Гончарное производство

Гончарное производство (керамика). Основным материалом для производства керамических изделий — фарфора, фаянса, кирпича и пр. — служит глина (см.). Глина обладает пластичностью: она в сыром виде более или менее хорошо формуется, но теряет эту способность при нагревании до 300°С  и выше. Пластичная глина называется жирной, малопластичная — тощей. Так как при замеске с водой глина поглощает воду, то при сушке, нагревании и прокаливании сформованной глины является усадка, т. е. уменьшение в объеме, вследствие удаления воды. Усадка тем больше, чем глина жирнее; кирпичные и гончарные глины дают усадку 6—10%. От того или иного состава глины зависит ее огнеупорность, т. е. не плавкость при высоком жаре в 1650°С. Для испытания на огнеупорность из неея по способу Зегера в формах готовятся пирамидки, высушиваются и накаливаются в газовой печи вместе с несколькими нормальными пирамидками, пироскопами Зегера, которые, начиная от 022 до 39, готовятся из Аl₂O₈, SiO₂, СаО, Ре₂O₃, В₂O₃, Na₂О, К₂O и РbО в разных пропорциях и имеют точки плавления от 590° до 1910°С  (№ 26 имеет температуру плавления 1650°). Температурой плавления считается та, при которой пробная пирамидка склонится вершиной вбок и коснется шамотной пластинки, на которой она стоит в печи; точка ее плавления определяется по № сплавившегося пироскопа. Глина выбирается той или другой огнеупорности, смотря по температуре обжига приготовляемых из нее изделий; температура обжига кирпича обыкновенного 800—1130°, более огнеупорного 1150—1330°, гончарной посуды 1000—1300°, шамотных товаров, фарфоров 1300—1500°, кварцевого кирпича 1500—1600°.

С точки зрения применения, для фарфора идут наиболее чистые фарфоровые глины с малой пластичностью и высокой огнеупорностью, в сырце белые или окрашенные, но после обжига — белые; если же они после обжига являются окрашенными, то идут для изготовления не фарфора, а огнеупорных изделий. Несколько менее чисты, но пластичны и огнеупорны — фаянсовые глины, причем для более тонких изделий идут глины, остающиеся после обжига белыми. Гончарные и горшечные глины тоже пластичны, но менее огнеупорны и содержат еще более примесей; и в сыром, и в обожженном виде окрашены. Обыкновенные кирпичные глины довольно тощи, мало огнеупорны и нечисты, по обжигу — красны или желты. В России известны месторождения глин — боровичской (Новгородской губернии), вытегорской и ондомской (Олонецкой губернии) — огнеупорных, глуховской (Черниговской губернии) — каолина, гжельской (Московской губернии) — фаянсовой, с. Благодатное и Владимировка (Екатеринославской губернии) и др. В 3ападной Европе особенно известны следующие залежи каолина: Брендиц в Моравии, Морль и Трота около Галле (выветрившийся порфир, материал для Берлинской фарфоровой мануфактуры), Зейлиц в Мейсене; в нижней Баварии, верхней Франконии и Обернфальце; пассауский каолин (Обернцель и Диндорф); С. Ирие во Франции (из гнейса), С. Аустль в Корнуэльсе (из гранита).

Кроме глины, для изготовления керамических изделий применяются отощающие материалы, чтобы  уменьшить осадку жирных глин, таковы: песок, измельченный кварц для фарфора, фаянса и пр., шамот, т. е. сильно прокаленная и измельченная огнеупорная глина для огнеупорных изделий и пр. Для многих керамических изделий, чтобы уничтожить их пористость, спечь, сплавить их, прибавляют плавней или флюсов — полевого шпата, известняка, доломита и пр. Наконец, для многих изделий применяется покрывание глазурью (поливою).

Глазурь, стекло, которое получается на поверхности глиняных изделий при их обжигании. Составные части глазури наносятся в виде порошка на изделие и, расплавляясь во время обжигания, частью проникают в самую массу, частью образуют слой на поверхности изделия, сообщая ему гладкость, блеск и непроницаемость для воды; в некоторых случаях глазурь наносят для замаскирования природной некрасивой окраски глины; так, например, покрывая изделия из желтой или серой глины непрозрачной белой глазурью, делают их фарфоровидными. В некоторых случаях глазурь сама по себе не дает стекла, а образует его, соединяясь с составными частями той глиняной массы, на которую ее наносят. Глазурь должна иметь коэффициент расширения, одинаковый с той массой (черепком), на которую она наносится, и плавится при температуре обжигания вещи. Различают следующие виды глазури: 1) глазури, не содержащие свинца, сюда относятся щелочные легкоплавкие глазури, главным образом, поваренная соль, которая при высокой температуре дает с кремнеземом щелочной силикат и употребляется при глазуровке каменной посуды, и щелочноземельные, тугоплавкие глазури, которые приготовляются из кварца, полевого шпата, каолина, гипса, битого фарфора и употребляются преимущественно для фарфора. 2) Свинцовые глазури, отличаются мягкостью и легкоплавкостью и делятся на: а) кремнево-свинцовые, которые употребляются для обыкновенной глиняной посуды, б) борно-свинцовые, для тонкой каменной посуды и мягкого английского фарфора, в) эмалевые непрозрачные, состоящие, главным образом, из кремневой кислоты, окиси свинца и щелочей, а также из окиси олова или сурьмы, употребляются для обыкновенного фаянса и изразцов. Глазури, за исключением эмалевых, обыкновенно прозрачны и бесцветны или могут быть окрашены металлическими окислами в разнообразные цвета. При недостаточном обжигании или избытке свинца свинцовая глазурь на посуде ядовито действует на организм, так как окись свинца легко переходит в раствор при действии уксуса, жиров, поваренной соли и проч. Чтобы сделать посуду менее опасной для употребления, ее следует выварить предварительно в уксусе. Самая глазуровка происходит следующим образом: составные части глазури разбалтываются в воде, в полученную глазурную муть опускают приготовленную вещь и, спустя короткое время, вынимают; обожженная глазурь быстро всасывает воду, а частицы глазури остаются на поверхности; места, на которых не должно быть глазури, покрываются перед глазуровкой т. н. резерважем, смесью воска с маслом, или скипидаром с асфальтом. Толщина глазури зависит от густоты глазурной мути, от продолжительности пребывания в ней вещи и от толщины глазуруемой вещи. После нанесения глазури вещь подвергают обжиганию, во время которой глазурь расплавляется. Недостатки глазури: а) пузыри — происходят от образования газов внутри глазури или от слишком сильного жара; б) матовость глазури является результатом недостаточно сильного жара или улетучивания щелочей, вследствие чего глазурь делается неплавкой, и в) трещины на поверхности, образуются, если глазурь имеет неодинаковую расширяемость с фарфоровой массой; эти трещины, впрочем, иногда стараются произвести искусственно по всей поверхности: вазы с такими трещинами ценятся дорого.

Фарфор представляет ценный товар по красоте, твердости, большей, чем твердость стекла и стали, по сопротивляемости действию химических агентов и перемен температуры; фарфор имеет блестящий излом,  на котором видно, что поры несплавившегося каолина заполнены сплавленными более легкоплавкими силикатами. Для составления фарфоровой массы берут чистый каолин и прибавляют к нему полевого шпата и кварца, которые и должны, сплавившись, связать частицы каолина. Примерный состав массы для твердого фарфора 50% каолина, 30% кварца и 20% полевого шпата. Мягкий фарфор, обработка которого не требует столь высоких температур (достаточно 1200—1300°), содержит больше примесей (кремнезема). Твердый фарфор бывает или неглазурованный матовый бисквит, или же глазурованный, покрытый глазурью. Для глазури идут те же вещества, но с преобладанием полевого шпата и с примесью небольшого количества мрамора, магнезита и т. д. Каолин сначала отмучичивают от неразложившихся пород, полевой шпат и кварц раздробляются, размалываются и отмучиваются. В сыром виде материалы смешивают в желательной пропорции, затем отстаивают, часть воды счерпывают, а остальную удаляют прессованием в фильтрпрессах. Затем массу бьют, месят, чтобы она сделалась равномерной и не содержала пузырьков воздуха и оставляют лежать несколько месяцев, для увеличения пластичности. Формовка фарфоровых изделий, как и фаянсовой и глиняной посуды, производится на гончарном станке. Станок состоит из двух дисков, сидящих па общей вертикальной оси. Нижний диск вращается ногами работника. На верхний кладется масса, и руками, а также помощью медных шаблонов ей придается желаемая форма. Более сложные части отливаются в гипсовых формах. Разведенная водой масса вливается в форму и через минуту выливается. Внутри формы остается тонкий слой, из которого вода быстро впитывается формой. Вливание повторяется несколько раз, пока слой массы не получит желаемой толщины. При формовке весьма важна равномерность давления, так как при обжиге места, неравномерно сдавленные, будут неравномерно сжиматься. Многие предметы слепляются из нескольких частей. Сформованные вещи оставляют стоять до полного высушивания. Вполне высохшие изделия подвергаются первому обжигу при 700—800°, имеющему целью придать массе твердость и пористость для принятия глазури. При этом уже происходит усадка. Обжигаются изделия в капсюлях из огнеупорной глины для защиты от газов, сажи, чтобы получить фарфор белый. Вообще при изготовлении фарфора необходимо соблюдать все предосторожности, чтобы не попало в массу железо, отчего фарфор окрасится, а также уголь и пыль, от которых могут при обжиге образоваться пузырьки. Обожженные предметы глазуруют. Для этого их окунают в разведенную глазурь несколько раз, до желаемой толщины слоя глазури. Черепок впитывает воду, и на массе присасывается слой глазури. С тех частей, на которых будет стоять предмет, глазурь счищается, чтобы вещь не приплавлялась к подставке (по этому признаку можно отличить фарфор от фаянса). Затем происходит второй обжиг при 1600°С. Изделия помещаются в капсюлях, и т. к. они очень сжимаются, то их ставят на круги из той же глины, чтобы сжатие могло происходить равномерно. Т. к. при этой температуре фарфор размягчается и может смяться, то более тяжелые части поддерживаются глиняными подставками. За ходом обжига следят по капсюлям с пробными вещами, которые время от времени вынимают. Обжигание длится 24 часа. По окончании обжигания печь замазывается и товар постепенно охлаждается, после чего сортируется. Фарфор без пороков (пузырьков, трещин, пятен) весьма редок. Обжиг ведут в особых печах, отапливаемых дровами, углем, или газовым топливом. Конструкции печей весьма различны. Употребляются обыкновенные пламенные печи и отражательные печи. Для лучшего использования тепла делают печи в два или три этажа, причем топки расположены кольцом, и газы из них идут в нижнюю камеру, отражаются от ее свода, и затем через отверстия внизу печи и каналы в стене переходят во второй этаж. Отсюда они уходят в третий, а оттуда в трубу. В нижнем этаже производится второй обжиг, во втором первый, а в третьем окончательное досушивание сформованных предметов. В этих печах, однако, обжиг должен быть прерываем. Выгоднее в смысле использования топлива камерные печи с газовым отоплением. Печь состоит из нескольких (18) отдельных камер, расположенных в два ряда, по 9 в каждом. Каждая камера может быть сообщена с боровом, ведущим в дымовую трубу. Вокруг печи идет кольцевой канал для генераторного газа. От этого канала идут отростки к каждой камере. Все камеры сообщаются друг с другом каналами в стенах. Кроме того, в каждой камере имеется отверстие для разгрузки. Обжиг ведется таким образом: генераторный газ пускается в одну камеру, например, в первую. Газы из этой камеры по каналам в стенах переходят последовательно во 2-ую, 3-ю и т. д. до 8-й, оттуда они направляются в боров; 9-я камера разгружается и снова нагружается. Воздух, нужный для горения газа, пускается через разгрузное отверстие 10-й камеры. Он переходит по каналам в стенах камер в 11-ю, 12-ю и т. д. и попадает в первую, где и сжигает газ. Таким образом, достигается, с одной стороны, подогревание воздуха, с другой — постепенное охлаждение камер с обожженным товаром и непрерывность работы. Через сутки газ направляют во 2-ю камеру, воздух в 11-ю, 10-ю камеру разгружают, а 9-ю начинают подогревать.

Кроме белого фарфора идет в продажу цветной фарфор. Раскраска достигается или нанесением краски под глазурью до второго обжига, или же нанесением краски на готовый товар и обжиганием в муфеле для закрепления краски при сравнительно невысокой температуре. Для первого способа идут окись кобальта для синего цвета, окись хрома для зеленого, закись урана для черного, закись меди для красного. Для второго (эмалирование) употребляются различно окрашенные свинцовые стекла; здесь разнообразие цветов значительно больше. Золочение производится смесью из окиси висмута и свежеосажденного золота, серебрение — смесью золота с платиной. Некоторые сорта мягкого фарфора, например, английские (Веджвуд), обжигаются один раз.

Наиболее известны европейские фарфоровые заводы — Севрский во Франции, Мейсенский в Саксонии, берлинский в Пруссии, Венский, Императорский в России. Всемирной славой пользуются также японский и китайский фарфор. Дороговизна фарфора дает обширное распространение тонким фаянсовым изделиям; фаянс отличается от фарфора тем, что белый черепок его порист, не просвечивает и покрыт глазурью. Мягкий фаянс — из плотной белой глины и кварца, иногда с примесью мела, полевошпатный фаянс (опак) из тех же материалов, но прибавляется полевой шпат. Глазурь большей частью прозрачная. Из раскрашенного фаянса готовится очень много столовой и чайной посуды. К гончарным глазурованным изделиям относятся: 1) столовая и кухонная глиняная посуда (горшки, чашки, миски) из горшечной глины, глазурованная чаще всего глетом и способная выдерживать перемены температуры; 2) майолика (особенно изразцы) с слабоокрашенным черепком и эмалевой (оловянной) непрозрачной глазурью; 3) печные изразцы тоже с непрозрачной (оловянной) поливой; 4) простой фаянс — со слабоокрашенным черепком и глазурью — дешевая столовая посуда. К группе каменных клинкерованных изделий относятся окрашенные естественной окраской, со спеченным, но просвеченным черепком, без глазури, из легкоплавких глин, или из тугоплавких, с примесью флюсов, таков клинкер — обыкновенный пережженный кирпич, масса которого не пориста, спечена, полусплавлена, половые и мостовые плитки — метлахские (пирогранитные и пр.) разных цветов и рисунков. Группа каменных изделий, обладающих спеченным или сплавленным черепком, цветным или белым, покрытым глазурью, обнимает: 1) простую каменную посуду, с легкоплавкой глазурью — трубы для канализации, посуда для химических заводов; 2) белые каменные изделия, по внешности похожие на фарфор, но непросвечивающие и легкоплавкие — химическая и аптекарская посуда — банки, коробки, кружки; то же из цветной массы — посуда Веджвуда. Огромное распространение имеет простой пористый товар из окрашенной и пористой массы, без глазури: 1) строительный кирпич, 2) черепица, 3) дренажные трубы, 4) цветочные горшки, 5) терракота. Сюда же примыкает получающий все большее и большее значение облицовочный кирпич, нередко покрываемый глазурью, служащий для облицовки стен зданий.

Литература. Бишоф, «Огнеупорные глины»; Беллен, «Глина и ее оценка»; его же, «О технике керамики»; его же, «Современная керамика», вып. I; Белавенец, «Глиноведение» и ряд других брошюр; Максимов, «Гончарный завод»; Петухов, «Производство глиняных изделий»; его же, «Керамика», в «Технической энциклопедии» т-ва «Просвещение»; Роот, «Художественная керамика»; Розанцев, «Фарфор»; Свобода, «Керамика»; Селиванов, «Фарфор и фаянс Российской Империи»; Соколов, «Керамическая технология»; Филиппов, «Керамика»; Яковлев, «Производство глиняных изделий»; Auscher et Quillard, «Technologie de la céramique»; Auinger, «Meissner Porzellan-Marken»; Binns, «Ceramic technology»; Bischof, «Gesammelte Analysen der in d. Thonindustrie benutzten Materialien u. Fabrikate»; его же, «Die feuerfesten Thone»; Arnaud, «Manuel de la céramique industrielle»; Beauchamp, «La porcelaine»; Borrmann, «Mod. Keramik»; Bollenbach, «Laboratoriumsbuch f. d. Thonind.»; Burton, «Porcelain»; Chantepie, «Contribution à l’étude des argiles»; Heim, «Die Steingutfabrikation»; Dietz, «Das Porzellan»; его же, «Steinzeug» etc; Granger, «La céramique industr.»; Greiner, «Aus dem Betriebe der Steingutfabrikation»; Grimm, «Fabrikat. d. Feldspat-Porzellans»; Hagemann, «Herst. d. Porzellans»; Dolezel, «Grundzüge d. Thomvaaren-Ind.»; Heinecke, «Ueb. d. Brennen v. Porzellan»; Husnik, «Photokeramik»; Kerlcramer, «Handbuch d. ges. Tbonwaarenind»; Kissling, «Gesamtgebiet d. Photokeramik»; Lefevre, «Les industries céramiques»; Lehnert, «Porzellan»; Klier, «Moderne Keramik»; Probst F., «Die deutsche Porzellan- u. Steingutind.»; Rohland, «Die Thone»; Schmatolla, «Die Brennöfen»; Schamberger, «Keramische Praxis»; Rudolph, «Die Thonwaarenerzeugung»; Rieke, «D. Porzellan»; Stoermer, «Untersuchungsmethoden d. in d. Thonind. gebraucht. Materialien»; его же, «Fehler b. d. Thonwaaren-Fabrikation»; Zschokke, Untersuchungen üb. Elastizität d.Thone»; Журналы: «Céramique», «Thonwaarenfabrikant», «Deutsche Töpferztg.», «Zeitschr. f. Keramik», «Oesterreich. Thonindustrie Ztg.», «Keramisches Zentralbl.», «Keramisches Jahrbuch», «Sprechsaal», «Thonindustrie-Ztg. «, «Thonwaaren-Industrie», «Topfer-u. Ziegler-Zeitung», «Керамическое Обозрение».

Я. Никитинский.