Keramika je směs anorganických nekovových materiálů nebo uhlíkový materiál, který je vyrobený pálením v peci za vysokých teplot. Keramika je ve vodě prakticky nerozpustná a nejméně ze 30 % krystalická. Keramické materiály mají nízkou elektrickou a tepelnou vodivost, vysokou pevnost, velmi nízkou pružnost, vynikající odolnost proti vysokým teplotám, rychlým změnám teploty a korozi, odolnost vůči vlhkosti (úprava glazováním), chemickým vlivům a ionizujícímu záření, stabilní fyzikální a chemické vlastnosti, značnou smrštivost při spékání a jsou křehké a porézní (pokud je tato vlastnost nežádoucí, upravuje se povrch přetahem nebo polevou, tedy glazováním). Výraznou výhodou při výrobě keramiky je nízká ekologická zátěž životního prostředí.

Historie

Výroba keramiky patří k nejstarším řemeslným dovednostem člověka, a to už od pravěku. Vyvinula se z výroby hliněných předmětů původně sušených na slunci. Výpal v peci se objevuje v mladém paleolitu. Nejstarší prehistorická užitková keramika vznikala před 17 tisíci lety. Počátek obchodu s keramickými předměty je datován do období 4000 let př. n. l.

Hrnčířský kruh poháněný rukou se objevuje již na počátku neolitu. V roce 3000 př. n. l. byl objeven rychlý hrnčířský kruh (otáčeli jím pomocníci, kteří tahali za řemenice, případně byl poháněn nohama). V období 2 000 - 1 000 př. n. l. se začíná používat keramika na stavební účely. V letech 1600 - 1500 př. n. l. je již v Egyptě vyspělá hrnčířská výroba. Předchůdce porcelánu vznikl v Číně v letech 206 - 220 př. n. l.

Starověk byl první zlatou érou keramiky. Ta pochází především z území velkých říší Mezopotámie, Persie, Egypta, Řecka i Říma. V 9. století n. l. vzniká užitková keramika ve Španělsku, přímý předchůdce evropského bílého porcelánu s transparentní glazurou na povrchu pak vzniká v jižní Číně ve 13. století. V tom samém století se tato jemná keramika dostává do Evropy. Na španělském souostroví Baleáry se od konce 14. století produkovala nejjemnější glazovaná keramika z bílé glazované hlíny, zvaná majolika. Vyvážela se do jižní, střední i západní Evropy, zejména do Francie a Itálie.

První čínský porcelán se do Itálie dostal již v roce 1295. Italové však brzy nalezli dodnes oblíbenou vlastní verzi tohoto zboží zvanou fajáns. Ta se do střední Evropy dostala poprvé ve druhé polovině 15. století v podobě barevné střešní krytiny. Od poslední čtvrtiny 17. století se začal šířit fajáns s charakteristickým malovaným dekorem. Další inovací bylo od počátku 16. století vypalování šedé hlíny vysokým žárem na tzv. kameninu, která se používala zejména na nádoby na nápoje.

V roce 1598 rozluštili Japonci čínské tajemství výroby porcelánu. V Anglii podal John Dwigh v roce 1671 patent na výrobu asijského porcelánu, který měl měkký střep. V roce 1709 objevil J.F.Bőttger spolu s E. W. von Tschirnhausem složení a technologii výroby tvrdého porcelánu. Jeho výroba byla zahájena v manufaktuře v Míšni v roce 1710.

V roce 1718 založil Francouz Du Paquier první porcelánku na území Rakouské monarchie, a to ve Vídni. Roku 1738 vznikla stejně proslulá porcelánka ve francouzském Vincennes - Sèvres. Od 19. století až do 1. poloviny 20. století byl porcelán oblíbený v celé Evropě, po roce 1 960 ho však vystřídaly syntetické materiály. K významným výrobním regionům keramiky a porcelánu se od počátku 18. století zařadily Čechy, nejprve výrobou kameniny, a dále množstvím porcelánek v severozápadních Čechách.

Výroba

Základem keramické technologie je vhodná surovina. U většiny výrobků jsou suroviny přírodní, které se těží převážně povrchovým způsobem. Většinou to jsou suroviny plastické - jílovité (jíly, kaolin, bentonit) a zrnité. Jako ostřivo, případně tavivo se používají písky, vápence, živce, křemence či jílovce a mleté střepy z keramických výrobků. Základem přípravy keramických směsí je rozdružení (rozemletí, rozplavení) výchozích složek na požadovanou velikost částic a jejich následná co nejdokonalejší homogenizace.

Výrobky z keramiky zpravidla vznikají tak, že se při běžné teplotě ze surovinové směsi vytvarují tělesa, která po vysušení a výpalu při teplotách zpravidla nad 800 °C získají své typické materiálové vlastnosti. Ve zvláštních případech se tvarování provádí také při zvýšených teplotách nebo z taveniny s následující řízenou krystalizací. Vlastnosti keramického materiálu jsou závislé na surovinovém i chemickém složení a procesech při jednotlivých technologických operacích. Glazované keramické výrobky (zejména užitková keramika a užitkový porcelán) se mohou zdobit keramickými barvami, případně dalšími způsoby.

Dělení keramiky

Podle materiálů:

• cihlářská hlína
• hrnčina
• bělina
• kaolín

Podle výrobní technologie:

• hrubá keramika lisovaná, pórovitá - cihlářské výrobky, dlaždice
• režná keramika točená na kruhu, formovaná v ruce - hrnčířské výrobky, cihlářské výrobky
• jemná keramika s povrchovou úpravou - solný přetah nebo poleva (glazura)

Podle chemického složení:

• silikátová
• bezsilikátová
• oxidová
• bezoxidová

Cihlářské výrobky

Do této skupiny výrobků patří zdící materiály a střešní krytiny. Surovina (natěžené jíly a hlíny) se drtí, melou a homogenizují. Do hmoty se mohou přidávat korekční suroviny, případně materiály, které v průběhu výpalu vyhoří, a tím se zlepšují tepelně izolační vlastnosti materiálu. Homogenizovaná hmota se protlačuje šnekovým lisem a příslušné vytvořené polotovary se suší. Po vysušení se polotovary ukládají na pecní vozy a vypalují v tunelové peci. Následně se třídí, balí a ukládají k expedici. Keramická střešní krytina se lisuje z polotovarů vyrobených šnekovým lisem, suší se a vypaluje v pouzdrech. Na povrch krytiny je možné nanášet glazuru nebo engobu.

Žáruvzdorné materiály

Žáromateriály se používají jako vyzdívky průmyslových pecí i agregátů a pro domácí tepelné spotřebiče - kamna, krby. Liší se podle teploty v peci a podle druhu výroby. Nejrozšířenější je výroba z rozemletých surovin tvarováním do forem. Po vysušení následuje výpal, balení a expedice. Materiály pro specializovaná použití se vyrábějí třeba litím. Rozšiřuje se výroba "netvarových" žáromateriálů, které se na místo stavby dodávají v sypké formě a po vytvarování třeba v nově budované peci se vypálí.

Hrubá kamenina (obyčejná)

Do této skupiny patří kanalizační kamenina, komínové vložky a tvarovky, hospodářská (zemědělská) kamenina a chemická kamenina. Válcové tvary se vyrábějí protlačováním na šnekovém lisu, potom se suší a vypalují. Ostatní tvary se formují z vlhké hmoty zejména do sádrových forem. I zde následuje sušení a výpal. Většina výrobků se glazuje.

Jemná kamenina

Mezi výrobky z jemné kameniny patří hutné a mrazuvzdorné slinuté dlaždice, schodnice, obklady, okenní parapety, fasádní pásky, obrubníky a vysoce slinuté dlaždice. Tyto výrobky se vyrábějí lisováním, přičemž mnoho výrobků je glazovaných. Dále to jsou kameninové nádoby a další užitkové a dekorační výrobky. Vyrábějí se litím, točením a vytáčením. Samostatnou skupinou je sanitární keramika, která se vyrábí litím do sádrových forem. Nádoby a sanitární keramika se glazují.

Keramické obkladové prvky

Kromě hutných a slinutých dlaždic sem patří také keramické obkládačky, které slouží pro obklady interiérů. Vyrábějí se lisováním ze speciální hmoty, která je po výpalu pórovitá. Proto se také nazývají pórovina. Pórovinové obklady se glazují.

Porcelán

Porcelán se může dělit na užitkový a figurální. Připravená hmota se odlévá do sádrových forem a po sušení se vypaluje. Vypálený polotovar (přežah) se glazuje. Další druh porcelánu je porcelán technický a technická keramika, kdy se většina výrobků vyrábí odléváním. Samostatnou skupinou je elektroporcelán. Ten se vyrábí soustružením a nakonec se glazuje. 

Použití

Z keramiky se vyrábí předměty do domácnosti, jako je stolní (hrnky, talíře, mísy, podnosy, džbány) a kuchyňské (zapékací mísy, čepele nožů) nádobí, kuřácké potřeby (popelníky, dýmky), toaletní potřeby (flakóny džbány, mýdlenky) a zahradní keramika (květináče, dózy, dekorativní předměty). Používá se také ve stavebnictví na výrobu cihel, sanitární keramiky (umyvadla, záchodové mísy, pisoáry, vany), stavebních obkladů (obkladačky, dlaždice, kachle), střešní krytiny a kanalizačního potrubí.

Využití má i v elektrotechnice při výrobě izolátorů a součástek silnoproudé elektrotechniky, součástek odolných vůči náhlým změnám teploty, konstrukčních a kondenzátorových materiálů pro vysokofrekvenční techniku. V sochařství se keramika používá při výrobě soch, reliéfů, mozaik či dekorativních předmětů.

V současnosti se názvem keramika nazývají i některé hi-tech materiály, které se používají třeba v armádě jako součást pancéřování. Jedná se o slinuté karbidy kovů (wolframu, titanu, chromu, molybdenu, tantalu, niobu a jiných), oxid hlinitý (Al2O3), různé nitridy a boridy. Kromě vojenských účelů se karbidy kovů používají například na různých vrtácích nebo pilách a jiných nástrojích jako hroty nebo vložky z tvrdokovu (třeba vrták do betonu s hrotem z "vidia").

Výhody

• nízká elektrická a tepelná vodivost
• vysoká pevnost
• vynikající odolnost proti vysokým teplotám, rychlým změnám teploty a korozi
• odolnost vůči vlhkosti, chemickým vlivům a ionizujícímu záření
• stabilní fyzikální a chemické vlastnosti
• nízká ekologická zátěž životního prostředí

Nevýhody

• křehkost
• velmi nízká pružnost
• poréznost (lze upravit glazováním)