Термические технологии древности: печи и температуры. Часть 2. Прогресс печи для обжига керамики.
Первая часть - тут
Керамику можно обжигать и без печи, с помощью костра (рис. 2): так до сих пор еще делают в Африке, Латинской Америке и других местах, где сохранилась ранняя технология.
а
б
Рис. 2. Обжиг на костре: подготовленные для обжига горшки - Перу и Нигерия (а) и обжиг- Нигерия (б). Предназначенные для обжига изделия иногда накрываются черепками http://www.ceramicstudies.me.uk/histx103.html
Но у такого способа есть свои недостатки: дров и обслуги при обжиге нужно больше, а качество обжига контролируется, в общем-то, хуже. Ясно, что сушить и обжигать керамику в печи удобней и экономичней. Там можно использовать большую часть потока нагретого воздуха, не теряя его зря. Начало таким печам было положено ямами в земле (рис. 3а), а потом появились печи с куполом (рис. 3б). Первые печи возникли, вероятно, в Уруке и оттуда их позаимствовали египтяне.
а
б
Рис. 3. Примитивные печи, реконструкции, - а) печь-яма, б) печь-купол. Они однокамерные, топливо и керамика не разделены. Но уже в Месопотамии появились и двухкамерные печи, позже 3800 года. до н.э.
Несколько иного типа печь была изображена на стенной росписи в древнеегипетской могиле (рис. 4). Это тоже однокамерная печь, такой тип использовались в Египте, когда он стал доступен европейцам в19 веке, и до сих пор в ходу. Но у него уже есть преимущество: горячий воздух используется полнее, а топливо для нее может быть и отходами сельскохозяйственного производства, сухим камышом и т.п.
Рис. 4. Вертикальная печь для обжига керамики - фрагменты древнеегипетских рисунклв- могила в Бени-Хассан (Beni Hassan) около 2000 гг. до н.э. и в Каире 19 веке - вплоть до нашей современности.
Во 2 тысячелетии до н.э. явным лидером в производстве изделий из керамики была минойская цивилизация, которая была способна на невероятные достижения - керамические ванны, бытовые печи для жилищ и кулинарии (о них далее), микрокерамику. Конечно, такое развитие технологии стало возможным благодаря инновациям, позволяющим поддерживать в самой печи более равномерную температуру. Именно у критян двухкамерные печи с перфорированным потолком нижней камеры - полом верхней, возникшие в Месопотамии, достигли новых высот. Этот тип был перенят греками, развит и использовался без дальнейших изменений и в Древнем Риме (рис. 5, 6).
Рис. 5. Двухкамерные гончарные печи, в Телль- Косак-Шамали (около 3500 гг. до н.э. и, на плашке из Коринфа, около 575/550 гг до н.э., найденной Пентескофае (Penteskouphia); ныне хранится в Лувре, Париж. Схема двухкамерной минойско-греческой печи.. Усовершенствованием греков считается то, что дверка в печи позволяет вести новую загрузку еще не остывшей печи, что экономит тепло и делает процесс непрерывно-периодическим.
Рис. 6. Технологический цикл производства керамики (по рисункам с древнегреческой керамики), в конце которого Музы увенчивают гончаров и художников венками - а основа успеха в хорошем уровне печей - удобных и экономичных. А пик эстетики был пройден в 4-3 вв. до н.э.: древнеримская керамика была хороша, поскольку технологически возникла из древнегреческой, но уже заметно более утилитарна.
Что еще можно сделать с гончарной печью, как ее усовершенствовать? По необходимости можно увеличить размеры печи - скажем, по вертикали (рис 7.) На таком пути китайцы построили свои фарфоровые печи, в которых создавалась устойчивая температура 1200-1400 ° C - достаточно, чтобы создавать глазировку из смесей, содержащих свинец.
Рис. 7. Тип вертикальной керамической печи, ставший очень популярным в Англии. Такая печь требует для загрузки керамикой стеллажи и кассеты.
Или, намного лучше, как додумались китайцы уже в 1-5 вв н.э., сделать печь многокамерной (и многодверной) - как на рис. 8. Можно такую печь сделать восходящей - с камерами или без. Так тепло будет использоваться еще полней - вначале нагревая первую камеру, потом вторую, и так далее, не теряясь впустую, что происходит при обжиге на поздних стадиях.
Рис. 8 Типы восходящих многокамерных печей, сохранившаяся печь-дракон в Китае и большая печь в Японии. Такая печь требует очень большого количества керамики и потому предполагает специализацию целой общины на гончарном производстве.
Отметим, что и китайские печи-драконы позволяют достигать высокой температуры, особенно, если подтапливать камеры дополнительно. Но такая печь предполагает также специализацию и несет в себе зачатки индустриализации гончарного производства.
Далее мы обсудим связи печей для обжига керамики с другими термическими технологиями. Начнем с того, как гончары создали керамические печи для домашнего хозяйства.