KERAM KA keramika • Jemnozrnný materiál, který po přidání vody získává plasticitu a zpracovává se za studena a následně je vypalován • Požadované vlastnosti keramické hliny: - Plasticita - umožňuje tváření do požadovaného tvaru, ve kterém zůstává; malé destičkové částice jsou schopné po sobě snadno klouzat, ale téměř je nelze od sebe odtrhnout - Nasákavost - ovlivňuje plasticitu, rychlost s jakou dojde k rozpadu hlíny po ponoření do vody - Barva - závisí na příměsích a nečistotách - Smrštění při výpalu - způsobeno ztrátou vody - čím jemnější a plastičtější hlína tím vetsi smrštěni • Proces tvorby - Tváření - kroužení, lití vytlačování - Sušení - dochází ke smršťování - Výpal - Dehydratační fáze -odpaření vody při nízké teplotě - Oxidační fáze - vypalování uhlíkaté složky, všechny ostatní složky jsou plně oxidovány - Slinutí - vzájemné stmelení keramické suroviny I. dle původu - prírodní syntetické druhotné (piliny, papírenské hmoty - lehčiva) II. dle fce V keramickém Střepu - Střepové (tvoří vlastní keramický výrobek) nástřepOVé (suroviny pro povrchové úpravy a zdobení) pomocné III. dle chování po rozdělání vodou - plastické neplastické Plastické suroviny Jílové minerály - • kaolinit AI203.2Si02.2H20, • montmorillonit AI2O3.2SiO2.nH2O, • illit nK2O.AI2O3.3SiO2.nH2O, • chlorit IOMgO.2AI2O3.6SiO2.8H2O Jílové zeminy - jíly, hlíny, kaoliny - tj. dle obsahu jíloviny, kromě jílových minerálů obsahují i minerály neplastické, např. křemen živce, slídy, vápenec, oxidy a hydroxidy železa • jíly - obsah nad 50 % jíloviny • hlíny - 20-50 % jíloviny a 50-80 % prachoviny s pískovinou • kaoliny - 45-65 % jíloviny, zbytek prachoviny Jílovina - zrna < 2|im; prachovina - zrna velikosti 2-50 um; pískovina - zrna 50 \im - 2 mm Těžba • Kaolinity - Karlovarsko, Plzeňsko • Jíly - Chebsko, Žatecko, Velké Opatovice, Chomutovsko Neplastické keramické suroviny rozděláním s vodou netvoří plastické těsto - ostřiva, taviva, lehčiva OSTŘIVA - snižují citlivost k sušení a smrštění sušením krystalický křemen, křemelina (usazené schránky rozsivek), šamot, korund, vápenec, dolomit TAVIVA - snižují teplotu výpalu, spojují krystalické fáze střepu, reaguje s nimi ze živců - ortoklas, albit; syenit, pegmatit LEHČIVA - snižují objemovou hmotnost střepu • Přímá - látky s malou objemovou hmotností, např. křemelina. • Nepřímá - vytvářejí po vyhoření póry, čímž zlehčují střep, např. rašelina, piliny, dřevěná drť, příp. organické látky - polystyren, naftalín Suroviny pro úpravu keramického střepu VYBARVOVÁNÍ STŘEPU POVRCHOVÉ ÚPRAVY - GLAZURY • Sklovité povlaky na keramice • Zajišťují neprosákavost výrobku, estetická funkce SUROVINY PRO GLAZURY • Kmenové (základní) suroviny - křemen, živce, vápenec, křemen, borax • Kaliva - zakalují bezbarvé glazury - pro krycí nebo polokrycí glazury • Barviva - do bezbarvých nebo bílých glazur k probarvení - oxidy a soli kovů • provádí se u některých druhů užitkového a ozdobného porcelánu • probarvení střepu se dociluje přídavkem barvících oxidů (výběr omezen vzhledem k vysokým teplotám) _ Druhy glazur Průhledné glazury - bezbarvé i barevné, krycí, matné Stékavé glazury - při vypalování stékají po předmětu dolů a vytvářejí náhodné barevné obrazce. Vyrábějí se průmyslově. Trhlinkové glazury - trhlinky vznikají díky rozdílné teplotní roztažnosti glazury a keramiky Krystalické - při chladnutí vytvářejí barevné krystaly. Barvy a velikost krystalů lze ovlivnit volbou oxidu kovu Listrové - obsahují 1-5 % oxidu kovu. Po vypálení se listrují v silně redukční atmosféře (při teplotě asi 800 °C). Jako redukovadlo lze použít naftalín, asfalt, dřevěné uhlí... Engoby - hutné nezeskelněné vrstvy MALOVÁNÍ - pod glazurou - malby jsou nejtrvanlivější - na glazuře - výrobky se ještě zpevňují třetím techniky zdobení: • ruční malba - keramické barvy se nanášejí na povrch výrobku perem nebo štětcem a zpevňují se vypálením • tisk - vzor se nanáší pomocí pryžového razítka • obtisk - vzor se nejprve natiskne na jemný papírek (nejlépe cigaretový) a z papírku se přenáší na povrch výrobku • Další techniky - decalcomanie, sítotisk, leoptaní, fotokeramicky,... delení keramiky HRUBÁ KERAMIKA • Cihlářské zboží - střep je pórovitý, nejčastěji tmavočervený, ke stavebním účelům (cihly, střešní tašky, břidlice, drenážní roury, podlahové dlaždice, kanalizační roury) Žáruvzdorná keramika - bod deformace nejméně 1 580 °C, základními složkami žáruvzdorných hmot jsou žáruvzdorné hlíny nebo minerály např.: • šamot- cihly, tvarovky pro vyzdívku kotlů, topenišť • magnezit - výrobky mají vysokou žáruvzdornost (až 2 000 °C) • korund - čistý oxid hlinitý, svíčky do motorů • grafit - vysoce žáruvzdorná hmota, vysoká chemická odolnost l JEMNÁ KERAMIKA Hrnčířské zboží, tzv. hrnčina - pórovitý barevný střep, většinou glazované, výroba z lepších cihlářských jílů a hlín • výrobky dobře snáší teplotní změny a dají se zahřívat přímým plamenem • Kuchyňské nádobí (hrnce, pekáče, holby, džbány, květináče, poháry,...) neglazované výrobky se označují jako „režné" Fajáns - pórovitý bílý střep, opatřený mléčně bílou glazurou • obkladačky, výroba ozdobného a figurálního zboží Majolika - pórovitý barevný střep s barevnými glazurami; Především ozdobné předměty i užité umění, lidové keramiky (Holič) Pórovina, tzv. bělnina - bílý pórovitý střep, je opatřená glazurou • podobný sortiment jako z porcelánu - obkladačky, nápojové a stolní nádobí Terakota - střep různé struktury, barvy cihlově červené, žlutavé až bělavé, zpravidla neglazovaný • výroba uměleckých předmětů Kamenina - barevný nebo bílý střep; surovinou pro kameninu jsou kameninové jíly s přísadou křemene a živce • bělostřepá kamenina se označuje jako kamenina porcelánová - od porcelánu • se liší nedostatečnou průsvitností střepu užití: kamenina chemická, kanalizační, hospodářská, užitková porcelán nejušlechtilejší keramické zboží - nejdůležitějšími surovinami pro výrobu jsou: kaolin, živec, křemen • směs se drtí a mele na velmi jemnou zrnitost, hmota se hněte a nakonec tváří (vytáčení, lisování, lití) • Sušení porcelánu se musí provádět opatrněji než při výrobě jiné keramiky, syrový výrobek nemá zpravidla takovou soudržnost jako jiné keramické hmoty; Pálení porcelánu - ve dvou fázích: - 1. výpal při teplotě 950 °C - vzniká tzv. „biskvit" - 2. výpal - na 1 400 až 1 450 °C - vzniká skutečný porcelán Dělení porcelánu Dle obsahu taviv: • tvrdý - (evropský), tzv. pravý; např. karlovarský • měkký - obsahuje méně kaolinu - je méně odolný vůči náhlým teplotním změnám; • východoasijský - čínský a japonský - vyznačuje se vysokým obsahem křemene, zelenavě prosvítavým střepem s krásnou olovnatou glazurou • kostní - fosfátový, anglický - obsahuje 40 - 45% kostního popela; střep se vyznačuje vysokým stupněm bělosti a průsvitnosti; zpravidla olovnatá glazura Bone China vs Fine China Dle použití: 1) užitkový - tlustostěnný (provoz závodů), tenkostenný (pro domácnosti), varný (odolný vůči teplotám) 2) ozdobný a figurální porcelán - sošky, figurky, vázy, svícny 3) technický - elektrotechnické a laboratorní účely - rozhodujícími vlastnostmi jsou izolační schopnost, mechanická, chemická a tepelná odolnost historie • Z nejstarších řemeslných dovedností • Hliněné předměty původně jen sušené na slunci • Výpal v peci - mladší paleolit (30 - 25 000 př. Kr.) • Užitné předměty - 15 000 př. Kr. (Japonsko, Čína) • Hrnčířský kruh a pálené cihly - 5 000 př. Kr. • Jemná keramika v Evropě - od 13. stol. - dlaždice (azuléjos) • Majolika - od 14. stol. • Fajáns - od 14. stol., Habáni - konec 17. stol. • Kamenina - od 16. stol. • Porcelán - 1710 Míšeň, 1718 Vídeň, 1738 Sévres, 1792 Horní Slav degradace • Velice odolný materiál - pro mnohá historická období jediný hmotný důkaz • Závisí na vlastnostech materiálu i na okolním prostředí • Vzhledem k chemickému složení, nejsou keramické materiály příliš náchylné k chemické degradaci, poškození způsobeno spíš mechanickými vlivy • Glazura - ochranná vrstva, sama náchylná k poškození (popraskání, oděr, odlupovaní • Nejčastější poškození je způsobeno lidským faktorem faktory degradace VLHKOST • Běžné výkyvy RH nejsou velkým rizikem, případně u poškozené glazury může dojít k jejímu odpadávání • Výkyvy mohou být problémem u archeologických nálezů, především u materiálů s vysokou pórovitostí a malým obsahem skelné fáze • Vlhkostní roztažnost - voda v pórech způsobí nevratné zvětšení střepu, závisí na teplotě výpalu a složení hmoty • Glazovaná keramika - jiná roztažnost střepu a polevy TEPLOTA • Riziko u pórovitých materiálů - mráz - zvětšení objemu vody, vznik tlaku a porušení struktury ROZTOKY KYSELIN A ZÁSAD • Relativně odolné • H F - rozpouštění skelné fáze MECHANICKÁ POŠKOZENÍ • Neopatrnost při manipulaci • Vibrace SOLI ROZPUSTNÉ VE VODE • Vlivem vysoké RH dochází k transportu rozpustných solí hmotou. Soli následně rekrystalizují a zvyšují tlak • Vlivem nízké RH dochází ke vzniku solných výkvětů na povrchu • Výkvěty bílé až šedobílé barvy - tvořeny sírany a uhličitany alkalických kovů a zemin, nejčastěji Na2S04, MgS04, K2S04 a CaS04 - Pokud obsahují krystalickou vodu mohou postupně zvětšit objem Barevné výkvěty - soli obsahují barevné příměsi (Fe, Mn) Sušárenské výkvěty - vznikají při sušení ve výrobě, na čerstvě vypálených cihlách Vápenný nálet - mléčný závoj na čerstvém zdivu. Ca(OH)2 + C02 CaC03 + H20 Vápenný závoj - tvoří různě intenzivní bílé pásy; deštěm se vyplavuje vápenný hydrát z malty a působením vzdušného oxidu uhličitého karbonizuje na uhličitan vápenatý Zdroje solí - Ze suroviny - dolomit, kalcit, sádrovec, pyrit - Z prostředí - kyselé deště, půda NÁZEV DEGRADACE KOROZNÍ PODMÍNKY PŘÍČINA PŘÍKLAD VÝROBKU STÁRNUTÍ - vlhké prostředí vlhkostní roztažnost: Irehydratace nestabilních fází nízkopáleného střepu z jílových surovin 2. reakce neprotavených živcových zrn s vodou u střepů pálených pod teplotou tání živců neolitická keramika středověká dlažba současná stavební keramika-Hurdisky 3. v důsledku 1.a 2. nesoulad roztažnosti střepu a glazury glazované pórovité obkladové materiály POŠKOZENÍ MRAZEM voda a mráz objemový nárůst při změně skupenství vody v led v pórech střepu archeologické střepy, cihly, pálená střešní krytina VÝKVĚTY vlhké prostředí a přítomnost ve vodě rozpustných solí transport rozpustných solí pórovitým střepem na povrch archeologické střepy, cihlářské výrobky, pálená střešní krytina KAPALINOVÁ KOROZE působení alkalických roztoků rozpouštění skelné fáze glazura na majolice organických kyselin naglazurní Pb dekory kyseliny fluorovodíkové porcelán KOROZE ZA VYSOKÝCH TEPLOT horké plyny pasivní a aktivní oxidace, vznik vrstvy SiO^ resp. SiO (g); koroze ZM v regenerátorech, vyzdívky při střídání oxidační a redukční atm. pálící pouzdra z SiC, kuličky z Si3N4 pro hybridní ložiska v kosmonautice; horké taveniny rozpouštění vyzdívky NÍZKOTEPLOTNÍ DEGRADACE TZP* ZIRKONIČITÁ KERAMIKA (TETRAGONAL ZIRCONIA POLYCRYSTALS) vodní pára teplota 80-300°C objemový nárůst ~ 4 % při fázovém přechodu Zr02 z tetragonální do monoklinické modifikace konstrukční prvky ze zirkoničité keramiky, např. řezné nástroje tělní tekutiny 37 °C, dlouhý časový interval např. 50 let možný objemový nárůst ~ 4 % při transformaci Zr02 implantáty konzervace PRŮZKUM • Materiálové složení - - Slinutost a pórovitost - porozimetr, mikropetrografie - barva střepu/glazury, - chemické složení střepu/glazury - mikropetrografie, polarizační mikroskop - stanovení teploty výpalu • Sestavení střepů na sucho, odhad tvaru • Určení pravděpodobného způsobu výroby (lití, točení) • Datace • Provenience • Charakter poškození https://www.canadaxa/en/conservation-institute/services/preventive-conservation/quidelines-collections/cera CISTENI Nejčastější zdroje znečištění • oxido-solné, včetně karbonátových jsou běžné na porcelánu a keramice archeologických nálezů (těžko odstranitelné) • solné výkvěty • kapky a rozteklé barvy • asfalt a bitumen (živce), přírodní pryskyřice • zbytky potravin a produkty jejich rozkladu • předchozí konzervátorské zásahy - dobrá adheze k povrchu, u pórovitých pronikají do hloubky Mechanické čištění • Suché s pomocí kartáčků, skalpelů, skelných vláken, (broušení) • Mokré - destilovaná vody Chemické čištění • Nejprve vyzkoušet přípravek a jeho chování, ideálně na skrytém místě • Vždy postupovat od nejméně agresivních prostředků Některé typy znečištění (např. krusty) je lépe neodstraňovat - může dojít k poškození předmětu, zachování jako důkazu vývoje předmětu v čase Před čištěním vždy vyzkoušet rozpustnost - může se rozpouštět jak samotný materiál (především archeologická keramika nízkého výpalu - pravěk) Je podstatné očištění nejen povrchu, ale před lepením pak hlavně samotné lomové hrany. Minerální nečistoty • solné výkvěty, krusty, zbytky hlíny, korozní produkty kovů • opatrně odstranit mechanicky - skalpel, kartáčky, smirkový papír, mikrobruska,... • 3-10% HCI - odstranění vápenatých usazenin, může změnit barvu glazury - důkladné vyprání • 10-40% K3PO4 při 40-50°C • 5% HNO3 při 40-50°C - odstraní zabarvení • 3-5% Chelaton III (lze s přídavkem NaOH nebo NH3 v poměru 3:1) Odstranění stop předchozího lepení • vodou rozpustné - předmět se provlhčí (ponor, tampónky) vodou (lze i teplou) • vodou nerozpustné lepidlo, např. epoxidy nebo PVB - botnají v horké vodě, následně je lze mechanicky odstranit Organické nečistoty • rozpouštědla - ethanol. Lakový benzin, aceton,... • směsi rozpouštědel, např. DMF s toluenem • roztoky polyfosforečnanů sodných s přídavkem povrchově aktivních látek DESALINACE a vymývání • Nezbytné u předmětů se solnými krustami nebo u předmětů kde byly k čištění použity chemikálie, např. HCI aj. • Provádí se destilovanou vodou • Luhování ponorem, zábaly • Kontrola desalinace - stanovení přítomnosti solí ve výluhu - titračně, ISE elektrodou, chloridovým testem KONSOLIDACE • Cílem je dosáhnout co nejvyšší penetrace prostředku do nitra předmětu a jeho následné zpevnění • Provádí se až po desalinaci a vysušení, ponorem nebo opakovaným nanášením, zábalem • Na povrchu nesmí vzniknout nepropustná vrstva • Organokřemičitany, roztoky PVB v EtOH nebo PBMA v toluenu/acetonu LEPENI • Před samotným lepením je nezbytné předmět sestavit na sucho, případně vyhotovit „mapu" střepů a zjistit chybějící části • Pro lepení předmětů z porcelánu a keramiky lze použít např. lepidla: • Kyanoakrylátová - jednosložková, velmi rychle vytvrzují na vzduchu, tvoří tenký spoj, odstranitelná acetonovým zábalem • Epoxidová - vícesložková, vytvrzují polykondenzací, spoj vytvrzuje až hodiny, pevnost až po hodinách, nelze odstranit, vhodné pro velké a těžké předměty • Disperzní - jednosložková, vytvrzují vytékáním rozpouštědla, spoj vytvrzuje celkem rychle, tvoří tenký spoj, rozpustná ve vodě - odstranitelná vodným zábalem, např. PVAc- Herkules, Dispercol aj. • Šelaková - organické lepidlo ve formě ethanolového roztoku, tuhnou odtékáním rozpouštědla, tenký spoj, • Další druhy lepidel, např. tavná (silný spoj, spíš jako tmel), glutinová lepidla, polyvinylbutyralová PVB, polybuthylmethakrylátová PBMA , lepidla na bázi vodního skla DOPLŇOVANÍ • Pokud je nádoba křehká nebo v místě slepení nestabilní (neudrží se požadovaný tvar) slouží doplňování jako částečná ochrana (zpevnění, zvýšení stability) • Obvykle sádrou • Pro zvýšení pevnosti lze přidat např. kyseliny (HN03, H3B03, šťavelová, citrónová) nebo lepidla • Pro zpomalení tuhnutí se přidávají glutinová lepidla, PVAD, PMAK a jiné přídavky (1-5%) • Postup doplňování • Doplňovaná část se vypodloží (např. zubařským voskem) a vytvaruje do požadované formy, • Hrany střepu se navlhčí • Otvor se vylije sádrou • Po vytvrdnutí se odstraní podložka, sádra se z obou stran zbrousí jemným smirkovým papírem do roviny s původním materiálem • Případně je možné doplněnou část retušovat, např. anorganickými pigmenty, a následně zalakovat Obr. 1: Stav materiálu při převzetí Obr. 2: Střepy po očištění a vyhledání Obr. 3: Nádoba po slepení Obr. 4: Nádoba po doplnění ztrát Obr. 5: Finální stav po barevné retuši http://www.arup.cas.cz/wp-content/uploads/2011/02/Kv%C3%ADc-03 01.jpg http://www.arup.cas.cz/?p=4312 preventivní konzervace • Stabilní klimatické prostředí bez výkyvů t a RH - RH 45-65 % - Teplota 15-20 °C • Bezprašné prostředí • Minimalizace rizik spojených s mechanickým poškozením - manipulace, transport, vystavování ODKAZY • https://www.canada.ca/en/consei^ation-institute/sem^ qlass.html • https://www.canada.ca/en/consei^ation-institute/sem^ publications/canadian-consei^ation-institute-notes/care-ceramics-glass.htm • https://nautarch.tamu.ed u/CRL/conservationmanual/File4.htm • http://www.arup.cas.cz/?p=4312 • https://docplaver.cz/17351057-Praxe-konzervace-a-restaurovani-silikatu-mgr-zuzana-sedlarova.html