لعاب بلورین؛ انواع، ویژگی ها و روش ساخت

لعاب بلورین چیست؟

وقتی روی سفال پخته‌شده لعاب زده می‌شود، معمولاً این لعاب سرد و بی‌شکل است. وقتی این لعاب در کوره ذوب و سپس سرد می‌شود، مولکول‌های شیشه به‌صورت تصادفی به هم می‌پیوندند. بلور هنگام سرد و سفت شدن بسیاری از لعاب‌ها ممکن است تشکیل شود. در صورتی که لعاب به‌قدری سیال باشد که به مولکول‌ها امکان حرکت بیشتر بدهد و همچنین به‌اندازه‌ای گرم باشد که مولکول‌ها به‌صورت ساختار سازمان‌یافته یا همان بلور کنار هم قرار بگیرند، لعاب بلورین ساخته می‌شود.

لعاب بلورین نوع خاصی از لعاب است که در آن بلورهای سیلیکاتِ روی در طول فرایند پخت در کوره تشکیل می‌شوند. فرایند پخت برنامه پیچیده‌ای دارد با پلکان دمایی متفاوت. کوره به حداکثر دما به حدود ۱۳۰۰ درجه سانتی‌گراد (مخروط۶) می‌رسد، سپس آن را تا دمای خاصی کاهش می‌دهند و در آن دما نگه داشته می‌شود تا بلورها تشکیل شوند. مدت زمانی که در آن دما نگه داشته می‌شود، اندازه بلور را تعیین می‌کند. بلورها به‌صورت تصادفی روی لعاب تشکیل می‌شوند؛ به همین دلیل هر قطعه سفالی با لعاب بلورین، اثری منحصر‌به‌فرد و تکرارناپذیر است. لعاب‌های بلورین مخلوطی از روی، سیلیکا و فریت هستند. وقتی لعاب حرارت می‌بیند، روی و سیلیس با هم ترکیب می‌شوند و دانه‌های سیلیکات روی را تشکیل می‌دهند. این دانه‌ها هستند که رشد می‌کنند و در طول پخت، بلور تشکیل می‌دهند.

عبارت لعاب بلورین را معمولاً برای لعاب‌های درشت بلور به کار می‌برند. لعاب‌های بلورین از لحاظ بصری بسیار زیبا هستند؛ زیرا به‌نظر می‌رسد که انگار بلورها روی لعاب شناورند و با خطوط قطعه سفالی جور می‌شوند. بلورهای لعاب ممکن است اندازه‌های حیرت‌انگیز و طرح‌ها و الگوها و رنگ‌های متفاوتی داشته باشند. البته فقط در صورتی بلور لعاب رشد می‌کند که شرایط برای رشد آنها مناسب باشد.

اکثر بلورها رنگ متفاوتی نسبت به لعاب پیرامونشان دارند. بلورهای بزرگ به‌قیمت حذف بلورهای کوچک رشد می‌کنند. قاعده در این خصوص این است که «بزرگ‌ترین بلور» باقی می‌ماند. بلورها به‌علت پدیده جداسازی فاز رخ می‌دهند. در واقع شیشه مذاب به دو یا چند مایع تقسیم می‌شود. مواد رنگی به‌صورت انتخابی در یکی از این فازها جمع می‌شوند (یکی فاز اکسید رنگی که بلورها را رنگ می‌کند و دیگری فاز شیشه‌ای). تشکیل بلور در واقع نوعی نقص مکانیکی شیشه محسوب می‌شود؛ زیرا بین فاز شیشه و بلور ناپیوستگی ایجاد می‌کند و یکنواختی لعاب/ماتریکس را از بین می‌برد.

انواع لعاب بلورین

لعاب‌های بلورین را می‌توان براساس اندازه یا نوع بلور دسته‌بندی کرد. براساس اندازه بلور، لعاب‌های بلورین به سه دسته بزرگ ماکروکریستالین یا درشت‌بلور، میکروکریستالین یا ریزبلور و نانوکریستالین یا نانوبلور تقسیم می‌شوند. لعاب‌های بلورین براساس نوع بلور و ترکیب نیز دسته‌بندی‌های متنوعی دارند (هماتیت، آنورتیت، پیروکسین و غیره/ زیرکونیم، نقره، طلا و غیره). در این مقاله به بررسی انواع لعاب‌های بلورین براساس اندازه بلور پرداخته می‌شود.

دسته بندی لعاب های بلورین براساس اندازه. عکس از مقاله مروری بر لعاب‌های بلورین

لعاب ماکروکریستالین (درشت‌بلور)

لعاب‌های درشت‌بلور لعاب‌هایی هستند که بلور‌های تشکیل‌شده روی آن‌ها به‌قدری درشت هستند که با چشم غیرمسلح دیده می‌شوند و جلوه بصری منحصر‌به‌فردی دارند.

برای رشد بلورها باید لعاب را به مدت طولانی به صورت مذاب نگه داشت. معمولاً وقتی کوره به دمای موردنظر رسید، مدتی آن را در آن دما نگه می‌دارند و سپس دما را به صورت پلکانی کاهش می‌دهند.

به طور کلی، در حدود ۱۱۴۰ درجه سانتی‌گراد بلورها شروع به ایجاد شکل سوزنی می‌کنند. اگر دما در ۱۱۰۰ درجه سانتی‌گراد باشد، شکل بلور مانند تبر دوطرفه می‌شود. نگه‌داشتن دما در ۱۰۱۰- ۱۰۹۰ سانتی‌گراد موجب گردشدن شکل بلورها می‌شود. بلورهای کاملاً گرد ظاهری شبیه گُل دارند.

لعاب میکروکریستالین (ریز‌بلور)

لعاب‌های میکروکریستالین یا ریزبلور، بلورهای ریزی در اندازه میکرو دارند.

برای داشتن لعاب میکروکریستالین لازم است لعاب روان باشد تا بلورها از هم جدا شوند. در غیر این صورت بلورها بیش از حد رشد می‌کنند. اکثر اکسیدهای رنگی (به جز کروم که نسوز است) برای این لعاب مناسب‌اند. افزودن دوغاب بافت‌دار کمک می‌کند مکانی برای رشد خوشه‌های بلور فراهم شود.

لعاب دلربا

لعاب دلربا به دلیل شباهت ظاهری با سنگ قیمتی کوارتز دلربا، به این نام خوانده می‌شود. سنگ دلربا یا آونتورین سنگی قیمتی از کانیِ کوارتز است که به رنگ‌های سبز، سورمه‌ای و قهوه‌ای مایل به سرخ دیده می‌شود.

لعاب دلربا نوعی از لعاب ریزبلور است که بلورهای ریزِ آهن دارد که موجب می‌شود این لعاب‌ها در نور بدرخشند. لعاب دلربا حاوی مقدار قابل توجهی اکسید آهن است. ظاهر این لعاب اغلب قهوه‌ای با بلورهای ریز درخشان است که روی بافت سفال، طلایی به‌نظر می‌رسد.

این نوع لعاب آلومینای کمی دارد و به همین دلیل بسیار روان است. بنابراین باید برای این‌که شره‌کردن لعاب در جهت عمودی به کوره آسیب نزند تدابیری اندیشیده شود. برای یافتن روش اعمال مناسب و پخت باید آزمایش انجام شود.

اغلب از آهن برای این لعاب استفاده می‌شود، اما کروم، مس و اورانیوم هم گزارش شده است.

لعاب خاکه‌ی چای

لعاب خاکه‌ی چای (teadust) به لعاب چینی قهوه‌ای یا قهوه‌ای مایل به سبز گفته می‌شود که رگه‌ها یا لکه‌های سبزرنگ دارد.

لعاب نانوکریستالین (نانو‌بلورین)

لعاب‌های نانوکریستالین یا نانوبلورین، بلورهایی در اندازه نانو با تلألو فلزی طلایی یا مسی دارند. از جمله معروف‌ترین این لعاب‌ها لعاب‌های زرین‌فام و لاستری (یا لوستر) است. لعاب زرین‌فام که از معروف‌ترین لعاب‌های نانوبلورین است، لعابی با جلای فلزی است که با آن که در آن از طلا استفاده نشده است، تلألو طلایی دارد. این لعاب از دیرباز در ایران ساخته می‌شده است. در غرب و اروپا به کمک فناوری‌های نوین لعاب لاستری تولید کردند. تفاوت لعاب لاستری و زرین‌فام در این است که در ساخت لعاب لاستری از خود طلا برای به دست آوردن رنگ طلایی استفاده می‌کرده‌اند، اما در ساخت لعاب زرین‌فام از طلا استفاده نمی‌شود.

ویژگی‌های لعاب بلورین

شاتویانسی: شاتویانسی(Chatoyancy) اصطلاح گوهرشناسی است که برای توصیف جلوه چشم‌ببری (یا چشم‌گربه‌ای) در سنگ‌های قیمتی به کار می‌رود. جلوه چشم‌ببری به این صورت است که وقتی سنگ به اطراف چرخانده می‌شود، نور را به‌گونه‌ای بازتاب می‌کند که انگار سوسو می‌زند. این اثر در لعاب‌های بلورین به‌وفور دیده می‌شود؛ برخلاف لعاب‌های براق معمولی.

اثر چشم گربه‌ای، عکس از https://en.wikipedia.org/wiki/chatoyancy

ترک و انبساط حرارتی: لعاب‌های بلورین انبساط حرارتی زیادی دارند و ترک می‌خورند. ظروف ترک‌دار استحکام کافی و مطلوب را ندارند.

روان‌بودن: لعاب‌های بلورین با حرارت دیدن سیال می‌شوند، به‌کمک نیروی گرانش روی ظرف حرکت می‌کنند و در نواحی صاف تجمع می‌یابند. به همین دلیل در نواحی صاف ظرف، لعاب ضخیم و در لبه‌ها لعاب نازک است.

ناایمن برای مواد غذایی: لعاب‌های بلورین به دلایل زیادی برای مواد غذایی مناسب نیستند. این لعاب‌ها اشباع از مواد شار هستند و آلومینا هم تقریباً ندارند؛ همان ماده‌ای که برای تهیه لعاب بادوام لازم است. لعاب‌های بلورین به‌مرور از بین می‌روند و پاک می‌شوند و استحکام موردانتظار بعد از پخت را هم ندارند. همچنین مواد فلزیِ عامل شار با ماتریکس شیشه پیوند شیمیایی ندارند (به همین دلیل است که می‌توانند بلورسازی کنند). بنابراین لعاب‌های بلورین، به‌ویژه ناحیه بلورها، در مواد اسیدی یا قلیایی حل می‌شوند.

به طور کلی لعاب‌های ماکرو و نانوکریستالین بیشتر کاربرد تزئینی و هنری دارند، اما لعاب‌های میکروکریستالین که بیشتر بر خواص نوری لعاب تأثیر می‌گذارند، در لعاب‌های مات و کدر یافت می‌شوند.

ساخت لعاب بلورین

فرایند ساخت لعاب بلورین بسیار سخت‌تر از لعاب معمولی است؛ زیرا این لعاب‌ها بسیار روان هستند و از روی ظرف شره می‌کنند و همچنین تهیه این لعاب‌ها نیاز به اندازه‌گیری بسیار دقیق حرارت دارد.

برای رشد بلور روی ظرف، حرارت کوره را به ۳۰۰ درجه فارنهایت بیش از دمای ذوب لعاب می‌رسانند (مخروط ۶ تا ۱۲)، که در این دما برخی هسته‌های روی-سیلیکات یا هسته‌های بلور ذوب می‌شوند.

لعاب‌های بلورین «ناحیه تبلور» مشخصی دارند. برای کسب نتیجه مطلوب باید پخت را در نقطه اوج، آهسته کنید تا اطمینان یابید همه مواد در لعاب مذاب حل شده‌اند. لعاب را تا جایی خنک کنید که مواد تشکیل‌دهنده بلور رسوب می‌کنند. دما را همان جا نگه دارید. با تجربه و آزمایش مشخص می‌شود در چه دمایی بهتر رشد می‌کند و مدت زمان نگه‌داری آن چقدر است. کنترل‌کننده الکترونیکی دقیق کوره برای تکرارپذیری نتایج ضروری است. گاهی لازم است بارها پخت انجام شود و فرمول لعاب، برنامه زمانی و تصاویر به‌دقت ثبت شود (داشتن حساب کاربری در insight-live.com[1] برای این منظور بسیار راه‌گشا است).

بدنه سفالی مناسب برای لعاب بلورین

بدنه‌های لعاب‌های بلورین باید بدنه‌هایی باشند که لیگنیت کم دارند (در حالت ایده‌آل عاری از رس توپی باشند). ممکن است در این بدنه‌ها بادکردگی رخ دهد؛ زیرا کوره به مدت طولانی در دمای خاصی نگه داشته می‌شود می‌شود و لعاب زود ذوب می‌شود و سطح بدنه را می‌پوشاند. این پدیده ممکن است مانع خروج گاز شود و موجب بادکردگی می‌شود. پرسلان بدنه‌ای عالی برای لعاب است. تعداد معدودی خاک رس استون‌ور سفید هست که برای این کار مناسب است. همچنین استفاده از استون‌ور چرخ‌کاری شده و انگوب پرسلان نیز امکان‌پذیر است.

ترکیب لعاب بلورین

این لعاب‌ها باید تقریباً عاری از اکسید آلومینا باشند که مذاب آنها به‌قدری روان باشد که شره کند (آلومینا لعاب را سفت می‌کند و از رشد بلور جلوگیری می‌کند). لعاب که روان باشد، مهاجرت اکسیدهای بلورساز به محل تشکیل بلور راحت‌تر اتفاق می‌افتد و آزادی بیشتری برای چیدمان ترجیحی بلورینشان را دارند. اگر بتوان با وجود آلومینا، لعاب روان به دست آورد، باید شرایط برای رشد بلور مهیا باشد. لعاب باید اشباع از اکسید روی باشد. اکسید روی یک بلورساز بی‌نظیر است. همچنین مقدار کافی از سیلیکا برای تشکیل بلور سیلیکات روی لازم است. اکسید روی نقاط هسته‌زایی ایجاد نمی‌کند، اما شرایط را برای رشد بلور مساعد می‌کند.

لعاب‌های بلورین مقدار زیادی عامل شار و اکسیدهای فلزی و یک کاتالیزور دارند. بیشتر عوامل شار شامل K2O و Na2O است (که در فریت‌ها یافت می‌شود). کاتالیزور اکسید روی است. این لعاب‌ها معمولاً فاقد آلومینا هستند و از آنجا که خاک رس و فلدسپار منبع تأمین آلومینا هستند، اغلب در این لعاب‌ها غایب‌اند.

از آنجا که این لعاب‌ها خاک رس زیادی ندارند، مواد لعاب به خوبی معلق نمی‌شوند یا در طول خشک شدن، به خوبی سفت نمی‌شوند. از چسب CMC برای افزایش سفتی می‌توان استفاده کرد، اما دوغاب بسیار چسبناک می‌شود. از بنتونیت در حد ۱-۳٪ می‌توان استفاده کرد که هم سفتی را زیاد می‌کند و هم تعلیق ایجاد می‌کند.

به دلیل ساختار مولکولی بلور، فقط برخی رنگ‌دهنده‌ها می‌توانند به درون بلور بروند و آن را رنگ کنند. این رنگ‌دهنده‌ها کبالت، نیکل، مس، آهن و منگنز هستند. البته هیچ‌کدام مثل هم نیستند. کبالت قوی‌ترین رنگ‌دهنده است. بر همه رنگ‌ها غلبه می‌کند و به‌تنهایی وارد ساختار بلور می‌شود. اگر هم کبالت و هم منگنز وجود داشته باشد، کبالت به درون بلورها می‌رود و آن‌ها را آبی می‌کند و منگنز در لعاب می‌ماند و آن را زرد می‌کند. اگر کبالت موجود نباشد، نیکل اولویت بعدی در مهاجرت به بلور است و بعد از آن منگنز و سپس مس. اگر فقط مس موجود باشد، لعاب و بلور را نسبتاً یکنواخت رنگ می‌کند.

قراردادن ظرف با لعاب بلورین در کوره

هر قطعه را هنگام قراردادن در کوره روی پایه و ظرف قرار می‌دهند تا از کوره محافظت کند؛ زیرا مقدار زیادی لعاب در طول پخت شره می‌کند. این لعاب‌های اضافی باید پس از پخت جدا شوند که کار حساسی است و ته هر قطعه باید با دیسک الماس صاف شود.

از یک لعاب‌گیر نیز می‌توان استفاده کرد که مانع از ریزش لعاب روی قفسه کوره شود.

برنامه حرارتی پخت لعاب بلورین

برای این نوع لعاب برنامه پخت دقیق برای کوره‌های الکتریکی نیاز است. کوره‌های خاصی برای پخت لعاب بلورین موجود است.

دمای مناسب برای پخت این لعاب‌ها ۲۲۰۰ فارنهایت (۱۲۰۴.۴۴ سانتی‌گراد) است. در این مرحله لعاب یک شیشه مذاب سیال است که هنوز بلور ندارد. وقتی کوره به‌آرامی خنک شود، بلورها رسوب می‌کنند. بلورها بین ۱۷۰۰ تا ۱۹۰۰ فارنهایت (۹۲۶ تا ۱۰۳۷ درجه سانتی‌گراد) رشد می‌کنند. بسته به نحوه خنک‌شدن کوره در این محدوده، شکل و رنگ بلورها متفاوت است. در بیش از این محدوده، بلورها دوباره در شیشه حل می‌شوند و در کم‌تر از این محدوده، لعاب به‌قدری سفت می‌شود که بلورها نمی‌توانند رشد کنند.

احتمال خراب شدن لعاب بلورین زیاد است، اما وقتی ساخته شود جلوه بی‌نظیری خواهد داشت.

قبلاً تصور می‌شد که لعاب‌های بلورین را تنها می‌توان در شرایط اکسیداسیون تهیه کرد؛ اما به‌تازگی در شرایط احیا نیز لعاب‌های بلورین ساخته شده‌اند.

نتیجه‌گیری

هنگامی که ذرات لعاب هنگام پخت در کوره بتوانند به صورت ساختاریافته کنار هم قرار بگیرند و بلور تشکیل دهند، لعاب بلورین ساخته می‌شود.

لعاب‌های بلورین براساس اندازه بلور به سه دسته کلی درشت‌بلور، ریزبلور و نانوبلور تقسیم می‌شوند. از مزایای لعاب‌های بلورین داشتن جلوه هنری و زیبایی بصری منحصر به فرد و اثر شاتویانسی (چشم گربه‌ای) است. از معایب لعاب‌های بلورین می‌توان به احتمال ترک‌خوردن، نامناسب بودن برای استفاده روزمره و نگهداری مواد غذایی و روش ساخت دشوار نسبت به لعاب‌های معمولی اشاره کرد.

برای داشتن لعاب بلورین نیاز است ترکیب لعاب و برنامه حرارتی پخت لعاب به‌دقت تنظیم و کنترل شود.

[1] سایتی که در آن می‌توان فرمول‌ها و دستورهای لعاب را ذخیره کرد.

آن چه خواندید، خلاصه‌ای از مقاله لعاب‌های بلورین، انواع و روش ساخت بود. برای مشاهده تصاویر بیشتر و کسب اطلاعات بیشتر، پی دی اف مقاله را به صورت رایگان از لینک زیر دانلود کنید:

https://www.navidclay.com/maghallat/elmi/