Обзорная характеристика состава и свойств глинистых материалов. Каолин.

 

Керамика принадлежит к древнейшим созданиям человека, рождённым его насущными способностями. В первобытные времена её производство определялось исключительно факторами пользы. Позднее высокоразвитые культуры древности уже заявляли в этой сфере весьма определённые притязания. Экспериментировали не только в технологическом плане, но сознательно обращали внимание на художественную ценность изделия. Совершенствовалось качество черпака, и одновременно росло стремление вырабатывать формы не только в технологическом плане, но сознательно обращали внимание на художественную ценность изделия. Совершенствовалось качество черпака, и одновременно росло стремление выработать формы всё более разнообразные, а оформление наружной поверхности сделать богаче. Так постепенно керамика становится объектом художественного творчества и начинается её яркая история.

Выражение «керамика» следует возводить к греческому обозначению горшечной глины, от которого происходит греческое слово «keramos» - глиняная посуда. Под керамикой, следовательно, понимаются такие изделия, для которых глина, смешанная с полевым шпатом, кварцем или известью, служит главным сырьём. Эти исходные вещества перемешиваются и перерабатываются в массу, которая либо от руки, либо на поворотном круге формуется, а затем обжигается. Глина- это осадочная горная порода с размером частиц мене 0,01 мм, способная образовывать с водой пластичную массу, которая сохраняет придаваемую ей форму. Почти все глинистые минералы – это алюмосиликаты. Каолинит, например, образуется из ортоклаза под действием воды и углекислого газа:

K AL SI O + H O -> H Al Si O + K CO

Получающийся при этом поташ легко вымывается водой, а смесь каолина и кварца образует суглинок. Формулу каолина чаще пишут как совокупность трёх оксидов:

AL O 2SIO 2H O.

Во многих глинистых минералах часть атомов кислорода замещена гидроксильными группами, а место алюминия в кристаллической решётке нередко занимают железо, магний и другие металлы. Именно примесь железа придаёт обычной глине бурый цвет. Общим свойством для всех глинистых минералов является их пластичность в мокром виде, что связано с гидрофильностью – способностью смачиваться водой, притягивая полярные молекулы воды.

 

Использование глинистых материалов.

 

Глины широко применяются в различных отраслях промышленности и как сырьё для получения строительных материалов. Большое количество легкоплавких песчаных глин используется для изготовления черепиц, кирпича. Из глин, дающих при обжиге светлый черепок, изготавливают облицовочные камни, плитки, фарфоровые и фаянсовые изделия. Небольшое количество глин идёт на производство различных цементов. Из некоторых цветных глин получаются строительные красочные пигменты (охра, мумия, умбра). Глины, особенно богатые металлами, используются как руды.

Не все знают, что глинистые материалы сыграли свою роль и в становлении письменности. Для обозначения предметов и количественных данных древние люди использовали пиктограммы (примитивные рисунки). Пиктограммами и клинописью писали на глиняных табличках, которые затем обжигали в печах.

Первые пиктограммы записывались в вертикальных колонках заострённой тростинкой. Значительно ускорило процесс то, что писцы начали писать горизонтальными строками. Это позволило избежать смазывания подписей на глине. Срезом тростинки на сырой глине выдавливали знаки, получая клинописные символы, и поэтому такое письмо получило название клинописи.

Раскопки показывают, что керамические изделия производятся человеком с эпохи неолита (8-е – 3-е тысячелетие до н.э.). первыми керамическими изделиями были строительные материалы: кирпич, плитки, черепица. Хозяйственная посуда – тарелки, горшки, кувшины – требовала более высокого искусства при формовании и обжиге. В 3000 году до н.э. был изобретён гончарный круг. Он позволил повысить производительность труда ремесленников и изготовлять посуду с тонкими стенками. Уже в 2000 году до н.э. две крупные греческие цивилизации – Крит и Микены – имели очень высокий технический и художественный уровень керамического производство. По виду декора этот период называется геометрическим. Закономерность форм подчёркивалась лентообразным ритмическим расположением геометрических мотивов.

Постепенно керамика занимает важное место в изготовлении памятников искусства, сочетающих высокий технический уровень и тонкий художественный вкус.

Виды керамики.

 

В настоящее время керамические материалы делят на грубые и тонкие. Первые характеризуются высокой пористостью и высокой водопоглощаемостью (не ниже 5-10%). К ним относятся: строительный кирпич, терракота, стенная майолика, плитка для пола, черепица. Тонкую керамику, в свою очередь, делят на пористую и плотную. К тонкой пористой керамике относят фаянс, полуфарфор, белую и цветную майолику, а к тонкой плотной керамике – фарфор.

 

Терракота.

 

Терракота – разновидность грубой керамики. Она известна с эпохи неолита, то есть более 5 тыс. лет. Слово «терракота» - итальянское. Его дословный перевод означает «обожжённая земля». Терракота выпускается промышленностью в виде неглазурованных однотонных керамических изделий с пористым черепком красного, коричневого, кремового цветов. Цветной оттенок зависит от условий обжига. Её водопоглощение – от 8% до 10%. Глины для производства терракоты распространены довольно широко. В современном строительстве терракота используется в виде архитектурно-декоративных изделий и применяется для художественной отделки интерьеров, оформления садов, парков, в виде вставок, розеток, барельефов, плиток для стен, садовых дорожек и др.

При обжиге глины в атмосфере углеводородов, образующихся, например, при сжигании смолистых корней хвойных деревьев, можно получить керамические изделия серебристо-чёрных тонов. Этот цвет обусловлен графитом, образующимся при каталитическом разложении углеводородов на поверхности раскалённой глины.

 

Майолика.

 

Майолика близка по свойствам и качеству к терракоте, только в отличие от последней покрыта глазурью. Глазурь придаёт изделию влагонепроницаемость, предохраняет от загрязнений, улучшает внешний вид, повышает прочность. Для майолики доступной и дешёвой является соляная глазурь. Для её нанесения на поверхность изделия в топку раскалённой печи (1040-1180 градусов Цельсия) вводят каменную соль (NaCl) и водяной пар. При этой операции в окислительной атмосфере цвет изделия будет коричнево-жёлтым, а в восстановительной – серым. При соляном глазуровании происходит гидролиз хлорида натрия, и хорошие глазури имеют состав от

Na O 0,5Al O 2,8 SiO до Na O Al O    5,5 SiO

Полноценная глазурь – прозрачное, бесцветное вещество или окрашенное стекловидное покрытие, хорошо растекающееся при нанесении на черепок. Глазурь обеспечивает изделию гладкость поверхности и декоративный эффект. Прочности сцепления глазури с черепком способствует CaO. Он приводит к образованию промежуточного слоя, воспринимающего и гасящего напряжения, возникающее между глазурью и черепком при быстрой смене температур вследствие различных коэффициентов температурного расширения. Поэтому в молярных массах содержание CaO доходит до 37-38%.

Слово «майолика» происходит от названия острова Майорка в Средиземном море – главного центра по экспорту испано-мавританской керамики в Италию.

Майолика широко применялась уж во 2-1-м тысячелетиях до н.э. в Ассиро-Вавилонии, затем в Средней Азии, позднее в Испании и в Италии. В X-XII веках в Киевской Руси майолику использовали для облицовки стен, настилки полов. В наше время она широко применяется для отделки интерьеров общественных и промышленных зданий. Со временем на поверхности майолики появляется сетка волосяных трещинок, что свидетельствует о большом различии коэффициентов температурного расширения глазури и черепка.

Фаянс.

 

До изобретения фарфора фаянс был самым ценным керамическим материалом. От фарфора он отличается большим содержанием глины (до 85%) и характеризуется более высокой пористостью, водопоглощаемостью (до 20%). А также меньшей, по сравнению с фарфором, механической прочностью. Температура обжига фаянса значительно ниже (вплоть до 950 градусов Цельсия), чем температура обжига фарфора. В зависимости от качества глины цвет фаянса изменяется от белого до кремового. По причине высокой пористости фаянсы всегда покрывают глазурью. Введением в состав фаянса массы шамота – алюмосиликатного материала, содержащего 30-45% Al O и 54-70% диоксида кремния SiO   , получают шамотированный фаянс, который обладает повышенной термостойкостью и устойчивостью к ударам. Из него изготавливают ванны, раковины и др.

Слово «фаянс» произошло от названия города Фаэнца (в Северной Италии), в окрестностях которого в XIV-XV веках было широко развито керамическое ремесло. В третьей четверти XVI века, вследствие всеобщего восхищения китайским фарфором, в Фаэнца начинает интенсивно развиваться производство белой майолики (в это время в Европе изделия из майолики называли фаянсом).

Фаянс, производившийся в природе, характеризовался непросвечиваемостью. Персидский фаянс имел хорошо просвечивающий черепок. Он готовился из массы, богатой кварцем, с небольшими добавками остеклённой после обжига глины.

На всех старинных фаянсовых изделиях на глазури имеется сетка мелких трещин. Для коллекционеров сетка трещин служит признаком возраста изделий. Причиной разрыва глазури является склонность фаянса к поглощению влаги и набуханию, вследствие чего объём черепка увеличивается в пределах  0,010,086%.

 

Фарфор.

 

Фарфор – самая благородная керамика. Это материал, состоящий из каолина, глины, кварца и полевого шпата. Характерные признаки: белый цвет, отсутствие пористости, высокая прочность, термическая и химическая стойкость. Различают две основные разновидности фарфора:

1. Твёрдый – с небольшими добавками полевого шпата и поэтому обжигаемый при сравнительно высокой температуре: 1380-1460 градусов Цельсия. Масса классического твёрдого фарфора состоит из 25% кварца, 25% полевого шпата и 50% каолина и глины.

2. Мягкий – с повышенным содержанием полевого шпата, обжигается при температуре 12000-1280 градусов Цельсия. Кроме полевого шпата в качестве плавней используется мрамор, доломит, магнезит, жжёная кость, фосфорит. Глина сообщает фарфоровой массе пластичность, но снижает белизну фарфора. В качестве эталона для оценки белизны фарфора используют свежеосаждённый сульфат бария BaSO . белизна характеризуется интенсивностью рассеивания света, которая регистрируется фотометром.

Впервые фарфор был привезён в Европу из Китая – родины фарфора в XVI веке.

Весь мир пользуется китайской фарфоровой посудой. Расписанные глубоким синим кобальтом чашки, тонкие и прозрачные, со звонким белым черепком, большие и плавные по формам вазы являются предметом обихода людей всех стран. У себя на родине фарфор, наравне с другими видами искусства, также имел и имеет по сей день широчайшее применение. Посуда, бассейны для рыб, табуреты, облицовка для архитектурных сооружений изготовляется в керамических печах Китая, служа многочисленным потребностям человека.

Однако далеко не всем известно, как и когда создавались все эти предметы, в каких условиях и чьими руками они были сделаны. А между тем китайский фарфор, занимающий почётное место в истории китайского искусства и долгое время бывший валютой, монополией и секретом Китая, имеет свою длительную и сложную историю. Это история веков огромного человеческого труда, бесконечных экспериментов и поисков, стремления к совершенству, где тысячи людей оставили следы своих открытий. Своего проникновения в тайны природы, своей близости к её секретам.

Уже в древности китайцы для своих гончарных изделий употребляя сорта высококачественной глины. Однако подлинная заслуга изобретения фарфора принадлежит мастерам средневекового Китая. В эпоху Тан, в период высокого расцвета всех областей китайской духовной жизни, появились изделия из фарфора, получившие быстрое распространение. Фарфор воспевался поэтами, почитался как драгоценность.

Производству фарфора в Китае способствовали богатые залежи необходимых для него материалов: фарфорового камня (естественного соединения полевого шпата и кварца) и местной глины – каолина. Соединение этих двух составных частей даёт необходимую пластичность и сплавляемость. Обработка фарфоровой массы очень сложна. Материалы, прежде, чем смешиваться, должны пройти длительную обработку (дробление – для камня, промывку и длительное вымачивание в воде – для глины). Отформованные изделия подвергаются также длительной (около года) просушке. Роспись красками, покрытые глазурью, куда для придания цвета добавляют различные оксиды металлов, - это также длительный и сложный процесс, требующий великолепного знания особенностей материала, изменения красочного состава после обжига и т.д. расписанные красками фарфоровые изделия заключались в особые капсулы и многократно обжигались при различной температуре, доходящей до 1400 градусов Цельсия. Обжиг производится в течение нескольких дней, после чего печи, представляющие собой целые сооружения. В течение нескольких дней остывали. Однако мастера должны были входить в ещё горячие печи, где закладывались новые партии фарфора. Это краткое перечисление процессов изготовления фарфора далеко не исчерпывает всего длительного, кропотливого и многолетнего труда, который вкладывается в каждое художественное изделие. Каждый из фарфоровых предметов средневекового Китая глубоко продуман, исполнен не как предмет ремесла, а как самостоятельное художественное произведение, выполненное с таким же вдохновением, свободой и смелостью, как произведения живописи этого времени.

Формы танских сосудов округлы, мягки и массивны. Особенно славится в это время белоснежный фарфор, производимый в городе Синчжоу, гладкий и матовый, сохранивший монументальность древних изделий. Многие сосуды этого времени расписывались яркими цветными глазурями, куда примешивались оксиды меди, железа и марганца, дававшие сочные жёлтые, коричневые, зелёные и пурпурные тона. Но особенного разнообразия и благородства фарфор достигает в XI-XIII веках.

Рецептуру европейского фарфора разрабатывал в 1703 году немецкий физик Эренфрид Чирнгауз, который в 1707 году к своим работам привлёк Беттлера. В 1708 году Чирнгауз внезапно умирает, и Беттлер выдаёт себя за изобретателя фарфора. В 1715 году он основывает знаменитую по сей день Мейсенскую фарфоровую фабрику.

Российский состав фарфора был разработан Д.И. Виноградовым в 1746 году. Его производство было налажено на императорском заводе под Петербургом.

 

Гжель.

 

Знаменитая Гжель – родина русского народного фарфора – расположена на обочине Касимовского тракта в 60 км от Москвы. Одно из самых ранних письменных упоминаний о Гжели относится к 1328 году. Это духовная грамота – завещание московского князя Ивана Калиты, по которому он отписывает Гжель старшему сыну Семёну: «Собирался тогда князь в Золотую Орду, не зная, быть ли живу, и путь его лежал по Большому Касимовскому тракту мимо Гжели…» А в 1663 году в Гжели были обнаружены удивительные глины, когда царь Алексей Михайлович издал указ «О приискании для аптекарских и алхимических сосудов». С 1710 года Гжельская волость была приписана к Аптекарскому приказу «для дела алхимической посуды».

При Петре I гжельские глины брались для изготовления кирпича и керамических плиток, а середины XVIII века гжельские глины были признаны пригодными для изготовления фарфора.

Сначала гжель была гончарной. Славились и гжельская майолика с росписью по сырой необожжённой эмали. Хранят и сейчас сочность красок расписанные жёлтым, зелёным, фиолетовым по белой эмали молочники, кувшины, бражины, квасники. Произведения народных мастеров отличались тонким мастерством, безупречным вкусом. На смену майолике пришёл полуфаянс. Посуда, изготовленная из белой керамической массы была толстостенная, тяжёлая.

Первая половина XIX века – время расцвета фарфорового производства Гжели. М.В. Ломоносов писал о высоком качестве гжельских глин. Исследовал эти глины и создатель русского фарфора Д.И. Виноградов, выбрав две из них, «которые годны быть к порцеллиновому делу», а именно – глину песчанку-чернозёмку и глину мыловку-жировку белую. Гжельскую глину вводили в фарфоровую массу, приготовленную по рецепту Д.И. Виноградова, и она придавала фарфору синеватый или же тёплый, чуть желтоватый оттенок, что выгодно отличало его от чисто белого холодного цвета европейского фарфора.

С тех пор и пошла по всей Руси слава о Гжельском фарфоре.

В те времена почти половина всех фарфоровых предприятий России были сосредоточены в Гжели, где выпускались чудесные изделия.

«Кобальт», или «шмальта», - это молотое стекло синего цвета, к которому во время плавки было добавлено соединение кобальта. Так возникла традиция гжельского фарфора, где синие травы и цветы то сплошь заполняют белый фон, то гибкой линией оплетают изделие, подчёркивая его круглую форму.

Литейный цех. Здесь в гипсовые формы заливается глиняный раствор, а когда гипс впитает влагу, будущее изделие осторожно вынимают, зачищают швы и подвергают «сушильному» обжигу при температуре 900 градусов Цельсия. После «сушильного обжига фарфор становится более прочным, но ещё сохраняет пористость. Теперь изделие направляют в живописный цех, где на матовые фарфоровые стенки наносят рисунок. Ручная роспись отличает гжельские фарфор от изделий других промышленных предприятий. Краситель – жидкоразведённый оксид кобальта (III) тёмно-серого цвета. Но вот расписанное изделие покрывают глазурью, окуная его в смесь из мелкомолотых стеклянных фракций и воды. Наступает время второго, окончательного обжига при температуре 1350 градусов Цельсия. При такой высокой температуре в изделии протекают сложные физико-химические процессы с образованием стекловидного расплава. Оксид кобальта (III) переходит в оксид кобальта (II), и вместо чёрного рисунка возникает сапфировое свечение кобальта с целой гаммой оттенков нарядного синего цвета, который не тускнеет и через сотни лет. И вот из горна выходит готовый фарфор со звонким белым черепком, с блестящей стекловидной поверхностью, украшенный росписью голубых тонов.

Для подглазурной окраски фарфора применяют оксид кобальта в смеси с полевым шпатом и глазурью.

Для получения художественных красок применяют синий кобальт (синь Тенара) – искусственный минеральный пигмент синего цвета, состоящий из смеси алюмината кобальта и оксида алюминия (CoAl O и Al O ). Получают синий кобальт при прокаливании обезвоженной смеси солей алюминия и кобальта с добавкой для улучшения цвета солей цинка и ортофосфорной кислоты при температуре 1200-1250градусов Цельсия. «Кобальтовые цветы» - это минерал эритрин Co (AlO ) * 8H O, представляющий собой скопление моноклинных кристалликов, ярко окрашенных в розово-красный цвет с перламутровым отливом. Содержит 37,5% CoO.

 

Заключение.

 

Я считаю свой реферат актуальным, потому что и в наше время продолжает процветать искусство. С каждым годом техника совершенствуется, и получаются новые произведения искусства.

Мы обязаны знать о том, что было до нас, как создавался тот или иной предмет искусства, потому что это очень интересно – знать историю.

Вокруг нас находится огромное количество различных предметов, которые имеют каждый свою историю, и техника их создания дошла до наших дней.

Придя в картинную галерею, мы просто смотрим на рисунки. Они могут нам нравится или нет, и мы даже не можем представить себе какую кропотливую работу пришлось проделать автору для того, чтобы мы могли видеть его шедевр и чтобы этот он сохранился в течение долгого времени и старания не прошли бы даром.

Первоначально можно подумать, что химия и искусство абсолютно не взаимосвязаны, но отнюдь это не так.

Благодаря химическим исследованиям учёным удалось установить, какой техникой нужно пользоваться для создания того или иного произведения искусства для того, чтобы он сохранился до наших дней и более.

 

Использованные источники:

Литература:

 

1. Н. В. Ширшина «Химия для гуманитарных классов», издательство «Учитель», Волгоград, 2003 год.

 

Сайты:

 

2. http://www.yukimori.ru/item.php?sn=MK434312&id=12

 

3. http://www.yukimori.ru/item.php?sn=MK181452&id=12

 

4. http://www.yukimori.ru/item.php?sn=MK200403&id=12

 

5. http://www.kolizei-podarki.ru/engl_porcelain/porcelain_11.jpg http://www.kolizei-podarki.ru/engl_porcelain/porcelain_14.jpg

 

6. http://show.mybells.ru/inc/bigimage.php?name=../promysly/bells/yar141.jpg

7. http://show.mybells.ru/inc/bigimage.php?name=../promysly/bells/maiolika81.jpg

 

8. http://www.ferghana.ru/archive/032.html