Maksym Strykhar

Керамика

 

 

Глина является кластишем седименным материалом и имеет размер частиц меньше 0,002 миллиметра.[1]

Глина может впитывать большое количество воды (до 70 %) и при этом её объём увеличивается.

Глина —  вторичный продукт земной коры, осадочная горная порода, образовавшаяся в результате разрушения скальных пород или в процессе выветривания (кварц, фелдшпат и слюда).  В зависимости от процессов образования залежей, глину можно разделить на два вида: примерные отложения и секундерные отложения (вдоль русла реки). В общем, глина состоит из пластичных частей, таких как каолин, глинозём и не пластичные части - кварц, кальк и соединения железа.

Под микроскопом можно увидеть кристаллы. Эти кристаллы формируют глинообразующий минерал класса силикатов — каолинит. Его состав: 47% оксида кремния IV (SiO2), 39% оксида алюминия (АL2О3) и 14 % воды (Н20).

 

История

Ещё в  веки люди научился использовать глину в качества материала. Самые старые глиняные фигурки относятся к палеолиту. Так например, в Unterwisternitz (Dolni Vestonice) и в Pavlovin, были найдены фигурки раннего палеолита (ок. 30000 лет).[2] Первые керамические сосуды люди стали изготовлять  намного позже.  Так например, на переднем Востоке в большом масштабе стали изготавливать керамическую посуду ок. 10000 лет назад.

Свойства глины

Пластичность, цвет и уменьшение объема при высыхании (усадка) – важные критерии при выборе материала.

- Пластичность: зависит от размеров частиц глины и количества влаги

- Цвет: на это влияют включения, как органические, так и оксиды металлов. Так например оксиды железа после обжига красят глину в красный цвет

- изменение объёма: в среднем 8-15 % в зависимости от добавлений

 

Приготовление

Для каждой работы требуется особая разновидность глины. Важными критериями является, как уже выше было сказано пластичность, при этом важно, что бы изделие при высыхании не трескалось. При обжиге главным свойством является устойчивость к температуре.

Как правило, для улучшения характеристик в глину добавляют различные примеси. Это могут быть как органические (солома, опилки), так и неорганические компоненты (гранит, шамот[2], песок, кости).

Для улучшения пластичности глину разминают. Перед формованием любую вылежавшуюся глиняную массу нужно перемять и, как говорят профессионалы, “перебить”, чтобы удалить из нее пузырьки воздуха и добиться однородной консистенции.

 

 

 

Способы изготовления керамики

 Путём выдавливания. Один из самых старых методов. Из куска глины руками выдавливается та или иная форма.

 

 Шнуровая керамика. При этом, глиняные шнурки накладываются друг на дружку, а затем заглаживаются

 

 Из пластинок. Глина раскатывается и режутся пластинки. Далее из готовых пластинок собирается форма.

 

 Круговая керамика. Изготавливается на гончарном кругу.

 

 Заливка или вдавливание массы в форму

Сушка

Перед обжигом, изделия должны высохнуть. Иначе, при обжиге водяной пар может разорвать изделие. Этот процесс должен происходить медленно, что бы объект не растрескался. Для этого, как правило избиралось прохладное место в тени.

 

Обжиг

Лишь после обжига, глина становится керамикой.

 

 Полевая керамика (Irdenware). Обжиг проводится в костре. При температуре 600°C происходят первые изменения. Средняя температура обжига 800°C - 900°C . При этой температуре обжигается ангоба и некоторые поливы. Керамика становится твёрдой и устойчивой к воде. Правда, такие изделия пропускают со временем жидкость и газы.

 Каменная керамика (Steinzeug). При температуре ок. 1000°C - 1100°C плавится фельдшпат и происходит закрытие пор (зинтерунг). Керамика достигает наивысшей твёрдости. Такая продукция не пропускает воду и газ и становится устойчивой к кислотам. Например, бутылки для Рижского бальзама или для минеральной воды являются штаинцойгом.

  Фарфор (Porzellan). При температуре ок. 1300 - 1450°C происходит остекление. Только очень чистые глины (каолиновые) применяются при изготовление фарфора.

 

 

Причины разрушения керамики

 

 Как и стекло, керамика является очень хрупким материалом. Трещины и лом – одно из самых частых явлений. Очень редко удаётся обнаружит целым сосуд.

Давление земляных масс, корни растений, промерзание земли, соли, человеческая деятельность (вспашка полей, прокладывание коммуникаций, строительство) всё это является главными причинами разрушения керамики.

  На сохранность керамики влияет:

- используемое сырьё и технология изготовления

- температура обжига

- наличие производственного брака

- место залегания (меняется ли влажность, промерзает земля или нет)

  Продукционный брак вызывает часто трещины и лом. Не секрет, что аппликации отпадают первыми. К тому же, при сушка, обжиге и охлаждении в керамике могут возникнуть микротрещины. Это не приводит в непригодность объект, но в при дальнейшей эксплуатации и попадая в землю такие места ломаются в первую очередь.

Если, при производстве керамики, в глиняную массу попал известняк то, при обжиге из него получается кальк. Попав во влажную среду, эти включения калька реагируют, что приводит к увеличению объёма. На керамики в таких местах происходит отслоение поверхности (часто круглой формы).

  В течении длительного нахождения в земле, происходит накопления солей  внутри керамики. При извлечении, эти соли кристаллизуются, что приводит к разрушению материала. В дальнейшем, если хранить такую керамику в не климатизированном помещении  она быстро разрушается. При изменении влажности воздуха происходит расширение или сжимание солей, так как соли вставляют молекулы воды в свою кристаллическую решетку, что приводит к увеличению объёма. При уменьшении влажности происходит сжатие. Такие частые изменения объёма солей ослабляют внутреннею структуру и вызывают отслоения маленьких частиц керамики.

При высыхании объекта и миграции солей, часто происходит закупорка пор на поверхности объекта. Соли не выходят наружу и кристаллизуются внутри керамики.

Если например, керамика имеет поливу, то в данной ситуации можно наблюдать, как полива отслаивается и отпадает.

  Слабообожженная  и пористая керамика, находясь в земле может потерять свою твёрдость. Залегая близко к поверхности в зоне промерзания, такая керамика часто лопается, когда наступают морозы. Скопившееся в порах вода при замерзании расширяется на 9-11 %. Из года в год, этот процесс повторяется, что значительно ослабевает структуру керамики.

  Находясь в земле, керамика не меняет свой химический состав. В отличие от металлов и стекла, поверхность которых состоит их продуктов коррозии, на поверхности керамики происходит лишь отложения грязи и зинтеркрусты (кальк и гипс). Эти отложения состоят из продуктов,  которые были растворены водой и в последствии отложились на поверхности керамики. Иногда, лишь после удаления таких отложений становится видна оригинальная поверхность. В некоторых случаях такие отложения могут ускорить разрушение керамики

Кроме всего этого, надо упомянуть те разрушения, которые вызваны не правильным извлечением и дальнейшей чисткой керамики.

 

Извлечение, обессоливание и расчистка

 

 

 Обычно, извлечение керамики из земли не вызывает никаких осложнений и разрушений. Но всё же, в особенности  слабообожженную керамику, а так же раздавленные или целые, но большие сосуды рекомендуется извлекать блоком. Для этого участок земли зарисовывается и аккуратно извлекается. Блок не должен высохнуть. Извлечение керамических находок блоком, не только уменьшает риск разрушения находки, но и облегчает в дальнейшем реставрационную/консервационную работу.

Как и каждая археологическая находка, поверхность керамики загрязнена землёй. Кроме свободнолежащих загрязнений, на поверхности может присутствовать  корка из калька или гипса.  Кроме этого, соединения железа и других металлов могут зацементировать прилегающую почву. В результате чего образуются трудноудаляемые отложения.

Решение о том, чем чистить и каким методом  зависит от состояния, свойства керамики  и от характера загрязнений. В первую очередь надо определить, состояние керамики и связанный с эти риск ещё большего повреждения при дальнейшей чистки.

 

Соли

 Не всегда удаётся на глаз определит наличие солей в керамики. Как правило, на поселения расположенных в близи моря, все находки сильно насыщены солями. Разрушительное действие солей проявляется лишь после высыхания находки.

Керамику, которая устойчива к воде можно обессолить положив объект в дистиллированную воду. При этом находка должна находится ближе к поверхности. Периодически нужно менять воду. Наличие солей можно проверить бумажными индикаторами или прибором, который измеряет токопроводимость раствора.

Керамика, которая очень чувствительна к воде, вышеуказанным способом обессолить рискованно. В этом случае, можно произвести обессоливание при помощи компрессов из цельштофа. Для этого, на на поверхность накладывается цельштоф и смачивается дистиллированной водой. При высыхании соли мигрируют в компресс. После полного высыхания компресс и накопившиеся в нём соли снимаются. В зависимости от состояния керамики, процесс можно повторить несколько раз.

 

Сухая чистка

 Как правило, такой расчистки подвергается слабообожженная и мягкая керамика. Такая керамика очень чувствительна к воде. Что бы определить это, достаточно капнуть немножко воды на фрагмент и потереть пальцем.

Такие объекты рекомендуется чистить в сухом состоянии. Для этого можно использовать щётку, кисточки, иголки и деревянные зубочистки. Работать нужно очень аккуратно и стараться не покарябать поверхность.

 

Мокрая чистка

 Устойчивую и твёрдую керамику можно мыть мягкой щёткой в тёплой воде. При этом, не рекомендуется сильно тереть щёткой, так как это может повредить поверхность. Даже твёрдая керамика может быть поцарапана щёткой. В особенности места сломов очень страдают от чрезмерного усердия. Не раз приходилось наблюдать, как на раскопках прилежные студентки  моют керамику не просто чисто, а чересчур чисто.

 

Химическая очитка

 В некоторых книжках, для удаления калька и других твёрдых отложений рекомендуется использовать слабый раствор соляной кислоты или других кислот. Я считаю, что этот метод может привести к  ещё большему разрушению. Во первых - кислота реагирует с керамикой. Во вторых - происходит накопление солей. После такой очистки нужно обязательно вывести соли из объекта.

Более щадящий способ удалить корку – при помощи  EDTA. Можно использовать раствор, или применить в качества компресса. В продаже есть уже готовые пасты, в состав которых входит EDTA. Например Монументик-паста. После такой очистки нужно обязательно промыть находку.

 

 

  Закрепление и клейка керамики

 

Закрепление керамики

 Если керамика потеряла свою прочность и поверхность осыпается, то обязательно нужно закрепить субстанцию. Качество закрепления зависит от проникающего свойства и глубины проникновения закрепляющего раствора.

Какими веществами производится закрепление ?

- синтетические смолы (например Паралойд Б 72)

- калийсиликат

- вода, насыщенная кальком

- тетраэтоксисилан (Kieselsaureester)

- ПВА дисперсионн

 Синтетические смолы.При полной пропитке и дальнейшем высыхании может произойти накопление смолы у поверхности керамики (миграционные процессы), что может привести к расслаиванию объекта. К тому же, при каждой пропитке смолой, происходит изменение цвета керамики. Слишком большое количество смолы делает поверхность блестящей.

 Калийсиликат. Канцелярский клей. Коллоидальный раствор кремневой кислоты (формула мономера -Si(OH)4). При высыхании вода испаряется калийсиликат распадается на кремнивую кислоту (водяное стекло) и суду (Na2CO3) или поташу (K2CO3). Кремневая кислота является клеем. Применение калийсиликата в качества закрепителя заносит соли в объект, или вызывает их образование.

 Кальковая вода.Количество растворённого калька на столько мало, что требуется многократная пропитка объекта. В случае с мягкой керамикой это может привести к значительным повреждениям

 Тетраэтоксисилан (KSE). Положительные качества этого вещества: хорошо пропитывает,  малая вероятность миграции.

Наилучший результат достигается при полной пропитке объекта. При пропитке на объект не должна попасть вода. Для лучшего результата керамику нужно накрыть плёнкой. KSE забирает из воздуха воду и реагирует. В результате получается оксид кремния.

Отрицательные качество – долгое время для реакции (3-6 недель). Слишком много KSE приводит к миграционным процессам.

Si(OC2H5)4 + 4 H2O → SiO2 · n H2O + 4 C2H5OH

 Дисперсион (акриловые или поливинилацетат ПВА) для закрепления керамики использовать не рекомендуется. Поверхность керамики темней. В отличие от раствора, частицы "клея" в дисперсионе довольно крупные и не проникают глубоко, а концентрируются в верхних слоях и на поверхности. Поливинилацетат меняет со временем цвет (желтеет), становится непрозрачным и хрупким.

 

Как  и чем клеить

 Поиск фрагментов должен заключатся не в примерке частей между собой, а в обнаружении одинаковых нюансов (характеристик). В начале разбираются черепки из одного комплекса, а в случае недостатка просматриваются комплексы из близлежащих слоёв.

Важно, при склеивании, не клеить два черепка отдельно от всего объекта. Надо убедится, что последующие фрагменты хорошо подходят. Многие фрагменты могут быть искривлены. Одной из причин этому  является долгое залегание в земле (давление). В так же при обжиге в некоторых объектах образуется напряжение, и при раскалывание, части керамики могут выпрямится (минимально). Но этого достаточно, что бы фрагменты не подходили между собой.

Другая сложность заключается в том плане, что стыкующиеся части имеют часто выбоины или канты бывают сильно стёрты. В таких случаях, надо так расположить фрагмент, что бы полная картинка объекта не пострадала.

Основные качества, которые должен иметь клей:

- быть обратимым

- быть не хрупким и при перепадах температуры компенсировать Сжатие/расширение

- при минимально тонком слое иметь хорошую клеящую способность

- если есть минимальные щели, то клей должен их заполнять

- поврежденную поверхность керамики хорошо пропитывать

- при падение объекта места склейки должны ломаться в первую очередь

- быть устойчивым к ультрафиолету

- на протяжении многих лет сохранять свои свойства

- устойчивый к микроорганизмам

 Я не доверяю готовому клею из банки. Сложно сказать, какие компоненты он включает :). В особенности новому поколению клеев, которые ещё не прошли испытание временем.

 Для средневековой, достаточно твёрдой керамики, которой море кругом, можно использовать ПВА. Покупаем чистую дисперсию. Она очень густая и по этому, её можно разбавить водой до 50-55 %. Покупая готовый клей на ПВА будьте осторожны ! Качество клея можно определить по запаху. Он не дорогой и общедоступный. Склеенную этим клеем, твёрдую керамику,  почти всегда удаётся расклеить. Для этого достаточно поместить объект в горячую воду. ПВА набухает и после этого легко удаляется щёткой. Если, некоторые фрагменты, не сходятся, то рекомендуется нагреть места склейки феном и затем подкорректировать. 

 

Отрицательные характеристики ПВА: со временем желтеет и становится хрупким. Плохая пенетрация. Можно склеивать только лёгкие объекты.

 

 В качестве клея так же используют Паралоид Б 72. Положительные качества: обратимость, хорошо проникает в капилляры. Для заполнения щелей (густоты), нужно добавить стеклянные шарики (очень маленькие и пустые внутри) или просто порошок из керамики. Клей возможно подкрасить, например - минеральными пигментами. Отрицательное качество: подходит лишь для склеивание маленьких и лёгких объектов.

 Вообще, про клеи написано кучу книг. По этому, я не буду вдаваться в подробности и разновидности. Но, хочу рассказать  чуть-чуть об одном, очень замечательном клеи.

 

В магазинах он не продаётся, но все компоненты для его изготовления  продаются.

Состав:

     - MMA (Methylmethacrylat) составляющие вещество клея

     - Амин (N,N – Dimethyl-p-toluidin) ускоритель

     - Paraloid B 72  загуститель

     - Парафин (Schmelzpunkt 52 – 54˚ C) предотвращает образования пузырьков кислорода

В качестве наполнителей можно использовать кирпичную пудру, кварцевую пудру, стеклянные шарики, органические наполнители и вообще всё что угодно.

Все эти компоненты мешаются в определённой последовательности.

Для начала реакции требуется пероксид водорода (порошок). Примерно 2 % от массы самого клея (без наполнителей).

Этот клей, держит как эпоксидка ! После реакции (полимеризации) объём его, в отличии от клеевых растворов, не уменьшается ! В отличии от эпоксидной смолы он реверсивный ! Устойчив ко всем пакостям природы ! Хорошо проникает ! Довольно эластичен, но не на столько, чтоб гнутся ! Этот клей является разновидность оргстекла, но устойчив к ультрафиолету. Твердеет за 15 минут ! Воняет и конечно ядовит !

 

Эргенцунг

 

 

 Эргенцунг предназначена для закрытия выбоин и швов, а так же реконструкции недостающих частей. Это нужно не только для улучшения эстетического вида, но и сохранения повреждённой субстанции.

 

 Самый простой способ, это сделать эргунцунг из гипса. В этих целях использовать нужно твёрдые сорта гипса. При изготовлении массы, гипс постепенно насыпается в воду до тех пор, пока не появится горка. Далее, масса стоит несколько минут и затем перемешивается. Для окраски, можно добавить минеральных пигментов. Во избежание образования пузырьков и полостей используйте стоматологический гипс.

 

Гипс плохо держится на керамике.  Для улучшения этого нужно добавить немножко акрилового дисперсии (Прималь Ц-35). Я делаю всегда на глаз, 2-3 мл. на стакан. При этом время твердения гипса увеличивается.

 

При нанесении гипсовой массы нужно учесть, что после затвердевания объём гипса увеличивается больше чем на 1 %. Это важно, так как если мы закрываем большую недостающую часть, то гипс может разорвать объект. Во избежание этого, наносить массу надо частями.

 

 В последнее время, в реставрации гипс не используется.

 

Настоящая ергенцунг должна иметь следующие свойства:

- подходящий цвет

- похожая структура

- одинаковые (как у объекта) физикомеханические свойства (капиллярность, твёрдость, гибкость и тд. и тп.)

 

Чтобы подобрать массу уходят недели. Десятки и десятки проб и измерений. Очень скучная работа, но в конечном итоге эту массу можно применять на весь сорт керамики. На проблема в том, что уж очень много сортов керамики различной.

 Более лёгкий способ изготовления массы, и на много лучше чем сам гипс, это «сделай сам». В качества цемента можно использовать акрил (дисперсион). В качестве наполнителя – песок, кварцевую муку, мраморную муку, кирпичная муку и тому подобное. Смотрим на керамику под микроскопом, замеряем размеры частиц и их количество. И мешаем сами. Под конец добавляем пигменту и готово ! Получаем пластик !

 

 Наиболее лучшими свойствами обладает минеральноцементированная масса. Для этого используется коллоидальный р-р SiO2(диспригирт). Например фирма «Бадкёстриц» выпускает продукты под названием Кёстрозол 2550 и 3550. Первая цифра говорит о размере частиц 25 – 25 nM, вторая цифра концентрация частиц 50 -50 %. Эта жидкость хорошо мешается с водой

Перед нанесением массы нужно сделать форму. Для этого подходит глина, не жирный пластелин, воск для моделирования, строительная пена, гипс и тому подобное. 

Если сосуд, имеет очень много отсутствующих частей, то придётся делать болванку.

​

 

http://archekon.com/keramika.htm

 

 

 

Ceramic objects

 

 

Objects as different as teapots, flower vases, high voltage insulators, space shuttle insulating tiles, electronics components and some artificial bones are made from ceramics - materials and objects made from non-metallic minerals fired to more than 1000˚C. From rough earthenware to fine bone china, ceramics have had an enormous impact on human development over the ages.  

 

When damaged, some ceramics items tend to be discarded, but others are not. Some items are kept because they are still considered to be of practical or monetary value, or both. Some have carried religious significance to different cultures. There has often been a desire to be able to keep using them.

 

Missing or broken sections might often be replaced. In the past shellac, plaster, clay and even sections of other items were used. Waxes, shellac, natural gums including garlic, mulberry and tree sap have been used; as well as gelatine and isinglass, egg whites, glutinous rice and even boiled Gloucester cheese with quicklime!

 

Lacquer was often used and then covered with gold powder, making no attempt to hide the repair. Wire, rivets or dowels have also been used to hold broken pieces together but they can corrode, stain or damage the ceramic.

 

Modern adhesives for ceramics include epoxy resins, polyesters, acrylics, cyanoacrylics and UV hardening resins. They are chosen to suite the material, while their light transmitting properties are assessed to make joins as invisible as possible. Damages are recorded so that the history of the piece is known before the losses are integrated and disguised by painting or airbrushing.

 

Did you know?

 

The first recorded ceramic repair dates from around 7,000 BC.

 

http://www.liverpoolmuseums.org.uk/