Керамика

Керамический материал состоит из нескольких фаз. Основными фазами являются кристаллическая (одна или несколько) и стекловидная. Кристаллическая фаза определяет характерные свойства керамического материала и представляет собой химические соединения или твердые растворы этих соединений. Основные физические свойства керамики — электрические, пьезоэлектрические, магнитные, температурный коэффициент линейного расширения, механическая прочность — во многом зависят от особенностей кристаллической фазы. Стекловидная фаза находится в керамическом материале в виде прослоек, связывающих кристаллическую фазу. Количество стекловидной фазы и ее состав определяют в основном технологические свойства керамики — температуру спекания, степень пластичности керамической массы при формовании. От содержания стекловидной фазы зависят также плотность, степень пористости и гигроскопичность материала. Наличие газовой фазы (газы находятся в закрытых порах) обусловлено способом обработки массы и приводит к снижению механической и электрической прочности керамических изделий, а также вызывает диэлектрические потери при повышенных напряженностях поля вследствие ионизации газовых включений. Поры ухудшают свойства керамики, особенно при повышенной влажности.

Преимуществом керамики является возможность получения заранее заданных характеристик путем изменения состава массы и технологии производства. Керамические материалы благодаря таким свойствам, как высокая нагревостойкость, отсутствие у большинства материалов гигроскопичности, хорошие электрические (пьезоэлектрические, сегнетоэлектрические) и магнитные характеристики при достаточной механической прочности, стабильности характеристик и надежности, стойкость к воздействию излучения высокой энергии и использование достаточно дешевого и доступного сырья обеспечило их широкое применение в различных областях.

В зависимости от назначения керамики получение заданных свойств изделий достигается подбором сырьевых материалов и добавок и особенностями технологии. Основным сырьем в керамической промышленности являются глины и каолины вследствие их широкого распространения и ценных технологических свойств. Важнейшим компонентом исходной массы при производстве тонкой керамики являются полевые шпаты (главным образом микролин) и кварц. Однако повышенные и резко дифференцированные требования, предъявляемые к керамике металлургией, электротехникой и приборостроением, обусловили развитие производства различных видов технической керамики на основе чистых окислов, карбидов и различных соединений.

Технологическая схема керамического производства в качестве обязательных включает в себя следующие операции:

Измельчение и смешивание сырьевых компонентов производится в шаровых и вибрационных мельницах. Помол может быть «сухим» или «мокрым». Все измельченные керамические массы по технологическим особенностям разделяют на три группы: пластичные массы (материалы, в шихте которых содержится значительное количество глинистых веществ), малопластичные массы (материалы с малым количеством глинистых веществ), непластичные массы (материалы из безглинистой шихты). Состав шихты определяет в значительной мере технологию приготовления массы к формованию.

Полученная шихта пластифицируется органическим пластификатором.

Формование изделий осуществляют методом прессования, пластической протяжкой (выдавливанием) через мундштук или горячим литьем под давлением. Выбор способа формования определяется техническими, экономическими и технологическими факторами, главными из которых являются форма, размер и точность детали, количество изготовляемых деталей и технологические свойства применяемых масс.

Например, крупногабаритные изделия сложной конфигурации формуют путем литья жидкой керамической массы (водного шликера) в гипсовые формы, которые разбивают при извлечении заготовок. Преимущественно формуются из пластичных масс в гипсовых формах на полуавтоматах и автоматах хозяйственный фарфор и фаянс. Санитарно-строительная керамика сложной конфигурации отливается в гипсовых формах из керамического шликера на механизированных конвейерных линиях. Радио- и пьезокерамика, керметы и др. виды технической керамики в зависимости от их размеров и формы изготовляются главным образом прессованием из порошкообразных масс или отливкой из парафинового шликера в стальных пресс-формах.

Прессование заключается в получении изделия из сыпучей массы под действием внешнего давления. Прессование может быть «полусухое изостатическое», «мокрое», «гидростатическое», «горячее». Горячее прессование применяют для изготовления беспористых изделий с контролируемым размером зерен (до 0, 1 мкм), отличающимися повышенной прочностью и плотностью, что улучшает, например, в случае изготовления феррокерамики, магнитные характеристики: магнитную проницаемость, индукцию, время перемагничивания. Особенно пригодным является этот метод при изготовлении ферритов для магнитных головок устройств магнитной записи и воспроизведения звука - и видеосигналов, ферритов СВЧ - диапазона и пьезокерамики, которые невозможно изготовить обычными методами. Заформованные тем или иным способом изделия подвергаются сушке в камерных, туннельных или конвейерных сушилках.

Спекание изделий проводят в муфельных или туннельных электрических печах при температуре 1300 ^оС и выше. При спекании происходит выжигание пластификатора, завершаются химические реакции между компонентами. За счет слияния частиц фиксируется форма изделия, материал приобретает необходимую механическую прочность и заданные физические и электрические свойства. В зависимости от состава материала спекание (обжиг) может производиться не только в окислительной, но и в нейтральной и даже в восстановительной среде. Обжиг керамики является самым важным технологическим процессом, обеспечивающим заданную степень спекания. Точным соблюдением режима обжига обеспечиваются необходимый фазовый состав и все важнейшие свойства керамики. В процессе обжига вследствие испарения влаги, выгорания пластификатора и уплотнения материала происходит усадка изделий, т.е. уменьшение их размеров, но возрастают их механическая прочность и плотность. В соответствии с комплексом предъявляемых требований степень спекания разных видов керамики колеблется в широких пределах. Изделия из электрофарфора, фаянса и других видов тонкой керамики покрываются перед обжигом глазурью, которая при высоких температурах обжига (1000-1400 ^оC), плавится, образуя стекловидный водо- и газонепроницаемый слой.

По применению керамику подразделяют на строительную керамику, бытовую и санитарно-техническую (посуда, художественные изделия, умывальники) керамику, химически стойкую керамику, электротехническую керамику, радиотехническуюкерамику, теплоизоляционную керамику (керамзит, пенокерамика и др.) и огнеупоры.

По структуре различают грубую керамику (строительная, шамотный кирпич и др.), тонкую с однородной мелкозернистой структурой (фарфор, пьезо- и сегнетокерамика, керметы и др.), пористую с мелкозернистой структурой (фаянс, терракота, майолика и др.), высокопористую (теплоизоляционные керамические материалы).

Китайский погребальный сосуд эпохи неолита

Первые фигурки из глины появляются в древнейшие времена палеолита (около 27 тыс. до н. э.). Несколько позднее появляются глиняные сосуды, в которых хранили воду и продукты питания. В это же время были попытки использовать обожженную глину.

Уже в эпоху неолита широко распространяется обжиг. В разных частях Земли создаются похожие изделия, еще неуклюжие, вылепленные со следами пальцев, большей частью открытых форм, с толстыми стенками. Первоначальные сосуды повсеместно имели острое или закругленное дно, их размещали между камнями очага. В позднем палеолите появляются сосуды с плоским дном. Изделия украшаются вылепленным орнаментом. Постепенно керамика разных местностей обретает разнообразие форм и орнаментов. Керамика этого периода является важным археологическим признаком культур, которые нередко и называют по преобладающему типу орнамента.

В 6 тыс. до н. э. в ряде регионов преобладает расписная керамика (самаррская культура в Средней Месопотамии, эгейская керамика). Появляется лощеная керамика прекрасного качества (коричневых и красных, строго черных тонов). Керамические статуэтки в Эгейском мире прекрасно передают изящество девушек-кор. В этот же период керамика используется как строительный материал.

В бронзовом веке в государствах Междуречья и Египта ремесленники стали использовать гончарный круг, изготовление керамики становится наследственной профессией. Благодаря открытию глазури пористые сосуды становились водонепроницаемыми, а разнообразные цвета и украшения, полученные с помощью цветной глазури, превращали керамические изделия в произведения искусства. В Китае благодаря использованию качественной белой глины — каолина уже во 2-1 тыс. до н. э. изготовлялись тонкостенная глазурованная посуда. В Древнем Египте во 2 тыс. до н. э. появляется фаянс.

Прекрасная обожженная керамика используется для отделки зданий (ворота Иштар в Вавилоне). Хараппская цивилизация использует кирпичные плитки для мощения полов.

Стамнос

Расписная керамика Древней Греции оказала огромное влияние на развитие всего мирового декоративно-прикладного искусства. Широко известны разнообразные типы древнегреческих ваз (амфоры, гидрии, килики, кратеры), украшенные искусными цветочными узорами, которые затем сменяет ковровый, или ориентализирующий, стиль — орнамент с полихромными поясами изображений животных и фантастических существ.

В 6 в. до н. э. складывается так называемый чернофигурный (чернолаковый) стиль, при котором силуэтные изображения наносились черным лаком на желтую или красную глину, детали одежды, орнамента выполнялись белой и пурпуровой красками.

Композиция росписи строилась на выразительности черных силуэтов, очерченных тонкой обобщенной линией. Немного позднее появилась краснофигурная вазопись, сохраняющая натуральный цвет глины в изображениях фигур при заливке фона черным лаком. Эта техника давала мастеру возможность более детально прорисовывать формы, передавая естественность движения фигуры.

Основные виды греческих ваз

Высокого уровня развития достигла и греческая керамическая пластика. Выразительные женские фигурки, выполненные из терракоты в Танагре, воссоздают образы древних гречанок, их повседневные занятия, изысканную моду древней Греции.

Римская керамика не достигла таких высот, как древнегреческая, но оставила свой след в искусстве керамики. Не роспись, а рельеф был излюбленным приемом мастеров Арециума — центра изготовления керамической посуды Древнего Рима. Здесь были широко распространены сосуды с рельефным орнаментом, покрытые прозрачной глазурью. Римские строители широко применяют керамику, из нее выполняют сложные архитектурные детали.

Древнейшие глиняные изделия, найденные в Китае, датируют 3 тыс. до н. э. Уже в 4-5 вв. в Китае изготовлялись фаянсовые изделия. Но Китай прославился в первую очередь изобретением фарфора, который появился в результате совершенствования технологии изготовления керамики в 6 в. С 14 в. одним из основных центров изготовления китайского фарфора стал Цзиндэчжэнь, район залегания каолина, полевого шпата, а также особенно чистого песка. Китайские вазы и посуда отличаются техническим и художественным совершенством, чрезвычайным богатством форм и декора. Они послужили образцом для позднейшей европейской продукции.

В 14 в. достигла расцвета и корейская керамика, украшенная инкрустацией из черной и белой глины, а также фарфоровые изделия с рельефами и растительными узорами. С формированием в Японии во второй половине 14 в. культа чайной церемонии здесь появились пористые сосуды и чаши раку-яки из тяжелой керамической массы. Среди японских керамических центров выделялся Сето, где производили изделия с прозрачными глазурями. Особой тонкостью отличался японский фарфор.

Керамика из Кашана

Толчком к развитию художественной керамики в странах Среднего и Ближнего Востока, вероятнее всего, послужили китайские фарфоровые изделия, завезенные на рубеже 8-9 вв. В Месопотамии, Египте, Армении и особенно Персии создавали превосходную керамическую утварь. Особенно выделялись сосуды росписью люстром, тонко обточенные предметы с бирюзовой глазурью из персидского города Кашана, сложные изделия в стиле «минаи» из древней Раги (ныне Рей в Иране), бело-голубая керамика из турецкого города Изника.

В Западной Европе керамика стала интенсивно развиваться в эпоху Возрождения. Большое влияние оказали керамические изделия из арабских стран, в особенности из мавританской части Испании. Под влиянием испанских керамических изделий с оловянной глазурью, известных как испано-мавританские изделия (центр изготовления — Валенсия), в конце 14 в. в Италии (в городах Фаэнца, Урбино, Губбио) стало интенсивно развиваться производство подобной керамики, но уже под названием «майолика». Покрытие изделий белой оловянной глазурью создавало идеальный фон для росписи. В свою очередь, итальянская майолика оказала немалое внимание на развитие майолики Германии 15 в., а также Франции (особенно в Невере) 16-18 вв., где она стала называться «фаянс».

Делфтские вазы для тюльпанов

В Нидерландах (в Делфте) изготовляли подобную керамику с середины 16 в. Английская керамика с оловянной глазурью в духе голландских изделий, производившаяся в течение 17-18 вв., получила название «делфтские изделия». Позднее более утилитарные изделия выпускала английская керамическая Ламбетская фабрика — аптекарские кувшины, бутыли для вина, фляжки для воды.

Широкую известность получила и керамика со свинцовой глазурью, легко окрашивающаяся в различные цвета. Своего расцвета она достигла во Франции в 17 веке — знаменитые тончайшие сосуды из Сен-Поршера и «сельские глины» — покрытые поливами декоративные блюда Бернара Палисси.

Блюдо с рельефным декором Бернара Палисси

Другим технологическим видом керамики того времени была каменная масса. Первенство в ее изобретении принадлежит немецким гончарам 14 века. Центрами производства изделий из каменной массы стали Нюрнберг, Хехст, Нимфенбург, Людвигсбург. Немецкая керамика попала в Англию. Стаффордширские мастера усовершенствовали каменную массу и получили более прочный черепок.

Стаффордширский кувшин «Тоби» из каменной массы

Самого большого успеха добился английский керамист Дж. Веджвуд, который на основе каменной массы, изобрел более качественные фаянсовые массы — базальтовый черепок, кремовую массу и «яшмовую массу», из которой изготавливались знаменитые синие вазы с белым рельефом в стиле классицизма.

Подлинным переворотом в истории западноевропейской керамики стало изобретение в начале 18 века немецким химиком Иоганном Бетгером фарфора. Вскоре в саксонском городке Мейсене была открыта мануфактура, начавшая производить один из самых ценных фарфоров в мире — мейсенский. Фарфор из Мейсена прославился своими изящными сюжетными статуэтками, сервизами, вазами, туалетными приборами.

С середины 18 века в Европе стал первенствовать севрский фарфор, выпускавшийся во французском городе Севре. Предшественницей севрской мануфактуры стала небольшая фабрика в Венсене близ Парижа, специализировавшаяся на отливке фарфоровых цветов в стиле рококо. В 1756 году венсенская фабрика переехала в Севр, где окончательно сложился изысканно-утонченный стиль севрского фарфора. Наряду с расписной позолоченной пластикой создавали фигурки из белого неглазурованного фарфора — бисквита.

Английский высококачественный фарфор также получил всемирное признание. В 18 в. Британия едва ли не первенствовала по числу керамических фабрик: Вустер, Челси, Дерби, Споуд, Коулпорт, Боу, Минтон. Каждую из них отличал свой собственный почерк и стиль.

После упадка в период татаро-монгольского ига российская керамика в 14-15 веках возрождается вновь. В 18 веке наряду с гончарными ремесленными изделиями стала выпускаться посуда из майолики с росписью по сырой эмали, в частности на московской фабрике А. К. Гребенщикова, основанной в 1724 году. Было налажено производство изразцов — сначала рельефных, затем гладких с росписью.

Кувшин с живописью цветов

В 1744 году в Петербурге была основана Порцелиновая мануфактура, на которой через три года Д. И. Виноградовым было начато производство русского фарфора. В 1765 году мануфактура получила более высокий статус и стала называться Императорский фарфоровый завод, где с конца 18 века выпускались прекрасные сервизы, вазы, портретные бюсты в стиле раннего классицизма, а позднее в стиле ампир. Со дня основания завод работал по заказам императорского двора. Для более массового производства в 1766 году в Вербилках Ф. Гарднер основывает частную фабрику, прославившуюся своими жанровыми статуэтками и посудой высокого качества. В деревне Гжель в Подмосковье в 1830-1840-х годах возникает множество предприятий, использующих преимущества местной глины. В конце 19 века крупнейшие частные фабрики переходят в руки предпринимателя М. С. Кузнецова (в том числе и гарднеровская фабрика). Его фабрика в Дулеве выпускала массовую продукцию из фаянса и фарфора довольно хорошего качества.

Уже с конца 19 в. работы керамистов большинства стран отмечены поисками нового стиля: стремлением обнажить естественную красоту керамической массы или, наоборот, придать ей утонченную урбанистичность. Знаменитым стал фарфор в стиле модерн, изготовлявшийся на заводе в Копенгагене.

В ряде стран проявилась характерная для модерна стилизация народного творчества, возврат к изделиям ручного производства. К керамике обращаются многие художники и скульпторы. В мастерских Абрамцева керамика приобретает новые формы, новый колорит (прежде всего в работах М. А. Врубеля). Свойственное модерну внимание к декоративно-прикладному убранству приводит к широкому использованию керамики в отделке зданий и интерьеров.

Дизайнеры-функционалисты, начиная с 1920-х годов, стремились к новым простым формам, очищенным от излишней декоративности и пригодным для массового производства. Особое внимание придавалось выявлению фактуры материала. Развиваются технологии: появляются новые виды глазури, эмалей. Крупные панно и мелкую пластику из керамики делают практически все крупные художники 20 в. Особенно знамениты панно Ф. Леже. Керамика становится важной частью интерьеров.

Развитие технологии и рост уровня жизни приводит к тому, что керамика становится довольно массовым увлечением; многие имеют свои печи для обжига. В работах многих художников-керамистов заметно стремление соединить западные стили с восточными традициями и технологиями. В СССР своей керамикой особенно славились республики Прибалтики.

В 1953 году организована международная Академия керамики в Женеве (Швейцария).