Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

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

Керамическая глазурь - это непроницаемый слой или покрытие из стекловидного вещества, которое сплавлено с керамическим телом путем обжига. Глазурь может окрашивать, украсить или сделать изделие водостойким. [1] Остекление оказывает глиняные сосуды , пригодные для удерживания жидкости, уплотнение присущей пористости неглазурованного бисквита глиняных. Это также дает более твердую поверхность. Глазурь также используется на керамограните и фарфоре.. В дополнение к своей функциональности, глазури могут формировать различную отделку поверхности, включая степень глянцевой или матовой отделки и цвета. Глазури могут также улучшать основной рисунок или текстуру, как без изменений, так и без надписей, резных или окрашенных.

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

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

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

Состав [ править ]

Глазури должны включать керамический флюс, который действует, способствуя частичному разжижению глиняных тел и других материалов глазури. Флюсы понижают высокую температуру плавления стеклообразователя кремнезема , а иногда и триоксида бора . Эти стеклообразователи могут входить в состав глазурных материалов или вытягиваться из глины.

Сырье для керамической глазури обычно включает кремнезем, который будет основным стеклообразователем. Различные оксиды металлов, такие как натрий , калий и кальций , действуют как флюс и, следовательно, понижают температуру плавления. Глинозем , часто получаемый из глины , придает расплавленной глазури жесткость, предотвращая ее стекание с изделия. [3] Красители, такие как оксид железа , карбонат меди или карбонат кобальта , [3] и иногда глушители, такие как оксид олова или оксид циркония., используются для изменения внешнего вида обожженной глазури.

Процесс [ править ]

Плитка Изник в библиотеке Эндерун , дворец Топкапы , Стамбул

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

Чтобы глазурованное изделие не прилипало к печи во время обжига, либо небольшая часть изделия остается неглазурованной, либо поддерживается на небольших огнеупорных опорах, таких как шпоры печи и сваи , которые удаляются и выбрасываются после обжига. На готовой посуде иногда видны небольшие следы от этих шпор.

Цвет и украшение [ править ]

Подглазурное оформление наносится перед глазурью, обычно на необожженную керамику («сырую» или «зеленую»), но иногда и на « бисквитный » обжиг (первоначальный обжиг некоторых изделий перед глазированием и повторным обжигом). [4] [5] [6] Поверх декора наносится влажная глазурь, обычно прозрачная. Пигмент сливается с глазурью и, кажется, находится под слоем прозрачной глазури; обычно использованный материал корпуса загорается до белесого цвета. Самый известный вид подглазурного декора - бело-голубой фарфор, сначала производимый в Китае, а затем скопированный в других странах. Яркий синий цвет использует кобальт в качестве оксида кобальта или карбоната кобальта. [7] Однако многие из подражательных типов, такие как фаянсовая посуда , имеют коричневатые фаянсовые тела, которые покрыты белой оловянной глазурью и украшены глазурью или надглазурой. С изобретением англичанами кремовой посуды и другой глиняной посуды с белым телом в 18 веке подглазурное украшение стало широко использоваться на фаянсе, а также на фарфоре.

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

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

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

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

История [ править ]

Исторически сложилось так, что глазирование керамики развивалось довольно медленно, так как требовалось открытие подходящих материалов, а также требовалась технология обжига, способная надежно достигать необходимых температур. Глазурь впервые появилась на каменных материалах в 4-м тысячелетии до нашей эры, а древний египетский фаянс ( фаянс, а не глиняный) был самоглазирующимся , поскольку материал при обжиге естественным образом образовывал корку, напоминающую глазурь. Глазурование истинной керамики последовало за изобретением стекла около 1500 г. до н.э., на Ближнем Востоке и в Египте с использованием щелочной глазури, включая глазурь из ясеня , а в Китае - с использованием молотого полевого шпата . Примерно к 100 г. до н.э. свинцовое остекление было широко распространено в Старом Свете . [8]

Глазурованный кирпич восходит к эламскому храму в Чогха-Занбил , датируемому 13 веком до нашей эры. Железный пагода , построенная в 1049 году в Кайфэн , Китай , глазурованных кирпичей хорошо известно позже пример. [9]

Глиняная посуда из свинца, вероятно, была изготовлена ​​в Китае в период Сражающихся царств (475 - 221 г. до н.э.), а ее производство увеличилось во время династии Хань. Высокотемпературный глазурованный керамогранит протоселадон изготавливался раньше, чем глазурованный фаянс, со времен династии Шан (1600-1046 гг. До н.э.). [10]

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

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

С восьмого века в исламском искусстве и исламской керамике преобладала глазурованная керамика , как правило, в виде сложной керамики . [ необходимая цитата ] оловянное остекление было одной из первых новых технологий, разработанных исламскими гончарами. Первые исламские непрозрачные глазури можно найти как посуду, окрашенную в синий цвет, в Басре , примерно в 8 веке. Еще одним значительным вкладом стала разработка керамогранита , происходящего из Ирака 9 века. [11] [ требуется полная цитата ] Включены другие центры инновационной керамической керамики в исламском миреФустат (с 975 до 1075), Дамаск (с 1100 примерно до 1600) и Тебриз (с 1470 до 1550). [ необходима цитата ]

Воздействие на окружающую среду [ править ]

Модель застекленной ступы , династия Юань

По состоянию на 2012 год в Соединенных Штатах было зарегистрировано более 650 предприятий по производству керамики, и, вероятно, намного больше в развитых и развивающихся странах. [1] Напольная плитка, настенная плитка, сантехника, аксессуары для ванных комнат, кухонная утварь и посуда - все это потенциально доступные для потребителей керамические продукты. [12] Тяжелые металлы - это плотные металлы, используемые в глазури для придания определенного цвета или текстуры. [5] Компоненты глазури с большей вероятностью вымываются в окружающую среду, когда непереработанные керамические изделия подвергаются воздействию теплой или кислой воды. [13] Выщелачивание тяжелых металлов происходит при неправильном глазуровании или повреждении керамических изделий. [13] Свинец и хром - это два тяжелых металла, которые обычно используются в керамической глазури, которые строго контролируются государственными органами из-за их токсичности и способности к биоаккумуляции. [13] [14]

Химия оксидов металлов [ править ]

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

Оксид свинца (II) [ править ]

Производители керамики в основном используют оксид свинца (II) (PbO) в качестве флюса из-за его низкого диапазона плавления, широкого диапазона обжига, низкого поверхностного натяжения, высокого показателя преломления и устойчивости к расстеклованию . [15] Свинец, используемый при производстве коммерческих глазурей, молекулярно связан с диоксидом кремния в соотношении 1: 1 или включен в форму фритты для обеспечения стабилизации и снижения риска выщелачивания. [16]

В загрязненной среде диоксид азота реагирует с водой ( H
2O ) для производства азотистой кислоты ( HNO
2) и азотной кислоты ( HNO
3). [14]

ЧАС
2O + 2 НЕТ
2→ HNO
2+ HNO
3

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

PbO + 2 HNO
3→ Pb (НЕТ
3)
2+ H
2О

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

Карбонат бария и карбонат стронция [ править ]

Карбонат бария (BaCO 3 ) используется для создания уникального цвета глазури, известного как синий барий. Однако этический характер использования карбоната бария для глазури на поверхностях, контактирующих с пищевыми продуктами, подвергается сомнению. Отравление барием при проглатывании может вызвать судороги, паралич, дискомфорт при пищеварении и смерть. [17] Он также в некоторой степени растворим в кислоте [18] и может загрязнять воду и почву в течение длительных периодов времени. Эти опасения привели к попыткам заменить карбонат стронция (SrCO 3 ) в глазури, для которых требуется карбонат бария. [19] В отличие от карбоната бария, карбонат стронция не считается угрозой безопасности Национальным институтом здравоохранения . [20][18] Эксперименты по замещению стронция обычно успешны в глазури глянцевого типа, хотя есть некоторые эффекты и цвета, получаемые в глазури матового типа, которые могут быть получены только с использованием бария. [19]

Чтобы снизить вероятность выщелачивания, карбонат бария используется в виде фритты и связан с кремнеземом в соотношении 1: 1. Также не рекомендуется использовать бариевую глазурь для поверхностей, контактирующих с пищевыми продуктами, или для наружных предметов. [21]

Оксид хрома (III) [ править ]

Оксид хрома (III) ( Cr
2О
3) используется в качестве красителя в керамической глазури. Оксид хрома (III) может вступать в реакцию с оксидом кальция (CaO) и атмосферным кислородом при температурах, достигаемых в печи, с образованием хромата кальция ( CaCrO
4). Реакция окисления изменяет степень окисления хрома с +3 на степень окисления +6. [22] Хром (VI) очень растворим и наиболее подвижен из всех других стабильных форм хрома. [23]

Cr
2О
3+ 2СаО + 3 / 2 O
2→ CaCrO
4[22]

Хром может попадать в водные системы из промышленных стоков. Хром (VI) может попадать в окружающую среду напрямую, или окислители, присутствующие в почвах, могут реагировать с хромом (III) с образованием хрома (VI). Растения имеют пониженное количество хлорофилла при выращивании в присутствии хрома (VI). [23]

Оксид урана (IV) ( U O 2 )

Керамические глазури на основе урана имеют темно-зеленый или черный цвет при обжиге в восстановительном режиме или при использовании UO 2 ; чаще его используют при окислении для получения ярко-желтых, оранжевых и красных глазурей [24]. Урановые глазури использовались в 1920-х и 1930-х годах для изготовления урановой плитки , часов и циферблатов самолетов. [25]

Диоксид урана получают путем уменьшения триоксида урана с водородом .

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

Профилактика [ править ]

Окисление хрома во время производственных процессов можно уменьшить за счет введения соединений, связывающихся с кальцием. [22] Керамическая промышленность неохотно использует заменители свинца, поскольку этилированные глазури придают изделиям блестящий блеск и гладкую поверхность. Агентство по охране окружающей среды США экспериментировало с двойной глазурью, бариевой альтернативой свинцу, но им не удалось добиться того же оптического эффекта, что и свинцовые глазури.

Галерея [ править ]

  • Керамические глазури

  • Керамика, период Нара

  • Мейсенский фарфор с синим подглазурным декором на фарфоре

  • Кружка с синим подглазурным декором на фарфоре.

  • Цветная свинцовая глазурь майолика около 1870 г.

  • Тестовые плиты из разных глазурей

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

  • Техника остекления ХХ века

См. Также [ править ]

  • Селадон
  • Керамическая химия
  • Фритта
  • Дефекты глазури
  • Керамика # Техника глазурования и обжига
  • Шино посуда
  • Слип (керамика)
  • Посуда Swatow
  • Урановая плитка
  • Стекловидная эмаль

Ссылки [ править ]

  1. ^ a b Отдел статистики компании. "Главная страница статистики предприятий США" . www.census.gov . Архивировано из оригинального 26 ноября 2015 года . Проверено 27 ноября 2015 года .
  2. ^ CD Fortnum, 1875, Maiolica, Глава II об эмалированных или оловянных глазурованных изделиях "Было обнаружено, что при добавлении определенной части оксида олова в состав стекла и оксида свинца характер глазури полностью меняется. Вместо того, чтобы быть полупрозрачным, при сплавлении он становится непрозрачной и красивой белой эмалью ... "
  3. ^ а б Мадан, Гаурав (2005). S.Chands Success Guide (Q&A) Неорганическая химия . С. Чанд Паблишинг. ISBN 9788121918572.
  4. ^ "Очистка керамической посуды, обожженной печеньем" Hulse DK, Barnett WC, патент Великобритании GB2287643A
  5. ^ a b Денио, Аллен А. (1 апреля 1980 г.). «Химия для гончаров». Журнал химического образования . 57 (4): 272. Bibcode : 1980JChEd..57..272D . DOI : 10.1021 / ed057p272 .
  6. ^ "Роликовые печи для быстрого обжига печенья и блеска фарфора" Родригес Мамолар MJ, De La Fuente Revuelta J. Ceram. Инф. (Испания) 20, №202. 1994. Стр. 25–27
  7. ^ «Технология глазури керамики». Дж. Р. Тейлор и ACBull. Институт керамики и пергамской печати. Оксфорд. 1986 г.
  8. ^ Пол Т. Крэддок (2009). Научное расследование копий, подделок и подделок . Рутледж. п. 207. ISBN. 978-0-7506-4205-7. Глиняную посуду начали только в середине второго тысячелетия до нашей эры, что совпало с первым производством стекла.
  9. ^ Daiheng, Гао (2002). Китайская архитектура - Династии Лия, Сун, Си Ся и Цзинь (англ. Ред.). Издательство Йельского университета. С.  166, 183 . ISBN 978-0-300-09559-3.
  10. ^ Zhiyan, Li (2002). Китайская керамика - от периода палеолита до династии Цин (англ. Ред.). Нью-Йорк и Лондон, Пекин: Издательство Йельского университета, Издательство иностранных языков. С. 144, 145, 152. ISBN 978-0-300-11278-8.
  11. ^ Мейсон (1995), стр. 5
  12. ^ Агентство по охране окружающей среды. (Февраль 2003 г.) Анализ экономического воздействия производства глиняной керамики NESHAP: окончательное правило (публикация EPA № EPA-452 / R-03-007). Парк Исследовательского треугольника, Северная Каролина: Агентство по охране окружающей среды.
  13. ^ a b c Omolaoye, JA, A. Uzairu и CE Gimba. «Оценка тяжелых металлов некоторых керамических изделий, импортируемых в Нигерию из Китая». Архив прикладных научных исследований 2.5 (2010): 120-25. Интернет. 15 октября 2015 г.
  14. ^ a b Балтрусайтис, Йонас; Чен, Хайхань; 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" . Наука об окружающей среде и технологии . 46 (23): 12806–12813. Bibcode : 2012EnST ... 4612806B . DOI : 10.1021 / es3019572 . ISSN 0013-936X . PMC 3518381 . PMID 23057678 .   
  15. ^ Lehman, Ричард. Свинцовые глазури для керамической посуды . 1-е изд. Парк исследовательского треугольника: Международный центр управления лидерством, 2002. Международный центр управления лидерством
  16. ^ Pan, De'an (20 февраля 2018). «Характеристики и свойства стеклокерамики с дымящим свинцом» . Журнал чистого производства . 175 : 251–256. doi : 10.1016 / j.jclepro.2017.12.030 - через Elsevier Science Direct.
  17. ^ «ATSDR - Заявление об общественном здравоохранении: барий» . www.atsdr.cdc.gov . Проверено 28 апреля 2020 .
  18. ^ а б PubChem. «Карбонат бария» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Проверено 28 апреля 2020 .
  19. ^ a b Семлер, Дэниел (17 ноября 2009 г.). «Уходя из Бариумвилля: Замена карбоната бария в глазури Cone 10» . Керамическое искусство ежедневно . Проверено 27 апреля 2020 года .
  20. ^ PubChem. «Карбонат стронция» . pubchem.ncbi.nlm.nih.gov . Дата обращения 7 мая 2020 .
  21. ^ Хансен, Тони. «Барий в материалах и обожженных глазурах (опасность)» . digitalfire.com . Дата обращения 7 мая 2020 .
  22. ^ a b c Вербиннен, Брам; Биллен, Питер; Ван Конинкслоо, Мишель; Вандекастил, Карло (4 июня 2013 г.). «Температурная зависимость окисления Cr (III) в присутствии щелочных и щелочноземельных солей и последующее выщелачивание Cr (VI)». Наука об окружающей среде и технологии . 47 (11): 5858–5863. Bibcode : 2013EnST ... 47.5858V . DOI : 10.1021 / es4001455 . ISSN 0013-936X . PMID 23635007 .  
  23. ^ a b Оливейра, Елена (20 мая 2012 г.). «Хром как загрязнитель окружающей среды: взгляд на индуцированную токсичность растений» . Журнал ботаники . 2012 : 1–8. DOI : 10.1155 / 2012/375843 .
  24. ^ Örtel, Стефан. Уран в дер Керамик. Geschichte - Technik - Hersteller
  25. ^ Урановая плитка

Библиография [ править ]

  • Хамер, Франк и Джанет (1991). Словарь материалов и методов Поттера (Третье изд.). Лондон, Англия: A&C Black Publishers, Limited. ISBN 0-8122-3112-0.CS1 maint: использует параметр авторов ( ссылка )