هر آنچه نیاز دارید در مورد لعاب و لعاب کاری بدانید! (قسمت دوم)

پیشنهاد می کنیم پیش از مطالعه این بخش، قسمت اول این مقاله را مطالعه کنید.

لعاب کاری 4000 سال پیش از میلاد!

از نظر تاریخی، لعابکاری سرامیک ها به آرامی توسعه یافت. چرا که مواد مناسب این فرایند تا مدت ها هنوز کشف نشده بود. همچنین به فناوری پخت برای رسیدن به دمای لازم هم نیاز بود. لعاب ها برای اولین بار در هزارۀ چهارم قبل از میلاد روی مواد سنگی ظاهر شدند.

در ظرف هایی تحت عنوان فاینز (Faience) که در مصر باستان تولید می شد، نوعی خود لعاب دهی (self-glazing) مشاهده شد. طی فرایند پخت این ظرف ها، به طور طبیعی پوسته ای سطحی مانند لعاب تشکیل می شد.

با اختراع شیشه در حدود 1500 سال قبل از میلاد، لعاب کاری واقعی ظروف سفالی شروع شد. در خاورمیانه و مصر از لعاب های قلیایی نظیر لعاب خاکستر (ash glaze) و در چین با استفاده از فلدسپات زمینی لعابکاری آغاز شد. در حدود 100 سال قبل از میلاد مسیح، شیشه سازی در جهان قدیم بسیار گسترده بود.

در بتکدۀ آهنی معروف “کایفنگ” در کشور چین، از آجرهای لعاب دار استفاده شده است. ظروف سفالی لعابدار سربی، احتمالاً در دوران جنگ های 221 تا 475 قبل از میلاد در چین ساخته شده اند و تولید آن در دورۀ سلسلۀ “هان” افزایش یافته است.

از زمان سلسلۀ شانگ (1600 – 1046 قبل از میلاد) ظروف سفالی دمابالا تحت عنوان Proto-Celadon تولید شد. این ظرف ها از لحاظ تاریخی زودتر از ظروف سفالی عادی ساخته شد. طی دورۀ “کوفان” در ژاپن ، ظروفی به نام Sue با لعاب های خاکستر طبیعی مایل به سبز تزئین شده بودند.

از سال 552 تا 794 میلادی، لعاب هایی با رنگ های متفاوت برای اولین بار معرفی شدند. سه لعاب رنگی معروف در سلسلۀ “تانگ” ژاپن برای مدتی مورد استفاده قرار می گرفت. اما این پوشش ها به تدریج از بین رفتند. رنگ و ترکیبات دقیق این لعاب ها هنوز بازیابی نشده است.

از قرن هشتم، استفاده از سرامیک های لعاب دار در هنرها و سفال های اسلامی رواج یافت. لعابکاری مات با قلع یکی از قدیمی ترین فناوری هایی است که توسط سفالگران اسلامی توسعه یافت. اولین لعاب های مات اسلامی را می توان در ظروفی با رنگ آبی در شهر بصره یافت که قدمت آن به قرن 8 میلادی بازمی گردد. شهرهای دمشق و تبریز، از مهمترین شهرهایی بودند که در آن دوران لعاب کاری را گسترش دادند.

لعاب کاری به چه روش هایی انجام می شود؟

با اعمال لعاب بر روی قطعات سرامیکی، کیفیت این محصولات به طرز چشمگیری بالا می رود. لذا فرایند لعابکاری باید ساده، بدون خطا و با حداقل ضایعات اجرا شود. این موضوع برای قطعات فلزی یا سرامیکی حساس بیشتر صدق می کند. مشخصا تکرارپذیر و کم هزینه بودن روش نیز مد نظر است. انتخاب روش لعابکاری یکی از حساس ترین مراحل ساخت قطعات سرامیکی است. مهم ترین معیارهای انتخاب روش لعاب زنی عبارتند از:

• نوع محصول
• شکل و اندازه قطعه
• محیط کارگاهی در دسترس
• هزینۀ تأمین انرژی و نیروی کار

لعابکاری با استفاده از قلم مو

اگر قصد داشته باشیم قطعه ای را با رنگ های مختلف لعابکاری کنیم و یا ته ­رنگ های تزیینی در آن ایجاد کنیم، بدون تردید روش لعابزنی با قلم مو بهترین انتخاب است. این تکنیک خصوصا برای لعاب کاری نقوش دیواری، مجسمه ها یا نقوش برجسته که معمولا به بیش از یک نوع لعاب نیاز دارند، مطلوب است.

با این تکنیک امکان دقت بیشتر در مشخص کردن بخش هایی که لعاب کاری می شوند، وجود دارد. در کارگاه های فنی و هنری، به سرامیک کارهای مبتدی پیشنهاد می شود که لعابکاری را با روش قلم مو شروع کنند. چرا که حرفه ای شدن در این روش با کمی تمرین و تجربه میسر است.

ما برای کسانی که می خواهند این روش را به طور عملی در خانه امتحان کنند، یک پیشنهاد داریم. اگر قصد دارید قطعه ای را فقط با یک رنگ لعابکاری کنید، بهتر است با یک قلم موی مسطح به پهنای حدود 3 سانتی متر کار کنید. فراموش نکنید که قلم مو باید کاملاً آغشته به دوغاب لعاب شود. توجه کنید که با قلم مو نقاشی نمی کنید. بلکه هدف ایجاد پوششی یکنواخت و مطلوب در سطح قطعه است، به طوری که قطعه لعاب را جذب کند و در عین حال لعاب از آن چکه نکند.

لعاب کاری به روش ریختنی

این روش در بین روش های لعاب کاری متداول است، چرا که نسبتا سریع و اقتصادی است. به منظور لعابکاری با روش ریختنی، یک ظرف با سطح مقطع بزرگ و کم عمق و دو میلۀ آهنی یا دو تکه چوب نیاز است.

برای سهولت کار، ظرف روی یک پایۀ گردان گذاشته می شود تا همزمان با ریختن لعاب روی قطعه، بتوان پایۀ گردان و همین طور قطعه را چرخاند. برای لعابزنی سطح داخلی، قطعه از لعاب پر می شود و سپس چرخانده می شود تا لعاب به طور یکنواخت سطح داخلی را پوشش دهد. سپس لعاب اضافی، به ظرف اصلی بازگردانده می شود. بعد از خشک شدن بدنه، می توان آن را با یک برس زبر، کاردک و یا اسفنج، از هرگونه لعاب اضافی پاک سازی کرد.

لعابکاری به روش غوطه وری

همان طور که از اسم این روش پیداست، بدنۀ قطعه وارد ظرف دوغاب لعاب می شود و لعاب جذب بدنه می شود. غوطه وری یک روش ساده، صنعتی، کارآمد و سریع است که به وسایل کمی نیاز دارد. در این تکنیک، دوغاب لعاب وارد تخلخل های بدنه می شود و بر روی قطعه لعابی با ضخامت اندک اعمال می شود.

علی رغم روش قلم مو، یک فرایند غوطه وری خوب، وابسته به مهارت لعاب زن است. در مقیاس صنعتی، از انبرک غوطه وری استفاده می شود. انبرک قطعه را در سه نقطه محکم نگه می دارد. تمام فرایند غوطه وری در عرض چند ثانیه قابل انجام است.

لعاب کاری با استفاده از اسپری

با پاشش لعاب با فشار بالا به روی سطوح بدنۀ سرامیکی، می توان لعابکاری کرد. مزیت اسپری کردن نسبت به سایر روش های لعابزنی، در سادگی و قابلیت حمل دستگاه های آن است. البته سرعت لعابزنی و کیفیت لعاب اعمالی را نباید فراموش کنیم.

در تکنیک اسپری، به مقدار دوغاب لعاب کمتری نسبت به روش غوطه وری نیاز است. همچنین می توان لعاب با ضخامت های گوناگونی بر روی بدنه هایی با میزان تخلخل متفاوت اعمال نمود. اَشکال بزرگ و یا پیچیده را می توان با این روش لعاب زد.

پیستوله، اتاقک لعاب زنی با هواکش، پمپ باد و ماسک ایمنی، جزء وسایل ضروری برای لعابزنی با روش اسپری هستند. افزون بر این ابزارها، عمدتا به یک پایۀ گردان هم نیاز است که قطعه را روی آن قرار داده و همزمان که لعاب اسپری می شود، بتوان قطعه را چرخاند. استفاده از پایۀ گردان سبب می شود پوششی یکدست تر و یکنواخت تر ایجاد شود.

لعاب کاری به روش آبشاری

در این تکنیک، یک بخش متحرک به شکل دیسک تعبیه شده است که بدنه از زیر آن حرکت می کند و لعاب از سوراخ های موجود بر روی دیسک به روی بدنه ریخته می شود. در این روش با تغییر سرعت دیسک می توان وزن لعاب اعمالی بر روی سطح مورد نظر و ضخامت لعاب را تغییر داد.

رنگ آمیزی لعاب با اکسیدهای رنگین انجام می شود

رنگ لعاب از نظر ایجاد براقیّت، شفافیت، انعکاس نور، ایجاد عمق و بخشیدن خلاقیت ‌هنری به آثار، بسیار مهم است. جهت رنگ آمیزی لعابها، به طور کلی از اکسیدهای رنگی فلزی مثل اکسید آهن، مس، منگنز و کبالت که به آسانی در مواد اولیه لعاب قابل حل هستند، استفاده می شود.

این اکسیدها طی مراحل آماده سازی پوشش نهایی، مواد رنگی خود را به لعاب می ‌دهند. البته رنگ ‌هایی که توسط اکسیدهای فلزی ایجاد می شوند، به رنگ طبیعی آن اکسید شباهت چندانی ندارد. تغییراتی که بر اثر ترکیب لعاب با مقدار متفاوت اکسیدهای رنگ کننده ایجاد می شود، بسیار زیاد است. طریقۀ استعمال و طرز پختن آن نیز تفاوت هایی ایجاد می کند. عملا رنگ ‌های متنوعی را می‌ توان با اکسیدهای رنگی به دست آورد.

اکسید آهن

اکسید آهن، به عنوان یکی از مواد اولیۀ متداول در لعابسازی، در اغلب مواد معدنی مشاهده می ‌شود. همین موضوع سبب می شود گِل ‌های سفالگری پس از پخت، به دلیل داشتن آهن یا میزان کمی اکسید آهن، دارای رنگی تیره باشند.

رنگ هایی مانند قهوه ‌ای سوخته، شکلاتی، زرد، خاکستری و زنگار اغلب سنگ ‌ها، ماسه ‌ها و خاک‌ ها نشان از وجود اکسید آهن دارند. در مقابل، رنگ لعابی که اکسید آهن کمی داشته باشد، قهوه ‌ای روشن، زرد یا قرمز است.

عنصر آهن غالبا به شکل اکسید فریک (Fe₂O₃) به لعاب افزوده می‌ شود. این اکسید قرمز است؛ لذا آن را “اکسید قرمز” هم می نامند. اکسید متداول دیگر، اکسید فرو (Fe₃O₄) است. میزان اکسیژن این اکسید بیشتر است و رنگ تیره ‌تری دارد.

توجه شود که اگر مقدار بیش از حدی اکسید آهن به لعاب اضافه شود، احتمال ایجاد حالت بلوری در لعاب وجود خواهد داشت.

اکسید مس

در زمان‌های قدیم، برای پدید آوردن رنگ های آبی و سبز در لعاب ها، از اکسید مس استفاده می‌ شد. البته کربنات مس نیز یکی از منابع اصلی رنگ در لعاب است. کربنات مس (CuCO₃)، پودر نرمی به رنگ سبز روشن است که انحلال آن در لعاب به آسانی صورت می گیرد.

درصد افزودن اکسید مس به لعاب، از اهمیت بالایی در رنگ آمیزی این پوشش ها برخوردار است. وجود یک درصد اکسید مس، یک رنگ سبز ملایم ایجاد می کند. دو و سه درصد از این اکسید سبز تیره ‌تر و اگر محتوای آن تا پنج درصد افزایش یابد، سبز تیره مایل به سیاه ایجاد می کند.

اکسید کبالت

به عقیدۀ بسیاری از لعابکاران، اکسید کبالت باثبات ‌ترین و قوی ترین اکسید رنگ کننده است. چرا که در انواع مختلف لعاب و در هر درجه حرارتی، رنگ آبی ایجاد می کند. تنها اضافه کردن 0.25 درصد از این اکسید، برای آبی شدن لعاب کافی است. نیم درصد از اکسید کبالت، آبی سیر و بیش از یک درصد آن آبی پررنگ یا سرمه ای تولید می‌ کند.

اکسید کروم

برخلاف اکسید کبالت، این اکسید از بی ‌ثبات‌ ترین و دمدمی مزاج ‌ترین اکسیدهای رنگین در لعابسازی است. با این ماده می توان رنگ‌ های قرمز، زرد، صورتی، قهوه ‌ای یا سبز را تولید کرد. نوع و شدت رنگ به وجود آمده، تا حد زیادی به نوع لعاب و دمای تولید بستگی دارد.

اکسید منگنز

وجود این اکسید در ترکیب لعاب، سبب ایجاد رنگ ‌های بنفش یا قهوه ‌ای می‌ شود. اکسید منگنز (MnO₂) رنگ سیاهی دارد. این اکسید در لعاب‌ های قلیایی، رنگ بنفش و در لعاب ‌های سربی، بنفش ملایم با درخشندگی مایل به قهوه ‌ای به وجود می آورد. اگر منگنز با اکسید آهن همراه باشد، احتمال ایجاد رنگ قهوه‌ ای سیر وجود خواهد داشت. عنصر منگنز همراه با مقدار کمی اکسید کبالت، بنفش سیر یا بنفش متمایل به قهوه‌ ای تولید می ‌کند.

اکسید نیکل

متداول ترین منابع اکسید نیکل در لعاب، اکسید نیکل سبز (NiO) و اکسید نیکل سیاه (Ni₂O₃) است. نیکل توانایی ایجاد رنگ‌ های مختلف را دارد که مهم ‌ترین آن ها قهوه ‌ای است.

اکسید وانادیوم

 اکسید وانادیوم (V₂O₅) غالبا به همراه اکسید قلع و به عنوان جوهر در لعاب استفاده می شود. افزودن ۵ درصد اکسید وانادیوم زرد کمرنگ و ۸ تا ۱۰ درصد آن زرد پررنگ به وجود می آورد. به دلیل همراه بودن با قلع، اکسید وانادیوم به لعاب خاصیت مات بودن می‌ دهد.

روتیل

در لعابکاری منظور از روتیل، موادی معدنی شامل اکسیدهای تیتانیوم و آهن است. روتیل رنگ خرمایی یا قهوه ‌ای در لعاب به وجود می آورد. خصوصا در لعاب‌های مات، این ترکیب بریدگی ‌های موجدار رنگینی پدید می آورد که در گذشته طرفداران زیادی داشته است.

لعاب کاری در فلزات به چه صورتی انجام می شود؟

انواع مختلف فولادها، آلومینیوم و مس مهم ترین فلزاتی هستند که لعابکاری می شوند. قبل از فرایند لعابکاری فلزات، سطح فلز نیاز به یکسری فرایندهای آماده سازی دارد. تمیزکاری سطح، مهم ترین فرایند آماده سازی است.

در تمیزکاری لازم است تمام بقایای مواد شیمیایی نظیر زنگ زدگی‌ ها، چربی‌ ها و دیگر آلودگی ‌ها به طور کامل از سطح فلز زدوده شود. چربی زدایی با اسید، خنثی سازی قلیایی و شستشو با شوینده های معمولی از متداول ترین روش های تمیزکاری سطح فلز هستند. پس از آماده سازی سطح، نوبت به عمل آوری یا لعابزنی می رسد.

لعاب کاری خشک فلزات

در تکنیک های عمل آوری یا لعابزنی خشک، از پودر لعاب استفاده می شود. در یکی از روش هایی که به ویژه برای چدن‌ها استفاده می ‌شود، ابتدا زیرلایه (فلز) را تحت قرار می دهند. سپس آن را در فریت پودر شده می‌ غلتانند.

همانطور که انتظار می رود، مواد فریت بر روی پوستۀ فلزی داغ، ذوب و زینتر می شوند. سپس به سطح فلز می ‌چسبند. لازم به ذکر است روش های خشک، مهارت و تمرکز بسیار بالای اپراتور لعابزنی را می ‌طلبد تا سطحی یکنواخت و با کیفیت تولید شود.

یکی دیگر از تکنیک های لعابزنی خشک، باردار کردن با الکتریسیتۀ ساکن است. به این صورت که پیش از لعابزنی، فریت در ظرفی بسته در حضور  گاز طبیعی سیلان (SiH) نگهداری می ‌شود.  این کار سبب ذخیره شدن بار الکتریکی منفی در فریت در طول فرایند لعابزنی می شود.

با پاشیده شدن فریت دارای بار منفی به فلز دارای بار مثبت، ذرات با بار مخالف یکدیگر را جذب می کنند. در نتیجه یک پیوند چسب مانندی بین فلز و لعاب شکل می گیرد. پوشش هایی که با لعابزنی خشک ایجاد می شوند، ناپایدارند. از این رو معمولاً در صنعت کمتر استفاده می ‌شوند.

لعاب کاری تر فلزات

در اکثر تکنیک های لعابکاری تر، زیرلایۀ فلزی را در حمامی از دوغاب مایع غوطه ور می کنند. غوطه وری کامل موجب می شود که تمام سطوح با دوغاب در تماس کامل باشند و لعابزنی شوند. البته می توان به جای غوطه وری، جریانی از دوغاب را از روی سطح فلز با سرعت زیاد عبور داد.

دوغاب تر این قابلیت را نیز دارد که با اسپری فشار بالا به سطح فلز پاشیده شود. صرفۀ اقتصادی لعاب کاری فلزات به صورت تر و همچنین سرعت آن بیشتر است. به علاوه، عملکرد و بهره‌وری پوشش های ایجادی به این روش در تولید انبوه بسیار بالاتر خواهد بود.

فرایند پخت در لعابکاری فلزات

زیرلایۀ فلزی که لعاب روی آن اعمال شده، در مرحلۀ بعد به داخل کوره می ‌رود. فلز درون کوره مقدار زیادی از حرارت را به صورت ثابت و بدون هیچ وقفه ای تحمل می کند. تحت گرمایش شدید، ذرات چسبندۀ فریت به لایه ای شیشه مانند که سطحی یکنواخت و پیوسته دارد تبدیل می‌ شوند. با رخ دادن فرایندهایی مانند واکنش شیمیایی، نفوذ یا چسبندگی های مکانیکی، اتصال مستحکمی میان لعاب و زیرلایه ایجاد می شود.

بازدۀ فرایند پخت در لعابکاری فلزات، تا حدود زیادی به زمان، دما، ضخامت و کیفیت قشر تشکیل شده روی فلز بستگی دارد. دما و زمان لازم برای هر فلز پایه و هر متریال لعاب متفاوت است. بخش اعظمی از فریت های متداول صنعتی، تقریبا ۲۰ دقیقه باید در کوره گرم شوند. اما برخی پوشش‌ ها که وطایف حساس تری دارند، ممکن است تا ۴۰ دقیقه نیز لازم باشد تا در کوره بمانند.

لعاب کاری آلومینیوم، معمولا در دمای حداقل ۵۳۰ درجۀ سلسیوس انجام می گیرد. در مقابل، بسیاری از زیرلایه‌ های فولادی به دماهایی بالاتر از ۸۰۰ درجۀ سلسیوس برای لعابکاری نیاز دارند.

از لعاب برای چه کاربردهایی استفاده می شود؟

برای ساخت محصولاتی که انتظار می ‌رود مورد حملۀ شیمیایی یا گرمای زیاد قرار گیرند، لعاب کاری ضروری است. محصولاتی مانند ظروف پخت ‌و پز، کوره ‌ها و ابزار آزمایشگاهی در این دسته قرار می گیرند.

لعابکاری علاوه بر ظروف، در بسیاری دیگر از کالاهای خانه، آشپزخانه و حمام انجام می گیرد. همۀ ما می توانیم این پوشش ها را در ظروف تفلون، ماهی تابه، سینک، سنگ های توالت، وان‌ های حمام یا حتی در دیوارها و کابینت ‌ها و بقیه سطوح پر کاربرد ببینیم.

سطح بدنۀ سرامیک های پخته شدۀ اولیه، بدون لعاب خشن و بد رنگ است. این سطح نه تنها بر زیبایی و خصوصیات مکانیکی تأثیر می گذارد، بلکه لک و مرطوب شدن آن را نیز آسان می کند. پس از لعابکاری و پخت در دمای بالا، سطح بدنه و لعاب واکنش متقابل نشان می دهند و یک لایۀ شیشه ای روی بدنه ایجاد می شود.

این لایه، سطح بدنه را صاف، روشن و مقاوم می کند. یعنی هم کیفیت هنری و هم مقاومت مکانیکی محصول را افزایش می دهد. در عین حال، عملکرد محافظتی برای زیر لایه دارد. از انحلال و نشت عناصر سمی زیرلایه جلوگیری می کند  و رنگ ها و نقایص نه چندان جذاب بدنه را می پوشاند. در نتیجه، دامنه کاربرد سرامیک ها را تا حدود زیادی افزایش می دهد.

لعابکاری کارآمد در سازه های مدرن نقش بسزایی دارد. در معماری مدرن، اولا محافظت از ورود یا خروج صدا مورد توجه است. ثانیا، لعاب ها باید از بازدهی انرژی خوبی نیز برخوردار باشند. این امر نه تنها در مورد پنجره ها، بلکه به ویژه در نماهای شیشه ای بزرگ که در معماری مدرن طرفداران زیادی دارد، باید مد نظر قرار گیرد.

کاربردهای لعاب را می توان در موارد زیر خلاصه کرد:

• غیر قابل نفوذ کردن بدنه های متخلخل در سرامیک ها، سفال ها و فلزات
• افزایش مقاومت مکانیکی و شیمیایی بدنه
• پوشاندن سطح بیرونی بدنه و ایجاد پوشش رنگی ثابت و با دوام
• افزایش قابلیت مصرفی و بهداشتی محصولات
• ایجاد رنگ پذیری بر روی بدنه های فلزی
• عایق کردن بدنه در مقابل رطوبت و دیگر عوامل فرسایشی

لعاب: سمی، مخرب و کشنده برای انسان و محیط زیست!

طبق آماری رسمی، در سال 2012 وجود بیش از 650 مرکز تولید سرامیک در ایالات متحده گزارش شده است. هم اکنون هشت سال از آن زمان گذشته است. احتمالاً تعداد بیشتری از این مراکز در کشورهای توسعه یافته و در حال توسعه وجود دارد. 

کاشی های کف، کاشی دیواری، لوازم بهداشتی، لوازم حمام، وسایل آشپزخانه و برخی کارد و چنگال ها همگی محصولات بالقوۀ سرامیکی هستند که برای مصرف کنندگان در دسترس اند. امروزه از فلزات سنگین که فلزاتی چگال و متراکم هستند، در لعاب ها برای تولید رنگ یا ایجاد بافت خاص استفاده می شوند.

وقتی محصولات سرامیکی غیر قابل بازیافت در معرض آب گرم یا اسید قرار گیرند، احتمال اینکه اجزای لعاب به محیط انتقال یابند بالاست. لیچینگ (شسته شدن) فلزات سنگین هنگامی اتفاق می افتد که محصولات سرامیکی در حین تولید به اشتباه لعابزنی شده یا بعدا آسیب دیده باشند.

سرب و کروم دو فلز سنگین هستند که معمولاً در لعاب های سرامیکی استفاده می شوند و به دلیل سمی بودن و توانایی تجمع زیستی توسط دستگاه های دولتی به شدت کنترل می شوند. ترکیباتی مانند باریم کربنات، استرانسیم کربنات، اکسید کروم، اکسید سرب و اکسید اورانیوم از خطرناک ترین ترکیباتی هستند که آثار مخرب زیادی روی انسان و محیط زیست خواهند گذاشت. از این رو مدیریت ریسک و کنترل درصد این مواد توسط تولیدکنندگان ضروری است.

منبع

Paul T. Craddock (2009). Scientific Investigation of Copies, Fakes and Forgeries. Routledge. p. 207. ISBN 978-0-7506-4205-7. Pottery only began to be glazed from the mid second millennium BC, coincident with the first production of glass.

Zhiyan, Li (2002). Chinese Ceramics — From the Paleolithic Period through the Qing Dynasty (English ed.). New York & London, Beijing: Yale University Press, Foreign Languages Press. pp. 144, 145, 152. ISBN 978-0-300-11278-8.

www.sciencedirect.com