Портал функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Глина от Адама до кирпича

Алексей Якименко, физик, скульптор-монументалист.

Технология изготовления Адама, к сожалению, известна не до конца. Библия не говорит, обжигал ли его Всевышний, как это сделал, по версии некоторых индейских племён, Гитчи Маниту, или оставил так, но факт в том, что глина действительно удобна для тиражного производства. Это осадочная порода, для которой характерны очень мелкие, около 0,01 мм, фракции. От 30 до 70% этой породы приходится на SiO2 (кремезём), от 10 до 40% — на оксид алюминия Al2O3 (глинозём), процентов 10 это вода, а остальное — органика. Такой состав глины позволяет её обжигать.

Наука и жизнь // Иллюстрации

Во время обжига сначала при 100 градусах испаряется вода. Затем рекристаллизуется кристаллическая фракция глины — при примерно 400 градусах, точная температура зависит от конкретного состава, и опять выделяется вода — кристаллизационная. При температурах несколько выше рекристаллизации выгорает органическая фракция глины. И наконец, при ещё более высоких температурах плавится легкоплавкая часть, прежде всего — стеклующаяся. Последняя стадия — ключевой момент обжига. Если изделие удалось нагреть до нужной степени, то стекло расплавляется, обволакивает кристаллики, и получается монолитный черепок. Если греть изделие не сильно, а органики в материале было много, то черепок получится пористый, как у деревенского горшка: при выгорании органических частиц остаётся много пустого места, а стекло — материал вязкий, не все поры затягивает. Такой черепок нуждается в дополнительной герметизации, например, в нём топят молоко, чтобы молочный казеин «заклеил» поры, или вощат.

Если нагреть изделие достаточно сильно, то черепок получится крепче, потому что стекловидная фаза будет более текучей, кристаллики сядут плотнее за счёт пор. Если при этом стеклующихся компонентов в составе глины много, то черепок на выходе будет очень плотный, почти стекляшка. Но если нагреть ещё сильнее, то всё обрушится, потому что слишком жидкое стекло не удержит кристаллики вместе.

Чтобы получить черепок как можно плотнее, берут глины с малым содержанием органики и добавляют стеклующиеся минералы (обычно кварц и полевой шпат), чтобы они хорошо залили поры. Грубо говоря, «каркас» из неплавкой фракции глины, залитый в стекло — это, в зависимости от компонентов, фарфор, или каменная керамика, она же керамогранит. Иногда глину предварительно обжигают, потом размалывают в мельнице, добавляют чуть-чуть сырой (совсем без органики нельзя, не склеится), тогда при обжиге получается меньше пор и меньше усадка. Такой материал называют шамотом. Шамот груб, но неприхотлив, он выдерживает большие перепады температур, поэтому хорош в печной кладке. А самый капризный в обжиге — фарфор: надо успеть вовремя остановить нагрев, чтобы дать выйти воде кристаллизации кварца и полевого шпата, а потом медленно остужать.

Глина доступна и технологична. Она есть практически везде, и для работы с нею нужен минимум условий: если есть место выхода на поверхность и достаточно дров, то с одной лопатой и огнивом можно уже делать керамику. Керамика старше металлообработки, старше стекла, в отличие от дерева она более или менее термостойка: в горшке можно и кашу варить и мясо тушить. Теплоёмкость у керамики высокая, а теплопроводность низкая, это значит, что сосуд нагревается постепенно, отдавая тепло содержимому по всей поверхности, ничего не пригорит в точке нагрева.

Древние эстеты сразу же оценили возможность придавать глине практически любую форму. Первые крупнотиражные производства художественной продукции — керамические, например, известнейшее производство статуэток в греческом городе Танагре в III—I веках до н.э. Греки лили там жидкую глину (которая сейчас называется шликер) в форму и получали своего рода «конструктор» из нужных деталей (к одной фигурке приклеивали разные руки и разные головные уборы).

Наносить на глиняное изделие краску тоже можно, хотя это непросто. Для герметичности керамический сосуд глазуруют — грубо говоря, создают корочку стекла на поверхности черепка. Для красоты можно добавлять в неё цветные пигменты — делать надглазурную и подглазурную роспись. При нагреве в восстановительной среде — при дефиците кислорода (обычно за счёт высокой концентрации угарного газа в печи) — соли и оксиды металлов восстанавливаются до металлов; так получают золотые рисунки на фарфоре или люстрованную керамику.

Глины очень различны по своему составу, и не всякая хороша для производства. Например, не годится для обжига глина, где есть включения известняка: кусочек останется внутри черепка, обожжётся, восстановится до не содержащего воды гипса, потом наберёт воды, перекристаллизуется, увеличится в объёме и порвёт изделие. Чем больше в глине кремнезёма, тем легче она плавится, чем больше глинозёма, тем более тугоплавка.

Органика придаёт глине пластичность, пригодность для формования, но если органики слишком много, то материал после обжига будет пористым. В основном гжельская глина именно такая: красная (из-за содержания оксида железа), чистая, но с большим содержанием органики. Она хорошо формуется и годится для горшков и кирпичей. Высочайший культурный статус глины, отразившийся в фольклоре и мифах, связан, возможно, с тем, что это прорывная для каменного века технология: впервые в истории материал обрёл новые свойства — водо- и огнеупорность — под руками человека.

Читайте в любое время

Журнал добавлен в корзину.
Оформить заказ

Другие статьи из рубрики «Подробности для любознательных»




Портал журнала «Наука и жизнь» использует файлы cookie. Продолжая пользоваться порталом, вы соглашаетесь с хранением и использованием порталом и партнёрскими сайтами файлов cookie на вашем устройстве. Подробнее