Svojstva porculana i njegova primjena

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja promjena: 2023-12-17 10:29

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

Najčešći ukrasni porculan, kao i kemijsko stakleno posuđe, zubne krunice i električni izolatori. Obično bijele ili prljavobijele, 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 lijepu uslugu, koju danas možete kupiti u bilo kojoj trgovini, tada biste mogli poginuti.

Začudo, ali proizvodi kineskih majstora s današnjom keramikom samo su srodnici, ali ne i izravni. Da bismo to vidjeli, dovoljno je prisjetiti se osnovnih svojstavaporculana, 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 visokokvalitetna usluga.

Zašto se to događa?

Svojstva porculana, kao što su čvrstoća i otpornost na toplinu, rezultat su visokih temperatura na kojima se proizvodi prava kineska keramika. Proizvodi se na temperaturi od 2.650 stupnjeva Fahrenheita (1.454 stupnja Celzijusa). Usporedite to s 2200 stupnjeva Fahrenheita (1204 stupnja Celzijusa) za obični porculan. Budući da je drugi materijal slabije kvalitete, ne koristi se u kemijskoj industriji i drugim tehnološkim granama znanosti. Osim toga, to je kineski porculan najviše kvalitete koji je proziran na svjetlost. Gruba keramika ne može dati takav učinak.

Špijunske strasti

"Tvrda pasta", ili pravi porculan, prvi put se pojavio u Kini za vrijeme 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 porculan sastojao se od kaolina (kineske gline) i pegmatita, grube vrste granita.

Bio je nepoznat europskim lončarima sve do uvoza kineske opreme tijekom srednjeg vijeka. Europljani su pokušali duplicirati svojstva porculana, ali nisu uspjeli u ovom pitanju. Budući da analiziraju njegov kemijski sastav bili suu nemogućnosti, proizvodi koje su proizvodili samo su izvana nalikovali elegantnom, krhkom i istodobno izdržljivom posuđu. Ispalo je tako. Pravi špijunski ratovi odvijali su se kako bi se doznala tajna prave proizvodnje porculana, ali Kinezi su svoju tajnu čuvali više od života.

Zašto je ovaj materijal bio toliko popularan? Razlog su izvrsna fizička svojstva porculana. Jači je od obične keramike, ima visoku toplinsku vodljivost, što omogućuje kuhanje izvrsnog čaja u čajnicima. Osim toga, zbog glazure, porculan ima izuzetno nisku zaprljanost, boje se samo pod utjecajem sintetičkih pigmenata. Šalice iz drevnih kineskih servisa ostaju bijele nakon mnogo stoljeća.

Ersatzy

Nakon miješanja stakla s kositrovim oksidom kako bi se dobio neprozirni materijal, europski su obrtnici pokušali kombinirati glinu i matirano staklo. Te su alternative postale poznate kao "mekana pasta" ili umjetni porculan. No uznemirile su dvije neugodne okolnosti: svi ti materijali su se pokazali previše mekanima, od njih je bilo nemoguće napraviti stvarno tanke, elegantne proizvode, a troškovi proizvodnje bili su previsoki. Ukratko, svojstva "ersatz" porculana bila su daleko od savršenih.

Postoje dokazi da su naši majstori također savladali umijeće proizvodnje pravog porculana, ali sve tajne ruske keramike izgubljene su tijekom tatarsko-mongolske invazije, kada su cijeli gradovi spaljeni zajedno sa svim njihovim stanovnicima. Ostvaren je i neki pomakEngleski. Stvorili su "koštanu" vrstu materijala.

Ali što je koštani porculan, čija su ga glavna svojstva učinila nevjerojatno popularnim u staroj Europi?

Povijest stvaranja

Godine 1707., dvojica Nijemaca po imenu Ehrenfried W alther von Chimhaus i Johan Friedrich Bottger otkrivaju "razumniju" metodu proizvodnje koja koristi glinu i fino mljeveni feldspat. U 17. stoljeću engleski su obrtnici eksperimentiranjem naučili da se porculan, gotovo identičan kineskom porculanu, može dobiti dodavanjem fino mljevenih spaljenih kostiju ovoj smjesi.

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

Koja su svojstva koštanog porculana? Prvo, proizvodi izrađeni od njega odlikuju se visokom čvrstoćom s malom težinom i tankim stijenkama. Drugo, ova vrsta keramike ne može se koristiti u kemijskoj industriji, jer tvari u njenom sastavu reagiraju s kiselinama i lužinama.

Sirovine

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

Unatoč tome što sastav gline varira ovisno o mjestu vađenja, ona se i dalje pretvara u staklo (što osigurava 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 uistinu jedinstven jer kombinira nisku poroznost stakla sa stabilnošću i relativnom čvrstoćom jednostavne keramike. Kaolin, hidroaluminosilikat, uvijek se koristio kao glavna vrsta sirovine. Feldspat (sadrži aluminijev silikat) i kremen, vrsta tvrdog kvarca, iznimno su važni sastojci u bilo kojoj vrsti porculana. Tope se kada se zagrijavaju, vežući materijal zajedno.

Quartz - "srce" porculana

Ovo je ključ snage. Svojstva porculana (i njegove upotrebe) uvelike su posljedica ove osobine: slabo se lomi (u usporedbi sa staklom), a male udaljenosti između čestica osiguravaju nepropusnost materijala za zrak, vodu i druge spojeve.

Kvarc je "legura" kisika i silicija, dva najzastupljenija elementa u zemljinoj kori. Ima tri funkcionalna oblika: izravno kvarc (kristali), opal(amorfna sorta) i pijesak (mješovita, prljava frakcija). Općenito, kvarc se dugo koristi u zanatskoj proizvodnji. Porculan također može sadržavati glinicu i kamen 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 potonji formiraju, mogu se odmah poslati u pećnicu, ili se prethodno očiste i zatim preliju slojem glazure.

Naravno, drobljeno staklo prvo nastupa u svojoj ulozi. I tek nakon toga, buduće vaze, šalice, WC školjke i zubne krunice šalju se u usta peći. Pogledajmo sada svaku fazu zasebno. Uostalom, svojstva porculana i njegova primjena ovise o njihovom uspjehu!

Drobljenje sirovina

Možda je ovo jedna od najvažnijih operacija, jer kvaliteta konačnog proizvoda ovisi o temeljitosti njegove provedbe. Drobljenje se vrši pomoću ogromnih mehaničkih bubnjastih drobilica. Prilikom drugog prolaza, veličina čestica je dovedena na 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 pretvaraju se u homogenu masu izuzetno finog mljevenja.

Čišćenje i miješanje

Mješavina se propušta kroz fine filtere, a zatim se dovodi u 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 vod.

Ponekad se koriste filteri sa snažnim magnetima, jer potonji mogu ukloniti i najsitnije nečistoće željeza. 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 odredili.

O kojim uvjetima proizvodnje mogu ovisiti svojstva proizvoda?

Treba napomenuti da tijekom završnog pečenja postoje mnogi procesi koji izravno utječu na svojstva hladnog porculana. Prvo, sve ugljične organske nečistoće se spaljuju, višak vode se isparava, razne plinovite frakcije izlaze iz debljine budućeg proizvoda. Ako se istovremeno temperatura ne dovede na 1100 stupnjeva Celzija, tada se silicij i ostale komponente glazure neće moći otopiti, što znači da neće formirati glatki i kemijski 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 gustoća,proizvod se hladi, zbog čega se glazura "povlači", postaje glatka i posebno izdržljiva.

Rezultati

Pa zašto sve ovo opisujemo? Stvar je u tome što svojstva ovog materijala usko ovise o značajkama i uvjetima 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, kostur porculanskog materijala postaje slabiji, a deformacije se povećavaju. Ovisno o finoći mljevenja kvarca, sastavu mase, temperaturi i trajanju pečenja, sastav staklaste faze uključuje od 15 do 40% cjelokupnog kvarca unesenog u masu. Što ga je više, porculan je tanji i "prozračniji".

Svojstva keramičkih materijala kao dielektrika karakteriziraju uglavnom otpornost na prolaz električne struje u materijalu i na površini izolatora. Razlikovati specifični volumen i specifičnu površinsku otpornost porculana.

Osim toga, kemijska svojstva porculana su od velike praktične važnosti. Točnije, njihova odsutnost. Glazirana keramika s dodatkom velike količine feldspata i kvarca kemijski je neutralna. Mislite li zašto se žbuke farmaceuta i kemičara prave od ovog materijala? Mnogo je jači od stakla, ali ne reagira.

Trenutno stanje

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

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 jako dugo.