اولین ماده مصرفی در ساخت ظروف سفالی
گل رس یا خاک رس است
خاکهایی است که در کنار سنگهای مادر رسوب نموده، به وسیله آب یا باد جابه جا نشده، به طور نسبی خالص باقی مانده است.
2. 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:
1. 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.
2. مواد اولیه غیرپلاستیک :
خاصیت تغییر شکل ندارند
1. 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.
2. 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.
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.
مواد اولیه مناطق مختلف كیفیات و خصوصیات متفاوتی دارند و هر كدام برای ساخت نوع خاصی از محصول و شیوه تولید مورد استفاده قرار می گیرند . به طور مثال محل مورد استفاده برای كاردستی ، چرخكاری و قالبی باید دارای قابلیتهای متناسب با آن شیوه باشد .
1- ارتن ور Earthen Ware
قطعه ای از سرامیك را نامند كه بین 850 درجه سانتیگراد تا 1000 درجه سانتیگراد آتش دیده و دارای تخلخل نامرتب باشد . در زبان فارسی به اشیاء ارتن ور « سفال » گفته میشود . ولیكن این لغت در برخی مواقع فقط به اشیاء سرامیكی سرامیكی بدون لعاب اطلاق میگردد . در زبان عرب نیز ( خزف ) نامیده شده و آن عبارتست از پوسته آهكی نوعی از حیوان دریایی . این نوع سرامیك را فرانسویان فیانس (Faience ) نامگذاری كرده اند . در سرامیك سازی فرانسه ( فایانلس ) به سفال لعابدار منقوش گفته می شود . در زبان انگكلیسی ارتن ور (Earthen Ware) نامیده می شود . ( معنای تحت الفظی ارتن ور به نام بدنه خاكی است ) . در انگلیسی كلمه پاتری (Pottory) در این مورد بكار می رود در صورتیكه معنای لغوی پاتری از دو كلمه پات (Pot) به معنای ظرف و اری (Ery) به معنای كار كردن و ساختن تشكیل شده است . كه مجموعاً به معنای ظرفسازی و به معنای خاص جنبه سرامیك سازی دارد . در خاتمه نزدیكترین لغتی كه به پاتری وجود دارد كلمه (كوزه گری ) است . در زبان آلمانی نیز (Steingert) نامیده شده است .
ارتن ور خود از لحاظ تركیب به چندین نوع تقسیم شده كه به شرح ذیل می باشد :
الف ـ ارتن ور طبیعی Natural Earthen Ware
كه معمولا از یك نوع ماده اولیه ودارای حداكثر ناخالصی است.
ب ـ ارتن ور ظریف Fine Earthen Ware
عبارت است از قطعه ایی كه مركب ازمواد اولیه پرچسب و كم چسب و دارای حداقل ناخالصی است.
ج ـ ارتن ور تالكی Earthen Ware Talc
كه نوعی از ارتن ور با استحكام زیاد است و بعلت ریزی دانه های تالك محصول مرغوبی را بدست می دهد.
دـ ارتن ور نیمه شیشه ای Semivitruse Earthen Ware
كه از تركیب سه ماده اصلی تشكیل شده و دارای تخلخلی متوسط بوده وحاوی درصد جذب آب كم می باشد. این نوع ارتن ور سفید رنگ برخی اوقات شفاف نیز بوده و بعلت عدم وجود اتصال ( آلومینیوم سیلیكات) بین ذرات بسیارترد و شكننده می باشد. بدین لحاظ اكثر اوقات با چینی اصل اشتباه شده و در زبان عرف بنام بدل چینی مشهور است.
2- استون ور Stone Ware
قطعه ایی است لعابدار و یا بدون لعاب كه قسمت اعظم آن از مواد دیرگداز تهیه شده و تا نیمه شیشه ای شدن ( درجه بحرانی ) گرما دیده و در درجات c˚1200 تا c˚1300 در مسیر حرارت قرار گرفته است.
استون ورها عموماً شفافیتی ندارند و كاملاً مات هستند ولی از استحكام 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 ـ استون ور طبیعی S. Natural
كه از یك نوع خاك با حداكثر ناخالصی تهیه می شود.
ب ـ استون ور ظریف S. Fine
كه از مخلوطی از خاكهای پرچسب و كم چسب تشكیل شده و پوشش مثلثی ایجاد می كند .
ج ـ استون ور صنعتی غیر متخلخل Tecnnical S.
كه از مواد خام خالص و كنترل شده تهیه و بدقت مخلوط و حرارت دیده و با حداقل تخلخل بیشتر در صنایع شیمیایی استفاده می شود.
دـ استون ور جاسپر Jasper S.
كه از آنها به مقدار فراوان از تركیبات باریم استفاده شده است.
هـ ـ استون ور بازالت Basalt S.
كه از بدنه آنها از مقادیر زیادی اكسید آهن استفاده شده است.
3ـ چینی China
این نوع سرامیك دارای بدنه ای كاملاً سفید و شفاف با درصد تخلخل كم و گاهی صفر است. لعاب چینی همواره ترانسپرانت و شیشه ای می باشد . درجه پخت این محصول بین c˚1200 تا c˚1450 می باشد . چینی از مواد اولیه مرغوب و كاملاً خالص تهیه شده است .
چینی ها از لحاظ تركیب مواد به انواع ذیل تقسیم می گردند:
الف ـ چینی هتل Hotel China
دارای تركیبی سه ماده ایی است كه شامل اكسید آلومینیوم و سیلیس فراوان بوده و به اضافه مقدار درصدی كم از آهك كلسینه شده كه در شرایطی ویژه حرارت دیده ودارای تخلخلی بسیار پائین می باشد:
معمولاً علامت مشخصه چینی هتل آنست كه نسبت به سایر چینی ها بسیار ضخیم تر می باشد.
ب ـ چینی خانگی House hold China
كه تمام تولید آن مانند چینی هتل است ولی با ساختی ظریفتر و نازكتر كه باعث ایجاد شفافیت در بدنه ظرف می گردد.
ج ـ چینی استخوانی Bone China
كه شامل مقادیر فراوانی خاكستر استخوان می باشد كه باعث تولید شفافیت بهتری در بدنه ظرف می گردد. چینی های استخوانی اكثراً در انگلستان ساخته می شوند.
د ـ چینی فریت Frit China
كه شامل مقادیری گدازنده فلاكس (Fluxe) است كه سبب شفافیت بدنه می گردد. نام بالیك ور (BellekWare) نیز در همین زمینه به كار می رود. چینی های مشهور له ناكس (Lenox) در آمریكا نیز از این نمونه است.
توضیح آنكه ایرانیان نیز در قرن نهم میلادی این تكنیك را بررسی و تجزیه نمودند .
هـ ـ چینی سخت High Strenght China
دارای تركیبی هستند كه در آن آلومین به مقدار زیاد جانشین كوارتز شده است.
ت ـ چینی آشپزخانه ای Kitchen Ware
كه دارای ضریب انبساط حرارتی كم بوده و اغلب شامل مقادیری كرودریت (Cordierite) یا اكسید 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 كه پخت غذا بر روی حرارت آزاد را میسر می كند.
4- پرسیلن Porcelain
پرسیلن ها یك بدنه كاملاً سخت و شفاف سرامیكی اند كه معمولاً دارای تركیبات سه ماده ایی می باشند . این نوع اجسام ابتدا در حرارت ( c˚900 الی c˚ 950) آتش داده شده و سپس لعابی كه معمولاً شفاف است با درجه حرارت بالاتر ( بین 1300 الی 1500) بر روی آن داده می شود. در مورد بعضی از پرسلین ها مانند پرسیلن های الكتریكی هردوی این اعمال در یك جا انجام می گیرد. در زبان فنی عرفی اكثر قطعات فنی و مهندس و نیز چینی های بدون لعاب را كه دارای درصد تخلخل صفر باشد پرسلین می نامند.
5- سرامیك های خالص Special Ceramics
بخشی از این نوع سرامیك برای قطعات غیر مادی جهت صنایع الكترونیك بوده كه شامل تیتانیت ها (Titanite) و فریت ها (Ferrites) می باشد. همچنین سایر قسمتها شامل بدنه های دیرگداز بسیار نرم . اجسام شیمیائی ، پرسلین های دندانپزشكی . بدنه های مقاوم در برابر شوكهای حرارتی . ابزارهای برش سرامیكی و بدنه های انتقال دهنده اشعه مادون قرمز می باشد.
انواع خاكهای سرامیكی:
به طور كلی خاكهای سرامیكی به دو گروه تقسیم می شود : نوع اول و نوع دوم
خاكهای نوع اول:
خاكهای نوع اول خاكهائی هستند كه در كنار صخره های مادر كه فلدسپات باشد بوجود بیایند و هنوز بوسیله باد یا آب به سایر نقاط برده نشده باشند . سنگهای فلدسپاتی تحت تاثیر آبهای زمین كه به داخل آن نفوذ می كند مواد محلول خود را از دست می دهند و متلاشی می شوند و گاهی نیز بخار یا گازهای موجود در زمین این كار را انجام می دهند و در نتیجه خاكی بوجود می آورند كه كائولن نام دارد. خاكهای نوع اول سرامیك خالص اند و چیزی با آنها مخلوط نشده است ، رنگ این نوع خاك ها نیز سفید است.
خاكهای نوع دوم:
خاكهای نوع دوم آن خاكهائی هستند كه از زادگاه اصلی خود توسط باد و باران به سایر نقاط برده شده است. مقدار خاكهای نوع دوم در طبیعت خیلی بیشتر از خاك های نوع اول است.
انتقال خاك توسط آب تاثیر زیادی بر روی آن دارد . زیرا در حین جریان داشتن در داخل رودخانه ها ذرات آن ریزتر می شود . وقتی كه از سرعت آب رودخانه كاسته می شود مواد سنگین آن رسوب می كنند و در جائی كه كاملاً ساكن می گردد ذرات بسیار ریز ته نشین می شود. این نوع خاكها در حین عبور از مكانهای مختلف نسبت به كائولن ناخالص می شوند و تركیبات پیچیده تری بخود می گیرند . در این نوع گلها موادی نظیر كوارتز ، میكا ، آهن و مواد دیگری نظیر كربن یافت می شود. خاكهای نوع دوم از نظیر تركیب با هم تفاوت دارند . در بعضی از انواع آنها كه كائولن دست دوم است آهن وجود ندارد ولی این كائولن بسیار كمیاب است. بال كلی كه یكی از انواع این گلهاست و به عنوان چسب مصرف می شود و دارای مقداری آهن است. پس بطور كلی می توان گفت گل سرامیك ماده ای است كه از سیلیس و آلومینا و آب تركیب شده باشد و وقتی حرارت ببیند سخت و محكم گردد.
انواع خاكهای سرامیكی:
كائولن:
شرایط مختلف زمین شناسی باعث ایجاد گل هائی با خواص فیزیكی و شیمیائی مختلفی شده است. سفال سازان فقط آنهائی را مورد استفاده قرار می دهند كه برای كار آنها مناسب باشد.
یكی از انواع مهم گل سرامیك كه مورد استفاده زیادی دارد كائولن است . این گل تا اوایل قرن 18 در اروپا مورد توجه نبود و بعداً در سرامیك سازی طرف توجه قرار گرفت.
ولی در چین ظروف چینی سفید در اوایل 200 پیش از میلاد و یا جلوتر ازآن ساخته می شد. ایجاد كوره هائی كه درجه حرارت آنها 1200 درجه باشد به همراه ساختن ظروف چینی ظریف و شفاف در چین در حدود 600 سال بعد از میلاد اتفاق افتاد . از این نظر چینی ها هزار سال جلوتر از اروپائیها بوده اند. كائولن در چین بیشتر از هر جای دیگری یافت می شود . چسبندگی كائولن چینی نیز نسبتاً زیاد است وبرای كار بسیار مناسب می باشد . سرامیك سازان چینی در ابتدا ظروف سفید ولی كم دوامی از كائولن می ساختند ولی پس از چندین صدسال تجربه توانستند كوره هائی با درجه حرارت بالا به وجود بیاورند و یا چیزهائی به كائولن اضافه كنند تا بتوانند چینی واقعی را كه سخت و نسبتاً شفاف است بسازند . كائولن 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 كم است . كائولن كلی نسبتاً خالص است و موادی نظیر آهن در آن یافت نمی شود .كائولن در 1800 درجه ذوب می شود و چسبندگی آن نیز كم است . برای اصلاح آن مواد دیگری به آن اضافه می كنند .
بال كلی:
بال كلی بر خلاف كائولن دارای دانه های بسیار ریز و آهن زیاد بوده و خاصیت چسبندگی آن خیلی بیشتر است . نقطه ذوب بال كلی پایین تر از نقطه ذوب كائولن است . بال كلی و كائولن هر دو ممكل هم هستند و به همین جهت آنها را با هم مخلوط می كنند . بال كلی از گلهای نوع دوم است و در 1300 درجه متراكم و محكم می شود. درصد انقباض بال كلی 20% است و آن را برای اصلاح گلهایی كه چسبندگی كمتری دارند مصرف می كنند ولی مقدار آن نباید بیشتر از 15 % باشد . رنگ بال كلی خاكستری است زیرا كربن آن زیاد است ولی این كربن در موقع پختن می سوزد و تأثیری روی پخته آن ندارد . بعضی از انواع بال كلی فاقد كربن است و به همین جهت رنگ آنها سفید می باشد .
گل نسوز:
اینگل در مقابل حرارت دوام زیادی دارد و بعضی از انواع آن چسبناك وبعضی دیگر فاقد چسبندگی است. رنگ این گل پس از پختن قهوه ای تیره میشود . از این گل برای ساختن آجر نسوز و كوره های ذوب فولاد استفاده می كنند ، این گل اگر با گلهای دیگر مخلوط شود وتكسچر ( بافت ) خاصی به آنها می دهد .
گل استون ور:
استون ور بین 1200تا1300 درجه سانتیگراد پخته شده واز گلهای نوع دوم محسوب می شود و رنگ پخته آن از خاكستری روشن تا قهوه ای تیره تغییر می كند .
گل معمولی سرامیك ( اژتن ور ) :
این نوع گل دارای مقدار زیادی آهن بوده و در حرارت 950 تا 1100 درجه پخته می شود . ظرفهای معمولی سرامیك و كاشی ها را با این گل می سازند .
شناسائی و استخراج خاكهای رسی در ایران به طور كلی وضعیت علمی مشخص نداشته است . در زمانهای گذشته وجود سفالگری سنتی در كشور به علت احتیاج جامعه رونق فراوان یافته بود ودر مقابل به علت عدم دسترسی به خاكهای سفید پخت ، تشخیص و تحقیق و بررسی خاكهای مذكور كه از مرغوبیت خاصی برخوردار بودند ممكن نگردیده است .
از طرفی پس از صنعتی شدن كشور و احداث كارخانه های مختلف با تكنولوژی پیشرفته در 30 سال اخیر( كه منجر به تولید انبوه شده است ) و مساعدت كارشناسان خارجی نسبت به شناخت و طبقه بندی خاكهای مختلف ، هماهنگی و استاندارد نمودن مواد مذكور به طور عام میسر نگردیده و تاكنون به صورت پراكنده در دسترس می باشد .
در حال حاضر به جز معدن كائولن زموز مرند كه از طریق سازمان زمین شناسی و سایر مراكز پژوهشی و صنعتی مورد بررسی قرار گرفته است ، سایر معادن از لحاظ علمی دارای شناسنامه مشخص نیست و مداركی كه مفید در این زمینه باشد . بسیار محدود و نادر است .
با در نظر گرفتن امكانات موجود از نظر عدم دسترسی به مراجع و مراكز و اسناد مربوط در ایران مؤلف فقط به كمك مقالات و یادداشتهای منتشرشده وتوجه تجربیات شخصی خود در این زمینه مطالب مذكور را جمع آوری نموده . كائولین زنوز مرند ـ خاك منطقه كوشك نصرت ـ خاك زنجان ـ ایلیت زنجان ـ خاك قواشه سمنان ـ خاك درجزین سمنان ـ خاك میانه ( قره آقاج ) ـ خاك آباده ـ خاك تاكستان قزوین ـ خاك عبدل آباد قزوین ـ خاك زاویه ساوه ـ خاك هشترود ـ خاك نی نی اصفهان ـ خاك سر كویر ـ خاك آبعلی ـ خاك بوئین زهرا ـ خاك آبگرم زنجان .