Введение
Керамический материал
Керамический материал
the ceramic material
Фарфор (/p/ɔːr/s/ə/l/ɪ/n/) – это керамический материал, изготовленный путем нагрева сырья, обычно включающего каолинит, в печи до температур между 1200 °C и 1400 °C. Большая прочность и прозрачность фарфора по сравнению с другими видами керамики обусловлены главным образом витрификацией и образованием минерала муллита в теле при этих высоких температурах. Области применения включают посуду, декоративные изделия, такие как фигурки, унитазы ("фарфоровые троны") и раковины, а также продукцию для технологий и промышленности, например, электрические изоляторы и лабораторную посуду. Процесс производства фарфора аналогичен процессу производства глиняной и каменной посуды – двум другим основным видам керамики, хотя его производство может быть более сложным. Фарфор традиционно считается самым престижным видом керамики благодаря своей изящности, прочности и высокой степени белизны. Он часто глазуруется и декорируется. Хотя определения различаются, фарфор можно разделить на три основные категории: твердый, мягкий и костяной. Категории различаются по составу тела и условиям обжига. Фарфор медленно развивался в Китае и был впервые получен (в зависимости от используемого определения) примерно 2000–1200 лет назад. Постепенно он распространился в другие страны Восточной Азии, затем в Европу и, в конечном итоге, по всему миру. Европейское название – "фарфор" – происходит от староитальянского слова porcellana (раковина наутилуса) из-за сходства с поверхностью раковины. В некоторых англоязычных странах фарфор также называют "china" или "fine china", поскольку он впервые был импортирован из Китая в XVII веке. К свойствам фарфора относятся низкая проницаемость и эластичность, значительная прочность, твердость, белизна, прозрачность и резонанс, а также высокая устойчивость к коррозионно-активным химическим веществам и тепловому удару. Фарфор описывается как "полностью витрифицированный, твердый, непроницаемый (даже до глазурования), белый или искусственно окрашенный, полупрозрачный (за исключением значительной толщины) и резонансный". Однако термин "фарфор" не имеет универсального определения и "применяется несистематически к различным веществам, которые имеют лишь некоторые общие поверхностные качества". Традиционно Восточная Азия классифицирует керамику только на изделия низкотемпературного обжига (глиняную посуду) и высокотемпературного обжига (часто переводимые как фарфор), последние также включают то, что европейцы называют "каменной посудой", которая обжигается при высоких температурах, но обычно не является белой или полупрозрачной. Термины "протофарфор", "подобный фарфору" или "близкий к фарфору" могут использоваться в тех случаях, когда керамическое тело приближается к белизне и прозрачности. В 2021 году мировой рынок фарфоровой посуды оценивался в 22,1 миллиарда долларов США.
Твердая паста
Твердый фарфор был изобретен в Китае и также использовался в японском фарфоре. Большинство фарфоровых изделий высочайшего качества изготавливаются из этого материала. Первые европейские фарфоры были произведены на мануфактуре Мейсен в начале XVIII века; они формировались из пасты, состоящей из каолина и алебастра, и обжигались при температуре до в дровяной печи, что позволяло получить фарфор, отличающийся высокой твердостью, полупрозрачностью и прочностью.
Китайская костная фарфора
Хотя костный фарфор был первоначально разработан в Англии в 1748 году для конкуренции с импортным фарфором, сейчас он производится по всему миру, включая Китай. Англичане прочитали письма иезуитского миссионера Франсуа Ксавье д’Энтреколя, в которых подробно описывались секреты производства китайского фарфора. Один из авторов предположил, что возможно, непонимание текста послужило причиной первых попыток использовать костную золу в качестве ингредиента в английском фарфоре.
Традиционно английский костный фарфор изготавливался из двух частей костной золы, одной части каолина и одной части фарфорового камня, хотя последний был заменен на фельдшпат из источников, не относящихся к Великобритании.
Материалы
Каолин является основным материалом для изготовления фарфора, хотя содержание глинистых минералов может составлять лишь небольшую часть общей массы. Термин "паста" – устаревшее обозначение как обожжённых, так и необжжённых материалов. Более распространенным термином для необжжённого материала является "масса"; например, при закупке материалов гончар может заказать у поставщика определенное количество фарфоровой массы. Состав фарфора сильно варьируется, но каолинит – глинистый минерал – часто используется в качестве сырья. Другие виды сырья могут включать в себя полевой шпат, шамотную глину, стекло, костяной пепел, стеатит, кварц, петунце и алебастр. Используемые глины часто классифицируются как "длинные" или "короткие" в зависимости от их пластичности. "Длинные" глины обладают высокой сплочённостью (липкостью) и пластичностью, а "короткие" – меньшей сплочённостью и пластичностью. В почвомеханике пластичность определяется путем измерения увеличения содержания воды, необходимого для перехода глины из твердого состояния, близкого к пластичному, в пластичное состояние, близкое к жидкому, хотя этот термин также используется в более широком смысле для описания легкости обработки глины. Глины, используемые для фарфора, как правило, обладают меньшей пластичностью, чем многие другие гончарные глины. Они очень быстро впитывают влагу, что означает, что даже небольшие изменения в содержании воды могут существенно повлиять на их обрабатываемость. Таким образом, диапазон содержания воды, при котором эти глины можно обрабатывать, очень узок и требует тщательного контроля.
Формирование
Порцелан можно изготавливать, используя все способы формовки керамических изделий.
Остекление
Порцелан бисквит – это неглазурованный фарфор, который обрабатывается как готовое изделие, преимущественно для изготовления статуэток и скульптур. В отличие от изделий, обожженных при более низкой температуре, фарфоровые изделия не требуют глазури для обеспечения их непроницаемости для жидкостей, и в большинстве случаев глазурь наносится в декоративных целях и для придания им устойчивости к загрязнениям и пятнам. Многие виды глазурей, такие как железосодержащая глазурь, используемая в изделиях селадон из Лонгцюаня, были разработаны специально для достижения выразительных эффектов на фарфоре.
Декоративные элементы
Порцелан часто украшают подглазурными росписями с использованием пигментов, включающих оксид кобальта и медь, или надглазурными эмалями, что позволяет получить более широкую цветовую гамму. Как и многие более ранние изделия, современный фарфор часто подвергают предварительному обжигу (бисквитному обжигу) при температуре около 900 °C, покрывают глазурью, а затем отправляют на второй обжиг глазури при температуре около 1280 °C или выше. Другой ранний метод – однократный обжиг, при котором глазурь наносится на необожжённый черепок, и оба обжигаются вместе за один цикл.
Стрелять
В этом процессе "зеленые" (необожженные) керамические изделия нагреваются до высоких температур в печи для придания им окончательной формы, витрификации тела и глазури. Порцелян обжигают при более высокой температуре, чем керамику, чтобы тело стало витрифицированным и непроницаемым. Многие виды фарфора в прошлом обжигались дважды или даже трижды, чтобы обеспечить возможность нанесения декора с использованием менее стойких пигментов в эмалях по глазури.
Китайский фарфор
Порцелан был изобретен в Китае в течение многовекового периода развития, начиная с изделий "прото-порцелана", относящихся к династии Шан (1600–1046 гг. до н.э.). К периоду династии Восточной Хань (25–220 гг. н.э.) эти ранние глазурованные керамические изделия превратились в фарфор, который китайцы определяли как высокотемпературную керамику. Примерами являются изделия типа Дин (Ding ware). Эти изделия уже экспортировались в исламский мир, где они высоко ценились, и их количество превысило 100 000 к концу периода. Хотя фарфор Син (Xing ware) считается одним из величайших творений династии Тан, фарфор Дин стал основным фарфором династии Сун. К династии Мин производство лучших изделий для императорского двора было сосредоточено в одном городе, а фарфор Цзиндэчжэнь, первоначально принадлежавший императорскому правительству, остается центром производства китайского фарфора. К периоду династии Мин (1368–1644 гг. н.э.) фарфоровые изделия экспортировались в Азию и Европу. В эту эпоху в Европу прибыли некоторые из самых известных стилей китайского фарфорового искусства, такие как востребованный "сине-белый" фарфор. Династия Мин контролировала значительную часть торговли фарфором, которая расширилась в Азию, Африку и Европу по Шелковому пути. В 1517 году португальские купцы начали прямую морскую торговлю с династией Мин, а в 1598 году к ним присоединились голландские купцы. В имперском Китае некоторые виды фарфора ценились выше других. Наиболее ценные виды можно определить по их связи с императорским двором, либо как подношения в качестве дани, либо как продукция печей, находившихся под императорским надзором. Начиная с династии Юань, Цзиндэчжэнь был крупнейшим и лучшим центром производства фарфора. Во времена династии Мин фарфор Цзиндэчжэнь стал предметом имперской гордости. Император Юнлэ воздвиг в Нанкине пагоду, облицованную белым фарфоровым кирпичом, а исключительно гладкая глазурь белого фарфора является характерной чертой его правления. Слава фарфора Цзиндэчжэнь достигла своего пика во времена династии Цин.
Японский фарфор
Хотя японская элита с самого начала активно импортировала китайский фарфор, они не смогли начать собственное производство, пока не прибыли корейские гончары, взятые в плен во время японских вторжений в Корею (1592–1598). Они принесли усовершенствованный тип печи, и один из них обнаружил залежи фарфоровой глины вблизи Ариты, после чего в этом регионе вскоре начали работу несколько печей. Первоначально их изделия были похожи на более дешевый и грубый китайский фарфор с подглазурной синей росписью, который уже широко продавался в Японии; этот стиль сохранялся для более дешевых повседневных изделий вплоть до XX века. Экспорт в Европу начался около 1660 года через китайцев и Голландскую Ост-Индскую компанию, единственные европейские структуры, которым было разрешено вести торговую деятельность. Китайский экспорт был серьезно нарушен гражданскими войнами в период распада династии Мин, и японский экспорт быстро возрос, чтобы заполнить образовавшуюся нишу. Сначала в производстве использовались европейские формы и преимущественно китайская роспись, как это делали китайцы, но постепенно стали развиваться оригинальные японские стили. Фарфор Набешима производился на печах, принадлежавших семьям феодалов, и украшался в японской традиции, во многом вдохновленной дизайном тканей. Первоначально он не экспортировался, а использовался в качестве подарков для других аристократических семей. Имари и Какиэмон – это широкие термины, обозначающие стили экспортного фарфора с наглазурной "эмалевой" росписью, появившиеся в ранний период, и каждый из них имеет множество подтипов. К началу XIX века в Японии использовался широкий спектр стилей и производственных центров, а после открытия Японии для торговли во второй половине столетия экспорт резко возрос, а качество в целом снизилось. Многие традиционные изделия из фарфора продолжают воспроизводить старые методы производства и стили, и существует несколько современных промышленных производителей. К началу 1900-х годов филиппинские мастера по фарфору, работавшие большую часть своей жизни в японских центрах производства фарфора, впоследствии привнесли это ремесло в местное население Филиппин, хотя в устном народном творчестве Себу, расположенного в центральной части Филиппин, упоминается, что фарфор уже производился местными жителями во времена ранних правителей Себу, еще до прибытия колонизаторов в XVI веке.
Европейский фарфор
Импортированный китайский фарфор пользовался таким большим уважением в Европе, что в английском языке слово "china" стало общеупотребительным синонимом слова "фарфор" (происходящего от итальянского). Первое упоминание о фарфоре в Европе содержится в книге Марко Поло "Иль Миллионе", датированной 13 веком. Помимо копирования китайского фарфора в фаянсе (глазурованной керамике), флорентийский фарфор "мягкой пасты" Медичи, созданный в 16 веке, стал первой реальной европейской попыткой его воспроизвести, но она не увенчалась большим успехом. В начале 16 века португальские торговцы привезли в Европу образцы каолина, который, как они узнали в Китае, был необходим для производства фарфора. Однако китайские технологии и состав, используемые при изготовлении фарфора, еще не были полностью поняты. Это была тщательно охраняемая коммерческая тайна саксонского производства. В 1712 году французский иезуит Франсуа Ксавье д’Энтреколь раскрыл многие секреты китайского производства фарфора по всей Европе, и вскоре они были опубликованы в "Lettres édifiantes et curieuses de Chine par des missionnaires jésuites".
Меисен
Фон Цирнхаус вместе с Иоганном Фридрихом Бёттгером служил Августу II, королю Польши и курфюрсту Саксонии, который финансировал их работу в Дрездене и городе Мейссен. Цирнхаус обладал обширными знаниями в области науки и принимал участие в европейских поисках совершенствования производства фарфора, когда в 1705 году Бёттгер был назначен ему помощником в этой задаче. Бёттгер изначально был обучен фармацевтике; после того, как он обратился к алхимическим исследованиям, он заявил, что знает секрет превращения неблагородных металлов в золото, что привлекло внимание Августа. Заключенный под стражу Августом в качестве стимула для ускорения исследований, Бёттгер был вынужден работать с другими алхимиками в бесплодных поисках трансмутации и в конечном итоге был назначен помогать Цирнхаусу. Одним из первых результатов их сотрудничества стало создание красной керамики, напоминавшей исинскую. В записке мастерской указано, что первый образец твердого, белого и витрифицированного европейского фарфора был произведен в 1708 году. В то время исследования все еще находились под контролем Цирнхауса; однако он умер в октябре того же года. Бёттгеру предстояло сообщить Августу в марте 1709 года, что он способен изготавливать фарфор. По этой причине заслуга европейского открытия фарфора традиционно приписывается ему, а не Цирнхаусу. Фабрика Мейссен была основана в 1710 году после разработки печи и глазури, подходящих для использования с фарфором Бёттгера, который требовал обжига при температуре до [укажите температуру] °C для достижения прозрачности. Фарфор из Мейссена обжигался один раз, или подвергался так называемому «зеленому обжигу». Он был известен своей высокой устойчивостью к тепловому удару; посетитель фабрики во времена Бёттгера сообщил, что видел, как белый раскаленный чайник извлекали из печи и бросали в холодную воду, при этом он не повреждался. Хотя этому широко не верили, это было воспроизведено в наше время.
Русский фарфор
В 1744 году Елизавета Петровна подписала соглашение об основании первой фарфоровой мануфактуры; ранее фарфор приходилось импортировать. Технология изготовления "белого золота" тщательно охранялась ее создателями. Петр Великий пытался раскрыть "великую порцеланную тайну", отправил агента на мануфактуру в Мейсене и, наконец, нанял мастера по фарфору из-за границы. Это стало возможным благодаря исследованиям русского ученого Дмитрия Ивановича Виноградова. Его разработка технологии производства фарфора не основывалась на секретах, полученных от третьих лиц, а была результатом кропотливой работы и внимательного анализа. Благодаря этому к 1760 году Императорский фарфоровый завод в Санкт-Петербурге стал одним из крупнейших европейских предприятий по производству посуды, а впоследствии и фарфоровых статуэток. Позже были открыты другие мануфактуры: Гарднер, Дулево (1832), Кузнецовский фарфор, Поповский фарфор и Гжель. В течение XX века, при советской власти, керамика оставалась популярным видом искусства, поддерживаемым государством и приобретавшим все более выраженную пропагандистскую направленность. Одной из художниц, работавших на Барановской фарфоровой фабрике и на Экспериментальном керамическом и художественном заводе в Киеве, была Оксана Жникруп, широко известная своими фарфоровыми фигурами балетных и цирковых артистов.
Электроизоляторы
Порцелан используется в качестве электрических изоляторов по крайней мере с 1878 года, при этом другой источник указывает на более раннее применение порцелановых изоляторов на телеграфной линии между Франкфуртом и Берлином. Он широко применяется для изготовления изоляторов в системах передачи электроэнергии благодаря высокой стабильности электрических, механических и тепловых свойств даже в жестких условиях эксплуатации. Основная масса электрического фарфора обычно содержит различные пропорции шамотной глины, каолина, полевого шпата, кварца, кальцинированной оксида алюминия и кальцинированного боксита. Также могут использоваться различные вспомогательные материалы, такие как связующие, которые выгорают в процессе обжига. Британские производители обычно обжигают фарфор при температуре до 1200°C в окислительной атмосфере, в то время как китайские производители обычно используют восстановительный обжиг. В 2018 году изоляционная втулка из фарфора, изготовленная компанией NGK в городе Ханда, префектура Айти, Япония, была признана Книгой рекордов Гиннеса крупнейшей в мире керамической конструкцией. Её высота составляет 11,3 м, а диаметр – 1,5 м. Объем мирового рынка высоковольтных изоляторов оценивался в 4,95 миллиарда долларов США в 2015 году, при этом на долю фарфора приходится чуть более 48%.
Химический фарфор
Тип фарфора, характеризующийся низким термическим расширением, высокой механической прочностью и высокой химической стойкостью. Применяется для изготовления лабораторной посуды, такой как реакционные сосуды, тигли для прокаливания, выпаривательные чаши и воронки Бюхнера. В состав массы входят каолин, кварц, полевой шпат, кальцинированный оксид алюминия и, возможно, небольшое количество других материалов. Ряд международных стандартов, например ASTM C515, регламентирует свойства этого фарфора.
Плитка
Порцеляновая плитка определяется как «керамическая мозаичная плитка или облицовочная плитка, обычно изготавливаемая методом прессования порошка, в результате чего получается плотная, мелкозернистая и гладкая плитка с четко очерченными гранями, как правило, водонепроницаемая и имеющая цвета, характерные для фарфора – обычно прозрачные, светящиеся или представляющие собой гранулированную смесь». Производители расположены по всему миру, при этом Италия является мировым лидером, произведя более 380 миллионов квадратных метров в 2006 году. Исторические примеры помещений, полностью отделанных порцеляновой плиткой, можно найти в нескольких дворцах, включая Galleria Sabauda в Турине, Museo di Doccia в Sesto Fiorentino, Museo di Capodimonte в Неаполе, Королевский дворец в Мадриде и близлежащий Королевский дворец Аранхуэс, а также Порцеляновую башню в Нанкине. Более поздние примеры включают здание Дакина в Брисбене, Калифорния, и здание Gulf Building в Хьюстоне, Техас, которое при строительстве в 1929 году имело фарфоровый логотип на фасаде.
Санитарная посуда
Из-за своей прочности, устойчивости к коррозии и непроницаемости, глазурованный фарфор используется для личной гигиены как минимум с третьей четверти XVII века. В этот период фарфоровые ночные горшки были распространены в европейских домах состоятельных людей, а термин "бурдалу" использовался для обозначения такого горшка. В то время как современная сантехника, такая как унитазы и раковины, изготавливается из керамических материалов, фарфор больше не применяется, и доминирующим материалом является фаянс. Ванны изготавливаются не из фарфора, а из эмали на металлической основе, как правило, из чугуна. "Порцеляновая эмаль" – это маркетинговый термин, используемый в США, обозначающий не фарфор, а глазурованную эмаль.
Порцелан для зубов
Зубной фарфор используется для коронок, мостов и виниров. Состав зубного фарфора включает 70–85% полевого шпата, 12–25% кварца, 3–5% каолина, до 15% стекла и примерно 1% красящих пигментов.