Фарфоровое чудо

Сырье для фарфора.

   Фарфор (от персидского фегфур) – один из ценнейших материалов, созданный разумом и мастерством человека. Время появления первого фарфор точно не установлено. Одни исследователи называют 2-3 вв.н.э., другие относят это событие к 7-10 столетиям. Место известно – Китай (1).

   Вероятно, переход к фарфору от примитивных керамических изделий, изготовленных из беложгущихся глин, происходил постепенно. Местная природа сыграла исключительно благоприятную роль в развитии фарфорового производства, «подарив» китайским гончарам фарфоровый камень – естественную смесь беложгущегося, пластичного, огнестойкого минерала каолина с легкоплавким полевым шпатом (широко распространенные минералы, образованные алюмосиликатами калия, натрия, кальция с примесями бария, стронция, свинца и некоторых других металлов). Именно полевой шпат, снижающий температуру плавления фарфоровой массы и потому используемый в качестве флюса-плавня, долго «не давался в руки» европейцам. Мастера, которым посчастливилось заполучить столь ценный материал, смогли выработать технологию производства, реализующую главную особенность китайского национального стиля – бережное отношение к природным свойствам материала, тщательность его обработки, чистоту и ясность форм и декора изделий.

Китайская технология изготовления фарфора.

   Китайская технология изготовления фарфора была очень сложной и трудоемкой. Фарфоровый камень тщательно размалывали, толкли и промывали водой. К порошку добавляли известь. Полученную массу прессовали и высушивали на солнце, затем помещали на длительное время в сырое, теплое и темное место с малым доступом воздуха. Вылеживание массы сопровождалось процессом брожения, вызываемого гнилостными бактериями. Подготовленное таким образом сырье вновь измельчали и на воде замешивали фарфоровое тесто. Его опять подвергали вылеживанию. Иногда тесто вылеживалось десятилетиями. Затем следовало длительная механическая обработка теста для увеличения его пластичности: его разминали и долго отбивали о каменные плиты. Только после этого тесто передавали формовщикам изделий. На гончарном круге, в руках мастера, фарфоровое тесто приобретало форму будущего изделия. Отформованную, еще сырую вещь подсушивали и окунали в чан с жидкой глазурью либо на нее наносили порошок глазури.

   Для обжига изделия помещали в специальную коробку из огнеупорной глины, называемую капселем, и загружали в камеру печи. Верхнюю часть печи замуровывали и двое суток вели обжиг. На третий день печь вскрывали и после остывания извлекали капсели с готовым фарфором.

   После глазурования и обжига, обеспечивающего спекание глазури с поверхностью изделия, делали роспись, затем изделие вновь обжигали.

   Разумеется, технологию приготовления фарфора тщательно охраняли. Главная «фарфоровая столица» страны – Цзиндэчжэнь – на протяжении десятков и сотен лет находилась на военном положении. По вечерам улицы города закрывали особыми шлагбаумами, и охрана пропускала лишь тех запоздалых пешеходов, которым был известен пароль.

Старинные китайские изделия.

   Китайские мастера достигли исключительных успехов как в использовании свойств фарфоровой массы для создания изысканных, утонченных форм, так и в отделке фарфора. Порой, сочетая всего две-три краски, художники получали замечательный художественный эффект.

   Селадоны – это фарфоровые вазы и другие сосуды эпохи Сунн, покрытые светло-зеленой или серо-голубой глазурью (2). Зеленый цвет получали введением в глазурь полевого шпата и восстановлением в процессе обжига оксида железа (3). Восстановленный оксид железа (2)имеет светло-зеленый оттенок. Глубина и характер получаемого тона глазури зависел от температуры обжига и применяемого топлива. Если использовали уголь, окраска получалась более темной, если дрова – более светлой.

   Во Франции в первой половине 18 в. светло-зеленые сосуды вошли в моду. Именно тогда они получили название «селадоны» по имени одного из героев популярного французского романа.

   Технологии создания изделий совершенствовались. На смену однотонных селадонов пришли сосуды, расписанные синим кобальтом. К ним прибавились предметы из «зеленого», потом – «черного» и «розового» семейств (3). изделия, покрытые ярко-красной глазурью под названием «бычья кровь».

   Роспись синим кобальтом появилась в 13 – 14 вв. Декорированные ею изделия всегда относились к числу наиболее изысканных. Кроме того, они характеризуются особой прочностью. Это объясняет сохранения интереса к кобальтовому декорированию фарфора и в наши дни.  

Первый европейский фарфор.

   Красота и замечательные технические качества фарфора: устойчивость к механическому и химическому воздействию, водонепроницаемость, нежность, просвечиваемость, твердость и прочность черепка – обеспечили ему огромную популярность. На долю фарфора выпало столько славы, сколько не доставалось ни одному керамическому материалу. Его цена в давние времена приравнивалась к цене золота. В Европе 16 – 17 вв.за привозную китайскую вазу можно было выменять роту солдат.

   Многие европейцы пытались раскрыть рецепт фарфоровой массы. Алхимиков, работавших над этой задачей, даже по-особому называли – арканистами (от лат. арканум – тайна). Первыми, кому посчастливилось на этом поприще, были итальянские мастера мануфактуры, устроенной по велению герцога Тосканского Франческо 1 Медичи. В конце 16 в. они сумели приготовить керамическую массу, которая при спекании образовывала светлый черепок. Сохранилось всего чуть

более 50 изделий из этого материала – тарелок, блюд, фляг, кувшинов (4).

   В первой половине 18 в. была разработана рецептура особого мягкого фарфора. Его готовили из каолина и кварца с добавлением довольно большого количества легкоплавких компонентов – гипса, селитры (нитрата натрия), соды (карбоната натрия),квасцов, поваренной соли (хлорида натрия) и измельченного свинцового стекла. Благодаря этим добавкам в керамической массе во время обжига происходили процессы, подобные тем, которые имеют место при застывании стекла. Это обеспечивало фарфору просвечиваемость. Раньше французский мягкий фарфор называли патэ тандр, что в переводе с французского означает «мягкое тесто».

   Честь открытия твердого фарфора, который ни в чем не уступал китайскому материалу, принадлежит алхимику Иоганну Фридриху Бётгеру. Ему удалось построить печь пригодную для высокотемпературного обжига. Бётгер так же ввел предварительный обжиг, который позволял надежно и быстро покрывать глазурью даже самые тонкие изделия, погружая их в суспензию глазури. Чуть позднее была открыта фарфоровая масса с полевым шпатом в качестве плавня.

   В 1710 г. В непреступной крепости Альбрехтсбург в Мейсене была организована Мейсенская мануфактура по производству первого европейского твердого фарфора (5).  

Первый российский фарфор.

   В России самая первая порцелиновая – фарфоровая   мануфактура ( будущий Императорский фарфоровый завод, а затем Государственный фарфоровый завод им. М .В. Ломоносова ) была основана в Санкт-Петербурге во время правления императрицы Елизаветы Петровны. В 1744 г. Дмитрию Ивановичу Виноградову как специалисту горного дела было поручено наладить производство отечественного фарфора. Используя научные знания, Д.И. Виноградов проделал огромную работу, подбирая необходимые глины, и в конце концов предпочел сырье, которое использовали гжельские и оренбургские керамисты. Из этих глин получали грубую керамику. Следовательно, для приготовления фарфорового теста нужны были дополнительные компоненты. После многочисленных проб и ошибок ученый остановил выбор на кварцевом песке. Осуществление помола кварца было сопряжено с огромными сложностями. Мельница, которую обслуживали двадцать четыре человека, за день перемалывали меньше килограмма кварцевого песка.

   Долгое время не удавалось получить массу, соответствующую по свойствам фарфоровой. Черепок, получавшийся при смешивании глины с кварцем, не сплавлялся в однородное вещество, был непрозрачным, пористым, на его изломе отсутствовал характерный для фарфорового черепка блеск. Для исправления этих недостатков был введен флюс – алебастр, расплавляясь он заполнял пустоты и соединял тугоплавкие частицы глины и кварца в единое целое.

   Глазурь, изобретенная Д.И. Виноградовым, имела тот же состав, что и фарфоровая масса, только алебастр в ней заменяли еще более легкоплавким мелом.

Роспись первого отечественного фарфора.

   Надглазурную роспись производили красками, приготовленными на скипидаре. Эти краски были подобны тем, что использовались для финифти (живописной эмали). Они состояли из тонко размолотого легкоплавкого стекла и пигментов.

   Все этапы технологии были разработаны самим Д.И. Виноградовым. Одной из главных решенных им проблем было создание специальных красителей из отечественного сырья. С этой целью он опробовал множество известных ему химических соединений. В лабораторных журналах этого замечательного химика, изобретателя и инженера перечислено около ста различных рецептов.

   Сильное нагревание без потери или нежелательного изменения цвета способны были выдерживать лишь немногие окрашенные химические соединения из числа тех, которые были доступны. Так, очень непросто было достать кобальтовую краску. Ее готовили из руды, которую с немалыми трудностями покупали за границей. Поэтому первые изделия фарфоровой мануфактуры не были очень яркими и многоцветными (6).

Первые российские фарфоровые заводы.

   В 18 – 19 вв. фарфоровая промышленность в России быстро развивалась. За короткий срок был открыт ряд частных фарфоровых заводов: в селе Вербилки Московской губернии – обрусевшим английским купцом Францем Яковлевичем Гарднером; в селе Архангельском – князем Николаем Борисовичем Юсуповым; в селе Горбуново под Москвой – дворянином Алесем Гавриловичем Поповым (7,8,9), а также Дулевский фарфоровый завод.

   В числе наиболее известных и важных для развития фарфорового производства в России – завод Гарднера (ныне Дмитровский фарфоровый завод) был основан в 1766 г. и очень быстро набрал силу. На заводе была разработана собственная система художественного оформления относительно недорогой, более доступной для потребителя посуды. По этой технологии зарубежные модели изменяли в сторону некоторого упрощения и смягчения контуров. Нарядный, красиво расписанный фарфор Гарднера пользовался большим спросом (10,11).  

Современный взгляд на производство фарфора.

   В наше время понятие «фарфор» распространяется на всевозможные разновидности фарфора, в состав которого в качестве плавня входит полевой шпат. Основной состав фарфоровой массы обычно такой: каолин – 50-70%, кварц – 10-30%, полевой шпат – 20-30%. Помимо перечисленных составляющих, на производствах обычно добавляют тонко размолотый утильный черепок. Сегодня процесс изготовления  фарфоровых изделий принципиально отличается от старинного техническим оснащением. Однако основные этапы современного производства фарфора такие же, как и прежде: Приготовление фарфоровой массы (12).

Формование изделий.

   Обычно изделие либо формуют из пластичной, тестообразной массы с помощью различных приспособлений, либо применяют литье жидкой фарфоровой массы – шликер.

   Формование – более старый способ. Для создания изделий, имеющих сложную форму, отформовывают отдельные детали, а затем из них склеивают целый предмет.

   В современном производстве гораздо более широко используют шликерное литье. В гипсовую форму, состоящую из двух частей, заливают шликер (13). Гипсовая форма впитывает воду, и прилегающая к ней поверхность отливки отвердевает. Форму переворачивают, сливают избыток шликера, части формы раздвигают и извлекают изделие (14).

Первый обжиг.

   Подсушенные изделия подвергают первому (утильному) обжигу, который проводят при относительно невысокой температуре – 750-1050°С. В результате предметы приобретают достаточную прочность для дальнейшей обработки. В процессе обжига происходит химическое разложение каолина, благодаря чему фарфоровая масса теряет способность размокать в воде. После этой операции изделие можно покрывать глазурью.

Подглазурная роспись.

   Подглазурная роспись отличается особой прочностью и несмываемостью, так как краски наносят на изделие до покрытия его глазурью. Во время последующего высокотемпературного обжига они вплавляются между фарфоровой массой и слоем глазури.

   При выполнении сложных художественных работ главная трудность состоит в том, что в настоящем своем цвете краски проявляются лишь после обжига. На окончательный цвет пигмента влияет много факторов: его химическое взаимодействие с веществами глазури (это характерно для кобальтовой краски), изменение химического состава красок под действием высокой температуры и в зависимости от характера среды, в которой осуществляется обжиг.

   После первого обжига фарфоровый черепок делается шероховатым, пористым и очень сильно всасывает краску. Поэтому художник должен наносить ее быстрыми, уверенными, равномерными штрихами. Внести исправление, подчистить ножом ненужное нельзя – краска мгновенно и глубоко впитывается в стенку изделия. Большое значение для качества рисунка имеет и количество краски в мазке. Если ее будет мало, живопись получится бледной и невыразительной, если много, при обжиге может произойти ее вскипание либо рисунок будет иметь темный, почти черный фон из-за того, что глазурь не сможет полностью поглотить и растворить в себе краску.

   После нанесения росписи и подсушки красок изделие покрывают глазурью. При этом существует опасность смыва уже нанесенного рисунка. Керамистам пришлось найти способы более прочного связывания красок с поверхностью черепка. Для этого в них добавляют сахаристые вещества – сахарный раствор, патоку, Глюкозу или сок сахарной свеклы.

Краски для подглазурной росписи.

   Краски для росписи фарфора существенно отличаются от тех, которые применяют в живописных работах по холсту, штукатурке, бумаге.

   Обязательным условием закрепления их на поверхности изделия является обжиг, обеспечивающий сплавление с глазурью. Даже среди современных красителей очень немногие способны выдержать без изменения столь высокие температуры. Наиболее популярным пигментом для приготовления подглазурной краски остается синий кобальт (на основе оксида кобальта), с давних времен применявшийся китайскими мастерами (15,16).

   Другую подглазурную краску готовят на основе оксида хрома (3), который не растворяется в глазури и не изменяется при обжиге, а образует цветную пленку, располагающуюся между черепком и слоем глазури. После обжига он дает красивое оливково-зеленое окрашивание.

   Также в качестве красителей используют 50-80%-е растворы нитратов кобальта, хрома, никеля, меди, марганца, железа, урана, а также хлоридов золота и платины. В процессе росписи они видны на поверхности очень слабо, что создает дополнительные трудности для художника: нанесенные линии и мазки почти незаметны. Поэтому в настоящее время иногда используют следующий прием: поверх раствора соли контуры изображения прописывают анилиновыми красками тех же тонов. При обжиге органические вещества бесследно выгорают.

   В целом, в палитре для подглазурной росписи твердого фарфора недостает красивых, ярких красителей красного и желтого цветов. Для мягкого фарфора, обжигаемого при более низких температурах, желтый краситель  традиционно получали из оксида ванадия, а красный («бычья кровь») – из соединений меди.    

Глазурование.

   Вслед за подглазурной росписью следует глазурование. Нанесение слоя глазури производится напылением или погружением изделия в глазурь. По составу глазурь отличается от основной фарфоровой массы только большим содержанием легкоплавких веществ. Для ее получения твердую смесь компонентов глазури очень тонко размалывают и разводят в воде.

Второй обжиг.

   Температура второго (высокотемпературного) обжига зависит от того, из какого фарфора – мягкого или твердого – отформовано изделие. Мягкий фарфор обжигают при 1360 - 1400°С, а твердый – при 1400 - 1445°С.

   Второй обжиг является сложнейшим этапом работы. В процессе его происходит уплотнение и остекловывание черепка – превращение фарфорового теста в монолит за счет образования легкоплавкого стекла. Краски и глазурь сплавляются в единое целое с черепком, проявляется подглазурная роспись. На данном этапе важно не только создать требуемый температурный режим, но и нужную химическую среду. Это особенно непросто сделать, когда изделия декорированы красками, нуждающимися в разных условиях обжига. На практике задача осложняется и тем, что обычно в печи загружают большие партии изделий. В разных участках печи создаются разные температурные режимы. Поэтому размещение капселей с белым и расписным фарфоров требует большого опыта и знаний.

Надглазурная роспись.

   Значительная часть выпускаемого сегодня фарфора проходит все описанные стадии, кроме подглазурной росписи. Такой фарфор нередко декорируют надглазурной росписью (17). Популярность этого способа украшения обусловлена тем, что температура третьего обжига низкая. Это позволяет использовать очень широкий спектр красителей.

   Главную основу этих красок составляют красочные флюсы, снижающие температуру плавления красок. Это щелочные свинцово-борные силикаты, получаемые путем сплавления с кремниевой кислотой соды, поташа (карбоната калия), свинцового сурика (Pb3O4), карбоната свинца, борной кислоты и боратов с последующим очень тщательным, тонким измельчением. Порошок краски растирают на скипидаре.

   Изделия можно декорировать платиной и золотом, в процессе работы можно вносить любые исправления. Для этого достаточно без всякого ущерба для изделия стереть неудачное изображение тряпкой, смоченной в спирте или скипидаре. Возможно применение и повторных росписей и обжигов.

Третий (закрепительный) обжиг.

   Третий (закрепительный) обжиг проводят при достаточно низком температурном режиме. Температура обжига составляет всего 720 - 860°С.

Окончательная отделка изделия.

   Этот этап в производстве фарфора придает изделию надлежащий товарный вид.                   

Используемая литература

1   Учебно-методическая газета «Искусство»; 2007

2    Габриелян О.С. «Химия» 8 класс; М., 2007

3   Титов И. М.  «Химия и искусство» 10 – 11 класс; М. Вентана-Граф; 2007

4   Энциклопедия для детей «Химия»; М., Аванта+  2000