Стекловидный фарфор

Стекловидный фарфор — это эмалевое покрытие, которое наносится на керамику, в частности фарфор , после обжига, хотя это название может также относиться к готовому изделию в целом. Покрытие делает фарфор более прочным, плотным и блестящим, и это распространенный выбор для таких предметов, как унитазы и раковины. ^{[1] [2] [3]}

Развитие стекловидного фарфора тесно связано с другими стекловидными материалами, такими как стекло , из-за схожего производственного процесса с точки зрения необходимых материалов, а также их подготовки и обжига. Поскольку эмаль по сути является стеклом, нанесенным на подложку или поверхность для ее покрытия, ее производство отличается от производства стекла всего несколькими шагами.

Самые ранние известные предметы, покрытые глазурью, — это глазурованные камни, предназначенные для ювелирных изделий, которые изготавливались в Египте еще в 4000 г. до н. э., в Месопотамии с 5500 по 4000 г. до н. э., в Европе с 1400 г. до н. э. и в долине Инда с 4500 по 3500 г. до н. э. ^[4] Первый случай нанесения эмали на основу произошел в 3500 г. до н. э. в Микенах и на Кипре. ^[5] Техника выемчатой ​​эмали , которая включает в себя сначала нанесение порошка стеклянной эмали на основу, а затем ее обжиг, была предшествующей техникой нанесения стекловидного фарфора и использовалась кельтами с I в. до н. э. ^[5]

Стекловидный фарфор используется в различных предметах домашнего обихода и сантехнике, таких как раковины, унитазы, биде, писсуары и ванны. ^{[6] [ нужен лучший источник ]} Изделия, в которых используется стекловидный фарфор, обычно лучше всего содержать в чистоте и гигиеничности, в чем помогает покрытие стекловидной эмалью. Те же самые изделия из стекловидного фарфора также выигрывают от того, что с них легко удаляются пятна и разводы из-за характера их использования.

Стекловидный фарфор иногда можно встретить в кухонных столешницах и связанных с ними приспособлениях. ^[7] Редкая встречаемость объясняется хрупкостью стекловидного фарфора при воздействии тупой силы от посуды и других кухонных предметов. Вместо этого, пластик и сталь являются примерами более распространенных материалов для кухонных приспособлений.

Стекловидный фарфор также может использоваться в более эстетических целях. Изделия, на которые наносится стекловидная фарфоровая эмаль для этой цели, включают тарелки и другие фарфоровые изделия в росписи по фарфору , а также яйца Фаберже .

Стекловидный фарфор, как и другие эмали, представляет собой композит из стеклянных частиц, то есть это стекло (50-70 % по весу ) с разбросанными по нему несиликатными частицами, которые придают ему различные свойства. ^[8] В состав стекловидной эмалевой смеси входит глина, которая помогает удерживать все вместе и придает необходимую гибкость для придания ей формы во время обжига, кварц , который уменьшает усадку, и полевой шпат , который увеличивает текучесть смеси при обжиге в ее стекловидной фазе; это обеспечивает низкую пористость в конечном продукте. ^{[9] [10]}

После остекловывания стекловидный фарфор содержит муллит — кристалл, который образуется в результате реакций, происходящих в глине. ^[11] Не весь кварц и полевой шпат превращаются в жидкость во время обжига, поэтому часть его остается в виде «реликта» (его порошкообразной формы до обжига) в конечном остеклованном продукте. ^[11]

Основная цель нанесения эмали из стекловидного фарфора на керамические изделия, такие как раковины, заключается в обеспечении их защиты, и ее можно использовать вторично в эстетических целях. Покрывая фарфоровую основу, стекловидный фарфор придает антикоррозионные свойства и помогает противостоять выветриванию и жаре. ^[5] Его непористость также предотвращает попадание бактерий на поверхность керамического материала, и, таким образом, предотвращает их накопление. Его пористость позволяет ему поглощать менее 0,5% воды. ^[12] Пористость стекловидного фарфора можно уменьшить, увеличив содержание в нем полевого шпата. ^[9]

Стекловидный фарфор полупрозрачен, что, наряду с его защитными свойствами, позволяет ему сохранять такие артефакты, как ювелирные изделия, и потенциально сохранять их в неизменном состоянии на протяжении тысяч лет. ^[4]

Вязкость стекловидного фарфора, находящегося в жидкой фазе во время обжига, зависит от его основного соотношения стекла и других частиц — большее количество частиц приводит к более высокой вязкости. ^[11] Плотность стекловидного фарфора после стеклования колеблется от 1,83 до 2,48 грамма на кубический сантиметр. ^[13] Его коэффициент Пуассона составляет 0,5. ^[11] Его прочность на изгиб составляет 400-800 кгс/см2 ^. [ ^14]

В большинстве случаев стекловидный фарфор состоит из смеси глины, полевого шпата, кремня и кварцевого песка. ^[11] Эту смесь обычно обжигают один раз при температуре 1200–1300 °C для большинства применений и дважды обжигают для использования в посуде с первым обжигом при 900–950 °C и вторым обжигом при 1200–1250 °C. Посуду обжигают дважды, чтобы уменьшить ее пористость. ^[9] Чтобы сделать смесь более обрабатываемой, обычно добавляют воду. Выбранная температура обжига важна, так как стекловидные и керамические тела менее прочные и более пористые при недо- или переобжиге. ^[15]

Ползучесть — это нежелательная деформация, которую стекловидное тело претерпевает во время обжига, и на нее влияют реологические свойства вещества. ^{[8] [11]} Такие свойства зависят от частиц в стеклянной смеси стекловидного фарфора, которые могут различаться по типу, размеру (1-50 мкм), распределению или форме. ^[11] Количество муллита в стекловидном фарфоре, которое определяется количеством глины в исходной смеси, является основным фактором, определяющим скорость ползучести во время обжига. ^{[16] [11]}