کائولن از نظر صنعتی به رس هایی که دارای مقدار قابل توجهی کائولینیت باشند اطلاق می گردد. از نظر کانی شناسی کائولن جز گروهی از کانی های سیلیکات های آلومینیوم هیدراته است و شامل کائولینیت، دیکیت، ناکریت، هالویزیت، متاهالویزیت و خاک نسوز می باشد. کائولینیت ماده ای است که در حالت خالص به رنگ سفید و یا خاکستری متمایل به زرد و به صورت خاک رس بسیار نرم و ظریفی است که در اثر فشردن بین انگشتان خرد و پودر می شود.

به آسانی در آب پراکنده می شود و نفوذ ناپذیر است و در حالت خشک مقدار زیادی آب از دست می دهد اما منبسط نمی شود. خمیر آن با آب شکل پذیر است و با پختن شکل و رنگ آن تغییر نمی کند. هنگام پخت به شدت منقبض می شود و رفتار آن با تغییر دما بسیار قابل توجه است. چسبندگی یکی دیگر از خواص مهم فیزیکی کائولن است زیرا این ویژگی با درجه خلوص آن نسبت مستقیم دارد. یعنی هر چه درجه و میزان چسبندگی در کائولن بیشتر باشد به همان نسبت درجه خلوص آن نیز افزایش می یابد.

میزان آلومینای آن 39/5 درصد و سیلیس 46/5 درصد و آب 14 درصد می باشد. معمولا کائولینیت همراه با CaO، Na₂O، MgO، K₂O، TiO₂ و میکا و فلدسپات های تخریب نشده و ترکیبات محتوی کربنات ها و یا مواد آلی می باشد. اکسید آهن رنگ کائولین را قرمز رنگ می کند. کائولن در اثر هوا رنگ خود را از دست داده و قهوه ای رنگ می شود. کائولینیت در گستره وسیعی از تغییرات pH تغییر نمی کند ولی در اسید سولفوریک غلیظ حل شده و ژل سیلیسی ایجاد می شود. گداخته آن نیز در هیدروکلریک اسید حل می شود.

کائولینیت در دمای 800 درجه سانتی گراد تمام مولکول های آب خود را از دست می دهد و یک کانی به شکل نیمه بلورین به نام متاکائولن به وجود می آید. اگر کائولن آنقدر حرارت ببیند تا پیوندش بشکند Al₂O₃ و SiO₂ به دست خواهد آمد که به آن مولیت و شاموت می گویند که این ترکیبات در تولید آجرنسوز به کار می روند.

بهترین کائولن ها نیز ناخالصی دارند و باید با تغلیظ کردن، قلیایی های آن را به کمتر از 1/5 درصد رساند. وجود ترکیبات آهن دار و سنگ های ولکانیک آندزیتی و بازالتی و فلدسپات های دگرگون شده باعث کاهش کیفیت کائولن می شود. سولفات کلسیم (گچ) نیز از ناخالصی های کائولن محسوب می شود و باعث می شود نقطه ذوب آن کاهش یابد. نقطه گداز بالا، ظرفیت کم آب و پایداری در برابر دمای بالا سبب می شود تا کائولن  ماده ای مهم در بین خاک های رس نسوز به شمار آید.

تولید کائولن

استخراج مواد خام از معدن، خرد کردن سنگ توسط سنگ شکن ها، همگن سازی، خرد کردن توسط آسیاب ها و تغلیظ فرآیندی است که طی آن کائولن به دست می آید. به منظور کاهش ناخالصی ها این ماده به طرق مختلف فرآوری می شود و در هر روش نوع خاصی از این ماده به دست می آید. به عنوان مثال کائولن کلسینه شده، کائولن شسته شده توسط آب، حرارت نخورده، پودر شده، دانه بندی شده و متاکائولن پر کننده هر کدام فرآوری متفاوت داشته اند.

کاربردهای کائولن

کائولن در صنایع چینی و سرامیک سازی به کنترل خواص شکل پذیری ماده خام کمک می کند و استحکام فرآورده را در برابر دما، گرما و خشکی بالا می برد و به صیقل پذیری سطح پوشیده شده کمک می کند. کیفیت مطلوب در کائولن مورد مصرف در صنعت سرامیک باعث درخشندگی خوب بعد از پخته شدن، مقاومت و شکل پذیری آن می شود. کائولن مطلوب برای پوشش کاغذ باید سفید باشد، در آب به سرعت معلق شود، درجه غلظت پایین داشته باشد و دارای دانه بندی ریز باشد. مقدار کوارتز کائولن باید کم باشد تا فرسایش ماشین آلات را کاهش دهد. کائولن در لاستیک سازی وقتی به اندازه کمتر از 18 درصد استفاده شود قدرت کشش لاستیک را بالا می برد و درجه از هم پاشیده شدن را کم می کند. در صنعت لاستیک سازی از کائولن کلسینه شده به عنوان پوشش استفاده می کنند.

در رنگ سازی به عنوان ماده اصلی رنگ سفید به عنوان جایگزین اکسید تیتانیم استفاده می شود. کائولن کلسینه شده اصلی ترین ماده در صنایع رنگ سازی است. کائولن در صنایع پلاستیک (در ساخت PVC، نایلون، پلی استر)، نسوزها، مصالح ساختمانی (ساخت آجر، کاشی کف، پوشش سقف، آسفالت، سیمان های سفید، دیوار های پیش ساخته گچی) و کشاورزی (کود های شیمیایی و آفت کش ها) به کار می رود. همچنین در چسب سازی، فایبر گلاس، لوازم آرایشی بهداشتی و دارویی (خمیر دندان، ماسک های صورت، کرم های ضد آفتاب) و به عنوان کاتالیزور (تصفیه آب، صنایع نفت، تولید زئولیت های مصنوعی) استفاده می شود.

کائولن در صنعت سرامیک

ائولن یک اصطلاح اقتصادی است که برای کان‌سارهای رسی تقریباً سفید به کار می‌رود. کائولن شامل کانی‌های رسی کائولینیت، دیکیت، ناکریت و هالوزیت می‌باشد. فراوان‌ترین کانی این گروه کائولینیت است. همه ی این کانی‌ها جزء کانی‌های آلومینوسیلیکات هستند که در سیستم مونوکلینیک و یا تری‌‌کلینیک متبلور می‌شوند.

کائولن مناسب جهت استفاده در لعاب کاشی باید دارای مشخصات ذیل باشد    :

1)      درصد Al2O3 باید از 30 % بیشتر باشد.

2)      میزان اکسیدهای آهن Fe2O3 نباید از 1 درصد بیشتر شود.

3)      میزان اکسید تیتانیوم TiO2 باید به 2/0 درصد کاهش یابد.

4)      اکسیدهای قلیایی نباید از 2 درصد بیشتر شود.

5)      حداکثر میزان CaO ، 2/0 درصد و MgO ، 3/0 درصد باشد.

6)       افزایش میزان کائولینیت نسبت به سایر کانی‌های موجود باعث مرغوبیت کائولن می‌شود.

7)      دیرگدازی کائولن باید در حدود 1700 درجه سانتیگراد باشد.

8)      مدول گسیختگی آن باید بیش از 10 کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع باشد.

با توجه به اهمیت حیاتی نقش کائولن در کیفیت لعاب، استفاده از کائولن مرغوب در فرمولاسیون لعاب کاشی ضروری می باشد.

با توجه به تمایل بازار کاشی و سرامیک به طرح های لعاب ترانس، بسیاری از کارخانه ها بخشی از حجم تولیدات خود را  به کاشی های با لعاب ترانس اختصاص داده اند. اما تولید لعاب ترانس همواره مشکلات فراوانی را در پی داشته و با توجه به سه مشکل عمده یعنی Pin-hole ، سوراخ های درشت و عیب پوست پرتغالی، کنترل کیفیت در تولید لعاب های ترانس به یکی از معضل های مهندسین سرامیک بدل گشته است. یکی از موثرترین راه حل ها برای کاهش عیوب و ارتقاء کیفیت در لعاب های ترانس استفاده از کائولن مناسب می باشد که شناخته شده ترین کائولن در این مورد  Kaolinor 1C می باشد. طی 30 سال اخیر، Kaolinor 1C که در واحد تولید Imerys Ceramics France بریتانی استخراج و فرآوری می شود، توانسته است به عنوان مرغوب ترین کائولن در سراسر دنیا به شهرت برسد. به دلیل فرآیند منحصر به فرد تولید، میزان ذرات زبر در Kaolinor 1C به حداقل رسیده است (PPM300 >)   و با دارا بودن بیش از 98% مینرال کائولینیت، این محصول راه حلی موثر جهت حذف Pine-hole، نقاط سیاه و سایر عیوب به شمار می رود.

Kaolinor 1C  به دلیل ایجاد سطحی شیشه ای و بی عیب، زیبایی سطح را ارتقا داده و با کاهش عیوب آن، منجر به افزایش بهره وری می شود. به دلیل تاثیر چشمگیر مصرف Kaolinor 1C در کاهش عیوب سطحی لعاب های ترانس، این کائولن به Medicine Kaolin  (کائولن دارویی) شهرت یافته است.

خاصیت تعلیق پذیری بالا، سفیدی خیره کننده، ویسکوزیته ی مناسب، وسعت دامنه ی پخت و سازگاری با شرایط مختلف اعمال، Kaolinor 1C را مبدل به موثرترین کائولن در رفع عیوب و بهبود ارتقاء کیفی لعاب های ترانس نموده است.

مصرف 5 تا 10%  Kaolinor 1C در فرمول لعاب تنها 1% از هزینه لعاب را به خود اختصاص خواهد داد!!!

موارد استفاده  کائولن       

کائولن در صنایع مختلف ‌به عنوان ماده اولیه اصلی یا ماده جانبی در کنار دیگر مواد به کار می‌رود. مهم‌ترین کاربردهای کائولن ‌به عنوان رنگدانه در کاغذ، پلاستیک، رنگ، لاستیک، چسب، پلاستیک‌سازی، کاغذ‌سازی، رنگ‌سازی، لاستیک‌سازی، سرامیک‌سازی، صنایع نسوز، در صنایع شیمیایی به عنوان کاتالیزور، افزودنی سیمان، تولید زئولیت و سولفات آلومینیوم، فایبرگلاس، ظروف دارویی و حشره‌کش‌ها را می‌توان نام برد.

کائولن دارای خواصی چون خاصیت پوششی بسیار خوب، داشتن رنگ سفید، ثابت بودن خواص فیزیکی با تغییرات PH، کم بودن قابلیت هدایت گرمایی و الکتریکی، نرم بودن، سایندگی و قیمت ارزان است.
مهم‌ترین کاربردهای کائولن ‌به عنوان رنگدانه در کاغذ، پلاستیک، رنگ، لاستیک، چسب، پلاستیک‌سازی، کاغذ‌سازی، رنگ‌سازی، لاستیک‌سازی، سرامیک‌سازی، صنایع نسوز، در صنایع شیمیایی به عنوان کاتالیزور، افزودنی سیمان، تولید زئولیت و سولفات آلومینیوم، فایبرگلاس، ظروف دارویی و حشره‌کش‌ها را می‌توان نام برد.
کائولن که برای کانسارهای رسی تقریبا سفید به‌کار می‌رود و از نظر صنعتی به رسی‌هایی که دارای مقدار قابل توجهی کائولینیت باشند، اطلاق می‌شود. این کانسارها اغلب شامل کانی کائولینیت یا فرآورده‌های به‌دست آمده از آن هستند. در گذشته اصطلاح خاک چینی ‌به عنوان مترادف کائولن استفاده می‌شد. نام کائولن از کلمه کائولینگ چینی به معنای تپه سفید مشتق شده است که از آن خاک کائولن استخراج می‌شد.
از مهم‌ترین خصوصیات کانی‌شناسی رس‌های کائولن نرمی و عدم سایندگی آنهاست. این نرمی در کاربردهای صنعتی آن یک مزیت محسوب می‌شود.
کائولن یا خاک چینی به رنگ سفید بیشترین کاربرد را در تولید چینی و سرامیک دارد. آمریکا، روسیه، جمهوری چک و برزیل بزرگ‌ترین تولیدکنندگان کائولن هستند.
کائولن از نظر شیمیایی در گستره وسیعی از تغییرات PH بدون تغییر می‌ماند و داشتن رنگ سفید که آن را به صورت ماده رنگی قابل استفاده می‌کند. دارا بودن خاصیت پوششی بسیار خوب، نرمی و غیر سایشی بودن آن، قابلیت اندک هدایت جریان الکتریسیته و گرما و قیمت ارزان از جمله خصوصیات بارز این ماده معدنی است.
کشورهای عمده تولید‌کننده کاغذ، مهم‌ترین مصرف‌کنندگان کائولن را تشکیل می‌دهد.
در آسیا کائولن عمدتا توسط صنایع سرامیک‌سازی به مصرف می‌رسد. هرچند که صنایع کاغذسازی درحال افزایش سهم خود در مصرف کائولن با متنوع‌تر کردن محصولات از طریق تغییرات تکنولوژیکی هستند.