Qué es la porcelana y cómo se hace

La porcelana es un material omnipresente, conocido en todo el mundo por su durabilidad, versatilidad y atractivo visual. Está hecho de una selección de materiales - pero a menudo incluyendo kaolina. Kaolin y una amplia gama de otros minerales y materiales están disponibles en pegmatita africana, que combinan la selección más amplia, el alcance más lejano y la mayor experiencia para proporcionar el producto adecuado en el momento adecuado.

La porcelana es el nombre de una serie de cerámicas que se fabrican calentando sus materiales constitutivos en un horno a temperaturas entre 1.200 y 1.400 °C, y a menudo contienen caolina.

La porcelana se puede agrupar en tres tipos distintos: pasta dura, pasta blanda y porcelana ósea. Estas tres agrupaciones se basan en la composición de la pasta utilizada para hacerlas y la temperatura a la que fueron disparadas. La cerámica porcelánico es notable por su resistencia y coloración blanca, aunque los artículos toman bien los esmaltes y pigmentos. La dureza del material se debe al proceso de vitrificación y a la formación de mullita durante el proceso de calentamiento dentro del horno(1). La porcelana es a menudo considerada como la cerámica superior, debido a su fuerza y delicadeza, pero es mucho más difícil de fabricar en comparación con el barro o gres. La porcelana es impermeable, dura, altamente resistente a choques térmicos y químicos, translúcido (dependiendo del grosor) y muy fuerte.

Fabricación de porcelana

Como todas las demás cerámicas, el proceso para hacer porcelana es simple. La arcilla se mezcla con aditivos, se forma y luego se dispara en un horno. Lo único que difiere para la porcelana son las identidades de los materiales constituyentes, la temperatura del horno y, crucialmente, la formación de mullita.

La formación de mullita

Una de las fases clave en la fabricación de porcelana es la formación in situ de mullita(2). Mullite es un material aluminosilicate y dependiendo de la estoquiometría, tiene la fórmula 3Al2O32SiO2 y 2Al2O3 SiO2. Es un mineral muy raro en el suelo, pero se entiende que se forma alrededor de 1.100 °C de materiales de tipo feldespato y caolín durante el proceso de cocción del horno.

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Materiales constituyentes

La porcelana está hecha de una mezcla calentada de sílice, arcillas,
feldespato
y materiales de sílex de pequeños tamaños de partículas. Estos materiales se combinan en diferentes proporciones – hasta que alcanzan sus propiedades de fuego y sin fuego - para formar diferentes tipos de porcelana. Echemos un vistazo a estos materiales uno tras otro.

Arcilla: En general, la composición exacta de la arcilla generalmente dependería de dónde se extraiga. Aún así, la arcilla a menudo tendría propiedades estrechamente relacionadas independientemente de dónde se obtenga. Por ejemplo, todas las arcillas se vitrifican sólo a altas temperaturas. La única excepción es cuando el umbral de vitrificación se ha reducido mediante la adición de algunos materiales. Además, las arcillas disparadas tienden a añadir alguna contribución refractaria al producto terminado. Al igual que con el vidrio, mantienen su forma cuando se calientan. La porcelana, por lo tanto, combina la baja porosidad del vidrio con la capacidad de arcilla para conservar su forma. Por lo tanto, su popularidad para el uso doméstico. Generalmente, la arcilla utilizada para hacer porcelana es arcilla de bola y arcilla china, y se componen principalmente de silicato de aluminio hidroeléctrico y kaolinito.

Feldspar: Este material se compone principalmente de pedernal y silicato de aluminio. Flint es un tipo de cuarzo duro utilizado como fundente en una mezcla de porcelana. Los fundentes se pueden utilizar para reducir la temperatura a la que se forma el vidrio líquido, generalmente a unos 1000 a 1300oC. En esta fase líquida, los granos utilizados en la formación de unión porcelana firmemente juntos a través de la vitrificación.

Sílice: La sílice es un compuesto químico formado por una combinación de silicio y gas de oxígeno; dos de los elementos más abundantes en la tierra. Existe naturalmente en formas cristalinas, amorfas e impuras como se ve en cuarzo, ópalo, y arena respectivamente. De todos los tipos de relleno, la sílice es la más utilizada para disparar el cuerpo de porcelana. Además de facilitar el disparo y la formación del cuerpo, también ayuda a mejorar las propiedades físicas del producto final.

Piedra china: Utilizada en la fabricación de porcelana ósea (ver más tarde), la piedra de porcelana es una forma parcialmente kaolinizada y rica en feldespato de granito que no lleva hierro. A menudo colocado con caolina, su composición mineral incluye mica, cuarzo y feldespato. La similitud de la piedra china con la petuntse - que se utiliza para hacer porcelana de pasta dura - es presumiblemente la razón por la que se convirtió en un componente clave de la porcelana ósea.

Kaolin: Kaolin es un mineral de arcilla que lleva la fórmula general Al2Si2O5(OH)4. Se forma a partir de la intemperie de otros materiales aluminosilicate y es de color blanco. Se utiliza en la mayoría de la cerámica moderna.

Ceniza ósea: La ceniza ósea es los huesos calcinados, molidos y finamente en polvo de los animales, utilizados en la fabricación de porcelana. La ceniza ósea típica consiste en aproximadamente 56% por óxido de calcio de peso, 42% pentóxido de fósforo con el equilibrio de agua. La fórmula generalmente acordada para la ceniza ósea es Ca5(OH)(PO4)3. El proceso de calcinación se lleva a cabo alrededor de 1.000 °C. La ceniza ósea se utiliza en pasta blanda y porcelanas de porcelana ósea, tiene el efecto de reemplazar la petuntse de pastas duras(3). La ceniza ósea tiene otras aplicaciones en los campos de la metalurgia, mecanizado y fertilizantes.

En algunos casos, la porcelana puede contener cuerpos bajos alcalinos que contienen como piedra jabonosa o alúmina.

caolín blanco utilizado en accesorios de baño
barro

Proceso de fabricación de porcelana

Después de haber seleccionado las materias primas requeridas y sacar las cantidades requeridas por peso, se hacen para someterse a una serie de pasos preparatorios. Para empezar, son aplastados y luego purificados. Después de eso, se mezclan antes de ser sometidos a varios procesos de formación. El proceso de formación podría ser cualquiera de prensado, fundición, formación de plástico rígido o formación de plástico suave. La elección del proceso de formación normalmente dependería del tipo de vajilla de porcelana que se va a producir. Después de formar el cuerpo de porcelana, se dispara después de lo cual puede ser acristalado. El acristalamiento es el proceso de disparar sobre un cuerpo cerámico una capa de vidrio decorativo. Finalmente, la porcelana se dispara. Algunas porcelanas se forman y disparan de tal manera que se les conoce como 'bisque', es decir, no tienen la coloración blanca tradicionalmente asociada.

En resumen, el proceso de fabricación de porcelana consiste en el triturado de materiales a utilizar, la limpieza y mezcla de dichos materiales, el proceso de formación del cuerpo, el disparo y luego el acristalamiento y re-disparo si es necesario.

Tipos de porcelana

Hay tres clases amplias de porcelana, basadas en el tipo de pasta utilizado para fabricarlos. Esto a su vez informa la temperatura de disparo y por lo tanto el resultado y la aplicación final del artículo.

Comparación de tipos de porcelana(4,5)

tipo Pasta dura Pasta blanda Porcelana ósea
origen China, circa. Del siglo VII al VIII d.C. Europa continental, siglo XVII al XVIII d.C. Gran Bretaña, siglo XVIII d.C.
Materiales clave Petuntse, kaolin Arcilla de bola, ceniza ósea, pedernal, cuarzo, piedra de jabón Kaolín, ceniza ósea, piedra de porcelana
Temperatura de disparo 1.400 °C 1.100 a 1.250 °C 1.200 a 1.250 °C
Propiedades características Fuerte con una excelente resistencia al crack y tolerancia al calor Más suave y fácil de trabajar con - pero más propenso a la rotura y colapso antes del disparo Niveles más altos de fuerza, blancura y translucidez

Pasta dura

La porcelana de pasta dura es la cerámica de porcelana original y se originó en China. Una combinación de petuntse y kaolin, disparada a 1.400 °C haciendo un material increíblemente fuerte que se convertiría rápidamente en la envidia del mundo. La porcelana de exportación china era un producto altamente valorado debido a su fuerza, durabilidad y atractivo visual. Petuntse es un término amplio para una variedad de rocas feldespatas que han sido sometidas a algún tipo de proceso de descomposición geológica. Las formulaciones típicas eran cantidades iguales de petuntse y feldespar para porcelana de calidad superior, con dos tercios de petuntse a un tercio de feldespar que se utiliza para la porcelana normal.

Pasta blanda

Originaria de Francia, se produjo porcelana de pasta blanda en un intento de imitar la porcelana de exportación china. Mientras que la pasta blanda es mecánicamente más débil que la pasta dura (aunque sus aplicaciones son en gran parte las mismas), la pasta blanda no requiere las temperaturas elevadas en el horno, requiriendo sólo 1.100 a 1.250 °C. Lejos de un conjunto de ingredientes de corte claro, la porcelana de pasta suave contiene una amplia mezcla de componentes, incluyendo ceniza ósea, pedernal, arcilla de bola, piedra jabonosa y cuarzo. El nombre proviene del paté francés tendre,refiriéndose a su facilidad de trabajo más fácil en comparación con la pasta dura.

Porcelana ósea

Producida originalmente en Gran Bretaña a partir del siglo XVIII, la porcelana ósea es una porcelana que contiene más del 30% de fosfato de huesos animales y/o fosfato de calcio de otras fuentes. La clave del éxito de la porcelana ósea es la piedra de porcelana (a menudo erróneamente conocida como arcilla de porcelana, que es otro nombre para la kaolina/kaolinita, el material al que se encuentra), que es una forma parcialmente kaolinizada y rica en feldespato de granito que no tiene hierro. Su descubrimiento como un mineral viable significaba que una alternativa viable a la porcelana de pasta dura ya estaba disponible - porcelana ósea y porcelana de pasta dura comparten muchas características. Gran parte del uso de porcelana ósea está en vajilla de alta gama y materiales decorativos. Las formulaciones tradicionales fueron 50% ceniza ósea, 25% kaolina y 25% piedra de porcelana.

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Subtipos de porcelana

Hay varios subtipos de porcelana, algunos de los cuales incluyen porcelana de alúmina, porcelana vitro y porcelana feldespar:

Porcelana de Alúmina

La porcelana alúmina tiene un método de producción similar al de la porcelana feldespato. La principal diferencia es que se mezcla con aluminio que se piensa para mejorar su durabilidad. Sin embargo, con ese aumento en la durabilidad viene una disminución en la translucidez.

Porcelana Vitro

Su origen se remonta a América. Tiene un tono blanco más cálido que la porcelana feldespato. Es muy duradero y un poco transparente. En su proceso de producción, se pre-dispara a una temperatura (800 ºC), un poco más bajo que la porcelana regular y otro disparo se realiza a 1.230 - 1.250 ºC.

Porcelana de Feldspar

La porcelana Feldspar se ha producido desde la década de 1700, cuando los europeos intentaron imitar la porcelana china. Este tipo de porcelana es blanco con un tono ligeramente azul que la porcelana estándar. También es ligeramente translúcido debido al alto porcentaje de fase de vidrio en su estructura. Es increíblemente duradero y se dispara a una temperatura de aproximadamente 1.300 - 1.400 ºC. La porcelana Feldspar es continua con porcelana de pasta suave.

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Usos de porcelana

Materiales de construcción

La porcelana es ampliamente utilizada como una forma de material de construcción, especialmente para acabados de suelo. Básicamente, hay dos tipos de baldosas de porcelana utilizadas en edificios. Son baldosas de porcelana esmaltadas y de cuerpo completo. Las baldosas de porcelana esmaltada son azulejos con acabado de esmalte en la parte superior. El esmalte se añade generalmente para añadir color y acabado a la baldosa. Estos tipos de azulejos se utilizan generalmente con fines decorativos debido a su acabado fino y decoración en lugar de para fines más prácticos.

Por el contrario, las baldosas de porcelana de cuerpo completo no tienen ningún tipo de esmalte sobre su parte superior. Se utilizan principalmente para pisos, paredes y encimeras, ya que no tienen esmaltes que podrían ser fácilmente erosionados de la abrasión y el uso constante.

Las baldosas de porcelana se pueden utilizar para suelos en áreas de alto tráfico, como en centros comerciales debido a la dureza y dureza de los materiales. Generalmente no son porosos y no absorbentes. Por lo tanto, se pueden utilizar para suelos y superficies que se exponen regularmente a bacterias.

Aislamiento eléctrico

Este es uno de los usos más comunes de la porcelana. Además de ser resistentes a los golpes térmicos, también son buenos aislantes y se utilizan en áreas de alta tensión. Se utilizan en el aislamiento de antenas, así, así, como en terminales de cable de alta tensión. La sociedad estadounidense de la cerámica incluso sugiere que son una parte esencial de los componentes electrónicos que aseguran el correcto funcionamiento de los dispositivos de telecomunicaciones como teléfonos inteligentes y computadoras. La porcelana puede comportarse de una manera superior a los aislamientos eléctricos de tipo polímero, pero tiene un costo más alto(6).

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medicina

Esto podría ser una sorpresa para unos pocos; sin embargo, la porcelana también se utiliza en la medicina. Se utiliza en la odontología para la fabricación de chaquetas de porcelana también conocido como gorras y coronas. Una chaqueta de porcelana se utiliza en la odontología para proteger la superficie de un diente débil o roto. Por lo general, se recomienda para la reconstrucción de los dientes que han sido arruinados por grandes agujeros y caries o se han roto previamente. En algunos casos, se utilizan para ayudar a remodelar, blanquear o alinear mejor los dientes existentes. Es imperativo tener en cuenta que son similares a un diente natural y por esta razón se utilizan para los dientes anteriores. Porcelana en entornos dentales se cita por su dureza, pero también fuerza flexural relativa cuando se acristala(7). Una revisión más amplia sobre el uso de la porcelana en entornos médicos está aquí(8).

arte

A pesar de su uso como material utilitario, la elegancia y la belleza de la porcelana la convierten en una interesante elección de material artístico. En tiempos antiguos, la gente descubrió que aparte de ser exquisitamente hermosa y elegante en el diseño, los objetos de porcelana también eran duraderos. En consecuencia, la porcelana se utilizó para coleccionables. En los tiempos modernos, se recogen como tesoros y se venden por grandes sumas.

Tesoros antiguos como quemadores de incienso utilizados en ceremonias de sacrificio o figuras de tumbas de cementerios ahora se recogen como tesoros y se almacenan en museos o se venden a precios enormes.

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Decoración

La porcelana también se puede utilizar para la fabricación de objetos decorativos. Algunos de estos objetos se utilizan alrededor de la casa, mientras que otros pueden servir como recuerdos y artículos de regalo. Muchas baratijas y estatuas intercambiadas entre naciones estaban hechas de porcelana.

Utensilios domésticos

Este es uno de los primeros usos de la porcelana. Este material cerámico se utilizaba en tiempos para hacer artículos de cocina utilizados para preparar y repartir alimentos. Se descubrió que los utensilios y platos hechos de porcelana eran impermeables, fáciles de limpiar y reutilizar y eran duraderos cuando se calentaban. Su uso ha ido más allá de los artículos de cocina a la fabricación de otros artículos del hogar como papeles y penholders.

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Uso de laboratorio

Debido a la durabilidad de la porcelana y su resistividad eléctrica, la porcelana se utiliza para la fabricación de materiales y equipos de laboratorio. Por ejemplo, se utilizan para hacer mercancías en un laboratorio químico debido a su fuerza, durabilidad y capacidad para resistir el ataque químico.

Consultoría de óxido de manganeso

  • La porcelana es un material cerámico hecho calentando sus materiales constitutivos - a menudo incluyendo arcilla y caolina - a entre 1.200 y 1.400 °C en un horno
  • Los materiales de porcelana son conocidos por su resistencia, arnés e impermeabilidad entre muchas otras características
  • Hay muchos tipos de porcelana - estos dependen del tipo de pasta utilizada para hacer la cerámica y qué otros aditivos puede contener
  • Un material completamente omnipresente en el mundo moderno, la porcelana encuentra usos desde materiales de construcción y aislamiento eléctrico hasta platos de cena y objetos de arte

La porcelana es un nombre para un grupo de materiales cerámicos fuertemente relacionados y ampliamente utilizados que a menudo contienen caolina. Como socio industrial preferido, African Pegmatite mills, procesa y suministra la más amplia gama de minerales para la industria cerámica, incluida la kaolina de calidad superior para las aplicaciones más exigentes.

Feldespato
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Referencias

1 W. E. Lee et al., J. Eur. Ceram. Soc., 2008, 465

2 G. V. White et al., J. Eur. Ceram. Soc., 1996, 16, 115

3 Cerámica Industrial, 1989, 843, 767

4 F. Singer y S. S. Singer, Cerámica Industrial, Chapman Hall, Londres, 1963

5 W. Burton, Porcelana: su naturaleza, arte y fabricación,Batsford, Londres, 1906

6 M. Shah et al., IEEE Elect. Aislamiento. Mag., 1997,13, 5

7 S. Prosad et al., J. Prótesis. dentista., 2009,101, 20

8 A. S. Vlasov y T. A. Karabanova, Vidrio y Cerámica, 1993, 50, 398