Tính chất của sứ và ứng dụng của nó

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Thuật ngữ "sứ" dùng để chỉ một loạt các sản phẩm gốm sứ được làm ở nhiệt độ cao. Đặc điểm nổi bật của chúng là bề mặt nhẵn và độ xốp thấp. Những đặc tính này của đồ sứ được yêu cầu rộng rãi cho đến ngày nay. Rất khó để tìm thấy một số ngành công nghiệp hoặc nền kinh tế quốc gia, bất cứ nơi nào nó được sử dụng.

Sứ trang trí phổ biến nhất, cũng như đồ thủy tinh hóa học, mão răng và chất cách điện. Thường có màu trắng hoặc trắng nhạt, để "nướng" vật liệu tuyệt vời này trở thành một mảnh gốm sứ không thể có mặt, sẽ chỉ có được hình dạng quen thuộc sau khi nướng trong lò nhiệt độ cao.

Ưu điểm của dịch vụ Trung Quốc

Trong bài này, chúng ta sẽ thảo luận về các đặc tính và loại sứ. Bạn sẽ hiểu tại sao vật liệu này lại phổ biến trên toàn thế giới đến nỗi những đoàn thám hiểm khổng lồ đã được trang bị để mua nó. Đối với một dịch vụ tuyệt vời, mà ngày nay bạn có thể mua ở bất kỳ cửa hàng nào, sau đó bạn có thể bị giết.

Lạ thật, nhưng sản phẩm của các bậc thầy Trung Hoa với gốm sứ ngày nay chỉ là họ hàng chứ không phải trực tiếp. Để thấy điều này, chỉ cần nhớ lại các thuộc tính cơ bảnđồ sứ, ra đời từ các xưởng thời Trung Vương quốc. Các vật liệu rất giống nhau: cả sứ hiện đại và cổ kính có thể được tráng men hoặc "tự nhiên". Nhưng những đồ gốm đơn giản thì giá mềm hơn nhiều. Và một dịch vụ chất lượng cao không thể được tạo ra từ nó.

Tại sao điều này lại xảy ra?

Các đặc tính của sứ, chẳng hạn như độ bền và khả năng chịu nhiệt, là kết quả của nhiệt độ cao mà tại đó gốm sứ Trung Quốc thực sự được sản xuất. Nó được sản xuất ở nhiệt độ 2.650 độ F (1.454 độ C). So sánh với 2.200 độ F (1.204 độ C) đối với sứ trơn. Vì vật liệu thứ hai có chất lượng thấp hơn nên nó không được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa chất và các ngành khoa học công nghệ khác. Ngoài ra, nó là sứ Trung Quốc chất lượng cao nhất, trong suốt với ánh sáng. Gốm thô không thể mang lại hiệu quả như vậy.

Đam mê gián điệp

"Hồ dán cứng", hay đồ sứ thật, xuất hiện lần đầu tiên ở Trung Quốc vào thời nhà Đường (618-907). Nhưng những sản phẩm thực sự chất lượng cao, về tính chất không thua kém gì những sản phẩm hiện đại, chỉ được thế giới biết đến vào thời nhà Nguyên (1279-1368). Đồ sứ thời kỳ đầu của Trung Quốc bao gồm cao lanh (đất sét sành) và pegmatit, một loại đá granit thô.

Những người thợ gốm châu Âu không hề biết đến việc nhập khẩu thiết bị của Trung Quốc vào thời Trung Cổ. Người châu Âu đã cố gắng sao chép các đặc tính của đồ sứ, nhưng không thành công trong vấn đề này. Kể từ khi phân tích thành phần hóa học của nó, họ đãKhông thể, các sản phẩm do họ sản xuất giống như bát đĩa thanh lịch, mỏng manh và đồng thời chỉ bền ở bên ngoài. Hóa ra là như vậy. Cuộc chiến gián điệp thực sự diễn ra để lấy bí mật sản xuất đồ sứ thật, nhưng người Trung Quốc giữ bí mật của họ hơn cả mạng sống.

Tại sao vật liệu này lại được ưa chuộng đến vậy? Lý do là tính chất vật lý tuyệt vời của sứ. Nó cứng hơn gốm sứ thông thường, có độ dẫn nhiệt cao, giúp bạn có thể pha trà tuyệt vời trong ấm từ nó. Ngoài ra, do tráng men nên đồ sứ có độ bám bẩn cực thấp, chỉ bị ố dưới tác động của bột màu tổng hợp. Những chiếc cốc từ thời cổ đại của Trung Quốc vẫn trắng sau nhiều thế kỷ.

Ersatzy

Sau khi trộn thủy tinh với ôxít thiếc để tạo thành vật liệu mờ đục, các nghệ nhân châu Âu đã cố gắng kết hợp đất sét và thủy tinh mờ. Những lựa chọn thay thế này được gọi là "miếng dán mềm" hoặc sứ nhân tạo. Nhưng có hai hoàn cảnh khó chịu đã làm đảo lộn: tất cả những vật liệu này hóa ra quá mềm, không thể tạo ra những sản phẩm thực sự mỏng, thanh lịch từ chúng, và chi phí sản xuất quá cao. Nói tóm lại, các đặc tính của sứ "ersatz-type" còn lâu mới hoàn hảo.

Có bằng chứng cho thấy các bậc thầy của chúng tôi cũng nắm vững nghệ thuật sản xuất đồ sứ thật, nhưng tất cả những bí mật về gốm sứ của Nga đã bị mất trong cuộc xâm lược của người Tatar-Mông Cổ, khi toàn bộ thành phố bị đốt cháy cùng với tất cả cư dân của họ. Một số bước đột phá cũng đã đạt đượctiếng Anh. Họ đã tạo ra một loại vật liệu "xương".

Nhưng sứ xương là gì, đặc tính chính của nó khiến nó trở nên vô cùng phổ biến ở Châu Âu cổ?

Lịch sử Sáng tạo

Năm 1707, hai người Đức tên là Ehrenfried W alther von Chimhaus và Johan Friedrich Bottger đã khám phá ra một phương pháp sản xuất "lành mạnh" hơn sử dụng đất sét và fenspat nghiền mịn. Vào thế kỷ 17, các nghệ nhân người Anh đã học được qua thử nghiệm rằng đồ sứ, gần giống với đồ sứ Trung Quốc, có thể thu được bằng cách thêm xương nung nghiền mịn vào hỗn hợp này.

Và sau này hóa ra phiên bản tiếng Anh cho phép bạn sản xuất gốm sứ trong suốt ở nhiệt độ thấp hơn nhiều, giúp giảm đáng kể chi phí sản xuất. Ngoài ra, sứ từ Foggy Albion chiến đấu tệ hơn nhiều, mạnh hơn nhiều. Vì vậy, không có gì ngạc nhiên khi người Anh sớm lấp đầy một nửa Thế giới Cổ và gần như toàn bộ Thế giới Mới bằng các dịch vụ của họ.

Đặc tính của sứ xương là gì? Thứ nhất, các sản phẩm làm từ nó được phân biệt bởi độ bền cao với trọng lượng thấp và thành mỏng. Thứ hai, loại gốm này không thể được sử dụng trong ngành công nghiệp hóa chất, vì các chất trong thành phần của nó phản ứng với axit và kiềm.

Nguyên liệu

Như chúng tôi đã nói, thành phần chính của vật liệu này cực kỳ đơn giản: đất sét, fenspat, khoáng chất với hàm lượng canxi. Cho đến nay, các công ty khác nhau cạnh tranh với nhau, vì nó nhanh chóng được thành lậpCác đặc tính của sứ và chất lỏng có thể được thay đổi hoàn toàn bằng cách thêm các nguyên tố mới vào thành phần của nó. Tất nhiên, nếu trải nghiệm thành công.

Mặc dù thực tế là thành phần của đất sét khác nhau tùy thuộc vào nơi khai thác, nó vẫn biến thành thủy tinh (đảm bảo độ mịn của sản phẩm cuối cùng) chỉ ở nhiệt độ cực cao. Nhưng điều này chỉ đúng đối với những trường hợp không trộn lẫn đất sét với các vật liệu có ngưỡng thủy tinh hóa thấp hơn. Tuy nhiên, không giống như thủy tinh, đất sét bền với nhiệt, có nghĩa là nó vẫn giữ được hình dạng ngay cả khi nung ở nhiệt độ cao.

Vì vậy, vật liệu này thực sự độc đáo khi nó kết hợp độ xốp thấp của thủy tinh với độ ổn định và độ bền tương đối của gốm đơn giản. Cao lanh, một hydroaluminosilicat, luôn được sử dụng làm nguyên liệu thô chính. Fenspat (chứa nhôm silicat) và đá lửa, một loại thạch anh cứng, là những thành phần cực kỳ quan trọng trong bất kỳ loại sứ nào. Chúng tan chảy khi nung nóng, liên kết vật liệu với nhau.

Thạch anh - "trái tim" của sứ

Đây là chìa khóa của sức mạnh. Các đặc tính của sứ (và công dụng của nó) phần lớn là do đặc điểm đặc biệt này: nó vỡ kém (so với thủy tinh), và khoảng cách nhỏ giữa các hạt đảm bảo tính không thấm của vật liệu với không khí, nước và các hợp chất khác.

Thạch anh là "hợp kim" của oxy và silic, hai nguyên tố có nhiều nhất trong vỏ trái đất. Nó có ba dạng chức năng: trực tiếp là thạch anh (tinh thể), opal(giống vô định hình) và cát (hỗn hợp, phần bẩn). Nhìn chung, từ lâu, thạch anh đã được sử dụng trong sản xuất thủ công mỹ nghệ. Đồ sứ cũng có thể chứa nhôm và đá xà phòng, còn được gọi là "đá xà phòng".

Quy trình sản xuất

Sau khi nguyên liệu được chọn lọc và cân đo, chúng sẽ được đưa vào sản xuất. Đầu tiên, nó được làm sạch và xay thành các phần nhỏ rất mịn. Sau đó, tất cả các thành phần được trộn theo tỷ lệ yêu cầu, tùy thuộc vào điều kiện sản xuất và đặc tính của sản phẩm cuối cùng. Ngay sau khi hình thành, chúng có thể được gửi đến lò nướng ngay lập tức, hoặc chúng được làm sạch trước và sau đó phủ một lớp men.

Tất nhiên, thủy tinh nghiền đầu tiên đóng vai trò của nó. Và chỉ sau đó, bình, cốc, bồn cầu và mão răng trong tương lai được gửi đến miệng lò. Bây giờ chúng ta hãy xem xét từng giai đoạn riêng biệt. Rốt cuộc, các đặc tính của sứ và ứng dụng của nó phụ thuộc vào sự thành công của chúng!

Nghiền nguyên liệu

Có lẽ, đây là một trong những thao tác quan trọng nhất, vì chất lượng của sản phẩm cuối cùng phụ thuộc vào sự kỹ lưỡng trong quá trình thực hiện. Quá trình nghiền được thực hiện bằng cách sử dụng máy nghiền tang trống cơ học lớn. Ở lần chuyền thứ hai, kích thước hạt được đưa đến 0,25 cm, để biến nguyên liệu thô thành bụi mịn, người ta sử dụng máy nghiền bi đặc biệt. Đây là những hình trụ bằng thép khổng lồ chứa đầy những quả bóng kim loại. Khi toàn bộ cấu trúc quay, các hạt nguyên liệu thô sẽ biến thành một khối đồng nhất nghiền cực mịn.

Làm sạch và pha trộn

Hỗn hợp được đưa qua các bộ lọc mịn và sau đó được đưa đến một "băng tải" đặc biệt, là một tấm thép nghiêng. Chúng rung động, do đó các nguyên liệu thô không chỉ được trộn tự động mà còn được phân loại, vì các hạt lớn nhất được đẩy lên. Nếu cần làm ướt vật liệu, nước sẽ tự động được phun vào dây chuyền.

Đôi khi bộ lọc có nam châm cực mạnh được sử dụng, vì bộ lọc này có thể loại bỏ các tạp chất nhỏ nhất của sắt. Sau đó, nếu nó đi vào thành phẩm, sẽ tạo cho nó một màu đỏ không mong muốn. Sau đó, thành phẩm được gửi đến lò nung, ở đó chúng được nung ở nhiệt độ đã được chúng tôi chỉ định.

Đặc tính sản phẩm có thể phụ thuộc vào điều kiện sản xuất nào?

Cần lưu ý rằng trong quá trình nung cuối cùng có nhiều quá trình ảnh hưởng trực tiếp đến tính chất của sứ lạnh. Đầu tiên, tất cả các tạp chất hữu cơ cacbon bị đốt cháy, nước thừa bị bay hơi, các phần khí khác nhau thoát ra từ độ dày của sản phẩm tương lai. Nếu đồng thời nhiệt độ không được đưa lên 1100 độ C, silicon và các thành phần khác của men sẽ không thể nóng chảy, có nghĩa là chúng sẽ không tạo thành một lớp mịn và trung tính về mặt hóa học trên bề mặt gốm.

Ngoài ra, những kết nối này là cần thiết để giảm khoảng cách giữa các phần tử vật liệu, để có một kết nối đáng tin cậy hơn giữa chúng. Khi đã đạt được mật độ mong muốn,sản phẩm được làm nguội, nhờ đó lớp men “kéo lại với nhau”, trở nên mịn và đặc biệt bền.

Kết quả

Vậy tại sao chúng tôi lại mô tả tất cả những điều này? Vấn đề là các đặc tính của vật liệu này phụ thuộc chặt chẽ vào các tính năng và điều kiện sản xuất của nó. Ví dụ, độ bền phụ thuộc vào phần trăm hàm lượng fenspat trong khối lượng, và số lượng lỗ rỗng trong sứ càng nhỏ thì càng nhiều fenspat. Khi thạch anh và cặn thu được từ sự phân hủy của chất đất sét hòa tan trong thủy tinh, khung của vật liệu sứ trở nên yếu hơn và các biến dạng tăng lên. Tùy thuộc vào độ mịn của thạch anh mài, thành phần của khối lượng, nhiệt độ và thời gian nung, thành phần của pha thủy tinh bao gồm từ 15 đến 40% của tất cả thạch anh được đưa vào khối. Càng về sau, sứ càng mỏng và "thoáng".

Tính chất của vật liệu gốm làm chất điện môi được đặc trưng chủ yếu bởi khả năng chống lại sự truyền dòng điện trong vật liệu và trên bề mặt của chất cách điện. Phân biệt giữa khối lượng riêng và điện trở bề mặt riêng của sứ.

Bên cạnh đó, các đặc tính hóa học của sứ có tầm quan trọng thực tế rất lớn. Chính xác hơn là sự vắng mặt của họ. Gốm tráng men với việc bổ sung một lượng lớn fenspat và thạch anh là loại gốm trung tính về mặt hóa học. Bạn có nghĩ tại sao cối của các dược sĩ và nhà hóa học lại được làm bằng chất liệu này không? Nó mạnh hơn nhiều so với thủy tinh, nhưng nó không phản ứng.

Tình trạng hiện tại của vấn đề

Ngày nay, gốm sứ (và đặc biệt là sứ) đang trải qua giây phútSinh. Hóa ra là những vật liệu này có thể được sử dụng trong sản xuất nhiều loại vi điện tử khác nhau. Tầm quan trọng của điều này đối với nền văn minh hiện đại không cần phải giải thích. Các nhà khoa học cũng phát hiện ra rằng khi một số chất phụ gia được thêm vào, độ bền của sứ sẽ tăng lên theo cấp số nhân. Hiện tại, những nghiên cứu thậm chí đầy hứa hẹn đang được tiến hành trong lĩnh vực tạo ra các loại áo giáp mới dựa trên nó. Vì vậy, không phải chỉ riêng bồn cầu!

Cuối cùng, vật liệu này ngày càng trở nên quan trọng trong y học. Các bộ phận phục hình khác nhau và mão răng tráng lệ - nhu cầu về chúng đang tăng lên hàng năm. Vì vậy, phát minh cổ đại của Trung Quốc sẽ vẫn còn phù hợp trong một thời gian rất dài.