Keramisk glasyr är ett ogenomträngligt lager eller en beläggning av en glasartad substans som har smält till en keramisk kropp genom bränning. Glasyren kan användas för att färga, dekorera eller vattentäta ett föremål. Glasering gör lerkärl lämpliga för att hålla vätskor, genom att försegla den inneboende porositeten hos oglaserat kexlergods. Det ger också en tåligare yta. Glasyr används också på stengods och porslin. Förutom sin funktionalitet kan glasyren ge en mängd olika ytfinesser, inklusive grader av glansig eller matt yta och färg. Glasyrer kan också förstärka den underliggande designen eller strukturen, antingen oförändrad eller inskriven, ristad eller målad.

De flesta keramikprodukter som tillverkats under de senaste århundradena har varit glaserade, med undantag för bitar i oglaserat biscuitporslin, terrakotta eller vissa andra typer. Kakelplattor är nästan alltid glaserade på ytan, och modern arkitektonisk terrakotta är mycket ofta glaserad. Glaserat tegel är också vanligt. Sanitetsporslin för hushållsbruk är alltid glaserat, liksom många keramiska produkter som används inom industrin, till exempel keramiska isolatorer för luftledningar.

De viktigaste grupperna av traditionella glasyrer, var och en uppkallad efter sitt huvudsakliga keramiska flussmedel, är:

Askglasyr, som är viktig i Östasien, tillverkas helt enkelt av trä- eller växtaska, som innehåller kaliumklorid och kalk.
Feldspatglasyrer av porslin.
Blyglasyrer, enfärgade eller färgade, är blanka och genomskinliga efter bränning, som endast kräver cirka 800 °C (1 470 °F). De har använts i cirka 2 000 år i Kina, t.ex. sancai, runt Medelhavet och i Europa, t.ex. viktoriansk majolika.
Saltglasyr, främst europeiskt stengods. Här används vanligt salt.
Tin-glaze, som belägger godset med blyglasyr som görs täckande vit genom tillsats av tenn. Känd i forntida Främre Orienten och sedan viktig i islamisk keramik, varifrån den övergick till Europa. Inkluderar Hispano-Moresque ware, maiolica (även kallad majolica), fajans och Delftware.

Den moderna materialtekniken har uppfunnit nya glasyrer som inte faller in i dessa traditionella kategorier.

Syfte
Från en bränningstemperatur på 1250 °C bränns stengods från bitarna. Porslin bränns vid temperaturer upp till 1400 ° C. Interkristallina glasliknande faser uppstår som ger en sluten porositet och eventuellt en självglasyr. Ytan är dock ofta grov och har samma färg som motsvarande grundmaterial. Glasyren tillverkas med ytterligare material som kan användas för att skapa ett hårt, slutet ytskikt och olika färger. Glasyrens komponenter bildar med varandra och med grundmaterialet ett glasskikt av en blandning av olika oxider.

Glasyrer appliceras för att förbättra den estetiska effekten (färg- och effektglasyrer) eller tjänar till att förbättra mekaniska och elektriska egenskaper.

För tallrikar minskar glasyren ytans ojämnhet, så att de blir lättare att rengöra, och rephårdheten ökar, vilket förbättrar bruksegenskaperna, eftersom det blir mindre repor.

Högspänningsisolatorer av elporslin glaseras för att öka isolatorns hållfasthet med hjälp av en inneboende tryckspänning. Samtidigt uppnås en lämplig kemisk sammansättning av ytan, vilket minskar läckströmmen genom att minska ledningsförmågan (ingen vattenabsorption). Den minskade ojämnheten förhindrar också snabbare nedsmutsning.

Sammansättning
Glasyrer måste innehålla ett keramiskt flussmedel som fungerar genom att främja partiell förvätskning i lerkropparna och de andra glasyrmaterialen. Flussmedel sänker den höga smältpunkten hos glasbildarna kiseldioxid och ibland bortrioxid. Dessa glasbildare kan ingå i glasyrmaterialet eller dras från leran under.

Råmaterial till keramiska glasyrer innehåller i allmänhet kiseldioxid, som kommer att vara den huvudsakliga glasbildaren. Olika metalloxider, såsom natrium, kalium och kalcium, fungerar som flussmedel och sänker därför smälttemperaturen. Aluminiumoxid, som ofta kommer från lera, stelnar den smälta glasyren för att förhindra att den rinner av verket. Färgämnen som järnoxid, kopparkarbonat eller koboltkarbonat och ibland opakmedel som tennoxid eller zirkoniumoxid används för att ändra det visuella utseendet på den brända glasyren.

Kemiskt sett består glasyrer (liksom andra glas) av en blandning av mineralmjöl. Ibland tillsätts metaller som bly eller guld som bestämmande element.

Mineraler
Mineralerna är å ena sidan nätverksbildare som kiseldioxid (i form av kvartspulver), flussmedel eller smältpunktsdämpande ämnen som alkali- och jordalkalinoxider, främst natrium- och kalciumoxid, som ofta tillsätts i form av fältspat eller krita, eller bor- och blyföreningar, som är vanliga kan användas som fritta, samt aluminiumoxid som konsistensförbättrare och viskositetsförbättrare.

Blyglasyrer är särskilt motståndskraftiga mot korrosion, medan de lågsmältande komponenterna natrium och kalium är lättare att avlägsna.

I saltglasyren, som har varit känd sedan slutet av medeltiden, tillsätts stensalt (natriumklorid) till elden, vars rökgaser strömmar runt ugnen. Den natriumoxid som frigörs vid hög temperatur förenar sig med skärvstenen och sänker smälttemperaturen för ytskiktet så att ett glasskikt bildas.

Färger
Jo högre bränningstemperatur och uppnådd motståndskraft, desto mer begränsad är färgpaletten. Medan färgen vit skapas genom dispersion (tillsats av tennoxid eller zirkoniumoxid) kan andra färger endast uppnås genom tillsats av färgande metalloxider. Den blå koboltglasyren är välkänd. Grönt skapas av kromoxid, bruna toner av mangan eller det järn som ofta redan finns i glasyren. Under en reducerande brinnande atmosfär leder ett järninnehåll till gråblå nyanser.

Lågbrända färgglada keramiska glasyrer innehåller ofta fortfarande lösliga komponenter som avger så mycket substans vid användning att de fortfarande är giftiga. Ofta gäller detta prydnadsföremål med applicerade engober som inte är helt ”glaserade” och som är mer kristallina jämfört med glasyrer och mindre slutna på ytan.

Porcelänsföremål, som bränns släta vid 1450 ° C, anses ofarliga – även om de innehåller giftiga färgämnen. Tungmetallerna i silikaterna är fast glaserade och bundna med dem.

Målningen av porslin och fajans kan användas som underglasyrmålning med sniper brandfärger vid hög temperatur, eller temperaturkänsliga glasyrfärger görs, minska värmen till det glaserade godset.

Bestämda oxider, såsom kobolt, var länge reserverade för lyxproduktioner. Den renaste kobalten kom faktiskt till höga kostnader från Mellanöstern via Spanien. Kobolt från Centraleuropa gav mindre djupa och mer gråa blåtoner.

Blå: kobolt + titan (rutil)
Brunt: järn + mangan
Blågrått: järn + kobolt
Gult: kobolt + vanadin
Svart: koppar + mangan
Ocher: Järn + vanadin
Grönt: koppar + järn eller koppar + krom

Färgerna och strukturerna hos keramiska emaljer beror också på atmosfären i den bränning där de bildades:

Syrande (tillräckligt med syre för att bränna allt bränsle)
Reducerande (det finns inte tillräckligt med syre under bränningen för att allt bränsle ska förbrukas och lågan kommer att söka detta syre i själva emaljmaterialet, vilket förändrar dess kemiska egenskaper och därmed dess utseende).

Process
Glasyr kan appliceras genom att torrstöpa en torr blandning över lerkroppens yta eller genom att föra in salt eller soda i ugnen vid höga temperaturer för att skapa en atmosfär rik på natriumånga som interagerar med aluminium- och kiseloxiderna i kroppen för att bilda och avsätta glas, vilket ger det som kallas saltglasyrkeramik. Vanligast är att glasyrer i vattensuspension av olika pulveriserade mineraler och metalloxider appliceras genom att man doppar bitarna direkt i glasyren. Andra tekniker är att hälla glasyren över föremålet, spraya den på föremålet med en airbrush eller liknande verktyg eller applicera den direkt med en pensel eller annat verktyg.

För att förhindra att det glaserade föremålet fastnar i ugnen under bränningen lämnas antingen en liten del av föremålet oglaserat eller så stöttas det på små eldfasta underlag, t.ex. ugnsspår och stilts, som avlägsnas och kasseras efter bränningen. Små märken som lämnas av dessa sporrar är ibland synliga på färdiga föremål.

Dekoration som appliceras under glasyren på keramik kallas i allmänhet för underglasyr. Underglasyrer appliceras på keramikens yta, som kan vara antingen rå, ”greenware” eller ”biscuit”-bränd (en första bränning av vissa artiklar före glasering och återbränning). En våt glasyr – vanligtvis genomskinlig – appliceras över dekorationen. Pigmentet smälter samman med glasyren och verkar ligga under ett lager klar glasyr. Ett exempel på underglasyrdekoration är det välkända ”blåvita” porslinet som tillverkas i Tyskland, England, Nederländerna, Kina och Japan. För den slående blå färgen används kobolt i form av koboltoxid eller koboltkarbonat.

Dekoration som appliceras ovanpå ett lager glasyr kallas överglasyr. Överglasyrmetoder inkluderar att applicera ett eller flera lager eller skikt av glasyr på ett keramikstycke eller genom att applicera en icke-glasyr substans som emalj eller metaller (t.ex. bladguld) över glasyren.

Overglasyrfärger är lågtemperaturglasyrer som ger keramik ett mer dekorativt, glasartat utseende. Ett stycke bränns först, denna första bränning kallas glostbränning, sedan appliceras överglasyrdekorationen och det bränns igen. När stycket är bränt och kommer ut ur ugnen är dess struktur jämnare på grund av glasyren.

Historia
Historiskt sett utvecklades glasering av keramik ganska långsamt, eftersom lämpliga material behövde upptäckas, och även bränningsteknik som på ett tillförlitligt sätt kunde nå de nödvändiga temperaturerna behövdes.

Glaserade tegelstenar går tillbaka till det elamitiska templet i Chogha Zanbil, som dateras till 1200-talet före Kristus. Järnpagoden som byggdes 1049 i Kaifeng i Kina av glaserat tegel är ett välkänt senare exempel.

Blyglaserat lergods tillverkades troligen i Kina under de stridande staternas tid (475-221 f.Kr.), och produktionen ökade under Han-dynastin. Hög temperatur proto-celadonglaserat stengods tillverkades tidigare än glaserat lergods, sedan Shangdynastin (1600 – 1046 f.Kr.).

Under Kofun-perioden i Japan dekorerades Sue-gods med grönaktiga naturliga askglasyrer. Från 552 till 794 e.Kr. introducerades olika färgade glasyrer. De trefärgade glasyrerna från Tangdynastin användes ofta under en period, men fasades gradvis ut; glasyrernas exakta färger och sammansättningar har inte återfunnits. Naturlig askglasyr var dock vanligt förekommande i hela landet.

Under 1200-talet målades blommönster med röda, blå, gröna, gula och svarta överglasyrer. Överglasyrerna blev mycket populära på grund av det speciella utseende de gav keramiken.

Från åttonde århundradet var användningen av glaserad keramik förhärskande i islamisk konst och islamisk keramik, vanligtvis i form av utarbetad keramik. Tennopacifierad glasering var en av de tidigaste nya teknikerna som utvecklades av de islamiska keramikerna. De första islamiska opaka glasyrerna kan hittas som blåmålad keramik i Basra, som dateras till omkring 800-talet. Ett annat viktigt bidrag var utvecklingen av stengods, med ursprung i Irak på 800-talet. Andra centra för innovativ keramisk keramik i den islamiska världen var Fustat (från 975 till 1075), Damaskus (från 1100 till omkring 1600) och Tabriz (från 1470 till 1550).

Teknik
Den gröna (obrända) keramiken utsätts först för en sprutbränning, bland annat vid tillverkning av porslin. Bränningstemperaturen är lägre, inte lika hög som vid slätbränning efter att glasyrkomponenterna har applicerats. Efter skurning hälls, doppas eller borstas keramiken med suspensioner av glasyrkomponenterna i vatten (fritta, pulver upplöst i vatten). Kontaktytorna förblir fria för att förhindra att de smälter samman med de inbyggda ugnarna.

Vid slätbränning smälter glasyren och dess beståndsdelar smälter samman med varandra och med det krossade glaset. Glasartade blandoxider bildas.

Om glasyrskiktets expansionskoefficient är större än grundmaterialets kan sprickor bildas. Dessa sprickor känns ibland igen och används som designelement (craquelé). I det motsatta fallet, att spänningen i glasyrskiktet är högre, dvs. att glasyrskiktet står under permanent tryckspänning, ökar hållfastheten, vilket också kan vara önskvärt beroende på tillämpningen.

Utveckling
Då den plomberade lacken har en expansionskoefficient som är större än själva terrakottan (kokt lera), kan det uppstå små sprickor som kan filtrera de vätskor som behållaren innehåller, vilket i många fall leder till att maten som förs in i de glaserade kärlen börjar bilda blysalter som är mycket giftiga. På 1800-talet upptäckte man att glasering kunde göras utan bly och utan den fara som detta medförde, vilket ersattes av fältspatglasering.

Toxicitet, ekotoxicitet, certifiering
Om glasyrerna (i betydelsen varje ”ämne som appliceras på kakelplattornas yta mellan formningen och det sista skedet av bränningen av plattan”) innehåller bly, kadmium eller antimon (eller en av deras föreningar) får glasyrerna, för att erhålla det europeiska miljömärket, inte innehålla mer än:

0.5 % av blymassan
0,1 % av kadmiummassan
0,25 % av antimonmassan

Typer av glasyrer
Det finns flera typer av glasyrer beroende på vilka flussmedel som används:

alkaliska glasyrer – med natrium-, kalium- eller litiumsalter
borglasyrer – borsyra (smälttemperatur 600 °C)
blyglasyrer – blyoxid. Alquifoux, en bly-sulfidglasyr som användes i södra Frankrike fram till dess att den delvis förbjöds på 1950-talet, gav gröna eller gula lackerade färger som är typiska för provencalska produktioner. Blyglasyrer används nästan inte längre på grund av deras giftighet;
”Bristol”-glasyrer – med zinkoxid. De är mindre giftiga än de tidigare och ersatte dem gradvis.
Det finns många glasyrrecept för att få olika texturer (matt, glänsande, grov) eller ett mer eller mindre tätt täckande (ogenomskinligt, genomskinligt).

Celadon
Celadon avser både en färg och en typ av keramik som är unik för Kina (kinesiska: qingci青瓷, bokstavligt talat ”grönt porslin”) och Fjärran Östern. Denna emalj har en blåaktig till olivgrön nyans och är karakteristisk för en särskilt eftertraktad produktion av gammal kinesisk keramik.

Ett exempel på denna högtemperaturemalj erhålls, i reduktion, med denna typ av recept:

Fältspat: 40%
Silica: 30%
Kalk (kalciumkarbonat): 20%
Kaolin: 10%

Optionellt kan du lägga till 5 % talk och 1 % ocker eller järnoxid.

Den tenmoku
Svarta japanska emaljen med bruna fläckar säger ”chamois”, denna emalj framställs med följande recept:

Fältspat: 45%
Kalk: 12%
Ballonglera: 5%
Silika: 36%
Bentonit: 2%
Röd järnoxid (hematit): + 8%

Shino
Det finns många olika sorters shino. De liknar i allmänhet ett tjockt, ogenomskinligt, matt glas, från vitt till orange eller brunt. Två recept för shino:

Syfitnefelin: 70 %
Kaolin: 30 %
Salt: + 3 %

Nefelin syenit: 80 %
Kaolin: 20 %
Salt: + 3 %

Askemalj

Askemalj ”Cream”:
Fältspat: 38 %
Träaska: 31%
Kalk: 23%
Silika: 8%

Askgrön emalj:
Fältspat: 18%
Träaska: 46%
Balllera: 27%
Kaolin: 9%
Kopparkarbonat: + 3 %

Ash blue emalj:
Fältspat: 38 %
Träaska: 31%
Kalk: 25%
Silika: 6%
Koboltoxid:

Miljöpåverkan
Under 2012 rapporterades över 650 tillverkningsanläggningar för keramiska produkter i USA, och troligen finns det många fler i utvecklade länder och utvecklingsländer. Golvplattor, väggplattor, sanitetsartiklar, badrumstillbehör, köksartiklar och bordsartiklar är alla potentiella keramikinnehållande produkter som finns tillgängliga för konsumenterna. Tungmetaller är täta metaller som används i glasyrer för att ge en viss färg eller textur. Det är mer sannolikt att glasyrkomponenter läcker ut i miljön när icke återvunna keramiska produkter utsätts för varmt eller surt vatten. Läckage av tungmetaller sker när keramiska produkter glaseras felaktigt eller skadas. Bly och krom är två tungmetaller som ofta används i keramiska glasyrer och som övervakas noga av statliga myndigheter på grund av deras toxicitet och förmåga att bioackumuleras.

Metalloxidkemi
Metaller som används i keramiska glasyrer är vanligtvis i form av metalloxider.

Bly(II)oxid
Keramiktillverkare använder främst bly(II)oxid (PbO) som flussmedel på grund av dess låga smältintervall, breda brännområde, låga ytspänning, höga brytningsindex och motståndskraft mot devitrifikation.

I förorenade miljöer reagerar kvävedioxid med vatten (H2O) och bildar salpetersyra (HNO2) och salpetersyra (HNO3).

H2O + 2NO2 → HNO2 + HNO3

Lösligt bly(II)nitrat (Pb(NO3)2) bildas när bly(II)oxid (PbO) i blyglasyrer exponeras. till salpetersyra (HNO3)

PbO + 2HNO3 → Pb(NO3)2 + H2O

Då blyexponering är starkt kopplat till en rad olika hälsoproblem, som tillsammans kallas blyförgiftning, omfattas bortskaffandet av blyhaltigt glas (främst i form av kasserade CRT-skärmar) och blyglaserad keramik av bestämmelser om giftigt avfall.

Krom(III)oxid
Krom(III)oxid (Cr2O3) används som färgämne i keramiska glasyrer. Krom(III)oxid kan reagera med kalciumoxid (CaO) och atmosfäriskt syre vid temperaturer som uppnås i en ugn för att producera kalciumkromat (CaCrO4). Oxideringsreaktionen ändrar krom från dess oxidationstillstånd +3 till dess oxidationstillstånd +6. Krom(VI) är mycket lösligt och den mest rörliga av alla andra stabila former av krom.

Cr2O3 + 2CaO + 3⁄2O2 → CaCrO4

Krom kan komma in i vattensystemen via industriutsläpp. Krom(VI) kan hamna direkt i miljön eller så kan oxidanter som finns i marken reagera med krom(III) för att producera krom(VI). Växter har minskade mängder klorofyll när de odlas i närvaro av krom(VI).

Förebyggande
Kromoxidation under tillverkningsprocesser kan minskas med hjälp av föreningar som binder till kalcium. Keramiska industrier är ovilliga att använda blyalternativ eftersom blyhaltiga glasyrer ger produkterna en strålande glans och en slät yta. Förenta staternas miljöskyddsmyndighet har experimenterat med en dubbel glasyr, barium som alternativ till bly, men de lyckades inte uppnå samma optiska effekt som blyhaltiga glasyrer.