Wypalanie trójfazowe - Three-phase firing

Piec z otworem otwierającym i obserwacyjnym, być może obrazem drugiej lub redukującej fazy: nadwyżka CO prowadzi do strumieni płomienia z otworu załadowczego i otworu wentylacyjnego ( pinaks koryncki , ok. 575–550 pne)

Wypalanie trójfazowe (lub wypalanie trójstopniowe ) lub technika redukcji żelaza to technika wypalania stosowana w starożytnej greckiej produkcji ceramiki , szczególnie w przypadku malowanych waz . Już naczynia z epoki brązu mają typową dla tej techniki kolorystykę, z żółtą, pomarańczową lub czerwoną gliną i brązową lub czerwoną dekoracją. Przez 7 wieku pne, proces ten został udoskonalony w Grecji kontynentalnej ( Korynt i Ateny ) umożliwiający produkcję niezwykle błyszczące czarno nasuwanymi powierzchnie, które doprowadziły do rozwoju czarnego rysunku i czerwony rysunek technik, które dominowały greckie wazy malowanie aż do około 300 pne.

Konwencjonalny pogląd, rozwinięty w czasach nowożytnych ze względu na brak współczesnych relacji, był taki, że malowana ceramika grecka była wypalana jednorazowo, po tym, jak ukształtowany garnek został wysuszony na twardo, a następnie pomalowany. Ale wypalanie miało trzy fazy, mające na celu uzyskanie zamierzonych kolorów. Czasami po wypaleniu dodawano dalsze malowanie w innych kolorach, zwłaszcza w wazonach o białym szlifie i hellenistycznych. Jednak nowe badania dostarczają materialnych dowodów na to, że ceramika została wykonana z dwoma lub więcej oddzielnymi wypaleniami, w których ceramika jest poddawana kilku etapom wypalania. Widok konwencjonalny opisano bardziej szczegółowo poniżej, ale należy mieć na uwadze możliwość różnych zapłonów dla opisanych faz.

Etapy utleniania żelaza

Naczynie z niewypałem o czarnej figurze, z redukcją zadowalającą tylko w lewej części: obszar po prawej stronie albo niedostatecznie zmniejszony, albo ponownie utleniony z powodu niewystarczającego uszczelnienia, być może w wyniku nierównomiernego rozkładu temperatury lub złej cyrkulacji gazów redukujących w piecu.

Wszystkie kolory greckiego czarno-czerwonego malowania wazonów są wytwarzane przez różne stężenia żelaza w glinie i różne stopnie utleniania tego żelaza podczas wypalania. Żelazo ma szczególną właściwość tworzenia tlenków o różnych kolorach, w tym szarego tlenku żelaza (II) (FeO), czerwonego tlenku żelaza (III) (Fe 2 O 3 ) i ciemnoczarnego magnetytu (Fe 3 O 4 ). To, który z tych typów utleniania zostanie osiągnięty, zależy od dostępności tlenu i temperatury mieszanki reaktywnej: wysoka zawartość tlenu sprzyja wytwarzaniu Fe 2 O 3 , podczas gdy jego brak prowadzi do powstania FeO lub Fe 3 O 4 . Zatem na kolor glin bogatych w żelazo można wpływać poprzez kontrolowanie atmosfery podczas wypalania, dążąc do tego, aby była ona „redukująca” (tj. Uboga w tlen i bogata w węgiel) lub „utleniająca” (tj. Bogata w tlen). Ta kontrola jest istotą wypalania trójfazowego.

Witryfikacja i spiekanie

Aby uzyskać więcej niż jeden kolor na danym wazonie, niezbędna jest kolejna sztuczka: należy zapobiegać powracaniu czarnego magnetytu Fe 3 O 4 do matowego czerwonego hematytu Fe 2 O 3 . Innymi słowy, obszary, które mają pozostać czarne, muszą być pozbawione dostępu do tlenu, ich utlenione cząstki muszą być „uszczelnione”. Osiąga się to poprzez wykorzystanie kolejnej właściwości gliny: punkt zeszklenia , czyli temperatura, w której poszczególne cząstki gliny nieodwracalnie łączą się, zależy od składu gliny i zawartych w niej cząstek.

Niedopalony zbiornik o czerwonej figurze: niewystarczająca redukcja lub zbyt niska temperatura wypalania spowodowały niewystarczające uszczelnienie poślizgu, a tym samym ponowne utlenienie (powrót do czerwieni) w trzeciej fazie; porównaj (w lewym dolnym rogu) wazon z „prawidłową” czernią.

Mniejsze cząstki gliny i wysoka zawartość wapnia obniżają temperaturę spiekania . Wytwarzanie silnie zróżnicowane malowania odcinki osiągnięto dzięki levigation i późniejszego nabierania wyłączania poszczególnych warstw. Dodatek substancji „peptydowych” (tj. Substancji, które rozbijają i oddzielają cząstki gliny i zapobiegają ich ponownej koagulacji) może dodatkowo zmniejszyć rozmiar cząstek. Substancje takie obejmują sodę kaustyczną (NaOH), amoniak (NH 3 ), potaż (K 2 CO 3 ) i polifosforany, takie jak kalgon (NaPO 3 ) 6 : przyczepiają się one do cząstek gliny silnymi wiązaniami wodorowymi, a tym samym zapobiegają im, w podobnie jak w przypadku środków powierzchniowo czynnych , od ponownego łączenia się i koagulacji. Innymi słowy, cząstki gliny są teraz w stanie zawiesiny koloidu .

Ostrzał

Przed wypaleniem gliniane naczynia były gęsto ułożone w piecu . Ponieważ naczynia na poddaszu nie zawierają odpowiednich szkliw (tj. Całkowicie topniejących i zeszklonych), naczynia mogą stykać się w piecu. Jednak duże znaczenie miało uzyskanie dobrej cyrkulacji powietrza / gazu, aby zapobiec wypadaniu zapłonu.

Faza 1: Rozpalanie (utlenianie)

Typowe wypalanie miało prawdopodobnie miejsce w temperaturze od 850 do 975 stopni Celsjusza . Przy ciągłym wypalaniu pieca takie temperatury osiągane były po około 8 do 9 godzinach. Podczas tego procesu naczynia w piecu początkowo traciły wszelką pozostałą w nich wilgoć. W temperaturze 500 ° C, po 6 lub 7 godzinach, rozpoczął się prawdziwy ogień rozgrzanych do czerwoności naczyń. Przy stałym dopływie tlenu i wciąż rosnącej temperaturze, bogaty w żelazo lśniący poślizg utlenił się i zmienił kolor na czerwony wraz z resztą naczynia. Podczas tego procesu zawartość żelaza przekształca się w ciemnoczerwony hematyt (Fe 2 O 3 ). Nie jest konieczne, ale jest wysoce prawdopodobne, że ta faza rozpalania miała miejsce w atmosferze utleniającej: w każdym razie pożar bogaty w tlen jest prawdopodobny, ponieważ jest znacznie bardziej skuteczny w wytwarzaniu ciepła. Ponadto fakt, że redukcja pożarów jest wyjątkowo zadymionych, prawdopodobnie zostałby uznany za niepożądany, a zatem ograniczał się do stosunkowo krótkiej drugiej fazy.

Faza 2: Redukcja (zeszklenie błyszczącej masy ślizgowej)

Łączenie łusek utlenionych w różnym stopniu z Areopagu ; prawdopodobnie użyty jako próbki do badań, aby sprawdzić, czy osiągnięto pełną redukcję (lewy całkowicie utleniony; po prawej niewystarczający)

Przy około 900 ° C dopływ tlenu zostaje odcięty, tworząc warunki redukujące, tak że czerwony hematyt Fe 2 O 3 zamienia się w matowo-czarny tlenek żelaza FeO, a czarny poślizg zamienia się w głęboko czarny magnetyt Fe 3 O 4 . W starożytności można było to osiągnąć poprzez zamknięcie otworów doprowadzających powietrze i dodanie nieosuszonego chrustu i zielonego drewna, które spalałyby się tylko niecałkowicie, wytwarzając tlenek węgla (zamiast CO 2 ). Temperaturę utrzymywano przez jakiś czas, prawdopodobnie na poziomie około 945 ° C, aby zapewnić całkowite stopienie i spiekanie drobnocząsteczkowej warstwy farby. Następnie temperatura spadła ponownie poniżej punktu spiekania (zeszklenia) pomalowanej masy klejącej, nadal w atmosferze redukującej. Teraz poślizg jest „uszczelniony” i nie pozwala na dalsze reagowanie tlenu z zawartością, tak że zawarte w niej magnetytowe tlenki Fe 3 O 4 zachowują swój czarny kolor.

Faza 3: Ponowne utlenianie i chłodzenie

Podczas ostatniej fazy wypalania otwory napowietrzające pieca są ponownie otwierane: przywracane są warunki utleniania. Te obszary naczyń, które nie zostały uszczelnione w fazie 2, teraz ponownie się utleniają: czarny tlenek żelaza FeO zamienia się z powrotem w czerwony hematyt Fe 2 O 3 . Po całkowitym utlenieniu czerwonych obszarów piec można było otworzyć, jego zawartość pozostawiono do powolnego ostygnięcia i ostatecznie usunięto.

Kontrola pieca

Fragment wazonu z czerwoną figurą na poddaszu, prawdopodobnie pęknięty podczas malowania, a następnie użyty jako element testowy do sprawdzenia całkowitej redukcji

Warunkiem wstępnym wypalania trójfazowego był piec sterowany . Najwyraźniej niezbędna technologia została opracowana w Koryncie w VII wieku pne. Dopiero wynalezione wówczas piece kopułowe z otworami wentylacyjnymi pozwoliły na produkcję ceramiki czarnej figury, a następnie czerwonofigurowej ceramiki. Kontrolę temperatury można zapewnić wizualnie przez zastosowanie wziernika lub przez umieszczenie badanych próbek w piecu.

Bibliografia

  1. ^ Walton, M., Trentelman, K., Cummings, M., Poretti, G., Maish, J., Saunders, D., Foran, B., Brodie, M., Mehta, A. (2013), Materiał Dowody na wielokrotne wypalanie starożytnej ateńskiej ceramiki z czerwonymi figurami. Journal of the American Ceramic Society, 96: 2031–2035. doi: 10.1111 / jace.12395
  2. ^ Świadomość, że glina bazowa i „farba” ( poślizg ) nie różnią się chemicznie lub tylko nieznacznie się różnią, po raz pierwszy opublikował Schumann (1942). Zostało to później wsparte analizami spektrograficznymi Noble (1969).
  3. ^ To oraz fakt, że różne punkty spiekania są konieczne, aby uzyskać kilka kolorów na tym samym wazonie, takich jak błyszcząca czerń, czerwień i głęboka czerwień (lub koralowa czerwień, jak widać np. Na słynnym monachijskim kubku Exekiasa z Dionizosem na łodzi) , został po raz pierwszy rozpoznany przez Hofmanna (1962).
  4. ^ Szczegółowy opis zimą (1959).
  5. ^ Schumann (1942) używał do swoich eksperymentów sody kaustycznej i amoniaku, garbniki Hofmanna (1962) , Noble (1960/1965) wspomina o calgonie ((NaPO 3 ) 6 ) i potażu. Od starożytności można założyć użycie potażu, ponieważ powstaje on jako naturalny produkt odpadowy podczas spalania drewna, np. W piecu garncarskim.
  6. ^ Zwłaszcza z wcześniejszych okresów istnieje wiele niecałkowicie zredukowanych wazonów, w których części naczynia pozostają czerwone, podczas gdy inne są całkowicie czarne, chociaż cały wazon jest pomalowany na ten sam połysk. Może się to zdarzyć, jeśli atmosfera bogata w węgiel nie dotrze do powierzchni lub jeśli temperatura była zbyt niska, aby uszczelnić powierzchnię.
  7. ^ Np. Noble (1969) wypalił fragmenty starożytnej ceramiki, w temperaturze powyżej 975 ° C starożytne czarne powierzchnie stopiły się i ponownie utleniły. Eksperymenty z nowoczesnymi glinkami na poddaszu wykazały, że w temperaturach powyżej 1005 ° C przybierają one bardzo jasnoczerwony kolor, podczas gdy poniżej 1000 ° C uzyskuje się kolory bardzo podobne do starożytnych waz na poddaszu.
  8. ^ W nowoczesnych piekarnikach elektrycznych można w tym celu dodać mokre trociny. Patrz Gustav Weiß: Keramiklexikon, wpis „Reduktion im Elektroofen”. Joseph Veach Noble również użył trocin: Noble (1960), s. 310-311.
  9. ^ Noble (1960) sugeruje „okres moczenia” co najmniej pół godziny.
  10. ^ Dokładny punkt spiekania różni się w zależności od gliny i gliny, w swoich eksperymentach Noble zakończył tę fazę przy 875 ° C (Noble 1960, s. 311).
  11. ^ Różne jakości powierzchni spiekanych / zeszklonych i niespiekanych są wyraźnie przedstawione na fotografiach mikroskopu elektronowego w Hofmann (1962).
  12. ^ Dowody graficzne na to są dostępne w postaci malowideł na tablicach wotywnych z Penteskoupha (obecnie Antikensammlung w Berlinie) przedstawiających garncarzy w akcji, od budowy pieca do wypalania. Przebudowa pieca zimą (1959). Opis nowoczesnych warsztatów i pieców: Winter / Hampe (1962).
  13. ^ Noble (1960/65) i Hofmann (1962) twierdzą, że kontrola wzrokowa jest wystarczająca. Farnsworth (1960) zbadał zachowane próbki do badań znalezione w pobliżu wykopanych w starożytności pieców doniczkowych.

Bibliografia

  • Marie Farnsworth: Rysuj elementy jako pomoc w poprawnym strzelaniu. W: AJA 64 (1960), s. 72-75, pl. 16.
  • U. Hofmann: Podstawy chemiczne starożytnego greckiego malowania waz. W: Angewandte Chemie 1 (1962), s. 341-350.
  • Lisa C. Kahn i John C. Wissinger: „Odtworzenie i wypalenie greckiego pieca”. W: Artykuły o specjalnych technikach w ateńskich wazach: materiały z sympozjum odbywającego się w połączeniu z wystawą Kolory gliny. Ed. Kenneth DS Lapatin. Getty 2007.
  • Joseph Veach Noble: Technika malowania wazonów na poddaszu. W: AJA 63 (1960).
  • Joseph Veach Noble: Techniki malowanej ceramiki na poddaszu. Nowy Jork 1965.
  • Ingeborg Scheibler: Griechische Töpferkunst. Herstellung, Handel und Gebrauch antiker Tongefäße . Ch. Beck, 2., wyd. Edn .., Monachium 1995. ISBN   3-406-39307-1
  • Theodor Schumann: Oberflächenverzierung in der antiken Töpferkunst. Terra sigillata und griechische Schwarzrotmalerei. W: Berichte der deutschen keramischen Gesellschaft 32 (1942), s. 408-426.
  • Adam Winter: Die Technik des griechischen Töpfers in ihren Grundlagen. W: Technische Beiträge zur Archäologie, tom 1. Mainz (1959).
  • Adam Winter, Roland Hampe : Bei Töpfern und Töpferinnen in Kreta, Messenien und Zypern. Moguncja (1962).