Трехфазное зажигание - Three-phase firing

Печь с открывающимся и смотровым отверстием, возможно, изображение второй фазы или фазы восстановления: избыток CO приводит к струям пламени из топочного отверстия и вентиляционного отверстия (Коринфский пинакс , ок. 575–550 до н. Э.)

Трехфазный обжиг (или трехступенчатый обжиг ) или техника восстановления железа - это техника обжига, используемая в древнегреческой керамике , особенно для расписных ваз . Сосуды бронзового века уже имеют окраску, типичную для этой техники, с желтой, оранжевой или красной глиной и коричневым или красным орнаментом. К 7 веку до н.э. этот процесс был усовершенствован в материковой Греции ( Коринф и Афины ), что позволило производить чрезвычайно блестящие черные скользящие поверхности, что привело к развитию чернофигурных и краснофигурных техник, которые доминировали в греческой вазописи. примерно до 300 г. до н. э.

Традиционная точка зрения, разработанная в наше время из-за отсутствия современных свидетельств, заключалась в том, что расписная греческая керамика подвергалась однократному обжигу после того, как формованный горшок был высушен до состояния кожи и затем окрашен. Но стрельба состояла из трех этапов, предназначенных для создания заданных цветов. Иногда после обжига добавлялась покраска в другие цвета, особенно в вазах белого цвета и эллинистических ваз. Однако новые исследования вместо этого предоставляют материальные доказательства того, что керамика была изготовлена ​​с помощью двух или более отдельных обжигов, при которых посуда подвергалась многократным стадиям обжига. Стандартный вид описан более подробно ниже, но следует иметь в виду возможность различных запусков для описанных фаз.

Этапы окисления железа

Чернофигурный сосуд с осечкой, с удовлетворительным восстановлением только в левой части: площадь справа либо недостаточно уменьшилась, либо повторно окислена из-за недостаточной герметичности, возможно, в результате неравномерного распределения температуры или плохой циркуляции восстановительных газов в печи.

Все цвета греческой черно-красной вазовой живописи создаются разной концентрацией железа в глине и разной степенью окисления этого железа во время обжига. Особенностью железа является образование оксидов разного цвета, включая серый оксид железа (II) (FeO), красный оксид железа (III) (Fe 2 O 3 ) и темно-черный магнетит (Fe 3 O 4 ). Какой из этих типов окисления достигается, зависит от наличия кислорода и температуры реакционной смеси: высокое содержание кислорода способствует образованию Fe 2 O 3 , а его недостаток ведет к образованию FeO или Fe. 3 О 4 . Таким образом, на цвет глины, богатой железом, можно влиять, контролируя атмосферу во время обжига, стремясь сделать ее либо «восстанавливающей» (т.е. бедной кислородом и богатой углеродом), либо «окисляющей» (т.е. богатой кислородом). Этот контроль является сутью трехфазного зажигания.

Стеклование и спекание

Чтобы добиться более одного цвета в данной вазе, необходим еще один прием: нужно предотвратить возвращение черного магнетита Fe 3 O 4 в матовый красный гематит Fe 2 O 3 . Другими словами, участки, которые должны оставаться черными, должны быть лишены доступа к кислороду, их окисленные частицы должны быть «запечатаны». Это достигается за счет использования еще одного свойства глины: точка стеклования , то есть температура, при которой отдельные частицы глины необратимо сливаются, зависит от состава глины и от содержащихся в ней частиц.

Неисправный сосуд с красными цифрами: недостаточное восстановление или слишком низкая температура обжига вызвали недостаточное уплотнение шликера и, таким образом, повторное окисление (возврат к красному цвету) в 3-й фазе; сравните (внизу слева) вазу с «правильным» черным.

Более мелкие частицы глины и высокое содержание кальция снижают температуру спекания . Производство тонко варьировались живописи листках было достигнуто за счет растирание в порошок и последующее черпать прочь различного слоя. Добавление «пептизирующих» веществ (т.е. веществ, которые разрушают и отделяют частицы глины и предотвращают их повторную коагуляцию) может еще больше уменьшить размер частиц. К таким веществам относятся каустическая сода (NaOH), аммиак (NH 3 ), поташ (K 2 CO 3 ) и полифосфаты, такие как калгон (NaPO 3 ) 6 : они прикрепляются к частицам глины прочными водородными связями и, таким образом, предотвращают их появление. аналогично поверхностно- активным веществам , от повторного соединения и коагуляции. Другими словами, частицы глины теперь находятся в состоянии коллоидной суспензии .

Стрельба

Перед обжигом глиняные сосуды плотно укладывались в печь . Поскольку аттическая керамика не содержит собственно глазури (т. Е. Полностью плавящей и остеклованной), сосуды могут соприкасаться в печи. Однако очень важно было добиться хорошей циркуляции воздуха / газа, чтобы предотвратить пропуски зажигания.

Фаза 1: разжигание (окисление)

Типичный обжиг, вероятно, происходил при температуре от 850 до 975 градусов по Цельсию . При постоянном обжиге печи такие температуры достигаются примерно через 8-9 часов. Во время этого процесса сосуды в духовке сначала теряли оставшуюся в них влагу. При температуре 500 ° C через 6-7 часов началась настоящая стрельба раскаленных докрасна сосудов. При постоянной подаче кислорода и постоянно повышающейся температуре богатый железом блестящий шликер окислился и стал красным вместе с остальной частью сосуда. Во время этого процесса железо превращается в темно-красный гематит (Fe 2 O 3 ). Не обязательно, но весьма вероятно, что эта фаза розжига произошла в окислительной атмосфере: в любом случае вероятен пожар, богатый кислородом, поскольку он гораздо эффективнее выделяет тепло. Кроме того, тот факт, что редуцирующие пожары чрезвычайно задымленны, вероятно, считался бы нежелательным, и поэтому они были ограничены относительно короткой второй фазой.

Фаза 2: Редукция (остекловывание блестящей пленки)

Присоединение осколков, окисленных в разной степени, из ареопага ; вероятно, использовались в качестве образцов для проверки, было ли достигнуто полное восстановление (слева полностью окислено; справа недостаточно)

При температуре около 900 ° C подача кислорода прекращается, создавая восстановительные условия, так что красный гематит Fe 2 O 3 превращается в матово-черный оксид железа FeO, а черный шликер превращается в темно-черный магнетит Fe 3 O 4 . В древности этого можно было достичь, закрыв отверстия для подачи воздуха и добавив невысушенный хворост и зеленую древесину, которые сгорали бы только частично, производя окись углерода (CO, а не CO 2 ). Температуру поддерживали в течение некоторого времени, вероятно, около 945 ° C, чтобы обеспечить полное плавление и спекание мелкозернистой краски. Впоследствии температура снова опустилась ниже точки спекания (стеклования) окрашенного шликера, все еще в восстановительной атмосфере. Теперь шликер «запечатан» и больше не позволяет кислороду вступать в реакцию с его содержимым, так что оксиды Fe 3 O 4 магнетита внутри него сохраняют свой черный цвет.

Фаза 3: повторное окисление и охлаждение

На заключительном этапе обжига вентиляционные отверстия печи снова открываются: восстанавливаются окислительные условия. Те области сосудов, которые не были запечатаны на этапе 2, теперь повторно окисляются: черный оксид железа FeO снова превращается в красный гематит Fe 2 O 3 . После полного окисления красных участков печь можно было открыть, затем дать ее содержимому медленно остыть и, в конце концов, удалить.

Управление печью

Фрагмент краснофигурной вазы на чердаке, вероятно, сломанный во время покраски, а затем использованный в качестве образца для проверки полного восстановления

Предпосылкой для трехфазного обжига была управляемая печь . Судя по всему, необходимая технология была разработана в Коринфе в 7 веке до нашей эры. Только изобретенные куполообразные печи с вентиляционными отверстиями позволили производить черную, а затем и красную керамику. Контроль температуры можно обеспечить визуально, используя смотровое отверстие или помещая образцы для испытаний в печь.

Рекомендации

  1. ^ Уолтон, М., Trentelman, К., Cummings, М., Poretti Г., Maish J., Сондерс Д., Форан, Б., Броуди, М., Мехта, А. (2013), Материал Свидетельства множественных обжигов древнеафинской керамики с красными фигурками. Журнал Американского керамического общества, 96: 2031–2035. DOI: 10.1111 / jace.12395
  2. ^ Осознание того, что основная глина и «краска» ( шликер ) не отличаются или лишь незначительно различаются в химических терминах, было впервые опубликовано Шуманом (1942). Позже это было подтверждено спектрографическим анализом Нобла (1969).
  3. ^ Это, а также тот факт что различные точки спекания необходимы для достижения несколько цветов на одной те же вазы, такие как блестящие черные, красный и темно красный (или красный коралл, как видимые например на Эксекой знаменитой « мюнхенской чашке с Дионисом на лодке) , был впервые признан Хофманном (1962).
  4. ↑ Подробное описание зимой (1959).
  5. ^ Шуман (1942) использовал едкий натр и аммиак для своих экспериментов, Хофманн (1962) танины , Нобл (1960/1965) упоминает калгон ((NaPO 3 ) 6 ) и поташ. Что касается древности, мы можем предположить использование поташа, поскольку он образуется как естественные отходы при сжигании древесины, например, в гончарной печи.
  6. ^ Особенно из более ранних периодов, есть много не полностью уменьшенных ваз, с частями сосуда, оставшимися красными, в то время как другие полностью черными, хотя вся ваза окрашена той же накладкой. Это могло произойти, если насыщенная углеродом атмосфера не достигла поверхности или если температура была слишком низкой для герметизации поверхности.
  7. ^ Например, Нобл (1969) обжигал фрагменты древней керамики, при температуре выше 975 ° C древние черные поверхности плавились и повторно окислялись. Эксперименты с современными аттическими глинами показали, что при температуре выше 1005 ° C они приобретают очень светло-красный цвет, тогда как при температуре ниже 1000 ° C достигаются цвета, очень похожие на цвета древних аттических ваз.
  8. ^ В современных электрических духовках для этой цели можно добавлять влажные опилки. См. Густав Вайс: Keramiklexikon, запись «Reduktion im Elektroofen». Джозеф Вич Ноубл также использовал опилки: Noble (1960), стр. 310-311.
  9. ^ Нобл (1960) предлагает «период замачивания» не менее получаса.
  10. ^ Точная точка спекания варьируется от глины к глине, в своих экспериментах Ноубл завершил эту фазу при 875 ° C (Noble 1960, стр. 311).
  11. ^ Различное качество поверхности спеченных / застеклованных и неспеченных поверхностей ясно показано на фотографиях, сделанных с помощью электронного микроскопа, у Хофманна (1962).
  12. ^ Наглядное свидетельство этого доступно в виде рисунков на вотивных табличках из Пентескуфа (теперь в Antikensammlung в Берлине), изображающих гончаров в действии, от строительства печи до обжига. Реконструкция печи зимой (1959 г.). Описание современных мастерских и печей: Winter / Hampe (1962).
  13. ^ Нобл (1960/65) и Хофманн (1962) утверждают, что визуального контроля достаточно. Фарнсворт (1960) исследовал сохранившиеся образцы для испытаний, найденные возле раскопанных в древности горшков для горшков.

Библиография

  • Мари Фарнсворт: Фигуры как вспомогательные средства для правильной стрельбы. В: AJA 64 (1960), стр. 72-75, пл. 16.
  • У. Хофманн: Химическая основа древнегреческой вазовой живописи. В: Angewandte Chemie 1 (1962), стр. 341-350.
  • Лиза К. Кан и Джон К. Виссинджер: «Воссоздание и обжиг греческой печи». В: Доклады о специальных техниках в афинских вазах: материалы симпозиума, проведенного в связи с выставкой «Цвета глины». Эд. Кеннет Д.С. Лапатин. Гетти 2007.
  • Джозеф Вич Ноубл: техника чердачной росписи ваз. В: AJA 63 (1960).
  • Джозеф Вич Ноубл: методы росписи аттической керамики. Нью-Йорк, 1965 год.
  • Ингеборг Шайблер: Griechische Töpferkunst. Herstellung, Handel und Gebrauch antiker Tongefäße . Гл. Бек, 2., ред. Edn .., Мюнхен, 1995. ISBN   3-406-39307-1
  • Теодор Шуман: Oberflächenverzierung in der antiken Töpferkunst. Terra sigillata und griechische Schwarzrotmalerei. В: Berichte der deutschen keramischen Gesellschaft 32 (1942), стр. 408-426.
  • Адам Винтер: Die Technik des griechischen Töpfers в ihren Grundlagen. В: Technische Beiträge zur Archäologie, Том 1. Майнц (1959).
  • Адам Винтер, Роланд Хампе : Bei Töpfern und Töpferinnen в Kreta, Messenien und Zypern. Майнц (1962).