Portselani omadused ja selle kasutusala

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-17 10:25

Mõte "portselan" viitab paljudele keraamikatoodetele, mis on valmistatud kõrgel temperatuuril. Nende eripäraks on sile pind ja madal poorsus. Neid portselani omadusi nõutakse laialdaselt tänapäevani. Raske on leida mõnda tööstusharu või rahvamajandust, olenemata sellest, kus seda kasutatakse.

Levinud dekoratiivportselan, aga ka keemilised klaasnõud, hambakroonid ja elektriisolaatorid. Tavaliselt valge või määrdunudvalge, "küpsetamiseks" saabub see imeline materjal esindusliku keraamikatükina, mis omandab tuttava kuju alles pärast kõrge temperatuuriga ahjudes röstimist.

Hiina teenuste eelised

Selles artiklis käsitleme portselani omadusi ja tüüpe. Saate aru, miks see materjal oli kogu maailmas nii populaarne, et tohutud ekspeditsioonid olid varustatud selle ostmiseks. Ilusa teenuse eest, mida täna saab osta igast poest, võite saada surma.

Kummalisel kombel, aga Hiina meistrite tooted tänapäeva keraamikaga on vaid sugulased, aga mitte otsesed. Selle nägemiseks piisab põhiomaduste meenutamisestportselan, mis tuli välja Kesk-Kuningriigi töökodadest. Materjalid on üksteisega väga sarnased: nii moodne kui iidne portselan võib olla glasuuritud või "naturaalne". Kuid lihtne keraamika on palju pehmem. Ja sellest ei saa kvaliteetset teenust teha.

Miks see juhtub?

Portselani omadused, nagu tugevus ja kuumakindlus, tulenevad kõrgetest temperatuuridest, mille juures toodetakse tõelist Hiina keraamikat. Seda toodetakse temperatuuril 2650 kraadi Fahrenheiti (1454 kraadi Celsiuse järgi). Võrrelge seda tavalise portselani puhul 2200 kraadi Fahrenheiti (1204 kraadi Celsiuse järgi). Kuna teine materjal on madalama kvaliteediga, ei kasutata seda keemiatööstuses ja teistes tehnoloogilistes teadusharudes. Lisaks on see kõrgeima kvaliteediga Hiina portselan, mis on valgusele läbipaistev. Kare keraamika ei suuda sellist efekti anda.

Spioonikired

"Kõva pasta" ehk tõeline portselan ilmus esmakordselt Hiinas Tangi dünastia ajal (618-907). Kuid tõeliselt kvaliteetsed tooted, mis ei ole oma omaduste poolest tänapäevastest halvemad, said maailmale tuntuks alles Yuani dünastia ajal (1279–1368). Varajane Hiina portselan koosnes kaoliinist (kaoliinist) ja pegmatiidist, töötlemata graniidist.

Euroopa keraamikatele oli see tundmatu kuni Hiina seadmete importimiseni keskajal. Eurooplased püüdsid portselani omadusi dubleerida, kuid see ei õnnestunud. Kuna analüüsida selle keemilist koostist nad olidsuutmata meenutasid nende toodetud tooted vaid väliselt elegantseid, hapraid ja samas vastupidavaid nõusid. Selgus nii. Tõelise portselanitootmise saladuse väljaselgitamiseks algasid tõelised spioonisõjad, kuid hiinlased hoidsid oma saladust rohkem kui elu.

Miks see materjal nii populaarne oli? Põhjuseks portselani suurepärased füüsikalised omadused. See on tavalisest keraamikast tugevam, kõrge soojusjuhtivusega, mis võimaldab sellest teekannudes suurepärast teed keeta. Lisaks on portselan tänu glasuurile äärmiselt vähese määrdumisega, määrdudes vaid sünteetiliste pigmentide mõjul. Vana-Hiina teenuste tassid jäävad paljude sajandite pärast valgeks.

Ersatzy

Pärast klaasi segamist tinaoksiidiga läbipaistmatu materjali saamiseks püüdsid Euroopa käsitöölised kombineerida savi ja mattklaasi. Neid alternatiive hakati nimetama "pehmeks pastaks" või kunstlikuks portselaniks. Kuid häirisid kaks ebameeldivat asjaolu: kõik need materjalid osutusid liiga pehmeks, neist polnud võimalik teha tõeliselt õhukesi elegantseid tooteid ja tootmiskulud olid liiga suured. Lühid alt, "ersatz-tüüpi" portselani omadused ei olnud kaugeltki täiuslikud.

On tõendeid, et meie meistrid valdasid ka tõelise portselani valmistamise kunsti, kuid kõik vene keraamika saladused läksid tatari-mongoli invasiooni ajal kaduma, kui põletati maha terved linnad koos kõigi nende elanikega. Saavutati ka mõningane läbimurreinglased. Nad lõid "luust" tüüpi materjali.

Aga mis on luuportselan, mille peamised omadused muutsid selle vanas Euroopas uskumatult populaarseks?

Loomise ajalugu

Aastal 1707 avastasid kaks sakslast nimega Ehrenfried W alther von Chimhaus ja Johan Friedrich Bottger "mõistlikuma" tootmismeetodi, milles kasutatakse savi ja peeneks jahvatatud päevakivi. 17. sajandil said Inglise käsitöölised eksperimenteerimise teel teada, et portselani, mis on peaaegu identne Hiina portselaniga, võib saada, kui lisada sellele segule peeneks jahvatatud põletatud luid.

Ja hiljem selgus, et ingliskeelne versioon võimaldab toota läbipaistvat keraamikat palju madalamatel temperatuuridel, mis vähendab oluliselt tootmiskulusid. Lisaks võitles Foggy Albioni portselan palju halvemini, oli palju tugevam. Seega pole üllatav, et britid täitsid peagi oma teenustega poole Vanast ja peaaegu kogu Uuest maailmast.

Millised on luuportselani omadused? Esiteks eristuvad sellest valmistatud tooted suure tugevusega, väikese kaalu ja õhukese seinaga. Teiseks ei saa seda tüüpi keraamikat kasutada keemiatööstuses, kuna selle koostises olevad ained reageerivad hapete ja leelistega.

Tooraine

Nagu me ütlesime, on selle materjali põhikomponendid äärmiselt lihtsad: savi, päevakivi, k altsiumisisaldusega mineraalid. Seni konkureerivad erinevad ettevõtted omavahel, kuna see tehti kiiresti kindlaksportselani ja fajansi omadusi saab radikaalselt muuta, lisades selle koostisse uusi elemente. Muidugi, kui kogemus on edukas.

Vaatamata sellele, et savi koostis varieerub olenev alt kaevandamiskohast, muutub see klaasiks (mis tagab lõpptoote sileduse) siiski ainult ülikõrgetel temperatuuridel. Kuid see kehtib ainult nendel juhtudel, kui savi ei segata materjalidega, mille klaasistumise lävi on madalam. Erinev alt klaasist on savi aga termiliselt stabiilne, mis tähendab, et see säilitab oma kuju isegi kõrgel temperatuuril kuumutamisel.

See materjal on tõeliselt ainulaadne, kuna selles on ühendatud klaasi madal poorsus lihtsa keraamika stabiilsuse ja suhtelise tugevusega. Peamise toorainena on alati kasutatud kaoliini, hüdroalumosilikaati. Päevakivi (sisaldab alumiiniumsilikaati) ja tulekivi, teatud tüüpi kõva kvarts, on igat tüüpi portselanis äärmiselt olulised koostisosad. Need sulavad kuumutamisel, sidudes materjali kokku.

Kvarts – portselani "süda"

See on tugevuse võti. Portselani omadused (ja selle kasutamine) on suuresti tingitud sellest eripärast: see puruneb halvasti (võrreldes klaasiga) ja väikesed vahemaad osakeste vahel tagavad materjali läbilaskvuse õhu, vee ja muude ühendite suhtes.

Kvarts on hapniku ja räni "sulam", kaks maakoore kõige rikkalikumat elementi. Sellel on kolm funktsionaalset vormi: otse kvarts (kristallid), opaal(amorfne sort) ja liiv (segatud, määrdunud fraktsioon). Üldiselt on kvartsi käsitöötootmises pikka aega kasutatud. Portselan võib sisaldada ka alumiiniumoksiidi ja voolukivi, paremini tuntud kui "voolukivi".

Tootmisprotsess

Pärast tooraine valimist ja kaalumist lähevad need tootmisse. Esiteks puhastatakse ja jahvatatakse väga peeneks fraktsiooniks. Pärast seda segatakse kõik komponendid vajalikus vahekorras, olenev alt nii tootmistingimustest kui ka lõpptoodete omadustest. Niipea kui viimased on moodustunud, võib need kohe ahju saata või need eelnev alt puhastada ja seejärel glasuurikihiga katta.

Muidugi täidab purustatud klaas esm alt oma rolli. Ja alles pärast seda saadetakse ahjusuhu tulevased vaasid, tassid, WC-potid ja hambakroonid. Nüüd vaatame iga etappi eraldi. Lõppude lõpuks sõltuvad portselani omadused ja selle kasutamine nende edust!

Toormaterjalide purustamine

Võib-olla on see üks olulisemaid toiminguid, kuna lõpptoote kvaliteet sõltub selle teostamise põhjalikkusest. Purustamine toimub tohutute mehaaniliste trummelpurustite abil. Teisel läbimisel viiakse osakeste suurus 0,25 cm-ni Tooraine muutmiseks peeneks tolmuks kasutatakse spetsiaalseid kuulpurusteid. Need on tohutud terassilindrid, mis on täidetud metallkuulidega. Kui kogu struktuur pöörleb, muutuvad tooraine osakesed väga peeneks jahvatatud homogeenseks massiks.

Puhastamine ja segamine

Segu lastakse läbi peenfiltrite ja juhitakse seejärel spetsiaalsele "konveierile", mis on kaldus teraslehed. Need vibreerivad, mille tulemusena toorainet mitte ainult automaatselt ei segata, vaid ka sorteeritakse, kuna suurimad osakesed lükatakse üles. Kui on vaja niisutatud materjali, pihustatakse liinile automaatselt vett.

Mõnikord kasutatakse võimsate magnetitega filtreid, kuna viimased suudavad eemaldada ka kõige väiksemad raua lisandid. Viimane annab valmistootesse sattudes sellele soovimatu punase varjundi. Pärast seda saadetakse valmistooted ahju, kus need põletatakse meie poolt juba näidatud temperatuuridel.

Millistest tootmistingimustest võivad toote omadused sõltuda?

Tuleb märkida, et lõpliku põletamise ajal toimub palju protsesse, mis mõjutavad otseselt külma portselani omadusi. Esiteks põletatakse kõik süsiniku orgaanilised lisandid, liigne vesi aurustatakse, tulevase toote paksusest väljuvad mitmesugused gaasilised fraktsioonid. Kui samal ajal temperatuuri ei viida 1100 kraadini, siis räni ja muud glasuuri komponendid ei sula, mis tähendab, et nad ei moodusta keraamilisele pinnale ühtlast ja keemiliselt neutraalset kihti.

Lisaks on need ühendused vajalikud materjaliosakeste vahelise kauguse vähendamiseks ja nendevahelise usaldusväärsema ühenduse tagamiseks. Kui soovitud tihedus on saavutatud,toode jahutatakse, mille tulemusena glasuur “tõmbub kokku”, muutub siledaks ja eriti vastupidavaks.

Tulemused

Miks me siis seda kõike kirjeldame? Asi on selles, et selle materjali omadused sõltuvad tihed alt selle valmistamise omadustest ja tingimustest. Näiteks sõltub tugevus päevakivi sisalduse protsendist massis ja portselani pooride arv on seda väiksem, seda rohkem päevakivi. Kvartsi ja saviaine lagunemisel tekkiva jäägi lahustumisel klaasis muutub portselanmaterjali karkass nõrgemaks ja deformatsioonid suurenevad. Sõltuv alt kvartsi jahvatusastmest, massi koostisest, temperatuurist ja põletamise kestusest sisaldab klaaskeha faasi koostis 15–40% kogu massi sisestatud kvartsist. Mida rohkem seda on, seda õhem ja õhulisem on portselan.

Keraamiliste materjalide kui dielektrikute omadusi iseloomustab peamiselt vastupidavus elektrivoolu läbipääsule materjalis ja isolaatori pinnal. Eristage portselani erimahtu ja pinna eritakistust.

Lisaks sellele on portselani keemilised omadused väga praktilise tähtsusega. Täpsem alt nende puudumine. Suure koguse päevakivi ja kvartsi lisandiga glasuurkeraamika on keemiliselt neutraalne. Kas arvate, miks apteekrite ja keemikute uhmrid sellest materjalist on valmistatud? See on palju tugevam kui klaas, kuid see ei reageeri.

Asjade praegune seis

Keraamika (ja eriti portselan) kogeb täna teistsündi. Selgus, et neid materjale saab kasutada erinevat tüüpi mikroelektroonika tootmisel. Selle tähtsust kaasaegsele tsivilisatsioonile pole vaja selgitada. Teadlased leidsid ka, et teatud lisandite lisamisel suureneb portselani tugevus plahvatuslikult. Praegu on käimas isegi paljutõotavad uuringud selle põhjal uut tüüpi soomuste loomise vallas. Nii et mitte ainult WC potid!

Lõpuks muutub see materjal meditsiinis üha olulisemaks. Erinevad proteesid ja uhked hambakroonid – nõudlus nende järele kasvab iga aastaga. Nii et iidne Hiina leiutis jääb aktuaalseks väga kauaks.