Cerámica ( otro griego κέραμος - arcilla) - materiales hechos de arcillas o sus mezclas con aditivos minerales (ya veces de otros compuestos inorgánicos) bajo la influencia de altas temperaturas, seguidas de enfriamiento; así como productos fabricados con dichos materiales [1] .
En un sentido estricto, la palabra "cerámica" se refiere a la arcilla que ha sido cocida .
La cerámica más antigua se utilizó como cerámica hecha de arcilla o sus mezclas con otros materiales. En la actualidad, la cerámica se utiliza como material en la industria (ingeniería, instrumentación, industria aeronáutica, etc.), la construcción, el arte, y tiene un amplio uso en la medicina y la ciencia. En el siglo XX, se crearon nuevos materiales cerámicos para su uso en la industria de los semiconductores y otros campos.
Los materiales superconductores de alta temperatura modernos también son cerámicas [2] .
Según la estructura, se distinguen cerámicas finas (el fragmento [3] es vítreo o de grano fino) y gruesas (fragmento de grano grueso). Los principales tipos de cerámica fina son la porcelana , la semiporcelana , las masas de arcilla y piedra , la arcilla refractaria , la loza y la mayólica . El principal tipo de cerámica en bruto es la alfarería .
Además, existen cerámicas de carburo ( carburo de tungsteno , carburo de silicio ), alúmina , circonio (basado en ZrO 2 ), nitruro (basado en AlN ), etc.
La porcelana tiene un fragmento sinterizado denso de color blanco (a veces con un tinte azulado) con baja absorción de agua (hasta 0,2%), cuando se golpea produce un sonido melódico alto, en capas delgadas puede ser translúcido. El esmalte no cubre el borde de la cuenta ni la base de la pieza de porcelana. Las materias primas para la porcelana son caolín , arena , feldespato y otros aditivos.
Fayenza tiene un fragmento blanco poroso con un tinte amarillento, la porosidad del fragmento es 9-12%. Debido a la alta porosidad, los productos de loza están completamente cubiertos con un esmalte incoloro de baja resistencia al calor. La fayenza se utiliza para la producción de vajillas cotidianas. La materia prima para la producción de loza es la arcilla de combustión blanca con la adición de tiza y arena de cuarzo.
La semiporcelana en términos de propiedades ocupa una posición intermedia entre la porcelana y la loza, el fragmento es blanco, la absorción de agua es del 3-5% y se usa en la fabricación de platos.
La mayólica tiene un fragmento poroso, la absorción de agua es de alrededor del 15%, los productos tienen una superficie lisa, brillo, espesor de pared pequeño, están cubiertos con esmaltes de colores y pueden tener decoraciones decorativas en relieve. La fundición se utiliza para hacer mayólica . Las materias primas son arcillas de combustión blanca (mayólica de fayenza) o arcillas de combustión roja (mayólica de cerámica), llanuras aluviales, tiza , arena de cuarzo .
La cerámica tiene una vasija de color marrón rojizo (se usan arcillas rojas), alta porosidad, absorción de agua de hasta 18%. Los productos se pueden cubrir con esmaltes incoloros, pintados con pinturas de arcilla coloreadas: engobe .
La cerámica se conoce desde la antigüedad y es quizás el primer material artificial creado por el hombre. Se creía que la aparición de la cerámica está directamente relacionada con la transición de una persona a una forma de vida establecida, por lo que sucedió mucho más tarde que las canastas . Más recientemente, las primeras muestras de cerámica que conocemos pertenecen a la era del Paleolítico Superior ( cultura gravetiense ) [4] . El objeto más antiguo hecho de arcilla cocida data del 29-25 milenios antes de Cristo. Esta es la Venus de Vestonice , conservada en el Museo Moravo de Brno [5] .
Encontradas en 1993, vasijas de la cueva Xianzhendong en la provincia de Jiangxi en el sureste de China fueron moldeadas hace 20-19 mil años [6] . Fragmentos de una vasija puntiaguda encontrados en la cueva Yuchanyan en la provincia de Hunan en el sureste de China datan de hace 18,3-17,5 mil años [7] . La cerámica en el río Gromatukha (un afluente del Zeya ) en la región de Amur apareció c. Hace 15.500 años [8] .
En las culturas mesolíticas , la cerámica se utiliza de forma irregular y generalmente en una etapa tardía; Los ejemplos más perfectos de cerámica mesolítica se conocen en la cultura Jomon en Japón. En el Neolítico , la cerámica se convierte en un atributo integral de casi todas las culturas arqueológicas (con la excepción del período de las comunidades agrarias más antiguas del Neolítico anterior a la cerámica en el Medio Oriente, cuando la transición a una forma de vida sedentaria se produjo antes que muchas otras ). innovaciones tecnológicas).
Peter Jordan (Groningen, Países Bajos) cree que la cerámica se extendió desde dos centros de innovación: Asia oriental (hace unos 16.000 años ) y el norte de África (hace unos 12.000 años ) [ 9] .
La cerámica más antigua (hace 12 mil años) en Rusia se encontró en Transbaikalia (en los sitios arqueológicos de la cultura Ust-Kareng [10] ) y en el Lejano Oriente ( culturas Gromatukhinskaya , Osipovskaya , Selemdzhinskaya [11] ; ver Neolítico siberiano ) . Las capas inferiores del asentamiento de Rakushechny Yar en la región de Rostov se remontan a la segunda mitad del séptimo milenio antes de Cristo [12] . La cultura Elshanskaya en la región del Volga Medio se remonta al 7000 a. mi.
La cerámica con una gruesa capa de cera vegetal y sedimento graso de los sitios libios en el Sahara Uan Afuda ( Uan Afuda ) y Takartori (Takarkori) data del período 8200-6400 a. mi. [13]
Inicialmente, la cerámica se moldeaba a mano. La invención del torno de alfarero en el tercer milenio a. C. ( Eolítico final - Edad del bronce temprano ) permitió acelerar y simplificar significativamente el proceso de moldeo del producto. En las culturas precolombinas de América, la cerámica de los nativos americanos se hacía sin torno de alfarero hasta la llegada de los europeos.
Gradualmente se formaron tipos separados de cerámica con la mejora de los procesos de producción, dependiendo de las propiedades de las materias primas y las condiciones de procesamiento resultantes.
Los tipos más antiguos de cerámica son una variedad de vasijas, así como verticilos , pesas para tejer y otros artículos. Esta cerámica doméstica se ennobleció de varias maneras: se aplicaron relieves mediante estampado, calco y elementos moldeados. Los recipientes recibieron diferentes colores según el método de disparo. Podían estar pulidas, pintadas o pintadas con adornos, recubiertas de engobe, capa brillante (cerámica griega y Terra sigillata romana [14] ), esmalte coloreado (“Cerámica Hafner” del Renacimiento).
A fines del siglo XVI, apareció en Europa la mayólica (según su origen, también llamada loza). Poseyendo un fragmento poroso de hierro y cal, pero masa de fayenza blanca, se cubrió con dos vidriados: uno opaco con alto contenido de estaño y otro transparente y brillante de plomo.
La decoración se pintó sobre mayólica sobre esmalte húmedo antes de cocer el producto a una temperatura de unos 1000 °C. Las pinturas para pintar se tomaban de la misma composición química que el esmalte , sin embargo, su parte esencial eran los óxidos metálicos que podían soportar altas temperaturas (las llamadas pinturas refractarias: azul, verde, amarillo y púrpura). A partir del siglo XVIII se empezaron a utilizar las denominadas pinturas de mufla, que se aplicaban sobre esmaltes ya cocidos. También se utilizan para pintar porcelana.
En el siglo XVI, la producción de cerámica de gres se extendió en Alemania. Blanco (por ejemplo, en Siegburg) o pintado (por ejemplo, en Reren), un tiesto muy denso consistía en arcilla mezclada con feldespato y otras sustancias. Después de cocer a una temperatura de 1200–1280 °C, el gres se volvió duro y prácticamente no poroso. El gres rojo se produjo en Holanda, siguiendo el modelo de la cerámica china, y la misma característica se encuentra en la cerámica de Böttger .
El gres también fue fabricado por Wedgwood [15] [16] en Inglaterra. La loza fina como un tipo especial de cerámica con un fragmento poroso blanco cubierto con esmalte blanco apareció en Inglaterra en la primera mitad del siglo XVIII. La loza, dependiendo de la fuerza del fragmento, se divide en loza fina y blanda con un alto contenido de cal, loza media con un contenido de cal más bajo y loza dura sin cal. Este último tiesto a menudo se parece al gres oa la porcelana en composición y resistencia .
Otis Tufton Mason describió las técnicas de tejido de canastas de los indios americanos [17] y también mostró cómo se usaba la canasta como base para hacer el fondo de la jarra [18] .
Una rama notable de la antigua cerámica urbana rusa fue la fabricación de utensilios vidriados. Se suelen encontrar muestras durante las excavaciones de las ciudades, está casi ausente en los asentamientos rurales y muy poco en la composición de los túmulos. La cerámica vidriada de la antigua producción rusa de finales del siglo X-XI se concentra principalmente en las ciudades del sur de Rusia: Kyiv, Chernigov, Vyshgorod. Lyubech, es decir, en los centros más antiguos del antiguo estado ruso. En la antigua Rus, se usaban principalmente forjas de cerámica de dos niveles (el nivel inferior del horno estaba enterrado en el suelo), pero también había forjas de un solo nivel.
El primer paso en la fabricación directa de un recipiente es el diseño del principio. A. A. Bobrinsky, basado en materiales arqueológicos y etnográficos en la historia de la cerámica de Europa del Este, identificó 4 programas para construir principios [19] [20] [21] :
Durante las excavaciones de M.K. Karger en la finca de Sofia Kievskaya , junto con la cerámica circular habitual del siglo XI, se encontraron fragmentos de platos de arcilla blanca vidriada, similares a los platos bizantinos con adornos estampados, pero bastante peculiares: el característico “riel- borde “en forma” de platos bizantinos (IX-XI) reemplazado por un borde doblado horizontalmente; los platos están cubiertos con manchas de esmalte verde; esta es una imitación de las muestras bizantinas. El origen ruso de estos platos está fuera de toda duda: están elaborados con materias primas locales. Sin embargo, la imitación de la cerámica bizantina es característica solo de los primeros maestros de irrigación en la Rus. La masa principal de platos de arcilla blanca tiene una forma similar a la cerámica circular habitual de las antiguas ciudades rusas: se trata de jarras y ollas de varias formas.
Se encontraron fragmentos de jarras vidriadas de arcilla blanca en capas del siglo XI en Kyiv durante excavaciones cerca de la Catedral de Santa Sofía, en el territorio de Kiev-Pechersk Lavra, en Vyshgorod, Gorodsk, Lyubech, Chernigov. Su cuerpo esférico alargado estaba separado de la garganta por un rodillo moldeado [22] .
Las macetas de riego repiten los platos sencillos de aquella época. Por lo general, se trata de macetas pequeñas con un borde recto o ligeramente curvado. Una característica de la cerámica de arcilla blanca es un esmalte denso y opaco, de color verde brillante, con menos frecuencia amarillo. Dichos platos se encontraron en una pequeña cantidad en Vyshgorod, Chernigov, Gorodsk, en el pueblo de Volossky, región de Dnepropetrovsk.
La cerámica vidriada de arcilla blanca es todavía relativamente pequeña. Desde el siglo XII, en muchas ciudades de Rus, comenzaron a hacer platos vidriados con arcillas locales de combustión ligera que, después de la cocción, dan un fragmento gris. Donde tal arcilla no estaba disponible, se usaba arcilla roja ardiente. Antes de aplicar el riego, la vasija se cubrió con engobe, una capa de arcilla más ligera que la principal.
También hay platos glaseados en Novgorod. Se distingue por las manchas de riego, de color verde con manchas amarillas o marrones. Se trata principalmente de vasijas, de forma similar a los utensilios de Novgorod de los siglos XII-XIII. Los primeros de ellos también se encuentran en las capas de los siglos XI-XII. Las cerámicas con el mismo vidriado manchado continuaron existiendo en los siglos XIV y XVII: estas son ollas, acuarios, juguetes. No se perdió en Novgorod y el método de obtención de esmaltes con un brillo metálico; además de los huevos de Pascua (Makarova T.I., 1966. C, 141-145), aquí en los siglos XII-XIII. produce azulejos con pintura sobre vidriado del tipo Belgorod, de los que se diferencian por el tinte azulado o rojizo del fondo y el brillo metálico del vidriado.
Los hallazgos en Beloozero dan una idea de la cerámica vidriada de las regiones del norte de Rus. Junto con la cerámica importada de Kyiv, aquí se encontraron vasijas bastante peculiares de paredes delgadas con esmalte líquido verde manchado, huevos de Pascua, cascabeles y huesos de ábaco (Golubeva L.A. 1973. P. 167-169. Fig. 60, 2, 3).
Según los hallazgos en Novgorod, está claro que las tradiciones de riego después del siglo XIII. no se perdieron. Esto también está confirmado por materiales de Moscú y la región de Moscú. En las capas de Moscú del período premongol, hay fragmentos individuales de cerámica vidriada hecha de arcilla gris ... Probablemente, la producción de cerámica vidriada en Moscú ya estaba suficientemente desarrollada a mediados del siglo XIV. El papel de las tradiciones de Kiev es indudable (Avdusina T.D., Vladimirskaya Y.S., Panova T.D. 1984, pp. 48-50).
La invasión mongol-tártara influyó en el desarrollo de la antigua cultura rusa. La historia de la cerámica se dividió en una paneuropea en el Gran Ducado de Lituania, Rus' Zhemoytsky y otros, y en Moscovia, pasando de las regiones del sur a las ciudades fronterizas del norte y oeste. En las tierras de Moscú, el arte de los azulejos de la antigua Rus fue destruido, perecieron muchas obras de alfareros rusos de los siglos IX-XII. Por ejemplo, las ánforas de dos asas, las lámparas verticales, el arte del esmalte cloisonné, el esmalte (el más simple es el amarillo, sobrevivió solo en Novgorod), desaparecieron, el adorno se volvió más simple.
En los siglos XIII-XIV , las tejas de hormigas , utilizadas para los techos de las iglesias ortodoxas, se generalizaron en Pskov . Probablemente dio lugar a baldosas de cara vista simple, y luego baldosas con un patrón y rumpa para fijar en paredes de mampostería.
En el territorio del Monasterio de la Santa Asunción de Pskov-Pechersky, se han conservado monumentos únicos de cerámica vidriada: más de cien lápidas antiguas de monjes (ceramidas) incrustadas en las paredes de las galerías subterráneas. Con una altura media de 45-60 cm y un ancho de 30-40 cm, están hechos de barro cocido con esmalte verde oscuro. La cantidad y la alta calidad artística de los productos atestiguan el hecho de que la producción de cerámica floreció en el monasterio desde la antigüedad. Las ceramidas por primera vez en Rus comenzaron a fabricarse precisamente en la región de Pskov en el siglo XVI. El monasterio tenía un taller de cerámica especial.
La cerámica de Pskov, como la vajilla, se reconoce por su forma. El arte de los maestros de Pskov se manifestó claramente en la fabricación de cerámica decorativa. [23]
Una dirección separada de la cerámica rusa, y luego de la rusa moderna, es Gzhel (llamada así por la ciudad). Estos productos se ejecutan en estilo blanco y azul.
Los materiales cerámicos iniciales son opacos debido a las peculiaridades de su estructura. Sin embargo, la sinterización de partículas de tamaño nanométrico permitió crear materiales cerámicos transparentes con propiedades (rango de longitudes de onda de radiación operativa, dispersión, índice de refracción) que se encuentran fuera del rango estándar de valores para lentes ópticos .
La nanocerámica es un material cerámico nanoestructurado (ing. nanocerámica), un material compacto a base de óxidos, carburos, nitruros, boruros y otros compuestos inorgánicos, que consiste en cristalitos (granos) con un tamaño promedio de hasta 100 nm [24] . Las nanocerámicas se utilizan para la producción de cerámica blindada [25] , lámparas generadoras de microondas , sustratos para dispositivos semiconductores, aisladores para cámaras de arco de vacío, dispositivos semiconductores de potencia y tubos intensificadores de imagen en dispositivos de visión nocturna.
El esquema tecnológico para la producción de baldosas cerámicas incluye las siguientes fases principales:
Las materias primas para las masas cerámicas se dividen en plásticas ( arcillas y caolines ) y no plásticas. Los aditivos de chamota y cuarzo reducen la contracción de los productos y la probabilidad de agrietamiento en la etapa de moldeo. El plomo rojo y el bórax se utilizan como formadores de vidrio .
La elaboración de la barbotina se realiza en tres fases:
El transporte desde el almacén de materia prima se realiza con la ayuda de un cargador hasta las tolvas de recepción. Desde donde se envía a lo largo del transportador a un molino de bolas (para moler) o a turbodisolventes (para disolver arcilla y caolín)
Los esmaltes son aleaciones brillantes fundidas sobre un fragmento cerámico con una capa de 0,12-0,40 mm de espesor. El esmalte se aplica para cubrir la vasija del producto con una capa densa y suave, así como para darle al producto una vasija densa de mayor resistencia y apariencia atractiva, para garantizar las propiedades dieléctricas y proteger la decoración de influencias mecánicas y químicas.
La composición del esmalte incluye circón finamente molido , tiza , cal . El esmalte listo se carga en uno de los contenedores determinados por el tecnólogo. Se pasa varias veces por tamices vibratorios y trampas magnéticas para eliminar las impurezas metálicas, cuya presencia en el esmalte puede provocar la formación de defectos durante la producción. Se agrega pegamento a la composición y el esmalte se envía a la línea.
Antes del moldeo, la barbotina se carga en uno de los contenedores. Se utilizan tres contenedores a la vez (cambiando aproximadamente una vez al día) para un stand en particular. El molde se limpia preliminarmente de residuos de barbotina después del moldeado anterior, se trata con agua de barbotina y se seca.
La barbotina se vierte en moldes secos. Los formularios están diseñados para 80 rellenos. Al formar, se utiliza un método a granel. La forma absorbe parte del agua y el volumen de la barbotina disminuye. Se agrega barbotina al molde para mantener el volumen requerido.
Después del endurecimiento, los productos se secan, se realiza el rechazo primario de productos (grietas, deformaciones).
Después del moldeado, los productos van al taller de procesamiento manual.
Después de aplicar el esmalte, el producto se envía al horno para su cocción. El horno está equipado con un módulo de presecado, desempolvado y cámaras de soplado. El tratamiento térmico se lleva a cabo a una temperatura de 1230 grados, la longitud del horno es de unos 89 metros. El ciclo desde la carga hasta la descarga del carro es de aproximadamente un día y medio. La cocción de productos en el horno tiene lugar durante el día.
Después de la cocción, se realiza la clasificación: división en grupos de productos similares, detección de defectos. Si los defectos son removibles, se envían para su revisión y se eliminan manualmente en el sitio de restauración. De lo contrario, el producto se considera defectuoso.