Svojstva porculana i njegova primjena

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-17 10:20

Izraz "porculan" odnosi se na širok spektar keramičkih proizvoda koji se prave na visokim temperaturama. Njihove karakteristike su glatka površina i niska poroznost. Ova svojstva porculana su široko tražena do danas. Teško je pronaći neku industriju ili nacionalnu ekonomiju, gdje god se koristila.

Najčešći ukrasni porculan, kao i hemijsko stakleno posuđe, zubne krunice i električni izolatori. Obično bijele ili prljavo bijele, za "pečenje" ovaj divni materijal stiže kao nepredstavljiv komad keramike, koji će svoj poznati oblik dobiti tek nakon pečenja u pećnicama na visokim temperaturama.

Prednosti kineskih usluga

U ovom članku ćemo raspravljati o svojstvima i vrstama porculana. Shvatit ćete zašto je ovaj materijal bio toliko popularan u cijelom svijetu da su ogromne ekspedicije bile opremljene da ga kupe. Za prelepu uslugu, koju danas možete kupiti u bilo kojoj prodavnici, tada biste mogli poginuti.

Začudo, ali proizvodi kineskih majstora sa današnjom keramikom su samo srodnici, ali ne i direktni. Da bismo to vidjeli, dovoljno je prisjetiti se osnovnih svojstavaporcelana, koji je izašao iz radionica Srednjeg kraljevstva. Materijali su međusobno vrlo slični: i moderni i drevni porculan mogu biti glazirani ili "prirodni". Ali jednostavna keramika je mnogo mekša. A od toga se ne može napraviti usluga visokog kvaliteta.

Zašto se ovo dešava?

Svojstva porculana, kao što su čvrstoća i otpornost na toplotu, rezultat su visokih temperatura na kojima se proizvodi prava kineska keramika. Proizvodi se na temperaturi od 2.650 stepeni Farenhajta (1.454 stepena Celzijusa). Uporedite to sa 2.200 stepeni Farenhajta (1.204 stepena Celzijusa) za običan porcelan. Pošto je drugi materijal slabijeg kvaliteta, ne koristi se u hemijskoj industriji i drugim tehnološkim granama nauke. Osim toga, to je kineski porculan najvišeg kvaliteta koji je proziran na svjetlost. Gruba keramika ne može dati takav efekat.

Špijunske strasti

"tvrda pasta", ili pravi porcelan, prvi put se pojavio u Kini za vreme dinastije Tang (618-907). Ali stvarno visokokvalitetni proizvodi, po svojim svojstvima ni na koji način inferiorni od modernih, postali su poznati svijetu tek za vrijeme dinastije Yuan (1279-1368). Rani kineski porcelan sastojao se od kaolina (kineske gline) i pegmatita, grube vrste granita.

Bio je nepoznat evropskim grnčarima sve do uvoza kineske opreme tokom srednjeg vijeka. Evropljani su pokušali ponoviti svojstva porculana, ali nisu uspjeli u ovom pitanju. Pošto analiziraju njegov hemijski sastav bili suu nemogućnosti, proizvodi koje su proizvodili samo su izvana ličili na elegantno, krhko i istovremeno izdržljivo posuđe. Ispalo je tako. Pravi špijunski ratovi su se odvijali kako bi se doznala tajna prave proizvodnje porcelana, ali Kinezi su svoju tajnu čuvali više od života.

Zašto je ovaj materijal bio toliko popularan? Razlog su odlična fizička svojstva porculana. Jači je od obične keramike, ima visoku toplotnu provodljivost, što omogućava pripremu odličnog čaja u čajnicima. Osim toga, zbog glazure, porculan ima izuzetno nisku zaprljanost, boje se samo pod utjecajem sintetičkih pigmenata. Šolje iz drevnih kineskih servisa ostaju bijele nakon mnogo stoljeća.

Ersatzy

Nakon mešanja stakla sa kalajnim oksidom da bi se napravio neprozirni materijal, evropski zanatlije su pokušali da kombinuju glinu i mat staklo. Ove alternative su postale poznate kao "meka pasta" ili umjetni porculan. No uznemirile su dvije neugodne okolnosti: svi ti materijali su se pokazali previše mekani, od njih je bilo nemoguće napraviti zaista tanke, elegantne proizvode, a troškovi proizvodnje bili su previsoki. Ukratko, svojstva "ersatz" porcelana su bila daleko od savršenih.

Postoje dokazi da su i naši majstori savladali umijeće proizvodnje pravog porcelana, ali sve tajne ruske keramike izgubljene su tokom tatarsko-mongolske invazije, kada su spaljeni čitavi gradovi sa svim njihovim stanovnicima. Postignut je i određeni pomakEngleski. Stvorili su "koštanu" vrstu materijala.

Ali šta je koštani porculan, čija su ga glavna svojstva učinila neverovatno popularnim u staroj Evropi?

Historija stvaranja

Godine 1707., dva Nijemca po imenu Ehrenfried W alther von Chimhaus i Johan Friedrich Bottger otkrivaju "razumniji" način proizvodnje koji koristi glinu i fino mljeveni feldspat. U 17. veku, engleski zanatlije su kroz eksperimentisanje naučile da se porcelan, skoro identičan kineskom, može dobiti dodavanjem fino mlevenih spaljenih kostiju ovoj mešavini.

A kasnije se ispostavilo da engleska verzija omogućava proizvodnju prozirne keramike na mnogo nižim temperaturama, što značajno smanjuje troškove proizvodnje. Osim toga, porculan iz Foggy Albiona borio se mnogo gore, bio je mnogo jači. Stoga ne čudi što su Britanci ubrzo svojim uslugama ispunili pola Starog i skoro cijeli Novi svijet.

Koja su svojstva koštanog porculana? Prvo, proizvodi napravljeni od njega odlikuju se visokom čvrstoćom s malom težinom i tankim zidovima. Drugo, ova vrsta keramike se ne može koristiti u hemijskoj industriji, jer supstance u njenom sastavu reaguju sa kiselinama i alkalijama.

Sirovine

Kao što smo rekli, glavne komponente ovog materijala su izuzetno jednostavne: glina, feldspat, minerali sa sadržajem kalcijuma. Do sada su se razne kompanije međusobno takmičile, jer se to brzo ustanovilosvojstva porculana i fajanse mogu se radikalno promijeniti dodavanjem novih elemenata njegovom sastavu. Naravno, ako je iskustvo uspješno.

Uprkos tome što sastav gline varira u zavisnosti od mesta vađenja, ona se i dalje pretvara u staklo (što obezbeđuje glatkoću konačnog proizvoda) samo na ekstremno visokim temperaturama. Ali to vrijedi samo za one slučajeve kada se gline ne miješaju s materijalima čiji je prag vitrifikacije niži. Međutim, za razliku od stakla, glina je termički stabilna, što znači da zadržava svoj oblik čak i kada se zagrije na visoku temperaturu.

Tako da je ovaj materijal zaista jedinstven jer kombinuje nisku poroznost stakla sa stabilnošću i relativnom čvrstoćom jednostavne keramike. Kaolin, hidroaluminosilikat, u svakom trenutku se koristio kao glavna vrsta sirovine. Feldspat (sadrži aluminijum silikat) i kremen, vrsta tvrdog kvarca, izuzetno su važni sastojci u bilo kojoj vrsti porculana. Tope se kada se zagreju, vežući materijal zajedno.

Kvarc - "srce" porcelana

Ovo je ključ snage. Osobine porculana (i njegova upotreba) su u velikoj mjeri posljedica ove posebne karakteristike: slabo se lomi (u poređenju sa staklom), a male udaljenosti između čestica osiguravaju nepropusnost materijala za zrak, vodu i druga jedinjenja.

Kvarc je "legura" kiseonika i silicijuma, dva najzastupljenija elementa u zemljinoj kori. Ima tri funkcionalna oblika: direktno kvarc (kristali), opal(amorfna sorta) i pijesak (miješana, prljava frakcija). Općenito, kvarc se dugo koristi u zanatskoj proizvodnji. Porcelan također može sadržavati glinicu i kamen od sapunice, poznatiji kao "kamen sapunice".

Proizvodni proces

Nakon što su sirovine odabrane i izvagane, one idu u proizvodnju. Prvo se čisti i melje na vrlo fine frakcije. Nakon toga se sve komponente miješaju u potrebnom omjeru, ovisno kako o uvjetima proizvodnje tako i o karakteristikama finalnih proizvoda. Čim se ove potonje formiraju, mogu se odmah poslati u rernu, ili se prethodno očiste i zatim preliju slojem glazure.

Naravno, drobljeno staklo prvo nastupa u svojoj ulozi. I tek nakon toga, buduće vaze, šolje, WC školjke i zubne krunice šalju se u otvor peći. Pogledajmo sada svaku fazu posebno. Uostalom, svojstva porculana i njegova primjena zavise od njihovog uspjeha!

Drobljenje sirovina

Možda je ovo jedna od najvažnijih operacija, jer kvalitet finalnog proizvoda zavisi od temeljitosti njegove implementacije. Drobljenje se vrši pomoću ogromnih mehaničkih bubnjastih drobilica. U drugom prolazu, veličina čestica je dovedena do 0,25 cm. Za pretvaranje sirovine u finu prašinu koriste se posebne kuglaste drobilice. To su ogromni čelični cilindri punjeni metalnim kuglicama. Kada se cijela struktura okreće, čestice sirovina se pretvaraju u homogenu masu izuzetno finog mljevenja.

Čišćenje i miješanje

Mješavina se propušta kroz fine filtere, a zatim se dovodi na poseban "transporter", koji je nagnuti čelični lim. Oni vibriraju, zbog čega se sirovine ne samo automatski miješaju, već i sortiraju, budući da se najveće čestice guraju prema gore. Ako je potreban navlaženi materijal, voda se automatski raspršuje u liniju.

Ponekad se koriste filteri sa snažnim magnetima, jer potonji mogu ukloniti i najsitnije nečistoće gvožđa. Potonji, ako uđe u gotov proizvod, dat će mu nepoželjnu crvenu nijansu. Nakon toga, gotovi proizvodi se šalju u peć, gdje se peku na temperaturama koje smo već naznačili.

Od kojih uslova proizvodnje mogu zavisiti svojstva proizvoda?

Treba napomenuti da tokom završnog pečenja postoje mnogi procesi koji direktno utiču na svojstva hladnog porculana. Prvo, sve ugljične organske nečistoće se spaljuju, višak vode se isparava, različite plinovite frakcije izlaze iz debljine budućeg proizvoda. Ako se istovremeno temperatura ne dovede na 1100 stepeni Celzijusa, tada se silicijum i druge komponente glazure neće moći otopiti, što znači da neće formirati glatki i hemijski neutralni sloj na površini keramike.

Osim toga, ove veze su neophodne za smanjenje udaljenosti između čestica materijala, za pouzdaniju vezu između njih. Kada se postigne željena gustina,proizvod se hladi, usled čega se glazura "povlači", postaje glatka i posebno izdržljiva.

Rezultati

Pa zašto sve ovo opisujemo? Stvar je u tome što svojstva ovog materijala usko zavise od karakteristika i uslova njegove proizvodnje. Na primjer, čvrstoća ovisi o postotku sadržaja feldspata u masi, a broj pora u porculanu je manji, što je više feldspata. Kako se kvarc i ostatak dobiven razgradnjom glinene tvari otapaju u staklu, skelet porculanskog materijala postaje slabiji i deformacije se povećavaju. U zavisnosti od finoće mlevenja kvarca, sastava mase, temperature i trajanja pečenja, sastav staklaste faze obuhvata od 15 do 40% celokupnog kvarca koji se unosi u masu. Što ga je više, porcelan je tanji i "prozračniji".

Svojstva keramičkih materijala kao dielektrika karakterišu uglavnom otpornost na prolaz električne struje u materijalu i na površini izolatora. Razlikovanje između specifične zapremine i specifične površinske otpornosti porculana.

Osim toga, hemijska svojstva porculana su od velike praktične važnosti. Tačnije, njihovo odsustvo. Glazirana keramika sa dodatkom velike količine feldspata i kvarca je hemijski neutralna. Mislite li zašto se m alteri farmaceuta i hemičara prave od ovog materijala? Mnogo je jači od stakla, ali ne reaguje.

Trenutno stanje

Danas keramika (a posebno porculan) doživljava drugurođenje. Pokazalo se da se ovi materijali mogu koristiti u proizvodnji raznih vrsta mikroelektronike. Važnost ovoga za modernu civilizaciju ne treba objašnjavati. Naučnici su također otkrili da kada se dodaju određeni aditivi, snaga porculana raste eksponencijalno. Trenutno su u tijeku čak i obećavajuća istraživanja na polju stvaranja novih vrsta oklopa na temelju njega. Dakle, ne samo wc šolje!

Konačno, ovaj materijal postaje sve važniji u medicini. Razne proteze i veličanstvene zubne krunice - potražnja za njima raste svake godine. Tako će drevni kineski izum ostati relevantan još dugo vremena.