اولین ماده مصرفی در ساخت ظروف سفالی

گل رس یا خاک رس است

خاک رس به چند صورت در طبیعت وجود دارد:

۱) خاکهای اولیه :

خاکهایی است که در کنار سنگهای مادر رسوب نموده، به وسیله آب یا باد جابه جا نشده، به طور نسبی خالص باقی مانده است.

۲) خاکهای ثانویه :

خاکهایی است که بر اثر عوامل طبیعی مانند باد و باران و جریانهای موقت یا دایمی رودخانه ها از محل اولیه منتقل و در این جا به جایی با مواد آلی و اکسیدهای مختلف مخلوط شده است. این نوع خاکها در مقایسه با خاکهای اولیه خلوص کمتری دارند اما از چسبندگی بیشتری برخوردار است.

موارد و مصالح مورد استفاده در سفالگری از نظر کمیت فیزیکی به چند دسته تقسیم می شوند:

۱) مواد اولیه پلاستیک (شکل پذیر یا رُسها) :

به خاکهایی گفته می شود که خاصیت «پلاستی سته» دارند. یعنی خاصیتی که ماده را قادر می سازد تا در اثر یک نیروی خاری بدون شکست و گسستگی تغییر شکل داده، بعد از حذف یا کاهش نیرو، همچنان شکل خود را حفظ کند.

۲) مواد اولیه غیرپلاستیک :

خاصیت تغییر شکل ندارند

مواد اولیه غیر پلاستیک به چند دسته تقسیم می شوند:

۱) پر کننده ها :

مانند سیلیس، سنگ چخماق و تالک، مواد غیرپلاستیکی هستند که به بدنه افزوده می شوند. معمولاً دارای نقطه ذوب بالا و مقاومت شیمیایی خوبی هستند.

۲) گداز آورها :

مانند فلدسپات، اکسیدهای سدیم، پتاسیم، بور یا باریم که در بدنه و لعاب سازی به کار می رود. گداز آورهای مورد استفاده در سرامیک سازی، بسیار متنوع اند.

ابزار و وسایل تولیدسفال:

سنگ خرد کن :

برای تبدیل قطعه های سنگ بزرگ به خرده سنگ استفاده می شود.

آسیاب :

برای پودر کردن مواد معدنی به کار می رود.

الک :

برای دانه بندی، تمیز کردن و جداسازی مواد از یکدیگر از الک استفاده می کنند.

مخلوط کن :

به هم زدن دوغابهای سرامیکی و ورز دادن خمیر سرامیک با مخلوط کن انجام می گیرد.

خشک کن :

برای خشک کردن دوغاب بدنه های خام قبل از پخت آنها را در خشک کن قرار می دهند.

کوره :

بدنه های خام و لعابدار را در کوره می پزند.

چرخ سفالگری :

برای ساخت ظرفهای سفالی از چرخ سفالگری استفاده می شود.

ابزار کوچک چرخکاری: وسایلی است که برای شکل دادن ظرفهای سفالی، هنگام چرخ کاری به کار می رود.

بررسی کیفیت مواد اولیه کاربردی

مواد اولیه مناطق مختلف کیفیات و خصوصیات متفاوتی دارند و هر کدام برای ساخت نوع خاصی از محصول و شیوه تولید مورد استفاده قرار می گیرند . به طور مثال محل مورد استفاده برای کاردستی ، چرخکاری و قالبی باید دارای قابلیتهای متناسب با آن شیوه باشد .

۱) ارتن ور Earthen Ware

قطعه ای از سرامیک را نامند که بین ۸۵۰ درجه سانتیگراد تا ۱۰۰۰ درجه سانتیگراد آتش دیده و دارای تخلخل نامرتب باشد . در زبان فارسی به اشیاء ارتن ور « سفال » گفته میشود . ولیکن این لغت در برخی مواقع فقط به اشیاء سرامیکی سرامیکی بدون لعاب اطلاق میگردد . در زبان عرب نیز ( خزف ) نامیده شده و آن عبارتست از پوسته آهکی نوعی از حیوان دریایی . این نوع سرامیک را فرانسویان فیانس (Faience ) نامگذاری کرده اند . در سرامیک سازی فرانسه ( فایانلس ) به سفال لعابدار منقوش گفته می شود . در زبان انگکلیسی ارتن ور (Earthen Ware) نامیده می شود . ( معنای تحت الفظی ارتن ور به نام بدنه خاکی است ) . در انگلیسی کلمه پاتری (Pottory) در این مورد بکار می رود در صورتیکه معنای لغوی پاتری از دو کلمه پات (Pot) به معنای ظرف و اری (Ery) به معنای کار کردن و ساختن تشکیل شده است . که مجموعاً به معنای ظرفسازی و به معنای خاص جنبه سرامیک سازی دارد . در خاتمه نزدیکترین لغتی که به پاتری وجود دارد کلمه (کوزه گری ) است . در زبان آلمانی نیز (Steingert) نامیده شده است .

ارتن ور خود از لحاظ ترکیب به چندین نوع تقسیم شده که به شرح ذیل می باشد :

الف) ارتن ور طبیعی Natural Earthen Ware

که معمولا از یک نوع ماده اولیه ودارای حداکثر ناخالصی است.

ب) ارتن ور ظریف Fine Earthen Ware

عبارت است از قطعه ایی که مرکب ازمواد اولیه پرچسب و کم چسب و دارای حداقل ناخالصی است.

ج) ارتن ور تالکی Earthen Ware Talc

که نوعی از ارتن ور با استحکام زیاد است و بعلت ریزی دانه های تالک محصول مرغوبی را بدست می دهد.

د) ارتن ور نیمه شیشه ای Semivitruse Earthen Ware

که از ترکیب سه ماده اصلی تشکیل شده و دارای تخلخلی متوسط بوده وحاوی درصد جذب آب کم می باشد. این نوع ارتن ور سفید رنگ برخی اوقات شفاف نیز بوده و بعلت عدم وجود اتصال ( آلومینیوم سیلیکات) بین ذرات بسیارترد و شکننده می باشد. بدین لحاظ اکثر اوقات با چینی اصل اشتباه شده و در زبان عرف بنام بدل چینی مشهور است.

۲) استون ور Stone Ware

قطعه ایی است لعابدار و یا بدون لعاب که قسمت اعظم آن از مواد دیرگداز تهیه شده و تا نیمه شیشه ای شدن ( درجه بحرانی ) گرما دیده و در درجات c۷۳۰;۱۲۰۰ تا c۷۳۰;۱۳۰۰ در مسیر حرارت قرار گرفته است.

استون ورها عموماً شفافیتی ندارند و کاملاً مات هستند ولی از استحکام عالی برخوردار هستند. در فارسی نام تجاری آن (چینی سنگی) می باشد. در فرانسه (Cres) ودر آلمانی (Steinzeng) نامیده میشود .

استون ورها به انواع ذیل تقسیم می گردند:

الف) استون ور طبیعی S. Natural

که از یک نوع خاک با حداکثر ناخالصی تهیه می شود.

ب) استون ور ظریف S. Fine

که از مخلوطی از خاکهای پرچسب و کم چسب تشکیل شده و پوشش مثلثی ایجاد می کند .

ج) استون ور صنعتی غیر متخلخل Tecnnical S.

که از مواد خام خالص و کنترل شده تهیه و بدقت مخلوط و حرارت دیده و با حداقل تخلخل بیشتر در صنایع شیمیایی استفاده می شود.

د) استون ور جاسپر Jasper S.

که از آنها به مقدار فراوان از ترکیبات باریم استفاده شده است.

هـ) استون ور بازالت Basalt S.

که از بدنه آنها از مقادیر زیادی اکسید آهن استفاده شده است.

۳) چینی China

این نوع سرامیک دارای بدنه ای کاملاً سفید و شفاف با درصد تخلخل کم و گاهی صفر است. لعاب چینی همواره ترانسپرانت و شیشه ای می باشد . درجه پخت این محصول بین c۷۳۰;۱۲۰۰ تا c۷۳۰;۱۴۵۰ می باشد . چینی از مواد اولیه مرغوب و کاملاً خالص تهیه شده است .

چینی ها از لحاظ ترکیب مواد به انواع ذیل تقسیم می گردند:

الف) چینی هتل Hotel China

دارای ترکیبی سه ماده ایی است که شامل اکسید آلومینیوم و سیلیس فراوان بوده و به اضافه مقدار درصدی کم از آهک کلسینه شده که در شرایطی ویژه حرارت دیده ودارای تخلخلی بسیار پائین می باشد:

معمولاً علامت مشخصه چینی هتل آنست که نسبت به سایر چینی ها بسیار ضخیم تر می باشد.

ب) چینی خانگی House hold China

که تمام تولید آن مانند چینی هتل است ولی با ساختی ظریفتر و نازکتر که باعث ایجاد شفافیت در بدنه ظرف می گردد.

ج) چینی استخوانی Bone China

که شامل مقادیر فراوانی خاکستر استخوان می باشد که باعث تولید شفافیت بهتری در بدنه ظرف می گردد. چینی های استخوانی اکثراً در انگلستان ساخته می شوند.

د) چینی فریت Frit China

که شامل مقادیری گدازنده فلاکس (Fluxe) است که سبب شفافیت بدنه می گردد. نام بالیک ور (BellekWare) نیز در همین زمینه به کار می رود. چینی های مشهور له ناکس (Lenox) در آمریکا نیز از این نمونه است.

توضیح آنکه ایرانیان نیز در قرن نهم میلادی این تکنیک را بررسی و تجزیه نمودند .

هـ) چینی سخت High Strenght China

دارای ترکیبی هستند که در آن آلومین به مقدار زیاد جانشین کوارتز شده است.

ت ـ چینی آشپزخانه ای Kitchen Ware

که دارای ضریب انبساط حرارتی کم بوده و اغلب شامل مقادیری کرودریت (Cordierite) یا اکسید لیتم بصورت مواد معدنی مختلف در آنها وجود دارند. اون ور (Oven Ware) نوعی از چینی های آشپزخانه ای مخصوص داخل فر است و نوعی دیگر ظروف مقاوم در برابر شعله (Flame Ware) می باشد که پخت غذا بر روی حرارت آزاد را میسر می کند.

۴) پرسیلن Porcelain

پرسیلن ها یک بدنه کاملاً سخت و شفاف سرامیکی اند که معمولاً دارای ترکیبات سه ماده ایی می باشند . این نوع اجسام ابتدا در حرارت ( c۷۳۰;۹۰۰ الی c۷۳۰; ۹۵۰) آتش داده شده و سپس لعابی که معمولاً شفاف است با درجه حرارت بالاتر ( بین ۱۳۰۰ الی ۱۵۰۰) بر روی آن داده می شود. در مورد بعضی از پرسلین ها مانند پرسیلن های الکتریکی هردوی این اعمال در یک جا انجام می گیرد. در زبان فنی عرفی اکثر قطعات فنی و مهندس و نیز چینی های بدون لعاب را که دارای درصد تخلخل صفر باشد پرسلین می نامند.

۵) سرامیک های خالص Special Ceramics

بخشی از این نوع سرامیک برای قطعات غیر مادی جهت صنایع الکترونیک بوده که شامل تیتانیت ها (Titanite) و فریت ها (Ferrites) می باشد. همچنین سایر قسمتها شامل بدنه های دیرگداز بسیار نرم . اجسام شیمیائی ، پرسلین های دندانپزشکی . بدنه های مقاوم در برابر شوکهای حرارتی . ابزارهای برش سرامیکی و بدنه های انتقال دهنده اشعه مادون قرمز می باشد.

انواع خاکهای سرامیکی

به طور کلی خاکهای سرامیکی به دو گروه تقسیم می شود : نوع اول و نوع دوم

الف) خاکهای نوع اول:

خاکهای نوع اول خاکهائی هستند که در کنار صخره های مادر که فلدسپات باشد بوجود بیایند و هنوز بوسیله باد یا آب به سایر نقاط برده نشده باشند . سنگهای فلدسپاتی تحت تاثیر آبهای زمین که به داخل آن نفوذ می کند مواد محلول خود را از دست می دهند و متلاشی می شوند و گاهی نیز بخار یا گازهای موجود در زمین این کار را انجام می دهند و در نتیجه خاکی بوجود می آورند که کائولن نام دارد. خاکهای نوع اول سرامیک خالص اند و چیزی با آنها مخلوط نشده است ، رنگ این نوع خاک ها نیز سفید است.

ب) خاکهای نوع دوم:

خاکهای نوع دوم آن خاکهائی هستند که از زادگاه اصلی خود توسط باد و باران به سایر نقاط برده شده است. مقدار خاکهای نوع دوم در طبیعت خیلی بیشتر از خاک های نوع اول است.

انتقال خاک توسط آب تاثیر زیادی بر روی آن دارد . زیرا در حین جریان داشتن در داخل رودخانه ها ذرات آن ریزتر می شود . وقتی که از سرعت آب رودخانه کاسته می شود مواد سنگین آن رسوب می کنند و در جائی که کاملاً ساکن می گردد ذرات بسیار ریز ته نشین می شود. این نوع خاکها در حین عبور از مکانهای مختلف نسبت به کائولن ناخالص می شوند و ترکیبات پیچیده تری بخود می گیرند . در این نوع گلها موادی نظیر کوارتز ، میکا ، آهن و مواد دیگری نظیر کربن یافت می شود. خاکهای نوع دوم از نظیر ترکیب با هم تفاوت دارند . در بعضی از انواع آنها که کائولن دست دوم است آهن وجود ندارد ولی این کائولن بسیار کمیاب است. بال کلی که یکی از انواع این گلهاست و به عنوان چسب مصرف می شود و دارای مقداری آهن است. پس بطور کلی می توان گفت گل سرامیک ماده ای است که از سیلیس و آلومینا و آب ترکیب شده باشد و وقتی حرارت ببیند سخت و محکم گردد.

انواع خاکهای سرامیکی:

کائولن:

شرایط مختلف زمین شناسی باعث ایجاد گل هائی با خواص فیزیکی و شیمیائی مختلفی شده است. سفال سازان فقط آنهائی را مورد استفاده قرار می دهند که برای کار آنها مناسب باشد.

یکی از انواع مهم گل سرامیک که مورد استفاده زیادی دارد کائولن است . این گل تا اوایل قرن ۱۸ در اروپا مورد توجه نبود و بعداً در سرامیک سازی طرف توجه قرار گرفت.

ولی در چین ظروف چینی سفید در اوایل ۲۰۰ پیش از میلاد و یا جلوتر ازآن ساخته می شد. ایجاد کوره هائی که درجه حرارت آنها ۱۲۰۰ درجه باشد به همراه ساختن ظروف چینی ظریف و شفاف در چین در حدود ۶۰۰ سال بعد از میلاد اتفاق افتاد . از این نظر چینی ها هزار سال جلوتر از اروپائیها بوده اند. کائولن در چین بیشتر از هر جای دیگری یافت می شود . چسبندگی کائولن چینی نیز نسبتاً زیاد است وبرای کار بسیار مناسب می باشد . سرامیک سازان چینی در ابتدا ظروف سفید ولی کم دوامی از کائولن می ساختند ولی پس از چندین صدسال تجربه توانستند کوره هائی با درجه حرارت بالا به وجود بیاورند و یا چیزهائی به کائولن اضافه کنند تا بتوانند چینی واقعی را که سخت و نسبتاً شفاف است بسازند . کائولن از گلهای نوع اول است و خود از تجزیه فلاسپات در مجاورت رطوبت هوا و آب به وجود می آید ، ذرات آن نسبتاً درشت و در مقایسه با گلهای نوع دوم چسبندگی آن بسیار کم است . کائولن کلی نسبتاً خالص است و موادی نظیر آهن در آن یافت نمی شود .کائولن در ۱۸۰۰ درجه ذوب می شود و چسبندگی آن نیز کم است . برای اصلاح آن مواد دیگری به آن اضافه می کنند .

بال کلی:

بال کلی بر خلاف کائولن دارای دانه های بسیار ریز و آهن زیاد بوده و خاصیت چسبندگی آن خیلی بیشتر است . نقطه ذوب بال کلی پایین تر از نقطه ذوب کائولن است . بال کلی و کائولن هر دو ممکل هم هستند و به همین جهت آنها را با هم مخلوط می کنند . بال کلی از گلهای نوع دوم است و در ۱۳۰۰ درجه متراکم و محکم می شود. درصد انقباض بال کلی ۲۰% است و آن را برای اصلاح گلهایی که چسبندگی کمتری دارند مصرف می کنند ولی مقدار آن نباید بیشتر از ۱۵ % باشد . رنگ بال کلی خاکستری است زیرا کربن آن زیاد است ولی این کربن در موقع پختن می سوزد و تأثیری روی پخته آن ندارد . بعضی از انواع بال کلی فاقد کربن است و به همین جهت رنگ آنها سفید می باشد .

گل نسوز:

اینگل در مقابل حرارت دوام زیادی دارد و بعضی از انواع آن چسبناک وبعضی دیگر فاقد چسبندگی است. رنگ این گل پس از پختن قهوه ای تیره میشود . از این گل برای ساختن آجر نسوز و کوره های ذوب فولاد استفاده می کنند ، این گل اگر با گلهای دیگر مخلوط شود وتکسچر ( بافت ) خاصی به آنها می دهد .

گل استون ور:

استون ور بین ۱۲۰۰تا۱۳۰۰ درجه سانتیگراد پخته شده واز گلهای نوع دوم محسوب می شود و رنگ پخته آن از خاکستری روشن تا قهوه ای تیره تغییر می کند .

گل معمولی سرامیک ( اژتن ور ) :

این نوع گل دارای مقدار زیادی آهن بوده و در حرارت ۹۵۰ تا ۱۱۰۰ درجه پخته می شود . ظرفهای معمولی سرامیک و کاشی ها را با این گل می سازند .

خاکهای رسی در ایران

شناسائی و استخراج خاکهای رسی در ایران به طور کلی وضعیت علمی مشخص نداشته است . در زمانهای گذشته وجود سفالگری سنتی در کشور به علت احتیاج جامعه رونق فراوان یافته بود ودر مقابل به علت عدم دسترسی به خاکهای سفید پخت ، تشخیص و تحقیق و بررسی خاکهای مذکور که از مرغوبیت خاصی برخوردار بودند ممکن نگردیده است .

از طرفی پس از صنعتی شدن کشور و احداث کارخانه های مختلف با تکنولوژی پیشرفته در ۳۰ سال اخیر( که منجر به تولید انبوه شده است ) و مساعدت کارشناسان خارجی نسبت به شناخت و طبقه بندی خاکهای مختلف ، هماهنگی و استاندارد نمودن مواد مذکور به طور عام میسر نگردیده و تاکنون به صورت پراکنده در دسترس می باشد .

در حال حاضر به جز معدن کائولن زموز مرند که از طریق سازمان زمین شناسی و سایر مراکز پژوهشی و صنعتی مورد بررسی قرار گرفته است ، سایر معادن از لحاظ علمی دارای شناسنامه مشخص نیست و مدارکی که مفید در این زمینه باشد . بسیار محدود و نادر است .

با در نظر گرفتن امکانات موجود از نظر عدم دسترسی به مراجع و مراکز و اسناد مربوط در ایران مؤلف فقط به کمک مقالات و یادداشتهای منتشرشده وتوجه تجربیات شخصی خود در این زمینه مطالب مذکور را جمع آوری نموده . کائولین زنوز مرند ـ خاک منطقه کوشک نصرت ـ خاک زنجان ـ ایلیت زنجان ـ خاک قواشه سمنان ـ خاک درجزین سمنان ـ خاک میانه ( قره آقاج ) ـ خاک آباده ـ خاک تاکستان قزوین ـ خاک عبدل آباد قزوین ـ خاک زاویه ساوه ـ خاک هشترود ـ خاک نی نی اصفهان ـ خاک سر کویر ـ خاک آبعلی ـ خاک بوئین زهرا ـ خاک آبگرم زنجان .

نسرین شاهرخی و مریم محبعلی