Vlastnosti porcelánu a jeho použití

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Pojem „porcelán“označuje širokou škálu keramických výrobků, které jsou vyráběny při vysokých teplotách. Jejich charakteristickými znaky jsou hladký povrch a nízká poréznost. Tyto vlastnosti porcelánu jsou velmi žádané dodnes. Je těžké najít nějaké odvětví nebo národní hospodářství, ať už se používá kdekoli.

Nejběžnější dekorativní porcelán, stejně jako chemické sklo, zubní korunky a elektrické izolátory. Obvykle bílá nebo špinavě bílá, na "pečení" se tento úžasný materiál dostává jako nereprezentativní kus keramiky, který svou známou podobu získá až po upražení ve vysokoteplotních pecích.

Výhody čínských služeb

V tomto článku probereme vlastnosti a typy porcelánu. Pochopíte, proč byl tento materiál po celém světě tak populární, že na jeho nákup byly vybaveny obrovské expedice. Za krásnou službu, kterou si dnes můžete koupit v každém obchodě, byste se pak mohli zabít.

Kupodivu, ale výrobky čínských mistrů s dnešní keramikou jsou jen příbuzné, ale ne přímé. Abychom to viděli, stačí si připomenout základní vlastnostiporcelánu, který vyšel z dílen Říše středu. Materiály jsou si navzájem velmi podobné: moderní i starověký porcelán může být glazovaný nebo „přírodní“. Jednoduchá keramika je ale mnohem měkčí. A nelze z toho udělat vysoce kvalitní službu.

Proč se to děje?

Vlastnosti porcelánu, jako je pevnost a tepelná odolnost, jsou výsledkem vysokých teplot, při kterých se vyrábí pravá čínská keramika. Vyrábí se při teplotě 2 650 stupňů Fahrenheita (1 454 stupňů Celsia). Porovnejte to s 2200 stupni Fahrenheita (1204 stupňů Celsia) pro obyčejný porcelán. Vzhledem k tomu, že druhý materiál je méně kvalitní, nepoužívá se v chemickém průmyslu a dalších technologických odvětvích vědy. Navíc jde o čínský porcelán nejvyšší kvality, který je pro světlo průhledný. Hrubá keramika nemůže poskytnout takový efekt.

Spy vášně

„Tvrdá pasta“neboli pravý porcelán se poprvé objevila v Číně během dynastie Tang (618-907). Ale opravdu vysoce kvalitní produkty, ve svých vlastnostech v žádném případě horší než ty moderní, se do povědomí světa dostaly až za dynastie Yuan (1279-1368). Raný čínský porcelán se skládal z kaolinu (čínské hlíny) a pegmatitu, hrubého typu žuly.

Evropští hrnčíři to neznali až do dovozu čínského vybavení během středověku. Evropané se snažili napodobit vlastnosti porcelánu, ale v této věci neuspěli. Od analýzy jeho chemického složení bylynemohly, výrobky jimi vyráběné připomínaly elegantní, křehké a přitom odolné nádobí jen navenek. Dopadlo to tak. Rozpoutaly se skutečné špionážní války s cílem získat tajemství výroby skutečného porcelánu, ale Číňané své tajemství střežili víc než život.

Proč byl tento materiál tak oblíbený? Důvodem jsou vynikající fyzikální vlastnosti porcelánu. Je pevnější než běžná keramika, má vysokou tepelnou vodivost, což umožňuje vařit z ní vynikající čaj v konvičkách. Porcelán má navíc díky glazuře extrémně nízké znečištění, barví se pouze vlivem syntetických pigmentů. Šálky ze starověkých čínských bohoslužeb zůstávají bílé i po mnoha staletích.

Ersatzy

Po smíchání skla s oxidem cíničitým za vzniku neprůhledného materiálu se evropští řemeslníci pokusili zkombinovat hlínu a matné sklo. Tyto alternativy se staly známými jako „měkká pasta“nebo umělý porcelán. Dvě nepříjemné okolnosti ale zneklidnily: všechny tyto materiály se ukázaly být příliš měkké, nebylo možné z nich vyrobit opravdu tenké elegantní výrobky a výrobní náklady byly příliš vysoké. Stručně řečeno, vlastnosti porcelánu „ersatzového typu“měly k dokonalosti daleko.

Existují důkazy, že naši mistři ovládali také umění výroby pravého porcelánu, ale všechna tajemství ruské keramiky byla ztracena během tatarsko-mongolské invaze, kdy byla vypálena celá města i se všemi jejich obyvateli. Bylo také dosaženo určitého průlomuangličtina. Vytvořili "kostní" druh materiálu.

Co je ale kostní porcelán, díky jehož hlavním vlastnostem byl ve staré Evropě neuvěřitelně populární?

Historie stvoření

V roce 1707 objevili dva Němci jménem Ehrenfried W alther von Chimhaus a Johan Friedrich Bottger „rozumnější“způsob výroby, který využívá hlínu a jemně mletý živec. V 17. století angličtí řemeslníci experimentováním zjistili, že porcelán, téměř identický s čínským porcelánem, lze získat přidáním jemně mletých spálených kostí do této směsi.

A později se ukázalo, že anglická verze umožňuje vyrábět průhlednou keramiku při mnohem nižších teplotách, což výrazně snižuje náklady na výrobu. Navíc porcelán z Foggy Albion bojoval mnohem hůř, byl mnohem silnější. Není tedy divu, že Britové svými službami brzy zaplnili polovinu Starého a téměř celý Nový svět.

Jaké jsou vlastnosti kostního porcelánu? Za prvé, výrobky z něj se vyznačují vysokou pevností při nízké hmotnosti a tenkostěnnými. Za druhé, tento typ keramiky nelze použít v chemickém průmyslu, protože látky v jejím složení reagují s kyselinami a zásadami.

Suroviny

Jak jsme řekli, hlavní složky tohoto materiálu jsou extrémně jednoduché: jíl, živec, minerály s obsahem vápníku. Až dosud si různé společnosti konkurovaly, jak se rychle zjistilovlastnosti porcelánu a fajánse lze radikálně změnit přidáním nových prvků do jeho složení. Samozřejmě, pokud bude zkušenost úspěšná.

Navzdory tomu, že se složení jílu liší v závislosti na místě jeho těžby, stále se mění na sklo (které zajišťuje hladkost konečného produktu) pouze při extrémně vysokých teplotách. To však platí pouze pro ty případy, kdy jíly nejsou smíchány s materiály, jejichž práh vitrifikace je nižší. Na rozdíl od skla je však hlína tepelně stabilní, což znamená, že si zachovává svůj tvar i při zahřátí na vysokou teplotu.

Tento materiál je tedy skutečně jedinečný, protože kombinuje nízkou poréznost skla se stabilitou a relativní pevností jednoduché keramiky. Kaolin, hydroaluminosilikát, byl vždy používán jako hlavní typ suroviny. Živec (obsahující křemičitan hlinitý) a pazourek, druh tvrdého křemene, jsou mimořádně důležité přísady do jakéhokoli typu porcelánu. Při zahřívání se taví a spojují materiál dohromady.

Křemen – „srdce“porcelánu

Toto je klíč k síle. Vlastnosti porcelánu (a jeho použití) jsou z velké části důsledkem této zvláštní vlastnosti: špatně se láme (ve srovnání se sklem) a malé vzdálenosti mezi částicemi zajišťují nepropustnost materiálu pro vzduch, vodu a další sloučeniny.

Křemen je „slitina“kyslíku a křemíku, dvou nejrozšířenějších prvků v zemské kůře. Má tři funkční formy: přímo křemen (krystaly), opál(amorfní odrůda) a písek (smíšená, špinavá frakce). Obecně se křemen odedávna používal v řemeslné výrobě. Porcelán může také obsahovat oxid hlinitý a mastkový kámen, lépe známý jako "mýdlový kámen".

Výrobní proces

Po výběru a zvážení surovin jdou do výroby. Nejprve se čistí a mele na velmi jemné frakce. Poté se všechny složky smíchají v požadovaném poměru v závislosti jak na podmínkách výroby, tak na vlastnostech finálních produktů. Jakmile se vytvoří, mohou být okamžitě odeslány do pece nebo jsou předem vyčištěny a poté pokryty vrstvou glazury.

Samozřejmě drcené sklo nejprve hraje svou roli. A teprve poté se do ústí pece posílají budoucí vázy, šálky, záchodové mísy a zubní korunky. Nyní se podívejme na každou fázi zvlášť. Vždyť na jejich úspěchu závisí vlastnosti porcelánu a jeho aplikace!

Drcení surovin

Možná je to jedna z nejdůležitějších operací, protože kvalita konečného produktu závisí na důkladnosti jeho implementace. Drcení se provádí pomocí obrovských mechanických bubnových drtičů. Při druhém průchodu se velikost částic upraví na 0,25 cm K přeměně suroviny na jemný prach se používají speciální kuličkové drtiče. Jedná se o obrovské ocelové válce naplněné kovovými kuličkami. Když se celá konstrukce otáčí, částice surovin se promění v homogenní hmotu extrémně jemného mletí.

Čištění a mixování

Směs prochází přes jemné filtry a následně vedena do speciálního „dopravníku“, kterým je nakloněný ocelový plech. Vibrují, v důsledku čehož se suroviny nejen automaticky míchají, ale také třídí, protože největší částice jsou vytlačovány nahoru. Je-li vyžadován smáčený materiál, voda se automaticky rozstřikuje do linky.

Někdy se používají filtry s výkonnými magnety, které dokážou odstranit i ty nejmenší nečistoty železa. Ten, pokud se dostane do hotového výrobku, mu dá nežádoucí červený odstín. Poté se hotové výrobky posílají do pece, kde se vypalují při již námi uvedených teplotách.

Na jakých výrobních podmínkách mohou záviset vlastnosti produktu?

Je třeba poznamenat, že při konečném výpalu dochází k mnoha procesům, které přímo ovlivňují vlastnosti studeného porcelánu. Nejprve se spálí všechny uhlíkové organické nečistoty, odpaří se přebytečná voda, z tloušťky budoucího produktu vystoupí různé plynné frakce. Pokud se zároveň teplota nesníží na 1100 stupňů Celsia, pak se křemík a další složky glazury nebudou moci roztavit, což znamená, že na keramickém povrchu nevytvoří hladkou a chemicky neutrální vrstvu.

Kromě toho jsou tato spojení nezbytná pro zmenšení vzdálenosti mezi částicemi materiálů, pro spolehlivější spojení mezi nimi. Jakmile je dosaženo požadované hustoty,výrobek se ochladí, v důsledku čehož se glazura „stáhne k sobě“, stane se hladkou a obzvláště trvanlivou.

Results

Tak proč to všechno popisujeme? Jde o to, že vlastnosti tohoto materiálu jsou úzce závislé na vlastnostech a podmínkách jeho výroby. Například pevnost závisí na procentuálním obsahu živce ve hmotě a počet pórů v porcelánu je tím menší, čím více živce. Jak se křemen a zbytek získaný rozkladem hliněné látky ve skle rozpouští, kostra porcelánového materiálu slábne a deformace se zvětšují. V závislosti na jemnosti mletí křemene, složení hmoty, teplotě a délce výpalu obsahuje složení sklovité fáze 15 až 40 % veškerého křemene vneseného do hmoty. Čím více je, tím je porcelán tenčí a "vzdušnější".

Vlastnosti keramických materiálů jako dielektrik se vyznačují především odolností proti průchodu elektrického proudu v materiálu a na povrchu izolantu. Rozlišujte mezi specifickým objemem a specifickým povrchovým odporem porcelánu.

Kromě toho mají chemické vlastnosti porcelánu velký praktický význam. Přesněji řečeno jejich absence. Glazovaná keramika s přídavkem velkého množství živce a křemene je chemicky neutrální. Myslíte si, proč jsou hmoždíře lékárníků a chemiků vyrobeny z tohoto materiálu? Je mnohem pevnější než sklo, ale nereaguje.

Aktuální stav věcí

Dnes zažívá keramika (a porcelán zvláště) druhounarození. Ukázalo se, že tyto materiály lze použít při výrobě různých typů mikroelektroniky. Význam tohoto pro moderní civilizaci není třeba vysvětlovat. Vědci také zjistili, že když se přidají určité přísady, síla porcelánu exponenciálně vzroste. V současné době dokonce probíhá slibný výzkum v oblasti vytváření nových typů brnění na jeho základě. Takže ne samotné záchodové mísy!

Konečně, tento materiál je v medicíně stále důležitější. Různé protézy a skvostné zubní korunky – poptávka po nich každým rokem stoupá. Takže starověký čínský vynález zůstane relevantní po velmi dlouhou dobu.