La glassa in ceramica è uno strato o rivestimento impermeabile di una sostanza vetrosa che è stata fusa su un corpo in ceramica mediante cottura. La glassa può servire per colorare, decorare o impermeabilizzare un oggetto. La vetratura rende i recipienti di terracotta adatti per contenere liquidi, sigillando la porosità intrinseca di terracotta per biscotti non smaltata. Dà anche una superficie più dura. La glassa viene utilizzata anche su gres e porcellana. Oltre alla loro funzionalità, gli smalti possono formare una varietà di finiture superficiali, tra cui gradi di finitura e colore lucido o opaco. Gli smalti possono anche esaltare il design o la trama sottostante non modificati o inscritti, scolpiti o dipinti.

La maggior parte delle ceramiche prodotte negli ultimi secoli è stata smaltata, oltre a pezzi in porcellana non smaltata per biscotti, terracotta o altri tipi. Le piastrelle sono quasi sempre smaltate sulla superficie della superficie e la moderna terracotta architettonica è molto spesso smaltata. Anche i mattoni smaltati sono comuni. I sanitari domestici sono invariabilmente smaltati, così come molte ceramiche utilizzate nell’industria, ad esempio isolanti ceramici per linee elettriche aeree.

I gruppi più importanti di smalti tradizionali, ognuno chiamato come il suo principale agente di fusione in ceramica, sono:

Smalto di cenere, importante nell’Asia orientale, semplicemente fatto di legno o di frassino vegetale, che contiene potassa e calce.
Smalti feldspatici di porcellana.
Gli smalti al piombo, semplici o colorati, sono lucidi e trasparenti dopo la cottura, che richiedono solo circa 800 ° C (1.470 ° F). Sono stati usati per circa 2000 anni in Cina, ad esempio Sancai, nel Mediterraneo e in Europa, ad esempio in maiolica vittoriana.
Smalto al sale, per lo più in gres europeo. Usa sale normale.
Glassa di stagno, che ricopre gli articoli con smalto al piombo reso bianco opaco con l’aggiunta di stagno. Noto nel Vicino Oriente antico e quindi importante nella ceramica islamica, da cui passò in Europa. Comprende articoli ispano-moresco, maiolica (detta anche maiolica), maiolica e Delftware.

La moderna tecnologia dei materiali ha inventato nuovi smalti vetrosi che non rientrano in queste categorie tradizionali.

Scopo
Da una temperatura di cottura di 1250 ° C, il gres viene sparato dai pezzi. La porcellana viene cotta a temperature fino a 1400 ° C. Ne risultano fasi di vetro intercristallino, che forniscono una porosità chiusa e possibilmente un auto-smalto. Tuttavia, la superficie è spesso ruvida e ha il colore del materiale di base corrispondente. Lo smalto è realizzato con materiali aggiuntivi che possono essere utilizzati per creare uno strato superficiale duro e chiuso e vari colori. I componenti della glassa si formano tra loro e con il materiale di base uno strato di vetro costituito da una miscela di ossidi diversi.

Gli smalti vengono applicati per migliorare l’effetto estetico (smalti di colore ed effetto) o servono per migliorare le proprietà meccaniche ed elettriche.

Per i piatti, la glassa riduce la rugosità superficiale, quindi sono più facili da pulire e la durezza del graffio aumenta, il che migliora le proprietà d’uso, poiché vi è meno graffi.

Gli isolanti ad alta tensione in porcellana elettrica sono smaltati per aumentare la resistenza dell’isolante mediante uno sforzo di compressione intrinseco. Allo stesso tempo, si ottiene una composizione chimica adatta della superficie, che riduce la corrente di dispersione riducendo la conduttività (nessun assorbimento d’acqua). La rugosità ridotta impedisce anche lo sporco più rapido.

Composizione
Gli smalti devono includere un flusso ceramico che funziona promuovendo una liquefazione parziale nei corpi di argilla e negli altri materiali per smalti. I flussi riducono l’alto punto di fusione della silice formatrice di vetro e talvolta il triossido di boro. Questi formatori di vetro possono essere inclusi nei materiali per smalti o possono essere estratti dall’argilla sottostante.

Le materie prime degli smalti ceramici comprendono generalmente la silice, che sarà la principale vetrina. Vari ossidi metallici, come sodio, potassio e calcio, agiscono come flusso e quindi abbassano la temperatura di fusione. L’allumina, spesso derivata dall’argilla, irrigidisce la glassa fusa per evitare che fuoriesca dal pezzo. Coloranti come ossido di ferro, carbonato di rame o carbonato di cobalto e talvolta opacizzanti come ossido di stagno o ossido di zirconio, sono usati per modificare l’aspetto visivo della glassa infornata.

Chimicamente, gli smalti (come altri bicchieri) sono costituiti da una miscela di farine minerali. Occasionalmente, come elementi determinanti vengono aggiunti metalli come piombo o oro.

minerali
I minerali sono, da un lato, formatori di reti come la silice (sotto forma di polvere di quarzo), flussi o depressori del punto di fusione come alcali e ossidi di terre alcaline, principalmente sodio e ossido di calcio, che spesso vengono aggiunti sotto forma di feldspato o gesso, o composti di boro e piombo, che sono comuni possono essere usati come fritte, nonché ossido di alluminio come esaltatore di consistenza e viscosità.

Gli smalti al piombo sono particolarmente resistenti alla corrosione, mentre i componenti a basso punto di fusione sodio e potassio vengono rimossi più facilmente.

Nella glassa di sale, che è nota fin dal tardo Medioevo, al fuoco viene aggiunto sale di roccia (cloruro di sodio), i cui gas di combustione fluiscono attorno al forno. L’ossido di sodio rilasciato ad alta temperatura si combina con il cullet e abbassa la temperatura di fusione dello strato superficiale in modo da formare uno strato di vetro.

Colori
Maggiore è la temperatura di cottura e la resistenza raggiungibile, più limitata è la tavolozza dei colori. Mentre il colore bianco viene creato per dispersione (aggiunta di ossido di stagno o ossido di zirconio), altri colori possono essere raggiunti solo aggiungendo ossidi metallici coloranti. La glassa blu cobalto è ben nota. Il verde è creato dall’ossido di cromo, i toni marroni dal manganese o il ferro che è spesso già contenuto. Sotto un’atmosfera bruciante riducente, un contenuto di ferro porta a sfumature grigio-blu.

Gli smalti ceramici colorati a fuoco basso spesso contengono ancora componenti solubili che rilasciano così tanta sostanza durante l’uso che sono ancora tossici. Spesso questo vale per gli ornamenti con fagotti applicati che non sono completamente “vetrati” e sono più cristallini rispetto agli smalti e meno chiusi sulla superficie.

Gli oggetti di porcellana, che vengono bruciati lisci a 1450 ° C, sono considerati innocui, anche se contengono sostanze coloranti tossiche. I metalli pesanti nei silicati sono saldamente smaltati e legati con essi.

La pittura di porcellana e maiolica può essere utilizzata come pittura sotto smalto con colori di fuoco da cecchino ad alta temperatura, o colori di smalti sensibili alla temperatura fatti, riducono il calore agli articoli vetrati.

Alcuni ossidi come il cobalto sono stati a lungo riservati alle produzioni di lusso. In effetti il ​​cobalto più puro è venuto a caro prezzo dal Medio Oriente attraverso la Spagna. Quello dell’Europa centrale ha dato blues meno profondi e più grigi.

Blu: cobalto + titanio (rutilo)
Marrone: ferro + manganese
Grigio bluastro: ferro + cobalto
Giallo: cobalto + vanadio
Nero: rame + manganese
Ocra: ferro + vanadio
Verde: rame + ferro o rame + cromo

I colori e le trame degli smalti ceramici dipendono anche dall’atmosfera della cottura in cui sono stati formati:

Ossidante (abbastanza ossigeno per bruciare tutto il carburante)
Riduttivo (non c’è abbastanza ossigeno durante la cottura per consumare tutto il combustibile e la fiamma cercherà questo ossigeno nello stesso materiale dello smalto, cambiando così le sue proprietà chimiche e quindi il suo aspetto).

Processi
La glassa può essere applicata spolverando a secco una miscela secca sulla superficie del corpo in argilla o inserendo sale o soda nel forno ad alte temperature per creare un’atmosfera ricca di vapore di sodio che interagisce con gli ossidi di alluminio e silice nel corpo per forma e deposita il vetro, producendo quella che è conosciuta come ceramica della glassa del sale. Più comunemente, gli smalti in sospensione acquosa di vari minerali in polvere e ossidi metallici vengono applicati immergendo i pezzi direttamente nella glassa. Altre tecniche includono versare la glassa sul pezzo, spruzzarlo sul pezzo con un aerografo o uno strumento simile o applicarlo direttamente con un pennello o un altro strumento.

Per evitare che l’oggetto vetrato si attacchi al forno durante la cottura, o una piccola parte dell’oggetto viene lasciata non smaltata, oppure è supportata su piccoli supporti refrattari come speroni del forno e trampoli che vengono rimossi e scartati dopo la cottura. Piccoli segni lasciati da questi speroni sono talvolta visibili sugli articoli finiti.

La decorazione applicata sotto lo smalto sulla ceramica viene generalmente definita come sottostrato. Gli smalti vengono applicati sulla superficie della ceramica, che può essere a fuoco crudo, “verde” o “biscotto” (una cottura iniziale di alcuni articoli prima della smaltatura e della ricottura). Una glassa bagnata – di solito trasparente – viene applicata sulla decorazione. Il pigmento si fonde con la glassa e sembra essere sotto uno strato di glassa trasparente. Un esempio di decorazione a smalto è la nota porcellana “blu e bianca”, famosa in Germania, Inghilterra, Paesi Bassi, Cina e Giappone. Il sorprendente colore blu usa il cobalto come ossido di cobalto o carbonato di cobalto.

La decorazione applicata su uno strato di smalto viene definita sovrastampa. I metodi di sovra-smalto includono l’applicazione di uno o più strati o strati di smalto su un pezzo di ceramica o l’applicazione di una sostanza non smalto come smalto o metalli (ad es. Foglia d’oro) sullo smalto.

I colori di sovra-smalto sono smalti a bassa temperatura che conferiscono alla ceramica un aspetto più decorativo e vetroso. Un pezzo viene sparato per primo, questo fuoco iniziale viene chiamato fuoco glost, quindi viene applicata la decorazione con sovra-smalto e viene sparato di nuovo. Una volta che il pezzo viene sparato ed esce dal forno, la sua consistenza è più liscia a causa della glassa.

Storia
Storicamente, la smaltatura della ceramica si è sviluppata piuttosto lentamente, poiché è stato necessario scoprire i materiali appropriati, ed era necessaria anche una tecnologia di cottura in grado di raggiungere in modo affidabile le temperature necessarie.

I mattoni smaltati risalgono al tempio elamita di Chogha Zanbil, risalente al XIII secolo a.C. La Pagoda di ferro, costruita nel 1049 a Kaifeng, in Cina, in mattoni smaltati è un noto esempio successivo.

Le terraglie smaltate al piombo furono probabilmente prodotte in Cina durante il periodo degli Stati combattenti (475 – 221 a.C.) e la sua produzione aumentò durante la dinastia Han. Il gres porcellanato proto-celadon ad alta temperatura è stato realizzato prima della maiolica smaltata, sin dalla dinastia Shang (1600-1046 a.C.).

Durante il periodo Kofun in Giappone, gli articoli Sue erano decorati con smalti naturali di cenere verde. Dal 552 al 794 d.C. furono introdotti smalti di colore diverso. I tre smalti colorati della dinastia Tang furono spesso usati per un periodo, ma furono gradualmente eliminati; i colori precisi e le composizioni degli smalti non sono stati recuperati. La glassa di cenere naturale, tuttavia, era comunemente usata in tutto il paese.

Nel 13 ° secolo, i disegni di fiori furono dipinti con sovra-smalti rossi, blu, verdi, gialli e neri. Gli overglazes sono diventati molto popolari a causa del particolare aspetto che hanno dato alla ceramica.

Dall’ottavo secolo, l’uso della ceramica smaltata era prevalente nell’arte islamica e nella ceramica islamica, di solito sotto forma di elaborate ceramiche. La vetratura opacizzata è stata una delle prime nuove tecnologie sviluppate dai vasai islamici. I primi smalti opachi islamici si possono trovare come articoli dipinti di blu a Bassora, risalenti all’ottavo secolo. Un altro contributo significativo è stato lo sviluppo del gres, originario dell’Iraq del IX secolo. [È necessaria la citazione completa] Altri centri di ceramica innovativa nel mondo islamico includono Fustat (dal 975 al 1075), Damasco (dal 1100 al 1600 circa) e Tabriz ( dal 1470 al 1550).

Tecnologia
Le ceramiche verdi (non cotte) vengono prima sottoposte a una cottura a spruzzo, tra le altre cose, nella fabbricazione della porcellana. La temperatura di cottura è più bassa, non così elevata come con una cottura liscia dopo l’applicazione dei componenti della glassa. Dopo la purga, le ceramiche vengono versate, immerse o spazzolate con sospensioni dei componenti della glassa in acqua (fritte, polvere disciolta in acqua). Le superfici di contatto rimangono libere per impedire che si fondano con i forni integrati.

Nel caso di cottura regolare, la glassa si scioglie e i suoi componenti si combinano tra loro e con il vetro rotto. Si formano ossidi misti vetrosi.

Se il coefficiente di espansione dello strato di smalto è maggiore di quello del materiale di base, possono formarsi delle crepe. Queste crepe sono talvolta riconosciute e utilizzate come elementi di design (craquelé). Nel caso opposto, che la tensione dello strato di smalto è maggiore, cioè lo strato di smalto è sottoposto a stress di compressione permanente, la resistenza viene aumentata, che può anche essere desiderata a seconda dell’applicazione.

Evoluzione
Poiché la vernice idraulica ha un coefficiente di dilatazione maggiore della terracotta stessa (fango cotto), possono apparire piccole crepe che potrebbero filtrare i liquidi contenuti nel contenitore, il che in molti casi fa sì che il cibo introdotto nei recipienti vetrati inizi a formare sali di piombo molto velenoso. Nel diciannovesimo secolo si scoprì che i vetri potevano essere eseguiti senza piombo e senza il conseguente pericolo, sostituiti da vetri feldspatici.

Tossicità, ecotossicità, certificazione
Se gli smalti (nel senso di qualsiasi “sostanza applicata sulla superficie delle piastrelle tra la modellatura e lo stadio finale della cottura della piastrella”) contengono piombo, cadmio o antimonio (o uno dei loro composti), per ottenere il Ecolabel europeo, gli smalti non devono contenere più di:

0,5% della loro massa di piombo
0,1% della loro massa in cadmio
0,25% della loro massa in antimonio

Tipi di smalti
Esistono diversi tipi di smalti a seconda dei flussi utilizzati:

smalti alcalini – con sali di sodio, potassio o litio;
smalti al boro – acido borico (temperatura di fusione 600 ° C);
smalti al piombo – ossido di piombo. Gli alquifoux, una glassa al solfuro di piombo utilizzata nel sud della Francia fino al suo parziale divieto negli anni ’50, davano colori verniciati verde o giallo tipici delle produzioni provenzali. Gli smalti al piombo non vengono quasi più utilizzati a causa della loro tossicità;
Smalti “Bristol” – con ossido di zinco. Meno tossici dei precedenti, li hanno gradualmente sostituiti.
Sono disponibili molte ricette per vetri per ottenere diverse trame (opache, lucide, ruvide) o una copertura più o meno densa (opaca, traslucida).

Celadon
Il celadon si riferisce sia a un colore che a un tipo di ceramica unici in Cina (cinese: qingci 青瓷, letteralmente “porcellana verde”) e in Estremo Oriente. Questo smalto ha una tonalità da bluastra a verde oliva ed è caratteristico di una produzione particolarmente ricercata di antiche ceramiche cinesi.

Un esempio di questo smalto ad alta temperatura si ottiene, in riduzione, con questo tipo di ricetta:

Feldspato: 40%
Silice: 30%
Gesso (carbonato di calcio): 20%
Caolino: 10%

Opzionalmente, puoi aggiungere il 5% (in aggiunta) di talco e l’1% di ocra o ossido di ferro.

Il tenmoku
Lo smalto nero giapponese macchiato di marrone dice “camoscio”, questo smalto si ottiene con la seguente ricetta:

Feldspato: 45%
Gesso: 12%
Ball Clay: 5%
Silice: 36%
Bentonite: 2%
Ossido di ferro rosso (ematite): + 8%

Lo shino
Ci sono molti diversi shinoes. Assomigliano generalmente a un vetro opaco, opaco, opaco, dal bianco all’arancio o al marrone. Due ricette Shino:

Nefelina sifita: 70%
Caolino: 30%
Sale: + 3%

Nefelina Syenite: 80%
Caolino: 20%
Sale: + 3%

Smalti di cenere

Smalto “Cream” in frassino:
Feldspato: 38%
Frassino: 31%
Gesso: 23%
Silice: 8%

Smalto verde cenere:
Feldspato: 18%
Frassino: 46%
Palla di argilla: 27%
Caolino: 9%
Carbonato di rame: + 3%

Smalto blu cenere:
Feldspato: 38%
Frassino: 31%
Gesso: 25%
Silice: 6%
Ossido di cobalto: + 1%

Impatto ambientale
A partire dal 2012, negli Stati Uniti sono stati segnalati oltre 650 stabilimenti di produzione di ceramica, probabilmente molti altri in tutto il mondo sviluppato e in via di sviluppo. Piastrelle per pavimenti, rivestimenti, sanitari, accessori per il bagno, stoviglie e stoviglie sono tutti potenziali prodotti contenenti ceramica disponibili per i consumatori. I metalli pesanti sono metalli densi usati negli smalti per produrre un colore o una consistenza particolare. È più probabile che i componenti della glassa vengano rilasciati nell’ambiente quando i prodotti ceramici non riciclati sono esposti ad acqua calda o acida. La lisciviazione dei metalli pesanti si verifica quando i prodotti ceramici vengono smaltati in modo errato o danneggiati. Il piombo e il cromo sono due metalli pesanti comunemente usati negli smalti ceramici che sono pesantemente monitorati dalle agenzie governative a causa della loro tossicità e capacità di bioaccumulo.

Chimica dell’ossido metallico
I metalli utilizzati negli smalti ceramici sono in genere sotto forma di ossidi metallici.

Piombo (II) ossido
I produttori di ceramica utilizzano principalmente ossido di piombo (II) (PbO) come flusso per il suo basso intervallo di fusione, ampio intervallo di cottura, bassa tensione superficiale, alto indice di rifrazione e resistenza alla devitrificazione.

In ambienti inquinati, il biossido di azoto reagisce con l’acqua (H2O) per produrre acido nitroso (HNO2) e acido nitrico (HNO3).

H2O + 2NO2 → HNO2 + HNO3

Il nitrato di piombo solubile (II) (Pb (NO3) 2) si forma quando l’ossido di piombo (II) (PbO) degli smalti al piombo è esposto all’acido nitrico (HNO3)

PbO + 2HNO3 → Pb (NO3) 2 + H2O

Poiché l’esposizione al piombo è fortemente legata a una varietà di problemi di salute, collettivamente definiti avvelenamento da piombo, lo smaltimento del vetro al piombo (principalmente sotto forma di display CRT scartati) e della ceramica smaltata al piombo è soggetto alle normative sui rifiuti tossici.

Ossido di cromo (III)
L’ossido di cromo (III) (Cr2O3) viene utilizzato come colorante negli smalti ceramici. L’ossido di cromo (III) può subire una reazione con ossido di calcio (CaO) e ossigeno atmosferico a temperature raggiunte da un forno per produrre cromato di calcio (CaCrO4). La reazione di ossidazione cambia il cromo dal suo stato di ossidazione +3 al suo stato di ossidazione +6. Il cromo (VI) è molto solubile e il più mobile di tutte le altre forme stabili di cromo.

Cr2O3 + 2CaO + 3⁄2O2 → CaCrO4

Il cromo può penetrare nei sistemi idrici tramite scarico industriale. Il cromo (VI) può entrare direttamente nell’ambiente o gli ossidanti presenti nei suoli possono reagire con il cromo (III) per produrre cromo (VI). Le piante hanno una quantità ridotta di clorofilla quando vengono coltivate in presenza di cromo (VI).

Prevenzione
L’ossidazione del cromo durante i processi di produzione può essere ridotta con l’introduzione di composti che si legano al calcio. Le industrie ceramiche sono riluttanti a utilizzare alternative al piombo poiché gli smalti al piombo forniscono prodotti con una brillantezza brillante e una superficie liscia. L’Agenzia per la protezione ambientale degli Stati Uniti ha sperimentato una doppia glassa, alternativa al bario al piombo, ma non hanno avuto successo nel raggiungere lo stesso effetto ottico degli smalti al piombo.