Керамическая глазурь
Керамическая глазурь , или просто глазурь , представляет собой стекловидное покрытие на керамике. Его используют для украшения, чтобы обеспечить непроницаемость изделия для жидкостей и минимизировать прилипание загрязняющих веществ. [1]
Глазурь делает глиняную посуду непроницаемой для воды, закрывая присущую пористость глиняной посуде . Это также дает более жесткую поверхность. Глазурь также используется на керамике и фарфоре . Помимо своей функциональности, глазури могут образовывать различную поверхность, в том числе глянцевую или матовую, а также цвет. Глазури также могут улучшить основной рисунок или текстуру в неизмененном виде или с надписью, резьбой или росписью.
Большая часть керамики, произведенной в последние столетия, была покрыта глазурью, за исключением изделий из бисквитного фарфора , терракоты и некоторых других типов. Плитку часто глазуруют на поверхности, а современную архитектурную терракоту часто глазуруют . Также распространен глазурованный кирпич. Сантехника всегда покрыта глазурью, как и многие керамические изделия, используемые в промышленности, например керамические изоляторы для воздушных линий электропередачи .
Наиболее важными группами традиционных глазурей, каждая из которых названа в честь основного керамического флюса , являются:
- Ясеневая глазурь , традиционно важная в Восточной Азии, просто изготавливается из древесной или растительной золы, содержащей поташ и известь .
- Полевошпатовые глазури по фарфору.
- Свинцовые глазури , простые или цветные, становятся глянцевыми и прозрачными после обжига, для которого требуется всего около 800 °C (1470 °F). Они использовались уже около 2000 лет в Китае, например санкай , в Средиземноморье и в Европе, например, викторианская майолика .
- Соляная глазурь , в основном европейский керамогранит. Используется обычная соль.
- Оловянная глазурь , при которой изделия покрывают свинцовой глазурью, придающей матовый белый цвет за счет добавления олова. [2] Известен на Древнем Ближнем Востоке , а затем играл важную роль в исламской керамике , откуда он попал в Европу. Включает испано-мавританскую посуду , итальянскую майолику эпохи Возрождения (также называемую майоликой ), фаянс и делфтскую посуду .
Глазурь можно наносить распылением, окунанием, нанесением или кистью на водную суспензию необожженной глазури. Цвет глазури после обжига может существенно отличаться от цвета до обжига. Для предотвращения прилипания глазурованных изделий к печной мебели во время обжига либо небольшую часть обжигаемого предмета (например, ножку) оставляют неглазурованной, либо, наоборот, специальные огнеупорные « шпоры используют в качестве опор ». После обжига их удаляют и выбрасывают.
История
[ редактировать ]Исторически глазурование керамики развивалось довольно медленно, поскольку необходимо было найти соответствующие материалы, а также технологию обжига, способную надежно достигать необходимых температур. Глазури впервые появились на каменных материалах в 4-м тысячелетии до н.э., а древнеегипетский фаянс ( фаянсовая посуда, а не материал на основе глины) был самоглазурованным, поскольку при обжиге материал естественным образом образовывал слой, похожий на глазурь. Глазурование керамики последовало за изобретением стекла около 1500 г. до н.э. на Ближнем Востоке и в Египте с использованием щелочных глазурей, включая ясеневую глазурь , а в Китае - с использованием молотого полевого шпата . Примерно к 100 г. до н.э. свинцовое остекление было широко распространено в Старом Свете . [3]
Глазурованный кирпич восходит к эламскому храму в Чогха-Занбиле , датированному 13 веком до нашей эры. Железная пагода , построенная в 1049 году в Кайфэне , Китай , из глазурованного кирпича, является хорошо известным более поздним примером. [4]
Фаянсовая посуда со свинцовой глазурью, вероятно, производилась в Китае в период Воюющих царств (475–221 гг. до н.э.), а ее производство увеличилось во времена династии Хань. Высокотемпературный глазурованный керамогранит из протокеладона производился раньше, чем глазурованный фаянс, со времен династии Шан (1600–1046 гг. До н.э.). [5]
В период Кофун в Японии посуда Сью украшалась зеленоватой глазурью из натурального ясеня . С 552 по 794 год нашей эры были введены глазури разного цвета. Трехцветная глазурь времен династии Тан какое-то время часто использовалась, но постепенно от нее отказались; точные цвета и состав глазурей не восстановлены. Однако глазурь из натурального ясеня широко использовалась по всей стране.
В 13 веке цветочные орнаменты писались красной, синей, зеленой, желтой и черной надглазурами. Надглазури приобрели большую популярность из-за особого вида, который они придавали керамике .
С восьмого века использование глазурованной керамики было распространено в исламском искусстве и исламской керамике , обычно в виде сложной керамики . [ нужна ссылка ] Оловянная глазурь была одной из первых новых технологий, разработанных исламскими гончарами. Первые исламские непрозрачные глазури можно найти в виде посуды, окрашенной в синий цвет, в Басре , датируемой примерно 8 веком. Еще одним значительным вкладом стало развитие керамики , происходящей из Ирака 9 века. [6] [ нужна полная цитата ] Другие места инновационного гончарного дела в исламском мире включали Фустат (с 975 по 1075 год), Дамаск (с 1100 по 1600 год) и Тебриз (с 1470 по 1550 год). [ нужна ссылка ]
Состав
[ редактировать ]Глазури должны включать керамический флюс , который способствует частичному разжижению глиняных тел и других материалов для глазури. Флюсы понижают высокую температуру плавления стекла, образуя кремнезем , а иногда и триоксид бора .
Сырье для керамических глазурей обычно включает кремнезем, который будет основным стеклообразователем. Различные оксиды металлов, например, натрия , калия и кальция , действуют как флюс и, следовательно, снижают температуру плавления. Глинозем , часто получаемый из глины , придает жесткость расплавленной глазури, предотвращая ее стекание с изделия. [7] Красители, такие как оксид железа , карбонат меди или карбонат кобальта , [7] а иногда глушители, включая оксид олова и оксид циркония для изменения внешнего вида обожженной глазури используются .
Процесс
[ редактировать ] | Этот раздел нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( июль 2022 г. ) |
Глазурь можно наносить путем напыления сухой смеси на поверхность глиняного изделия или путем добавления соли или соды в печь при высоких температурах, чтобы создать атмосферу, богатую парами натрия, которые взаимодействуют с оксидами алюминия и кремнезема в теле и формируют и откладывают стекло, производя так называемую керамику с соляной глазурью . Чаще всего глазури в водной суспензии различных порошкообразных минералов и оксидов металлов наносят путем погружения кусочков непосредственно в глазурь. Другие методы включают в себя заливку изделия глазурью, распыление ее на изделие с помощью аэрографа или аналогичного инструмента или нанесение ее непосредственно кистью или другим инструментом.
Чтобы предотвратить прилипание глазурованного изделия к печи во время обжига, либо небольшую часть изделия оставляют неглазурованной, либо его поддерживают на небольших огнеупорных опорах, таких как шпоры печи и ходули , которые снимаются и выбрасываются после обжига. Небольшие следы, оставленные этими шпорами, иногда можно увидеть на готовой посуде.
Цвет и декор
[ редактировать ]Подглазурный декор наносится перед глазурью, обычно на необожженную керамику («сырую» или «зеленую посуду»), но иногда и на « бисквитный » обжиг (первоначальный обжиг некоторых изделий перед глазурованием и повторный обжиг). [8] [9] [10] Поверх украшения наносится влажная глазурь, обычно прозрачная. Пигмент сливается с глазурью и кажется, будто находится под слоем прозрачной глазури; Обычно материал корпуса обжигался до беловатого цвета. Самый известный вид подглазурного декора — бело-голубой фарфор, сначала производимый в Китае, а затем копированный в других странах. В ярком синем цвете кобальт используется в виде оксида кобальта или карбоната кобальта. [11] Однако многие имитационные типы, такие как фаянсовая посуда , имеют грязно-белые или даже коричневые фаянсовые корпуса, покрытые белой оловянной глазурью и украшенные либо глазурью, либо надглазурью. С изобретением в XVIII веке в Англии кремовой посуды и других белых фаянсовых изделий подглазурный декор стал широко использоваться как на фаянсовой посуде, так и на фарфоре.
Надглазурный декор наносится поверх обожженного слоя глазури и обычно использует цвета в «эмали», по сути, в стекле, для чего требуется второй обжиг 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. Надглазурные краски – это низкотемпературные глазури, которые придают керамике более декоративный, стеклянный вид. Сначала изделие обжигается, причем этот первоначальный обжиг называется глянцевым обжигом , затем наносится надглазурный декор и снова обжигается. После обжига изделия и выхода из печи его текстура становится более гладкой благодаря глазури.
Другие методы - это, во-первых, глазурь , при которой краски наносятся на глазурь перед обжигом, а затем включаются в слой глазури во время обжига. Это хорошо работает с керамикой , покрытой оловом , такой как майолика , но диапазон цветов был ограничен теми, которые могли выдержать обжиг до блеска, как в случае с подглазурным покрытием. Цветные глазури, при которых пигменты смешиваются с жидкой глазурью перед ее нанесением на керамику, в основном используются для придания единого цвета целому изделию, как в большинстве селадонов , но также могут использоваться для создания рисунков контрастных цветов. как в китайских изделиях санцай («трехцветные») или даже нарисованных сценах.
Многие исторические стили, например, японская посуда Имари , китайский доукай и укай , сочетают в себе различные типы декора. В таких случаях за первым обжигом корпуса, любого подглазурного декора и глазури обычно следует второй обжиг после нанесения надглазурных эмалей.
Воздействие на окружающую среду
[ редактировать ]
Тяжелые металлы — это плотные металлы, используемые в глазури для придания определенного цвета или текстуры. [9] Компоненты глазури с большей вероятностью попадают в окружающую среду, когда непереработанные керамические изделия подвергаются воздействию теплой или кислой воды. [12] Выщелачивание тяжелых металлов происходит при неправильном глазуровании или повреждении керамических изделий. [12] Свинец и хром — два тяжелых металла, которые можно использовать в керамических глазурях, за которыми строго следят государственные органы из-за их токсичности и способности к биоаккумуляции. [12] [13]
Химия оксидов металлов
[ редактировать ]Металлы, используемые в керамических глазурях, обычно находятся в форме оксидов металлов.
Оксид свинца(II)
[ редактировать ]Производители керамики в основном используют оксид свинца (II) (PbO) в качестве флюса из-за его низкой температуры плавления, широкого диапазона обжига, низкого поверхностного натяжения, высокого показателя преломления и устойчивости к расстекловыванию . [14] Свинец, используемый при производстве коммерческих глазурей, молекулярно связан с кремнеземом в соотношении 1:1 или включен в форму фритты , чтобы обеспечить стабилизацию и снизить риск выщелачивания. [15]
В загрязненной среде диоксид азота реагирует с водой ( H
2 O ) для производства азотистой кислоты ( HNO
2 ) и азотная кислота ( HNO
3 ). [13]
ЧАС
2О + 2НО
2 → ХНО
2 + ГНО
3
Растворимый нитрат свинца(II) ( Pb(NO
3 )
2 ) образуется при воздействии азотной кислоты оксида свинца(II) (PbO) свинцовых глазурей ( HNO
3 )
PbO + 2 HNO
3 → Pb(NO
3 )
2 + Ч
22О
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 керамики со свинцовой глазурью регулируется правилами, касающимися токсичных отходов .
Карбонат бария и карбонат стронция
[ редактировать ]Карбонат бария (BaCO 3 ) используется для создания уникального цвета глазури, известного как бариевый синий. Однако этическая природа использования карбоната бария для глазури на поверхностях, контактирующих с пищевыми продуктами, оказалась под вопросом. Отравление барием при проглатывании может привести к судорогам, параличу, дискомфорту в пищеварении и смерти. [16] Он также частично растворим в кислоте, [17] и могут загрязнять воду и почву в течение длительного периода времени. Эти опасения привели к попыткам заменить карбонат стронция (SrCO 3 ) в глазури, для которых требуется карбонат бария. [18] В отличие от карбоната бария, карбонат стронция не считается Национальным институтом здравоохранения опасным . [19] [17] Эксперименты по замене стронция, как правило, оказываются успешными в глянцевых глазурях, хотя в матовых глазурях есть некоторые эффекты и цвета, которые можно получить только за счет использования бария. [18]
Чтобы снизить вероятность выщелачивания, карбонат бария используется в форме фритты и связан с кремнеземом в соотношении 1:1. Также не рекомендуется использовать бариевую глазурь на поверхностях, контактирующих с пищевыми продуктами, или на предметах, находящихся вне помещений. [20]
Оксид хрома(III)
[ редактировать ]Оксид хрома(III) ( Cr
22О
3 ) используется в качестве красителя в керамических глазурях. Оксид хрома (III) может вступать в реакцию с оксидом кальция (CaO) и кислородом воздуха при температурах, достигаемых в печи, с образованием хромата кальция ( CaCrO
4 ). Реакция окисления переводит хром со степени окисления +3 на степень окисления +6. [21] Хром(VI) очень растворим и наиболее подвижен из всех других стабильных форм хрома. [22]
Кр
22О
3 + 2СаО + 3 ⁄ 2 O
2 → КаКрО
4 [21]
Хром может попасть в водные системы через промышленные сбросы. Хром(VI) может попадать в окружающую среду напрямую, или окислители, присутствующие в почве, могут вступать в реакцию с хромом(III) с образованием хрома(VI). Растения имеют пониженное количество хлорофилла при выращивании в присутствии хрома (VI). [22]
Оксид урана(IV) ( U O 2 )
Керамические глазури на основе урана имеют темно-зеленый или черный цвет при восстановительном обжиге или при UO 2 использовании ; чаще всего его используют при окислении для получения ярко-желтой, оранжевой и красной глазури. [23] Урановые глазури использовались в 1920-х и 1930-х годах для изготовления урановой плитки , часов и циферблатов самолетов. [24]
урана получают восстановлением триоксида урана водородом Диоксид .
- UO 3 + H 2 → UO 2 + H 2 O при 700 °С (973 К)
Профилактика
[ редактировать ]Окисление хрома в производственных процессах можно уменьшить введением соединений, связывающих кальций. [21] Керамическая промышленность неохотно использует альтернативы свинцу, поскольку свинцовые 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 свинцовой глазури. [ нужна ссылка ]
Галерея
[ редактировать ]- Керамические глазури
Керамика, период Нара
Мейсенский фарфор, с синим подглазурным декором на фарфоре.
Кружка с синей подглазурной отделкой на фарфоре.
Цветная свинцовая глазурь майолика около 1870 г.
Тестовые плиты разных глазурей
Майолика, глазурованная оловом, украшенная металлическими оксидными красками, Минтоны, около 1870 года.
Техника остекления 20 века
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Отдел, Статистика компании. «Главная страница статистики бизнеса США» . www.census.gov . Архивировано из оригинала 26 ноября 2015 года . Проверено 27 ноября 2015 г.
- ^ CD Fortnum, 1875, Майолика, Глава II об эмалированных или оловянных глазурованных изделиях «Было обнаружено, что при добавлении определенной части оксида олова к составу стекла и оксида свинца характер глазури полностью меняется. Вместо того, чтобы быть полупрозрачным, при плавлении она становится непрозрачной и красивой белой эмалью…»
- ^ Пол Т. Крэддок (2009). Научное исследование копий, подделок и подделок . Рутледж. п. 207. ИСБН 978-0-7506-4205-7 .
Керамику начали глазуровать только с середины второго тысячелетия до нашей эры, что совпало с первым производством стекла.
- ^ Дайхэн, Гао (2002). Китайская архитектура - династии Лия, Сун, Си Ся и Цзинь (английское издание). Издательство Йельского университета. стр. 166, 183 . ISBN 978-0-300-09559-3 .
- ^ Жиян, Ли (2002). Китайская керамика - от периода палеолита до династии Цин (английское издание). Нью-Йорк и Лондон, Пекин: Издательство Йельского университета, Издательство иностранных языков. стр. 144, 145, 152. ISBN. 978-0-300-11278-8 .
- ^ Мейсон (1995), с. 5
- ^ Перейти обратно: а б Мадан, Гаурав (2005). Руководство успеха С.Чандса (вопросы и ответы) Неорганическая химия . Издательство С. Чанд. ISBN 9788121918572 .
- ^ «Очистка керамической посуды, обожженной печеньем», Халс Д.К., Barnett WC UK Pat.Appl.GB2287643A
- ^ Перейти обратно: а б Денио, Аллен А. (1 апреля 1980 г.). «Химия для гончаров». Журнал химического образования . 57 (4): 272. Бибкод : 1980JChEd..57..272D . дои : 10.1021/ed057p272 .
- ^ «Валиковые печи для быстрого обжига фарфора и придания блеска бисквиту» Родригес Мамолар MJ, Де Ла Фуэнте Ревуэльта Дж. Керам. Инф.(Испания) 20, №202. 1994. Стр. 25–27
- ^ «Технология глазури керамики». Дж. Р. Тейлор и А. С. Булл. Институт керамики и пергамской прессы. Оксфорд. 1986 год
- ^ Перейти обратно: а б с Омолаойе, Дж. А., А. Узаиру и К. Э. Гимба. «Оценка содержания тяжелых металлов в некоторых керамических изделиях, импортированных в Нигерию из Китая». Архив прикладных научных исследований 2.5 (2010): 120-25. Веб. 15 октября 2015 г.
- ^ Перейти обратно: а б Балтрусайтис, Йонас; Чен, Хайхан; Рубасингхеге, Гаян; Грассиан, Вики Х. (4 декабря 2012 г.). «Гетерогенная атмосферная химия частиц оксида свинца с диоксидом азота увеличивает растворимость свинца: последствия для окружающей среды и здоровья» . Экологические науки и технологии . 46 (23): 12806–12813. Бибкод : 2012EnST...4612806B . дои : 10.1021/es3019572 . ISSN 0013-936X . ПМК 3518381 . ПМИД 23057678 .
- ^ Леман, Ричард. Свинцовые глазури для керамической посуды . 1-е изд. Research Triangle Park: Международный центр управления лидерами, 2002 г. Международный центр управления лидерами . Архивировано 27 января 2018 г. в Wayback Machine.
- ^ Пан, Деан (20 февраля 2018 г.). «Характеристика и свойства стеклокерамики с использованием свинцовых дымящих шлаков» . Журнал чистого производства . 175 : 251–256. Бибкод : 2018JCPro.175..251P . doi : 10.1016/j.jclepro.2017.12.030 – через Elsevier Science Direct.
- ^ «ATSDR – Заявление общественного здравоохранения: Барий» . www.atsdr.cdc.gov . Проверено 28 апреля 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б ПабХим. «карбонат бария» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 28 апреля 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б Семлер, Дэниел (17 ноября 2009 г.). «Покидая Бариумвилль: замена карбоната бария в глазури Cone 10» . Ежедневник керамического искусства . Проверено 27 апреля 2020 г.
- ^ ПабХим. «карбонат стронция» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 7 мая 2020 г.
- ^ Хансен, Тони. «Барий в материалах и обожженных глазурях (опасность)» . digitalfire.com . Проверено 7 мая 2020 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Вербиннен, Брэм; Биллен, Питер; Ван Конинкслоо, Мишель; Вандекастил, Карло (4 июня 2013 г.). «Зависимость окисления Cr (III) от температуры в присутствии щелочных и щелочноземельных солей и последующее выщелачивание Cr (VI)». Экологические науки и технологии . 47 (11): 5858–5863. Бибкод : 2013EnST...47.5858V . дои : 10.1021/es4001455 . ISSN 0013-936X . ПМИД 23635007 .
- ^ Перейти обратно: а б Оливейра, Хелена (20 мая 2012 г.). «Хром как загрязнитель окружающей среды: взгляд на индуцированную токсичность растений» . Журнал ботаники . 2012 : 1–8. дои : 10.1155/2012/375843 .
- ^ Ортель, Стефан. Уран в керамике. История - технология - производитель
- ^ Урановая плитка
Библиография
[ редактировать ]
- Хамер, Фрэнк; Хамер, Джанет (1991). Словарь материалов и технологий Поттера (Третье изд.). Лондон, Англия: A&C Black Publishers, Limited. ISBN 0-8122-3112-0 .
