В керамике, как и во многих областях, развивающихся столетиями, есть небольшая путаница, связанная со старыми терминами и названиями, которые из-за удобства или привычки используются повсеместно, хотя их суть зачастую не очевидна.
Поговорим о размере частиц порошков, из которых состоит большинство «сырых» керамических материалов.
Для лучшего понимания размера частиц достаточно держать в голове, что тетрадная клетка имеет длину 5 мм, мелкая (но различимая глазом) песчинка (очень приблизительно) — 150-300 мкм, частица «шершавого» порошка — не меньше 100 мкм, «мягкий» порошок — мельче 50 мкм.
В простейшем случае все частицы (крупинки) порошка могут быть одинакового размера. Например, 1 мм в диаметре. Или в тысячу раз меньше — 1 мкм в диаметре. Подобная ситуация встречается крайне редко, так
как практического смысла в получении таких порошков мало, а получать такой порошок — дорого. Если в порошке будет смесь частиц всех размеров, с ней будет неудобно работать — смесь пыли и булыжников — это ужасно. Самый простой способ сделать порошок «приличным» — после измельчения какого-нибудь материала пропустить его через сито. Таким образом, все частицы порошка, прошедшие через конкретное сито будут меньше некоторого размера. Тут возникает понятие «меш»: «указывает на количество отверстий сетки на 1 линейный дюйм (25,4 мм)». Эта единица измерения появилась просто из-за особенностей производства сеток. Например, порошок - 200 меш. Это значит, что он проходит через сито (на) 200 меш и, соответственно, все частички этого порошка будут мельче 74 мкм в диаметре. При этом все они могут быть 70 мкм или 1 мкм, хотя обычно всё «честно» и разные порошки 200 меш будут содержать похожее соотношение частиц разных размеров. (кстати, вы всегда можете пощупать порошок 200 меш). Из-за разных стандартов текстильной промышленности есть некоторые отличия при пересчёте меш в мкм, но обычно это не является серьёзной проблемой из-за близких значений. Также можно встретить «номер сетки» — по сути, то же самое, что и меш.
как практического смысла в получении таких порошков мало, а получать такой порошок — дорого. Если в порошке будет смесь частиц всех размеров, с ней будет неудобно работать — смесь пыли и булыжников — это ужасно. Самый простой способ сделать порошок «приличным» — после измельчения какого-нибудь материала пропустить его через сито. Таким образом, все частицы порошка, прошедшие через конкретное сито будут меньше некоторого размера. Тут возникает понятие «меш»: «указывает на количество отверстий сетки на 1 линейный дюйм (25,4 мм)». Эта единица измерения появилась просто из-за особенностей производства сеток. Например, порошок - 200 меш. Это значит, что он проходит через сито (на) 200 меш и, соответственно, все частички этого порошка будут мельче 74 мкм в диаметре. При этом все они могут быть 70 мкм или 1 мкм, хотя обычно всё «честно» и разные порошки 200 меш будут содержать похожее соотношение частиц разных размеров. (кстати, вы всегда можете пощупать порошок 200 меш). Из-за разных стандартов текстильной промышленности есть некоторые отличия при пересчёте меш в мкм, но обычно это не является серьёзной проблемой из-за близких значений. Также можно встретить «номер сетки» — по сути, то же самое, что и меш. При создании абразивных материалов наличие частиц меньше некоторого диаметра нежелательно, так как они просто «не будут работать» при шлифовке. Поэтому часто можно встретить описание размера частиц типа «F360» — это зернистость порошка. (от FEPA – Федерация Европейских Производителей Абразивных изделий). F360 значит, что частицы будут от 29.2 до 22.8 микрометров. (пощупать F360 можно тут ). Таким образом, когда вы видите обозначение F200 или F, это значит, что порошок более однороден по размеру частиц.
Для более полного описания порошков используются и другие характеристики:
- D10 - диаметр, определяющий границу, ниже которой находиться 10 % частиц
- D50 - диаметр, определяющий границу, ниже которой находиться 50 % частиц (средний диаметр частиц)
- D90- диаметр, определяющий границу, ниже которой находиться 90 % частиц
- Распределение частиц по размерам - логарифмически нормальное
Например, циркон микронный имеет характеристику d50 1,3-1,5 мкм. Значит, половина частиц микронного циркона имеет диаметр меньший, чем 1,5 мкм.
Есть и более сложные модели описания порошков, ведь частицы могут быть не только сферическими, но и вытянутыми, плоскими и тд, но для большинства задач это неоправданно сложно.
Большинство глазурей мелят до 200-270 меш. Более тонкий помол приводит к сборке, более грубый — к неоднородностям и проблемам с нанесением. Кстати, именно из-за очень тонкого помола значительные количества циркона в глазури провоцирую сборку полученной белой эмали. Но циркон более грубого помола не так эффективно заглушает глазурь. Незначительные количества добавок в глазурь можно использовать практически любого размера (наночастицы, конечно, даже в небольшом количестве по весу провоцируют сборку заметно), в то время как большинство пигментов, которых зачастую необходимо добавлять много, имеют размер приблизительно от 15-20 до 50-60 мкм.
Более тонкий помол литейного шликера увеличивает его густоту, но также увеличивает его вязкость и усадку при сушке и в обжиге. Таким образом, если нужно «отощить» литейную массу, не стоит использовать слишком тонкие (мелкие) порошки, они, наоборот, могут его загустить.
Автор: химик-технолог Виктор Акинфиев.