Керамическая глазурь - Ceramic glaze

Составной корпус, окрашенная и глазированная бутылка. Иран , 16 век ( Метрополитен-музей )
Деталь капающей глазури из ясеня из рисовой соломы (вверху), Япония, 1852 г.

Керамическая глазурь - это непроницаемый слой или покрытие из стекловидного вещества, которое сплавлено с керамическим корпусом путем обжига. Глазурь может окрашивать, украсить или сделать изделие водостойким. Остекление оказывает глиняные сосуды , пригодные для удерживания жидкости, уплотнение присущей пористости неглазурованного бисквита глиняных. Это также дает более жесткую поверхность. Глазурь также используется на керамограните и фарфоре . В дополнение к своей функциональности, глазури могут формировать различную отделку поверхности, включая степень глянцевой или матовой отделки и цвета. Глазури могут также улучшать основной рисунок или текстуру, как без изменений, так и без надписей, резных или окрашенных.

Большинство керамических изделий, произведенных в последние столетия, было покрыто глазурью, за исключением изделий из неглазурованного бисквитного фарфора , терракоты или некоторых других типов. Плитка практически всегда глазуруется на поверхности фасада, а современная архитектурная терракота очень часто глазируется . Также распространен глазурованный кирпич. Домашняя сантехника неизменно остекляется, как и многие керамические изделия, используемые в промышленности, например керамические изоляторы для воздушных линий электропередач .

Наиболее важные группы традиционных глазурей, каждая из которых названа в честь своего основного флюса для керамики , это:

Современные технологии материалов создали новые стекловидные глазури, которые не попадают в эти традиционные категории.

Состав

Глазури должны включать керамический флюс, который действует, способствуя частичному разжижению глиняных тел и других материалов глазури. Флюсы понижают высокую температуру плавления стекла, образуя кремнезем , а иногда и триоксид бора . Эти стеклянные формы могут быть включены в материалы для глазури или могут быть вытянуты из глины под ними.

Сырье для керамической глазури обычно включает диоксид кремния, который будет основным стеклообразователем. Различные оксиды металлов, такие как натрий , калий и кальций , действуют как флюс и, следовательно, понижают температуру плавления. Глинозем , часто получаемый из глины , придает расплавленной глазури жесткость, предотвращая ее стекание с изделия. Красители, такие как оксид железа , карбонат меди или карбонат кобальта , а иногда и глушители, такие как оксид олова или оксид циркония , используются для изменения внешнего вида обожженной глазури.

Процесс

Плитка Изник в библиотеке Эндерун , дворец Топкапы , Стамбул

Глазурь может быть нанесена путем нанесения сухой смеси на поверхность глиняного тела или путем добавления соли или соды в печь при высоких температурах для создания атмосферы, богатой парами натрия, которые взаимодействуют с оксидами алюминия и кремнезема в организме, чтобы формировать и депонировать стекло, производя так называемую глиняную посуду из соленой глазури . Чаще всего глазури в водной суспензии различных порошкообразных минералов и оксидов металлов наносят путем окунания кусочков непосредственно в глазурь. Другие методы включают заливку глазури на изделие, распыление ее на изделие с помощью аэрографа или аналогичного инструмента или нанесение непосредственно с помощью кисти или другого инструмента.

Для предотвращения прилипания глазурованного изделия к обжиговой печи во время обжига либо небольшая часть изделия остается неглазурованной, либо поддерживается небольшими огнеупорными опорами, такими как шпоры печи и сваи , которые удаляются и выбрасываются после обжига. На готовой посуде иногда видны небольшие следы от этих шпор.

Цвет и отделка

Подглазурное украшение наносится перед глазированием, обычно на необожженную керамику («сырую» или «зеленую»), но иногда и на « бисквитный » обжиг (первоначальный обжиг некоторых изделий перед глазированием и повторным обжигом). Поверх украшения наносится влажная глазурь, обычно прозрачная. Пигмент сливается с глазурью и, кажется, находится под слоем прозрачной глазури; обычно использованный материал корпуса загорается до белесого цвета. Самый известный вид подглазурного декора - бело-голубой фарфор, сначала производимый в Китае, а затем скопированный в других странах. Яркий синий цвет использует кобальт как оксид кобальта или карбонат кобальта. Однако многие из подражательных типов, таких как фаянсовая посуда , имеют коричневатые глиняные тела, которые покрыты белой оловянной глазурью и украшены глазурью или надглазурой. С изобретением англичанами кремовой посуды и другой глиняной посуды с белым телом в 18 веке подглазурное украшение стало широко использоваться как на фаянсе, так и на фарфоре.

Свинцовая глазурь цвета Санцай в хранителе гробницы династии Тан .
Святилище китайского селадона ; цветная глазурь, фигура оставлена ​​неглазурованной. Династия Мин, 1300-1400 гг.

Надглазурное украшение наносится поверх обожженного слоя глазури и обычно использует цвета «эмали», в основном стекла, которые требуют второго обжига при относительно низкой температуре, чтобы сплавить их с глазурью. Поскольку его обжигают только при относительно низкой температуре, в исторические периоды можно было использовать более широкий спектр пигментов. Краски надглазурные - это низкотемпературные глазури, которые придают керамике более декоративный, стеклянный вид. Сначала обжигается изделие, это начальное обжигание называется обжигом глянцевого стекла , затем наносится надглазурное украшение и обжигается снова. После обжига изделие выходит из печи, его текстура становится более гладкой благодаря глазури.

Другими методами являются, во-первых, глазури , когда краски наносятся на глазурь перед обжигом, а затем растворяются в слое глазури во время обжига. Это хорошо работает с глиняной посудой, покрытой оловом , такой как майолика , но диапазон цветов был ограничен теми, которые могли выдержать глянцевый обжиг, например, с подглазурой. Цветные глазури, где пигменты смешиваются в жидкой глазури перед нанесением на керамике, в основном используются для получения одного цвета к целой части, как и в большинстве celadons , но также может быть использован для создания конструкций в контрастных цветах, как в китайских санцай («трехцветных») изделиях или даже нарисованных сценах.

Многие исторические стили, например, японская посуда имари , китайский доукай и уцай , сочетают в себе разные типы декора. В таких случаях за первым обжигом корпуса, любого подглазурного декора и глазури обычно следует второй обжиг после нанесения надглазурных эмалей.

История

Исторически сложилось так, что глазирование керамики развивалось довольно медленно, так как требовалось найти подходящие материалы, а также требовалась технология обжига, способная надежно достигать необходимых температур. Глазурь впервые появилась на каменных материалах в 4-м тысячелетии до нашей эры, а древний египетский фаянс ( фаянс, а не глиняный) был самостеклянным , поскольку при обжиге материал естественным образом образовывал корку, похожую на глазурь. Глазирование настоящей керамики последовало за изобретением стекла около 1500 г. до н.э., на Ближнем Востоке и в Египте с использованием щелочной глазури, включая глазурь из ясеня , а в Китае - с использованием молотого полевого шпата . Примерно к 100 г. до н.э. свинцовое остекление было широко распространено в Старом Свете .

Глазурованный кирпич восходит к эламскому храму в Чогха-Занбил , датируемому 13 веком до нашей эры. Железный пагода , построенная в 1049 году в Кайфэн , Китай , глазурованных кирпичей хорошо известно позже пример.

Глиняная посуда из свинца, вероятно, была изготовлена ​​в Китае в период Сражающихся царств (475 - 221 г. до н.э.), а ее производство увеличилось во время династии Хань. Высокотемпературный глазурованный керамогранит протоселадон изготавливался раньше, чем глазурованный фаянс, со времен династии Шан (1600 - 1046 гг. До н.э.).

В период Кофуна в Японии посуду Сью украшали зеленоватой глазурью из натурального ясеня . С 552 по 794 год нашей эры появились глазури разного цвета. Трехцветная глазурь династии Тан часто использовалась какое-то время, но постепенно отказалась от нее; точные цвета и состав глазурей не восстановлены. Однако глазурь из натурального ясеня широко использовалась по всей стране.

В 13 веке цветочные узоры окрашивали красной, синей, зеленой, желтой и черной надглазурой. Глазури стали очень популярными из-за особого вида керамики .

С восьмого века в исламском искусстве и исламской керамике преобладала глазурованная керамика , обычно в виде сложной керамики . Оловянное остекление было одной из первых новых технологий, разработанных исламскими гончарами. Первые исламские непрозрачные глазури можно найти как посуду, окрашенную в синий цвет, в Басре , примерно в 8 веке. Другим значительным вкладом стала разработка керамогранита из Ирака 9 века. Другие центры инновационной керамической посуды в исламском мире включали Фустат (с 975 по 1075), Дамаск (с 1100 до примерно 1600) и Тебриз (с 1470 по 1550).

Воздействие на окружающую среду

Модель застекленной ступы , династия Юань

По состоянию на 2012 год в Соединенных Штатах было зарегистрировано более 650 предприятий по производству керамики, и, вероятно, намного больше в развитых и развивающихся странах. Напольная плитка, настенная плитка, сантехника, аксессуары для ванных комнат, кухонная утварь и посуда - все это потенциально доступные для потребителей керамические продукты. Тяжелые металлы - это плотные металлы, используемые в глазури для получения определенного цвета или текстуры. Компоненты глазури с большей вероятностью попадут в окружающую среду, когда непереработанные керамические изделия подвергаются воздействию теплой или кислой воды. Выщелачивание тяжелых металлов происходит при неправильном глазуровании или повреждении керамических изделий. Свинец и хром - это два тяжелых металла, которые обычно используются в керамической глазури, которые строго контролируются государственными органами из-за их токсичности и способности к биоаккумуляции.

Химия оксидов металлов

Металлы, используемые в керамической глазури, обычно находятся в форме оксидов металлов.

Оксид свинца (II)

Производители керамики в основном используют оксид свинца (II) (PbO) в качестве флюса из-за его низкого диапазона плавления, широкого диапазона обжига, низкого поверхностного натяжения, высокого показателя преломления и устойчивости к расстеклованию . Свинец, используемый при производстве коммерческих глазурей, молекулярно связан с диоксидом кремния в соотношении 1: 1 или включен в виде фритты для обеспечения стабилизации и снижения риска выщелачивания.

В загрязненной среде диоксид азота реагирует с водой ( H
2O ) для производства азотистой кислоты ( HNO
2) и азотной кислоты ( HNO
3).

ЧАС
2O + 2 НЕТ
2→ HNO
2+ HNO
3

Растворимый нитрат свинца (II) ( Pb (NO
3)
2) образуется, когда оксид свинца (II) (PbO) свинцовых глазурей подвергается воздействию азотной кислоты ( HNO
3)

PbO + 2 HNO
3→ Pb (НЕТ
3)
2+ H
2О

Поскольку воздействие свинца тесно связано с множеством проблем со здоровьем, которые в совокупности называются отравлением свинцом , утилизация свинцового стекла (в основном в виде выброшенных ЭЛТ-дисплеев) и глазурованной свинцом керамики регулируется правилами обращения с токсичными отходами .

Карбонат бария и карбонат стронция

Карбонат бария (BaCO 3 ) используется для создания уникального цвета глазури, известного как синий барий. Однако этический характер использования карбоната бария для глазури на поверхностях, контактирующих с пищевыми продуктами, подвергается сомнению. Отравление барием при проглатывании может вызвать судороги, паралич, дискомфорт при пищеварении и смерть. Он также в некоторой степени растворим в кислоте и может загрязнять воду и почву в течение длительного времени. Эти опасения привели к попыткам заменить карбонат стронция (SrCO 3 ) в глазури, требующей карбоната бария. В отличие от карбоната бария, карбонат стронция не считается угрозой безопасности NIH . Эксперименты по замещению стронция обычно успешны в глазури глянцевого типа, хотя есть некоторые эффекты и цвета, получаемые в глазури матового типа, которые могут быть получены только с использованием бария.

Чтобы снизить вероятность выщелачивания, карбонат бария используется в виде фритты и связан с кремнеземом в соотношении 1: 1. Также не рекомендуется использовать бариевую глазурь для поверхностей, контактирующих с пищевыми продуктами, или для наружных предметов.

Оксид хрома (III)

Оксид хрома (III) ( Cr
2О
3) используется как краситель в керамической глазури. Оксид хрома (III) может вступать в реакцию с оксидом кальция (CaO) и атмосферным кислородом при температурах, достигаемых в печи, с образованием хромата кальция ( CaCrO
4). Реакция окисления изменяет степень окисления хрома с +3 на степень окисления +6. Хром (VI) очень растворим и наиболее подвижен из всех других стабильных форм хрома.

Cr
2О
3+ 2CaO + 3 ⁄ 2 O
2→ CaCrO
4

Хром может попадать в водные системы из промышленных стоков. Хром (VI) может попадать в окружающую среду напрямую, или окислители, присутствующие в почвах, могут реагировать с хромом (III) с образованием хрома (VI). Растения имеют пониженное количество хлорофилла при выращивании в присутствии хрома (VI).

Оксид урана (IV) ( U O 2 )

Керамические глазури на основе урана имеют темно-зеленый или черный цвет при обжиге в восстановительном режиме или при использовании UO 2 ; чаще его используют при окислении для получения ярко-желтой, оранжевой и красной глазури. Урановая глазурь использовалась в 1920-х и 1930-х годах для изготовления урановой плитки , часов и циферблатов самолетов.

Диоксид урана получают путем уменьшения триоксида урана с водородом .

UO 3 + H 2 → UO 2 + H 2 O при 700 ° C (973 K)

Профилактика

Окисление хрома во время производственных процессов можно уменьшить путем введения соединений, связывающихся с кальцием. Керамическая промышленность неохотно использует заменители свинца, поскольку этилированные глазури придают изделиям блестящий блеск и гладкую поверхность. Агентство по охране окружающей среды США экспериментировало с двойной глазурью, бариевой альтернативой свинцу, но им не удалось добиться того же оптического эффекта, что и свинцовые глазури.

Галерея

  • Керамические глазури

  • Керамика, период Нара

  • Мейсенский фарфор с синим подглазурным декором на фарфоре

  • Кружка с синим подглазурным декором на фарфоре.

  • Цветная свинцовая глазурь майолика около 1870 г.

  • Тестовые плиты разных глазурей

  • Майолика с оловянной глазурью, украшенная цветами оксида металлик, Минтоны, около 1870 г.

  • Техника остекления ХХ века

Смотрите также

использованная литература

Библиография