A porcelán tulajdonságai és alkalmazása

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

A „porcelán” kifejezés a magas hőmérsékleten készült kerámiatermékek széles körére vonatkozik. Megkülönböztető jellemzőik a sima felület és az alacsony porozitás. A porcelánnak ezek a tulajdonságai a mai napig széles körben igényeltek. Nehéz megtalálni valamilyen iparágat vagy nemzetgazdaságot, bárhol használják is.

A legelterjedtebb dekorációs porcelán, valamint vegyi üvegáruk, fogkoronák és elektromos szigetelők. Általában fehér vagy törtfehér, a "sütéshez" ez a csodálatos anyag egy reprezentálhatatlan kerámiadarabként érkezik, amely csak magas hőmérsékletű sütőben sütés után nyeri el megszokott formáját.

A kínai szolgáltatások előnyei

Ebben a cikkben a porcelán tulajdonságait és típusait tárgyaljuk. Meg fogja érteni, miért volt ez az anyag olyan népszerű az egész világon, hogy hatalmas expedíciók készültek a megvásárlására. Egy gyönyörű szolgáltatásért, amit ma bármelyik boltban megvehetsz, akár meg is halhatsz.

Furcsa módon, de a kínai mesterek termékei a mai kerámiával csak rokonok, de nem közvetlenek. Ennek belátásához elegendő felidézni az alapvető tulajdonságokatporcelán, amely a Középbirodalom műhelyeiből került ki. Az anyagok nagyon hasonlítanak egymásra: a modern és az ősi porcelán is lehet mázas vagy "natúr". De az egyszerű kerámiák sokkal puhábbak. És minőségi szolgáltatást nem lehet belőle készíteni.

Miért történik ez?

A porcelán tulajdonságai, mint például a szilárdság és a hőállóság, a valódi kínai kerámiák előállításához szükséges magas hőmérséklet eredménye. 2650 Fahrenheit-fok (1454 Celsius-fok) hőmérsékleten állítják elő. Hasonlítsa össze ezt a sima porcelán 2200 Fahrenheit-fokkal (1204 Celsius-fok). Mivel a második anyag gyengébb minőségű, a vegyiparban és más technológiai tudományágakban nem használják. Ráadásul ez a legjobb minőségű kínai porcelán, amely átlátszó a fény számára. A durva kerámia nem képes ilyen hatást kiváltani.

Kémszenvedélyek

A "kemény paszta" vagy az igazi porcelán először Kínában jelent meg a Tang-dinasztia idején (618-907). De az igazán jó minőségű termékek, tulajdonságaikban semmivel sem rosszabbak a moderneknél, csak a Yuan-dinasztia (1279-1368) idején váltak ismertté a világ számára. A korai kínai porcelán kaolinból (kaolinból) és pegmatitból, egy durva gránitfajtából állt.

Ezt az európai fazekasok nem ismerték egészen a középkori kínai berendezések behozataláig. Az európaiak megpróbálták megismételni a porcelán tulajdonságait, de ez nem járt sikerrel. Mivel elemezték a kémiai összetételét, azok voltaknem tudták, az általuk előállított termékek csak külsőleg hasonlítottak elegáns, törékeny és egyben tartós edényekre. Úgy alakult. Valódi kémháborúk bontakoztak ki annak érdekében, hogy megtudják a valódi porcelángyártás titkát, de a kínaiak jobban őrzik titkukat, mint az életet.

Miért volt olyan népszerű ez az anyag? Ennek oka a porcelán kiváló fizikai tulajdonságai. Erősebb, mint a közönséges kerámiák, magas hővezető képességgel rendelkezik, ami lehetővé teszi, hogy kiváló teát főzzön belőle teáskannákban. Ráadásul a máznak köszönhetően a porcelán rendkívül alacsony szennyeződésű, csak szintetikus pigmentek hatására foltosodik. Az ókori kínai szolgáltatásokból származó csészék sok évszázad után is fehérek maradnak.

Ersatzy

Miután az üveget ón-oxiddal keverték össze, hogy átlátszatlan anyagot kapjanak, az európai kézművesek megpróbálták kombinálni az agyagot és a matt üveget. Ezek az alternatívák „puha paszta” vagy mesterséges porcelán néven váltak ismertté. Két kellemetlen körülmény azonban felzaklatott: ezek az anyagok túl puhának bizonyultak, nem lehetett igazán vékony, elegáns termékeket készíteni belőlük, és túl magasak voltak az előállítási költségek. Röviden, az „ersatz-típusú” porcelán tulajdonságai messze nem voltak tökéletesek.

Bizonyítékok vannak arra, hogy mestereink is elsajátították az igazi porcelángyártás művészetét, de az orosz kerámia minden titka elveszett a tatár-mongol invázió során, amikor egész városokat égettek fel lakóikkal együtt. Némi áttörést is sikerült elérniaz angol. "csont" típusú anyagot készítettek.

De mi is az a csontporcelán, amelynek főbb tulajdonságai hihetetlenül népszerűvé tették a régi Európában?

A teremtés története

1707-ben két német, Ehrenfried W alther von Chimhaus és Johan Friedrich Bottger felfedezett egy „ésszerűbb” termelési módszert, amely agyagot és finomra őrölt földpátot használ. A 17. században az angol kézművesek kísérletezéssel megtanulták, hogy a kínai porcelánnal majdnem teljesen azonos porcelánt úgy lehet előállítani, hogy ehhez a keverékhez finomra őrölt égetett csontokat adnak.

Később pedig kiderült, hogy az angol változat sokkal alacsonyabb hőmérsékleten teszi lehetővé az átlátszó kerámiák előállítását, ami jelentősen csökkenti az előállítási költségeket. Ráadásul a Foggy Albion porcelánja sokkal rosszabbul küzdött, sokkal erősebb volt. Így nem meglepő, hogy a britek hamarosan az Óvilág felét és szinte az egész Újvilágot feltöltötték szolgáltatásaikkal.

Milyen tulajdonságai vannak a porcelánnak? Először is, az ebből készült termékeket nagy szilárdság, kis súly és vékony falú jellemzi. Másodszor, ez a típusú kerámia nem használható a vegyiparban, mivel az összetételében lévő anyagok savakkal és lúgokkal reagálnak.

Alapanyagok

Amint mondtuk, ennek az anyagnak a fő összetevői rendkívül egyszerűek: agyag, földpát, kalciumtartalmú ásványi anyagok. Mostanáig különféle cégek versenyeznek egymással, mivel ez hamar kiderülta porcelán és a fajansz tulajdonságai gyökeresen megváltoztathatók, ha új elemekkel egészítik ki összetételét. Természetesen, ha a tapasztalat sikeres.

Annak ellenére, hogy az agyag összetétele a kitermelés helyétől függően változik, mégis csak rendkívül magas hőmérsékleten válik üveggé (ami biztosítja a végtermék simaságát). De ez csak azokra az esetekre igaz, amikor az agyagot nem keverik olyan anyagokkal, amelyek üvegesedési küszöbe alacsonyabb. Az üvegtől eltérően azonban az agyag termikusan stabil, ami azt jelenti, hogy még magas hőmérsékletre hevítve is megtartja alakját.

Tehát ez az anyag valóban egyedülálló, mivel egyesíti az üveg alacsony porozitását az egyszerű kerámia stabilitásával és relatív szilárdságával. A kaolint, egy hidroalumínium-szilikátot mindig is fő nyersanyagként használták. A földpát (amely alumínium-szilikátot tartalmaz) és a kovakő, egyfajta keménykvarc, rendkívül fontos összetevői minden porcelántípusnak. Melegítéskor megolvadnak, összekötik az anyagot.

Kvarc – a porcelán „szíve”

Ez az erő kulcsa. A porcelán tulajdonságai (és felhasználása) nagymértékben ennek a sajátos tulajdonságnak köszönhetőek: rosszul törik (az üveghez képest), a részecskék közötti kis távolságok pedig biztosítják az anyag levegővel, vízzel és más vegyületekkel szembeni átjárhatatlanságát.

A kvarc oxigén és szilícium „ötvözete”, a földkéreg két legelterjedtebb eleme. Három funkcionális formája van: közvetlenül kvarc (kristályok), opál(amorf fajta) és homok (vegyes, piszkos frakció). Általában a kvarcot régóta használják a kézműves gyártásban. A porcelán alumínium-oxidot és szappankövet is tartalmazhat, ismertebb nevén "szappankő".

Gyártási folyamat

Az alapanyagok kiválasztása és lemérése után a gyártás megkezdődik. Először megtisztítják és nagyon finom frakciókra őrlik. Ezt követően az összes komponenst a szükséges arányban összekeverjük, mind a gyártási körülményektől, mind a végtermék jellemzőitől függően. Amint ez utóbbiak kialakulnak, azonnal beküldhetők a sütőbe, vagy előtisztítják, majd bevonják egy réteg mázzal.

Természetesen a zúzott üveg először lép be a szerepébe. És csak ezután kerül a jövőbeli vázák, csészék, WC-csészék és fogkoronák a kemence szájába. Most nézzük meg az egyes szakaszokat külön-külön. Hiszen a porcelán tulajdonságai és alkalmazása a sikerükön múlik!

Nyersanyagok aprítása

Talán ez az egyik legfontosabb művelet, hiszen a kivitelezés alaposságától függ a végtermék minősége. Az aprítást hatalmas mechanikus dobos zúzógépekkel végzik. A második lépésben a részecskeméretet 0,25 cm-re csökkentik, és az alapanyag finom porrá alakításához speciális golyós zúzógépeket használnak. Ezek hatalmas acélhengerek, fémgolyókkal tele. Amikor az egész szerkezet forog, a nyersanyag részecskék rendkívül finom őrlésű homogén masszává alakulnak.

Tisztítás és keverés

A keveréket finom szűrőkön haladják át, majd egy speciális "szállítószalagra" vezetik, amely egy ferde acéllemez. Rezegnek, aminek következtében az alapanyagok nem csak automatikusan keverednek, hanem válogatnak is, hiszen a legnagyobb részecskék felnyomódnak. Ha nedves anyagra van szükség, a rendszer automatikusan vizet permetez a vezetékbe.

Néha erős mágneses szűrőket használnak, mivel ez utóbbiak képesek eltávolítani a vas legkisebb szennyeződéseit is. Ez utóbbi, ha a késztermékbe kerül, nemkívánatos vörös árnyalatot kölcsönöz neki. Ezt követően a késztermékek a kemencébe kerülnek, ahol az általunk már megjelölt hőmérsékleten égetik ki.

Milyen gyártási feltételektől függhetnek a termék tulajdonságai?

Megjegyzendő, hogy a végső kiégetés során számos olyan folyamat van, amely közvetlenül befolyásolja a hidegporcelán tulajdonságait. Először is, az összes szerves szerves szennyeződést elégetik, a felesleges vizet elpárologtatják, és különféle gáznemű frakciók jönnek ki a jövőbeli termék vastagságából. Ha ugyanakkor a hőmérsékletet nem hozzuk 1100 Celsius fokra, akkor a szilícium és a máz egyéb összetevői nem tudnak megolvadni, ami azt jelenti, hogy nem képeznek sima és kémiailag semleges réteget a kerámia felületen.

Ezen túlmenően ezek a kapcsolatok szükségesek az anyagok részecskéi közötti távolság csökkentéséhez, a köztük lévő megbízhatóbb kapcsolat érdekében. Ha elérte a kívánt sűrűséget,a termék lehűl, aminek hatására a máz „összehúzódik”, simává és különösen tartóssá válik.

Eredmények

Szóval miért írjuk le mindezt? A helyzet az, hogy ennek az anyagnak a tulajdonságai szorosan függenek a gyártás jellemzőitől és körülményeitől. Például a szilárdság a tömeg százalékos földpáttartalmától függ, és a porcelán pórusainak száma minél kisebb, minél több a földpát. Ahogy a kvarc és az agyaganyag bomlásából származó maradék feloldódik az üvegben, a porcelánanyag váza meggyengül, az alakváltozások fokozódnak. A kvarc őrlésének finomságától, a tömeg összetételétől, a hőmérséklettől és az égetési időtartamtól függően az üveges fázis összetétele a tömegbe bevitt összes kvarc 15-40% -át tartalmazza. Minél több, a porcelán vékonyabb és "szellősebb".

A kerámia anyagok, mint dielektrikumok tulajdonságait elsősorban az elektromos áram áthaladásával szembeni ellenállás jellemzi az anyagban és a szigetelő felületén. Tegyen különbséget a porcelán fajlagos térfogata és fajlagos felületi ellenállása között.

Ezen kívül a porcelán kémiai tulajdonságai is nagy gyakorlati jelentőséggel bírnak. Pontosabban a hiányuk. A nagy mennyiségű földpát és kvarc hozzáadásával készült mázas kerámia kémiailag semleges. Szerinted miért ebből az anyagból készülnek a gyógyszerészek és vegyészek habarcsjai? Sokkal erősebb, mint az üveg, de nem reagál.

A dolgok jelenlegi állása

Ma a kerámiák (és különösen a porcelánok) egy másodikat élnek átszületés. Kiderült, hogy ezek az anyagok különféle típusú mikroelektronika gyártásához használhatók. Ennek fontosságát a modern civilizáció számára nem kell magyarázni. A tudósok azt is megállapították, hogy bizonyos adalékanyagok hozzáadásával a porcelán szilárdsága exponenciálisan növekszik. Jelenleg még ígéretes kutatások is folynak a rá épülő új típusú páncélok létrehozása terén. Tehát ne csak a WC-csészék!

Végül ez az anyag egyre fontosabbá válik az orvostudományban. Különféle protézisek és pompás fogkoronák – évről évre nő a kereslet irántuk. Tehát az ősi kínai találmány nagyon sokáig releváns marad.