Свойства на порцелан и неговото приложение

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-17 10:19

Терминът "порцелан" се отнася до широка гама от керамични продукти, които се произвеждат при високи температури. Техните отличителни черти са гладка повърхност и ниска порьозност. Тези свойства на порцелан са широко търсени и до днес. Трудно е да се намери някаква индустрия или национална икономика, където и да се използва.

Най-разпространеният декоративен порцелан, както и химически стъклени съдове, зъбни корони и електрически изолатори. Обикновено бял или почти бял, за "изпичане" този прекрасен материал пристига като непретенциозно парче керамика, което ще придобие познатата си форма едва след изпичане във високотемпературни фурни.

Предимствата на китайските услуги

В тази статия ще обсъдим свойствата и видовете порцелан. Ще разберете защо този материал е бил толкова популярен в целия свят, че огромни експедиции са били оборудвани да го купят. За една красива услуга, която днес можете да закупите във всеки магазин, тогава може да бъдете убити.

Странно, но продуктите на китайските майстори с днешната керамика са само роднини, но не и преки. За да видите това, достатъчно е да си припомним основните свойствапорцелан, който излиза от работилниците на Средното царство. Материалите са много сходни един с друг: както съвременният, така и старинният порцелан може да бъде остъклен или "естествен". Но обикновената керамика е много по-мека. И от това не може да се направи висококачествена услуга.

Защо се случва това?

Свойствата на порцелана, като здравина и устойчивост на топлина, са резултат от високите температури, при които се произвежда истинска китайска керамика. Произвежда се при температура от 2650 градуса по Фаренхайт (1454 градуса по Целзий). Сравнете това с 2200 градуса по Фаренхайт (1204 градуса по Целзий) за обикновен порцелан. Тъй като вторият материал е с по-ниско качество, той не се използва в химическата промишленост и други технологични отрасли на науката. В допълнение, това е китайски порцелан от най-високо качество, който е прозрачен за светлината. Грубата керамика не може да даде такъв ефект.

Шпионски страсти

"Твърда паста", или истински порцелан, се появява за първи път в Китай по време на династията Тан (618-907). Но наистина висококачествените продукти, по своите свойства по нищо не отстъпващи на съвременните, станаха известни на света едва по време на династията Юан (1279-1368). Ранният китайски порцелан се състоеше от каолин (китайска глина) и пегматит, груб вид гранит.

Не е било известно на европейските грънчари до вноса на китайско оборудване през Средновековието. Европейците се опитаха да дублират свойствата на порцелан, но не успяха по този въпрос. Тъй като анализира химичния му състав те са билинеспособни, произведените от тях продукти само външно приличаха на елегантни, крехки и в същото време издръжливи ястия. Оказа се така. Истински шпионски войни се развиха, за да се разбере тайната на истинското производство на порцелан, но китайците пазиха тайната си повече от живота.

Защо този материал беше толкова популярен? Причината са отличните физични свойства на порцелана. Той е по-силен от обикновената керамика, има висока топлопроводимост, което позволява да се приготвя отличен чай в чайници от него. Освен това, поради глазурата, порцеланът има изключително ниско замърсяване, оцветяване само под въздействието на синтетични пигменти. Чашите от древни китайски сервизи остават бели след много векове.

Ersatzy

След смесване на стъкло с калаен оксид, за да се получи непрозрачен материал, европейските занаятчии се опитаха да комбинират глина и матирано стъкло. Тези алтернативи станаха известни като "мека паста" или изкуствен порцелан. Но две неприятни обстоятелства бяха смущаващи: всички тези материали се оказаха твърде меки, беше невъзможно да се направят наистина тънки, елегантни продукти от тях, а производствените разходи бяха твърде високи. Накратко, свойствата на порцелан тип „ерзац“бяха далеч от перфектни.

Има доказателства, че нашите майстори са владеели и изкуството да произвеждат истински порцелан, но всички тайни на руската керамика са загубени по време на татаро-монголското нашествие, когато цели градове са опожарени заедно с всичките им жители. Беше постигнат и известен пробиванглийският. Те създадоха "кост" вид материал.

Но какво е костен порцелан, чиито основни свойства го направиха невероятно популярен в стара Европа?

История на създаването

През 1707 г. двама германци на име Еренфрид Валтер фон Чимхаус и Йохан Фридрих Ботгер откриват по-„разумен“метод на производство, който използва глина и фино смлян фелдшпат. През 17-ти век английските занаятчии научават чрез експерименти, че порцелан, почти идентичен с китайския, може да се получи чрез добавяне на фино смлени изгорени кости към тази смес.

И по-късно се оказа, че английската версия ви позволява да произвеждате прозрачна керамика при много по-ниски температури, което значително намалява разходите за производство. Освен това порцеланът от Foggy Albion се биеше много по-зле, беше много по-силен. Така че не е изненадващо, че британците скоро напълниха половината от Стария и почти целия Нов свят със своите услуги.

Какви са свойствата на костния порцелан? Първо, продуктите, направени от него, се отличават с висока якост с ниско тегло и тънки стени. Второ, този тип керамика не може да се използва в химическата промишленост, тъй като веществата в нейния състав реагират с киселини и основи.

Суровини

Както казахме, основните компоненти на този материал са изключително прости: глина, фелдшпат, минерали със съдържание на калций. Досега различни фирми се конкурират помежду си, тъй като бързо се установи, чесвойствата на порцелан и фаянс могат да бъдат радикално променени чрез добавяне на нови елементи към състава му. Разбира се, ако опитът е успешен.

Въпреки че съставът на глината варира в зависимост от мястото на добива, тя все пак се превръща в стъкло (което осигурява гладкост на крайния продукт) само при изключително високи температури. Но това е вярно само за онези случаи, когато глините не се смесват с материали, чийто праг на витрификация е по-нисък. За разлика от стъклото обаче, глината е термично стабилна, което означава, че запазва формата си дори при нагряване до висока температура.

Така че този материал е наистина уникален, тъй като съчетава ниската порьозност на стъклото със стабилността и относителната здравина на обикновената керамика. Каолинът, хидроалумосиликат, е бил използван като основен вид суровина през цялото време. Фелдшпат (съдържащ алуминиев силикат) и кремък, вид твърд кварц, са изключително важни съставки във всеки вид порцелан. Те се топят при нагряване, свързвайки материала заедно.

Кварц - "сърцето" на порцелана

Това е ключът към силата. Свойствата на порцелана (и употребата му) до голяма степен се дължат на тази конкретна характеристика: той се чупи лошо (в сравнение със стъклото), а малките разстояния между частиците гарантират непропускливостта на материала за въздух, вода и други съединения.

Кварцът е "сплав" от кислород и силиций, двата най-разпространени елемента в земната кора. Има три функционални форми: директно кварц (кристали), опал(аморфна разновидност) и пясък (смесена, мръсна фракция). По принцип кварцът отдавна се използва в занаятчийското производство. Порцеланът може също да съдържа алуминиев оксид и сапунен камък, по-известен като "сапунен камък".

Производствен процес

След като суровините са избрани и претеглени, те отиват в производство. Първо се почиства и смила на много фини фракции. След това всички компоненти се смесват в необходимата пропорция, в зависимост както от производствените условия, така и от характеристиките на крайните продукти. Веднага след като последните се оформят, те могат да се изпратят веднага във фурната или са предварително почистени и след това покрити със слой глазура.

Разбира се, натрошеното стъкло първо действа в своята роля. И едва след това бъдещите вази, чаши, тоалетни чинии и зъбни корони се изпращат към отвора на пещта. Сега нека разгледаме всеки етап поотделно. В крайна сметка, свойствата на порцелана и неговото приложение зависят от техния успех!

Раздробяване на суровини

Може би това е една от най-важните операции, тъй като качеството на крайния продукт зависи от задълбочеността на неговото изпълнение. Раздробяването се извършва с помощта на огромни механични барабанни трошачки. При второто преминаване размерът на частиците се довежда до 0,25 см. За превръщането на суровината във фин прах се използват специални топкови трошачки. Това са огромни стоманени цилиндри, пълни с метални топки. Когато цялата структура се върти, частиците от суровините се превръщат в хомогенна маса от изключително фино смилане.

Почистване и смесване

Сместа се прекарва през фини филтри и след това се подава към специален "конвейер", който представлява наклонени стоманени листове. Те вибрират, в резултат на което суровините не само се смесват автоматично, но и се сортират, тъй като най-големите частици се изтласкват нагоре. Ако е необходим намокрен материал, водата автоматично се впръсква в линията.

Понякога се използват филтри с мощни магнити, тъй като последните могат да премахнат и най-малките примеси от желязо. Последният, ако попадне в готовия продукт, ще му придаде нежелан червен оттенък. След това готовите продукти се изпращат в пещта, където се изпичат при вече посочени от нас температури.

От какви производствени условия могат да зависят свойствата на продукта?

Трябва да се отбележи, че по време на окончателното изпичане има много процеси, които пряко влияят върху свойствата на студения порцелан. Първо, всички въглеродни органични примеси се изгарят, излишната вода се изпарява, различни газообразни фракции излизат от дебелината на бъдещия продукт. Ако в същото време температурата не се доведе до 1100 градуса по Целзий, тогава силиций и други компоненти на глазурата няма да могат да се стопят, което означава, че няма да образуват гладък и химически неутрален слой върху керамичната повърхност.

В допълнение, тези връзки са необходими за намаляване на разстоянието между частиците на материалите, за по-надеждна връзка между тях. След като се достигне желаната плътност,продуктът се охлажда, в резултат на което глазурата се „стяга“, става гладка и особено издръжлива.

Резултати

Така че защо описваме всичко това? Работата е там, че свойствата на този материал са тясно зависими от характеристиките и условията на неговото производство. Например, силата зависи от процента съдържание на фелдшпат в масата, а броят на порите в порцелана е толкова по-малък, колкото повече фелдшпат. Тъй като кварцът и остатъкът, получен от разлагането на глинената субстанция, се разтварят в стъклото, скелетът на порцелановия материал става по-слаб и деформациите се увеличават. В зависимост от фината на смилане на кварца, състава на масата, температурата и продължителността на изпичането, съставът на стъкловидната фаза включва от 15 до 40% от целия кварц, въведен в масата. Колкото повече е, порцеланът е по-тънък и "по-въздушен".

Свойствата на керамичните материали като диелектрици се характеризират главно с устойчивост на преминаване на електрически ток в материала и върху повърхността на изолатора. Разграничаване на специфичен обем и специфично повърхностно съпротивление на порцелан.

Освен това, химичните свойства на порцелана са от голямо практическо значение. По-точно тяхното отсъствие. Глазираната керамика с добавка на голямо количество фелдшпат и кварц е химически неутрална. Мислите ли защо хаванчетата на фармацевтите и химиците са направени от този материал? Той е много по-здрав от стъклото, но не реагира.

Настоящото състояние на нещата

Днес керамиката (и в частност порцеланът) преживява вторираждане. Оказа се, че тези материали могат да се използват в производството на различни видове микроелектроника. Значението на това за съвременната цивилизация не е необходимо да се обяснява. Учените също така откриха, че когато се добавят определени добавки, силата на порцелана се увеличава експоненциално. В момента се провеждат дори обещаващи изследвания в областта на създаването на нови видове броня, базирани на него. Така че не само тоалетни чинии!

Накрая, този материал става все по-важен в медицината. Различни протези и великолепни зъбни корони - търсенето на тях се увеличава всяка година. Така че древното китайско изобретение ще остане актуално за много дълго време.