Egenskaber ved porcelæn og dets anvendelse

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-17 10:22

Udtrykket "porcelæn" refererer til en lang række keramiske produkter, der er fremstillet ved høje temperaturer. Deres kendetegn er en glat overflade og lav porøsitet. Disse egenskaber af porcelæn er meget efterspurgt den dag i dag. Det er svært at finde en eller anden industri eller national økonomi, uanset hvor den bruges.

Det mest almindelige dekorative porcelæn, såvel som kemiske glasvarer, tandkroner og elektriske isolatorer. Norm alt hvidt eller råhvidt, til "bagning" kommer dette vidunderlige materiale som et upræsentabelt stykke keramik, som først får sin velkendte form efter stegning i højtemperaturovne.

Fordelene ved kinesiske tjenester

I denne artikel vil vi diskutere egenskaber og typer af porcelæn. Du vil forstå, hvorfor dette materiale var så populært over hele verden, at store ekspeditioner var udstyret til at købe det. For en smuk service, som du i dag kan købe i enhver butik, så kan du blive slået ihjel.

Mærkeligt nok, men produkterne fra kinesiske mestre med nutidens keramik er kun slægtninge, men ikke direkte. For at se dette er det tilstrækkeligt at huske de grundlæggende egenskaberporcelæn, som kom ud af Mellemrigets værksteder. Materialerne minder meget om hinanden: både moderne og gammelt porcelæn kan være glaseret eller "naturligt". Men simpel keramik er meget blødere. Og en service af høj kvalitet kan ikke laves ud fra det.

Hvorfor sker det?

Egenskaberne ved porcelæn, såsom styrke og varmebestandighed, er resultatet af høje temperaturer, hvor ægte kinesisk keramik fremstilles. Det produceres ved en temperatur på 2.650 grader Fahrenheit (1.454 grader Celsius). Sammenlign det med 2.200 grader Fahrenheit (1.204 grader Celsius) for almindeligt porcelæn. Da det andet materiale er af lavere kvalitet, bruges det ikke i den kemiske industri og andre teknologiske grene af videnskaben. Derudover er det kinesisk porcelæn af højeste kvalitet, der er gennemsigtigt for lyset. Groft keramik kan ikke give en sådan effekt.

Spion passioner

"Hård pasta", eller ægte porcelæn, dukkede først op i Kina under Tang-dynastiet (618-907). Men produkter af virkelig høj kvalitet, i deres egenskaber på ingen måde ringere end moderne, blev først kendt af verden under Yuan-dynastiet (1279-1368). Det tidlige kinesiske porcelæn bestod af kaolin (kina-ler) og pegmatit, en ru type granit.

Det var ukendt for europæiske keramikere indtil importen af kinesisk udstyr i middelalderen. Europæere forsøgte at kopiere porcelænets egenskaber, men det lykkedes ikke i denne sag. Siden analysere dens kemiske sammensætning var deude af stand til det, lignede de af dem producerede produkter kun udvendigt elegante, skrøbelige og samtidig holdbare retter. Det blev sådan. Ægte spionkrige udfoldede sig for at finde hemmeligheden bag ægte porcelænsproduktion, men kineserne vogtede deres hemmelighed mere end livet.

Hvorfor var dette materiale så populært? Årsagen er porcelænets fremragende fysiske egenskaber. Den er stærkere end almindelig keramik, har en høj varmeledningsevne, som gør det muligt at brygge fremragende te i tekander af den. Derudover har porcelæn på grund af glasuren en ekstrem lav tilsmudsning, farvning kun under påvirkning af syntetiske pigmenter. Kopper fra gamle kinesiske tjenester forbliver hvide efter mange århundreder.

Ersatzy

Efter at have blandet glas med tinoxid for at lave et uigennemsigtigt materiale, forsøgte europæiske håndværkere at kombinere ler og frostet glas. Disse alternativer blev kendt som "blød pasta" eller kunstigt porcelæn. Men to ubehagelige omstændigheder var forstyrrende: alle disse materialer viste sig at være for bløde, det var umuligt at lave virkelig tynde, elegante produkter fra dem, og produktionsomkostningerne var for høje. Kort sagt var egenskaberne af "ersatz-type" porcelæn langt fra perfekte.

Der er beviser på, at vores mestre også mestrede kunsten at fremstille ægte porcelæn, men alle hemmelighederne bag russisk keramik gik tabt under den tatarisk-mongolske invasion, da hele byer blev brændt sammen med alle deres indbyggere. Der blev også opnået et vist gennembrudengelsk. De skabte en "knogle" slags materiale.

Men hvad er knogleporcelæn, hvis hovedegenskaber gjorde det utroligt populært i det gamle Europa?

Skabelsehistorie

I 1707 opdagede to tyskere ved navn Ehrenfried W alther von Chimhaus og Johan Friedrich Bottger en mere "sanselig" fremstillingsmetode, der bruger ler og finmalet feldspat. I det 17. århundrede lærte engelske håndværkere gennem eksperimenter, at porcelæn, næsten identisk med kinesisk porcelæn, kunne opnås ved at tilsætte fint formalede brændte knogler til denne blanding.

Og senere viste det sig, at den engelske version giver dig mulighed for at producere gennemsigtig keramik ved meget lavere temperaturer, hvilket reducerer produktionsomkostningerne markant. Derudover kæmpede porcelæn fra Foggy Albion meget værre, var meget stærkere. Så det er ikke overraskende, at briterne snart fyldte halvdelen af den gamle og næsten hele den nye verden med deres tjenester.

Hvad er egenskaberne ved knogleporcelæn? For det første er produkter fremstillet af det kendetegnet ved høj styrke med lav vægt og tyndvæggede. For det andet kan denne type keramik ikke bruges i den kemiske industri, da stofferne i dens sammensætning reagerer med syrer og baser.

Råvarer

Som vi sagde, er hovedkomponenterne i dette materiale ekstremt enkle: ler, feldspat, mineraler med calciumindhold. Indtil nu konkurrerer forskellige virksomheder med hinanden, da det hurtigt blev slået fastegenskaberne af porcelæn og fajance kan ændres radik alt ved at tilføje nye elementer til dets sammensætning. Selvfølgelig, hvis oplevelsen er vellykket.

På trods af at sammensætningen af leret varierer afhængigt af stedet for dets udvinding, bliver det stadig til glas (hvilket sikrer det endelige produkts glathed) kun ved ekstremt høje temperaturer. Men dette gælder kun for de tilfælde, hvor ler ikke blandes med materialer, hvis forglasningstærskel er lavere. I modsætning til glas er ler imidlertid termisk stabilt, hvilket betyder, at det bevarer sin form, selv når det opvarmes til en høj temperatur.

Så dette materiale er virkelig unikt, da det kombinerer glasets lave porøsitet med stabiliteten og den relative styrke af simpel keramik. Kaolin, et hydroaluminosilikat, er til enhver tid blevet brugt som den primære type råmateriale. Feltspat (indeholdende aluminiumsilikat) og flint, en type hård kvarts, er ekstremt vigtige ingredienser i enhver form for porcelæn. De smelter, når de opvarmes, og binder materialet sammen.

Kvarts - "hjertet" af porcelæn

Dette er nøglen til styrke. Porcelænets egenskaber (og dets anvendelse) skyldes i høj grad denne særlige egenskab: det går dårligt i stykker (sammenlignet med glas), og små afstande mellem partikler sikrer materialets uigennemtrængelighed for luft, vand og andre forbindelser.

Kvarts er en "legering" af ilt og silicium, de to mest udbredte grundstoffer i jordskorpen. Det har tre funktionelle former: direkte kvarts (krystaller), opal(amorf sort) og sand (blandet, snavset fraktion). Generelt har kvarts længe været brugt i håndværksproduktion. Porcelæn kan også indeholde aluminiumoxid og fedtsten, bedre kendt som "fedtsten".

Produktionsproces

Efter at råvarerne er udvalgt og vejet, går de i produktion. Først renses og males det til meget fine fraktioner. Derefter blandes alle komponenter i den nødvendige andel, afhængigt af både produktionsbetingelserne og egenskaberne af slutprodukterne. Så snart de sidstnævnte er dannet, kan de sendes i ovnen med det samme, eller de forrenses og dækkes derefter med et lag glasur.

Selvfølgelig optræder knust glas først i sin rolle. Og først efter det sendes fremtidige vaser, kopper, toiletskåle og tandkroner til ovnens mund. Lad os nu se på hver fase separat. Når alt kommer til alt, afhænger porcelænets egenskaber og dets anvendelse af deres succes!

Knusning af råmaterialer

Måske er dette en af de vigtigste operationer, da kvaliteten af det endelige produkt afhænger af grundigheden af dets implementering. Knusning udføres ved hjælp af enorme mekaniske tromleknusere. Ved anden passage bringes partikelstørrelsen til 0,25 cm For at omdanne råvaren til fint støv anvendes specielle kugleknusere. Det er enorme stålcylindre fyldt med metalkugler. Når hele strukturen roterer, bliver råmaterialepartiklerne til en homogen masse af ekstremt fin formaling.

Rengøring og blanding

Blandingen ledes gennem fine filtre og føres derefter til en speciel "transportør", som er en skrå stålplade. De vibrerer, som et resultat af, at råvarerne ikke kun automatisk blandes, men også sorteres, da de største partikler presses op. Hvis der kræves fugtet materiale, sprøjtes vand automatisk ind i ledningen.

Nogle gange bruges filtre med kraftige magneter, da sidstnævnte kan fjerne de mindste urenheder af jern. Sidstnævnte, hvis det kommer ind i det færdige produkt, vil give det en uønsket rød nuance. Derefter sendes de færdige produkter til ovnen, hvor de brændes ved de temperaturer, vi allerede har angivet.

Hvilke produktionsforhold kan produktegenskaber afhænge af?

Det skal bemærkes, at der under den endelige brænding er mange processer, som direkte påvirker koldt porcelæns egenskaber. For det første brændes alle organiske kulstofurenheder, overskydende vand fordampes, forskellige gasformige fraktioner kommer ud af tykkelsen af det fremtidige produkt. Hvis temperaturen samtidig ikke bringes op på 1100 grader Celsius, så vil silicium og andre komponenter i glasuren ikke kunne smelte, hvilket betyder, at de ikke danner et glat og kemisk neutr alt lag på den keramiske overflade.

Derudover er disse forbindelser nødvendige for at reducere afstanden mellem materialernes partikler, for en mere pålidelig forbindelse mellem dem. Når den ønskede tæthed er nået,produktet afkøles, hvilket resulterer i, at glasuren "trækker sig sammen", bliver glat og særligt holdbar.

Resultater

Så hvorfor beskriver vi alt dette? Sagen er, at egenskaberne af dette materiale er tæt afhængige af funktionerne og betingelserne for dets fremstilling. For eksempel afhænger styrken af feldspatindholdet i procent i massen, og antallet af porer i porcelæn er jo mindre, jo mere feldspat. Efterhånden som kvartsen og resterne fra nedbrydningen af lerstoffet opløses i glasset, bliver skelettet af porcelænsmaterialet svagere, og deformationerne øges. Afhængigt af finheden af formaling af kvarts, sammensætning af massen, temperatur og brændingsvarighed, omfatter sammensætningen af den glasagtige fase fra 15 til 40% af al kvarts introduceret i massen. Jo mere det er, er porcelænet tyndere og "luftigere".

Keramiske materialers egenskaber som dielektrikum er hovedsageligt karakteriseret ved modstand mod passage af elektrisk strøm i materialet og på overfladen af isolatoren. Skelne mellem specifik volumen og specifik overflademodstand af porcelæn.

Udover dette er porcelænets kemiske egenskaber af stor praktisk betydning. Mere præcist deres fravær. Glaseret keramik med tilsætning af en stor mængde feldspat og kvarts er kemisk neutrale. Tror du, hvorfor farmaceuters og kemikeres mørtler er lavet af dette materiale? Det er meget stærkere end glas, men det reagerer ikke.

Den aktuelle situation

I dag oplever keramik (og især porcelæn) et sekundfødsel. Det viste sig, at disse materialer kan bruges til fremstilling af forskellige typer mikroelektronik. Betydningen af dette for den moderne civilisation behøver ikke at blive forklaret. Forskere fandt også ud af, at når visse tilsætningsstoffer tilsættes, stiger styrken af porcelæn eksponentielt. I øjeblikket er selv lovende forskning i gang inden for at skabe nye typer rustninger baseret på det. Så ikke toiletskåle alene!

Endelig bliver dette materiale stadig vigtigere inden for medicin. Forskellige proteser og storslåede tandkroner - efterspørgslen efter dem stiger hvert år. Så den gamle kinesiske opfindelse vil forblive relevant i meget lang tid.