Производство керамики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Керамика (греч. keramike - гончарное искусство, от kramos - глина) - изделия и материалы, получаемые спеканием глин и их смесей с минеральными добавками, а также окислов и др. неорганических соединений. Керамическими называют изделия, изготовленные из глины с различными добавками и обожженные до камнеподобного состояния.

В результате термической обработки керамика приобретает огнеупорность, химическую стойкость и ряд других свойств, определяющих широкое использование ее в самых различных отраслях народного хозяйства - в быту (различная посуда), строительстве (кирпич, черепица, трубы, плитки, изразцы, скульптурные детали), в технике, на железнодорожном, водном и воздушном транспорте, в скульптуре и прикладном искусстве.

Керамика - это и один из самых современных и передовых материалов, специальные керамические материалы получают все более широкое распространение в строительстве, электронной промышленности, машиностроении, ядерной энергетике. Керамика также один из самых древних отделочных материалов.

1. Исторические сведения о возникновении керамики

Слово «керамика» произошло от греческого «Keramos», что означает «глина». «Керамика» обозначает изделия из смесей глин, песка и других природных материалов. После приготовления смеси придается нужная форма, после чего заготовки обжигаются при высокой температуре. Керамика - это и один из самых современных и передовых материалов, специальные керамические материалы получают все более широкое распространение в строительстве, электронной промышленности, машиностроении, ядерной энергетике. Керамика также один из самых древних отделочных материалов.

В каждой стране, в каждой культуре существовали свои особые гончарные массы, техники глазурования и росписи. Производство керамических изделий из обожженной цветной глины с крупнопористым черепком, покрытых глазурью, существовало уже несколько тысячелетий назад в Египте, Вавилоне и других странах Древнего Востока. В средневековье данная техника проникла из стран Средней, Центральной и Передней Азии в Европу.

Египтяне раньше других народов средиземного бассейна развили свою керамику. Одним из древнейших производств в Египте было гончарное: глиняные горшки из грубой, плохо перемешенной глины.

Древнейшие египетские кирпичи, желтого цвета, найдены в пирамидах Мемфиса; они высушены на солнце, но все-таки хорошо сохранились. Кроме них, были черные кирпичи из смеси глины с рубленой соломой. Обожженные кирпичи появились около 2800 лет до нашей эры. Позднее на кирпичах для пирамид выдавливалось рельефом имя фараона посредством деревянного штампа. Цвет керамики зависел от сорта глины, облицовки (ангоба) и обжига. Для ее изготовления употребляли глину в основном двух сортов: коричнево-серого цвета с довольно большим количеством примесей (органических, железистых и песка), которая при обжиге приобретала коричнево-красный цвет, и серую известковую почти без органических примесей, приобретающую после обжига разные оттенки серого цвета, бурую и желтоватую окраску. Первый сорт глины встречается повсюду в долине и Дельте Нила, второй - лишь в немногих местах, прежде всего в современных центрах гончарного производства - в Кенне и Белласе.

История керамики разнообразная и очень интересная. Когда человек научился обрабатывать глину, он начал изготавливать посуду. Все керамические изделия делаются из глины, но из разных сортов глины, с различными добавками, поэтому они выглядят такими разными. С самых древнейших времен человек изготавливает изделия из керамики, произведения искусства, посуду. В развитии художественной керамики было сделано много замечательных открытий. Люди экспериментировали с сортами глин и примесей, с приемами формовки и обжига, украшения изделий. В стремлении получить тонкую, красивую, прочную керамику, производители из разных стран делали похожие изобретения.

Керамическое производство относится к числу наиболее древних на земле. Наличие легкодоступного материала -- глины -- обусловило раннее и практически повсеместное развитие керамического ремесла.

Археологические раскопки, проводимые на территории многих стран Европы, Азии, Африки, Америки, дают обширный материал для изучения этой интереснейшей области творческой деятельности человека.

Керамическое мастерство зародилось на самой заре человеческой истории, в период первобытно-общинного строя. Появившись, как свидетельствуют археологические данные, еще в эпоху мезолита (среднекаменного века) 15--12 тыс. лет тому назад, оно уже в эпоху неолита (нового каменного века) получило развитой характер.

Первоначально основным видом керамических изделий были толстостенные сосуды с пористым черепком, круглым или коническим дном (придававшим устойчивость при установке в землю). Лепились они от руки путем наращивания отдельных жгутов глины (способом налепа). В глину, чтобы она не трескалась при обжиге, добавлялись толченые раковины и измельченный гранит.

Крупные сосуды использовались для приготовления пищи, более мелкие служили очевидно для еды.

Изделия каменного века обжигались сначала на кострах (вероятная температура обжига 800...900°С), позднее появились специальные обжигательные печи.

По многочисленным отпечаткам пальцев было установлено, что древнейшие керамические сосуды изготовлялись женщинами.

Фарфор изобрели китайцы. Для англоязычного населения земли фарфор и Китай - близнецы братья. Можно сказать, что фарфор является вершиной традиционного прикладного искусства Китая.

Более тысячи лет назад в Китае пили из нефритовых чашек. Они были очень дороги. После долгих лет поисков и многих неудач китайские гончары сделали материал, который превзошел нефрит своими качествами, оказался доступнее и легче в обработке. Это был фарфор. Еще долго его называли «подражание нефриту». «Китайский секрет», во многом, был секретом сырья. В провинции Цзянси оказались огромные запасы «фарфорового камня» , горной породы, состоящей из кварца и слюды. Фарфоровую массу делали из брикетированного порошка «фарфорового камня» и каолина, придававшего изделию белизну. Массу «вылеживали» не один десяток лет, чтобы она приобрела пластичность.

Первыми известными изделиями из китайского фарфора были стройные вытянутые сосуды с полированной поверхностью, голубые и особенно ценные бледно-зеленые вазы с рельефным орнаментом, которые в Европе получили название селадон.

С древнейших времен и вплоть до наших дней керамические изделия занимают одно из ведущих мест в декоративно-прикладном искусстве всех народов мира. В музеях разных стран хранится немало шедевров керамического мастерства. От примитивных сосудов, вылепленных вручную и обожженных на костре, до изделий, изготовляемых на основе самых последних достижений современной науки; от грубого кирпича до тонкого прозрачного фарфора -- таков путь развития керамики.

2. Классификация керамики и ее технологические особенности

2.1 Строительная и техническая керамика

Техническая керамика отличается от других видов керамики довольно существенно. При общности процесса производства, отличается состав компонентов, условия производства и применение. Техническая керамика имеет специальное применение, наиболее часто -- техническое и промышленное.

Обычно к ней не относятся строительные материалы, эмаль, стекло, цемент и керамические изделия декоративного и бытового назначения

2.2 Фаянс

Под названием фаянса в керамике принято обозначать глиняные изделия из белой или цветной массы с пористым (проницаемым жидкостями) черепом, который в изломе представляет шероховатый землистый вид и покрыт всегда глазурью, или поливой. Обширный отдел изделий с черепом, проницаемым жидкостями, существенно отличается от отдела изделий с непроницаемым черепом, к которому относится фарфор, имеющий спекшийся стекловидный излом, просвечивающий при проходящем свете. Слово "Ф." производят от названия города Фаэнцы в Италии (Faenza), славившегося производством названных изделий (1487), но надо припомнить, что во Франции (в провинции Provence) есть также старинный город Fayence и там с тех же времен делали этого рода посуду. Как бы то ни было, впоследствии это название "Ф." распространилось на обозначение вообще всяких итальянских изделий этого вида (XV и XVI стол.), а затем получило более обширное значение. На русском языке нет общего названия для всех видов Ф., и в большинстве разумеют под этим именем белые изделия, политые прозрачною глазурью, часто украшенные рисунками (посуда, художественные украшения и проч.), вообще то, что на немецком языке обозначают словом "Steingut" и что отнесено Броньяром ("Trait e des arts ceramiques"), из мотивов чисто технических, но никак не художественных, к тонкому Ф. (faiences fines), при чем утрачено первоначальное название для настоящих итальянских Ф. с желтоватым и красноватым черепом, к которым чаще применяется название "майолика"; для некоторых особо твердых Ф. у нас употребительно название "опак" и пр. В английском и немецком языке та же сбивчивость терминов, вводящая нередко недоразумения за недостатком общего родового названия. Так, у англичан имеется ряд названий: delft-ware, majolica, eart h en-ware, iron-stone, flint-ware, queen's-ware и проч., на немецком обыкновенно Steingut = feine Fayence. Приняв вышеизложенное общее определение Ф., можно с достаточной ясностью отличить следующие его разновидности, основываясь на составе массы черепа, который до известной степени обусловливает и состав глазури, а следовательно, определяет способы приготовления.

2.2.1 Поливной фаянс с легкоплавким глинистым черепом

Поливной Ф. с легкоплавким глинистым черепом. Тесто для формования и лепки состоит из легкоплавкой, но никогда не нагреваемой до сплавления кремнеземистой или песчаной глины, содержащей довольно значительное количество плавней (окись железа, щелочи и щелочные земли). Тесто этого разряда заминается из одного или нескольких сортов глины, которые почти всегда очищаются отмучиванием; в случае надобности к тесту прибавляют песок и очень редко "жженку" (обожженная глина того же сорта). Полива большей частью свинцовая и в некоторых случаях борно-щелочная. К этой разновидности Ф. относится вся хозяйственная утварь, употреблявшаяся в домашнем обиходе с XII по XV стол.; в настоящее время эти изделия применяются только среди других (горшки и проч.) или как простая дешевая посуда (кружки, умывальники). Производство этих сортов, разделка (формовка) их на вращающихся гончарных станках и от руки (а в формах -- для посудных ручек, носиков, ножек и разных украшений) ведется в небольших мастерских -- близ глиняных залежей; особых приспособлений для сушки сырых изделий почти не применяется ради их дешевизны. Высушенные изделия покрываются поливой или непосредственно после достаточной сушки их на воздухе, или после предварительного обжига, в результате которого изделия приобретают гораздо более значительную твердость; но в этом последнем случае требуется вторичный обжиг для сплавления поливы, и изделие выходит дороже. Свинцовая полива составляется из смеси мелкого песка или измельченных кварца или кремня с суриком или другим соединением свинца в такой пропорции: кремнезема 28,8--44,7 част., а окиси свинца 71,2--55,3 част. (от PbO, 1,5 SiO 2 до PbO, 3SiO 2); количество кремнезема для этого сорта изделий не должно быть выше 3 паев на 1 пай окиси свинца, потому что тогда полива была бы настолько тугоплавкою в огне, что череп изделия по своей легкоплавкости потек бы или деформировался при остекловании на нем поливы. Другая граница наибольшего содержания свинца -- к которой приближаются на деле, особенно в тех случаях, когда в глазурь намешивают от 5% до 20% глины, употребленной на изделие, и тем уменьшают легкоплавкость поливы, -- лежит у пропорции 1-го пая окиси свинца на 1,5 пая кремнезема; больший избыток окиси свинца остался бы несвязанным, и полива оказалась бы чересчур мягкою и неустойчивою в употреблении. Свинцовая полива указанных составов приготовляется особо и представляет по сплавлении на изделии прозрачное и почти бесцветное стекло, а потому, находясь на поверхности изделия, не изменяет присущего черепу цвета, придавая ему блеск и большую яркость. Для получения поливы бурого цвета к указанному составу прибавляют от 5% до 12%, перекиси марганца (пиролюзит), для зеленого цвета -- медной окалины от 2% до 3%. При недостаточно полном обжиге или избытке окиси свинца полива оказывается настолько непостоянною, что в посуде для варки пищи при ее употреблении содержащийся в поливе свинец легко растворяется в кислых жидкостях и может произвести отравление; вследствие этого вводят в свинцовую поливу щелочи для образования более прочного двойного соединения свинца и щелочи с кремнекислотой, напр. по следующей пропорции: раствора Фуксова натрового стекла в 50° Боме -- 100 част., сурика 25 част. и измельченного кварца 15 част. Иногда окись свинца исключается совершенно, и тогда состав поливы выразится в следующих отношениях: кремнезема -- от 60,5 до 58,6; борной кислоты -- от 11,5 до 18,0; глинозема -- от 13,0 до 12,0; извести -- от 5,6 до 9,0; щелочей от 9,4 до 2,4. На массу черепа более кремнеземистую для прочности поливы употребляют более щелочной состав Зегера, а на глиноземистую -- более известковый. Обжигание описанных изделий производится в небольших горизонтальных печах с одиночною топкою; для более крупного производства таковые заменяются с выгодою круглыми печами с нисходящим пламенем.

Кирпичи, черепица, изразцы и проч. строительный материал с архитектурными украшениями, покрытые прозрачною и цветною поливою, производились еще в глубокой древности египтянами и персами и на Востоке в X в.; в Европе благодаря употреблению свинцовой поливы производство это распространилось ок. XIII в. и существовало до XVI стол., когда оно почти исчезло; оно снова возродилось в ХIХ стол. и получило в настоящее время обширное распространение. Этот вид Ф. часто носит название терракотовых изделий. Древние египетские и персидские изделия этого вида имеют массу, весьма богатую свободным кремнеземом, в настоящее же время эти предметы производятся из легкоплавкой глины, кроме некоторых мелких украшений. Так как не всякая легкоплавкая глина пригодна к воспринятию поливы вследствие того, что для этого требуется плотная и гладкая поверхность, то для более пористых глин недостаток этот частью устраняется сглаживанием и давлением на поверхность, а также наложением слоя более тонкой глины (ангоб). Окрашенные (цветные) поливы изготовляются обыкновенно из сообщенной выше свинцовой поливы, к которой прибавляется один или несколько окрашивающих окислов в количестве приблизительно от 0,5% до 5% -- 8%, смотря по желаемому оттенку. Оранжевый или красный цвет получается при свинцовой поливе без прибавления окрашивающих окислов; в этом случае пользуются цветом массы черепа, который от наложения прозрачной поливы получает более интенсивный оттенок, как это объяснено ранее. От прибавления к поливе перекиси марганца получаются бурые оттенки, которые могут быть доведены до весьма темного цвета, а с прибавлением к марганцу окиси железа и небольшого количества окиси кобальта получается совершенно черный цвет. Смесь окиси железа и марганца на желто-оранжевом черепе производит красно-бурые оттенки, окись меди -- зеленые и окись кобальта -- синие. Bсе другие окраски можно получить посредством наложения ангоба (наслоение на поверхность глиняного теста, приготовленного из белой глины, глины, окрашенной в массе) и с помощью непрозрачных (глухих) полив или эмалей, которые получаются прибавлением к свинцовой поливе окиси олова для уничтожения прозрачности и затем окрашиванием подходящими окислами. Нанесение полив и ангоба почти всегда производится на достаточно высушенные изделия без предварительного их обжига; только тонкие, а потому хрупкие предметы первоначально обжигаются. Вследствие того, что на поливы при обжиге печные газы могут действовать неблагоприятно в смысле изменения тонов окраски, обжиг предпочтительно производится в муфельных печах или внутри капселей в круглых периодически действующих печах. При большом производстве кирпича и черепицы, как предметов более дешевых, обжигание может быть произведено в обыкновенных печах непрерывного действия, в особенности, если таковые имеют газовое отопление. Облицовочные плитки и лещади с разноцветными инкрустациями (carreaux encaustiques) заслуживают особого упоминания вследствие развития этого производства в настоящее время. Начало этого производства относится к XII веку; особенно широкое распространение оно получило около XIV и XV столетия во Франции, Англии и Фландрии для облицовок и выстилки полов. Способ приготовления разбивается на следующие операции:

1) Формовка глиняного теста от руки.

2) Достаточно подсушенные плитки подвергаются прессованию в форме с целью получения посредством патрона углубленного рисунка, приблизительно около 2, 3 и 5 мм глубины. Формовка может быть упрощена и сокращена употреблением пресса с металлической формой, на дне которой помещается гипсовый патрон желаемого рисунка. Предварительно заготовленную лепешку из более тонкого теста для казовой части плитки помещают на гипсовый патрон и затем заполняют форму более грубым тестом для оборотной стороны плитки. Достаточным давлением пресса обе массы глиняного теста соединяются, и одновременно получается углубленный рисунок. Употребление двух глиняных масс теста имеет целью сберегать более ценную тонкую глиняную заминку.

3) Заполнение полученного углубленного рисунка жидким глиняным тестом другого цвета соответственно назначенному рисунку и соскабливание избытка последнего с поверхности металлической линейкой с острым ребром.

4) Уплотнение поверхности плиток, по достаточном обсыхании, посредством колотушек.

5) Нанесение на поверхность высушенного изделия свинцовой поливы посредством поливания.

6) Обжиг, который производится в муфельных печах или обыкновенных круглых печах с приспособлением капселей.

Необходимо заметить, что окрашенное глиняное тесто, служащее для заполнения углубленного рисунка, должно быть приготовлено относительно основной массы плитки с значительно большим количеством противопластичных веществ, для того чтобы сравнять усушку обеих масс, в противном случае более жидкое тесто будет усыхать более и отстанет от стенок углубления.

Художественная nоcyда, блюда, вазы и различные украшения из легкоплавкой глинистой массы поливного Ф. отличаются от прочих поименованных выше изделий только тщательностью и художественностью обработки. При формовке главное внимание техников обращается на изящество формы и художественность украшений, производимых лепкой от руки или прессованием в гипсовой форме и последующей затем налепкой на тело черепа или наложением белых и цветных рисунков жидким тестом (барботина) посредством выливания его из сосудов с заостренным носиком и окончательной отделкой кистью; способ этот на французских заводах называется "pastillage". Поливы -- свинцовые и большею частью прозрачные, окрашенные в зеленоватые, синеватые, фиолетовые и проч. оттенки. Для скрытия цвета черепа изделия эти часто покрываются темно-бурым или белым ангобом, по которому наносятся рисунки барботиной; к таковым относятся изделия из Туна и Шварцвальда. Известные Ф. Бернарда Палисси по свойству черепа и поливам принадлежат к описываемому виду изделий и служат образцом для многих производителей художественного поливного Ф. В последние годы производство декоративного поливного Ф. приняло большие размеры, для чего устроены большие специальные заводы, особенно во Франции и Германии.

2.2.2 Фаянс из глинисто-известковой массы с глухой поливой

Фаянс из глинисто-известковой массы с глухой поливой (эмалированный) в XVI по XVIII ст. производился для столовых сервизов и художественных украшений; в настоящее время, с введением полевошпатового Ф. и фарфора, он не употребляется для столовой посуды и производится только как подражание старым итальянским, мавританским и французским Ф. для различных украшений и для выделки белых и цветных изразцов (кафли). По исследованию старинных образцов эмалированного Ф., состав глиняного теста в среднем заключал около 20% извести, частью в виде углеизвестковой соли, которая в этом случае служила как противопластичное вещество; по легкоплавкости глины такое тесто не может выдерживать достаточно высокой температуры, необходимой для разложения всей углеизвестковой соли, а потому часть таковой остается в неизмененном состоянии. В настоящее время обжиг эмалированного Ф. ведется при более высокой температуре, увеличивающей прочность изделия, а потому количество извести, служащей как плавень, колеблется в среднем от 13 до 16% при содержании кремнезема от 60--65, глинозема 13--20, окиси железа 2--4, щелочей 2--4%. При таком составе глиняного теста состав оловянной поливы выразится формулой 3SiO 2 + 0,25N2O + 0,75PbO + 0,8SnO2, или: кремнезема в виде песка, кварца или кремня -- 45 ч., окиси свинца -- 36 ч., окиси олова -- 10 ч., поваренной соли -- 9 ч. Для приготовления означенной поливы плавят свинец и олово в соответствующих количествах при доступe воздуха, отчего получается тесная смесь двух окислов свинца и олова, так назыв. "спал"; полученный порошок спала растирается в ступке и отмучивается водою для отделения части неокислившихся металлов, затем смешивается с кремнеземом и солью и плавится. Твердый сплав измельчается затем жерновами или другим способом, смешивается с достаточным количеством воды и употребляется для покрытия изделий, которое производится или погружением, или поливанием из ковша; для того чтобы полива не отсаживалась на дно, смесь ее с водою от времени до времени взмучивают мешалкой. Полученная белая полива, или эмаль, употребляется или одна -- для белого цвета, или окрашивается подходящими окислами или солями металлов в количествах от 3% до 10%; так, напр., для получения желтого цвета прибавляется сурьмяно-свинцовой соли около 9%, фиолетового -- перекиси марганца около 4% и пр. Перед нанесением поливы эмалированные изделия обжигаются настолько сильно, что происходит полное разложение углеизвестковой соли (1000° -- 1200° Ц.).

Украшение живописью посредством огнепостоянных красок (окрашивающие окислы металлов) производится двумя способами:

1) Окрашивание по сырой, необожженной поливе употреблялось с ХV по XVIII стол. итальянскими, голландскими и французскими мастерами; способ этот, помимо непрочности порошкообразной поливы, которая от малейшей неосторожности слетает с черепа, не допускает исправления рисунка соскабливанием или стиранием, потому что при всяком прикосновении кисти краска быстро впитывается во всю толщу политого слоя, вследствие чего требуется большой навык и твердость в знании рисунка. Неудобства живописи по сырой поливе вознаграждаются мягкостью полученного рисунка и прочностью окраски, которая проникает всю толщу поливы. Окрашенные таким способом изделия в сыром виде покрываются сверх рисунка прозрачной свинцово-щелочной поливой и поступают для обжига в муфельную печь. От нанесения вторичного слоя поливы на рисунок -- краски получают большую яркость и особо блестящий вид.

2) Окрашивание по обожженной поливе получило начало с XVIII стол. Вследствие большого удобства при расписывании и окраске способ этот вошел во всеобщее употребление, тем более что он допускает тщательную и окончательную отделку рисунка, чего не достигается при живописи по сырой поливе, которая, в свою очередь, имеет свои достоинства -- эскизной живописи при свежести и прочности красок. Приготовление эмалированных изразцов несколько разнится от приготовления посуды и прочих полых изделий, особенно тех изразцов, которые подвергаются быстрым переменам температуры, как печные облицовочные изразцы. Для увеличения сопротивления переменам температуры требуется пористая масса с достаточным содержанием противопластичных веществ, песка или шамота, но такого рода масса не может принять глухой поливы, которая требует плотной и гладкой поверхности с достаточным содержанием извести, так как в противном случае оловянная полива трескается и отскакивает. Казалось бы, можно было сделать наслойку (ангоб) на пористую глинистую массу более плотной и тонкой известковой глины и эмалировать эту последнюю, но такой ангоб не будет держаться в огне и отделится от основной глинистой массы.

Затруднения эти разрешаются употреблением теста с несколько меньшим содержанием извести, чем указано выше, приготовленного достаточно пористым посредством песка и шамота; на эту основную массу накладывают ангоб более тонкого строения той же глины, к которой прибавляют мелкий песок как противопластичное вещество, или приготовляют тесто, имеющее средний состав и строение обеих масс, и, таким образом, употребляют тесто одного рода. Вообще, нельзя указать определенного состава теста, так как в этом случае имеет важное значение физическое строение массы, а потому приходится довольствоваться приблизительными общими указаниями. Так, содержание углеизвестковой соли колеблется от 10% до 14%, наибольшее ее количество соответствует 1% -- 2%, а наименьшее 5% -- 6% окиси железа. Количество глинозема, соответствующее содержанию глинистого вещества, увеличивающего пластичность теста, должно быть наименьшее, но дающее возможность формовать тесто от руки, что при данном содержании извести, вещества противопластичного, определится около 12% -- 14%. Состав и приготовление оловянной поливы тот же, что уже сообщен ранее. Немецкая глухая белая полива богаче содержанием щелочей; так, полива Флейнера в Берлине на 14% окиси олова содержит до 6% с лишком щелочей и около 1,5% извести, другая, позднейшего производства, при 6% щелочей содержит около 9,5% олова и извести до 3%; по содержанию олова эта последняя будет выгоднее поливы Флейнера. Разделка, или формование, изразцов производится большею частью вручную и представляет довольно сложную работу, так как необходимо получить совершенно ровную и гладкую поверхность лицевой стороны, а с задней устроить выступы для удобного и прочного его укрепления на место.

Ручная разделка производится с помощью гончарного станка, деревянных и гипсовых форм и других приспособлений, служащих для срезывания и выравнивания краев и поверхностей. Ручная работа может быть заменена машинною, для чего Шликейзеном устроен пресс, формующий изразцы в два приема. Высушивание сырых изразцов производится весьма медленно, чтобы избежать искривлений и сгибаний поверхностей при усушке. По достаточном высыхании, но пока масса еще сохранила вязкость, покривившиеся изразцы подвергаются правке и выравниванию на мраморной доске; на некоторых заводах такие изразцы выравнивают на точильном камне. Высушенные изразцы при обжиге устанавливаются по два таким образом, что лицевые стороны их соприкасаются друг с другом. Печи, употребляемые для обжига, смотря по размерам производства, бывают горизонтальные, круглые периодические и непрерывного действия. После обжига, перед нанесением поливы, изразцы подвергаются вторичной правке лицевой стороны, которая производится на вращающихся станках с водою и песком. Нанесение поливы производится обливанием из ковша, что требует большого навыка, так как поливу необходимо наложить возможно ровным слоем и достаточной толщины. По нанесении поливы изразцы идут во вторичный обжиг для приплавления поливы к черепу и остеклования ее, для чего обжиг ведут или в капселях, или муфельных печах. Украшение изразцов рисунками производится или по сырой, или по обожженной поливе, как прочие изделия этого рода. Рельефные украшения лицевой стороны получаются при формовке прессованием в гипсовую форму; таким же образом получается углубленный контур для рисунков цветной поливой (эмаль), о составе которой сказано выше. Многоцветные рисунки (по большей части орнаментные) производятся нанесением растертой с водою эмали (посредством кисти или иногда деревянной или металлической лопаточкой) в промежутки углубленного контура, который не позволяет сливаться эмалям различного цвета. В некоторых случаях вместо углубленного контура перед заливанием эмалью делают очертание рисунка черной краской, что с таким же успехом разграничивает эмали, но эффект живописи получается иной.

2.2.3 Кремнеземистый фаянс из малопластичного теста

К этому виду Ф. относятся древнеегипетские и персидские изделия, а также позднейшего времени из Средней Азии (Ташкент) и Аравии, как, напр., архитектурные украшения мечетей и гробниц (гробница Магомета в Медине) и проч. При поверхностном даже осмотре тотчас замечается значительное содержание кремнезема, введенного в тесто в виде песка, скрепленного небольшим количеством плавкого глинистого вещества со щелочными и щелочноземельными плавнями; масса эта настолько непластична, что некоторые керамисты сомневаются в возможности ее формования обыкновенным путем и предполагают, что изразцы, плитки и лещади изготовлены из глинистого песчаника обтесыванием; однако предположение это по многим причинам нельзя считать основательным. По новейшим исследованиям, содержание кремнезема в массе изделий доходит до 90%, глинозема 3% и щелочей до 6,5%; по анализам Броньяра, в некоторых образцах найдены известь и магнезия в количестве от 2,5% до 3% с лишком. Цветные поливы несравненной яркости и блеска представляют в основании своем свинцово-щелочные соединения кремнезема приблизительно следующего состава: кремнезема -- 60%, окиси свинца -- 25% и щелочей -- ок. 1 5%. В 1861 г. известному керамисту Деку удалось воспроизвести древнеперсидские Ф., хотя несколько иного состава, но также богатые содержанием кремнезема, которое в Ф. Дека доходит до 86% -- 87% для изразцов, а для прочих изделий до 75%. По красоте и яркости полив (эмалей) и красок произведения Дека не уступают старинным Ф. этого рода (Deck, "La Faience"). Недостаточная пластичность массы кремнеземистых Ф. и относительная непрочность делают ее непригодною для исполнения таких изделий, как домашняя утварь, но для художественных декоративных произведений, формование которых не требует особо пластичного теста, этот Ф. считается за лучший материал вследствие возможности получать особо привлекательные тона окрасок.

2.2.4 Фаянс из глинисто-известкового теста с белым черепом

По наружному сходству черепа этого Ф. после слабого обжига с глиняными трубками, употребляемыми для курения табаку, Ф. этот на французских заводах называется "terre de pipe", откуда название это распространилось в торговле. Ф. "terre de pipe" имеет твердый, почти белого цвета череп, обожженный при высокой температуре (ок. 1200° Ц.). Основанием состава теста для такого черепа служит огнеупорная глина с возможно малым содержанием окиси железа; иногда прибавляют к ней известное количество каолина с целью получить массу более бесцветную, так как в каолинах окрашивающей окиси железа сравнительно меньше, чем в огнеупорных глинах. Как противопластичное вещество к глине прибавляется кварцевый песок или обожженный молотый кремень (для лучших сортов изделий). Известь, как плавень, вводится в виде углеизвестковой соли (мел), уменьшающей пластичность употребляемой глины, или в виде мергеля, увеличивающего пластичность теста. Как щелочной плавень, заменяющий частью известковый, употребляется в некоторых составах теста полевой шпат. Если разбить на более простые составные части состав теста, то он выразится теоретически приблизительно в следующем виде -- в процентах: каолинита или чистой глины (Al 2O3, 2SiO2, 2Н 2 O) -- 30, кремнезема -- 50, углеизвестковой соли -- 20, что по обжигании для образования надлежащей твердости черепа даст: кремнезема -- 72,6; глинозема -- 15,2; извести -- 12,2%. Приводим для примера следующие смеси заводского состава массы: пластичной огнеупорной глины -- 40, кремня обожженного -- 40, мела -- 20; часть кремня иногда заменяется молотым черепом того же состава теста -- в небольшом количестве (около 5%). Другой, более сложный состав, с полевым шпатом: пластичной огнеупорной глины -- 15; тощей огнеупорной глины -- 45; каолина, содержащего щелочи, -- 5; кремня молотого -- 20; мела -- 10; полевого шпата -- 5%. Прежде употреблявшиеся щелочно-свинцовые поливы заменяются ныне борно-щелочно-свинцовыми, как лучше принимающими окраску. Приблизительный состав полив можно характеризовать, для примера, следующей формулой:

Заводское составление поливы начинается предварительным изготовлением "первача" (фритта), который служит основанием поливы и обжигается для получения однородности смеси. Вот 2 примера состава "первача": 1) полевого шпата -- 35, песка -- 18, сурика -- 16, буры -- 22, каолина -- 3, мела -- 6; или без употребления свинца: 2) полевого шпата -- 30, песка -- 22, буры -- 30, каолина -- 3,5, поташа -- 4,5, мела -- 11; соответственные поливы следующие: 1) первача -- 82, свинцовых белил -- 8, полевого шпата -- 10; 2) первача -- 65, свинцовых белил -- 24, полевого шпата -- 11. Чтобы уничтожить желтоватый оттенок черепа, поливу подсинивают незначительным количеством окиси кобальта, а именно, смотря по оттенку, от 0,0005 до 0,001 по весу поливы. Ф. рассмотренного состава представляет переходную ступень к полевошпатовому Ф., который в настоящее время получил почти повсеместное распространение. Хотя Ф. terre de pipe по достоинствам своим уступает настоящему полевошпатовому, но для производства дешевых изделий он оказывается весьма полезным, что видно из того, что в сев.-вост. Франции и в Зап. Германии он производится в довольно большом количестве. Из предыдущего очерка видно, как с течением времени изменялся состав Ф. и вместе с тем получились разнообразные его виды, переходя от легкоплавких глинисто-известковых масс со щелочно-свинцовою и оловянною поливами постепенно к трудноплавким белым глинистым массам с введением в состав каолина и полевого шпата и поливами, содержащими в составе своем борные и щелочноземельные соединения свинца.

2.2.5 Полевошпатовый фаянс

Полевошпатовый фаянс представляет твердый белый череп, масса которого состоит из глинисто-щелочного трудноплавкого основания, крытого прозрачной твердой свинцовой поливой, заключающей в себе борно-щелочные соединения и глинозем. Белый цвет черепа в разновидностях этого Ф. часто имеет оттенок слоновой кости. В изломе полевошпатовый Ф. представляется мелкозернистым и пористым, в весьма немногих случаях имеет следы спекания массы и при этом слегка просвечивает, что приближает такие сорта к фарфору. Название "тонкий Ф. " (faiences fines), введенное Броньяром в его классификацию, часто относят ныне к этому Ф., разумея высокие его сорта. Производство тонкого Ф. начато в Англии, где оно сосредоточивается в Стаффордширском округе (Staffordshire) в городах Burslem, Hanley, Longton и других, где развилось в обширную промышленность с годовым оборотом до 100 млн. франков, что составляет почти две трети всего Ф., обращающегося в торговле. Начало производства полевошпатового Ф. относится к 1760 г., когда он был впервые выпущен в торговлю известным заводом Веджвуда (Wedgwoud). Ф. этого времени имел желтоватый оттенок (cream-colour) и крылся свинцово-щелочной поливой; впоследствии цвет и твердость черепа улучшены Веджвудом, и такой более блестящий товар получил название "Queen's Ware", в честь Шарлотты, супруги короля Георга III. Из известных английских заводов можно назвать завод Davenport'a в Burslem'e и Minton'a в Longton'e, отличающиеся дешевизной и высоким качеством изделий, в особенности столовой посуды и туалетных принадлежностей.

Состав фаянсового теста. Главной составной частью полевошпатовой массы служит огнеупорная пластичная глина с возможно малым содержанием окиси железа, а следовательно, по обжиге превращающаяся в белую массу; далее, каолин, как однородный с огнеупорною глиною материал, чтобы возвысить белизну массы, так как огнеупорные глины в весьма редких случаях дают по обжиге совершенно белую массу; полевой шпат и пегматит для возвышения плавкости теста введением в него заключающихся в этих породах щелочей; кремнезем -- в виде обожженного кремня или песка, причем последний не должен содержать посторонних подмесей. Кремень и песок, как противопластичные вещества, необходимы для того, чтобы приготовить глиняное тесто, соответствующее тем требованиям, которые необходимы для обработки его формованием, именно, чтобы оно давало ясные отпечатки от форм, в изгибах не ломалось и удобно было для обработки на станках; вместе с тем, что очень важно, противопластичные вещества ограничивают величину усушки и сокращение объема при обжиге, обусловливая этим большую равномерность того и другого. Кроме того, количество кремня и песку должно быть сообразовано имея в виду влияние их на плавкость массы, а полевого шпата и пегматита -- с тем, что они являются не только как плавни, но и как вещества, уменьшающие пластичность глиняного теста. Так как способы производства Ф. выработаны английскими заводами, то они и служат образцом для производства его в других странах, а потому сырые английские материалы находят сбыт на заводах других стран; напр. русские заводы употребляют большое количество английского каолина из Корнваллиса (China-clay). Из других материалов в ходу на континентальных заводах: синяя глина (blue clay) из Warcham и Corfe Castle (графства Dorset), кремень (flint) из голышей Темзы и Сонны, пегматит (corn i sh stone) из Корнуэля (Cornwall). Приводим для примера несколько составов английского фаянсового теста из упомянутых выше материалов:

Во многих случаях английские сырые материалы уже начинают вытесняться из континентальных стран; это движение особенно заметно во Франции и Германии. На русских заводах из местных коренных материалов применяются следующие: из огнеупорных глин -- гжельская (Московской губ.), боровичская (Новгородской губ.), челябинская (Оренбургской губ.) и мн. др., из каолинов -- глуховский, который скорее можно отнести к белым огнеупорным глинам (Черниговской губ.), киевский (Звенигородского у.), каолин из Херсонской губ., Восточной Сибири и мн. др.; не упоминаем здесь о русских месторождениях полевого шпата, пегматита, кварцевого песка, которые идут на потребности фаянсового производства. Чтобы дать понятие о соотношении составных частей глиняного теста для Ф., приводим ниже, по Зегеру, несколько примеров:

1) глиняное тесто французского происхождения с каолином из Saint-Irieux;

2) тесто из бельгийской огнеупорной глины, корнваллийского каолина и пегматита и кремня из Дьеппа, назначенного для Ф. высоких сортов;

3) тесто одного из немецких фаянсовых заводов:

Керамические изделия и материалы классифицируют по назначению и свойствам, по основному используемому сырью или фазовому составу спекшейся керамики. В зависимости от состава сырья и температуры обжига керамические изделия подразделяют на 2 класса: полностью спекшиеся, плотные, блестящие в изломе изделия с водопоглощением не выше 0,5% и пористые, частично спекшиеся изделия с водопоглощением до 15%. Различают грубую керамику, имеющую крупнозернистую, неоднородную в изломе структуру (например, строительный и шамотный кирпич), и тонкую керамику с однородным, мелкозернистым в изломе и равномерно окрашенным черепком (например, фарфор, фаянс). Основным сырьём в керамической промышленности являются глины и каолины вследствие их широкого распространения и ценных технологических свойств. Важнейшим компонентом исходной массы при производстве тонкой керамики являются полевые шпаты (главным образом микролин) и кварц. Полевые шпаты, особенно чистых сортов, и их сростки с кварцем добываются из пегматитов. Во все возрастающих количествах кварцево-полевошпатовое сырье добывается из разнообразных горных пород путем обогащения и очистки от вредных минеральных примесей. Однако повышенные и резко дифференцированные требования, предъявляемые к керамике металлургией, электротехникой и приборостроением, обусловили развитие производства огнеупоров и других видов технической керамики на основе чистых окислов, карбидов и др. соединений. Свойства некоторых видов технической керамики резко отличаются от свойств изделий, изготовляемых из глин и каолинов, и потому объединяющими признаками керамических изделий и материалов остаются их получение спеканием при высоких температурах, а также использование в производстве родственных технологических методов, к которым относятся: обработка сырья и приготовление керамической массы, изготовление (формование), сушка и обжиг изделий.

По способу приготовления керамические массы подразделяют на порошкообразные, пластичные и жидкие. Порошкообразные керамические массы представляют собой увлажнённую или с добавкой органических связок и пластификаторов смесь измельченных и смешанных в сухом состоянии исходных минеральных компонентов. Перемешиванием глин и каолинов с отстающими добавками во влажном состоянии (18-26% воды по массе) получают пластические формовочные массы, которые при дальнейшем увеличении содержания воды и с добавкой электролитов (пептизаторов) превращаются в жидкие керамические массы (суспензии) - литейные шликеры. В производстве фарфора, фаянса и некоторых других видов керамики пластичную формовочную массу получают из шликера частичным обезвоживанием его в фильтр-прессах с последующей гомогенизацией в вакуумных массомялках и шнековых прессах. При изготовлении некоторых видов технической керамики литейный шликер приготовляют без глин и каолинов, добавляя в тонкомолотую смесь исходного сырья термопластические и поверхностно-активные вещества (например, парафин, воск, олеиновую кислоту), которые потом удаляются предварительным низкотемпературным обжигом изделий.

3. Керамические свойства материалов

Керамические свойства материалов характеризуются пластичностью, связностью и связующей способностью, отношением к сушке и к действию высоких температур.

Пластичность -- способность глиняного теста деформироваться под влиянием внешних механических воздействий без нарушения сплошности (без разрыва или образования трещин) и сохранять полученную форму после прекращения этих воздействий. На этом свойстве и основана возможность формования изделий.

Связность -- усилие, необходимое для разъединения частиц глины. Как уже указывалось, связность глин обусловлена малой величиной и пластинчатой формой частиц глинистого вещества. Высокой связностью обладают глины, содержащие повышенное количество глинистых фракций.Связующая способность глины, выражается в том, что глина может связывать частицы непластичных материалов (песка, шамота и др.) и образовывать при высыхании достаточно прочное изделие -- сырец.

Воздушная усадка (усушка) глин --уменьшение размеров и объема сырцового изделия. В процессе сушки вода испаряется, толщина водных оболочек вокруг глинистых частиц сокращается и отдельные частицы глины сближаются между собой, в результате чего происходит воздушная усадка. Воздушную усадку выражают в процентах от первоначального размера сырцового изделия.

Огневая усадка глин -- изменение размеров и объема''при обжиге изделия. При обжиге наиболее легкоплавкие соединения глины переходят в состояние жидкости, которая обволакивает нерасплавившиеся частицы и частично заполняет промежутки между ними.

Огнеупорность -- свойство глин выдерживать действие высокой температуры без деформации. Глины вследствие неоднородности состава не имеют определенной температуры плавления. При действии высоких температур они размягчаются и постепенно деформируются. По огнеупорности различают глины трех групп: огнеупорные (огнеупорность выше 1580 °С), тугоплавкие (1350...1580 °С) и легкоплавкие (ниже 1350 °С).

4. Техника керамического производства

Гончарное производство -- обработка через обжигание глины для превращения её в предметы домашнего обихода, в строительные материалы и различные украшения, то есть керамика вообще.

Включает три главных класса производств:

приготовление обычных строительных кирпичей;

производство различной глиняной или каменной посуды вместе с различными более грубыми предметами украшений или заводских потребностей (каковы: огнепостоянные кирпичи, реторты, кафели, трубы и т. п.)

и, наконец, приготовление фаянсовых и фарфоровых изделий, как предметов более изысканной домашней и заводской обстановки.

По основным приёмам между этими тремя родами производств нет существенных различий; но так как для них применяются весьма неодинаковые сорта глины и отдельные особенности приемов, то, рассматривая в отдельности производство кирпича, фаянса и фарфора, здесь мы сводим некоторые общие сведения, относящиеся особенно к тому роду разнообразных глиняных изделий среднего достоинства, которые известны в частности под названием гончарных.

Техника керамического производства с давних пор была знакома людям. Ни в какой другой отрасли ремесла история человеческого уменья ее отражается так систематически, как в гончарной. Керамика не подвержена как другие материалы, вроде стекла, дерева, металла и тканей; атмосферным влияниям, и керамические изделия пошли до вас поэтому от всех эпох.

4.1 Гончарный круг

Гончарный круг -- станок для формовки посуды и керамических изделий, позволяющий использовать инерцию вращения для создания формы изделий и повышения производительности труда. Ручной гончарный круг одной рукой вращают на вертикальной оси и формируют изделие другой рукой. Ножной гончарный круг приводят в движение с помощью махового колеса, расположенного внизу, которое вращают ногами. При этом обе руки гончара остаются свободными, что позволяет формовать изделия не только спиральным налепом жгута, как на ручном гончарном круге, но и вытягивать из целого куска глины. Изобретение и распространение гончарного круга привело к появлению и обособлению специалистов-гончаров. В различных странах гончарный круг использовался в разное время:

Месопотамия, Древний Египет, Индия -- 4-3-е тыс. до н. э.;

Иран, Средняя Азия, Греция, Китай -- 2-е тыс. до н. э.;

Западная Европа -- Гальштатская и Латенские культуры I тыс. до н. э.

Восточная Европа -- Пшеворская (II век до н. э.) и Черняховская культура (III век). Однако с приходом славян Пражской культуры гончарный круг забывается и появляется вновь лишь в IX веке (Лука-Райковецкая культура)

Скандинавия -- XII век;

В Америке гончарный круг не был известен до появления европейцев (см. индейская керамика).

В современном производстве керамики гончарные круги почти не используются. В настоящее время в практике керамических мастерских и студий керамики почти исключительно применяются гончарные круги с электрическим приводом. Основная конструкция гончарного круга практически не изменилась с древнейших времен, изменения затронули в основном тип привода.

4.1.1 Ручной гончарный круг

Сложно сказать, как именно появился на свет прообраз этого круга, оставим это на долю вашей фантазии! Конструктивно он представлял маховик, закрепленный на короткой оси, и вращался при помощи рук. Так как формовка изделия идет за счет рук, то применялись массивные планшайбы-маховики, которые длительное время обеспечивали устойчивое вращение. В более развитом варианте для вращения планшайбы использовался труд помощника (или рабов). В России начинающие гончары иногда использовали прямой аналог этого древнего круга -- лепили на круге «Здоровье» (кто не знаком -- это два штампованных стальных диска, соединенных короткой осью, а между ними, в канавках -- стальные шарики).

4.1.2 Ножной механический круг

Развитием ручного привода послужило разделение и разнесение по высоте планшайбы и маховика, что позволило опустить маховик столь низко, что его стало удобно раскручивать при помощи ног. В различных вариантах такой круг жив и до сих пор. Конструктивно они выполнялись из дерева, в качестве смазки для вращающихся частей использовался деготь.

Так и горшечник, который сидит над своим делом и ногами своими вертит колесо.

4.1.3 Гончарные круги с электроприводом

Гончарный круг «PROFI-MAX»

Пропуская эпоху использования животных в качестве привода и появление первых паровых двигателей, перенесемся в эпоху электропривода. Взяв за основу ножной механический круг, кто-то подручными средствами приспособил к нему электромотор. Мотор был закреплен не жестко, на его вал был надет резиновый ролик. При нажатии на педаль, мотор поворачивался, и резинка мотора начинала постепенно раскручивать маховик. Удерживая или отпуская педаль, можно добиться заданной скорости вращения. Аналогичная конструкция привода использовалась в первых автомобилях Г.Форда. Для подтормаживания тяжелого маховика был введен новый элемент -- ножной тормоз.