Propriétés de la porcelaine et son application

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Le terme « porcelaine » fait référence à une large gamme de produits céramiques fabriqués à haute température. Leurs caractéristiques distinctives sont une surface lisse et une faible porosité. Ces propriétés de la porcelaine sont largement demandées à ce jour. Il est difficile de trouver une industrie ou une économie nationale, quel que soit l'endroit où elle est utilisée.

La porcelaine décorative la plus courante, ainsi que la verrerie chimique, les couronnes dentaires et les isolateurs électriques. Habituellement blanc ou blanc cassé, pour la "cuisson", ce merveilleux matériau se présente sous la forme d'une pièce de céramique imprésentable, qui n'acquiert sa forme familière qu'après avoir été rôtie dans des fours à haute température.

Les avantages des services chinois

Dans cet article, nous discuterons des propriétés et des types de porcelaine. Vous comprendrez pourquoi ce matériau était si populaire dans le monde entier que d'énormes expéditions ont été équipées pour l'acheter. Pour un beau service, que vous pouvez acheter aujourd'hui dans n'importe quel magasin, vous pourriez vous faire tuer.

Curieusement, mais les produits des maîtres chinois avec la céramique d'aujourd'hui ne sont que des parents, mais pas directs. Pour le voir, il suffit de rappeler les propriétés de baseporcelaine, qui sortait des ateliers de l'Empire du Milieu. Les matériaux sont très similaires les uns aux autres: la porcelaine moderne et ancienne peut être émaillée ou "naturelle". Mais les céramiques simples sont beaucoup plus douces. Et un service de haute qualité ne peut en être fait.

Pourquoi cela se passe-t-il ?

Les propriétés de la porcelaine, telles que la solidité et la résistance à la chaleur, sont le résultat des températures élevées auxquelles la véritable céramique chinoise est produite. Il est produit à une température de 2 650 degrés Fahrenheit (1 454 degrés Celsius). Comparez cela à 2 200 degrés Fahrenheit (1 204 degrés Celsius) pour la porcelaine ordinaire. Étant donné que le deuxième matériau est de qualité inférieure, il n'est pas utilisé dans l'industrie chimique et dans d'autres branches technologiques de la science. De plus, c'est de la porcelaine chinoise de la plus haute qualité qui est transparente à la lumière. La céramique brute ne peut pas donner un tel effet.

Les passions des espions

La "pâte dure", ou véritable porcelaine, est apparue pour la première fois en Chine sous la dynastie Tang (618-907). Mais des produits de très haute qualité, dont les propriétés ne sont en aucun cas inférieures aux produits modernes, ne sont devenus connus du monde que pendant la dynastie Yuan (1279-1368). La porcelaine chinoise ancienne se composait de kaolin (argile de porcelaine) et de pegmatite, un type de granit rugueux.

Il était inconnu des potiers européens jusqu'à l'importation de matériel chinois au Moyen Âge. Les Européens ont essayé de reproduire les propriétés de la porcelaine, mais n'ont pas réussi dans cette affaire. Depuis analyser sa composition chimique, ils ont étéincapables de le faire, les produits qu'ils fabriquaient ne ressemblaient qu'à des plats élégants, fragiles et en même temps durables. Ça s'est passé comme ça. De véritables guerres d'espionnage se sont déroulées afin d'obtenir le secret de la véritable production de porcelaine, mais les Chinois ont gardé leur secret plus que la vie.

Pourquoi ce matériel était-il si populaire ? La raison en est les excellentes propriétés physiques de la porcelaine. Il est plus résistant que la céramique ordinaire, a une conductivité thermique élevée, ce qui permet de préparer un excellent thé dans des théières. De plus, en raison de la glaçure, la porcelaine présente une salissure extrêmement faible, ne se tachant que sous l'influence de pigments synthétiques. Les tasses des anciens services chinois restent blanches après plusieurs siècles.

Ersatzy

Après avoir mélangé du verre avec de l'oxyde d'étain pour en faire un matériau opaque, les artisans européens ont essayé de combiner l'argile et le verre dépoli. Ces alternatives sont devenues connues sous le nom de "pâte molle" ou porcelaine artificielle. Mais deux circonstances désagréables bouleversaient: tous ces matériaux s'avéraient trop mous, il était impossible d'en faire des produits vraiment fins et élégants, et les coûts de production étaient trop élevés. En bref, les propriétés de la porcelaine "de type ersatz" étaient loin d'être parfaites.

Il est prouvé que nos maîtres maîtrisaient également l'art de produire de la vraie porcelaine, mais tous les secrets de la céramique russe ont été perdus lors de l'invasion tatare-mongole, lorsque des villes entières ont été incendiées avec tous leurs habitants. Une percée a également été réaliséel'anglais. Ils ont créé un type de matériau "en os".

Mais qu'est-ce que la porcelaine tendre, dont les principales propriétés l'ont rendue incroyablement populaire dans la vieille Europe ?

Histoire de la Création

En 1707, deux Allemands nommés Ehrenfried W alther von Chimhaus et Johan Friedrich Bottger découvrent une méthode de production plus "saine" qui utilise de l'argile et du feldspath finement broyé. Au XVIIe siècle, les artisans anglais apprirent par expérimentation que la porcelaine, presque identique à la porcelaine chinoise, pouvait être obtenue en ajoutant à ce mélange des os brûlés finement broyés.

Et plus tard, il s'est avéré que la version anglaise vous permet de produire des céramiques transparentes à des températures beaucoup plus basses, ce qui réduit considérablement le coût de production. De plus, la porcelaine de Foggy Albion s'est battue beaucoup plus mal, était beaucoup plus solide. Il n'est donc pas surprenant que les Britanniques aient rapidement rempli la moitié de l'Ancien et presque tout le Nouveau Monde avec leurs services.

Quelles sont les propriétés de la porcelaine tendre ? Premièrement, les produits fabriqués à partir de celui-ci se distinguent par une résistance élevée, un faible poids et une paroi mince. Deuxièmement, ce type de céramique ne peut pas être utilisé dans l'industrie chimique, car les substances qui entrent dans sa composition réagissent avec les acides et les alcalis.

Matières premières

Comme nous l'avons dit, les principaux composants de ce matériau sont extrêmement simples: argile, feldspath, minéraux à teneur en calcium. Jusqu'à présent, diverses entreprises se faisaient concurrence, car il s'est rapidement avéré queles propriétés de la porcelaine et de la faïence peuvent être radicalement modifiées en ajoutant de nouveaux éléments à sa composition. Bien sûr, si l'expérience est réussie.

Malgré le fait que la composition de l'argile varie selon le lieu de son extraction, elle ne se transforme toujours en verre (ce qui assure la douceur du produit final) qu'à des températures extrêmement élevées. Mais cela n'est vrai que pour les cas où les argiles ne sont pas mélangées avec des matériaux dont le seuil de vitrification est plus bas. Contrairement au verre, cependant, l'argile est thermiquement stable, ce qui signifie qu'elle conserve sa forme même lorsqu'elle est chauffée à haute température.

Donc, ce matériau est vraiment unique car il combine la faible porosité du verre avec la stabilité et la résistance relative de la céramique simple. Le kaolin, un hydroaluminosilicate, a toujours été utilisé comme principale matière première. Le feldspath (contenant du silicate d'aluminium) et le silex, un type de quartz dur, sont des ingrédients extrêmement importants dans tout type de porcelaine. Ils fondent lorsqu'ils sont chauffés, liant le matériau ensemble.

Quartz - le "cœur" de la porcelaine

C'est la clé de la force. Les propriétés de la porcelaine (et son utilisation) sont en grande partie dues à cette caractéristique particulière: elle se brise mal (par rapport au verre), et de faibles distances entre les particules assurent l'imperméabilité du matériau à l'air, à l'eau et à d'autres composés.

Quartz est un "alliage" d'oxygène et de silicium, les deux éléments les plus abondants dans la croûte terrestre. Il a trois formes fonctionnelles: directement quartz (cristaux), opale(variété amorphe) et sable (fraction mélangée et sale). En général, le quartz est utilisé depuis longtemps dans la production artisanale. La porcelaine peut également contenir de l'alumine et de la stéatite, mieux connue sous le nom de "stéatite".

Processus de production

Une fois les matières premières sélectionnées et pesées, elles partent en production. Tout d'abord, il est nettoyé et broyé en fractions très fines. Après cela, tous les composants sont mélangés dans la proportion requise, en fonction à la fois des conditions de production et des caractéristiques des produits finaux. Dès que ces derniers sont formés, ils peuvent être envoyés au four immédiatement, ou ils sont pré-nettoyés puis recouverts d'une couche de glaçure.

Bien sûr, le verre pilé joue d'abord son rôle. Et seulement après cela, les futurs vases, tasses, cuvettes de toilette et couronnes dentaires sont envoyés à la bouche du four. Examinons maintenant chaque étape séparément. Après tout, les propriétés de la porcelaine et son application dépendent de leur succès !

Concassage des matières premières

C'est peut-être l'une des opérations les plus importantes, car la qualité du produit final dépend de la minutie de sa mise en œuvre. Le concassage est effectué à l'aide d'énormes concasseurs mécaniques à tambour. Lors du deuxième passage, la taille des particules est portée à 0,25 cm. Pour transformer la matière première en poussière fine, des concasseurs à billes spéciaux sont utilisés. Ce sont d'énormes cylindres en acier remplis de billes de métal. Lorsque toute la structure tourne, les particules de matières premières se transforment en une masse homogène de broyage extrêmement fin.

Nettoyage et mixage

Le mélange est passé à travers des filtres fins puis acheminé vers un "convoyeur" spécial, qui est une tôle d'acier inclinée. Ils vibrent, ce qui permet non seulement de mélanger automatiquement les matières premières, mais également de les trier, car les plus grosses particules sont poussées vers le haut. Si un matériau mouillé est requis, de l'eau est automatiquement pulvérisée dans la conduite.

Parfois, des filtres avec de puissants aimants sont utilisés, car ces derniers peuvent éliminer les plus petites impuretés de fer. Ce dernier, s'il pénètre dans le produit fini, lui donnera une teinte rouge indésirable. Après cela, les produits finis sont envoyés au four, où ils sont cuits aux températures déjà indiquées par nous.

De quelles conditions de production les propriétés du produit peuvent-elles dépendre ?

Il convient de noter que lors de la cuisson finale, de nombreux processus affectent directement les propriétés de la porcelaine froide. Premièrement, toutes les impuretés organiques carbonées sont brûlées, l'excès d'eau est évaporé, diverses fractions gazeuses sortent de l'épaisseur du futur produit. Si en même temps la température n'est pas portée à 1100 degrés Celsius, le silicium et les autres composants de la glaçure ne pourront pas fondre, ce qui signifie qu'ils ne formeront pas une couche lisse et chimiquement neutre sur la surface de la céramique.

De plus, ces connexions sont nécessaires pour réduire la distance entre les particules de matériaux, pour une connexion plus fiable entre elles. Une fois la densité souhaitée atteinte,le produit est refroidi, à la suite de quoi la glaçure "se rassemble", devient lisse et particulièrement durable.

Résultats

Alors pourquoi décrivons-nous tout cela ? Le fait est que les propriétés de ce matériau dépendent étroitement des caractéristiques et des conditions de sa fabrication. Par exemple, la résistance dépend du pourcentage de teneur en feldspath dans la masse, et le nombre de pores dans la porcelaine est d'autant plus petit qu'il y a de feldspath. Au fur et à mesure que le quartz et les résidus issus de la décomposition de la substance argileuse se dissolvent dans le verre, le squelette du matériau porcelaine s'affaiblit et les déformations augmentent. Selon la finesse de broyage du quartz, la composition de la masse, la température et la durée de cuisson, la composition de la phase vitreuse comprend de 15 à 40 % de tout le quartz introduit dans la masse. Plus elle est grande, plus la porcelaine est fine et "aérée".

Les propriétés des matériaux céramiques en tant que diélectriques se caractérisent principalement par la résistance au passage du courant électrique dans le matériau et à la surface de l'isolant. Faites la distinction entre le volume spécifique et la résistance de surface spécifique de la porcelaine.

De plus, les propriétés chimiques de la porcelaine sont d'une grande importance pratique. Plus précisément, leur absence. Les céramiques émaillées additionnées d'une grande quantité de feldspath et de quartz sont chimiquement neutres. Pensez-vous pourquoi les mortiers des pharmaciens et des chimistes sont faits de ce matériau ? Il est beaucoup plus résistant que le verre, mais il ne réagit pas.

L'état actuel des choses

Aujourd'hui, la céramique (et la porcelaine en particulier) connaît une secondenaissance. Il s'est avéré que ces matériaux peuvent être utilisés dans la production de divers types de microélectronique. L'importance de cela pour la civilisation moderne n'a pas besoin d'être expliquée. Les scientifiques ont également découvert que lorsque certains additifs sont ajoutés, la résistance de la porcelaine augmente de façon exponentielle. Actuellement, même des recherches prometteuses sont en cours dans le domaine de la création de nouveaux types d'armures basées sur celle-ci. Donc pas de cuvettes de toilettes seules !

Enfin, ce matériau prend de plus en plus d'importance en médecine. Diverses prothèses et magnifiques couronnes dentaires - leur demande augmente chaque année. Ainsi, l'ancienne invention chinoise restera pertinente pendant très longtemps.