Keramisch glazuur is een ondoordringbare laag of coating van een glasachtige substantie die door middel van bakken aan een keramisch lichaam is gesmolten. Glazuur kan dienen om een voorwerp te kleuren, te versieren of waterdicht te maken. Glazuur maakt aardewerken vaten geschikt om vloeistoffen in te bewaren, doordat het de inherente porositeit van ongeglazuurd biscuitaardewerk afsluit. Het geeft ook een steviger oppervlak. Glazuur wordt ook gebruikt op steengoed en porselein. Naast hun functionaliteit kunnen glazuren een verscheidenheid aan oppervlakte-afwerkingen vormen, waaronder gradaties van glanzende of matte afwerking en kleur. Glazuren kunnen ook het onderliggende ontwerp of de onderliggende textuur verbeteren, hetzij ongewijzigd of gegraveerd, gebeeldhouwd of geschilderd.

Het meeste aardewerk dat in de afgelopen eeuwen is geproduceerd, is geglazuurd, met uitzondering van stukken in ongeglazuurd biscuitporselein, terracotta, of sommige andere soorten. Tegels zijn bijna altijd geglazuurd aan de oppervlakte, en moderne architecturale terracotta is heel vaak geglazuurd. Geglazuurde baksteen komt ook veel voor. Sanitair voor huishoudelijk gebruik is altijd geglazuurd, evenals veel keramiek dat in de industrie wordt gebruikt, bijvoorbeeld keramische isolatoren voor bovengrondse hoogspanningsleidingen.

De belangrijkste groepen van traditionele glazuren, elk genoemd naar het belangrijkste keramische vloeimiddel, zijn:

Asglazuur, belangrijk in Oost-Azië, eenvoudigweg gemaakt van hout- of plantenas, dat potas en kalk bevat.
Veldspaatglazuren van porselein.
Loodglazuren, effen of gekleurd, zijn glanzend en doorzichtig na het bakken, waarvoor slechts ongeveer 800 °C (1.470 °F) nodig is. Ze worden al zo’n 2000 jaar gebruikt in China, bijv. sancai, rond de Middellandse Zee, en in Europa, bijv. Victoriaanse majolica.
Zoutglazuur, meestal Europees steengoed. Er wordt gewoon zout voor gebruikt.
Tineglazuur, dat het aardewerk bedekt met loodglazuur dat door de toevoeging van tin ondoorzichtig wit wordt gemaakt. Bekend in het Oude Nabije Oosten en vervolgens belangrijk in Islamitisch aardewerk, vanwaar het overging naar Europa. Omvat Hispano-Moresque aardewerk, maiolica (ook majolica genoemd), faience, en Delfts blauw.

Moderne materiaaltechnologie heeft nieuwe glasachtige glazuren uitgevonden die niet in deze traditionele categorieën vallen.

Doel
Vanaf een baktemperatuur van 1250 ° C wordt steengoed uit de stukken gebakken. Porselein wordt gebakken bij temperaturen tot 1400 ° C. Er ontstaan interkristallijne glasachtige fasen, die zorgen voor een gesloten porositeit en eventueel een zelfglazuur. Het oppervlak is echter vaak ruw en heeft de kleur van het overeenkomstige basismateriaal. Het glazuur wordt aangemaakt met aanvullende materialen waarmee een harde, gesloten oppervlaktelaag en verschillende kleuren kunnen worden verkregen. De bestanddelen van het glazuur vormen met elkaar en met het basismateriaal een glaslaag van een mengsel van verschillende oxiden.

Glazuren worden aangebracht om het esthetisch effect te verbeteren (kleur- en effectglazuren) of dienen ter verbetering van de mechanische en elektrische eigenschappen.

Voor schotels vermindert het glazuur de ruwheid van het oppervlak, zodat ze gemakkelijker schoon te maken zijn, en de krashardheid wordt verhoogd, waardoor de gebruikseigenschappen verbeteren, omdat er minder krassen zijn.

Hoogspanningsisolatoren van elektrisch porselein worden geglazuurd om de sterkte van de isolator te vergroten door middel van een inherente drukspanning. Tegelijkertijd wordt een geschikte chemische samenstelling van het oppervlak bereikt, waardoor de lekstroom wordt verminderd door vermindering van het geleidingsvermogen (geen waterabsorptie). De verminderde ruwheid voorkomt ook een snellere vervuiling.

Samenstelling
Glazuren moeten een keramische flux bevatten die functioneert door het bevorderen van gedeeltelijke vloeibaarheid in de kleilichamen en de andere glazuurmaterialen. Fluxen verlagen het hoge smeltpunt van de glasvormers silica, en soms boriumtrioxide. Deze glasvormers kunnen in de glazuurmaterialen zijn opgenomen, of uit de onderliggende klei worden gehaald.

De ruwe materialen van keramische glazuren bevatten in het algemeen silica, dat de belangrijkste glasvormer zal zijn. Verschillende metaaloxiden, zoals natrium, kalium en calcium, fungeren als vloeimiddel en verlagen daardoor de smelttemperatuur. Aluminiumoxide, vaak afgeleid van klei, verstijft het gesmolten glazuur om te voorkomen dat het van het stuk loopt. Kleurstoffen, zoals ijzeroxide, kopercarbonaat of kobaltcarbonaat, en soms opacifieermiddelen zoals tinoxide of zirkoniumoxide, worden gebruikt om het uiterlijk van het gebrande glazuur te wijzigen.

Chemisch gezien bestaan glazuren (net als andere glassoorten) uit een mengsel van minerale meelsoorten. Af en toe worden metalen als lood of goud als bepalende elementen toegevoegd.

Mineralen
De mineralen zijn enerzijds netwerkvormers zoals silica (in de vorm van kwartspoeder), vloeimiddelen of smeltpuntverlagende middelen zoals alkali- en aardalkalioxiden, meestal natrium- en calciumoxide, die vaak worden toegevoegd in de vorm van veldspaat of krijt, of boor- en loodverbindingen, die vaak worden gebruikt als fritten, alsmede aluminiumoxide als consistentieverbeteraar en viscositeitsverbeteraar.

Loodglazuur is bijzonder goed bestand tegen corrosie, terwijl de laagsmeltende bestanddelen natrium en kalium gemakkelijker te verwijderen zijn.

In het zoutglazuur, dat sinds de late Middeleeuwen bekend is, wordt steenzout (natriumchloride) aan het vuur toegevoegd, waarvan de rookgassen rond de oven stromen. Het bij hoge temperatuur vrijkomende natriumoxide verbindt zich met de scherf en verlaagt de smelttemperatuur van de oppervlaktelaag, zodat een glaslaag wordt gevormd.

Kleuren
Hoe hoger de baktemperatuur en de bereikbare weerstand, hoe beperkter het kleurenpalet. Terwijl de kleur wit ontstaat door dispersie (toevoeging van tinoxide of zirkoniumoxide), kunnen andere kleuren alleen worden bereikt door toevoeging van kleurende metaaloxiden. Het blauwe kobaltglazuur is welbekend. Groen ontstaat door chroomoxide, bruintinten door mangaan of het ijzer dat er vaak al in zit. Onder een reducerende brandatmosfeer leidt een ijzergehalte tot grijs-blauwe tinten.

Laag gestookte kleurrijke keramische glazuren bevatten vaak nog oplosbare bestanddelen die bij gebruik zoveel stof afgeven dat ze toch giftig zijn. Vaak geldt dit voor ornamenten met aangebrachte engobes die niet volledig “geglazuurd” zijn en in vergelijking met glazuren meer kristallijn zijn en minder gesloten aan het oppervlak.

Porseleinen voorwerpen, die bij 1450 ° C glad worden gebrand, worden als ongevaarlijk beschouwd – zelfs als ze giftige kleurstoffen bevatten. De zware metalen in de silicaten zijn stevig geglazuurd en gebonden met hen.

Het schilderen van porselein en faience kan worden gebruikt als onderglazuur schilderen met sniper vuur kleuren bij hoge temperatuur, of temperatuur-gevoelige glazuur kleuren gedaan, warmte te verminderen om de geglazuurde ware.

Zekere oxiden zoals kobalt waren lang gereserveerd voor luxe producties. Het zuiverste kobalt kwam inderdaad tegen hoge kosten uit het Midden-Oosten via Spanje. Dat van Centraal Europa gaf minder diepe en meer grijze blauwen.

Blauw: kobalt + titaan (rutiel)
Bruin: ijzer + mangaan
Blauwgrijs: ijzer + kobalt
Geel: kobalt + vanadium
Zwart: koper + mangaan
Oker: ijzer + vanadium
Groen: koper + ijzer of koper + chroom

De kleuren en texturen van keramisch email hangen ook af van de atmosfeer van het baksel waarin zij werden gevormd:

Oxidizerend (genoeg zuurstof om alle brandstof te verbranden)
Reductief (er is niet genoeg zuurstof tijdens het bakken om alle brandstof te verbruiken en de vlam zal deze zuurstof zoeken in het materiaal zelf van het glazuur, waardoor de chemische eigenschappen en dus het uiterlijk veranderen).

Proces
Glazuur kan worden aangebracht door een droog mengsel over het oppervlak van het kleilichaam te spuiten of door zout of soda bij hoge temperatuur in de oven te brengen om een atmosfeer te scheppen die rijk is aan natriumdamp die met de aluminium- en siliciumoxiden in het lichaam reageert om glas te vormen en af te zetten, waardoor wat bekend staat als zoutglazuur aardewerk wordt geproduceerd. Meestal worden glazuren in waterige suspensie van verschillende poedervormige mineralen en metaaloxiden opgebracht door stukken rechtstreeks in het glazuur te dompelen. Andere technieken zijn het gieten van het glazuur over het stuk, het op het stuk spuiten met een airbrush of soortgelijk gereedschap, of het rechtstreeks aanbrengen met een borstel of ander gereedschap.

Om te voorkomen dat het geglazuurde voorwerp tijdens het bakken aan de oven blijft kleven, wordt ofwel een klein deel van het voorwerp ongeglazuurd gelaten, of het wordt ondersteund op kleine vuurvaste steunen zoals ovensporen en Stilts, die na het bakken worden verwijderd en weggegooid. Kleine sporen die door deze sporen zijn achtergelaten zijn soms zichtbaar op afgewerkt aardewerk.

De versiering die onder het glazuur op aardewerk wordt aangebracht wordt over het algemeen onderglazuur genoemd. Onderglazuur wordt aangebracht op het oppervlak van het aardewerk, dat rauw, “greenware”, of “biscuit”-gebakken kan zijn (een eerste stook van sommige artikelen vóór het glazuren en het opnieuw stoken). Een nat glazuur – meestal transparant – wordt over de versiering aangebracht. Het pigment versmelt met het glazuur en lijkt onder een laag helder glazuur te zitten. Een voorbeeld van onderglazuurdecoratie is het bekende “blauw-witte” porselein dat beroemd is geworden in Duitsland, Engeland, Nederland, China en Japan. Voor de opvallende blauwe kleur wordt kobalt gebruikt in de vorm van kobaltoxide of kobaltcarbonaat.

Decoratie die bovenop een laag glazuur wordt aangebracht, wordt overglazuur genoemd. Overglazuurmethoden omvatten het aanbrengen van een of meer lagen of lagen glazuur op een stuk aardewerk of door een niet-geglazuurde substantie zoals glazuur of metalen (bijv. bladgoud) over het glazuur aan te brengen.

Overglazuurkleuren zijn glazuren bij lage temperatuur die keramiek een meer decoratief, glasachtig uiterlijk geven. Een stuk wordt eerst gebakken, dit eerste bakken wordt het glost bakken genoemd, dan wordt de overglazuurdecoratie aangebracht, en wordt het opnieuw gebakken. Als het stuk eenmaal gebakken is en uit de oven komt, is de textuur gladder door het glazuur.

Geschiedenis
Historisch gezien ontwikkelde het glazuren van keramiek zich vrij langzaam, omdat eerst geschikte materialen moesten worden ontdekt, en ook stooktechnologie nodig was die betrouwbaar de benodigde temperaturen kon bereiken.

Geglazuurde baksteen gaat terug tot de Elamitische tempel in Chogha Zanbil, gedateerd in de 13e eeuw v. Chr. De IJzeren Pagode, gebouwd in 1049 in Kaifeng, China, van geglazuurde baksteen is een bekend later voorbeeld.

Geglazuurd aardewerk werd waarschijnlijk in China gemaakt tijdens de Warring States Periode (475 – 221 v. Chr.), en de productie nam toe tijdens de Han Dynastie. Hoogtemperatuur proto-celadon geglazuurd steengoed werd eerder gemaakt dan geglazuurd aardewerk, sinds de Shang Dynastie (1600 – 1046 v. Chr.).

Tijdens de Kofun periode van Japan werd Sue aardewerk versierd met groenachtige natuurlijke asglazuren. Van 552 tot 794 na Chr. werden verschillend gekleurde glazuren geïntroduceerd. De drie gekleurde glazuren van de Tang Dynastie werden gedurende een periode veelvuldig gebruikt, maar werden geleidelijk afgeschaft; de precieze kleuren en samenstellingen van de glazuren zijn niet teruggevonden. Natuurlijk asglazuur werd echter in het hele land gebruikt.

In de 13e eeuw werden bloemmotieven met rood, blauw, groen, geel en zwart overglazuur beschilderd. Overglazuur werd zeer populair vanwege het bijzondere uiterlijk dat het aan keramiek gaf.

Vanaf de achtste eeuw was het gebruik van geglazuurde keramiek overheersend in de islamitische kunst en het islamitische aardewerk, meestal in de vorm van uitgebreid aardewerk. Tinopaak glazuur was een van de vroegste nieuwe technologieën die door de Islamitische pottenbakkers werden ontwikkeld. De eerste Islamitische ondoorzichtige glazuren zijn te vinden als blauw beschilderd aardewerk in Basra, daterend van rond de 8e eeuw. Een andere belangrijke bijdrage was de ontwikkeling van steengoed, afkomstig uit het Irak van de 9e eeuw. Andere centra voor vernieuwend aardewerk in de Islamitische wereld waren Fustat (van 975 tot 1075), Damascus (van 1100 tot ongeveer 1600) en Tabriz (van 1470 tot 1550).

Techniek
De groene (ongebakken) keramiek wordt eerst aan een sproeibrand onderworpen, onder andere bij de vervaardiging van porselein. De baktemperatuur is lager, niet zo hoog als bij gladde stook, nadat de glazuurbestanddelen zijn aangebracht. Na het sproeien wordt de keramiek gegoten, gedompeld of geborsteld met suspensies van de glazuurbestanddelen in water (fritten, in water opgelost poeder). De contactoppervlakken blijven vrij om te voorkomen dat ze samensmelten met de ingebouwde ovens.

Bij gladde brand smelt het glazuur en vermengen de bestanddelen zich met elkaar en met het gebroken glas. Er worden glasachtige gemengde oxiden gevormd.

Als de uitzettingscoëfficiënt van de glazuurlaag groter is dan die van het basismateriaal, kunnen er scheuren ontstaan. Deze scheuren worden soms herkend en gebruikt als vormgevende elementen (craquelé). In het tegenovergestelde geval, dat de spanning van de glazuurlaag hoger is, d.w.z. dat de glazuurlaag onder permanente drukspanning staat, wordt de sterkte verhoogd, hetgeen ook gewenst kan zijn, afhankelijk van de toepassing.

Evolutie
Daar de loodhoudende vernis een uitzettingscoëfficiënt heeft die groter is dan die van de terracotta zelf (gekookte modder), kunnen kleine scheurtjes ontstaan die de vloeistoffen in de recipiënt kunnen filteren, waardoor in vele gevallen de in de geglazuurde recipiënten ingebrachte voedingsmiddelen loodzouten gaan vormen die zeer giftig zijn. In de negentiende eeuw ontdekte men dat het glazuur zonder lood en zonder het daaruit voortvloeiende gevaar kon worden uitgevoerd; het werd vervangen door veldspaatglazuur.

Toxiciteit, ecotoxiciteit, certificatie
Als de glazuren (in de zin van elke “stof die op het oppervlak van de tegels wordt aangebracht tussen het vormen en de laatste fase van het bakken van de tegel”) lood, cadmium of antimoon (of een van hun verbindingen) bevatten, mogen de glazuren, om het Europees Ecolabel te verkrijgen, niet meer bevatten dan:

0.5% van hun loodmassa
0,1% van hun cadmiummassa
0,25% van hun antimoonmassa

Soorten glazuur
Er zijn verschillende soorten glazuur, afhankelijk van de gebruikte vloeimiddelen:

alkalimetaalglazuur – met natrium-, kalium- of lithiumzouten;
boronglazuur – boorzuur (smelttemperatuur 600 ° C);
loodglazuur – loodoxide. De alquifoux, een loodsulfide-glazuur dat in Zuid-Frankrijk werd gebruikt totdat het in de jaren 1950 gedeeltelijk werd verboden, gaf groene of gele geverniste kleuren die typisch zijn voor Provençaalse produkties. Loodglazuren worden bijna niet meer gebruikt wegens hun giftigheid;
“Bristol”-glazuren – met zinkoxide. Ze zijn minder giftig dan de vorige en hebben ze geleidelijk vervangen.
Er zijn vele glazuurrecepten beschikbaar om verschillende texturen te verkrijgen (mat, glanzend, ruw), of een meer of minder dichte bedekking (ondoorzichtig, doorschijnend).

Celadon
Het celadon verwijst zowel naar een kleur als naar een type keramiek dat uniek is voor China (Chinees: qingci青瓷, letterlijk “groen porselein”) en het Verre Oosten. Dit email heeft een blauwachtige tot olijfgroene tint en is kenmerkend voor een bijzonder gewilde productie van oude Chinese keramiek.

Een voorbeeld van dit hoge temperatuur email wordt verkregen, in reductie, met dit type recept:

Veldspaat: 40%
Silica: 30%
Krijt (Calciumcarbonaat): 20%
Kaoline: 10%

Toevoeging van 5% (als toevoeging) talk en 1% oker of ijzeroxide is mogelijk.

Het tenmoku
Zwarte Japanse emaille gevlekt met bruin zegt “gems”, dit emaille wordt verkregen met het volgende recept:

Veldspaat: 45%
Krijt: 12%
Klei: 5%
Silica: 36%
Bentoniet: 2%
Rood ijzeroxide (hematiet): + 8%

De shino
Er zijn veel verschillende shino’s. Ze lijken over het algemeen op een dik, ondoorzichtig, mat glas, van wit tot oranje of bruin. Twee shino-recepten:

Syfietnefelien: 70%
Kaoline: 30%
Zout: + 3%

Nefelien Syeniet: 80%
Kaolin: 20%
Zout: + 3%

Asemaille

“Crème” asemaille:
Veldspaat: 38%
Houtas: 31%
Krijt: 23%
Silica: 8%

Asgroen emaille:
Veldspaat: 18%
Houtas: 46%
Kogelklei: 27%
Kaolin: 9%
Koper carbonaat: + 3%

Asblauw email:
Veldspaat: 38%
Houtas: 31%
Krijt: 25%
Silica: 6%
Kobaltoxide: +1%

Milieueffecten
In 2012 waren er in de Verenigde Staten meer dan 650 keramiekproductiebedrijven en waarschijnlijk nog veel meer in de ontwikkelde en de ontwikkelingslanden. Vloertegels, wandtegels, sanitair, badkameraccessoires, keukengerei en tafelgerei zijn allemaal potentiële keramiek bevattende producten die beschikbaar zijn voor consumenten. Zware metalen zijn dichte metalen die in glazuren worden gebruikt om een bepaalde kleur of textuur te verkrijgen. De kans dat glazuurcomponenten in het milieu terechtkomen is groter wanneer niet-gerecycleerde keramische producten worden blootgesteld aan warm of zuur water. Uitloging van zware metalen vindt plaats wanneer keramische producten op onjuiste wijze worden geglazuurd of worden beschadigd. Lood en chroom zijn twee zware metalen die vaak worden gebruikt in keramische glazuren en die zwaar worden gecontroleerd door overheidsinstanties vanwege hun toxiciteit en vermogen tot bioaccumulatie.

Metaaloxidechemie
Metalen die worden gebruikt in keramische glazuren zijn meestal in de vorm van metaaloxiden.

Lood(II)oxide
De fabrikanten van keramiek gebruiken hoofdzakelijk lood(II)oxide (PbO) als vloeimiddel vanwege zijn lage smelttraject, brede bakbereik, lage oppervlaktespanning, hoge brekingsindex, en weerstand tegen devitrificatie.

In verontreinigde omgevingen reageert stikstofdioxide met water (H2O) om salpeterzuur (HNO2) en salpeterzuur (HNO3) te produceren.

H2O + 2NO2 → HNO2 + HNO3

Oplosbaar lood(II)nitraat (Pb(NO3)2) ontstaat wanneer lood(II)oxide (PbO) van loodhoudende glazuren wordt blootgesteld aan salpeterzuur (HNO3)

PbO + 2HNO3 → Pb(NO3)2 + H2O

Want blootstelling aan lood is sterk verbonden met een verscheidenheid van gezondheidsproblemen, collectief aangeduid als loodvergiftiging, de verwijdering van loodglas (voornamelijk in de vorm van afgedankte CRT-schermen) en lood-geglazuurde keramiek is onderworpen aan giftig afval regelgeving.

Chroom(III)oxide
Chroom(III)oxide (Cr2O3) wordt gebruikt als kleurstof in keramische glazuren. Chroom(III)oxide kan een reactie ondergaan met calciumoxide (CaO) en zuurstof uit de lucht bij temperaturen die door een oven worden bereikt om calciumchromaat (CaCrO4) te produceren. De oxidatiereactie verandert chroom van zijn oxidatietoestand +3 in zijn oxidatietoestand +6. Chroom(VI) is zeer oplosbaar en de meest mobiele van alle andere stabiele vormen van chroom.

Cr2O3 + 2CaO + 3⁄2O2 → CaCrO4

Chroom kan via industriële lozingen in watersystemen terechtkomen. Chroom(VI) kan rechtstreeks in het milieu terechtkomen of in de bodem aanwezige oxidanten kunnen met chroom(III) reageren en chroom(VI) produceren. Planten hebben een verminderde hoeveelheid chlorofyl wanneer ze in de aanwezigheid van chroom(VI) worden gekweekt.

Preventie
Chroomoxidatie tijdens fabricageprocessen kan worden verminderd door de introductie van verbindingen die zich aan calcium binden. De keramische industrie is terughoudend met het gebruik van alternatieven voor lood, omdat loodhoudende glazuren de producten een schitterende glans en een glad oppervlak geven. De United States Environmental Protection Agency heeft geëxperimenteerd met een alternatief voor lood in bariumglazuur, maar men slaagde er niet in hetzelfde optische effect te bereiken als met loodhoudende glazuren.