Ιδιότητες της πορσελάνης και η εφαρμογή της

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Ο όρος "πορσελάνη" αναφέρεται σε ένα ευρύ φάσμα κεραμικών προϊόντων που κατασκευάζονται σε υψηλές θερμοκρασίες. Τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά τους είναι η λεία επιφάνεια και το χαμηλό πορώδες. Αυτές οι ιδιότητες της πορσελάνης απαιτούνται ευρέως μέχρι σήμερα. Είναι δύσκολο να βρεις κάποια βιομηχανία ή εθνική οικονομία, όπου κι αν χρησιμοποιείται.

Η πιο κοινή διακοσμητική πορσελάνη, καθώς και χημικά γυαλικά, οδοντικές στεφάνες και ηλεκτρικοί μονωτές. Συνήθως λευκό ή υπόλευκο, για το «ψήσιμο» αυτό το υπέροχο υλικό φτάνει ως ένα απαράμιλλο κομμάτι κεραμικό, που θα αποκτήσει τη γνώριμη μορφή του μόνο μετά το ψήσιμο σε φούρνους υψηλής θερμοκρασίας.

Τα πλεονεκτήματα των κινεζικών υπηρεσιών

Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τις ιδιότητες και τους τύπους της πορσελάνης. Θα καταλάβετε γιατί αυτό το υλικό ήταν τόσο δημοφιλές σε όλο τον κόσμο που τεράστιες αποστολές εξοπλίστηκαν για να το αγοράσουν. Για μια όμορφη υπηρεσία, που σήμερα μπορείτε να αγοράσετε σε οποιοδήποτε κατάστημα, τότε θα μπορούσατε να σκοτωθείτε.

Περίεργα, αλλά τα προϊόντα των Κινέζων δασκάλων με τα σημερινά κεραμικά είναι μόνο συγγενικά, αλλά όχι άμεσα. Για να το δούμε αυτό, αρκεί να θυμηθούμε τις βασικές ιδιότητεςπορσελάνη, που έβγαινε από τα εργαστήρια του Μεσαίου Βασιλείου. Τα υλικά είναι πολύ παρόμοια μεταξύ τους: τόσο η σύγχρονη όσο και η αρχαία πορσελάνη μπορούν να είναι γυαλισμένες ή «φυσικές». Αλλά τα απλά κεραμικά είναι πολύ πιο μαλακά. Και δεν μπορεί να γίνει υπηρεσία υψηλής ποιότητας από αυτό.

Γιατί συμβαίνει αυτό;

Οι ιδιότητες της πορσελάνης, όπως η αντοχή και η αντοχή στη θερμότητα, είναι το αποτέλεσμα των υψηλών θερμοκρασιών στις οποίες παράγονται αληθινά κινέζικα κεραμικά. Παράγεται σε θερμοκρασία 2.650 βαθμών Φαρενάιτ (1.454 βαθμών Κελσίου). Συγκρίνετε αυτό με τους 2.200 βαθμούς Φαρενάιτ (1.204 βαθμούς Κελσίου) για απλή πορσελάνη. Δεδομένου ότι το δεύτερο υλικό είναι χαμηλότερης ποιότητας, δεν χρησιμοποιείται στη χημική βιομηχανία και σε άλλους τεχνολογικούς κλάδους της επιστήμης. Επιπλέον, είναι κινέζικη πορσελάνη άριστης ποιότητας που είναι διάφανη στο φως. Τα ακατέργαστα κεραμικά δεν μπορούν να δώσουν τέτοιο αποτέλεσμα.

Πάθη κατασκόπων

Η «σκληρή πάστα», ή αληθινή πορσελάνη, εμφανίστηκε για πρώτη φορά στην Κίνα κατά τη διάρκεια της δυναστείας των Τανγκ (618-907). Αλλά πραγματικά υψηλής ποιότητας προϊόντα, στις ιδιότητές τους σε καμία περίπτωση δεν είναι κατώτερα από τα σύγχρονα, έγιναν γνωστά στον κόσμο μόνο κατά τη διάρκεια της δυναστείας Yuan (1279-1368). Η πρώιμη κινεζική πορσελάνη αποτελούνταν από καολίνη (κινεζική άργιλος) και πηγματίτη, έναν ακατέργαστο τύπο γρανίτη.

Ήταν άγνωστο στους Ευρωπαίους αγγειοπλάστες μέχρι την εισαγωγή κινεζικού εξοπλισμού κατά τον Μεσαίωνα. Οι Ευρωπαίοι προσπάθησαν να αντιγράψουν τις ιδιότητες της πορσελάνης, αλλά δεν τα κατάφεραν σε αυτό το θέμα. Από την ανάλυση της χημικής του σύστασης ήτανανίκανοι, τα προϊόντα που παράγουν έμοιαζαν με κομψά, εύθραυστα και ταυτόχρονα ανθεκτικά πιάτα μόνο εξωτερικά. Αποδείχθηκε έτσι. Πραγματικοί πόλεμοι κατασκόπων ξεδιπλώθηκαν για να πάρουν το μυστικό της πραγματικής παραγωγής πορσελάνης, αλλά οι Κινέζοι φύλαξαν το μυστικό τους περισσότερο από τη ζωή.

Γιατί ήταν τόσο δημοφιλές αυτό το υλικό; Ο λόγος είναι οι εξαιρετικές φυσικές ιδιότητες της πορσελάνης. Είναι ισχυρότερο από τα συνηθισμένα κεραμικά, έχει υψηλή θερμική αγωγιμότητα, γεγονός που καθιστά δυνατή την παρασκευή εξαιρετικού τσαγιού σε τσαγιέρες από αυτό. Επιπλέον, λόγω του λούστρου, η πορσελάνη έχει εξαιρετικά χαμηλή ρύπανση, λεκιασμένη μόνο υπό την επίδραση συνθετικών χρωστικών. Τα κύπελλα από τις αρχαίες κινεζικές υπηρεσίες παραμένουν λευκά μετά από πολλούς αιώνες.

Ersatzy

Μετά την ανάμειξη του γυαλιού με το οξείδιο του κασσιτέρου για να γίνει ένα αδιαφανές υλικό, οι Ευρωπαίοι τεχνίτες προσπάθησαν να συνδυάσουν πηλό και παγωμένο γυαλί. Αυτές οι εναλλακτικές λύσεις έγιναν γνωστές ως «μαλακή πάστα» ή τεχνητή πορσελάνη. Αλλά δύο δυσάρεστες περιστάσεις ήταν αναστατωτικές: όλα αυτά τα υλικά αποδείχθηκαν πολύ μαλακά, ήταν αδύνατο να κατασκευαστούν πραγματικά λεπτά, κομψά προϊόντα από αυτά και το κόστος παραγωγής ήταν πολύ υψηλό. Εν ολίγοις, οι ιδιότητες της πορσελάνης "τύπου ersatz" απείχαν από το να είναι τέλειες.

Υπάρχουν στοιχεία ότι οι δάσκαλοί μας κατέκτησαν επίσης την τέχνη της παραγωγής αληθινής πορσελάνης, αλλά όλα τα μυστικά της ρωσικής κεραμικής χάθηκαν κατά την εισβολή των Τατάρ-Μογγόλων, όταν ολόκληρες πόλεις κάηκαν μαζί με όλους τους κατοίκους τους. Επιτεύχθηκε επίσης κάποια σημαντική ανακάλυψητα Αγγλικά. Δημιούργησαν ένα είδος υλικού "κόκαλο".

Αλλά τι είναι η πορσελάνη με κόκαλα, οι κύριες ιδιότητες της οποίας την έκαναν απίστευτα δημοφιλή στην παλιά Ευρώπη;

Ιστορία της Δημιουργίας

Το 1707, δύο Γερμανοί ονόματι Ehrenfried W alther von Chimhaus και Johan Friedrich Bottger ανακαλύπτουν μια πιο «λογική» μέθοδο παραγωγής που χρησιμοποιεί άργιλο και λεπτά αλεσμένο άστριο. Τον 17ο αιώνα, Άγγλοι τεχνίτες έμαθαν μέσω πειραματισμού ότι η πορσελάνη, σχεδόν πανομοιότυπη με την κινεζική πορσελάνη, μπορούσε να ληφθεί προσθέτοντας λεπτά καμένα κόκαλα σε αυτό το μείγμα.

Και αργότερα αποδείχθηκε ότι η αγγλική έκδοση σάς επιτρέπει να παράγετε διαφανή κεραμικά σε πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες, γεγονός που μειώνει σημαντικά το κόστος παραγωγής. Επιπλέον, η πορσελάνη από το Foggy Albion πάλεψε πολύ χειρότερα, ήταν πολύ πιο δυνατή. Δεν είναι λοιπόν περίεργο που οι Βρετανοί γέμισαν σύντομα με τις υπηρεσίες τους το μισό του Παλαιού και σχεδόν ολόκληρου του Νέου Κόσμου.

Ποιες είναι οι ιδιότητες της πορσελάνης με κόκκαλο; Πρώτον, τα προϊόντα που κατασκευάζονται από αυτό διακρίνονται από υψηλή αντοχή με χαμηλό βάρος και λεπτό τοίχωμα. Δεύτερον, αυτός ο τύπος κεραμικού δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη χημική βιομηχανία, καθώς οι ουσίες στη σύνθεσή του αντιδρούν με οξέα και αλκάλια.

Πρώτες ύλες

Όπως είπαμε, τα κύρια συστατικά αυτού του υλικού είναι εξαιρετικά απλά: άργιλος, άστριος, μέταλλα με περιεκτικότητα σε ασβέστιο. Μέχρι τώρα, διάφορες εταιρείες ανταγωνίζονται μεταξύ τους, καθώς γρήγορα διαπιστώθηκε ότιοι ιδιότητες της πορσελάνης και της φαγεντιανής μπορούν να αλλάξουν ριζικά με την προσθήκη νέων στοιχείων στη σύνθεσή της. Φυσικά, εάν η εμπειρία είναι επιτυχής.

Παρά το γεγονός ότι η σύσταση του πηλού ποικίλλει ανάλογα με τον τόπο εξαγωγής του, αυτός εξακολουθεί να μετατρέπεται σε γυαλί (που εξασφαλίζει την απαλότητα του τελικού προϊόντος) μόνο σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες. Αλλά αυτό ισχύει μόνο για εκείνες τις περιπτώσεις όπου οι άργιλοι δεν αναμειγνύονται με υλικά των οποίων το όριο υαλοποίησης είναι χαμηλότερο. Σε αντίθεση με το γυαλί, ωστόσο, ο πηλός είναι θερμικά σταθερός, που σημαίνει ότι διατηρεί το σχήμα του ακόμα και όταν θερμαίνεται σε υψηλή θερμοκρασία.

Έτσι αυτό το υλικό είναι πραγματικά μοναδικό καθώς συνδυάζει το χαμηλό πορώδες του γυαλιού με τη σταθερότητα και τη σχετική αντοχή του απλού κεραμικού. Ο καολίνης, ένα υδροαλουμινοπυριτικό, έχει χρησιμοποιηθεί ως ο κύριος τύπος πρώτης ύλης ανά πάσα στιγμή. Ο άστριος (που περιέχει πυριτικό αλουμίνιο) και ο πυριτόλιθος, ένας τύπος σκληρού χαλαζία, είναι εξαιρετικά σημαντικά συστατικά σε κάθε τύπο πορσελάνης. Λιώνουν όταν θερμαίνονται, δένοντας το υλικό μεταξύ τους.

Χαλαζίας - η "καρδιά" της πορσελάνης

Αυτό είναι το κλειδί της δύναμης. Οι ιδιότητες της πορσελάνης (και η χρήση της) οφείλονται σε μεγάλο βαθμό σε αυτό το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό: σπάει ελάχιστα (σε σύγκριση με το γυαλί) και μικρές αποστάσεις μεταξύ των σωματιδίων εξασφαλίζουν τη στεγανότητα του υλικού στον αέρα, το νερό και άλλες ενώσεις.

Ο χαλαζίας είναι ένα «κράμα» οξυγόνου και πυριτίου, τα δύο πιο άφθονα στοιχεία στον φλοιό της γης. Έχει τρεις λειτουργικές μορφές: απευθείας χαλαζία (κρύσταλλα), οπάλιο(άμορφη ποικιλία) και άμμος (μεικτό, βρώμικο κλάσμα). Γενικά, ο χαλαζίας χρησιμοποιείται εδώ και πολύ καιρό στη βιοτεχνία. Η πορσελάνη μπορεί επίσης να περιέχει αλουμίνα και σαπουνόπετρα, πιο γνωστά ως "σαπωνόπετρα".

Διαδικασία παραγωγής

Αφού επιλεγούν και ζυγιστούν οι πρώτες ύλες, πηγαίνουν στην παραγωγή. Αρχικά, καθαρίζεται και αλέθεται σε πολύ λεπτά κλάσματα. Μετά από αυτό, όλα τα συστατικά αναμειγνύονται στην απαιτούμενη αναλογία, ανάλογα τόσο με τις συνθήκες παραγωγής όσο και με τα χαρακτηριστικά των τελικών προϊόντων. Μόλις σχηματιστούν τα τελευταία, μπορούν να σταλούν αμέσως στο φούρνο ή να προκαθαριστούν και μετά να καλυφθούν με μια στρώση γλάσου.

Φυσικά, το θρυμματισμένο γυαλί πρωταγωνιστεί στον ρόλο του. Και μόνο μετά από αυτό, μελλοντικά βάζα, κύπελλα, λεκάνες τουαλέτας και οδοντικές κορώνες αποστέλλονται στο στόμιο του κλιβάνου. Τώρα ας δούμε κάθε στάδιο ξεχωριστά. Άλλωστε οι ιδιότητες της πορσελάνης και η εφαρμογή της εξαρτώνται από την επιτυχία τους!

Θρυμματισμός πρώτων υλών

Ίσως, αυτή είναι μια από τις πιο σημαντικές λειτουργίες, καθώς η ποιότητα του τελικού προϊόντος εξαρτάται από την πληρότητα της υλοποίησής του. Η σύνθλιψη πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας τεράστιους μηχανικούς θραυστήρες τυμπάνων. Στο δεύτερο πέρασμα, το μέγεθος των σωματιδίων φτάνει στα 0,25 εκ. Για τη μετατροπή της πρώτης ύλης σε λεπτή σκόνη, χρησιμοποιούνται ειδικοί σπαστήρες με σφαιρίδια. Πρόκειται για τεράστιους χαλύβδινους κύλινδρους γεμάτους με μεταλλικές μπάλες. Όταν ολόκληρη η δομή περιστρέφεται, τα σωματίδια των πρώτων υλών μετατρέπονται σε μια ομοιογενή μάζα εξαιρετικά λεπτής λείανσης.

Καθαρισμός και ανάμειξη

Το μείγμα περνά από λεπτά φίλτρα και στη συνέχεια τροφοδοτείται σε έναν ειδικό «μεταφορέα», που είναι ένα κεκλιμένο φύλλο χάλυβα. Δονούνται, με αποτέλεσμα οι πρώτες ύλες όχι μόνο να αναμειγνύονται αυτόματα, αλλά και να ταξινομούνται, αφού τα μεγαλύτερα σωματίδια ωθούνται προς τα πάνω. Εάν απαιτείται βρεγμένο υλικό, το νερό ψεκάζεται αυτόματα στη γραμμή.

Μερικές φορές χρησιμοποιούνται φίλτρα με ισχυρούς μαγνήτες, καθώς οι τελευταίοι μπορούν να αφαιρέσουν τις μικρότερες ακαθαρσίες σιδήρου. Το τελευταίο, εάν μπει στο τελικό προϊόν, θα του δώσει μια ανεπιθύμητη κόκκινη απόχρωση. Μετά από αυτό, τα τελικά προϊόντα αποστέλλονται στον κλίβανο, όπου ψήνονται στις θερμοκρασίες που έχουμε ήδη υποδείξει.

Από ποιες συνθήκες παραγωγής μπορούν να εξαρτηθούν οι ιδιότητες του προϊόντος;

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι κατά το τελικό ψήσιμο υπάρχουν πολλές διεργασίες που επηρεάζουν άμεσα τις ιδιότητες της ψυχρής πορσελάνης. Πρώτον, όλες οι οργανικές ακαθαρσίες άνθρακα καίγονται, η περίσσεια νερού εξατμίζεται, διάφορα αέρια κλάσματα βγαίνουν από το πάχος του μελλοντικού προϊόντος. Εάν ταυτόχρονα η θερμοκρασία δεν φτάσει στους 1100 βαθμούς Κελσίου, τότε το πυρίτιο και άλλα συστατικά του λούστρου δεν θα μπορούν να λιώσουν, πράγμα που σημαίνει ότι δεν θα σχηματίσουν ένα λείο και χημικά ουδέτερο στρώμα στην κεραμική επιφάνεια.

Επιπλέον, αυτές οι συνδέσεις είναι απαραίτητες για τη μείωση της απόστασης μεταξύ των σωματιδίων των υλικών, για μια πιο αξιόπιστη σύνδεση μεταξύ τους. Μόλις επιτευχθεί η επιθυμητή πυκνότητα,το προϊόν ψύχεται, με αποτέλεσμα το γλάσο να «μαζεύει», να γίνεται λείο και ιδιαίτερα ανθεκτικό.

Αποτελέσματα

Γιατί λοιπόν τα περιγράφουμε όλα αυτά; Το θέμα είναι ότι οι ιδιότητες αυτού του υλικού εξαρτώνται στενά από τα χαρακτηριστικά και τις συνθήκες κατασκευής του. Για παράδειγμα, η αντοχή εξαρτάται από το ποσοστό περιεκτικότητας σε άστριο στη μάζα και ο αριθμός των πόρων στην πορσελάνη είναι όσο μικρότερος, τόσο περισσότερος άστριος. Καθώς ο χαλαζίας και το υπόλειμμα που προκύπτει από την αποσύνθεση της αργιλικής ουσίας διαλύονται στο γυαλί, ο σκελετός του υλικού πορσελάνης γίνεται πιο αδύναμος και οι παραμορφώσεις αυξάνονται. Ανάλογα με τη λεπτότητα λείανσης του χαλαζία, τη σύνθεση της μάζας, τη θερμοκρασία και τη διάρκεια ψησίματος, η σύνθεση της υαλοειδούς φάσης περιλαμβάνει από 15 έως 40% του συνόλου του χαλαζία που εισάγεται στη μάζα. Όσο περισσότερο είναι, η πορσελάνη είναι πιο λεπτή και «αέρινη».

Οι ιδιότητες των κεραμικών υλικών ως διηλεκτρικών χαρακτηρίζονται κυρίως από αντίσταση στη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος στο υλικό και στην επιφάνεια του μονωτή. Διακρίνετε μεταξύ συγκεκριμένου όγκου και ειδικής επιφανειακής αντίστασης της πορσελάνης.

Εκτός αυτού, οι χημικές ιδιότητες της πορσελάνης έχουν μεγάλη πρακτική σημασία. Πιο συγκεκριμένα, η απουσία τους. Τα εφυαλωμένα κεραμικά με την προσθήκη μεγάλης ποσότητας άστριου και χαλαζία είναι χημικά ουδέτερα. Σκέφτεστε γιατί τα κονιάματα των φαρμακοποιών και των χημικών είναι φτιαγμένα από αυτό το υλικό; Είναι πολύ πιο δυνατό από το γυαλί, αλλά δεν αντιδρά.

Η τρέχουσα κατάσταση

Σήμερα, τα κεραμικά (και ειδικότερα η πορσελάνη) βιώνουν μια δεύτερηγέννηση. Αποδείχθηκε ότι αυτά τα υλικά μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην παραγωγή διαφόρων τύπων μικροηλεκτρονικών. Η σημασία αυτού για τον σύγχρονο πολιτισμό δεν χρειάζεται να εξηγηθεί. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν επίσης ότι όταν προστίθενται ορισμένα πρόσθετα, η αντοχή της πορσελάνης αυξάνεται εκθετικά. Επί του παρόντος, ακόμη και πολλά υποσχόμενη έρευνα βρίσκεται σε εξέλιξη στον τομέα της δημιουργίας νέων τύπων πανοπλίας που βασίζονται σε αυτό. Όχι λοιπόν μόνο λεκάνες τουαλέτας!

Τέλος, αυτό το υλικό γίνεται όλο και πιο σημαντικό στην ιατρική. Διάφορες προθέσεις και υπέροχες οδοντικές στεφάνες - η ζήτηση για αυτές αυξάνεται κάθε χρόνο. Έτσι, η αρχαία κινεζική εφεύρεση θα παραμείνει σχετική για πολύ καιρό.