Vlastnosti porcelánu a jeho použitie

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Pojem „porcelán“označuje širokú škálu keramických výrobkov, ktoré sa vyrábajú pri vysokých teplotách. Ich charakteristickým znakom je hladký povrch a nízka pórovitosť. Tieto vlastnosti porcelánu sú široko žiadané dodnes. Je ťažké nájsť nejaký priemysel alebo národné hospodárstvo, kdekoľvek sa to používa.

Najbežnejší dekoratívny porcelán, ako aj chemické sklo, zubné korunky a elektrické izolátory. Zvyčajne biela alebo sivobiela, na „pečenie“sa tento úžasný materiál dostáva ako neprehliadnuteľný kus keramiky, ktorý svoju známu podobu získa až po upražení vo vysokoteplotných peciach.

Výhody čínskych služieb

V tomto článku si rozoberieme vlastnosti a druhy porcelánu. Pochopíte, prečo bol tento materiál taký populárny po celom svete, že na jeho nákup boli vybavené obrovské expedície. Za krásnu službu, ktorú si dnes môžete kúpiť v každom obchode, by vás potom mohli zabiť.

Napodiv, ale výrobky čínskych majstrov s dnešnou keramikou sú len príbuzné, nie však priame. Aby sme to videli, stačí si pripomenúť základné vlastnostiporcelánu, ktorý vyšiel z dielní Strednej ríše. Materiály sú si navzájom veľmi podobné: moderný aj starodávny porcelán môže byť glazovaný alebo „prírodný“. Ale jednoduchá keramika je oveľa mäkšia. A nedá sa z toho urobiť kvalitná služba.

Prečo sa to deje?

Vlastnosti porcelánu, ako je pevnosť a tepelná odolnosť, sú výsledkom vysokých teplôt, pri ktorých sa vyrába pravá čínska keramika. Vyrába sa pri teplote 2 650 stupňov Fahrenheita (1 454 stupňov Celzia). Porovnajte to s 2 200 stupňami Fahrenheita (1 204 stupňov Celzia) pre obyčajný porcelán. Keďže druhý materiál je menej kvalitný, nepoužíva sa v chemickom priemysle a iných technologických odvetviach vied. Navyše ide o čínsky porcelán najvyššej kvality, ktorý je priepustný pre svetlo. Hrubá keramika nemôže poskytnúť taký efekt.

Špiónske vášne

"Tvrdá pasta" alebo pravý porcelán sa prvýkrát objavil v Číne počas dynastie Tang (618-907). Ale skutočne kvalitné výrobky, vo svojich vlastnostiach v žiadnom prípade horšie ako tie moderné, sa stali známymi svetu až počas dynastie Yuan (1279-1368). Raný čínsky porcelán pozostával z kaolínu (kaolínu) a pegmatitu, hrubého typu žuly.

Európskym hrnčiarom bol neznámy až do dovozu čínskeho vybavenia počas stredoveku. Európania sa pokúsili duplikovať vlastnosti porcelánu, ale v tejto veci neuspeli. Od analýzy jeho chemického zloženia bolinedokázali, výrobky nimi vyrábané len navonok pripomínali elegantný, krehký a zároveň odolný riad. Dopadlo to tak. Rozpútali sa skutočné špionážne vojny s cieľom získať tajomstvo skutočnej výroby porcelánu, no Číňania si svoje tajomstvo strážili viac ako život.

Prečo bol tento materiál taký populárny? Dôvodom sú vynikajúce fyzikálne vlastnosti porcelánu. Je pevnejšia ako bežná keramika, má vysokú tepelnú vodivosť, čo umožňuje uvariť z nej výborný čaj v kanvičkách. Porcelán má navyše vďaka glazúre extrémne nízku špinu, farbí sa len vplyvom syntetických pigmentov. Poháre zo starých čínskych bohoslužieb zostávajú biele aj po mnohých storočiach.

Ersatzy

Po zmiešaní skla s oxidom cínu na vytvorenie nepriehľadného materiálu sa európski remeselníci pokúsili skombinovať hlinu a matné sklo. Tieto alternatívy sa stali známymi ako „mäkká pasta“alebo umelý porcelán. Dve nepríjemné okolnosti však znepokojili: všetky tieto materiály sa ukázali byť príliš mäkké, nebolo možné z nich vyrobiť skutočne tenké, elegantné výrobky a výrobné náklady boli príliš vysoké. Skrátka, vlastnosti porcelánu „ersatzového typu“neboli ani zďaleka dokonalé.

Existujú dôkazy, že naši majstri ovládali aj umenie výroby pravého porcelánu, no všetky tajomstvá ruskej keramiky sa stratili počas tatársko-mongolskej invázie, keď boli vypálené celé mestá aj so všetkými ich obyvateľmi. Dosiahol sa aj určitý prelomangličtina. Vytvorili „kosťový“druh materiálu.

Čo je to však kostný porcelán, ktorého hlavné vlastnosti ho urobili neuveriteľne populárnym v starej Európe?

História stvorenia

V roku 1707 dvaja Nemci menom Ehrenfried W alther von Chimhaus a Johan Friedrich Bottger objavili „rozumnejší“spôsob výroby, ktorý využíva hlinu a jemne mletý živec. V 17. storočí anglickí remeselníci experimentovaním zistili, že porcelán, takmer identický s čínskym porcelánom, možno získať pridaním jemne mletých spálených kostí do tejto zmesi.

A neskôr sa ukázalo, že anglická verzia umožňuje vyrábať priehľadnú keramiku pri oveľa nižších teplotách, čo výrazne znižuje náklady na výrobu. Navyše porcelán z Foggy Albion bojoval oveľa horšie, bol oveľa silnejší. Preto nie je prekvapujúce, že Briti čoskoro zaplnili svojimi službami polovicu Starého a takmer celý Nový svet.

Aké sú vlastnosti kostného porcelánu? Po prvé, výrobky z neho sa vyznačujú vysokou pevnosťou pri nízkej hmotnosti a tenkostenné. Po druhé, tento typ keramiky nemožno použiť v chemickom priemysle, pretože látky v jej zložení reagujú s kyselinami a zásadami.

Suroviny

Ako sme povedali, hlavné zložky tohto materiálu sú mimoriadne jednoduché: íl, živec, minerály s obsahom vápnika. Doteraz medzi sebou súťažili rôzne spoločnosti, ako sa rýchlo zistilovlastnosti porcelánu a fajansy možno radikálne zmeniť pridaním nových prvkov do jeho zloženia. Samozrejme, ak bude skúsenosť úspešná.

Napriek tomu, že zloženie ílu sa mení v závislosti od miesta jeho ťažby, stále sa mení na sklo (čo zaisťuje hladkosť konečného produktu) až pri extrémne vysokých teplotách. Ale to platí len pre tie prípady, keď íly nie sú zmiešané s materiálmi, ktorých prah vitrifikácie je nižší. Na rozdiel od skla je však hlina tepelne stabilná, čo znamená, že si zachováva svoj tvar aj pri zahriatí na vysokú teplotu.

Tento materiál je teda skutočne jedinečný, pretože spája nízku pórovitosť skla so stabilitou a relatívnou pevnosťou jednoduchej keramiky. Kaolín, hydroaluminosilikát, sa vždy používal ako hlavný druh suroviny. Živec (obsahujúci kremičitan hlinitý) a pazúrik, druh tvrdého kremeňa, sú mimoriadne dôležité zložky v akomkoľvek type porcelánu. Pri zahrievaní sa topia a spájajú materiál dohromady.

Kremeň – „srdce“porcelánu

Toto je kľúč k sile. Vlastnosti porcelánu (a jeho použitie) sú do značnej miery spôsobené touto zvláštnou charakteristikou: zle sa láme (v porovnaní so sklom) a malé vzdialenosti medzi časticami zaisťujú nepriepustnosť materiálu pre vzduch, vodu a iné zlúčeniny.

Kremeň je „zliatina“kyslíka a kremíka, dvoch najrozšírenejších prvkov v zemskej kôre. Má tri funkčné formy: priamo kremeň (kryštály), opál(amorfná odroda) a piesok (zmiešaná, špinavá frakcia). Vo všeobecnosti sa kremeň dlho používal v remeselnej výrobe. Porcelán môže obsahovať aj oxid hlinitý a mastenec, lepšie známy ako "madlový kameň".

Výrobný proces

Po výbere a odvážení surovín idú do výroby. Najprv sa vyčistí a rozomelie na veľmi jemné frakcie. Potom sa všetky zložky zmiešajú v požadovanom pomere v závislosti od výrobných podmienok a vlastností finálnych produktov. Hneď ako sa vytvoria, môžu byť okamžite odoslané do pece alebo sú vopred vyčistené a potom pokryté vrstvou glazúry.

Samozrejme, drvené sklo najprv zohráva svoju úlohu. A až potom sa budúce vázy, šálky, toaletné misy a zubné korunky posielajú do úst pece. Teraz sa pozrime na každú fázu samostatne. Koniec koncov, vlastnosti porcelánu a jeho použitie závisia od ich úspechu!

Drvenie surovín

Možno je to jedna z najdôležitejších operácií, keďže kvalita konečného produktu závisí od dôslednosti jeho implementácie. Drvenie sa vykonáva pomocou obrovských mechanických bubnových drvičov. Pri druhom prechode sa veľkosť častíc upraví na 0,25 cm Na premenu suroviny na jemný prach sa používajú špeciálne guľové drviče. Ide o obrovské oceľové valce naplnené kovovými guličkami. Keď sa celá konštrukcia otáča, častice surovín sa premenia na homogénnu hmotu extrémne jemného mletia.

Čistenie a mixovanie

Zmes prechádza cez jemné filtre a následne sa privádza do špeciálneho „dopravníka“, ktorým sú naklonené oceľové plechy. Vibrujú, v dôsledku čoho sa suroviny nielen automaticky miešajú, ale aj triedia, keďže najväčšie častice sa tlačia nahor. Ak je potrebný navlhčený materiál, do linky sa automaticky strieka voda.

Niekedy sa používajú filtre s výkonnými magnetmi, ktoré dokážu odstrániť aj tie najmenšie nečistoty železa. Ten, ak sa dostane do hotového výrobku, mu dodá nežiaduci červený odtieň. Potom sa hotové výrobky posielajú do pece, kde sa vypaľujú pri už nami uvedených teplotách.

Od akých výrobných podmienok môžu závisieť vlastnosti produktu?

Treba si uvedomiť, že pri finálnom výpale prebieha množstvo procesov, ktoré priamo ovplyvňujú vlastnosti studeného porcelánu. Po prvé, všetky uhlíkové organické nečistoty sa spália, prebytočná voda sa odparí, z hrúbky budúceho produktu vychádzajú rôzne plynné frakcie. Ak sa zároveň teplota nezníži na 1100 stupňov Celzia, kremík a ostatné zložky glazúry sa nebudú môcť roztaviť, čo znamená, že na keramickom povrchu nevytvoria hladkú a chemicky neutrálnu vrstvu.

Okrem toho sú tieto spojenia potrebné na zmenšenie vzdialenosti medzi časticami materiálov, pre spoľahlivejšie spojenie medzi nimi. Po dosiahnutí požadovanej hustotyprodukt sa ochladí, v dôsledku čoho sa glazúra „stiahne k sebe“, stane sa hladkou a obzvlášť trvanlivou.

Results

Tak prečo to všetko popisujeme? Ide o to, že vlastnosti tohto materiálu úzko závisia od vlastností a podmienok jeho výroby. Napríklad pevnosť závisí od percenta obsahu živca v hmote a počet pórov v porceláne je tým menší, čím viac živca. Keď sa kremeň a zvyšok získaný rozkladom ílovej látky v skle rozpúšťa, kostra porcelánového materiálu sa oslabuje a deformácie sa zväčšujú. V závislosti od jemnosti mletia kremeňa, zloženia hmoty, teploty a trvania výpalu obsahuje zloženie sklovitej fázy 15 až 40 % všetkého kremeňa zavedeného do hmoty. Čím viac, tým je porcelán tenší a "vzdušnejší".

Vlastnosti keramických materiálov ako dielektrík sa vyznačujú najmä odolnosťou voči prechodu elektrického prúdu v materiáli a na povrchu izolantu. Rozlišujte medzi špecifickým objemom a špecifickým povrchovým odporom porcelánu.

Okrem toho majú chemické vlastnosti porcelánu veľký praktický význam. Presnejšie, ich absencia. Glazovaná keramika s prídavkom veľkého množstva živca a kremeňa je chemicky neutrálna. Myslíte si, prečo sú m alty lekárnikov a chemikov vyrobené z tohto materiálu? Je oveľa pevnejší ako sklo, ale nereaguje.

Aktuálny stav vecí

Dnes zažíva keramika (a najmä porcelán) druhúnarodenia. Ukázalo sa, že tieto materiály je možné použiť pri výrobe rôznych druhov mikroelektroniky. Význam tohto pre modernú civilizáciu netreba vysvetľovať. Vedci tiež zistili, že po pridaní určitých prísad sa pevnosť porcelánu exponenciálne zvyšuje. V súčasnosti dokonca prebieha sľubný výskum v oblasti vytvárania nových typov brnenia na jeho základe. Takže nie samotné záchodové misy!

Konečne, tento materiál je v medicíne čoraz dôležitejší. Rôzne protézy a veľkolepé zubné korunky - dopyt po nich sa každým rokom zvyšuje. Takže staroveký čínsky vynález zostane relevantný ešte veľmi dlho.