Duma György

 

Cserépedények grafittartalmának gyakorlati jelentőssége

 

Múzeumi Műtárgyvédelem 7. 1980, 13 – 26 o.

 

 

 

  A fekete vagy szürke színű mázatlan kerámiák mind a régészet, mind a néprajz területén általánosan ismertek. Ezeket az irodalom legtöbbször ma is grafitos kerámiák gyűjtőnéven említi. A kerámiák e kiterjedt csoportja, anyagi sajátosságaik alapján és technológiai vonatkozásban egyaránt jelentősen eltérő edényeket foglal magába. Közöttük legnagyobb számmal azok az edények vannak képviselve, melyek előállításának technológiája Európa egyes területein – elsősorban a Kárpád-medencén belül – napjainkig változatlan formában, folyamatosan fennmaradt. Magyarországon a második világháborút közvetlen követő években még jelentős mennyiségben kerültek forgalomba e hagyományos technológiával előállított, - ivóvíz tárolására használt – grafitszürke színű mohácsi cserépkorsók. Színük azonban nem grafittól, hanem a cserép felöleti rétegeibe beépült széntől származik. Bizonyítható volt, hogy az edények anyagában felhalmozódott finom eloszlású szén, szén-monoxid és szén-monoxid tartalmú gázokból, a szilárd anyag és a gáz határfelületén lejátszódó heterogén katalízis hatására, kontakt katalízissel kapcsolatos krakkolás útján vált ki. A fekete edények e jellegzetes darabjait a legutóbbi időkig hagyományos kerek, legtöbbször földbe mélyesztett, nyílt lángú kemencékben égették ki. A szénkiváláshoz szükséges gázatmoszférát, szilárd tüzelőanyagok, elsősorban fa szárazdesztillációja alkalmával keletkező gáz- és gőztermékekkel biztosították. (1-4.)

  Vizsgálataink alapján ismert, hogy csaknem minden mázatlan fekete vagy szürke színű cserépedény felületi rétegeiben kimutatható a füstgázokból krakkolás útján keletkezett röntgen-amorf szén jelenléte.

  A régészeti leletanyagból jól ismertek azok a kerámiák, melyek az említett – égetés során beépült – széntartalom mellett, a cserép anyagában az égetés során elszenesedett szerves anyagot, vagy közvetlen szenet tartalmaznak. Ez utóbbiak között legjelentősebbek az ásványos szenet, grafitot tartalmazó agyagból formált edények. az őskortól kezdve ismert, később a középkorban elterjedten használt grafittartalmú edények készítésével Európában már régen felhagytak. Technológiai hagyományaikat részben a fémolvasztásra használt tégelyek őrizték meg.

  A grafittartalomnak a fémolvasztó tégelyekkel kapcsolatos gyakorlati szerepe jól értelmezhető, az edényekkel összefüggő jelentősége azonban napjainkban is sokat vitatott. A következőkben e kérdésre, a grafittartalom szerepének megismerése céljából folytatott kísérletsorozatunk eredményeinek ismertetésével kívánunk feleletet adni.

  Elsőként meg kívántuk ismerni a grafittartalmú cserépanyagoknak a természettudományos módszerekkel meghatározható jellemzőit. Ezt követően laboratóriumi körülmények között technológiai kísérleteket folytattunk. Végül az általunk előállított grafitos cserépanyagokon a grafittartalom szerepének megismerésére különböző fizikai vizsgálatot végeztünk.

  A vizsgálataink alapján az ausztriai heiligenkreuzi ásatásokból származó négy jellegzetes típust képviselő középkori edény képezte (I. táblázat 1-2. sz.).

 

I. táblázat

 

Szám

SiO2

Al2O3

Fe2O3

TiO2

CaO

MgO

K2O

Na2O

C

1

51,70

17,65

10,77

1,15

0,97

1,00

1,99

0,31

14,02

2

48,50

22,38

5,94

0,85

1,37

0,84

2,65

1,31

15,69

3

70,30

19,56

3,60

0,60

1,03

0,61

1,29

0,28

2,14

4

68,90

20,90

4,52

0,50

1,71

1,07

1,12

0,29

1,36

5

58,00

21,78

6,35

0,20

1,23

0,97

2,61

0,42

8,114

6

53,20

19,72

10,01

0,45

2,45

2,65

1,43

1,45

8,21

7

61,40

16,61

4,34

0,20

0,75

0,88

1,34

1,13

12,96

8

51,30

13,55

4,96

0,15

1,46

0,54

0,95

0,90

25,49

9

59,30

22,16

6,07

0,15

2,03

0,92

1,68

0,50

6,89

10

68,50

18,97

3,83

0,20

1,09

0,55

1,60

0,26

4,49

11

59,40

21,12

5,04

0,18

1,32

0,59

1,60

0,45

9,91

12

65,00

18,32

4,18

0,20

0,70

1,10

1,29

0,85

8,15

13

51,50

20,41

6,79

0,30

1,98

2,50

3,90

0,44

12,08

14

54,30

22,61

4,65

0,30

0,91

0,55

1,86

0,42

14,03

15

54,10

22,34

9,10

0,25

1,14

0,86

2,26

0,48

9,15

16

45,40

17,15

6,30

0,20

1,80

0,89

2,50

1,16

24,27

17

47,40

19,17

6,49

0,75

6,65

2,71

2,37

0,46

13,22

18

55,60

24,50

4,67

0,83

0,85

1,30

1,58

0,74

9,20

 

Szorosan kapcsolódott ehhez a munkához a rendelkezésünkre bocsátott – ausztriai lelőhelyekről származó – grafitpalák összehasonlító vizsgálata. Az említett négy cserépanyagon végzett meghatározásainkat több magyarországi lelőhelyekről felszínre került ugyancsak középkori, bélyegeik alapján régészetileg ausztriai eredetűnek meghatározott grafitos cserép vizsgálatával egészíthettük ki (I. táblázat 5 – 16. sz.).

 

Kiegészítés az I. táblázathoz:

 

Szám

Lelőhely

Jellemzése

1,2

Heiligenkreuz – Ausztria

Grafittartalmú cserépedény

3

Heiligenkreuz – Ausztria

Grafittal engóbozott cserépedény

4

Heiligenkreuz – Ausztria

Grafitot nem tartalmazó cserépedény

5, 6, 7-10

Buda

Grafittartalmú cserépedény

11-12

Kőszeg

Grafittartalmú cserépedény

13

Sopron

Grafittartalmú cserépedény

14-15

Esztergom

Grafittartalmú cserépedény

16

Buda

Grafittartalmú fémolvasztó tégely

17

Kaposvár

Technológiai kísérlethez feldolgozott fazekasagyagok

18

Szentgotthárd

 

I.

 

  A kerámiai leletanyagokon végzett vizsgálatokkal kapcsolatos nehézségek a kerámiai technológiák során az emberi tevékenységből, másrészt a használatuk és nem utolsó sorban a földben, betemetettségük alatt  a természeti körülmények között bekövetkezett hatásokból származnak. Az edényekhez feldolgozott anyagok iszapolása, miként a tárgyalt edényeknél grafittal történt soványítása, az ásványi összetevők eredeti – természetes – arányának megváltozását, a képlékeny alakítás (korongolás) a szövetük és szerkezetük deformálását okozza. Az égetés hatására olyan további fizikai és kémiai változások következnek be, melyek az eredeti anyagok sajátosságait messzemenően befolyásolják. Ásatási anyagoknál a korróziós és rehidratációs hatások is jelentősek lehetnek. Mindezek a nyersanyagok eredeti állapotát, természetes összetételét nem elhanyagolható módon átalakíthatják.

  Mivel a vizsgált kerámiai anyagoknál sem lehetett az emberi tevékenység és a természetes körülmények hatására végbement változásokat határozottan elkülöníteni, ezért ezeket vizsgálatainknál a cserépanyagokra jellemző – közös – ismertető jegyeknek tekintettük és felhasználtuk az azonosságok vagy eltérések meghatározásánál.

  Kétségtelen, hogy a vizsgált mázatlan fekete színű edények külső jegyeit is meghatározó legfontosabb ásványos összetevője a grafit. A törésfelületeken jól látható, hogy az egyes edényekhez nem azonos szemcsemegoszlású grafitot használtak. Megfigyelhető, hogy a grafitszemcsék átlagmérete néhány esetben jellegzetes eltérést mutat. A nagyméretű edények durvaszemcsés, a tégelyek legtöbbször pikkelyes grafitot tartalmaznak. Az egyes edények grafittartalmában szemmel láthatóan mennyiségi eltérés is van.

  Az edények grafittartalmának mennyiségi meghatározását nagymértékben megnehezítette az a körülmény, hogy azt az égetést követően a cserép anyagától és a különböző széntermékektől, melyek részben az égetés folyamán keletkezhettek, már elkülöníteni nem lehet. Mivel a grafit mellett előforduló szénféleségek mennyisége viszonylag minden esetben kevés ezért a grafittartalomnak a teljes széntartalmat tekintettük. A széntartalom nagyságára közelítő pontossággal a mennyiségi kémiai elemzések izzítási veszteségi értékei alapján is következtethetünk.

  Az edények széntartalma igen változó, néhány esetben alig érte el az 5%-ot, máskor 25%-nál magasabb mennyiséget határozhattunk meg. a heiligenkreuzi edények mai széntartalma 12% (1. sz.) illetőleg 15% (2. sz.) volt.

  Kísérleteink azt mutatták, hogy a feldolgozott grafit mennyisége mind az égetés során, mind az edények használata folyamán jelentős mértékben csökkenhet. Éppen ezért széntartalmuk mai mennyisége jellemzésünkre egymagában aligha lehet alkalmas

  Irodalmi adatokból ismert, hogy a különböző grafitfajták kiégésének hőmérséklete a levegőn erősen eltérő (3. ábra).

 

 

3. ábra

 

Különböző grafitok súlyvesztesége levegőn izzítva hőmérséklet függvényében. Gázkorom (1), finomszemcsés grafit (2), pikkelyes grafit (3), pikkelyes grafit  cserépbe ágyazva (4). Pikkelyes grafit izzítási vesztesége CO2 (5), valamint N2 (6) gázatmoszférában.

 

 A technológiai kísérleteinkhez használt különböző grafitfajták termogravimetriai vizsgálata e megállapítást nagymértékben alátámasztotta. Ennek alapján megkíséreltük az ausztriai előfordulásokból származó és a cserépanyagokban lévő grafitanyagokat differenciál-analitikai (DTA) vizsgálatok segítségével jellemezni. Az e célra kialakított eljárásunknál a cserépanyagok jelenléte a vizsgálatokat nem befolyásolta.

  Ismert, hogy a grafitelőfordulások anyaga keletkezési körülményeik miatt egyetlen lelőhelyen belül sem lehet egységes. Ezt a különböző bányatermékek vizsgálata jól mutatta. Az agyagokhoz feldolgozott grafitokat azonban már jobbal lehet egységesnek tekinteni, mivel azok előbb a kitermelés – bányászás – később az aprítás és őrlés folyamán minden bizonnyal kellően elkeveredtek, átlagolódtak. A DTA-vizsgálatok alapján feltehető, hogy a két heiligenkreuzi cserépedényhez igen hasonló, de nem azonos minőségű grafitot dolgoztak fel (1. ábra 1,2 sz.). E vizsgálatoknál különösen szembetűnő az anyagában grafitot tartalmazó és a grafittal engóbozott, - csak a felületén grafitot tartalmazó  - cserépanyagok eltérése (1. ábra 3,4). Igen sok mintánál tapasztaltunk 300 ºC körüli hőmérsékleten exoterm reakciót, melyre ezideig kielégítő magyarázatunk nincs.

 

 

1. ábra. A heiligenkreuzi cserépanyagok jellegzetes DTA görbéi. Grafittartalmú (1,2), grafittal engóbozott (3), grafitmentes (4) anyagok.

 

 Mivel ez az olvasztótégelyek anyagában is jelentkezett (16. sz.), ezért semmi nem lehet az edényekben visszamaradt szervesanyag bomlásterméke az okozója. Sokkal valószínűbb, hogy a talajból felvett humuszanyagoktól származik.

  A továbbiakban megkíséreltük a cserépanyagok közötti eltérésekre és hasonlóságokra, a grafittartalmuktól függetlenül, pusztán a feldolgozott nyersanyagok – agyagok – kémiai összetevői alapján következtetni. Mint ismert, a kerámiai nyersanyagok és késztermékek csak kivételesen jellemezhetőek közvetlenül összetételük alapján. Abból a megfontolásból kiindulva, hogy az azonos anyagokban a megfelelő alkotók arányai hasonlók, az elemzéssel meghatározott kémiai összetevők egymás közötti arányának, viszonylagos mennyiségi megoszlásuknak, a cserépanyagokra is jellemzőnek kell lenni. A cserépanyagokra ez esetben az (Al2O3+SiO2)-(K2O+Na2O)-(CaO+MgO) összetevők arányait tekintettük jellemzőnek (I. táblázat 1-16. sz.) Az arányok szemléltetésére, a már többször követett gyakorlat alapján a háromösszetevős rendszerek formáját, az egyenlőoldalú háromszögben történő ábrázolást választottuk. Ebben az esetben a háromszög csúcsai egy-egy kiemelt összetevő 100%-át, a szemben levő oldalak azok 0-értékeit jelentik. Mivel a háromszög oldalai értelemszerűen két-két összetevő 0 és 100% között változó arányú keverékeinek felelnek meg, azért a három összetevő különböző arányú keverékei a háromszögön belül helyezkednek el. A pontok a kiemelt összetevők százalékos megoszlását fejezik ki. A rendszer részletét szemléltető ábrán jól látható, hogy az ausztriai heiligenkreuzi grafitos edények hasonló, de nem azonos anyagból állnak (2. ábra 1. 2. sz.), ezektől eltér a két további cserép anyaga, melyek ugyancsak hasonló agyagok feldolgozásával készülhettek (2. ábra 3, 4. sz.).

 

 

A grafittartalmú cserepek eltérése és hasonlósága a kémiai összetevők megoszlása alapján.

 

2. ábra.

 

 Érdekes, hogy a magyarországi lelőhelyről felszínre került bélyegeik alapján régészetileg azonosnak meghatározott két ,,bécsi” edény igen eltérő összetételű agyagokból áll (2. ábra 5,6 sz.). A grafitos edények viszonylag összetartozó csoportjától elkülönül az egyik, ugyancsak asztriai eredetű edénye, melynek régészeti meghatározását vizsgálataink aligha támaszthatták alá. (2. ábra 13. sz.).

  A kőzetekhez hasonlóan a kerámiai anyagoknál is lehetőség van vékonycsiszolatok alapján a durva ásványos összetétel minőségének, mennyiségének, az ásványszemcsék alakjának, méretének és térbeli elrendeződésének közelítő megállapítására. E meghatározásokat a kémiai elemzések kiegészítésére ezúttal is alkalmaztuk. (5) A rendelkezésünkre bocsátott hat ausztriai grafitpala előfordulás bányatermékének, valamint a grafittartalmú cserépedények anyagából készített vékonycsiszolatok összehasonlító ásványtani és kőzettani vizsgálata, a feldolgozott grafit eredetére is támpontot nyújthatott. Bizonyítható volt, hogy az edények grafittartalma a Cseh-Masszívum prekambriumi kristályos kőzeteiből származik, az alsóausztriai Waldviertel néven ismert terület régóta művelés alatt álló grafitelőfordulásaihoz tartozik, ahol jelenleg is jelentős bányászat folyik. (6)

A középkoriban és azt megelőző időkben a Kárpád-medencén belül fekvő, egykor művelés alatt állt grafitelőfordulásról nincs tudomásunk. A magyarországi leletanyagban lévő középkori grafitos edények azonosítható bélyegeik alapján külföldi eredetűek, joggal feltehető, hogy nem helybeli gyártás termékei a korábbi cserépedények sem.

  A grafitos edényekhez feldolgozott anyagok tulajdonságainak megismerésére hevítőmikroszkópi vizsgálatokat végeztünk. E vizsgálatoknál azt tapasztaltuk, hogy a cserépanyagokból alakított próbatestek 1250 ºC hőmérséketen még nem szenvedtek alakváltozást. Valamennyi zsugorodása lassú folyamattal fokozatosan következett be. Az edényekhez igen jó kerámiai tulajdonságú tömörre égethető fazekasagyagokat dolgoztak fel, melyek azonban Sk olvadáspontjuk alapján még nem tartoznak a tűzálló agyagok csoportjába.

  A magyarországi fazekasagyagok közös jellemzője, hogy nem égethetők tömörre, olvadásuk igen szűk hőmérséklet határokon belül, viszonylag alacsony hőmérsékleten és hirtelen következik be. A grafitos cserépedényekhez feldolgozott agyagokhoz hasonlót – felszíni vagy ahhoz közeli előfordulásban – csak az ország Ausztriával határos déli részén ismerünk. Az igen jó kerámiai tulajdonságokkal rendelkező fazekasagyagot, - mely keletkezési körülményei miatt ásványos összetételében a többi magyarországi agyagból alapvetően eltér – nemrégen a környéken dolgozó fazekasok közvetlenül, iszapolás nélkül dolgozták fel edényeikhez (I. táblázat 18. sz.), (2. ábra) – Az ábrán nem ábrázolható, mivel helye a 10 ponttal azonos.

 

II.

 

  A századfordulón egyes fazekasműhelyekben még rendszeresen készültek grafittartalmú olvasztótégelyek, s így a régebben megjelent szakkönyvek és tanulmányok még részletesen foglalkoznak a kis műhelyekben történő előállításuk technológiai kérdéseivel (7-9). Ipari jelentőségük miatt az olvasztótégelyek később is több tanulmány tárgyát képezik (10, 11). Elsősorban a kezdetleges gyártásukra vonatkozó adatok, hasznosíthatók voltak a grafittartalmú edények előállítására folytatott technológiai kísérleteinknél.

  Az előzőekben ismertetett vizsgálataink tanulságai alapján kísérleteinkhez nagy képlékenységű fazekasagyagot választottunk, melyeket különböző minőségű grafitfajtákkal dolgoztunk fel. Az alábbiakban ismertetett kísérleteknél minden esetben azonos agyagot és grafitot alkalmaztunk.

  A természetes grafitoknak 25-40% C tartalma van, amit nemesítési eljárásokkal 70-99,98% C-tartalmúra dúsítanak. A következőkben leírt kísérletekhez 84% C-tartalmú pikkelyes szemcsékből álló, kohászati célra használt, kereskedelmi forgalomban lévő grafitot választottunk. Levegőn izzítva 1000 ºC hőmérsékleten súlyállandóságot mutatott, a DTA-vizsgálatoknál a grafit kiégését jelző exoterm reakció csúcshőmérséklete 780 ºC volt.

  A grafittartalmú agyagmasszák előállításánál a fazekasok által egykor követett módon jártunk el. A finomszemcsés grafitot a megszárított és porított agyaggal kevertük, a keveréket átnedvesítettük, ezt követően huzamosabb ideig pihentettük, majd kézzel átgyúrva homogenizáltuk. A kísérleteinkhez szükséges különböző próbatesteket kézi sajtolással fémformák segítségével állítottuk elő. Az agyagmassza képlékeny megmunkálhatóságának gyakorlati megismerésére, néhány edényt hagyományos módon szabad kézi korongolással is készítettünk. Szárításukat természetes körülmények között végeztük.

  A grafittartalmú cserépedények égetési technológiájának megismerésére a próbatesteket levegőn és különböző gázatmoszférában égettük ki. Az égetést külön erre a célra kialakított, vezérelt, elektromos fűtésű laboratóriumi kemencében végeztük, állandóan azonos hőmérsékletemelkedés és égetési idő mellett.

  Oxidáló atmoszférában – levegőfelesleggel – történt égetéseknél azt tapasztaltuk, hogy a grafit elégésének folyamata agyagba ágyazva jelentősen lassul (3. ábra 4. görbe). A cserép védőhatása a hőmérséklet emelkedésével kezdetben viszonylag növekedik, majd fokozatosan csökken. Kísérleti körülmények között a cserép védőhatása 700 ºC hőmérsékleten érvényesül a legjobban, a grafit kiégése 39,17%-kal kisebb volt, mint szavad levegőn, beágyazás nélkül. A hőmérséklet további emelkedésénél a grafit kiégése fokozódik, 1000 ºC hőmérséklet felett a cserép védőhatása teljesen megszűnik. Ha a próbatestek égetését kezdetben oxidáló atmoszférába végeztük, majd 700 ºC felett a szén kiégésére gyakorlatilag neutrális szén-dioxid atmoszférában folytattuk, akkor 1000 ºC hőmérsékleten még csak 9,7% szénveszteséget találtunk.

  A grafittégelyek viszonylag alacsony hőmérsékleten 710-900 ºC (Sk 018-010) hőmérséklethatárok között szén vagy kokszdarába ágyazva égették ki. Amikor a próbatesteket ennek megfelelően az égetésük kezdetétől annak befejezéséig szén-dioxid gáztérben tartottuk, akkor 1000 ºC hőmérsékleten mindössze 1,5-3% C veszteséget tapasztaltunk (4. ábra II. táblázat).

 

.

 

Izzítási veszteségi értékek változása hőmérséklet függvényében. Fazekasagyag (1), pikkelyes grafit (2), fazekasagyag 20% grafittartalommal (3), fazekasagyag 20% grafittartalommal 700 ºC hőmérséklettől kezdve CO2 atmoszférában égetve (4).

 

4. ábra.

 

II. táblázat.

A grafit izzítási vesztesége (C)%

 

Égetési hőmérséklet ºC

Oxidáló atmoszférában

700 ºC hőmérséklet felett CO2 atmoszférában égetve

kezdettől CO2 atmoszférában

 

Levegőn

Cserépbe ágyazva

Cserépbe ágyazva

Cserépbe ágyazva

100

-

-

-

-

200

-

-

-

-

300

0,71

-

-

-

400

0,73

0,05

0,05

-

500

1,60

1,19

1,19

-

600

3,14

1,96

 

 

 

  Ez utóbbi igen kedvező égetési technológiát a középkori fazekasműhelyekben a nagyobb tárgyak égetésénél aligha alkalmazták, s így feltehető, hogy a cserépedények készítésénél az égetési körülményektől függően változó, némely esetben nem elhanyagolhatóan magas grafitveszteséggel kellett számolni. E körülményt az agyagmasszák grafittartalmának megállapításánál minden bizonnyal figyelembe vették a fazekasok.

  Vizsgáltuk, hogy a földben ért hatások milyen mértékben változtathatják meg a grafittartalmú cserépedények anyagi sajátosságait. E célból ismert grafittartalmú cserépmintákat autoklávos kezelésnek vetettük alá. Azt tapasztaltuk, hogy a magasnyomású és hőmérsékletű (225 ºC) gőztérben széntartalmuk 96 óra elteltével sem csökkent. E megfigyelés alapján joggal következtethetünk arra, hogy a grafittartalmú cserepek a földben ért korróziós hatások nak jól ellenálltak. A grafittartalmú kerámiai anyagokon végzett DTA-vizsgálatok rehidratációra utaló jellegzetességeket nem mutattak, ilyeneket autoklávos kezeléssel sem lehetett anyagukban előidézni. A cserepek vízfelvételét minden bizonnyal az anyaguk hidrofób tulajdonságai jelentősen megnehezítette. Az égetett agyagok rehidratációjával foglalkozó korábbi vizsgálatok valószínűvé teszik, hogy a grafitos kerámiákat a fekete színű mázatlan edényeknél általában alkalmazott égetési hőmérsékletnél jelentősen magasabban égették ki. Égetési hőmérsékletük 900 ºC alatt aligha lehetett. (12)

Vizsgálatokat végeztünk az edények grafittartalmának gyakorlati szerepével kapcsolatban. E célra változó, 5%-40% grafittartalmú, meghatározott méretű és alakú próbatesteket készítettünk. Az általunk alkalmazott pikkelyes grafit széntartalmának figyelembevételével a nyers próbatesteknek 4,2%, 8,4%, 16,8% és 33,6% C-tartalma volt. Kiégetésüket ºC hőmérsékleten N2 gázatmoszférában végeztük, széntartalmuk ezért az égetést követően is változatlan maradt.

  A középkori grafitos edények jelentős részét a főzőedények alkotják. Megvizsgáltuk, hogy mennyiben lehet az azokkal szemben támasztott követelményeket a grafitos anyagok alkalmazásával kielégíteni. A kísérleteinkhez használt fazekasagyag 900 ºC hőmérsékleten égetve még erősen nedvszívó, folyadékok tárolására alkalmatlan. Látszólagos porozitása 23,07%, vízfelvétele 13,11% volt. Ugyanaz a cserép – azonos porozitással – 16,8% széntartalommal hasonló körülmények között már vizet nem vett fel! Ennek a cserépnek 15 mm vastagságú rétege 50 mm vízoszlop nyomás alatt 48 óra elteltével is teljesen vízzárónak bizonyult. A grafittartalomtól a cserép felülete és teljes anyaga erősen hidrofób tulajdonságúvá vált. Méréseink azt mutatják, hogy a cserép porozitását a grafittartalom lényegesen nem befolyásolja. Az előbbiekben említett hidrofób tulajdonságú grafittartalmú cserép szén-tetrakloriddal jól nedvesíthető és átitatható volt.

  A cserép hidrofób tulajdonsága a grafittartalom csökkenésével megszűnik. A 4,2% C taralmú – 5% grafitot tartalmazó cserép a folyadékok tartós tárolására már nem volt alkalmas.

  Általánosan ismert a grafit jó hővezető képessége. A grafittartalmú és a grafitot nem tartalmazó cserepek eltérő hőátadását kísérletileg igazolni lehetett. A grafittartalom csökkenésével a cserepek hővezetőképessége fokozatosan kedvezőtlenebb lesz. Vizsgáltuk, hogy azonos körülmények között kísérleti edényünk 15 mm vastag cseréprétegének belső felülete a külső felület hőmérsékletét mennyi idő elteltével veszi fel. Azt tapasztaltuk, hogy a kísérleti körülmények között 105 ºC hőmérsékleten a grafitot nem tartalmazó cserép belső felülete 17 perc, a 20% grafitot tartalmazó (16,8% C tartalmú) 9,5 perc alatt vette fel. (5. ábra)

 

 

 

5. ábra.

Grafittartalmú (I) és grafitmentes (II) cserépanyagok hőátadása, idő és hőmérséklet függvényében.

 

  Az anyagok nyers és égetett állapotban – kivételektől eltekintve – a hirtelen bekövetkező hőmérsékletváltozásokkal szemben nem ellenállóak. Ennek oka a hőmérséklet hatására bekövetkező jelentős térfogatnövekedésük, hőtágulásuk. A grafitot nem tartalmazó és a grafittartalmú kerámiák térfogatváltozását 200 – 600 ºC hőmérséklethatárok között lineáris tágulásuk alapján dilatométeres vizsgálatokkal követtük méréseink eredményeit a grafitmentes cserépanyagokhoz viszonyítva adtuk meg. a tágulási együtthatót az alábbi összefüggés alapján határoztuk meg:

 

20                    ∆ l

α    = ______________

t1                 l0 (t1 – t20)

 

Az összefüggésben a l0 a próbatest hossza, ∆ l a tágulás nagysága mm-ben a (t1 – t20) hőmérsékletkülönbség mellett (III. táblázat)

 

III. táblázat.

A tágulási koeficiens (α) változása 200 – 600 ºC között

 

ºC

Agyag, nyers

Cserépedények grafittartalma (%)

0

4,2

8,4

16,8

33,6

20-200

1,44

8,044

8,044

7,466

5,166

2,355

20-300

2,950

8,492

8,492

7,757

5,535

3,042

20-400

6,257

9,663

9,252

9,252

6,400

3,294

20-500

11,204

9,700

9,483

8,941

6,895

4,175

20-600

13,017

8,917

8,917

8,024

6,775

4,568

 

A vizsgálatok kétségkívül igazolták, hogy a grafittartalom csökkenti a cserép hőtágulását és ezzel növeli a hőmérséklet ingadozásokkal szemben az ellenállóképességét. Ez utóbbi különösen a hatalmas méretű főzőedényeknél, melyek közvetlenül érintkeztek a tűzzel, elengedhetetlen volt. Kis grafittartalomnál a hatás jelentéktelen, a 16,8% C tartalmú kísérleti anyagnál azonban már gyakorlatilag is számottevő volt (6. ábra.)

 

 

Cserépanyagok dilatációja hőmérséklet függvényében. Fazekasagyag nyers- (1), ugyanaz 900 ºC-nál kiégetve (2), 16,8% C-tartalommal (3), 33,6% C-tartalommal (4).

 

6. ábra.

 

  A tárgyalt kerámiacsoporton belül előfordulnak olyan cserépedények, melyeknek pusztán a felületi rétegét alkotja grafittartalmú agyag. Az előzőkben ismertetett vizsgálatok alapján nem kétséges, hogy a e bevonatoknak ,,graftengóboknak” a főzőedényekkel kapcsolatban gyakorlati szerepe aligha lehetett. Lehetséges, hogy az edények készítőit a grafitanyag költséges volta, esetleges átmeneti hiánya késztette szükségmegoldásként az engób rétegek alkalmazására. Valószínűbb azonban, hogy megtévesztő szándékkal vitték fel a cserepek felületére a grafittartalmú agyagrétegeket, hogy azal az anyagukban is grafitot tartalmazó cserépedényekhez hasonló hatást érjenek el.

 

Jegyzetek.

1. Duma Gy.: Der Brand von ungalserten schwarzen Tonwaren in Töpferbrennöfen. Acta Ethnographica Hung. 12. 367-405.

2. Duma Gy. – Galgoczy B.: A kerámia anyagokban történő szénbeépülés és szénkiválás elméleti alapjai I. Bányászati Kutatóintézet Közleményei. 7. 1962. 205-215.

3. Duma Gy. – Galgoczy B.: A kerámia anyagokban történő szénbeépülés és szénkiválás elméleti alapjai II. Bányászati Kutatóintézet Közleményei. 8. 1963. 347 – 350..

4. Duma Gy. – Galgoczy B.: A szénbeépüléssel készült mázatlan fekete kerámiák színeinek alakulása. Építőanyag 14. 1962. 463 – 470.

5. Az ásványtani és kőzettani vizsgálatokat Ravasz Cs. Végezte.

6. Duma Gy. – Ravasz Cs.: Graphithaltige Gefässe aus Österreichs Mittelalter Archaeologia Austriaca. 59/60. 1976. 225-242.

7. Kerl, B.: Abriss der Tonwarenindustrie. Braunschweig 1871. 355-367.

8. Hecht, H.: Lehrbuch der Keramik. Wien. 1923. 174.

9. Ryschkewitsch, E.: Bayeriescher Graphit. Chemiker Zeitung 46. 1922. 1013-

10. Bucholtz, E.:Deutscher Tiegelgraphit. Berichte der Deutschen Keramischen Gesellschaft, 16. 1935. 410-

11. Müller, J.: Über die Herstellung von Graphitschmelztiegeln. Berichte der Deutschen Keramischen Gesellschaft. 16. 1935. 410-

12. Égetett agyag rehidratációja talajban. Építőanyag 25. 1973, 229 – 234. o.

 

Vissza Duma György cikkeinek listájához

 

Vissza a főoldalra