Eigenschappen van porselein en de toepassing ervan

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

De term "porselein" verwijst naar een breed scala aan keramische producten die bij hoge temperaturen zijn gemaakt. Hun onderscheidende kenmerken zijn een glad oppervlak en een lage porositeit. Deze eigenschappen van porselein worden tot op de dag van vandaag veel gevraagd. Het is moeilijk om een bepaalde industrie of nationale economie te vinden, waar deze ook wordt gebruikt.

Het meest voorkomende decoratief porselein, maar ook chemisch glaswerk, tandkronen en elektrische isolatoren. Meestal wit of gebroken wit, om te "bakken" komt dit prachtige materiaal aan als een niet-presentabel stuk keramiek, dat zijn vertrouwde vorm pas krijgt na het braden in ovens op hoge temperatuur.

De voordelen van Chinese diensten

In dit artikel bespreken we de eigenschappen en soorten porselein. U zult begrijpen waarom dit materiaal over de hele wereld zo populair was dat enorme expedities werden uitgerust om het te kopen. Voor een mooi servies, dat je tegenwoordig in elke winkel kunt kopen, kun je vermoord worden.

Vreemd genoeg, maar de producten van Chinese meesters met het hedendaagse keramiek zijn slechts verwanten, maar geen directe. Om dit te zien, volstaat het om de basiseigenschappen op te roepenporselein, afkomstig uit de ateliers van het Middenrijk. De materialen lijken erg op elkaar: zowel modern als oud porselein kan geglazuurd of "natuurlijk" zijn. Maar eenvoudig keramiek is veel zachter. En er kan geen hoogwaardige service van worden gemaakt.

Waarom gebeurt dit?

De eigenschappen van porselein, zoals sterkte en hittebestendigheid, zijn het resultaat van hoge temperaturen waarbij echt Chinees keramiek wordt geproduceerd. Het wordt geproduceerd bij een temperatuur van 2.650 graden Fahrenheit (1.454 graden Celsius). Vergelijk dat met 2.200 graden Fahrenheit (1204 graden Celsius) voor gewoon porselein. Omdat het tweede materiaal van mindere kwaliteit is, wordt het niet gebruikt in de chemische industrie en andere technologische takken van wetenschap. Daarnaast is het Chinees porselein van de hoogste kwaliteit dat transparant is voor het licht. Ruwe keramiek kan zo'n effect niet geven.

Spionage passies

"Harde pasta", of echt porselein, verscheen voor het eerst in China tijdens de Tang-dynastie (618-907). Maar echt hoogwaardige producten, in hun eigenschappen op geen enkele manier inferieur aan moderne, werden pas tijdens de Yuan-dynastie (1279-1368) aan de wereld bekend. Vroeg Chinees porselein bestond uit kaolien (kaolien) en pegmatiet, een ruwe granietsoort.

Het was onbekend bij Europese pottenbakkers tot de invoer van Chinese apparatuur tijdens de Middeleeuwen. Europeanen probeerden de eigenschappen van porselein te dupliceren, maar slaagden hierin niet. Sinds het analyseren van de chemische samenstelling waren ze:niet in staat, de door hen geproduceerde producten leken alleen uiterlijk op elegante, breekbare en tegelijkertijd duurzame gerechten. Het bleek zo. Echte spionageoorlogen ontvouwden zich om het geheim van echte porseleinproductie te achterhalen, maar de Chinezen bewaakten hun geheim meer dan het leven.

Waarom was dit materiaal zo populair? De reden is de uitstekende fysieke eigenschappen van porselein. Het is sterker dan gewoon keramiek, heeft een hoge thermische geleidbaarheid, waardoor het mogelijk is om er uitstekende thee in theepotten van te zetten. Daarnaast is porselein door het glazuur extreem vuilarm, alleen vlekvorming onder invloed van synthetische pigmenten. Bekers van oude Chinese serviesgoed blijven na vele eeuwen wit.

Ersatzy

Na het mengen van glas met tinoxide om een ondoorzichtig materiaal te maken, probeerden Europese ambachtslieden klei en matglas te combineren. Deze alternatieven werden bekend als "zachte pasta" of kunstporselein. Maar twee onaangename omstandigheden waren schokkend: al deze materialen bleken te zacht, het was onmogelijk om er echt dunne, elegante producten van te maken en de productiekosten waren te hoog. Kortom, de eigenschappen van porselein van het "ersatz-type" waren verre van perfect.

Er zijn aanwijzingen dat onze meesters ook de kunst van het produceren van echt porselein beheersten, maar alle geheimen van Russisch keramiek gingen verloren tijdens de Tataars-Mongoolse invasie, toen hele steden samen met al hun inwoners werden verbrand. Er werd ook een doorbraak bereikthet Engels. Ze creëerden een soort "bot" materiaal.

Maar wat is porselein, waarvan de belangrijkste eigenschappen het ongelooflijk populair maakten in het oude Europa?

Geschiedenis van de schepping

In 1707 ontdekken twee Duitsers, Ehrenfried W alther von Chimhaus en Johan Friedrich Bottger, een meer "gezonde" productiemethode waarbij klei en fijngemalen veldspaat worden gebruikt. In de 17e eeuw leerden Engelse ambachtslieden door experimenten dat porselein, bijna identiek aan Chinees porselein, kon worden verkregen door fijngemalen verbrande botten aan dit mengsel toe te voegen.

En later bleek dat je met de Engelse versie transparant keramiek kunt produceren bij veel lagere temperaturen, wat de productiekosten aanzienlijk verlaagt. Bovendien vocht porselein van Foggy Albion veel slechter, was veel sterker. Het is dus niet verwonderlijk dat de Britten al snel de helft van de Oude en bijna de hele Nieuwe Wereld vulden met hun diensten.

Wat zijn de eigenschappen van porselein? Ten eerste onderscheiden producten die ervan zijn gemaakt zich door een hoge sterkte met een laag gewicht en dunwandig. Ten tweede kan dit type keramiek niet worden gebruikt in de chemische industrie, omdat de stoffen in de samenstelling reageren met zuren en logen.

Grondstoffen

Zoals we al zeiden, zijn de belangrijkste componenten van dit materiaal uiterst eenvoudig: klei, veldspaat, mineralen met calciumgeh alte. Tot nu toe concurreren verschillende bedrijven met elkaar, omdat al snel werd vastgesteld dat:de eigenschappen van porselein en faience kunnen radicaal worden veranderd door nieuwe elementen aan de samenstelling toe te voegen. Natuurlijk, als de ervaring succesvol is.

Ondanks het feit dat de samenstelling van de klei varieert afhankelijk van de plaats van extractie, verandert het alleen bij extreem hoge temperaturen in glas (wat zorgt voor de gladheid van het eindproduct). Maar dit geldt alleen voor die gevallen waarin klei niet wordt gemengd met materialen waarvan de verglazingsdrempel lager is. In tegenstelling tot glas is klei echter thermisch stabiel, wat betekent dat het zijn vorm behoudt, zelfs bij verhitting tot een hoge temperatuur.

Dit materiaal is dus echt uniek omdat het de lage porositeit van glas combineert met de stabiliteit en relatieve sterkte van eenvoudig keramiek. Kaolien, een hydroaluminosilicaat, is altijd als de belangrijkste grondstof gebruikt. Veldspaat (met aluminiumsilicaat) en vuursteen, een soort harde kwarts, zijn uiterst belangrijke ingrediënten in elk type porselein. Ze smelten bij verhitting en binden het materiaal aan elkaar.

Quartz - het "hart" van porselein

Dit is de sleutel tot kracht. De eigenschappen van porselein (en het gebruik ervan) zijn grotendeels te danken aan deze specifieke eigenschap: het breekt slecht (vergeleken met glas) en kleine afstanden tussen deeltjes zorgen ervoor dat het materiaal ondoordringbaar is voor lucht, water en andere verbindingen.

Kwarts is een "legering" van zuurstof en silicium, de twee meest voorkomende elementen in de aardkorst. Het heeft drie functionele vormen: direct kwarts (kristallen), opaal(amorfe variëteit) en zand (gemengde, vuile fractie). Over het algemeen wordt kwarts al lang gebruikt in de ambachtelijke productie. Porselein kan ook aluminiumoxide en speksteen bevatten, beter bekend als "speksteen".

Productieproces

Nadat de grondstoffen zijn geselecteerd en gewogen, gaan ze naar productie. Eerst wordt het gereinigd en vermalen tot zeer fijne fracties. Daarna worden alle componenten gemengd in de vereiste verhouding, afhankelijk van zowel de productieomstandigheden als de eigenschappen van de eindproducten. Zodra deze laatste gevormd zijn, kunnen ze direct de oven in, of ze worden voorgereinigd en vervolgens bedekt met een laagje glazuur.

Natuurlijk speelt gebroken glas eerst zijn rol. En pas daarna worden toekomstige vazen, kopjes, toiletpotten en tandkronen naar de ovenmond gestuurd. Laten we nu elke fase afzonderlijk bekijken. De eigenschappen van porselein en de toepassing ervan hangen immers af van hun succes!

Verpletterende grondstoffen

Misschien is dit een van de belangrijkste operaties, aangezien de kwaliteit van het eindproduct afhangt van de grondigheid van de implementatie. Het breken wordt uitgevoerd met behulp van enorme mechanische trommelbrekers. Bij de tweede doorgang wordt de deeltjesgrootte op 0,25 cm gebracht Om de grondstof in fijn stof om te zetten, worden speciale kogelbrekers gebruikt. Dit zijn enorme stalen cilinders gevuld met metalen ballen. Wanneer de hele structuur draait, veranderen de deeltjes van de grondstoffen in een homogene massa van extreem fijn malen.

Reinigen en mengen

Het mengsel wordt door fijne filters geleid en vervolgens naar een speciale "transportband" gevoerd, een schuine stalen plaat. Ze trillen, waardoor de grondstoffen niet alleen automatisch worden gemengd, maar ook gesorteerd, aangezien de grootste deeltjes omhoog worden geduwd. Als bevochtigd materiaal nodig is, wordt er automatisch water in de leiding gespoten.

Soms worden filters met krachtige magneten gebruikt, omdat deze de kleinste onzuiverheden van ijzer kunnen verwijderen. Dit laatste, als het in het eindproduct terechtkomt, zal het een ongewenste rode tint geven. Daarna gaan de afgewerkte producten naar de oven, waar ze gebakken worden op de door ons reeds aangegeven temperaturen.

Van welke productieomstandigheden kunnen producteigenschappen afhangen?

Opgemerkt moet worden dat er tijdens het laatste bakken veel processen zijn die de eigenschappen van koud porselein direct beïnvloeden. Ten eerste worden alle organische koolstofverontreinigingen verbrand, overtollig water wordt verdampt, verschillende gasvormige fracties komen uit de dikte van het toekomstige product. Als tegelijkertijd de temperatuur niet op 1100 graden Celsius wordt gebracht, kunnen silicium en andere componenten van het glazuur niet smelten, wat betekent dat ze geen gladde en chemisch neutrale laag op het keramische oppervlak zullen vormen.

Bovendien zijn deze verbindingen nodig om de afstand tussen de materiaaldeeltjes te verkleinen, voor een betrouwbaardere verbinding daartussen. Zodra de gewenste dichtheid is bereikt,het product wordt afgekoeld, waardoor het glazuur “samentrekt”, glad en vooral duurzaam wordt.

Resultaten

Dus waarom beschrijven we dit allemaal? Het punt is dat de eigenschappen van dit materiaal sterk afhankelijk zijn van de kenmerken en omstandigheden van de vervaardiging ervan. De sterkte is bijvoorbeeld afhankelijk van het percentage veldspaat in de massa en het aantal poriën in porselein is hoe kleiner, hoe meer veldspaat. Naarmate het kwarts en het residu verkregen door de ontbinding van de kleisubstantie in het glas oplossen, wordt het skelet van het porseleinmateriaal zwakker en nemen de vervormingen toe. Afhankelijk van de fijnheid van het malen van kwarts, samenstelling van de massa, temperatuur en duur van het bakken, omvat de samenstelling van de glasachtige fase 15 tot 40% van alle kwarts die in de massa is ingebracht. Hoe meer het is, het porselein is dunner en "luchtiger".

Eigenschappen van keramische materialen als diëlektrica worden voornamelijk gekenmerkt door weerstand tegen de doorgang van elektrische stroom in het materiaal en op het oppervlak van de isolator. Maak onderscheid tussen specifiek volume en specifieke oppervlakteweerstand van porselein.

Bovendien zijn de chemische eigenschappen van porselein van groot praktisch belang. Meer precies, hun afwezigheid. Geglazuurde keramiek met toevoeging van een grote hoeveelheid veldspaat en kwarts is chemisch neutraal. Denk je waarom de vijzels van apothekers en drogisten van dit materiaal zijn gemaakt? Het is veel sterker dan glas, maar het reageert niet.

De huidige stand van zaken

Vandaag beleeft keramiek (en porselein in het bijzonder) een tweedegeboorte. Het bleek dat deze materialen kunnen worden gebruikt bij de productie van verschillende soorten micro-elektronica. Het belang hiervan voor de moderne beschaving hoeft niet te worden uitgelegd. Wetenschappers ontdekten ook dat wanneer bepaalde additieven worden toegevoegd, de sterkte van porselein exponentieel toeneemt. Momenteel is er zelfs veelbelovend onderzoek gaande op het gebied van het maken van nieuwe soorten bepantsering op basis daarvan. Dus niet alleen toiletpotten!

Ten slotte wordt dit materiaal steeds belangrijker in de geneeskunde. Verschillende prothesen en prachtige tandkronen - de vraag ernaar neemt elk jaar toe. Dus de oude Chinese uitvinding zal nog heel lang relevant blijven.