Восстановительный обжиг керамики что это
Восстановительный обжиг керамики что это
учебная литература 
художественная литература публикации в СМИ статьи А.Поверина
Тайны гончарного ремесла
Огонь — это стихия, которая породила керамику, огнем и заканчивается ее изготовление.
В керамике под термином «обжиг» в широком понимании подразумевается любой обжиг: предварительный (утильный, или бисквитный), дообжиг (второй, или политой), однократный, или обжиг декора.
При утильном изделия нагреваются до 800—850°С только с одной целью — чтобы при дальнейшем обливании их глазурью они не треснули. Второй обжиг — политой — более высокий: для гончарных изделий — 900—950°С. При этом происходит окончательное спекание черепка и заплавление глазури. Глазурь применяется в керамике для того, чтобы изделие не протекало и можно было специальными красками нанести по глазури рисунок. Подглазурные краски готовятся очень просто. Берут красители, приготовленные на металлической основе, и перетирают их с глицерином или со старым перебродившим пивом. Когда они высохнут, ими пользуются как акварельными красками, нанося на сырую (необожженную) глазурь.
Обжиг — не только технологический процесс, но и могущественное художественное средство. Управляя огнем, керамист может добиться возникновения фактур, тончайших градаций цвета черепка и глазурей. Поэтому, несмотря на высокие достижения современной индустрии печей, многие гончары предпочитают работу с живым огнем, изучают примитивные обжиги — полевые печи, земляные, капсюльные и многое другое.
Изделия в горне обжигались один раз. После обжига, чтобы они не пропускали воду, их смазывали салом и прожигали в русской печи. Объем горнов был разным: от 0,1 до 500 м3. Для фаянса, фарфора строили двухэтажные горны с использованием тепла отходящих газов.
Самый древний и самый простой горн — это так называемый напольный. Он представлял собой яму, в которую укладывались высушенные гончарные изделия, их укрывали предохранительным слоем, например отходами изделий после обжига и топливом — соломой, дровами, затем торфом или даже углем. Всё это снизу поджигалось. После того как топливо сгорит и печь охладится, все разбиралось и садка сортировалась.
На Руси гончары обжигали свои изделия либо в печи, либо в горне. Летом в мастерской было слишком жарко работать, если обжигать в печи; к тому же горн безопаснее в смысле пожара. Но устройство его не освобождало горшечника от необходимости иметь печь, которая требовалась для сушки изделий.
Гончарную печь ставил обычно сам мастер. Он клал ее в два кирпича, чтобы не так сильно раскалялась снаружи; ставил прямо с материка, и она имела вид обычной русской печи, топящейся по-черному — без трубы. Но у нее были и некоторые отличия. По бокам чела, немного выше его, устраивались две отдушины для выхода дыма; под устанавливался вдоль печи в два ряда кирпичами, положенными на ребро, что образовывало как бы три желобка на поду, выходящие своими отверстиями на шесток. Для обжига на эти кирпичи клались поперек штук 15 полуторааршинных полен, а на них уже ставилась предназначенная для обжига посуда в количестве 100—200 штук средних размеров. Гончар затапливал печь, всовывая в желобки тонкие высушенные поленца. От них загорались поперечные плахи, посуда раскалялась и через несколько часов уже имела вид прозрачного раскаленного добела железа. Дым и пламя выходили через чело и отдушины прямо в мастерскую, а оттуда через особую деревянную трубу — вытяжку — на улицу. Топка обычно длилась часа четыре-пять, и все это время гончар регулярно подкладывал новые поленца и каждый раз закрывал кирпичами отверстия желобков, играющих роль поддувал. В это время в мастерской становилось настолько жарко и тяжко, что стоять во весь рост было просто невозможно. Дым и тепло скоплялись вверху, и гончар вынужден был сидеть на корточках на полу перед печкой и следить за топкой. В мастерской всегда на случай пожара была запасена вода. Пожары возникали обычно оттого, что воспламенялась сушившаяся на печи растопка, хотя ее и закрывали листом железа.
Горн делали под открытым небом, обычно в склоне горы, шагах в 70—100 от строений. Это была круглая яма, несколько суживающаяся кверху, аршина в 1,5—2 глубиной, диаметром в нижней части в 2—2,5 аршина. Яма выкладывалась кирпичом, в поду имелись отверстия. Под подом проходили теплопроводы, идущие из топки, которая находилась не под ямой, а несколько сбоку и выходила своим отверстием на площадку, расчищенную в склоне горы ниже отверстия горна.
При закладке посуды в горн мастер прыгал в него и тщательно укладывал посуду, чтобы она не закрывала отверстий в поду, что предохраняло посуду от непосредственного соприкосновения с пламенем; отверстия огораживались черепками битой посуды. Сверху посуда тоже покрывалась слоем битых черепков. Обжиг в горне тянулся часов 7—8, причем все это время в топку подкладывались дрова.
После обжига как в горне, так и в печи посуда остывала 12—14 часов. Вынимали посуду руками или палкой-рычажком, если изделия были еще горячие. Вынутая посуда сразу накладывалась на воз и тщательно перекладывалась сеном.
Теоретически в зависимости от среды, в которой происходит обжиг, его разделяют на окислительный и восстановительный. Окислительный — это обычный обжиг, когда получается обычная красная или белая (в зависимости от свойств глины) посуда. При восстановительном обжиге, при температуре 900°С, замазываются все топочные устья и изделия томятся без доступа кислорода, керамика становится аспидной, черной. Такую керамику раньше именовали томленой, задымленной, чернолощеной, а изделия из такой керамики в простонародье назывались синюшками.
Мы в артели занялись возрождением чернолощеной керамики. Известная с древних времен и некогда очень популярная в народе, она в настоящее время почти полностью исчезла в России и попадает к нам в виде отдельных изделий с Украины и из Грузии, где чудом сохранилось ее производство.
Раньше этот процесс сопровождался большим выделением дыма и, конечно, мог совершаться только под открытым небом и в деревенских условиях. Повторить его в условиях мастерской крайне трудно, даже применяя самую совершенную вентиляцию. Поэтому производство чернолощеной керамики носит сегодня эпизодический характер. Мы же после четырех лет работы добились нужного эффекта в электрической печи практически в комнатных условиях.
Гончарная чернолощеная керамика имеет значительные преимущества перед обливной керамикой вообще и обливной, сделанной литьевым способом, в частности. При ее изготовлении не требуется второй обжиг, а значит, вдвое сокращается расход электроэнергии и время на ее изготовление. Кроме того, не требуется глазурь, которая составляет чуть ли не треть цены изделия. К тому же резко увеличивается прочность и снижается температура спекания черепка. Чернолощеная керамика имеет и эстетические преимущества: сейчас ее воспринимают одновременно и как традиционную, и как суперсовременную.
Очень важно при обжиге керамики правильно сделать садку — грамотно расположить изделия в печи. Проделывая эту операцию, нужно помнить, что с повышением температуры изделия несколько теряют свою прочность и чрезмерная нагрузка на них может привести к деформации. А это значит, что нельзя ставить друг на друга более трех изделий. При нагреве до 600°С они немного расширяются, поэтому не следует располагать их плотно друг к другу: не имея возможности расшириться, некоторые из них могут дать трещину. Важно выбрать правильный режим нагрева печи, так как ошибки обжига уже не исправить. У наших предков был колоссальный опыт, и они устанавливали режим обжига традиционно, в зависимости от интенсивности вывода дыма из трубы, от количества, качества и сорта дров, от порядка их сжигания. Температуру определяли по цвету раскаленного черепка. Все эти навыки придут и к вам, но для этого нужны время и терпение.
Современной наукой достаточно подробно изучен процесс обжига керамики. Существуют различные методы установления оптимального режима, но они применимы только для обжига в электрических печах. Однако, я думаю, некоторые достижения науки не помешают и гончару, обжигающему свои изделия в горне. Для этого надо знать, что белое каление черепка наступает при температуре, близкой к 1000°С, при температуре от 160 до 380°С черепок теряет физически связанную воду, а стало быть, дает значительную усадку. Вывод из этого очень простой: нагревание в данном интервале должно быть медленным. При обжиге от 300 до 600°С изделия несколько увеличиваются в размерах, и при 573°С в черепке происходит перекристаллизация, а следовательно, при этой температуре нужно обязательно сделать выдержку на 40—50 минут, иначе перекристаллизация пройдет не полностью и черепок даст микротрещины. И последнее: при температуре 850°C происходит большая усадка, которая характеризует начало спекания, поэтому на последнем этапе обжиг должен идти медленно. Как это все сделать в электрической печи, понятно. А как в горне? Наши предки это знали. Красноречивое подтверждение тому — экспонаты исторического музея. Вам же придется опираться на собственный опыт, тут вам поможет ваша интуиция, родовая память.
После достижения максимальной температуры, доведения черепка до белого каления, печь должна остыть. Ни в коем случае не открывайте ее, пока температура не упадет хотя бы до 200°С. Резкое охлаждение черепка на воздухе может привести к трещинам.
Вот и настал долгожданный момент открывания печи. К этому нельзя привыкнуть. Даже сейчас, когда я всего лишь пишу об этом, сердце бьется, как при первом обжиге. И каждый раз, когда вы будете брать и подолгу держать в руках еще теплые то горшок, то кухлю, то кринку, то щанки и поднимать их вверх, подбрасывать, словно ребенка, добрая улыбка не сойдет с вашего лица.
В конце я хочу сказать, что с тех пор, как наш предок случайно обжег кусок глины, прошло не одно тысячелетие, но принципиальная схема изготовления керамики до сих пор не изменилась — глина замешивается с водой, высушивается и обжигается. И так будет всегда. Всегда найдутся люди, которые, несмотря на достижения науки, станут тянуться к древним технологиям, открывая для себя опыт предков.
Александр Поверин.
«Народное творчество», №2, 2000г.
Атмосфера восстановительного огня
Атмосфера восстановительного огня
Во время обжига можно создать разную газовую среду (атмосферу). Она бывает окислительной, нейтральной и восстановительного огня, что регулируется поступлением воздуха (кислорода) в печь.
В зависимости от состояния газовой среды в печи заметно изменяются свойства черепка и его конечный внешний вид. Если обеспечить в печи хороший доступ воздуха, когда его достаточно для полного сгорания топлива и еще остается, то такой обжиг называется окислительным.
При обжиге в атмосфере восстановительного огня в печи поддерживается настолько мизерное количество воздуха, какое только можно создать, но чтобы при этом не возникло очень сильного коптения (неполного сгорания).
Очень красивыми делают керамические изделия глазури восстановительного огня: при обжиге на поверхности образуется металлический блеск. Чем это достигается? Вначале обжиг идет обычным путем, но при температуре печи около 600 °C, когда глазурь на черепке уже неподвижна, доступ воздуха в печь перекрывается, в топку вводят лучину, нефть, ветошь. В печи создается восстановительная среда, огонь удаляет кислород и окиси металла. Если начать восстановление, когда глазурь еще находится в жидком состоянии, то углерод может вплавиться в глазурь, отчего она станет матовой, серо-черной. Если же восстановительный огонь образовать после затвердения глазури, то восстановления не произойдет, изделие только покроется копотью. Процесс восстановления длится от двух до шести часов. Изделия вынимают из печи только после их остывания, иначе металлизация может прекратиться. Глазури, которые придают керамическим изделиям металлический блеск, всегда легкоплавкие – в их состав входят соединения легко восстанавливающегося свинца. Но надо иметь в виду, что свинец может восстановиться раньше, чем нужный металл. Это испортит глазурь, она приобретет металлический темно-серый цвет, а не покроется переливами радуги. Хотите получить красивые оттенки глазури? Рекомендуется наносить ее на белые эмали. Основой глазурей восстановительного огня являются следующие флюсы (в процентах):
Компоненты флюса сплавляют, потом тонко размалывают. Ниже приводим рецептуру некоторых глазурей восстановительного огня (в процентах).
Глазурь № 1. Окрашивает в зеленый, синий, серый, фиолетовый, красный тона: флюс № 1 – 98,2, окись меди – 1,8.
Глазурь № 2. Наносят на черепок для получения оранжево-перламутрового оттенка: флюс № 2 – 97, азотно-кислое серебро – 1,9, окись висмута – 1,1.
Глазурь № 3. Создает цвет меди, фиолетовый: флюс № 3 или № 4 – 99,1, медный купорос – 0,9.
Глазурь № 4. Образует золотистый с ярким блеском цвет: флюс № 3 или № 4 – 98,8, медный купорос – 0,9, азотно-кислое серебро – 0,3.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Восстановительный обжиг в газовой печи
В продолжение предыдущей темы, расскажу подробнее про обжиг в газовой печи, который мы на днях провели в гараже.
Задач было две: опробовать новую печь и подобрать режим восстановительного обжига.
Восстановление я жгла уже много раз на дровах, но из-за отсутствия датчика температуры, результаты были весьма неоднозначными. Довольно часто работы трескались и, попадая в воду, распадались на куски. Не всегда на дровах получалось «догнать» до нужной температуры. Кроме того, при дровяном обжиге проводишь у печи 2-3 часа, за которые успеваешь наглотаться дыма и провонять им по самое нехочу.
Поэтому на этот раз мы подготовились более серьёзно. Муж построил из старой цистерны газовую печь (литров на 100-120), мы купили датчик температуры с длинным щупом, газовый баллон и горелку. Вот наша печь:
Обжиг проводили в гараже с открытыми дверью и окном. Гараж, надо сказать, довольно большой, машин восемь поместится, и с потолком в пять с лишним метров. Тем нне менее дым все равно был (немного) и запах тоже (внутри существенно, снаружи не очень много).
Печь мы поставили на земляную насыпь, внутри на дне установили три стойки и лещадку, на которую водрузили тигель. Тиглем послужила металлическая канистра из-под чего-то там, под завязку набитая частично заглазурованной бисквитной керамикой вперемешку со стружкой, бумагой, картоном, сухими листьями и прочей органикой. На первой фотографии тигель справа, на второй муж показывает печь изнутри.
Догнали довольно быстро до нужной температуры (на все про все ушло около часа с четвертью), затем попытались изобразить «выдержку», но температура неожиданно подскочила еще на 20 градусов, а из верхнего отверстия печи показалось пламя. На этом решили закончить и дали печи спокойно остыть. Вот так выглядели только что вынутые из тигля работы:
В этот раз почти все выжило, не потрещало. Странным образом керамика даже держит воду, я уже опробовала. Вид у них совершенно «раскопочный» и мне это нравится.
Все голубые и зеленые глазури восстановились до красного-оранжевого-бордового, металлизация получилась стойкая, на большинстве работ присутствует эффект «нефтяного пятна», который мне нравится. На шамоте имеет место интересная кристаллизация, похожая на друзу какого-то минерала. На фото, к сожалению, это не очень видно.
Чернолощеная керамика
При восстановительном обжиге в черепке происходит процесс восстановления железа из его оксидов наподобие процессов, происходящих в доменной печи:
Fе2O3+ ЗСО = 2Fе + ЗСО2 + 32 кДж/моль.
Но эти процессы происходят только при температурах, близких к температурам доменного процесса, а при более низких температурах, которые создаются в печах для обжига керамики, оксид железа теряет кислород
не полностью и полного восстановления железа не происходит. Мы получаем не чистое железо, а, вероятно, его закись (Fе3О4), то есть окалину, которая, как известно, черного цвета.
Традиционная гончарная чернолощеная керамика не требует применения глазури и имеет значительные преимущества перед обливной керамикой вообще и обливной, сделанной литьевым способом, в частности. Во-первых, при ее изготовлении не требуется второй обжиг, а значит, вдвое сокращается расход электроэнергии и время на ее изготовление; во-вторых, не требуется глазурь, затраты на которую составляют чуть ли не треть цены изделия; в-третьих, резко увеличивается прочность и снижается температура спекания черепка. Она имеет и эстетические преимущества: ее сейчас воспринимают одновременно и как традиционную, и как суперсовременную.
Глава III. Методика выполнения творческой экспериментальной работы
3.1. Последовательность выполнения работы
Чернолощение является очень сложной и древней техникой. Работа с глиной, особенно в этой технике непредсказуема, очень многое зависит от обжига. Но также является интересной, в ней всегда есть место экспериментам и бесценный опыт накопленный в результате работы над изделием в технике чернолощения измерить нельзя.
Этапы выполнения чернолощёной керамики:
1. Начальным этапом является выполнение эскизов. Такая техника чернолощения была известна на Руси с давних времен, по этому эскиз выполнялся с учётом традиций. Была найдена форма большого русского ковша из которого пили квас. А также более мелкие изделия выполненные на гончарном круге, к которым применима техника чернолощения.
2. Необходимо найти саму форму, в которой будет производится чернолощение. Так чтобы эта форма смогла влезть в печь. В домашних условиях провести такой обжиг практически невозможно, как и в аудиториях. Необходима печь с выходом дыма на улицу. Обжиг проводился в единственно доступном месте банной печи. Температура её накала достаточно высока, чтобы обжечь керамику. В качестве формы было взято металлическое ведро небольшого размера и диаметра с крышкой, которая удобно закрывается.
4. Так как изделия всё равно идеальными не будут их необходимо шкурить, после того как они высохнут. И можно приступать к лощению. Тут следует отметить что обычно изделия лощатся когда они ещё не просохли. По поверхности проходят деревянной или стеклянной палочкой или ложкой. Но нет возможности придать изделию с помощью ошкуривания правильную форму, кроме того после высыхания изделия блеск теряется. А лощить высохшее изделие опасно, так как остаются царапины, и глина из-за своей непрочности может сломаться. Был выведен новый экспериментальный способ лощения. После того как изделие высохнет, его ошкуривают, придавая правильную форму. Далее нужно промочить слегка места лощения мокрой тряпкой и тут же залощить до того как глина впитает влагу или слегка опрыскать его. Такой способ менее трудоемкий, а залощенные места остаются блестящими и твёрдыми, что не оставляют на себе отпечатков пальцев.
5. Важный этап создания чернолощёного изделия подбор формы, в которую будут укладываться изделия для обжига. Лучше всего подойдет неэмалированное железное ведро небольших размеров. Или консервная банка, если само изделие небольших размеров. Обязательно нужна крышка, так как копчение производится без доступа кислорода. Было взято небольшое ведёрко и засыпано мелкими деревянными стружками. Изделия ложились свободно и каждое изделие засыпалось опилками, чтобы обжиг производился равномерно. Стоит отметить что обжиг производился в банной печи без соответствующих условий, температура была непостоянной, это пагубно влияет на глину. Изделия закладывались как обожженные так и необожженные, в качестве эксперимента.
6. Ведро закрывается крышкой и замазывается глиной для прочности. Необходимо проделать в крышке или корпусе небольшую дырочку для выхода газов. Ведро ложилось в печь и закидывалось дровами.
7. Восстановительный обжиг производился неравномерно. Из за высокой температуры ведро претерпело деформацию, с него сорвало крышку и изделия ожигались частично и на открытом огне. Из-за малого количества времени пришлось использовать минимальный его размер для обжига в размере 2 часов.
3.2. Основные принципы проведения восстановительного обжига
· При изготовление изделий выполненных в технике чернолощения лучше брать небольшие изделия, они меньше деформируются.
· Изделия лучше брать не прошедшие окислительный обжиг, их поверхность становится чёрной от гари, но матовой и шероховатой. А необожженные изделия получаются похожи на металлические. Если ударить по ним послышится металлический звон. Кроме того они не трескаются при обжиге. Сокращается время и электроэнергия (уголь, дрова) для проведения восстановительного обжига.
· Стружки следует брать мелкие и рассыпать их между изделиями. Чтобы те не соприкасались друг с другом и со стенками формы.
· Обязательно следует сделать отверстия для вывода газов или форма может взорваться.
· Обязательна постоянная температура в печи, будет лучше, если печь будет муфельная, но находящаяся на воздухе дыма и газов.
3.3 Исследовательская часть
Эта часть курсовой работы посвящена исследованию материалов, после проведения обжига керамики, принимая во внимание исторический аспект.
Техника чернолощения заключается в проведении восстановительного или утильного обжига, избегая окислительного. Изделие в необожженном виде коптится без доступа кислорода в связи с чем получается насыщенный чёрный цвет с металлическим отливом. Это и является отловным отличаем от техники букеро. При работе с этой техникой после лощения проводится окислительный обжиг. Блеск изделий теряется и они приобретают оранжевый или красный цвет терракоты. Позже производится повторный обжиг, восстановительный. Изделия получаются задымленными, но не так равномерно как при чернолощении. Техника букеро отличается от чернолощения матовостью цвета, а так же его неравномерным распределением. Цвет может колебаться от чёрного до оранжевого, что прекрасно декорирует изделие. Для букеро характерен и второй подход. Когда после окислительного обжига горячее изделие достают из печи и не давая остыть бросают в металлическое ведро и закрывают крышкой, а все щели замазывают глиной. Под воздействием тепла стружки начинают гореть и выделяют много дыма, а изделие в нём коптится. Эффект получается тот же что и от восстановительного обжига: матовая поверхность, неровное распределение черного цвета.
Восстановительный обжиг керамики что это
Но мы хотим получать задуманные эффекты и запланированные свойства изделий, и для этого нужно иметь возможность контролировать параметры обжига и управлять ими, зная основные, самые общие, принципы.
Теперь конкретно об этих принципах.
1. Виды обжига, зачем они нужны и что нужно контролировать прежде всего.
Для каждой группы материалов условно выделим некоторые объединяющие их моменты.
Фарфоровая схема обжига.
Фаянсовая схема обжига
Третий, декорирующий, обжиг проводят так же, как и в фарфоровой схеме. Если он необходим. Ведь, по сравнению с фарфором, низкая температура политого обжига допускает применение глазурей и красок широкой цветовой гаммы.
Обжиг майолики
Режим второго обжига выбирают исходя из характеристик глазури, но, естественно, при этом нельзя превышать температуру начала деформации черепка.
Обжиг шамота
А в целом схема обжига шамота та же, что и для других типов масс: сначала утильный, потом (если нужно) политой, потом (если нужно) декорирующий обжиги.
Однократный обжиг
В принципе, если не считать совсем низкотемпературный декорирующий обжиг, однократно можно обжечь любой материал.
Для всех материалов однократный обжиг возможен при условии тщательно отлаженной технологии, которая в случае керамики, на две трети состоит из опыта работающих.
Кажется, в нашем изложении проблем обжига все уже запутано настолько, что требуется еще одна раскладка по полочкам.
Что происходит в процессе нагрева и охлаждения.
В таблице описаны основные процессы. Поэтому сейчас еще раз кратко укажем, что главное в обжиге.
О том, какие условия обжига диктует печь, читайте ниже.
2. Электрические печи и два слова про другие.
Каждую печь можно классифицировать по особенностям перечисленных атрибутов. Если нужно заказывать печь, обязательно указывайте эти особенности.
Футеровка и нагреватель определяют максимальную температуру, которую можно развить в камере. Чем выше требуется температура, тем более высокого класса должны быть огнеупоры, что сразу и, заметим, резко сказывается на стоимости печи. Иногда камера отделена от нагревателя дополнительной футеровкой, называемой муфелем. (Не следует называть муфелями все подряд маленькие печи!)
Регулятор содержит устройство для измерения температуры, которым обычно является термопара, устройство регулирования мощности нагревателя и управляющее устройство, согласующее действие двух первых.
Ниже приведены некоторые конфигурации печей.
Костер
Электропечь 200.1250.L (ООО «Термокерамика»), вариант
|  |
Такие разные тепловые устройства здесь приведены для того, чтобы глубже понять функции элементов печи.
К керамическим нагревателям относятся карбид-кремниевые, они же силитовые, они же карборундовые стержни: рабочая температура до 1400°C. В последние 10 лет упорно рекламируются дорогие хромит-лантановые нагреватели с рабочей температурой до 1700°C, которые имеют очень высокий ресурс работы при тех же 1300-1400°C (если не сломать, когда устанавливаешь тяжелую плиту :-)). Читайте в другом месте о том, как рассчитывать электрические нагреватели. Здесь мы рекомендуем обращаться за помощью в специализированные фирмы.
Обжиг считается выполненным на данный конус, если конус, деформируясь в процессе обжига, коснулся подставки, на которую он установлен. Конус изготовлен из масс, поведение которых схоже с поведением обжигаемого материала. Если на практике выяснено, что наилучший результат достигается при обжиге на конус, скажем, 114, то все обжиги надо проводить на этот конус, не обращая особенного внимания на показания термопары. Да и термопара не нужна! Использование конусов чрезвычайно распространено в художественной керамике на Западе. И это не случайно.
1″ :pagination=»pagination» :callback=»loadData» :options=»paginationOptions»>