Настоящее мастерство керамиста проявляется не только в процессе лепки из глины, но и при последующем обжиге керамики. Глина – пластичный материал, в котором содержится большое количество влаги. Чтобы изделие приняло окончательный вид, расцветку, стало обладать необходимой прочностью и водонепроницаемостью, его нужно обжечь.
Сам процесс обжига представляет собой высокотемпературную обработку, при которой частички глиняных масс сплавляются между собой, образуя монолит.
Подобное явление встречается в природе. Во время извержения вулкана горные породы, доведенные до жидкого состояния лавы, меняют свою структуру, в результате чего образуются более прочные монолиты.
Глина по своим свойствам отличается от магматических пород, однако и керамисту не нужно достигать таких высоких температур, как в жерле вулкана. Обжигу подвергаются не только глинистые массы, но и глазури, а также некоторые краски. Дело в том, что эти краски, как и глазури, имеют схожий с глиной состав, поэтому в большинстве случаев обжигаются в один этап.
Технология обжига зависит от свойств используемых материалов. Каждый из них имеет свою температуру обжига, длительность выдержки и рекомендуемую скорость остывания. Эти параметры диктуются тем, что вещества в процессе обжига должны претерпеть сложные физико-химические преобразования, причем в процессе термообработки необходимо, чтобы все выделившиеся газы постепенно вышли из толщи материала через естественные поры.
Виды обжига
Процесс обжига керамического изделия зачастую приходится повторять не один раз. В зависимости от того, каких результатов хочет получить мастер и с каким материалом он работает, используются разные схемы. Всего принято выделять три вида обжига:
- Утильный обжиг (первый).
- Политой обжиг (второй).
- Декоративный обжиг (надглазурный — третий).
Схемы отличаются друг от друга комбинацией и числом обжигов, а также такими параметрами, как:
- максимальная температура;
- скорость повышения температуры;
- время выдержки;
- скорость понижения температуры.
Утильный обжиг используется для того, чтобы подсохшая глина изделия приняла свою форму, но при этом оставалась достаточно пористой. Такая глина может пропускать влагу. Это важное условие для глазурования, так как глазурь хорошо скрепляется с пористой поверхностью. Обычно утильный обжиг проводят при более низкой температуре, чем поливной, однако встречаются материалы, требующие высокой температуры для первого обжига.
Политой или поливной обжиг должен придать черепку конечную прочность и водонепроницаемость. Помимо этого, он служит для обжига глазурей и подглазурных красок. По этой причине мастер должен так подобрать глазурь, чтобы параметры ее термообработки были близки к параметрам обжига самой глины. В процессе поливного обжига формируется цвет изделия. Его определяют оксиды в составе глазурей, а также различные красящие пигменты.
Наиболее популярные схемы обжига содержат в себе два этапа: первый и второй обжиг. Некоторые материалы не требуют дополнительного обжига, поэтому можно реализовать одноэтапную схему. При желании декорировать изделие надглазурными красками приходится использовать третий, декоративный обжиг. Его также, как и второй часто называют глазурным.
Общая теория обжига керамики
Изделие из глины приобретает конечный внешний вид после окончания всех этапов обжига. В это время глина затвердевает и спекается, глазури и надглазурные краски застывают. В процессе любого обжига происходит нагревание керамики, спекание глины и охлаждение. Секреты рецептов сводятся к тому, чтобы выбрать наиболее оптимальную скорость обжига, чтобы газы успели выйти из материала в пространство печи.
Расчет параметров достаточно сложен, так как для этого необходимо обладать специальными знаниями относительно всех происходящих при высокой температуре процессов. Именно поэтому керамисты пользуются разработанными и проверенными на практике схемами.
Каждая такая схема составляется для конкретного материала. Обычно керамика спекается в диапазоне температур до 950 до 1450 градусов. В промышленном производстве используются специальные печи, снабженные автоматикой. В них нагревание и охлаждение происходит по заранее запрограммированному алгоритму. К таким типам печей относят туннельные печи и горны. Художественная керамика обжигается именно в горнах.
Обжиг, проходящий при температуре ниже 1000 градусов, называют низкотемпературным. В промышленных печах его продолжительность может варьироваться от 2 до 40 часов. В домашних условиях керамисты пользуются небольшими муфельными печами. Так как приобрести такую печь проблематично, да и стоит она немалых денег, многие умельцы сами изготавливают ее из обычной электроплитки. Печи кустарного производства позволяют достигать температур в 950 градусов. Заметим, что не для каждого вида керамики подходит такое устройство.
Если рассматривать процесс обжига более детально, то можно выделить четыре основных этапа.
- Первый этап характеризуется начальным нагревом. Физико-химические процессы начинают происходить уже при температуре около 150 градусов. Из толщи материала начинает испаряться влага, так как при сушке вся она выйти не может. На данном этапе важно не превышать рекомендуемую скорость нагрева. В противном случае могут возникать локальные деформации, связанные с тем, что вода, не успевая выйти на поверхность, начнет нагреваться и расширяться внутри черепка.
- Второй этап ограничен температурами 150 и 500 градусов. Часть влаги после испарения остается в виде «связанной» воды. Так называют воду, которая вступает в химическую связь с самой глиной. После удаления связанной воды черепок меняет оттенок цвета, становясь более темным.
- Третий этап обжига имеет условные верхние границы. Среднее значение максимальной температуры составляет 900 градусов. Цвет керамических изделий меняется от темно-красного до ярко-вишневого. При значениях 700, 800 и 900 градусов происходит изменение окраски.
- На четвертом этапе печь нагревает керамику до максимальной температуры, указанной в схеме. При температуре 1100 градусов керамика приобретает темно-оранжевый оттенок, а при 1300 наблюдается «белое каление». Таким образом, чем ближе температура приближается к значению 1400 градусов, тем более светлыми становятся черепки.
После финальной выдержки печь отключают, но дверцу при этом не открывают. Ей дают остыть до температуры 150-200 градусов. Затем приоткрывают дверцы или отверстия для вентиляции. Извлекают обожженное изделие только после того, как оно полностью остынет. Как было указано выше, разные виды керамики могут требовать применения разных схем обжига, то есть одним обжигом не обойтись. Может потребоваться два, три, а иногда даже больше циклов. Как правило, многократному обжигу подвергаются элементы художественной керамики
Что такое надглазурная живопись
Роспись готовых глазурованных изделий стала популярной в Европе со времен появления белого фаянса и фарфора. Русский фарфор получил мировую славу и стал развиваться в виде отдельной отрасли, во многом благодаря заслугам Д.И. Виноградова, русского химика и сотоварища М.В. Ломоносова. В России даже были открыты школы живописи по фарфору, который выступал в качестве подходящего объемного фона для живописи.
Роспись по фарфору и фаянсу требует от мастера определенных знаний, опыта и умений. На первый взгляд может показаться, что небольшой размер полотен должен облегчать работу мастера. Тем не менее, связь красок с материалом и зависимость технологии росписи от формы изделия усложняют весь процесс.
Начинающие керамисты могут ошибиться с оттенком, так как надглазурные краски после обжига меняют цвет.
Порой они под действием соблазна расписывают фарфор, покрывая красками все белое пространство. На самом деле, белая керамика прекрасна сама по себе, поэтому если оставлять неокрашенные участки, то можно получить оригинальные композиции. Полностью покрытая краской керамика, даже если к ней приложил руку настоящий художник, уводит наблюдателя от всех прелестей самого материала. Становится непонятно, зачем картину нужно было писать именно на фарфоре, а не использовать для этого более доступные основы.
Технология надглазурного обжига
Декоративный обжиг требуется далеко не каждому виду керамики. Чаще всего такой вид термообработки применяют к «белью», то есть белому тонкому фарфору. Надглазурные краски по фарфору при добавлении флюсов приплавляются к поверхности декоративным обжигом, который ведется при температуре 800-900 градусов. Точное значение температурного параметра зависит от краски. Встречаются материалы, требующие более низкотемпературного обжига. Многослойная покраска при создании уникальных художественных шедевров может потребовать второго или третьего декоративного обжига. Если учесть, что до этого выполнялся утильный и поливной (глазурный), то всего насчитывается пять циклов.
Надглазурные краски требуют окислительной среды. Изделия необходимо изолировать от прямого воздействия пламени. Наиболее подходящим устройством для обжига является муфельная печь, поэтому надглазурные краски иногда называют муфельными. Оптимальным выбором муфельной печи будет печь периодического действия.
Но устройства непрерывного действия считаются более экономичными. Не вдаваясь в подробности строения и работы муфельной печи, отметим, что при декоративном обжиге нескольких изделий необходимо соблюдать, чтобы каждое из них соответствовало единой технологии нагрева, выдержки и охлаждения. На эти параметры оказывают влияние не только сами краски, но и способ их нанесения.
Предельная температура обжига варьируется от 650 до 900 градусов. Основное условие завершения процесса – вплавление краски в глазурь. Если глазурь позволяет, то декоративный обжиг проводят при более высокой температуре. Например, краски на высокожгущихся глазурях обжигают при температуре в 1000 градусов, в то время как краски на майоликовых поверхностях следует обжигать при температуре 800 градусов. Сама краска способна себя проявить при любой температуре, однако если не выдерживать технологию, то можно получить чрезмерный блеск или матовость.
Время выдержки при декоративном обжиге, равно как и время всего процесса, сокращено, если рассматривать его относительно времени остальных видов обжига. Так, скорость нагрева может достигать значения в 350 градусов в час. Единственным условием является скорость нагрева в начале обжига. Ее следует уменьшить, так как именно в этот момент газы начинают интенсивно покидать красящие массы. Происходит данное газообразование по причине выгорания масел, содержащихся в красках.
Этап выгорания масел длится до достижения температуры 300-400 градусов. Если на указанном интервале превысить скорость нагревания, то могут наблюдаться вспучивания. Вплоть до температуры 500 градусов дверца муфельной печи должна быть приоткрытой.
- Во-первых, обеспечивается доступ воздуха.
- Во-вторых, через нее выходят газы. Происходит так называемая «прокурка».
При температуре 600 градусов начинается процесс размягчения глазурей и плавления флюсов. Этот процесс самый важный, так как происходит закрепление краски на глазури. Сегодня надглазурные краски в широком ассортименте представлены в специализированных магазинах. Не стоит превышать температуру обжига, которая указана производителем. В противном случае состав может начать интенсивно разлагаться и красящие пигменты преобразуются. Например, одни оксиды, придающие красителю определенный цвет, трансформируются в другие оксиды, которые могут привести к изменению цвета или полному выгоранию краски.
В отличие от поливного обжига при декоративном рекомендуется пройти конечный этап от 600 до 900 градусов в максимально короткое время. Эта рекомендация связана с быстрым плавлением флюса. В жидком состоянии он может вступить в реакцию с красителем или глазурью. Некоторые оттенки появляются в красках, благодаря наличию свинцовых соединений, а так как они склонны улетучиваться, то повышенная скорость нагрева обеспечит краскам большую яркость и сочность.
Охлаждению необходимо уделить особое внимание. Фаянсовые изделия могут растрескиваться, если скорость остывания будет слишком большой. Небольшие черепки из фарфора допустимо охлаждать быстро.
Действительно, фарфор обладает высокой термостойкостью, а красители от высокой скорости охлаждения не страдают. Определенное влияние на цвет надглазурных красок может оказать и устройство печи. Если в качестве нагревателя используется твердое или жидкое топливо, то выделяемые при сгорании тернистые соединения, содержащиеся в топочных газах, проникают сквозь мельчайшие щели муфеля и вступают в соединение с краской, делая ее излишне матовой. Чтобы этого избежать, поверхность муфеля изнутри промазывают каолином или смесью бело-жгущейся глины с легкоплавкой глазурью.
