Трехфазное обжиг

Трехфазный обжиг (или трехэтапный обжиг ) или техника восстановления железа — это техника обжига, используемая в древнегреческом гончарном производстве , особенно для расписных ваз . Уже сейчас сосуды бронзового века имеют типичную для этой техники окраску: желтую, оранжевую или красную глину и коричневый или красный декор. К VII веку до нашей эры этот процесс был усовершенствован в материковой Греции ( Коринф и Афины ), что позволило производить чрезвычайно блестящие чернофигурные поверхности , что привело к развитию чернофигурной и краснофигурной техники , которая доминировала в греческой вазописи. примерно до 300 г. до н.э.

Общепринятая точка зрения, разработанная в наше время из-за отсутствия современных отчетов, заключалась в том, что расписная греческая керамика подвергалась однократному обжигу после того, как сформированный горшок был высушен до твердого состояния кожи , а затем окрашен. Но обжиг состоял из трех этапов, призванных создать желаемые цвета. Иногда после обжига добавлялась покраска в другие цвета, особенно в вазах на белом фоне и в эллинистических вазах. Однако новые исследования вместо этого предоставляют вещественные доказательства того, что керамика была изготовлена двумя или более отдельными обжигами. ^{[ 1 ]} при котором керамика подвергается нескольким этапам обжига. Традиционный вариант описан более подробно ниже, но следует иметь в виду возможность различных обжигов на описанных этапах.

Стадии окисления железа

Все цвета греческой черно-красной вазовой росписи обусловлены разной концентрацией железа в глине и разной степенью окисления этого железа при обжиге. Железо имеет особенность образовывать оксиды различных цветов, в том числе 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 приводит к образованию FeO или Fe. ₃ О ₄ . Таким образом, на цвет богатых железом глин можно влиять, контролируя атмосферу во время обжига, стремясь сделать ее либо «восстановительной» (т. е. бедной кислородом и богатой углеродом), либо «окислительной» (т. е. богатой кислородом). Этот контроль является сутью трехфазного обжига.

Витрификация и спекание

Чтобы добиться более чем одного цвета на данной вазе, необходим еще один трюк: _{черного магнетита Fe 3} O ₄ необходимо предотвратить возвращение _{в матовый красный гематит Fe 2} O ₃ . Другими словами, области, которые останутся черными, должны быть лишены доступа кислорода, их окисленные частицы должны быть «запечатаны». Это достигается за счет использования еще одного свойства глины: температура стеклования , т. е. температура, при которой отдельные частицы глины необратимо сливаются, зависит от состава глины и содержащихся в ней частиц. ^{[ 2 ]}

Более мелкие частицы глины и высокое содержание кальция снижают температуру спекания . ^{[ 3 ]} Изготовление разнообразных малярных полос достигалось за счет левигации и последующего снятия различных слоев. ^{[ 4 ]} Добавление «пептизирующих» веществ (т.е. веществ, которые разбивают и разделяют 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, в аналогично тензидам : воссоединение и повторное свертывание. Другими словами, частицы глины теперь находятся в состоянии коллоидной суспензии . ^{[ 5 ]}

Управление печью

Предпосылкой для трехфазного обжига была управляемая печь . Судя по всему, необходимая технология была разработана в Коринфе еще в VII веке до нашей эры. Только изобретенные тогда купольные печи с вентиляционными отверстиями позволяли производить чернофигурную , а впоследствии и краснофигурную керамику . ^{[ 6 ]} Контроль температуры можно обеспечить визуально, используя смотровое отверстие или помещая образцы в печь. ^{[ 7 ]}

Стрельба

Перед обжигом глиняные сосуды плотно укладывали в печь . Поскольку аттическая керамика не содержит собственно глазурей (т.е. тех, которые полностью плавятся и остекловываются), в печи сосуды могли соприкасаться. Однако очень важно было добиться хорошей циркуляции воздуха/газа во избежание пропусков зажигания. ^{[ 8 ]}

Фаза 1: Разжигание (окисление)

Типичный обжиг, вероятно, происходил при температуре 850–975 ° C (1562–1787 ° F). ^{[ 9 ]} При постоянном обжиге печи такие температуры достигались примерно через 8-9 часов. Во время этого процесса сосуды в печи изначально теряли всю оставшуюся в них влагу. При температуре 500 °C (932 °F) через 6 или 7 часов началось настоящее обжиг теперь уже раскаленных сосудов. При постоянном притоке кислорода и постоянном повышении температуры богатая железом блестящая пластинка окислилась и покраснела 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 возгорания произошла в окислительной атмосфере: в любом случае вероятен пожар, богатый кислородом, поскольку он гораздо эффективнее производит тепло. Далее, тот факт, что восстановительные пожары чрезвычайно задымлены, вероятно, посчитали бы нежелательным, и поэтому ограничились относительно короткой 2-й фазой.

Фаза 2: Редукция (витрификация блестящего шликера)

При температуре около 900 °C (1650 °F) 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 добиться, закрыв отверстия для подачи воздуха и добавив невысушенный хворост и зеленую древесину, которые сгорали лишь неполностью, выделяя окись углерода (CO, а не CO ₂ ). ^{[ 10 ]} Температуру поддерживали в течение некоторого времени, вероятно, на уровне около 945 °C (1733 °F), чтобы обеспечить полное плавление и спекание мелкозернистого красочного шликера. ^{[ 11 ]} Впоследствии температура снова опустилась ниже точки спекания (стеклования) окрашенного шликера, все еще в восстановительной атмосфере. ^{[ 12 ]} Теперь шликер «герметизирован» и не позволяет кислороду вступать в реакцию со своим содержимым, так что оксиды магнетита Fe ₃ O ₄ внутри него сохраняют свой черный цвет.

Этап 3: Повторное окисление и охлаждение

На заключительном этапе обжига вновь открываются аэрационные отверстия печи: восстанавливаются окислительные условия. Те участки сосудов, которые не были запечатаны на этапе 2, теперь вновь окисляются: черный оксид железа FeO снова превращается в красный гематит Fe ₂ O ₃ . ^{[ 13 ]} После полного окисления красных участков печь можно было открыть, затем дать ее содержимому медленно остыть и в конечном итоге вынуть.

Ссылки

^ Уолтон, М., Трентельман, К., Каммингс, М., Поретти, Г., Мейш, Дж., Сондерс, Д., Форан, Б., Броди, М., Мехта, А. (2013), Материал Свидетельства многочисленных обжигов древней афинской краснофигурной керамики. Журнал Американского керамического общества, 96: 2031–2035. дои: 10.1111/jace.12395
^ Осознание того, что основная глина и «краска» ( шликер ) не различаются или лишь незначительно различаются по химическому составу, было впервые опубликовано Шуманом (1942). Позже это было подтверждено спектрографическим анализом Ноблом (1969).
^ Это, а также тот факт, что для получения нескольких цветов на одной и той же вазе необходимы различные точки спекания, такие как блестящий черный, красный и темно-красный (или кораллово-красный, как видно, например, на чашке Эксекиаса знаменитой мюнхенской с Дионисом на лодке). , был впервые обнаружен Хофманном (1962).
^ Подробное описание в журнале Winter (1959).
^ Шуман (1942) использовал для своих экспериментов каустическую соду и аммиак, Хофманн (1962) — танины , Нобл (1960/1965) упоминает калгон ((NaPO ₃ ) ₆ ) и поташ. Для древности можно предположить использование поташа, так как он образуется как природный продукт отходов при сжигании древесины, например, в гончарной печи.
^ Наглядное свидетельство этого доступно в виде картин на вотивных табличках из Пентескуфы (ныне в Антикенсаммлунге Берлина), изображающих гончаров в действии, от строительства печи до обжига. Реконструкция печи зимой (1959 г.). Описание современных мастерских и печей: Winter/Hampe (1962).
^ Ноубл (1960/65) и Хофманн (1962) утверждают, что визуального контроля достаточно. Фарнсворт (1960) исследовал сохранившиеся образцы, найденные возле раскопанных античных горшечных печей.
^ Особенно из более ранних периодов, есть много не полностью редуцированных ваз, при этом части сосуда остаются красными, а другие полностью черными, хотя вся ваза окрашена одним и тем же напылением. Это могло произойти, если богатая углеродом атмосфера не смогла достичь поверхности или если температура была слишком низкой, чтобы изолировать поверхность.
^ Например, Нобл (1969) обжигал фрагменты древней керамики, при температуре выше 975 ° C (1787 ° F) древние черные поверхности плавились и повторно окислялись. Эксперименты с современными аттическими глинами показали, что при температуре выше 1005 °C (1841 °F) они приобретают очень светло-красный цвет, тогда как при температуре ниже 1000 °C (1830 °F) достигаются цвета, очень похожие на цвета древних аттических ваз. .
^ В современных электрических духовках для этой цели можно добавлять влажные опилки. См. Густав Вайс: Керамилексикон, статья «Reduktion im Elektroofen». Джозеф Вич Ноубл также использовал опилки: Noble (1960), с. 310-311.
^ Ноубл (1960) предлагает «период замачивания» продолжительностью не менее получаса.
^ Точная точка спекания варьируется от глины к глине. В своих экспериментах Ноубл завершил эту фазу при температуре 875 ° C (1607 ° F) (Noble 1960, стр. 311).
^ Различное качество поверхности спеченных/стеклованных и неспеченных поверхностей четко изображено на фотографиях, сделанных электронным микроскопом Хофманном (1962).

Библиография

Мари Фарнсворт: Рисование фигур как средство правильной стрельбы. В: AJA 64 (1960), с. 72-75, пл. 16.
У. Хофманн: Химическая основа древнегреческой вазописи. В: Angewandte Chemie 1 (1962), с. 341-350.
Лиза К. Кан и Джон К. Виссинджер: «Воссоздание и обжиг греческой печи». В: Статьи о специальных техниках изготовления афинских ваз: материалы симпозиума, проведенного в связи с выставкой «Цвета глины». Эд. Кеннет Д.С. Лапатин. Гетти 2007.
Джозеф Вич Ноубл: Техника росписи аттических ваз. В: AJA 63 (1960).
Джозеф Вич Ноубл: Техника расписной аттической керамики. Нью-Йорк, 1965 год.
Ингеборг Шайблер: Греческая керамика. Производство, торговля и использование старинных глиняных сосудов . Гл. Бек, 2-й, отв. Изд., Мюнхен, 1995. ISBN 3-406-39307-1
Теодор Шуман: Украшение поверхности древней керамики. Terra sigillata и греческая черно-красная живопись. В: Отчеты Немецкого керамического общества 32 (1942), с. 408-426.
Адам Винтер: Основы техники греческого гончарного дела. В: Технический вклад в археологию, Том 1. Майнц (1959).
Адам Винтер, Роланд Хампе : С гончарами на Крите, в Мессении и на Кипре. Майнц (1962).

[1] Уолтон, М., Трентельман, К., Каммингс, М., Поретти, Г., Мейш, Дж., Сондерс, Д., Форан, Б., Броди, М., Мехта, А. (2013), Материал Свидетельства многочисленных обжигов древней афинской краснофигурной керамики. Журнал Американского керамического общества, 96: 2031–2035. дои: 10.1111/jace.12395

[2] Осознание того, что основная глина и «краска» ( шликер ) не различаются или лишь незначительно различаются по химическому составу, было впервые опубликовано Шуманом (1942). Позже это было подтверждено спектрографическим анализом Ноблом (1969).

[3] Это, а также тот факт, что для получения нескольких цветов на одной и той же вазе необходимы различные точки спекания, такие как блестящий черный, красный и темно-красный (или кораллово-красный, как видно, например, на чашке Эксекиаса знаменитой мюнхенской с Дионисом на лодке). , был впервые обнаружен Хофманном (1962).

[4] Подробное описание в журнале Winter (1959).

[5] Шуман (1942) использовал для своих экспериментов каустическую соду и аммиак, Хофманн (1962) — танины , Нобл (1960/1965) упоминает калгон ((NaPO ₃ ) ₆ ) и поташ. Для древности можно предположить использование поташа, так как он образуется как природный продукт отходов при сжигании древесины, например, в гончарной печи.

[6] Наглядное свидетельство этого доступно в виде картин на вотивных табличках из Пентескуфы (ныне в Антикенсаммлунге Берлина), изображающих гончаров в действии, от строительства печи до обжига. Реконструкция печи зимой (1959 г.). Описание современных мастерских и печей: Winter/Hampe (1962).

[7] Ноубл (1960/65) и Хофманн (1962) утверждают, что визуального контроля достаточно. Фарнсворт (1960) исследовал сохранившиеся образцы, найденные возле раскопанных античных горшечных печей.

[8] Особенно из более ранних периодов, есть много не полностью редуцированных ваз, при этом части сосуда остаются красными, а другие полностью черными, хотя вся ваза окрашена одним и тем же напылением. Это могло произойти, если богатая углеродом атмосфера не смогла достичь поверхности или если температура была слишком низкой, чтобы изолировать поверхность.

[9] Например, Нобл (1969) обжигал фрагменты древней керамики, при температуре выше 975 ° C (1787 ° F) древние черные поверхности плавились и повторно окислялись. Эксперименты с современными аттическими глинами показали, что при температуре выше 1005 °C (1841 °F) они приобретают очень светло-красный цвет, тогда как при температуре ниже 1000 °C (1830 °F) достигаются цвета, очень похожие на цвета древних аттических ваз. .

[10] В современных электрических духовках для этой цели можно добавлять влажные опилки. См. Густав Вайс: Керамилексикон, статья «Reduktion im Elektroofen». Джозеф Вич Ноубл также использовал опилки: Noble (1960), с. 310-311.

[11] Ноубл (1960) предлагает «период замачивания» продолжительностью не менее получаса.

[12] Точная точка спекания варьируется от глины к глине. В своих экспериментах Ноубл завершил эту фазу при температуре 875 ° C (1607 ° F) (Noble 1960, стр. 311).

[13] Различное качество поверхности спеченных/стеклованных и неспеченных поверхностей четко изображено на фотографиях, сделанных электронным микроскопом Хофманном (1962).

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]