داستان خاک

خاکهای مورد مصرف در ساخت سفال و سرامیک

خاکهای مورد استفاده در سفالگری به دو گروه خاکهای اولیه و خاکهای ثانویه تقسیم میشود که ذیلا به معرفی و ذکر خصوصیات، مهمترین آنها می پردازیم:

 ج – ۱- کانولین 

  مهمترین و عمده ترین خاک از دسته خاکهای اولیه، خاک کائولن (=کائولین) است که با نام «خاک چینی» هم یاد شده است. این خاک، خاکی است نسوز که از آن در تهیه چینی آلات استفاده می شود و مقایسه با خاکهای ثانویه، از شکل پذیری کمتری برخوردار بوده ولی دارای دانه بندی درشت تری است.

کائولن، خاکی است با درجه خلوص بسیار زیاد که در درجه حرارتی معادل ۱۷۵۰ درجه سانتیگراد پخته می شود و پس از پخت به رنگ سفید در می آید، از این خاک به خاطر آنکه خالص است در تهیه لعاب و تهیه کاغذ هم استفاده میشود. گفتنی است که برای دستیابی به کائولن خالص تر اقدام به شستشوی آن میکنند تا «کائولن شسته شده» به دست آید به این ترتیب کیفیت بدنه و نیز کیفیت لعاب افزایش مییابد. کائولن شسته شده به طور عمده به صورت کلوخ یا فتیله عرضه می شود و حتی در اثر وارد کردن مختصر ضربه و فشاری خرد می شود. مهمترین معادن آن در کشور چین قرار دارد و ظروف چینی و بدل چینی کشور چین به خاطر استفاده از کائولن مرغوب، در سطح جهان شناخته شده بوده و مشهور است. از معادن خاک کائولن در ایران میتوان به معدن کائولن در «زنوز» واقع در 105 کیلومتری تبریز اشاره داشت

ج- ۲- بال کلی

بال کلی از معروف ترین خاک‌های ثانویه است که بر خلاف کائولین دارای دانه‌های بسیار ریز و آهن زیادتر بوده و از این رو خاصیت چسبندگی آن نیز خیلی زیاد است. نقطه ذوب بال کلی، پایین تراز نقطه ذوب کائولن بوده و رنگ آن در حالت طبیعی، به واسطهٔ وجود ناخالصی ها، تیره رنگ است ولی پس از پخت و با از بین رفتن ناخالصی‌های موجود در آن به رنگ کرم یا شیری در می آید.

بال کلی و کائولن، هر دو مکمل یکدیگر هستند، بدین جهت آنها را با یکدیگر مخلوط میکنند و مورد استفاده قرار میدهند. خاک بال کلی، بیشتر در نزدیک معادن زغال سنگ و نیز دلتای رودخانه ‌ها یافت می شود. بال کلی، در 1300 درجه سانتیگراد متراکم و محکم میشود و درصد انقباض آن ۲۰ درصد است و آن را برای اصلاح گِل‌هایی که چسبندگی کمتری دارند، مصرف میکنند ولی مقدار آن نبایستی بیشتر از ۱۵ درصد باشد.

ج-۳- خاک رُس قرمز

این خاک، از خاک‌هایی است که همیشه مورد توجه سفالگران بوده است چرا که دارای شکل پذیری بسیار خوبی بوده، به صورت رو باز در مجاورت رودخانه وجود دارد و بدون نیاز به عملیات خاص، قابلیت استفاده و کاربرد دارد.

خاک رس قرمز، که از خاکهای ثانويه است دارای مقادیر فراوانی از اکسید آهن است و بعد از پخت به رنگ زرد تیره، قرمز آجری، نارنجی و یا قهوه ای در می آید.

اکسید آهن موجود دررس‌های قرمز، نقش مؤثری به عنوان «کمک ذوب» داشته و از این رو درجه پخت این نوع خاک را پایین می آورد. این خاک به خاطر داشتن ناخالصی زیاد بعد از پخت دارای تخلخلی فراوانی بوده و در۱۱۰۰ درجه سانتیگراد کاملاً ذوب میشود و عمده ترین خاک مصرفی در «هنر-صنعت» سفالگری ایران است.

ج-4- خاک نسوز

این خاک به واسطه داشتن آلومین زیاد و ناخالصی کم، دیرگداز بوده و در مقابل حرارت مقاومت زیادی دارد و از آن برای ساختن آجرهای نسوز و کوره‌های ذوب فولاد استفاده میکنند.

خاک نسوز در حالت طبیعی به صورت دانه بندی درشت یا کلوخه است و پس از خرد شدن و پودرشدن، قابلیت استفاده و کاربرد دارد.

این خاک در اثر حرارت به رنگهای کرم، شیری یا قهوه ای در می آید و در اکثر اوقات خاکهای دیگر مخلوط شده که در نتیجه نقطه ذوب را افزایش موجب فزونی خاصیت چسبندگی گل و نهایتا استقامت بیشتر محصولات تولید شده با آن می شود.

ج-5- خاک استون ور

در زمره‌ی خاک‌های ثانویه است و با بال کلی مشابهت دارد و تفاوت آن با خاک بال کلی، وجود مقدار ناخالصی بیشتر در خاک «استون ور» (Stone Ware)  (=بدنه سنگی) است.

این خاک جهد ساختن ظروف «استون ور» به تنهایی مورد مصرف قرار میگیرد و در نطنز محصولاتی را با بهره گیری از این نوع خاک میسازند، چراکه از آن بدون افزودن مواد کمک ذوب و به واسطه خاصیت شکل پذیری خوبی که دارد میتوان استفاده کرد.

خاک «استون ور» در ۱۲۰۰ تا ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد پخته میشود و پس از پخت، رنگ آن از خاکستری روشن تا قهوه ای تغییر میکند. گفتنی است، به خاطر آنکه درجه پخت کوره‌های ایرانی پایین – در حدود ۹۵۰ تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد – است از این خاک جز در نطنز که گفته شد، در سایر مناطق سفالگری کشورمان استفاده نمیشود.

ج-6- بنتونیت

این خاک که از خاکسترهای آتشفشانی به وجود آمده است در دو نوع سدیم دار و کلسیم دار وجود دارد. از خاک بنتونیت به تنهایی استفاده نمی شود بلکه به واسطه آنکه نقطهٔ ذوب پایینی داشته، خواص چسبندگی مناسبی دارد و از قدرت شکل پذیری بالایی برخوردار است. از آن به مقادیر بسیار کم – یک تا دو درصد – به سایر خاکها اضافه میشود.

از خاک بنتونیت که منابع آن در ایران فراوان است در لعابهای سرامیکی نیز استفاده میشود و از آن به عنوان به تعلیق در آورندهٔ مواد لعاب بهره می گیرند.

آشنایی با مواد کمکی در سفال و سرامیک

آشنایی با مواد کمکی که نقش کمک ذوب یا ایجاد رنگ در سفال و سرامیک سازی دارند در «هنر – صنعت» سفالی و سرامیک، از موادی نظیر سیلیس، فلدسپات، تالک و اکسیدها که بعضاً نقش ماده کمکی داشته یا در پایین آوردن کمک ذوب مؤثرند و یا در ایجاد رنگ هم نقش دارند هم استفاده میشود.

الف) سیلیس:                                          

سیلیس در طبیعت به صورت عنصر خالص وجود ندارد ولی به صورت «اکسید سیلیسیم» (=دی اکسید سیلکن) SiO2) ) بیش از هراکسید دیگری یافت می شود و از موادی است که به صورت‌های مختلف در سفالگری در ساخت بدنه و به ویژه در تهیه لعاب کاربرد دارد.

ب) قلدسپات

فلدسپات (= فلدسپار) از مهمترین نقطه ذوب ها(فلاکسس ها)، در بدنه‌های سرامیکی و لعاب ‌ها است. فلدسپارها بیشتر به رنگ سفید متمایل به صورتی، قهوه ای روشن، کرم، خاکستری و سبز است.

از فلدسپات ‌ها هم برای پایین آوردن نقطه ذوب و هم برای تأمین مواد قلیایی بهره می گیرند. اضافه کردن هرنوع فلاکس از جمله فلدسپات موجب کاهش میزان تخلخل و جذب آب و نیز افزایش مقاومت جسم در برابر ضربه و فشار میشود.

ج) تالک

تالک که اغلب با ناخالصی‌هایی نظیر آلومین، آهک، مواد قلیایی و اکسید آهن توأم است به رنگ سفید تا سبز روشن است و نوع مرغوب آن به «سنگ صابون» معروف است. گفتنی است که پودر تالک حالت چربی و صابونی دارد و از مواد کمکی در سفالی و سرامیک سازی محسوب می شود.

د) لویی

«لویی» گیاهی است که بیشتر در مناطق کویری می روید و حالت نی بسیار باریک و نسبتاً بلندی دارد که بر سر آن ماده ای نرم و استوانه ای شکلی که حالت پودر را دارد، مشاهده میشود، از این ماده برای افزایش میزان چسبندگی خاک و افزایش اتصالات مولکولی بین ذرات تشکیل دهنده خاک سفالگری استفاده میکنند.

ه) کاه:

از «کاه» نیز به خاطر افزایش میزان چسبندگی خاک رس مورد استفاده در سفال سازی استفاده میکنند. گاهی نیز از موی بز که چنین خاصیتی را دارد بهره میگیرند.

و) « اشنو» يا «اشنون»

که از آن با نام «اشنان» و نامهای دیگری نظیر قلیا هم یاد شده است ، گیاهی است که در برخی از مناطق کویری میروید و از خاکستر آن برای پایین آوردن نقطه ذوب، افزایش مقاومت بدنه و نیز در لعاب سازی استفاده میکنند. متأسفانه در حال حاضر استفاده از این ماده تا حدودی منسوخ شده است.

ر) اکسیدها:

اکسیدها که هم به صورت مجزا و هم در ترکیب با مواد دیگر استفاده زیادی در ساخت بدنه سرامیکی و لعاب‌های آن دارند، دارای کاربردهای دیگری نیز به عنوان کمک ذوب و ایجاد کننده رنگ هم هستند.

ز) کمک ذوب‌ها:

از شاخص ترین کمک ذوب ‌ها که برای کاهش دمای پخت مورد استفاده قرار میگیرند باید از اکسیدهای قلیایی و اکسید‌های قلیایی خاکی نام برد.

ز- 1- اکسیدهای قلیایی

از جمله این اکسیدها باید از اکسید سدیم و اکسید پتاسیم نام برد که البته اکسید سدیم در مقایسه با اکسید پتاسیم، کمک ذوب قوی تری به حساب میآید.

ز-2- اکسیدهای قلیایی خاکی

مهم ترین اکسیدهای قلیایی خاکی، اکسید کلسیم و اکسید منیزیم است که به واسطه نقطه ذوب‌های بالایی که دارند برای تهیه محصولات نسوز یا دیرگداز مورد استفاده قرار میگیرند. استفاده از اکسیدهای بُر و روی و سرب نیز در لعاب سازی مرسوم است که باید گفت لعاب تهیه شده از اکسید سرب، سمی بوده و هرگز نباید در لعابکاری ظروف مصرفی از اکسید سرب استفاده شود.

ژ) اکسیدهای رنگی

مهمترین این اکسیدها عبارتند از:

ژ-1- اکسید آهن

آهنگران هنگامی که با پتک، آهن گداخته را میکوبند، جرقه‌هایی از آن به اطراف پرتاب میشود. این جرقه ‌ها همان ورقه‌های نازک «اکسید آهن» است که سفال سازان ایرانی آنرا برای ایجاد رنگ حنایی در لعاب مورد استفاده قرار میدهند. اکسید آهن قرمزرنگ نیز وجود دارد که همان «گِل اُخرا» است. خطوط و یا نقوش سرخ رنگی سفالینه‌های بدون لعاب اولیه با این ماده ایجاد شده است. اکسید آهن به دو صورت «اکسید آهن دو ظرفیتی» FeO) ) و «اکسید آهن سه ظرفیتی» (Fe2O3) وجود دارد.

ژ-۲ – اکسید منگنز (MgO)

اکسید منگنز برای ایجاد رنگ قهوه ای در لعاب سازی به کار میرود. این ماده را از معدن استخراج می کنند و به آن «مغن» میگویند. خطوط سیاه کاشیهای هفت رنگ و نقوش سفال‌های بدون لعاب پیش از تاریخ  با این اکسید ترسیم شده است.

ژ-۳- اکسید کبالت

این اکسید برای ایجاد رنگ لاجوردی در لعاب سازی مورد استفاده قرار میگیرد.

ژ-۴- اکسید قلع

از اکسید قلع برای ایجاد رنگ سفید در لعاب استفاده میکنند. برای تهیه آن قلع را با سرب مخلوط کرده و به ملایمت حرارت میدهند و آنقدر به هم میزنند تا پودر شود. فرمول شیمیایی آن SnO است.

ژ-۵- اکسید مس

این اکسید جهت ایجاد لعاب فیروزه ای در لعاب‌های قلیایی و ایجاد رنگ سبز در لعابهای سربی به کار میرود و به نام «توفال» مشهور است. فرمول شیمیایی اکسید مس CuO است.

از ترکیب اکسیدهای فوق با هم و یا اکسیدها و مواد دیگر می توان رنگهای جدیدی به دست آورد. مثلا:

رنگ قهوه ای = اکسیدکروم + اکسید آهن + اکسید روی

رنگ یشمی = اکسید منگنز + اکسید مس

رنگ مغزپسته ای = اکسید آهن + اکسید مس

رنگی فیروزه ای = اکسید کبالت + اکسید مس

به وجود می آید. گفتنی است که امروزه برای ایجاد رنگ جهت تزیین فرآورده‌های سرامیکی به طور عمده از اکسیدهای رنگی به تنهایی استفاده نمیکنند و کارخانه‌های تولید محصولات سرامیک از ترکیب مواد و اکسیدهای معدنی دیگری که «جوهر رنگی» (=استین) (Stain) نامیده می شود، استفاده میکنند. به عنوان مثال اگرچه ذرات طلا و مسں در شرایط خاصں پخت میتوانند رنگ قرمز را پدید آورند ولی جوهرهای خانواده سلنیم، کادمیوم، گوگرد و طلا مشهورترین عوامل مولد رنگ قرمز میباشند.