Dureza
Escala de dureza de la cerámica y la porcelana
Para definir la "dureza" de los materiales cerámicos (en este caso, las vajillas de porcelana y otros materiales), se requiere una introducción a la química y la enseñanza de la ciencia de los materiales. La "dureza" se refiere a la resistencia mecánica de un material a la penetración de otro y proporciona información sobre su calidad y resistencia. La dureza también es una medida del desgaste y la fatiga de un material. La dureza y sus pruebas son el foco de la ciencia de los materiales y la física del estado sólido. La dureza se mide en términos de la resistencia a las grietas y por lo tanto es claramente una de las propiedades del material.
La prueba de dureza de las sustancias minerales puede determinarse por diferentes métodos. Les presentaremos las tecnologías de proceso reconocidas en la ciencia de los materiales.
| Método de prueba de dureza | Tipo de dureza | Muestra de prueba | Parámetro de medición |
| Mohs | Dureza al rayado | Escala de 10 minerales estándar | Lesión por arañazo |
| Rosival | Dureza de molienda | Abrasivo | Pérdida de molienda hasta que el abrasivo es ineficaz |
| - | Dureza del taladro | Taladro de diamento | Profundidad de penetración/tiempo |
| Brinell | Dureza de impresión | Bola de acero o carburo | Fuerza de prueba / impresión - superficie |
| Rockwell B | Dureza de impresión | Bola de acero | Fuerza de prueba / Profundidad de penetración |
| Rockwell C | Dureza de impresión | Cono de diamante | Fuerza de prueba / Profundidad de penetración |
| Vickers | Dureza de impresión | Pirámide de diamante tetragonal | Fuerza de prueba / Impresión diagonal |
| Knoop | Dureza de impresión | Pirámide de diamante rómbica | Fuerza de prueba / Impresión diagonal |
(Orígen: Instituto para Sciencias Geológicas Aplicadas, Karlsruher Institut für Technologie (KIT-Campus Süd), Adenauerring 20b, D-76131 Karlsruhe)
La prueba de materiales según la ingeniería de procesos de Friedrich Mohs (1773 a 1839, mineralogista y geólogo) es reconocida y ampliamente aplicada, especialmente en la industria de la porcelana y la cerámica. Esto se basa en el conocimiento de que los materiales más duros pueden rayar los materiales más blandos. La escala de dureza de Friedrich Mohs es una definición "relativa" y no asigna valores físicos exactos como voltios, newtons o lux al mineral. La escala de dureza se refiere a una comprensible y representativa suavidad - o dureza - que exhibe un mineral o un material que contiene un mineral. En la representación de las durezas de la cerámica, la especificación de la "dureza de Mohs" se considera un parámetro de evaluación aplicable y ha sido aceptada internacionalmente. La dureza según Mohs representa así una característica de calidad significativa de la porcelana y la cerámica.
Hasta 2001, la dureza según Mohs se registraba y presentaba según la norma DIN-EN-101 DIN, indicando la dureza al rayado determinada, es decir, el grado de daño de la superficie del mineral. En realidad, sin embargo, esta dureza (8) sólo correspondía a una resistencia de 7. Esta representación de la dureza superficial fue adaptada en 2010 por una revisión de la norma DIN y cambiada al valor real de la dureza superficial. En consecuencia, la "vieja" dureza (8) se convirtió en la nueva norma DIN-EN-15771 y se convirtió en la nueva dureza (7).
La (primera) escala de dureza según Mohs
| Dureza | Propiedad | Mineral | Material cerámico comparable (*) |
| 1 | puede ser raspado con una uña. | Talco | Masa de cerámica en estado duro como el cuero |
| 2 | rascable con las uñas | Yeso | Masa cerámica después de un secado completo |
| 3 | rascable con una moneda de cobre | Calcita | Masa cerámica después de la cocción del bizcocho |
| 4 | rascable fácilmente con una hoja de acero | Fluorita | Arcilla y ladrillos después de la cocción final |
| 5 | todavía rascable con una hoja de acero | Apatita | Cerámica de cocción final a partir de 1.260 °C |
| 6 | todavía rascable con una lima de acero | Feldespato | Cerámica de cocción final a partir de 1.300 °C |
| 7 | rascable con el vidrio de la ventana | Cuarzo | Cerámica de alta cocción a partir de 1.320 °C |
| 8 | rascable con cristales de cuarzo | Topaz | Cerámica técnica de alta cocción a partir de 1.450 °C |
| 9 | rascable con topaz | Corindón | |
| 10 | Diamante | ------- |
(Orígen: Instituto para Sciencias Geológicas Aplicadas, Karlsruher Institut für Technologie (KIT-Campus Süd), Adenauerring 20b, D-76131 Karlsruhe)
La escala actual de dureza según Mohs (Edición 2011)
| Dureza | Mineral | Material cerámico comparable (*) |
| 1 | Talco | Masa de cerámica en estado duro como el cuero |
| 2 | Yeso | Masa cerámica después de un secado completo |
| 3 | Calcita | Masa cerámica después de la cocción del bizcocho |
| 4 | Fluorita | Arcilla y ladrillos después de la cocción final |
| 5 | Apatita | Cerámica de cocción final a partir de 1.260 °C |
| 6 | Feldespato | Cerámica de cocción final a partir de 1.320 °C |
| 7 | Cuarzo | Cerámica técnica de alta cocción a partir de 1.450 °C |
| 8 | Topaz | |
| 9 | Corindón | |
| 10 | Diamante |
(Orígen: Universidad de Koblenz)
El factor decisivo no es la temperatura de la primera cocción (normalmente la cocción del bizcocho) sino la temperatura de la cocción final (cocción del esmalte), ya que la dureza de la superficie del cuerpo cerámico suele medir la dureza del esmalte y no la del cuerpo. La especificación del respectivo material cerámico comparable puede variar ligeramente debido a la adición de aditivos (por ejemplo, óxido de alúmina). Además, puede haber diferencias en cuanto a si la segunda cocción (cocción dura) se realiza en el proceso de oxidación o en el de reducción.
(*) Esta escala se basa en nuestros valores de prueba y determinación y refleja el resultado de una encuesta continua que llevamos a cabo desde 1993, teniendo en cuenta los rendimientos de dureza de más de 400 fábricas.
Sin embargo, la escala anterior de Friedrich Mohs no muestra las considerables diferencias en la dureza material en valores legibles. Las escalas de dureza según Stanley P. Rockwell (designación Rockwell/dureza Rockwell), o la dureza Rosival según A. Rosival (geofísico y mineralogista 1860-1923), que, desde 1920, han estado proporcionando información más precisa y legible sobre la dureza de un material, serían más adecuadas para este propósito, porque prescriben métodos de determinación específicamente definidos. Mientras que Rockwell tiene en cuenta la profundidad de penetración de un material en la dureza de la grieta, Rosival mide la pérdida de masa debida a la carga determinando la "dureza de molienda" de un material y representando la pérdida de peso de un material mediante el procesamiento de una cantidad fija de polvo abrasivo en tiempo y presión. (Fuente: Dr. med. vet. h.c. Hugo Freund, Universidad de Wetzlar).
La vajilla, ya sea de porcelana o de otras calidades de cerámica, está sujeta a un mayor estrés mecánico (desgaste) por el lavado y apilamiento en el uso diario - especialmente en el uso comercial - que por la penetración vertical de materias extrañas. Por lo tanto, consideramos que la dureza rosival es el método más adecuado para representar y distinguir las durezas de la cerámica, a fin de ofrecer una evaluación comprensible y concisa de la dureza de la cerámica, especialmente para el profano.
La escala de dureza según Rosival
| Dureza | Dureza Rosival | Mineral | Material cerámico comparable (*) |
| 1 | 0,03 | Talco | Masa de cerámica en estado duro como el cuero |
| 2 | 1,04 | Yeso | Masa cerámica después de un secado completo |
| 3 | 3,75 | Calcita | Masa cerámica después de la cocción del bizcocho |
| 4 | 4,2 | Fluorita | Arcilla y ladrillos después de la cocción final |
| 5 | 5,4 | Apatita | Cerámica de cocción final hasta aprox. 1.260 °C |
| 6 | 30,8 | Feldespato | Cerámica de cocción final a partir de 1.320 °C |
| 7 | 100 | Cuarzo | Cerámica técnica de alta cocción a partir de aprox 1.450 °C |
| 8 | 146 | Topaz | |
| 9 | 833 | Corindón | |
| 10 | 117.000 | Diamante | ------- |
(Origen: Instituto para Geología y Mineralogía, Universidad de Colonia, Zülpicher Str. 49b, D-50674 Köln)
(*) La conversión del "material cerámico comparable" se llevó a cabo de acuerdo con el libro de texto "Determinación de minerales y rocas para estudiantes de geología y mineralogía" del Instituto de Geociencias Aplicadas del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT-Campus Süd) Adenauerring 20b, D-76131 Karlsruhe
Según Rosival, hay 26,6 grados de dureza Rosival entre la porcelana de alta cocción (30,8) y el gres ordinario (4,2). Esto significa que Rosival le da al gres una dureza 84,4% menor que la de la porcelana dura de alta cocción. Incluso la cerámica dura cocida entre 1.240 °C y 1.280 °C (Durable / New Bone China / Viterous) es inferior a la porcelana dura cocida en un 82,5%. Si estos valores se convierten en una tabla, el resultado es el siguiente:
La escala de dureza para vajilla
| Mohs (*) | Rosival | Pérdida | Material cerámico comparable (**) |
| 6 | 30,8 | 0% | Cerámica de cocción final a partir de aprox. 1.320 °C |
| 5 | 5,4 (menos 25,4) | - 82,5% | Cerámica de cocción final a partir de aprox. 1.280 °C |
| 4 | 4,2 (menos 26,6) | - 86,4% | Cerámica de cocción final a partir de aprox. 1.240 °C |
(*) Presentación según la norma DIN EN-15771 a partir de 2001.
(**) La conversión del "material cerámico comparable" se llevó a cabo de acuerdo con el libro de texto "Determinación de minerales y rocas para estudiantes de geología y mineralogía" del Instituto de Geociencias Aplicadas del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT-Campus Süd), Adenauerring 20b, D-76131 Karlsruhe, teniendo cuenta de la implementación según la norma DIN EN-15771
Factores de impacto
La determinación de la dureza de la superficie de los minerales, independientemente del método de prueba de dureza que se utilice, siempre supone una estructura superficial uniforme. Sin embargo, debido a la producción, las llamadas "punciones de aguja" suelen aparecer en las superficies de la cerámica y la porcelana. También puede leer nuestro artículo "Errores en la porcelana - punciones de aguja". No existe una norma o clasificación del número, tamaño y profundidad de las punciones de aguja. Sin embargo, se aplica la regla general: Cuanto más claramente se vean las punciones de aguja, más probable es que conduzcan a una reducción de la dureza de la superficie del mineral. Con demasiada frecuencia, un método de prueba de laboratorio según la norma DIN-EN-15771 conduce a una dureza de Mohs de 5 para los platos de porcelana, aunque las zonas sin punciones del esmalte tienen la dureza de 6.
Derivación y conclusión
Puede ser cierto que debido a los nuevos desarrollos y técnicas, la composición mineral y química de los cuerpos cerámicos varía de un fabricante a otro - o incluso de un país a otro. También es cierto que el método de cocción (monococción vs. cocción del bizcocho y cocción dura) influye en la cantidad y, por lo tanto, también en el espesor del esmalte, cambiando así el factor de corrosión. Incluso si se permite una tolerancia del 25% para que la vajilla premiada, especialmente duradera (por ejemplo, Durable / Fine China / Dynamite) al determinar la calidad, sigue habiendo una diferencia de calidad de al menos el 20% entre la porcelana de alta cocción y todos los demás materiales cerámicos cocinados a menos de 1.300 °C.
¡Esto es lo que marca la diferencia!
La porcelana High Alumina de Holst Porzellan se cuece a casi 1.400 °C. Combina así las buenas propiedades de la dureza de Mohs y la estabilidad física de la porcelana Durable. Lea más sobre esto...