΠΑ εξακολουθεί να εισάγεται και πάνω από το 90% µετατρέπεται σε αλουµίνα η οποία πηγαίνει σε πρωτογενή µεταλλουργία και το υπόλοιπο σε λειαντικά, χηµικά προϊόντα και πυρίµαχα υλικά. Λόγω νέων ορυχείων έχουµε

4

αύξηση στην παραγωγή κατά 6% το 2010 σε σύγκριση µε το 2009. Παρόλα αυτά, ο συνδυασµός νέων προµηθειών και µείωσης της τιµής οδήγησε σε 10% πτώση της τιµής.

4. Βόριο Η µέτρια οικονοµική ανάκαµψη το 2010 δηµιούργησε σταθερή αύξηση στην παραγωγή και κατανάλωσή του. Η ζήτηση για υαλοΰφασµα (πρωταρχικό του παράγωγο) αναµένεται να αυξηθεί κατά 23% έως το 2012, ενώ η κατανάλωσή του σε τοµείς υψηλής τεχνολογίας κατά 10% στη Βόρεια Αµερική και κατά 13% στην Ευρώπη επίσης το 2012.

Παρόλο που η κατανάλωσή του στην Κίνα µειώθηκε το 2009 εξαιτίας της οικονοµικής ύφεσης, ήταν αναµενόµενο να αυξηθεί στις εγχώριες βιοµηχανίες κεραµικών και γυαλιού. Επίσης, η ζήτηση για µονωτικά υλικά σε Ευρώπη και σε αναπτυσσόµενες χώρες είχε ως αποτέλεσµα την αύξηση της κατανάλωσής του στην παγκόσµια αγορά για αρκετά χρόνια. 5. Τσιµέντο Το 2010 το σύνολο παραγωγής του και ο όγκος πωλήσεών του προήλθε από τη χρήση του σε λιµάνια και τοιχοποιίες και έπεσε 45% κάτω από το ρεκόρ του το 2005. Στους τοµείς κατασκευών, που απαιτούν σηµαντικά ποσά σκυροδέµατος, οι δαπάνες τόνωσης είχαν µικρή επιρροή το 2009 και το πρώτο µισό του 2010. Από το 2008 εώς το 2010 έκλεισαν εγκαταστάσεις επ’ αόριστον λόγω διαµαρτυρίας των παραγωγών εξαιτίας της χαµηλής παραγωγής του.

Το 2010 ολοκληρώθηκε το πρωτόκολλο παραγωγής τσιµέντου για περιορισµό των εκποµπών του, το οποίο θα µείωνε σηµαντικά τα αποδεκτά όρια εκποµπών υδραργύρου. Τα όρια υδραργύρου θα δυσκολέψουν τις µονάδες να συνεχίσουν να καίνε ιπτάµενη τέφρα κατά τη διαδικασία κατασκευής εξαϋλωµένου άνθρακα. 6. Άστριοι Η οικονοµική ύφεση µείωσε τη χρήση άστριου για παραγωγή πλακιδίων και ειδών υγιεινής λόγω προβληµάτων στην αγορά εργασίας και έτσι η εγχώρια αγορά άλλαξε κατεύθυνση προς την αγορά υαλικών. Η χρήση του που αφορούσε κατοικίες και αυτοκίνητα παρέµεινε πεσµένη και έτσι, όπως το βόριο, η κατανάλωσή του προβλέπεται να αυξηθεί σταθερά. 7.Αργυραδάµαντα Οι χρήσεις του περιλαµβάνουν κατασκευές γυαλιού, σµάλτου, επιστρώσεις ράβδου, συγκόλληση και παραγωγή τσιµέντου. Οι τιµές του είναι υψηλότερες από αυτές του 2009 αλλά χαµηλότερες σε σχέση µε την κορύφωσή του το 2008. Το 2010 συνέχισαν την παραγωγή του που κάποιοι είχαν σταµατήσει το 2009, καθώς συµπεριλήφθηκε στις 14 πρώτες κρίσιµες ύλες δηλαδή ύλες µε υψηλό κίνδυνο ως προς τη δυνατότητα προµήθειάς τους. 8. Γάλλιο

Οι εισαγωγές που παρήχθησαν περισσότερο στις ΗΠΑ για κατανάλωση αποτιµήθηκαν σε περίπου $35 εκατοµµύρια το 2010. Το 99% της εγχώριας κατανάλωσης αντιπροσώπευε το αρσενικούχο γάλλιο και το νιτρίδιο του γαλλίου. Στο 2ο και 3ο τρίµηνο του 2010 οι τιµές του αυξήθηκαν απότοµα, ενώ και οι τιµές του χαµηλού βαθµού γαλλίου αυξήθηκαν σε Ευρώπη και Ασία από $650/kg σε $450/Kg στην αρχή του χρόνου και σε $610/kg µε $650/kg στις αρχές Οκτωβρίου.

Η χρήση του GaAs αυξήθηκε ραγδαία λόγω της άνθισης των πλουσίων σε δυνατότητες smartphones που χρειάζονται περισσότερο GaAs από ότι τα παλιά κινητά τηλέφωνα. Το 2010

5

η παγκόσµια πρωταρχική παραγωγή του εκτιµάται να είναι 106 µετρικούς τόνους δηλαδή 3,4% µεγαλύτερη από αυτή του 2009. 9. Γερµάνιο Το 2009 αποδυναµώθηκε η αγορά γερµανίου-µετάλλου και διοξειδίου του γερµανίου και έµεινε σχετικά απαράλλαχτη τους πρώτους µήνες του 2010. Αποστολές αναζήτησης εξόρυξής του ακυρώθηκαν από το 2007 έως το 2008 λόγω της παγκόσµιας επιβράδυνσης και µείωσης στην αγορά ψευδαργύρου το 2009. Η χρήση του σε τηλεοράσεις LED και ηλιακούς συλλέκτες αυξήθηκε κατά το πρώτο µισό του 2010, σε σχέση µε αυτή του 2009. Μάλιστα, αναγνωρίστηκε από την Ε.Ε. ως ένα από τα 14 πρώτες ύλες κρίσιµης σηµαντικότητας µε κριτήριο το επίπεδο παραγωγής του, το ποσοστό υποκατάστασης και ανακύκλωσης, αλλά και τα ρίσκα που υπάρχουν όσον αφορά στις πηγές προµήθειας. 10. Ίνδιο Το ίνδιο δεν ανακτήθηκε από τις εξορύξεις στις ΗΠΑ το 2010. Η παραγωγή ινδίου οξείδιου του κασσίτερου συνέχισε να είναι καταλύτης για την παγκόσµια χρήση, ενώ η πρωταρχική αξία του µεταλλικού ινδίου που καταναλώθηκε το 2010 ήταν $66 εκατοµµύρια. Το 2010 ανάκαµψε η τιµή του µετά από την ραγδαία κάθοδο του 2009. Στις ΗΠΑ η τιµή των παραγωγών ινδίου αυξήθηκε στα τέλη Ιανουαρίου και παρέµεινε σταθερή έως και τα µέσα Φεβρουαρίου. Παροµοίως, στην Ιαπωνία αυξήθηκε κατά 20% το 2010 καθώς και κατά 56% στην Κίνα µε αποτέλεσµα η Κινεζική κυβέρνηση να κόψει κατά 30% το ποσοστό εξαγωγής του. 11. Κυανίτες και σχετικά υλικά Η παγκόσµια ανάγκη για πυρίµαχα προϊόντα αυξήθηκε το τέταρτο τετράµηνο του 2009 και κατά τη διάρκεια του 2010. Με την ανάκτηση χάλυβα να συνεχίζεται, ο µουλίτης δέχτηκε αυξηµένο ενδιαφέρον κατά την αναζήτηση για αργιλοπυριτικά πυρίµαχα ορυκτά. Στις ΗΠΑ, στην Ευρώπη και στη νοτιοανατολική Ασία υπήρξε 60% έλλειψη στο βαθµό µουλίτη και σε συνδυασµό µε την τάση για µείωση εξόδων είχαµε ως αποτέλεσµα το ενδιαφέρον σε 60 µε 70 βαθµών µουλίτη στην Κίνα, άσχετα αν οι τιµές ήταν σε άνοδο και η µελλοντική διαθεσιµότητα δεν ήταν σίγουρη. 12. Λίθιο Το 2010 οι συνθήκες αγοράς του αυξήθηκαν καθώς και ο όγκος πωλήσεων για τους µεγάλους παραγωγούς κατά 30%. Παρόλα αυτά, ο ηγετικός παραγωγός λιθίου στη Χιλή µείωσε την τιµή του κατά 10%. Στην προσπάθεια να αυξηθεί η ποιότητα του για χρήση σε προηγµένες µπαταρίες µετακίνησης, η µόνη ενεργή εταιρία λιθίου στις ΗΠΑ επέκτεινε τις επιχειρήσεις της ώστε να συµπεριλαµβάνει µπαταρίες µε υδροξείδιο του λιθίου. 13. Μέταλλα της οµάδας λευκόχρυσου

Υπήρχε αυξηµένη ζήτηση για PGM σε όλα τα επίπεδα χρήσης του. Οι τιµές του λευκόχρυσου, παλλάδιου και του ροδίου κινήθηκαν ψηλότερα το πρώτο τετράµηνο του 2010 ενώ µειώθηκε στη µέση του χρόνου και ξανά αυξήθηκε προς το τέλος του. Μεγαλύτερη αύξηση τιµής του λευκόχρυσου και από το µεγαλύτερο του επίπεδο το 1981 υπήρξε στους πρώτους µήνες του χρόνου και παρέµεινε και για τον υπόλοιπο χρόνο. Στο ρουθήνιο, οι τιµές του αυξήθηκαν στη µέση του 2010, ενώ µετά πέσανε. Η µεγαλύτερη ζήτηση για αυτοκινούµενα αύξησε τη ζήτηση και για PGM, λόγω της χρήσης λευκόχρυσου στους καταλυτικούς µετατροπείς. Η αύξηση πώλησης αυτοκινήτων στην Ευρώπη είχε ως

6

αποτέλεσµα την αύξηση χρήσης λευκόχρυσου και παλλάδιου ενώ η µεγάλη διαφορά τιµής (ακριβότερος ο λευκόχρυσος) οδήγησε τους κατασκευαστές να χρησιµοποιούν περισσότερο το παλλάδιο. 14. Τάλκης και πυροφιλίτης Οι αγορές τάλκη στις HΠΑ παραµένουν σε χαµηλότερο επίπεδο από ότι πριν την ύφεση. Το 2010 περιορίστηκε η άνθηση στις πωλήσεις του λόγω αργής ανάκαµψης στις µεγάλες βιοµηχανίες, ενώ η αµερικανική παραγωγή τάλκη αυξήθηκε κατά 3-4% και οι πωλήσεις του κατά 9-10% σε σχέση µε αυτές του 2009. Επίσης, το 2010 ο Καναδάς και η Κίνα προµήθευαν περίπου 90% τάλκη στις ΗΠΑ. Οι εξαγωγές κατά 2% µε την Κίνα, την Κολοµβία, την Ινδονησία, τη Μαλαισία, το Μεξικό και τη Σιγκαπούρη ευθύνονται για το µεγαλύτερο µέρος της αύξησης αυτής. 15. Ταντάλιο Η φαινοµενική του κατανάλωση το 2010 στις ΗΠΑ αυξήθηκε περίπου κατά 150% απ’ ότι το 2009. Το ταντάλιο καταναλώθηκε κυρίως σε µορφή κραµάτων, σύνθετων, συνθετικών µορφών, ράβδων και µεταλλικής σκόνης. Οι πυκνωτές τανταλίου είναι υπεύθυνοι για περισσότερο από το 60% της χρήσης του. Η αξία του που καταναλώθηκε στις ΗΠΑ το 2009 εκτιµάται περίπου στα $127 εκατοµµύρια και αναµένεται να αυξηθεί στα $170 το 2010. 16. Τελλούριο Όλο και περισσότερο χρησιµοποιείται στην παραγωγή ηλιακών συλλεκτών βασισµένων σε κάδµιο ή τελλούριο. Το 2010 η εκτιµώµενη εγχώρια παραγωγή του έµεινε σταθερή σε σχέση µε το 2009, παρόλο που λεπτοµερείς πληροφορίες όσον αφορά την παγκόσµια κατανάλωσή του αναφέρουνε ότι υπήρξε αύξηση. Επίσης το 2010 η τιµή του αυξήθηκε λόγω της ζήτησης ηλιακών συλλεκτών. 17. Θάλλιο Αν και εµπεριέχονταν σε µεταλλεύµατα που εξορίστηκαν και κατεργάστηκαν στις ΗΠΑ δεν είχε ανακάµψει εγχωρίως από το 1981. Οι εφαρµογές του σε µέταλλα συµπεριλάµβαναν καρδιαγγειακές απεικονίσεις, εντοπισµό ακτινοβολιών γ, υπεραγωγούς υψηλής θερµοκρασίας, φακούς, πρίσµατα και παράθυρα για υπέρυθρο εντοπισµό. Το 2010 η τιµή του παρέµεινε σταθερή αφού η προµήθειά του συνέχιζε να είναι σφιχτή. Επίσης ο Μ.Ο. της τιµής για υψηλής καθαρότητας ράβδους και κόκκους αυξήθηκε κατά 4% µε αυτήν του 2009, ενώ είχε τριπλασιαστεί από το 2005. 18. Ζιρκόνιο

Οι αρχικές του χρήσεις περιλαµβάνουν κεραµικά, πυρίµαχα υλικά, εφαρµογές χυτηρίου, αδιαφανοποιητές, ενώ οι τελικές του χρήσεις περιλαµβάνουν λειαντικά, χηµικά, µεταλλικά κράµατα και επιστρώσεις ράβδων συγκόλλησης. Το 2010 η ζήτησή του για τις αρχικές του χρήσεις αυξήθηκε σηµαντικά και επέστρεψε στα επίπεδα του 2007. Η παγκόσµια παραγωγή του παραµένει αυξηµένη ελαφρά σε σχέση µε αυτή του 2009. Βιβλιογραφία P. Wray “State of raw materials”, Am. Ceram. Soc. Bull. 90 [60] 34 - 38 (2011).

7

Η αγορά των κεραµικών υλικών στη Γερµανία Ε. Αθανασίου,* ∆. Κωνσταντινίδου

Τµήµα Μηχανικών Επιστήµης Υλικών, Πανεπιστήµιο Ιωαννίνων, 451 10 Ιωάννινα *: eirini_ath@hotmail.com

Λέξεις κλειδιά: Κεραµικά, Τεχνολογία, Ανάπτυξη Όπως και σε πολλές άλλες χώρες, έτσι και η Γερµανική βιοµηχανία κεραµικών έπρεπε να αντεπεξέλθει στις δυσκολίες των τελευταίων χρόνων. Είδε πολύ από το µερίδιό της στην κατασκευή παραδοσιακών κεραµικών να µεταφέρεται στην Κίνα, την Ινδία, την Ινδονησία και το Βιετνάµ, µια στροφή των εσόδων που έγινε πιο έντονη µε τη συστολή της παγκόσµιας οικονοµίας. Καθώς η νέα χρονιά (2012) ξεκινά, η παγκόσµια οικονοµία δεν έχει µπει ακόµα σε τάξη και οι δουλειές στα τµήµατα της βιοµηχανίας µε χαµηλό προϋπολογισµό συνεχίζουν να µεταναστεύουν σε χώρες όπως η Κίνα, όπου ένας εργάτης κερδίζει 5% µε 10% του τυπικού µισθού του Γερµανού επαγγελµατία και κανένα από τα επιδόµατά του. 1. Η Γερµανική αγορά Η Γερµανία είναι µία από τις µεγαλύτερες σε πληθυσµό χώρες της Ευρώπης, η πολυπληθέστερη χώρα στην Ευρωπαϊκή Ένωση και κινητήρια δύναµή της, και µία από τις σηµαντικότερες βιοµηχανικές και ανεπτυγµένες χώρες του κόσµου [1]. Η οικονοµία της, είναι η µεγαλύτερη της Ευρώπης και η πέµπτη µεγαλύτερη παγκοσµίως. Είναι ίσως η µόνη ισχυρή οικονοµία της Ευρωζώνης η οποία καταγράφει ισχυρά θετικούς ρυθµούς οικονοµικής ανάπτυξης το 2011. Μετά από µια ήπια ύφεση στο δ΄ τρίµηνο του 2011 αναµένεται να ανακάµψει σταδιακά στο επόµενο έτος λόγω της αύξησης των εξαγωγών και της ανάκαµψης των επενδύσεων. Συγκεκριµένα, η Γερµανία αναµένεται να αναπτυχθεί 0,6% στο επόµενο έτος εξαιτίας της αναµενόµενης βελτίωσης στο παγκόσµιο εµπόριο. Τα κορυφαία εξαγώγιµα προϊόντα περιλαµβάνουν χηµικά, µηχανοκίνητα είδη, σιδερένια και ατσάλινα προϊόντα, µεταποιηµένα προϊόντα και ηλεκτρικά είδη. Οι µεγαλύτερες αγορές στις οποίες εξάγει η χώρα είναι οι Ηνωµένες Πολιτείες, η Γαλλία και η Ολλανδία [2].

Ακόµη, η Γερµανία είναι η δεύτερη µεγαλύτερη εξαγωγική δύναµη παγκοσµίως. Το 2011 και εν µέσω κρίσης στην ευρωζώνη, η γερµανική οικονοµία σηµείωσε θεαµατικά αποτελέσµατα. Οι γερµανικές εξαγωγές αυξήθηκαν και µειώθηκε το ποσοστό των ανέργων. Αυτό οφείλεται στο ίδιο το ευρώ, καθώς όσο το ευρώ, όσο και η «αξία» αυτού, ουσιαστικά αποτέλεσαν προϊόν, των επιµέρους εθνικών νοµισµάτων. Η γενετική αυτή ταυτότητα του ενιαίου νοµίσµατος, είχε ως αποτέλεσµα το ευρώ να είναι είτε υπερτιµηµένο (π.χ. Ελλάδα) είτε υποτιµηµένο (π.χ. Γερµανία) σε σχέση µε τα επιµέρους εθνικά νοµίσµατα. Έτσι η Γερµανία, βλέπει εδώ και µια δεκαετία, λόγω και της στασιµότητας των πραγµατικών µισθών, τις εξαγωγές της να εκτοξεύονται. Την ίδια όµως στιγµή τα πλεονάσµατα του ισοζυγίου πληρωµών της Γερµανίας, µεταφράζονται σε αντίστοιχα ελλείµµατα άλλων χωρών της Ευρωζώνης και ιδιαίτερα των περιφερειακών. Όµως η πολιτική λιτότητας που υιοθέτησε η µεγαλύτερη ευρωπαϊκή οικονοµία την τελευταία δεκαετία, σε συνδυασµό µε την έµφαση στις εξαγωγές, έφερε τη Γερµανία σε πλεονεκτική θέση έναντι των εταίρων της, προκαλώντας όµως ανισορροπία ανάµεσα στις χώρες του Βορρά και του Νότου. Εποµένως, λόγω της κρίσης που «χτυπά» το Νότο, η γερµανική ανάπτυξη εκτιµάται πλέον ότι θα είναι παρελθόν το 2012, καθώς το 25% των εξαγωγών της κατευθύνεται σε Ιταλία, Ισπανία, Ιρλανδία και Ελλάδα, ενώ οι καθαρές επενδύσεις στη γερµανική βιοµηχανία είναι πλέον οριακές [3].

8

2. Η εξέλιξη της Γερµανικής βιοµηχανίας και τεχνολογίας O Rainer Telle, πρόεδρος της Deutsche Keramische Gesellschaft επί τέσσερα χρόνια, καθώς και ο Lars Schnetter, µηχανικός ανάπτυξης την Ceram Tec-ETTEC GmbH και µέλος της Αµερικανικής Κοινότητας Κεραµικών, θεωρούν ότι η ανάκαµψη της γερµανικής οικονοµίας είναι σίγουρη, καθώς η οικονοµία της χώρας ανέκαµψε σηµαντικά τα τελευταία χρόνια. Η τεχνολογία εξελίσσεται συνεχώς µε τη παραγωγή ολοένα και πιο εξελιγµένων και πρωτότυπων υλικών.

Η γερµανική βιοµηχανία κατάφερε να επιτύχει πολλά στους τοµείς των κεραµικών και έτσι µπορεί κάλλιστα να ασχοληθεί και να ηγηθεί και σε πολλούς άλλους τοµείς κεραµικών όπως π.χ. µπαταρίες, γυάλινα κεραµικά για οδοντικά εµφυτεύµατα, βιοϋλικά κ.α., καθώς διαθέτει και τις κατάλληλες υποδοµές και το κατάλληλα εκπαιδευµένο και καταρτισµένο προσωπικό. Επί προσθέτω, οι Γερµανοί στρέφονται σε κερδοφόρες εφαρµογές που σχετίζονται µε την ενέργεια και τη διάθεση αποβλήτων.

Ένας άλλος λόγος που έχει συµβάλλει κατά το µέγιστο στην πρόοδο της γερµανικής βιοµηχανίας είναι και οι επιδοτήσεις που δίνονται κάθε τόσο για τις έρευνες που γίνονται από διάφορες εταιρίες πάνω στην εξέλιξη των τρόπων παρασκευής και γενικά των κεραµικών.

Ο Stephen Freiman, διακεκριµένο µέλος της ACerS και πρώην διευθυντής του Τµήµατος Κεραµικής του NIST, εξηγεί ότι ο λόγος που η γερµανική κυβέρνηση επιδοτεί τέτοιου είδους έρευνες πάνω στη συνεκτικότητα υψηλών θερµοκρασιών είναι ότι διανέµουν ενέργεια και ηλεκτρική τάση χωρίς ιδιαίτερο κόστος και µε αυτό το πρόγραµµα µπορούν να κατασκευάσουν κεραµικά υλικά.

Ο Michael J. Hoffmann, ο οποίος ηγείται του Ινστιτούτου Κεραµικής των Μηχανολόγων Μηχανικών στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο Karlsruhe και είναι µέλος του ∆ιοικητικού Συµβουλίου της ACerS, µας παραθέτει κάποια ονόµατα ινστιτούτων, τα οποία λαµβάνουν κρατική επιχορήγηση. Αυτά είναι τα εξής: • η Ένωση Helmholtz των Γερµανικών Ερευνητικών Κέντρων, το οποίο αναλαµβάνει

προγράµµατα όπως: ‘Νανοµίκρο: Επιστήµη, Τεχνολογία, Σύστηµα και ‘Προηγµένη Μηχανολογία Υλικών,’

• τα Ινστιτούτα Fraunhofer , αναλαµβάνουν εφαρµοσµένες έρευνες οι οποίες χρησιµοποιούνται άµεσα από ιδιωτικές και δηµόσιες επιχειρήσεις, και

• η Κοινότητα Max Planck, που επικεντρώνεται κυρίως σε βασικές έρευνες. Μετά από όλες αυτές τις επιχορηγήσεις, τα βιοµηχανικά προγράµµατα προσφέρουν

‘δεύτερη πηγή’ οικονοµικών πόρων. Η βιοµηχανία δεν σε πληρώνει αµέσως. Είναι ακόµα ένα δηµοσίως χρηµατοδοτηµένο πρόγραµµα, πάνω σ’ ένα συγκεκριµένο θέµα. Αλλά, µία πρόταση συντάσσεται κυρίως από τον βιοµηχανικό εταίρο και µετά υποβάλλεται στο Υπουργείο Παιδείας και Ερευνών. Όταν µία πρόταση εγκρίνεται, η χρηµατοδότηση από την κυβέρνηση µπορεί να αποζηµιώσει µέχρι και το 40% των επενδύσεων στη βιοµηχανία και το 100% των πανεπιστηµιακών δαπανών.

Οι αιτήσεις για επιχορηγήσεις µπορούν να ακολουθήσουν είτε µία προσέγγιση από πάνω προς τα κάτω (απαντήσεις σε τηλεφωνήµατα για προτάσεις πάνω σ’ ένα συγκεκριµένο θέµα), ή µία προσέγγιση από κάτω προς τα επάνω (η οποία επιτρέπει σ’ αυτούς που ψάχνουν επιδοτήσεις, να ζητήσουν χρηµατοδότηση για νέα προϊόντα για τα οποία η αγορά έχει ξεκάθαρους ορισµούς).

Αυτή η φιλοσοφία έρευνας και η δοµή, αποτελούν τα θεµέλια για τις επερχόµενες εξελίξεις στη βιοµηχανία των κεραµικών. Οι εταιρίες των Ηνωµένων Πολιτειών θα πρέπει να έχουν υπ’ όψιν τους ότι και οι ίδιες µπορούν να έχουν πρόσβαση σ’ αυτή τη στήριξη, αρκεί να συµµετάσχουν σε µια κοινοπραξία µε ένα Γερµανό εταίρο.

Ο Γερµανικός Οργανισµός Ερευνών έχει ευνοήσει τέτοιες συνεργασίες µε τις Ηνωµένες Πολιτείες. Υπάρχουν ανοιχτά προγράµµατα για τους Γερµανούς που κάνουν αιτήσεις, αλλά φυσικά και για όσους από τις Ηνωµένες Πολιτείες ενδιαφέρονται να γίνουν συνέταιροι,

9

καθώς υπάρχει µεγάλος ανταγωνισµός µε το δυτικό κόσµο, µε χώρες όπως η Γαλλία, η Μεγάλη Βρετανία, οι Ηνωµένες Πολιτείες και η Ιαπωνία. Υπάρχουν πολύ δυνατές βιοµηχανίες που τώρα θα έπρεπε να ενωθούν, δηµιουργώντας ένα φράγµα ενάντια στις χώρες µε χαµηλό ρυθµό βιοµηχανικής ανάπτυξης.

Σύµφωνα µε τον Rainer Telle η Ιταλία είναι ο πιο σηµαντικός πελάτης της Γερµανίας στις πρώτες ύλες. Η Γερµανία πουλάει 5 εκατοµµύρια τόνους αργιλικών ορυκτών στην Ευρώπη και την Ασία. Είναι ένας από τους µεγαλύτερους προµηθευτές αργίλου στον κόσµο, µετά τις Η.Π.Α. Οι Ιταλοί αγοράζουν αυτές τις πρώτες ύλες και πουλάνε πλακίδια τοίχου.

Ο µεγαλύτερος κατασκευαστής κεραµικών στη Γερµανία, δεν είναι απλά µια εταιρία κεραµικών. Είναι η Bosch. ‘Παράγει από µόνη της περισσότερα κεραµικά απ’ ότι οποιαδήποτε άλλη εταιρία’ λέει ο Michael Hoffmann.

Τι είναι αυτό που θα πρέπει να έχουν υπ’ όψιν τους οι Εταιρίες των Ηνωµένων Πολιτειών που ενδιαφέρονται να συµµετάσχουν σε κοινοπραξίες ή στο διεθνές εµπόριο, αναφορικά µε τη Γερµανική βιοµηχανία κεραµικών;

Οι Γερµανοί είναι πολύ καλοί στο να µεταφέρουν την επιστήµη των υλικών στην επεξεργασία. Η επικοινωνία ανάµεσα στους επιστήµονες των υλικών και τους µηχανικούς εφαρµογών επεξεργασίας, είναι αρκετά καλή, σύµφωνα µε τον Telle. Για παράδειγµα, στη βιοκεραµική, υπάρχει καλή συνεργασία ανάµεσα στα νοσοκοµεία και τους εργολάβους στην έρευνα και τη βιοµηχανία. Ο Telle πιστεύει ότι αυτό µπορεί να βοηθήσει τους ερευνητές και τους κατασκευαστές των Ηνωµένων Πολιτειών, οι οποίοι αξιολογούν την αγορά για προϊόντα που αφορούν µελλοντικές κοινοπραξίες. Ένας άλλος τοµέας για ευκαιρίες, είναι η παραγωγή δύστηκτων µετάλλων, καθώς υπάρχει εξαιρετική πρόοδος πάνω στη διάβρωση και τις ιδιότητες υψηλής θερµότητας, λέει ο Telle.

Η Γερµανία στρέφεται, επί προσθέτως, και στην ανάπτυξη υποµικροµετρικών ή νανο-κρυσταλλικών υλικών µε νέες προηγµένες ιδιότητες υλικών για τη βιοµηχανία προστατευτικών ενδυµάτων και θωρακίσεων, αφού αυτά τα υλικά παρέχουν πιο υψηλή αντοχή, σκληρότητα και ανθεκτικότητα στα χηµικά απ’ ότι τα συµβατικά υλικά. Βελτιώνοντας την ενδυµασία και την αντοχή στη διάβρωση των προϊόντων, µειώνεται το κόστος ένδυσης σε εγκαταστάσεις όπως σταθµούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, τα σιδηρουργεία και την εξορυκτική βιοµηχανία. Πολλά δισεκατοµµύρια δολάρια απαιτούνται κάθε χρόνο µόνο στη Γερµανία, για να συµψηφιστούν οι συνέπειες από την ένδυση. Έτσι αυτά τα νέα υλικά εξασφαλίζουν µαζική βελτιωµένη ένδυση αντοχής και ανθεκτικότητα στη διάβρωση.

Η προσέγγιση της Γερµανίας στις ιδιωτικές και δηµόσιες συνεργασίες, ευνοεί και µία άλλη δυνατότητα: να µοιραστεί η γνώση ανάµεσα στα πανεπιστήµια, τα ινστιτούτα ερευνών και τη βιοµηχανία συχνά σε διεθνή κλίµακα. Ο Kailer της Fraunhofer, θεωρεί τη ‘µεταφορά γνώσης από τα ινστιτούτα ερευνών στις Γερµανικές βιοµηχανίες µε σκοπό να κατανοήσουν τα νέα προϊόντα και τις ενισχυµένες λειτουργικότητες’ και τη ‘στενή συνεργασία των κατασκευαστών και καταναλωτών των κεραµικών σε όλη την Ευρώπη και συνεπώς παγκόσµια εµπορευµατοποίηση των προϊόντων υψηλής ποιότητας’ ως τα µεγαλύτερα ανταγωνιστικά πλεονεκτήµατα της γερµανικής βιοµηχανίας κεραµικών, στην παγκόσµια αγορά.

Καθώς ξεκινά η νέα χρονιά, θα είναι ενδιαφέρον να δούµε πως αυτή η δέσµευση για παγκόσµια αλληλεπίδραση και συνεργασία βοηθά να προωθηθούν οι νέες τάσεις στη βιοµηχανία των κεραµικών, στη Γερµανία και παραπέρα.

3. Πόροι του εξωτερικού εµπορίου Εκτενείς πόροι είναι διαθέσιµοι και από τις δύο πλευρές του Ατλαντικού, ώστε να στηριχτεί το Γερµανο-Αµερικανικό διεθνές εµπόριο, οι εµπορικές συναλλαγές και οι κοινοπραξίες. Αν µία εταιρία ενδιαφέρεται να δραστηριοποιηθεί επιχειρηµατικά στη Γερµανία ή να εδραιώσει

10

µία εµπορική σχέση µε κάποια εταιρία Γερµανικών κεραµικών, αυτά τα υλικά µπορούν να βοηθήσουν στη δηµιουργία ενός επιχειρηµατικού σχεδίου γι’ αυτή την ακµάζουσα αγορά.

Η Υπηρεσία Εµπορίου των Η.Π.Α., τµήµα του Υπουργείου Εµπορίου, έχει εκδώσει το ‘Κάνοντας ∆ουλειές στη Γερµανία: 2010 Εγχώριος Εµπορικός Οδηγός για Αµερικανικές Εταιρίες’. ∆ιατίθενται στο διαδίκτυο σε µορφή pdf, ο 89-σέλιδος εµπορικός οδηγός που καλύπτει τα βασικά, ώστε να δραστηριοποιηθεί κάποιος επιχειρηµατικά στη Γερµανία, µία επισκόπηση του πολιτικού και οικονοµικού περιβάλλοντος, κανόνες εµπορίου πληροφορίες για κορυφαίους τοµείς των Αµερικανικών εξαγωγών και επενδύσεων καθώς και συµβουλές για την πώληση Αµερικανικών προϊόντων και υπηρεσιών. Μπορείτε να βρείτε την αναφορά στο www.buyusa.gov/germany/en/doingbusinessgermany2010.pdf στην ιστοσελίδα BuyUSA.gov. Η ιστοσελίδα επίσης περιέχει ένα ηµερολόγιο µε Γερµανικές εµπορικές εκθέσεις και εκδηλώσεις και παρέχει µία διαδικτυακή φόρµα, που µπορεί να χρησιµοποιηθεί προς αναζήτηση έρευνας συγκεκριµένης αγοράς στη βιοµηχανία της Γερµανίας. Οι αναφορές, καλύπτουν σχεδόν τέσσερις ντουζίνες θέµατα, ανάµεσα στα οποία οι µηχανισµοί αγοράς ιατρικής και οδοντιατρικής, µικρο- και νανο-κατασκευές, διάφορα εξαρτήµατα της αυτοκινητοβιοµηχανίας, της ροµποτικής και της αγοράς αυτοµατοποίησης.

Το οµοσπονδιακό Υπουργείο Οικονοµικών της Γερµανίας (www.zoll.de) παρέχει διάφορους Αγγλόφωνους επιχειρηµατικούς οδηγούς, όπως ένα 36-σέλιδο βιβλιαράκι για την κρατική Τελωνειακή ∆ιοίκηση που καλύπτει τέτοια θέµατα όπως η συλλογή ειδικών φόρων κατανάλωσης και η επιτάχυνση του εκτελωνισµού των προϊόντων. Το υπουργείο επίσης διαθέτει έναν Αγγλόφωνο, διαδικτυακό οδηγό µε συχνές ερωτήσεις (www.zoll.de/english_version/faq/b0_customs_procedures/index.html) που σχετίζονται µε τελωνειακές διαδικασίες και διακίνηση εµπορικών προϊόντων. Τέλος, το προσωπικό των κρατικών τµηµάτων ∆ιαχείρισης Γνώσης και Τελωνειακών Πληροφοριών µπορεί να απαντήσει σε ερωτήσεις που αφορούν στον εκτελωνισµό, µέσω τηλεφώνου (011 49 351 44834-530), fax(011 49 351 44834-590) ή email (enquiries.english@zoll.de). Πληροφορίες µέσω τηλεφώνου, διατίθενται ∆ευτέρα-Παρασκευή από 8.00π.µ. έως 5.00µ.µ. ώρα Κεντρικής Ευρώπης, η οποία είναι 6 ώρες µπροστά από την Ανατολική Ώρα.

Βιβλιογραφικές αναφορές [1] A. Talavera, R. B. Hecht, “German ceramics market”, Am. Ceram. Soc. Bull. 90 [1] 30-34 (2011). [2] www.capital.gr [3] www.tanea.gr

11

ΜΕΘΟ∆ΟΙ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ

12

13

Προσέγγιση της µεθόδου εξώθησης κεραµικών µε πλαστικοποιηµένο πολυµερές

Α. Κατσίκη

Τµήµα Μηχανικών Επιστήµης Υλικών, Πανεπιστήµιο Ιωαννίνων, 451 10 Ιωάννινα

antigonoukats@hotmail.gr

Λέξεις κλειδιά: Μέθοδος εξώθησης, Κεραµικά, Πολυµερές, Πλαστικότητα, Ροή Για την ανάπτυξη της κεραµικής τεχνολογίας εξώθησης απαιτείται η καλύτερη κατανόηση των µηχανισµών µικροκλίµακας του πολυµερούς της ροής εξώθησης. Για την ποσοτικοποίηση των πλαστικών ιδιοτήτων του εξωθηµένου προϊόντος, χρειαζόµαστε πειραµατικές µεθόδους κάτω από συνθήκες διάτµησης και επεκτατικής ροής.

Η τεχνική της εξώθησης εξαρτάται από ένα προωθούµενο υλικό ικανό να παραµορφώνεται πλαστικά για την επιτυχία του. Σε αντίθεση µε άλλες µεθόδους, όπως η συµπίεση σκόνης και η χύτευση αιωρήµατος, η µέθοδος της εξώθησης είναι ελάχιστα κατανοητή ως επιστήµη. Το πλαστικό κεραµικό σώµα είναι πολύπλοκο στη δοµή και οι µηχανισµοί πλαστικής παραµόρφωσης είναι σύνθετοι.

Πολυάριθµες εργασίες στον τοµέα των κεραµικών έχουν αναφερθεί µε εµπειρικό τρόπο στο βαθµό πλαστικότητας των κεραµικών. Κατά καιρούς δηµοσιεύθηκαν σηµαντικές αναφορές οι οποίες βοήθησαν στο να επανεξεταστούν θεµελιώδεις έννοιες, καίρια ερωτήµατα και αναλύσεις ώστε να αποκτηθούν πιο στοιχειώδεις γνώσεις.

Ο θεµελιώδης περιορισµός στις αναλύσεις της µεθόδου εξώθησης ήταν η απουσία πραγµατικών ποσοτικών ιδιοτήτων ροής και o ανεπαρκής χαρακτηρισµός των πολύπλοκων εξωθηµένων σωµάτων. Οι εξελίξεις της µεθόδου εξώθησης κεραµικών στη βιοµηχανία προήλθαν περισσότερο από τη µηχανική παρατήρηση και φαντασία παρά από την κατανόηση της βασικής επιστήµης.

1. Πλαστικότητα και ευπλαστότητα Αν και τα πρώτα κεραµικά εµπλέκονταν µε πλαστικό πηλό και η πλαστικότητα περιγράφεται στη βιβλιογραφία των κεραµικών για περισσότερα από εκατό χρόνια, παραµένει ένα θέµα ελάχιστα κατανοητό.

Τοπολογικά, η πλαστικότητα είναι η ικανότητα ενός σώµατος να αλλάξει τη µορφή του οριστικά µε συνεχή τρόπο, χωρίς αλλαγή του όγκου του. Πρακτικά, είναι η δυνατότητα να το κάνει αυτό χωρίς τη δηµιουργία διαρθρωτικών ασυνεχειών ή θραύσης. Η αλλαγή του σχήµατος δεν πρέπει να προκαλεί επιζήµιες αλλαγές στην µικροδοµή, όπως τον υπερβολικό προσανατολισµό των σωµατιδίων, την αποστράγγιση των υγρών ή άλλη ανακατανοµή των συστατικών που έχουν ως αποτέλεσµα µια σηµαντική απώλεια της ικανότητας να παραµορφωθεί πλαστικά. Το παραµορφωµένο υλικό πρέπει να είναι σταθερό, και θα πρέπει ελαστικά να διατηρεί το νέο σχήµα του.

Οι έννοιες της ευπλαστότητας και το εύρος λειτουργίας έδωσαν προστιθέµενες διαστάσεις στην έννοια της πλαστικής συµπεριφοράς. Η ευπλαστότητα περιγράφει την αντίδραση του σώµατος σε µια αλλαγή στην πλαστική παραµόρφωση. Το εύρος λειτουργίας είναι η ευαισθησία σε µια αλλαγή στη σύνθεση των µιγµάτων. Για την ευπλαστότητα απαιτείται σηµαντική πλαστική παραµόρφωση χωρίς θραύση. Ο συντελεστής ευπλαστότητας, είναι η ειδική εργασία εισαγωγής (ονοµαστικά τάση διαρροής) που προκαλεί αστοχία.

14

Εικ. 1. Το πλαστικό κεραµικό σώµα µετά την ανάµιξη είναι συνήθως ακόρεστο. Στην κάννη

εξώθησης, η διάτµηση και η ενοποίηση µπορεί να κάνουν τα εσωτερικά κενά να καταρρεύσουν και να προσανατολιστούν τα µόρια δηµιουργώντας ένα εξωθηµένο προϊόν που είναι χαµηλότερου ειδικού όγκου και διαχωρίζεται µε τα προσανατολισµένα µόρια που διευκολύνουν τη διατµητική ροή.

Η ευπλαστότητα εξαρτάται τόσο από το υλικό όσο και από τη διαδικασία, η οποία µε

την σειρά της εξαρτάται από τις ατέλειες. Το µέγεθος της κατανοµής καθορίζει την µέγιστη παραµόρφωση πριν από τη θραύση. Συνεπώς, η πλαστικότητα είναι µια ιδιότητα των υλικών.

Ο βαθµός κορεσµού των πόρων (DPS) για ένα σύστηµα σωµατιδίων ορίζεται ως ο όγκος του υγρού σε σχέση µε τον όγκο των διάκενων στα υπερπλήρη σωµατίδια. Η αναστολή µπορεί να θεωρηθεί ότι αποτελεί υπερκορεσµένο σύστηµα (DPS>1) που αποτελείται από σωµατίδια και συσσωµατώµατα τα οποία είναι διασκορπισµένα σε ένα υγρό. Ένα πλαστικό κεραµικό σώµα παρασκευάζεται συνήθως ακόρεστα µε υγρό (DPS

15

εκείνο το οποίο δηµιουργεί τριχοειδή ισοστατική θλιπτική τάση κατά µήκος των εξωτερικών επιφανειών. Έτσι δηµιουργείται τάση επαφής σε όλο το δίκτυο όταν το σώµα είναι σε ελεύθερη ισορροπία. Αυτό οδηγεί σε µια τάση διαρροής για το σώµα, όπου το υγρό δεν στραγγίζει και ως εκ τούτου, διατηρεί σταθερό όγκο.

Ο ειδικός όγκος, οι δοµές και οι φέρουσες ιδιότητες του δικτύου σωµατιδίων ενός προϊόντος εξώθησης διέπονται εν µέρει από τη χηµική λύση. Αυτές οι παράµετροι εξαρτώνται επίσης από το φυσικό διάστηµα και το σχήµα ενός αναµίξιµου πολυµερούς που διέπονται από το µοριακό βάρος του. Το πολυµερές παρέχει σηµαντικά πλεονεκτήµατα επειδή οι ιδιότητες του διαλύµατος του πολυµερούς δεν είναι ανεξάρτητες από το δίκτυο σωµατιδίων που διαποτίζεται καθώς ούτε και από την διαδικασία ανάµιξης.

Εικ. 2. Κατά τη διάρκεια της εξώθησης, το πραγµατικό ποσοστό διάτµησης µεταξύ των

σωµατιδίων διαχωρισµού είναι διαφορετικό από το προφανές ποσοστό του µαζικού υλικού. Οι ιδιότητες µεταξύ αυτών των δύο ποικίλλουν σηµαντικά.

Το αποτέλεσµα είναι ένα πολύπλοκο σύνθετο σωµατίδιο. Η πολυπλοκότητα γίνεται

ιδιαίτερα εµφανής κατά την εξέταση και συγκρίνοντας εγγενείς ιδιότητες ενός πολυµερούς διαλύµατος λεπτού υµενίου µε τις ιδιότητες των πολυµερών µεταξύ των σωµατιδίων. Μια σηµαντική λειτουργία του αναµίξιµου πολυµερούς είναι να αυξηθεί η ελαστικότητα και αντοχή του προϊόντος εξώθησης. Το πολυµερές αυξάνει την ανθεκτικότητα του πλαστικού σώµατος, καθιστώντας το πιο ανθεκτικό στη θραύση, αυξάνοντας την ποσότητα του έργου που απαιτείται για να ξεκινήσει µια ρωγµή παραµορφώνοντας το πλαστικό σώµα κάτω από συγκεκριµένες συνθήκες.

Οι ιδιότητες του διαλύµατος του πολυµερούς, µετρούµενες σε χιλιοστά του κενού µεταξύ των οµόκεντρων κυλίνδρων ενός κοινού ρεοµέτρου, διαφέρουν από τις ιδιότητες του λεπτού φιλµ στον υποµικροµετρικό χώρο µεταξύ των µορίων στο σώµα. Υπάρχουν πολλές αιτίες αυτής της διαφοράς:

Πολυµερική αποικοδόµηση: Υψηλές διατµητικές τάσεις των σωµατιδίων συσσωρευµένες στο περιβάλλον, σπάνε το πολυµερές σε τµήµατα χαµηλού µοριακού βάρους που µπορούν να διακλαδιστούν και να προσροφηθούν σε σωµατίδια. Η πολυµερική αποικοδόµηση αυξάνει µε το µοριακό βάρος, τη συγκέντρωση και µε τα στερεά φόρτωσης.

Πολυµερική διάπλαση: ∆εδοµένου ότι το πολυµερές περιορίζεται σε κλίµακα ανάλογη µε την ακτίνα της περιστροφής του, το σχήµα του γίνεται λιγότερο ποικίλο. Η διάπλαση προκαλεί το υγρό να γίνει ελαστικό και να αναπτύξει τάση διαρροής.

Προσρόφηση πολυµερών: Η πολυµερική προσρόφηση γεφυρώνει τα σωµατίδια και προκαλεί κροκίδωση αυτών που αυξάνουν το όριο διαρροής του συστήµατος. Ο διαχωρισµός των φάσεων για την προσρόφηση του πολυµερούς στην επιφάνεια των σωµατιδίων µειώνει την ποσότητα του πολυµερούς στην υγρή φάση. Αυτό αυξάνει την αποτελεσµατικότητα της στερεάς φόρτωσης του συστήµατος και αλλάζει τις ιδιότητες ροής του.

16

Μηχανικός διαχωρισµός των φάσεων: Ο µηχανικός διαχωρισµός των φάσεων υφίσταται όταν το πολυµερές µπορεί να καταλάβει µόνο τα διάκενα µεταξύ των σωµατιδίων και δεν καταλαµβάνει µικρότερο χώρο.

Ολίσθηση: Οι πολυµερικές λύσεις είναι φηµισµένες για την ολίσθηση. Μεταναστεύουν από διατµητικά πεδία που τους δίνουν θερµοδυναµικά ανεπιθύµητη διάπλαση αφήνοντας πίσω τους διαλύτη ώστε να είναι ψαλιδισµένα σαν µια ταινία ολίσθησης. Το φιλµ ολίσθησης γίνεται κυρίαρχο ρεολογικό στοιχείο, όπως η λύση του πολυµερούς γίνεται πιο περιορισµένη.

Οσµωτική πίεση: Η κροκίδωση στην αραίωση συµβαίνει όταν το πολυµερές είναι πολύ µεγάλο για να χωρέσει µεταξύ των σωµατιδίων. Η αραίωση της κροκίδωσης αυξάνεται µε το µοριακό βάρος, επειδή µεγαλύτερα µόρια πολυµερών είναι λιγότερο πιθανό να ταιριάζουν µεταξύ δύο γειτονικών σωµατιδίων. Ο διαλύτης εµπλουτισµένος σε κενό, είναι οσµωτικά στραγγισµένος στο πλούσιο πολυµερές µέχρι τα παρακείµενα µόρια να έλθουν σε επαφή. Η τάση επαφής από τη διαφορά οσµωτικής πίεσης µεταξύ του κενού και των διάκενων συµβάλλει στην τάση διαρροής της τριβής του πλαστικού σώµατος.

Επιφανειακή τάση: Η αδιάλυτη υγρή κροκύδωση εµφανίζεται όταν υπάρχει µια δευτερεύουσα µη αναµίξιµη φάση µεταξύ των παρακείµενων µορίων, όπου διαµορφώνει ένα µηνίσκο µε το σηµαντικότερο υγρό. Αυτό είναι µια εσωτερική επιφανειακή τάση που σχετίζεται µε την τάση διαρροής του σώµατος. 4. Επαφή και τάσεις διαρροής Το πολυµερές στο σώµα µπορεί να αυξήσει την τάση επαφής µεταξύ των µορίων. Εντούτοις, παράγει επίσης µια λιπαντική ουσία που µειώνει το συντελεστή της τριβής µεταξύ των µορίων. Ως αποτέλεσµα των προηγούµενων αναφερθέντων µηχανισµών είναι η τάση επαφής µεταξύ των µορίων που είναι η πιο απτή διαφορά µεταξύ της επίδρασης της µαζικής πολυµερούς λύσης και της πολυµερούς λύσης λεπτών ταινιών.

Η ηλεκτροστατική και στερική σταθεροποίηση εµποδίου µειώνει την τάση επαφής. Η ηλεκτροστατική έλξη (Van der Waals και ετερογενής πήξη) και η αδιάλυτη υγρή κροκύδωση αυξάνουν την τάση επαφής. Η ισορροπία της έλξης και της ενέργειας απώθησης οδηγεί σε ένα δίκτυο µορίων µε µια τάση επαφής που διηθείται σε όλη τη δοµή της.

Σε γενικούς µηχανικούς όρους, η τάση διαρροής είναι το σηµείο µετάβασης µεταξύ µιας αρχικά ελαστικής αντίδρασης σε µια µεταγενέστερη ιξώδης ροή ή πλαστική παραµόρφωση, και οι δύο από τις οποίες είναι µόνιµες. Η ιξώδης ροή είναι συνεχής οµοιογενής ροή και η πλαστική παραµόρφωση είναι σταδιακή, ετερογενής, µη αναστρέψιµη παραµόρφωση.

Σαν έννοια, η τάση διαρροής έχει πολλές διαστάσεις: µια σταθερή τάση διαρροής, µια στατική, µια δυναµική, µια εξαρτώµενης από την πίεση, µια εξαρτώµενης από την θερµοκρασία, ένα ρυθµό διάτµησης εξαρτώµενο από την τάση διαρροής και µια χρονικά εξαρτηµένη τάση διαρροής (θυξοτροπικό σώµα).

Οι διακρίσεις µεταξύ των τάσεων διαρροής γίνονται σηµαντικές σε χαµηλά ποσοστά ρυθµού διάτµησης. Από µια εκτίµηση εφαρµοσµένης µηχανικής εξώθησης, οι διακρίσεις δεν είναι σηµαντικές, επειδή η υποβάθµιση και οι αξονικοί περιορισµοί διήθησης περιορίζουν το µέγιστο χρόνο παρατήρησης και το ελάχιστο ρυθµού διάτµησης για ουσιαστική µέτρηση της αντοχής διαρροής για το ετερογενές πλαστικό κεραµικό σώµα.

Βιβλιογραφία J. F. Wight Jr., J. S. Reed, “Polymer-Plasticized, Ceramic Extrusion, part 1,” Am. Ceram. Soc. Bull. 80 [4] 31-35 (2001).

17

Ανάπτυξη βέλτιστου υαλώδους δοκιµίου για τη µέθοδο του slip casting

E. Κόντος,* Θ. Καλαθάς Τµήµα Μηχανικών Επιστήµης Υλικών, Πανεπιστήµιο Ιωαννίνων, 451 10 Ιωάννινα

lefteriskontos@hotmail.com

Λέξεις κλειδιά: Slip, Χαλαζίας, Καολίνης, Άστριοι 1. Εισαγωγή Η µέθοδος slip casting χρησιµοποιείται για την παραγωγή υαλώδη κεραµικών προϊόντων. Το πιο σηµαντικό στάδιο σ' αυτή τη µέθοδο είναι η προετοιµασία του slip. Για να προετοιµάσεις το slip µε τις επιθυµητές ιδιότητες είναι σηµαντικό να γνωρίζεις τις φυσικές και χηµικές ιδιότητες των πρώτων υλών που θα χρησιµοποιηθούν και την αναλογία τους στη σύνθεση της δοµής. Αυτές οι πληροφορίες µπορούν να ελαχιστοποιήσουν τα περιστατικά ατελειών στο σχηµατισµό της δοµής και στις επακόλουθες διεργασίες.

Οι πρώτες ύλες για τη σύνθεση του slip χρησιµοποιούνται εντός ορισµένων ορίων, µε διαφορετικούς παράγοντες, οι οποίοι και τα καθορίζουν. Ο πρώτος είναι η πλαστικότητα η οποία είναι πολύ σηµαντική για το σχηµατισµό της δοµής. Την πλαστικότητα αυτή την δίνουν οι άργιλοι (clays).

Ο δεύτερος παράγοντας είναι η ξήρανση και το ψήσιµο των προϊόντων χωρίς όµως να έχουµε ράγισµα και παραµόρφωση. Εδώ χρησιµοποιείται χαλαζίας (ο οποίος δεν είναι πλαστικό). Ο τρίτος παράγοντας είναι ο σχηµατισµός της υαλώδους δοµής κατά το ψήσιµο. Εδώ χρησιµοποιείται ο άστριος (feldspar).

Η αναλογία που χρησιµοποιείται στις υαλώδης κεραµικές δοµές είναι γενικά, 50% καολίνη (kaolin), 30% άστριος (feldspar), και 20% χαλαζίας (quartz). Η επίδραση των ποσοτήτων των πρώτων υλών στις φυσικές ιδιότητες των υαλώδη κεραµικών δόµων µπορεί να διερευνηθεί στους 1200-1250οC. Μια σύνθεση ενός βέλτιστου υαλώδους δοκιµίου αναπτύσσεται χρησιµοποιώντας αποτελέσµατα από test. Σ' αυτήν την διαδικασία χρησιµοποιούνται χαλαζίας από την Kutahia –Simon, αστρικό νάτριο από την Aydin – Cine, καολίνης από το Balikesir-Sindirgi στην Κωνσταντινούπολη. Το µέγεθος των σωµατιδίων των υλικών πριν την άλεση ήταν µικρότερο από 0,5 mm. Προκειµένου να καθοριστεί η επίδραση των πρώτων υλών στις φυσικές ιδιότητες των υαλοποιηµένων δόµων, εκτελούνται πειραµατικά τρία στάδια. Στο πρώτο στάδιο ερευνήθηκε η επίδραση της ποσότητας του χαλάζια. Η ποσότητα της καολίνης µειώθηκε και του χαλάζια αυξήθηκε. Οι ποσότητες του αστρίου και του αργίλου παρέµειναν σταθερές. Στο δεύτερο στάδιο ερευνήθηκε η ποσότητα της καολίνης που χρησιµοποιήθηκε εδώ. Η ποσότητα του αστρίου µειώθηκε και της καολίνης αυξήθηκε. Οι ποσότητες του χαλαζία και του αργίλου παρέµειναν σταθερές. Στο τρίτο και τελευταίο στάδιο το επίκεντρο της έρευνας ήταν η επίδραση του αστρίου. Η ποσότητα του χαλαζία µειώθηκε και του αστρίου αυξήθηκε. Οι ποσότητες της καολίνης και του αργίλου παρέµειναν σταθερές. Οι πρώτες ύλες αποθηκεύτηκαν για 5 ώρες σε πορσελάνινο δοχείο χωρητικότητας 2 κιλών. Για τη διαδικασία της άλεσης χρησιµοποιούνται ένα µείγµα από (σε κιλά πρώτων υλών), 2 κιλά πορσελάνινα δοχεία, 800 ml νερό, 8 ml πυριτικό νάτριο και 3 g ανθρακικό νάτριο. Η διαδικασία άλεσης ήταν σε 55 στροφές ανά λεπτό (rpm).

Τα δείγµατα σχηµατίζονταν σε πλαστικά καλούπια. Η αναλογία του πλαστικού προς το νερό καθορίζονταν σε 100/75. Το ψήσιµο του δείγµατος διεξήχθη σε φούρνο σε σχήµα σήραγγας σε θερµοκρασία 1230οC για 10 ώρες.

18

Τα αποτελέσµατα όλων αυτών των test αξιολογηθήκαν και χρησιµοποιήθηκαν στη διεξαγωγή περαιτέρω µελετών για τον καθαρισµό της σύνθεσης ενός πιο βέλτιστου υαλώδους κεραµικού. 2. Η επίδραση του χαλάζια και ιδιότητες Για να καθορίσεις την επίδραση του χαλάζια στις φυσικές ιδιότητες σε υαλοποιηµένη δοµή, προετοιµάζεις 4 απλά δείγµατα µε ποσότητα χαλάζια από 0-60%. Όσο η ποσότητα του χαλάζια αυξάνεται, έχουµε πλήρη συστολή ξήρανσης και όπτησης καθώς και βεβαία και µείωση της πλαστικότητας χαλαζίας ο οποίος είναι ένα µη πλαστικό υλικό µε υψηλό σηµείο τήξης. Μια αύξηση της ποσότητας του χαλάζια µειώνει το ποσοστό της καολίνης αναλογικά. Κατά συνέπεια η απορρόφηση του νερού µειώνεται. Ο χαλαζίας εκτίνεται σε όγκο ως αποτέλεσµα του µετασχηµατισµού φάσης κατά τη διάρκεια του ψησίµατος. Εξαιτίας αυτού, έχουµε συρρίκνωση του µεγέθους όσο η ποσότητα του χαλαζία αυξάνεται. Η αύξηση του χαλαζία, (µη πλαστικού υλικού) προκαλεί µείωση στην πλαστικότητα του µείγµατος ώστε η χύτευση να αυξάνεται µε αποτέλεσµα την απώλεια νερού. Την ίδια στιγµή η αύξηση του ποσού χαλαζία στο µείγµα προκαλεί διαφοροποίηση στο πάχος της χύτευσης στο κάτω µέρος, καθώς και στα εσωτερικά τοιχώµατα του καλουπιού. 3. Επίδραση από την αύξηση του καολίνη Για να διερευνηθούν οι επιπτώσεις της καολίνης, ετοιµάστηκε µια δεύτερη οµάδα δειγµάτων. ∆ιαπιστώθηκε ότι, η συνολική συρρίκνωση, η παραµόρφωση ψησίµατος και το ποσοστό δύναµης µειώθηκαν κατά την χύτευση.

Η καολίνη είναι ένα πλαστικό υλικό µε υψηλό σηµείο τήξης. Μια αύξηση στο πόσο της καολίνης έχει ως αποτέλεσµα την αύξηση του πόσου SiO2. Με την µείωση του πόσου του αστρίου θα µειωθεί το ποσό των υαλοποιηµένων στην υαλώδη φάση που µπορεί να συµπληρώσει τους πόρους σε υψηλή θερµοκρασία. Η συρρίκνωση σε δύναµη βολής µεγέθους και η παραµόρφωση µειώνονται. Η πλαστικότητα απορρόφησης του νερού και η ξηρή δύναµη είναι αυξηµένες.

Τέλος, το ποσοστό χύτευσης µειώνεται γιατί η καολίνη έχει µια σωµατοποιηµένη δοµή και ως εκ τούτου κλείνει τους πόρους στο καλούπι από γύψο σχηµατίζοντας ένα αδιαπέραστο τοίχωµα. 4. Οι επιδράσεις του αστρίου Η τρίτη οµάδα των δοκιµών αποκάλυψαν την επίδραση του ποσού του αστρίου στις φυσικές ιδιότητες του υαλοποιηµένου σώµατος. ∆ιαπιστώθηκε ότι, η συνολική συρρίκνωση, η δύναµη ψησίµατος και η παραµόρφωση αυξηθήκαν. ∆εν υπήρχε καµία σηµαντική αλλαγή στο ποσοστό ξηρής χύτευσης, στη δύναµη και στην παραµόρφωση. Ο άστριος αρχίζει να λιώνει σε θερµοκρασία 1000oC. Ο λιωµένος άστριος περιβάλλει τα σωµατίδια της καολίνης, του αργίλου και του χαλάζια. Συνεπώς επηρεάζεται και η πυροσυσσωµάτωση. 5. Βέλτιστες ιδιότητες Ήταν δύσκολο να σχηµατιστούν µείγµατα µε υψηλοτέρα ποσά χαλαζία και αστρίου εξαιτίας της χαµηλής πλαστικότητας τους. Η παραµόρφωση αυξήθηκε σηµαντικά δεδοµένου ότι το ποσό της υπέρβασης στο µείγµα αυξήθηκε κατά 30%. Η απορρόφηση του νερού του προϊόντος αυξήθηκε και η δύναµη του προϊόντος µειώθηκε κατά 20% εξαιτίας του χαλαζία. Αν και η καολίνη είναι ένα πλαστικό υλικό, δεν είναι αρκετό για να αυξήσει την ξηρή δύναµη του προϊόντος.

Τα µέγιστα ποσοστά διαµορφώνονται συνεπώς σε 20% χαλαζία, 30% καολίνη, 30% άστριος και ένα µείγµα το οποίο ετοιµάστηκε µε βάση τον χαλαζία. Στο πλαίσιο της

19

προετοιµασίας του µείγµατος, το ποσό της καολίνης και του άστριου διατηρούνται σταθερά µε την αύξηση του χαλαζία και τη µείωση του ποσού του πηλού. Εν τούτοις µια µείωση του ποσού του χαλαζία και µια αύξηση του ποσού του πηλού προκαλούν µια µείωση στην απορρόφηση του νερού. Παρατηρείται ότι δεν υπήρξε αλλαγή στην παραµόρφωση. Εξαιτίας αυτού, το ποσό του πηλού αυξήθηκε µε την µείωση του ποσού στου αστρίου κατά 5%. Η ξηρή συρρίκνωση πρέπει να είναι µεταξύ 3-5%, η ολική συρρίκνωση µεταξύ 12-15%, η απορρόφηση του νερού 0-1%, η ξηρή δύναµη 28-35%, η παραµόρφωση να είναι µικρότερη των 10mm και η αντοχή ψησίµατος µεγαλύτερη των 150kg/cm2 σε υαλοποιηµένα σώµατα. Αναµειγνύοντας τα 5, 6 και 7 έχουµε τις βέλτιστες ιδιότητες σε υαλοποιηµένα σώµατα. Αναµειγνύοντας τα 5 και 6 έχουµε την υψηλότερη τιµή παραµόρφωσης. Έτσι το µείγµα έχει τις πιο κατάλληλες φυσικές ιδιότητες.

6. Συστάσεις Όσο το ποσό του χαλαζία στη σύνθεση αυξάνεται, το µείγµα χύτευσης αποκτά µη πλαστική δοµή. Όριο θεωρείται το ποσοστό του χαλαζία στο 60%.

Επιπλέον, δεδοµένου ότι, το ποσό του χαλαζία αυξάνει τη διευθέτηση της πάστας -πράγµα που συµβαίνει σε σύντοµο χρονικό διάστηµα - καθιστά δύσκολο να παραχθεί ένα οµοιογενές δείγµα. Εάν είναι απαραίτητο να χρησιµοποιηθεί υψηλότερο ποσοστό χαλαζία, κάποιος πρέπει να χρησιµοποιήσει αργίλους υψηλής πλαστικότητας όπου εµπεριέχουν και οργανικούς φορείς.

Παρά αυτά τα µειονεκτήµατα, παρατηρείται συρρίκνωση στο µέγεθος και µείωση της παραµόρφωσης καθώς και στο ύψος των αυξήσεων του χαλαζία. Όσο το ποσό της καολίνης αυξάνει στη σύνθεση του, αυξάνει και τη δύναµη του. Για τη συρρίκνωση, καθορίστηκε ότι, η καολίνη, από µόνη της, δεν αρκεί για να αυξήσει τ�