Порцелан — керамичен материал: видове, производство и свойства

Порцеланът е висококачествен керамичен материал, получаван чрез високо температурно изпичане на суровини от глинен тип. Основният глинен компонент обикновено е каолинит (каолинит), комбиниран с други минерали като полеви шпат и кварц. При високо нагряване сместа частично или напълно витрификира, което придава на порцелана характерните му свойства — твърдост, плътност, белота и прозрачност при тънки стени.

Видове порцелан

Най-често разпознаваните видове са:

• Порцелан с твърда паста (hard-paste) — традиционен тип, изпечен при високи температури (около 1400 градуса по Целзий). Счита се за по-здрав и по-малко порест в сравнение с мекия порцелан.
• Порцелан с мека паста (soft-paste) — разработен като заместител на твърдия порцелан, изисква по-ниски температури (приблизително 1200 градуса по Целзий). Често е по-податлив на ожулване и по-малко термоустойчив.
• Костен порцелан (bone china) — разновидност на меката паста, в която част от глината е заменена с костна пепел (bone ash). Това прави материала много бял, прозрачен и едновременно здрав — предпочитан за фино сервизно порцеланово изделие.

Състав и суровини

Основните компоненти на порцелана са:

• Каолин (каолинит) — дава пластичност при формоване и белота след изпичане (каолинит).
• Полеви шпат — действа като флюс, свързва фазите при високите температури и спомага за частичната витрификация.
• Кварц — контролира свиването и механичните свойства, стабилизира формата при изпичане.
• Костна пепел — при костния порцелан осигурява белота, прозрачност и специфична твърдост (костна).

Производствен процес

Производството преминава през няколко основни етапа:

• Подготовка и смесване — сухите суровини се дозироват и смесват с вода, образувайки пластична паста или суспензия (за slip casting).
• Формиране — чрез въртене на грънчарско колело, пресоване, отливане в гипсови формички (slip casting), екструдиране или моделиране.
• Сушене — бавно отстраняване на водата, за да се предотврати напукване и деформация.
• Първо изпичане (бисквитиране) — частично изпичане, което втвърдява изделието преди глазиране.
• Глазиране — нанасяне на стъкловиден покривен слой, който подобрява външния вид и хигиенните свойства.
• Финално изпичане — във пещта на висока температура настъпва окончателната витрификация и сливане на фазите, което определя механичните и оптични качества.

Физични и химични свойства

• Твърдост и якост — добре витрифицираният порцелан е здрав и устойчив на износване.
• Ниска порьозност — почти ендемично плътен след правилно изпичане, което го прави водонепропусклив и хигиеничен.
• Термична устойчивост — зависи от вида; твърдият порцелан понася по-високи температурни натоварвания.
• Електрическа изолация — добри диелектрични свойства, използван е в електрически изолатори и керамични кондензатори.
• Оптични качества — белота и частична прозрачност (особено при костния порцелан) поради фината, стъкловидна матрица.

Приложения

Порцеланът намира широко приложение:

• Сервизи и декоративни съдове
• Сантехника и архитектурни плочки
• Електроизолационни части и лабораторни керамики
• Медицински и фармацевтични съдове (поради химическата устойчивост)
• Фини декоративни изделия и художествена керамика

Грижи, почистване и експлоатация

• Почистване с меки препарати и меки гъби; избягвайте абразивни прахове, които могат да надраскат глазурата.
• Не подлагайте на рязка промяна на температурата (термален шок), особено при тънкостенни изделия.
• При сервизен порцелан обърнете внимание на инструкции за миене в съдомиялна машина — някои ръчно декорирани изделия не са подходящи.

Чести дефекти при производство

• Пукнатини и напрежение (crazing) — причинени от несъвместимост между глазура и тяло при свиване.
• Деформации и усукване — вследствие на неравномерно сушене или неправилно оформяне.
• Блокиране на порите (pinholing) — от уловен газ по време на изпичане; изисква корекция на рецептата или изпичането.
• Блокиране/напукване при глазиране — грешки в нанасянето или в температурния режим.

Екологични и икономически аспекти

Производството на порцелан е енергийно интензивно заради високите температури в пещите (пещта). Съвременните фабрики оптимизират горивния процес, рециклират браковани материали и използват по-ефективни пещи, за да намалят отпечатъка върху околната среда. Рециклирането на керамични отпадъци е възможно за някои технологични процеси, но лимитирано за фини изделия с декоративни покрития.

Кратко обобщение: порцеланът е висококачествен керамичен материал, базиран на каолинит и други минерали, с различни технологични варианти (твърда и мека паста, костен порцелан). Процесът включва внимателно дозиране на суровините, формоване, сушене, различни етапи на изпичане и глазиране в специализирани пещи, за да се постигнат желаните механични и оптични качества.

История

Китай

Порцеланът произхожда от Китай, а "порцелан" е общото наименование на продукта. Към периода на династията Източна Хан (196-220 г. сл. Хр.) глазираните керамични изделия се превръщат в порцелан. Порцеланът, произведен по време на династията Тан (618-906 г.), се изнася в ислямския свят, където е високо ценен. Ранният порцелан от този тип включва трицветен глазиран порцелан или изделия от типа sancai. Порцеланови изделия в смисъла, в който ги познаваме днес, могат да бъдат открити по времето на династията Тан, а археологическите находки изместват датировката още към династията Хан (206 г. пр. Хр. - 220 г. сл. Хр.). По времето на династиите Суй (581-618 г.) и Тан (618-907 г.) производството на порцелан е широко разпространено.

Европа

През 1712 г. много от тайните на китайския порцелан са разкрити в Европа от френския йезуит Франсоа Ксавие д'Ентрекол и са публикувани в книгата Lettres édifiantes et curieuses de Chine par des missionnaires jésuites.

Германия

В началото на XVI в. португалски търговци се връщат у дома с образци каолинова глина, за която в Китай откриват, че е от съществено значение за производството на порцеланови изделия. Въпреки това китайските техники и състав, използвани за производството на порцелан, все още не са били напълно разбрани.

В германската провинция Саксония търсенето приключва през 1708 г., когато Еренфрид фон Чирнхаус произвежда твърд, бял, полупрозрачен вид порцелан от каолинова глина и алабастър, добит в саксонска мина в Колдиц. Той е бил строго пазена търговска тайна на саксонското предприятие.

Фон Чирнхаус и помощникът му Йохан Фридрих Бьотгер са наети от Август Силния и работят в Дрезден и Майсен в Саксония. В бележка от работилницата е записано, че първият образец на твърд, бял и стъклокерамичен европейски порцелан е произведен през 1708 г. По това време изследванията все още се ръководят от Чирнхаус, който умира през октомври същата година. През март 1709 г. Бьотгер съобщава на Август, че може да произвежда порцелан. Обикновено на него се приписват заслугите за европейското откриване на порцелана.

Франция

Първият значим френски порцелан с мека паста е произведен във фабриката в Сен-Клу преди 1702 г. Фабриките за мек пастообразен порцелан са създадени в Шантили през 1730 г. и в Менси през 1750 г. Фабриката за порцелан във Винсен е създадена през 1740 г., а по-късно е преместена в по-големи помещения в Севр през 1756 г. Меката паста на Vincennes е по-бяла и по-съвършена от всички френски конкуренти, което поставя порцелана на Vincennes/Sèvres на водещо място във Франция.

Англия

Първата мека паста в Англия е демонстрирана от Томас Брианд пред Кралското дружество през 1742 г. и се смята, че се основава на формулата на Сен-Клу. През 1749 г. Томас Фрай патентова порцелан, съдържащ костна пепел. Това е първият костен порцелан, който по-късно е усъвършенстван от Джосая Спод.

През двадесет и петте години след демонстрацията на Бриан в Англия са основани половин дузина фабрики за производство на прибори за хранене и фигури от мека паста. Някои известни фабрики са:

• Челси (1743 г.)
• Бристолски порцелан (1748 г.)
• Royal Crown Derby (1750 или 1757 г.)
• Royal Worcester (1751 г.)
• Wedgwood (1759 г.)
• Spode (1767 г.)

Уилям Кукуърти открива находища на каолинова глина в Корнуол. Това спомага за развитието на порцелана и други видове бяла керамика в Англия. Във фабриката на Кукуърти в Плимут през 1768 г. са използвани каолинова глина и порцеланов камък. Той произвежда порцелан със състав, подобен на китайския порцелан от началото на XVIII век.

 
Порцелан Bluepot  


Нимфенбургски порцелан 1760/1765  


Купа от мек порцелан от Сен-Клу, със синя украса под глазурата, 1700/1710 г.  


Типична синя чиния Wedgwood с бял декор  

Въпроси и отговори

В: От какво е направен порцеланът?

В: Колко вида порцелан има?

В: Каква е разликата между порцеланите с твърда и мека паста?

В: От какви съставки се състои костният порцелан?

В: Как суровините за производство на порцелан стават годни за употреба?

В: Каолинит ли се използва във всички видове порцелан?

Търсене по буква