Керамика. Характеристика. Свойства

    План.

1. Понятие. ……………………………………………………..3
2. История. ……………………………………………………..5
3. Характеристика основных видов. …………………………7
4. Структура. …………………………………………………..14
5. Архитектурно - строительная керамика. …………………16

Вывод………………………………………………………….21

Литература…………………………………………………….22

1. Понятие.

    В незапамятные времена, узнав свойства глины, человек стал гончаром и строителем.

    Вначале развилось гончарное ремесло. Когда  оно возникло, трудно сказать. Утверждают, что изготовление глиняной посуды старо, как мир... Если же быть более точным, то можно предположить, что давность первых гончарных изделий исчисляется примерно 10—12 тысячами лет. Глина оказалась прекрасным легко доступным сырьем. Ее можно было формировать и обжигать даже в примитивных очагах. Опытные руки гончара делали из глины прекрасные художественные произведения искусства — кувшины, вазы, чашки, миски, которые после обжига расписывали красками.

    Особенно  славились изделия из гончарной  глины в Древней Греции. Они  очень ценятся и в наше время. Так, например, в 70-х годах двадцатого века нью-йоркский музей «Метрополитен» приобрел за огромную сумму красную фигурную древнегреческую чашу, называемую «ратером», т.е. сосудом для смешивания вина с водой. Возраст чаши, по определению специалистов-искусствоведов, приблизительно 2500 лет. Эта чаша обладает высокохудожественными достоинствами. Кстати, искусство изготовления изделий из гончарной глины в Древней Греции называли «керамейя». 

      Несколько позднее за глину  взялись строители. Керамические  материалы — самые древние  из всех искусственных каменных материалов. Это подтверждают раскопки таких древних городов Месопотамии, как Вавилон и Ниневия, а ведь с этими городами у нас связано представление о глубокой древности. Что же показали эти раскопки? Они показали, что основным строительным материалом того времени был кирпич, изготовленный из глины. Недаром арабы называют Месопотамию страной глин. Возраст керамического кирпича как строительного материала более 5000 лет. Глиняный красный кирпич применяли не только в странах Ближнего Востока, но и в других местах земного шара. Можно напомнить, что дворцы и храмы в Европе и Азии строили из него. Из него построены многие сооружения прошлых веков, например Римский акведук, Великая Китайская стена.

    С годами полученные в результате обжига глины или близкие к ней виды сырья, материалы и изделия назвали собирательным термином «керамика» (от древнегреческого слова «керамос» — обожженная глина). «Керамика» обозначает изделия из смесей глин, песка и других природных материалов. После приготовления смеси придается нужная форма, после чего заготовки обжигаются при высокой температуре.

    Правда, первоначальные понятия «керамики», «керамиковые изделия» имели более  узкое значение. В то время так  называли посуду, вазы и другие изделия  из гончарной глины. Постепенно их ассортимент расширился, причем значительное внимание было уделено керамическим изделиям для нужд строительства, в частности кирпичу и черепице.

    Спрос на керамические изделия возрастал. Так возникла керамическая промышленность.

    В настоящее время «керамика» распространенное и широко используемое понятие. Словом «керамика» обозначаются изделия из смесей глин, песка и других природных материалов. В повседневной жизни нас окружает целый ряд керамических изделий, это:

    -  посуда (тарелки, чашки),

    -   сантехнические изделия (умывальник, биде, унитаз),

    - строительные изделия (кирпич, черепица, керамическая плитка, керамогранит и т. д.).

    Керамика  — это и один из самых современных  и передовых материалов: специальные  керамические материалы получают все  более широкое распространение в электронной промышленности, машиностроении, ядерной энергетике, химической промышленности и т. д.

2. История.

    Керамика  известна с глубокой древности и  является, возможно, первым созданным  человеком материалом. Время появления керамики относят к эпохе мезолита и неолита.

    Отдельные виды керамики формировались постепенно по мере совершенствования производственных процессов, в зависимости от свойств  сырья и получаемых условий обработки.

    Исторически керамические изделия были твёрдыми, пористыми и хрупкими.

    В каждой стране, в каждой культуре существовали свои особые гончарные массы, техники  глазурования и росписи. Производство керамических изделий из обожженной цветной глины с крупнопористым черепком, покрытых глазурью, существовало уже несколько тысячелетий назад в Египте, Вавилоне и других странах Древнего Востока. В средневековье данная техника проникла из стран Средней, Центральной и Передней Азии в Европу.

    Египтяне  раньше других народов средиземного бассейна развили свою керамику. Одним из древнейших производств в Египте было гончарное: глиняные горшки из грубой, плохо перемешенной глины.

    Древнейшие  египетские кирпичи, желтого цвета, найдены в пирамидах Мемфиса; они высушены на солнце, но все-таки хорошо сохранились. Кроме них, были черные кирпичи из смеси глины с рубленой соломой. Обоженые кирпичи появились около 2800 лет до нашей эры. Позднее на кирпичах для пирамид выдавливалось рельефом имя фараона посредством деревянного штампа. Цвет керамики зависел от сорта глины, облицовки (ангоба) и обжига. Для ее изготовления употребляли глину в основном двух сортов: коричнево-серого цвета, с довольно большим количеством примесей (органических, железистых и песка), которая при обжиге приобретала коричнево-красный цвет, и серую известковую почти без органических примесей, приобретающую после обжига разные оттенки серого цвета, бурую и желтоватую окраску. Первый сорт глины встречается повсюду в долине и Дельте Нила, второй –

лишь  в немногих местах, прежде всего  в современных центрах гончарного производства - в Кенне и Белласе.

    Изготовление  фарфора в Китае и Европе.

    Фарфор  изобрели китайцы. Для англоязычного  населения земли фарфор и Китай  – близнецы братья. Можно сказать, что фарфор является вершиной традиционного  прикладного искусства Китая.

    Более тысячи лет назад в Китае пили из нефритовых чашек. Они были очень  дороги. После долгих лет поисков  и многих неудач китайские гончары  сделали материал, который превзошел  нефрит своими качествами, оказался доступнее  и легче в обработке. Это был  фарфор. Еще долго его называли «подражание нефриту». «Китайский секрет», во многом, был секретом сырья. В провинции Цзянси оказались огромные запасы «фарфорового камня», горной породы, состоящей из слюды. Фарфоровую массу делали из брикетированного порошка «фарфорового камня» и каолина, придававшего изделию белизну. Массу «вылеживали» не один десяток лет, чтобы она приобрела пластичность.

    Первыми известными изделиями из китайского фарфора были стройные вытянутые  сосуды с полированной поверхностью, голубые и особенно ценные бледно-зеленые вазы с рельефным орнаментом, которые в Европе получили название селадон.

     3. Характеристика основных видов. 

    Виды  керамики - фарфор, фаянс, майолика.

    Если  история создания первого керамического  сосуда восстанавливается нами по материалам археологических исследований, то история самого распространенного вида керамики - фарфора - известна достаточно хорошо. Фарфор - изобретение древних китайцев. Древнейшая его разновидность (протофарфор) был известен в Поднебесной уже задолго до н. э. В некоторых источниках указывают даже год его изобретения – 1258 лет до н. э.

    Традиционный  китайский и японский фарфор тысячелетиями  не менял своих форм. Чаша и блюдо  оставались основой различных стилевых украшений.

    Фарфор, в тонком слое просвечивающийся, непроницаемый для воды и газа, звонкий и без пор.

    Фарфор  обладает высокой механической прочностью, химической и термической стойкостью, электроизоляционными свойствами и  применяется для изготовления высококачественной посуды, художественно-декоративных и санитарно-технических изделий, электра и радиотехнических деталей, коррозионностойких аппаратов химической технологии, низкочастотных изоляторов и т. д.

    Фарфор  обычно получают высокотемпературным  обжигом тонкодисперсной смеси  каолина, полевого шпата, кварца и пластичной глины (такой фарфор называется полевошпатовым). Термин фарфор в англоязычной литературе часто применяется и к технической керамике: цирконовый, глинозёмный, литиевый, борнокальциевый и др. фарфор, что отражает высокую плотность соответствующего специального керамического материала.

    Фарфор  также различают в зависимости  от состава фарфоровой массы на мягкий и твёрдый. Мягкий фарфор отличается от твердого не твердостью, а тем, что  при обжиге мягкого фарфора образуется больше жидкой фазы, чем при обжиге твердого, и поэтому более велика опасность деформации заготовки при обжиге.

    Твёрдый фарфор богаче глинозёмом и беднее флюсами. Для получения необходимой  просвечиваемости и плотности он требует более высокой температуры  обжига (до 1450 °C). Мягкий фарфор более разнообразен по химическому составу. Температура обжига достигает до 1300 °C. Мягкий фарфор используется преимущественно для изготовления художественных изделий, а твёрдый обычно в технике (электроизоляторы) и в повседневном обиходе (посуда).

    Одним из видов мягкого фарфора является костяной фарфор, в состав которого входит до 50 % костяной золы, а также  кварц, каолини т. д., и который  отличается особой белизной и просвечиваемостью.

    Фарфор  покрывают глазурью или без глазури  — бисквитный фарфор.

    Фарфор  сегодня расписывается несколькими  способами: подглазурной росписью и  внутриглазурной росписью фарфора  с высокотемпературным обжигом  и надглазурной росписью при низкотемпературном обжиге фарфора. При подглазурном расписывании фарфора краски наносятся прямо на бисквитный фарфор. Затем фарфоровое изделие покрывается прозрачной глазурью.

    Надглазурная  роспись фарфора с высокотемпературным  и низкотемпературным обжигом подразумевает  нанесение красок на уже обожженную глазурованную поверхность фарфорового  изделия.

    Обжиг высокотемпературных надглазурных фарфоровых красок (или внутриглазурных  красок, как их еще называют) проходит при 1200- 1350 С. При этой температуре  краска въедается в глазурь и  в дальнейшем лучше противостоит механическому и химическому  воздействию кислых пищевых продуктов и алкоголя. При этом методе росписи фарфора используется намного более богатый набор красок.

Среди красок для росписи фарфора особо  выделяется группа красок, приготовленных с использованием благородных металлов. Наиболее распространены краски с использованием золота, реже используются серебряная и платиновая краска. Чаще всего используются надглазурные золотые краски для низкотемпературного обжига фарфора, хотя существуют и внутриглазурные золотые краски.

    Фарфор  расписывают матовой или блестящей позолотой. В обоих случаях это вязкая черная или коричневая жидкость, содержащая 8 - 12% золота для блестящей позолоты фарфора или 18 - 52% мелкой золотой пыли и химически растворенного золота для матовой позолоты фарфора. Во время обжига фарфора блестящая позолота начинает сверкать и в дальнейшем не требует дополнительной обработки. Матовая позолота после обжига фарфора остается матовой и полируется стекловолокном из пластика или морского песка, агатовым "карандашом". Толщина матовой позолоты фарфора в 6 раз больше, чем толщина блестящей позолоты фарфора, и, таким образом, матовая позолота фарфора более декоративна и устойчива. Кроме золота, матовая золотая краска содержит и другие благородные металлы, которые добавляют оттенок краске.

    Кроме чисто глиняных изделий и утонченного  фарфора существуют и другие виды керамики. Ближе к глинам по технике  изготовления располагается майолика. Так называют изделия из цветной  обожженной глины, крупнопористые внутри, а сверху покрытые двумя слоями глазури. На нижний слой непрозрачной глазури с содержанием олова ангобами наносили узор, а сверху его защищали другим слоем из блестящей свинцовой глазури. Обжигали живопись на майолике при низкой температуре, что позволяло сохранять интенсивность красок.

    В Европу майолика пришла через посредство арабских торговцев. Потому, возможно, и получила сове название от острова Майорка - главного центра по экспорту испано-мавританской керамики в Италии. Расцвет европейской майолики приходится на XV- XVII века. В Италии появляется множество керамических центров: Фаэнца, Кафаджоло, Урбино, Кастельдуранте. В  Украине майолика становится известной в XVII веке. Из нее изготавливают изразцы, архитектурный декор (Москва, Ярославль). В XVIII веке становится известной майолика Гжели.

    Белую майолику, изготовленную в крупнейшем керамическом центре Италии, часто  называли фаянсом. Однако подлинный  фаянс, называемый специалистами «тонким  фаянсом», рождается в Англии во второй половине 18 века. При изготовлении фаянса в белую глину примешивают известь. В итоге получается белое пористое изделие, которое сверху покрывают белой глазурью. В зависимости от содержания извести различают «мягкий тонкий фаянс» (с высоким содержанием извести), «средний тонкий фаянс» (со средним содержанием извести), и «твердый тонкий фаянс» (практически совсем без извести). Последний вид фаянса по виду и крепости очень напоминает фарфор или изделие из так называемой «каменной массы».

    «Каменную массу» в качестве материала для  керамики начали применять в 16 веке в Германии. Здесь глину разных сортов смешивали с различными измельченными минералами (полевым шпатом, кварцем и т.д.). Обжигая изделие при температуре 1200 - 1280е С получали очень твердую («каменную») массу, которая при формовке давала почти непористую поверхность. В самой Германии изделия из каменной массы делали белыми, в Голландии - красными, в Англии - голубыми.

    Чёрно - лощёная керамика

    Одним из старейших приёмов украшения  посуды является лощение. При «лощении»,поверхность  изделия наигрывают до   зеркального   блеска камнем-голышом, косточкой, стальной ложкой, стеклянным пузырьком. Так покрывают часть либо всю поверхность сосуда, не совсем высохшего, ещё не обожжённого. Одновременно лощение уплотняет поверхность черепка, делает его менее водопроницаемым и более прочным. При этом верхний слой глины уплотняется, становится более прочным и меньше пропускает воду. Этот легкий способ в старину даже заменял более трудоемкое глазурирование.

    Существует  краснолощеная и чёрнолощеная керамика. Первая – естественного цвета красной гончарной глины. Вторая – задымлённая, обожжённая в коптящем пламени без доступа кислорода. В самом конце обжига в гончарный горн клали смолистые сосновые дрова, ненужное тряпьё, сырой навоз и траву - словом всё, от чего возникал густой чёрный дым. После томления сосуды получали глубокий чёрный цвет. На бархатистом чёрном фоне узоры отливали синеватым стальным блеском, за что такую посуду в народе прозвали «синюшками».

    Также чёрную керамику ещё называют томлёной или морёной. Этот древний тип  гончарства распространён в разных районах России и сохранился до наших дней. Чернолощёная керамика известна на территории Москвы с 3  века нашей эры (Дьяковская культура). Широкое распространение такая керамика получила, начиная с 17 века

    Задымливание  применялось с 7 века. В документах Великого княжества Литовского печные горшки, обработанные данным способом, упоминаются под названием «dymezi». Задымливание производилось при окончании обжига. В топку подбрасывали дрова – «смоляки» и ждали, чтобы от них пошёл дым, после чего сооружение герметизировали. Затем горн засыпали землёй, устье закрывали заслонкой и замазывали глиной. Через сутки посуду доставали. Она имела чёрный с синеватым отливом цвет, её называли «синяй», реже «чёрнай».

    Эта технология применялась в сочетании с лощением и в начале 20 века. Говорили, что «синяя» посуда лучше, чем обварная или глазурованная. Эту посуду изготавливали специально к еврейскому празднику «Песах», т.к. евреи не употребляли по религиозным соображениям обварную и глазурованную керамику.

    Также эта техники называлась – техникой Букеро. При помощи её поверхность  керамических изделий приобретает  чёрный и блестящий цвет, была усовершенствована  этруссами. Изделия отличаются особой элегантностью.

    Лощение производилось в Погосте-Загородском на Пинщине, применялось чаще всего для кухонной посуды. Оно производилось на подсушенной поверхности изделий. В качестве лощила местные ремесленники употребляли обычный кремень – «крамушку». Пользовались сплошным и орнаментальным лощением в виде разнообразных узоров («ёлачак», «пасачак»). В 15-18 вв. московские гончары виртуозно выполняли чёрную посуду – крупные кувшины, фляги, бочонки на ножках, украшенные наряду с лощением рельефным и тисненым орнаментом.

    В ряде районов Ярославской, Московской, Калужской губерний сохранилась традиция изготовления чернолощённой посуды, которую вытягивали в одних местах на ножных, в других – на ручных гончарных кругах, украшали бороздками, несложной гравировкой прямо на станке с помощью штампиков из дерева, глины, металла. Удивляют гармония пропорций, пластическая завершённость и ясность форм этих простых предметов: кувшинов для масла, молока, корчаг для кваса, крынок, разных размеров горшков для каши, сметаны, рукомоек и т.д. Такая гончарная посуда бытовала в Псковской, Новгородской, Тверской и других губерниях. В экспозиции Брестского художественного музея чёрнолощеная керамика представлена в работах. Можно добиться эффекта задымления применяя при обжиге активированный уголь.

    Материалом  для изготовления чёрно – лощеного изделия является глина. Любая глина бывает двух видов:  Глина бывает разных видов и оттенков. Порошкообразная, может быть в виде готового глиняного теста, существует тощая, с большой примесью песка и жирная, с недостаточным его количеством. Оттенки глины при обжиге так же меняют свой цвет. Прочность обожженных изделий также сильно отличается. Сейчас наиболее распространена голубая глина, у неё хорошие свойства, состав, с ней проще работать. Для отливки по гипсовым формам лучше выбирать глину - порошок, она отлична как шликер. Иногда в состав такой глины входит стекло, что увеличивает прочность изделия, но значительно ухудшает её свойства.

     4. Структура.

    При нагревании керамическая масса постепенно переходит в жидкое состояние. Керамический расплав состоит из большого количества простых и сложных соединений.

    При охлаждении керамического расплава наиболее характерным процессом  является кристаллизация, которая проявляется  в выпадении первых сравнительно чистых от примесей кристаллов и их последующем росте.

    В результате отвердевания расплава образуется микроконгломерат, в котором кристаллические зерна муллита, кремнезема разных модификаций, других видов веществ, кристаллизующихся при остывании (в основном алюмосиликатов), сцементированы аморфной массой отвердевшего расплава. Поскольку на более ранней технологической стадии расплав был или мог быть объединен с огнеупорным заполнителем, образовавшийся микроконгломерат — вяжущее вещество — окаймляет отдельные зерна заполнителя и размещается в межзерновых пустотах.

    Сформировавшиеся микроструктуры керамического вяжущего вещества, подобно вяжущему безобжиговых конгломератов, представлены стекломассой и кристаллическими фазами, которые цементируют остальную массу частиц изделия. При обжиге под вакуумом электротехнического фарфора была установлена изотропная кайма толщиной 0,5—1 мкм, окружавшая все зерна кварца. Кристаллическая фаза представлена муллитом и другими новообразованиями, а также свободными кремнеземом в различных его аллотропических видоизменениях, некоторыми оксидами в кристаллическом состоянии, не вступившими в химическое взаимодействие во время термической обработки сырья. Стекловатая, аморфная фаза (переохлажденная жидкость) вяжущей части представлена в микроструктуре легкоплавкими компонентами, которые не успели выкристаллизоваться при заданной скорости остывания расплава. Если микроструктуру керамики рассматривать на атомно-молекулярном уровне, то ее можно охарактеризовать как комбинацию атомов металла с атомами неметалла, чаще всего с кислородом. Как отмечает Д. Гальман, относительно большие атомы кислорода образуют матрицу, в которой маленькие атомы металлов (А1, Mg, Si и др.) помещаются в промежутках между ними, причем в кристаллах керамики превалируют ионные и в несколько меньшей мере — ковалентные связи. Эти прочные связи предопределяют прочность и стабильность, химическую стойкость и долговечность керамических материалов, что обусловлено, в частности, их высокоокисленным составом, т. е. большим содержанием кислорода.

    Микроструктура  керамики далека от совершенства, так как в кристаллических решетках имеются дефекты в виде вакансий или пор атомного размера, дефекты по границам контакта между кристаллами, деформации и поры, поэтому прочность керамики значительно уступает прочности идеальных кристаллов. Однако в целом керамика обладает комплексом высоких качественных показателей, который согласуется с определенным фазовым соотношением стекла и кристаллов, особенно при оптимальной структуре.

     5. Архитектурно - строительная керамика.

    Строительная  керамика – самый древний, но и самый молодой строительный материал. В европейских странах строительство из кирпича имеет многовековую историю. Архитекторы умело использовали физико-механические свойства кирпича, применяя его в высотных для того времени зданиях сложной формы. Декоративные свойства строительной керамики, умелое чередование повторяющихся фрагментов позволили архитекторам добиться неповторимости отделки фасадов, решения оконных и дверных проемов.

    Ныне керамика широко используется в интерьере в виде декоративных перегородок, решеток. Появляются понятия «керамопластика» и «кераможивопись». Из керамических кирпичей изготовляют камины. Украшениями служат и керамические рельефы, орнаментальные и тематические панно, декоративные вазы, чаши, сосуды, цветочные горшки, используемые как в виде отдельных изделий, так и в композициях, которые создают особый настрой и уют. Немалой популярностью пользуются разные по форме и размеру вазы, настенная керамика – декоративные блюда, пласты, тарелки. При умелом подборе такого рода керамических предметов они неплохо вписываются в интерьер и дополняют его.

       Важнейшим компонентом дизайна  является керамическая плитка. Она  служит одним из определяющих элементов не только интерьера, но и городской архитектуры. Отличные технические характеристики этого фактурного и выразительного материала позволяют использовать его даже в самых сложных условиях эксплуатации.

       Использование керамических глазурованных плиток в жилых зданиях обусловливается не только повышением гигиеничности и эстетических качеств, но также пожарной безопасностью. Облицовка керамической плиткой интерьеров общественных зданий отвечает обязательным функциональным требованиям по огнестойкости и легкости уборки. Последнее качество особенно важно в промышленных и больничных зданиях, где отделка должна выдерживать применение различных химических реагентов.

    Керамические  облицовочные изделия на протяжении многих веков широко использовались для защитно-декоративной отделки  на фасадах и в интерьерах. Появившись в Египте и Вавилоне на заре цивилизации, они стали важнейшими элементами декоративного украшения зданий. Современная облицовочная керамика ведет свое происхождение от древнегреческих присланных плит, майоликовых изделий Италии и изразцов Древней Руси.

       В Украине в настоящее время намечается значительное увеличение малоэтажного (главным образом одно - и двухэтажного) домостроения.

    Растущие  объемы коттеджного и офисного строительства, появление на строительном рынке  современных отделочных материалов привели к существенному улучшению архитектурных решений. При современных повышенных требованиях к архитектурному облику и тепловой защите зданий керамический кирпич и камни остаются основными конструкционными материалами, лучшими в экологическом, теплозащитном и декоративном отношении.