Vypalování hlíny: technologie, pravidla, teplotní podmínky a typy – ShoppingSamara

Hlína je tvárný materiál, úrodná půda pro experimentování a vytváření různých dekorací a výtvorů. Aby výsledné produkty sloužily co nejdéle a neztratily svůj tvar, je nutné je po zaschnutí vypálit. Proces není jednoduchý, zahrnuje dodržování určitých pravidel a zohlednění mnoha detailů. Výsledek však stojí za to: výrobek bude mít dlouhou životnost, nebude se deformovat ani hroutit. Tento článek je věnován pálení výrobků z hlíny. Čtěte dále a dozvíte se o vlastnostech technologie, jejích typech, pravidlech a teplotních podmínkách.

Složení surovin

Jíl je heterogenní, množství nečistot v něm se liší. V závislosti na jejich procentuálním zastoupení se volí určitý typ výpalu a teplotní režim. Přírodní suroviny obsahují písek a čím méně, tím nižší by měla být teplota.

Kompozice by neměla obsahovat cizí kameny nebo vzduch. Vzhledem k tomu, že hustota těchto prvků se liší od hustoty základního materiálu, snášejí teplotu odlišně: mění své vlastnosti a roztahují se různou rychlostí. V některých případech to může vést k explozi produktu. Barva přírodní hlíny je ovlivněna přítomností určitých prvků ve složení. Takže se zbarví do červena kvůli vysokému obsahu mědi. Doba vypalování hlíny se liší v závislosti na složení.

Trénink

Před zahájením postupu musí být produkt důkladně vysušen. Předsušení se provádí bez použití topných zařízení a bez přímého slunečního záření na povrch. Nejlepší možností je tmavé, suché místo, které udržuje průměrnou pokojovou teplotu. Je důležité, aby sušení probíhalo rovnoměrně. V opačném případě se na povrchu objeví praskliny a třísky. Proces trvá až týden v závislosti na objemu výsledného produktu. Pokud není zcela zaschlý, mohou se po vypálení tvořit vady.

Neexistuje nic takového jako „přesušení“ jílu.

Po přípravě je nutné zkontrolovat, zda se na povrchu nevytvořily trhliny. Lze je odstranit pomocí tekuté hlíny, ale tím se nevyloučí riziko, že se výrobek v peci zdeformuje.

Poslední fází přípravy je broušení, které uvádí produkt do dokonalého stavu. Hlavním nástrojem je brusný papír. S jeho pomocí se eliminují různé nerovnosti, hrbolky, otisky prstů.

Je důležité, aby se:

1. Vlastnosti hlíny se během vypalování mění, takže po dokončení tohoto procesu nebude možné změnit tvar výrobku.
2. Po vysušení se výrobky deformují a zmenšují se.
3. Pokud se pálení hlíny provádí doma, musí být místnost větrána. Pod vlivem teploty se uvolňují různé organické sloučeniny. Některé látky mají nepříjemný zápach a mohou být toxické.

Technologie vypalování hlíny

Proces probíhá v jedné nebo více fázích. Nejoblíbenější schéma je dvoustupňové. Zahrnuje dva po sobě jdoucí procesy vypalování.

Mezistupeň (likvidace) Výrobek vstupuje do pece bez glazury a dekorace (s výjimkou engoby a vzorů vyrobených z barevné hlíny). Po postupu se získá tzv. polotovar, šrot. Volba teplotního režimu by měla být provedena tak, aby bylo dosaženo rovnováhy dvou faktorů:

• produkt získal určitou pevnost a všechny plynné látky se z kompozice odpařily. K tomu dochází v důsledku dokončení speciálních fyzikálních a chemických procesů;
• povrchová pórovitost by neměla být zcela odstraněna. Materiál musí být schopen absorbovat určitou vlhkost, aby na něj mohly být aplikovány glazury a vzory.

Výpal vodou (druhý stupeň) se provádí po nanesení glazury na výrobek a vytvoření dekoru. Teplotní režim je dán požadavky na použité materiály: barva, glazura a další.

Druhy dvoustupňového odpalu

1. Porcelánový diagram. Základní princip: teplota trouby během druhé fáze by měla být vyšší než během první. Toto schéma usnadňuje zdobení po nepříliš intenzivním prvním vypalování. Teplota výpalu hlíny je nastavena na cca 800-1000°C. Pokud se na výrobku objeví praskliny, lze je snadno identifikovat podle charakteristického zvuku po poklepání a odstranit. Zasklení je mnohem jednodušší ve srovnání s možností v jednom kroku. Výrobek získává své hlavní vlastnosti (pevnost, trvanlivost, odolnost proti vlhkosti) po dekoraci, během druhé fáze. Tato technologie se používá pro porcelán.
2. Fajánsový diagram. Hlavním principem je, že druhý (zavlažovací) stupeň probíhá při nižších teplotách než první. Používá se, pokud po intenzivním vypalování zůstává struktura materiálu porézní nebo pokud glazura vyžaduje nízkou teplotu. Používá se pro kameninové výrobky: hlína ve svém složení má vysokou žáruvzdornost. Teplotní rozsah – 1200-1250°C. Druhá fáze nemá žádná omezení teploty: její hodnota je dána vlastnostmi glazury a barvy.

Následné etapy se provádějí v případech, kdy je nutné zajistit dekor. Trvají kratší dobu, na rozdíl od dvou předchozích fází, a provádějí se při nižších teplotách.

Střelba v jedné fázi

• přínosné z ekonomického hlediska;
• zahrnuje použití menšího množství zdrojů.

• důkladnější přístup k dekoraci: vzhledem k tomu, že povrch není dostatečně pevný, musíte být opatrnější;
• Zasklení jednoduchým máčením je prakticky vyloučeno. A tato metoda je považována za nejjednodušší a nejziskovější;
• Pro fixaci glazury je nutné použít speciální přísady.

Tato metoda je vhodná v případech, kdy:

• zdlouhavá a pracná dekorace není nutná;
• výroba stanoví procento vadných jednotek;
• glazura je vysokoteplotní a její doba tání se rovná době spékání jílu;
• lze-li část lazury nanášet nástřikem.

Proces vypalování probíhá v několika fázích:

1. 25-200°C – produkt se postupně a pomalu zahřívá, voda mezi vrstvami se odpařuje. Toto je orientační fáze: v tomto okamžiku můžete vidět, zda nedošlo k chybám při výrobě a předsušení. Pokud došlo k chybám, objeví se na povrchu bubliny, nepravidelnosti a praskliny. Důležité je, aby se pec roztápěla rovnoměrně a teplota nestoupala příliš rychle nebo naopak pomalu. Optimální rychlost je 70-100°C za hodinu.
2. 200-400°C – v této fázi by se měla veškerá voda ve vrstvách zcela odpařit a měla by být odstraněna většina organických sloučenin. Optimální rychlost nárůstu teploty je 100 °C za hodinu. Jakmile teplota dosáhne 400°C, je nutné udělat dvacetiminutovou přestávku, aby se odstranily všechny plyny a teplota uvnitř trouby se ustálila.
3. Až 600°C – uvolňuje se voda, která se dostává do krystalické mřížky minerálů v jílu. Rychlost nárůstu teploty by neměla překročit 100°C. Po dosažení úrovně 600°C byste si měli dát půlhodinovou pauzu.
4. 600-800°C – teplota by se měla zvyšovat intenzivněji než obvykle – o 140-150°C za hodinu. Jde o přechodné období, kdy se staré struktury již zhroutily a nové se ještě nestihly vytvořit. Materiál je při této teplotě nejméně odolný.
5. 800-1000°C – začátek procesu slinování a tvorby keramických sloučenin. Jílové minerály se již nerozkládají, ale začínají interagovat s jinými prvky a vytvářet nové vazby. Dochází k difúzi struktur – chemickému procesu doprovázenému uvolňováním plynných látek. Rychlost vypalování by neměla překročit rozsah 75-100°C.
6. K ochlazení keramiky dochází nejčastěji přirozeně po vypnutí pece. Neměli byste ji otevírat, pouštět dovnitř chladnější vzduch – rovnoměrnost chlazení je narušena.

Metody střelby

1. Muflová pec vybavená speciálním mechanismem, který reguluje teplotu uvnitř. Často mají speciální programy pro různé druhy střelby.
2. Ohniště/neelektrický vařič. Výrobek by měl být umístěn do nádoby s pískem a poté do ohně: tímto způsobem je minimalizován účinek náhlého zahřátí.
3. Vypalování hlíny doma pomocí plynové nebo elektrické trouby. Nejnebezpečnější metoda. Je třeba nalít říční písek do litinové pánve, poté položit potřebný produkt a zakrýt ho pánví nebo hliněným hrncem. Je důležité sledovat proces a pravidelně větrat místnost.

Pokud potřebujete hrnčířské vybavení, doporučujeme vám kontaktovat internetový obchod Manufaktura Kolokol.

Vypalování je proces přeměny hlíny na keramiku. Nepálená hlína, bez ohledu na to, jak dobře vysychá, je jen křehká směs minerálů. Během procesu výpalu dochází k řadě fyzikálních a chemických změn, po kterých se hlína mění na voděodolnou odolnou keramiku a prášková glazura se stává homogenním sklem.

V závislosti na materiálu a typu výpalu se maximální teplota pohybuje od 850 do 1400 stupňů, od nízkoteplotního výpalu po vysokoteplotní výpal. Spalování se také liší v atmosféře: oxidační (v kyslíkovém prostředí) a redukční (spalování s nedostatkem kyslíku).

Pece

Pece lze rozdělit do několika typů: elektrické, plynové a dřevěné. V soukromých dílnách a malých průmyslových odvětvích se obvykle používají elektrické pece. Taková kamna, na rozdíl od plynových a dřevěných, nevyžadují palivo; K jejich provozu potřebujete pouze připojení k elektrické síti. Proces vypalování je řízen programátorem a termočlánkem, který řídí teplotu v komoře pece. Střelba tedy nevyžaduje přímou přítomnost velitele. Výpal v elektrických pecích však může probíhat pouze v oxidační atmosféře.

Teplota výpalu keramiky závisí na vlastnostech keramické hmoty a aktuálním úkolu mistra.

Druhy střelby

Nejprve se provede první (odpadní) výpal, poté druhý (zalévá se) a v případě potřeby se přidá třetí, dekorativní výpal (výpal lustrů, obtisků, přeglazurových barev). V některých případech se odpad a lití spojí a provede se jediný výpal, včetně procesů obou fází výroby.

Režim vypalování závisí na vlastnostech hmoty, fázi výroby a nuancích kombinací s jinými materiály a je sestavován podle procesů probíhajících v každé fázi vypalování.

Keramický výrobek prochází jedním až třemi výpaly, v některých případech více.

Spalování šrotu

První (recyklační) výpal probíhá zpravidla při nižších teplotách (pokud není použito schéma fajánsového výpalu) a stačí na něj 900-1000 stupňů. Úkolem prvního výpalu je přeměnit hlínu na odolný střep, který se nebojí vody, ale přesto je dostatečně porézní pro snadné natírání glazurami.

Etapy spalování odpadu

1. Sušení. Začíná ještě před vypálením, při pokojové teplotě, a trvá zhruba do 200 stupňů, kdy je z keramické hmoty konečně odstraněna veškerá fyzikálně vázaná voda. V této fázi by mělo být zahřívání pomalé, aby voda náhle přeměněná na páru produkt neroztrhla. Doporučená rychlost zisku je 75-100 stupňů za hodinu.
2. Při teplotě 300-400 stupňů začíná organická hmota vyhořet. Patří mezi ně přírodní inkluze a různé přísady do hmoty. K úplnému spálení organických nečistot je zapotřebí dostatečné množství kyslíku a času, takže zátky v této fázi musí být otevřené a rychlost ohřevu by neměla překročit 100 stupňů za hodinu. Nedostatek kyslíku nebo příliš rychlý průchod tímto teplotním rozsahem je zatížen typem defektu zvaného „černé jádro“: v tloušťce hmoty zůstává vrstva nespálené černé organické hmoty.
3. V rozmezí 350-600 stupňů se odstraňuje chemicky vázaná voda. Jedná se o vodu, která je součástí minerálů na molekulární úrovni. Proces je nevratný a po konečné dehydrataci již nelze produkt zpracovat zpět na plastickou hlínu. V této fázi je střep velmi křehká hmota, protože procesy vitrifikace ještě nezačaly, ale materiál zcela ztratil svou plasticitu.
4. Při teplotě 573 stupňů dochází k polymorfní přeměně křemene: alfa křemen se mění v beta křemen. Tato přeměna je doprovázena mírným zvětšením objemu krystalů. Ale protože je střep v této fázi stále měkký a volný, v materiálu je mnoho pórů, dochází k této změně objemu bezbolestně. Na rozdíl od pevně zakořeněného mýtu není držení při této teplotě při vypalování šrotu nutné.
5. Od 850 stupňů a výše začíná rozklad uhličitanů a barevných oxidů s uvolňováním oxidu uhličitého. Je také důležité projít touto fází pomalu, aby byl střep zcela zkarbonován a tyto procesy nepokračovaly při litém výpalu a způsobovaly vady glazury.
6. Po dokončení odstraňování chemicky vázané vody a při rozkladu uhličitanů se střep začíná slinovat a blíží se do stavu podobnému kameni. Ve hmotě střepu se vytvoří skelná fáze, která dodává výrobku pevnost. Čím více skleněné fáze, tím větší je smrštění hmoty a menší poréznost.

Nalitá palba

Úkolem druhého, litého, výpalu je natavit a zafixovat glazuru na střepu a u vysokoteplotních materiálů vypálit hmotu na optimální sintr.

U nízkoteplotních materiálů se tavení a lití často provádí při téměř stejné teplotě ve hmotě kromě toho, že se roztavená glazura dostane do kontaktu s hmotou hmoty a vytvoří se mezivrstva.

Středoteplotní a vysokoteplotní hmoty, jejichž odpad je vypalován při nižších teplotách než litý, se dále smršťuje, mění se hustota střepu, barva, lesk. Vzhledem k velkému množství skleněné fáze jsou takové hmoty náchylnější k vodítku.

Glazura se začne aktivně tavit zpravidla při posledních sto stupních, ale některé procesy mohou začít již při 600 stupních. To závisí na tom, zda je glazura fritovaná nebo syrová, a na přísadách, které jsou v ní obsaženy. Nalitý výpal musí být strukturovaný tak, aby hmota získala své optimální deklarované vlastnosti, vyhořela, ale nezačala se deformovat a glazura vyzrála: to znamená, že se úplně roztaví a rozteče po střepu a vytvoří hladký, jednolitý povrch s texturu deklarovanou výrobcem.

Při výpalu glazury také dochází k různým fyzikálním a chemickým přeměnám doprovázeným uvolňováním plynů, které při špatné volbě režimu výpalu mohou vést k defektům: dírkám a bublinám.

Pro zkrácení výrobního cyklu a úsporu elektrické energie lze použít jednorázový výpal. Režim takového výpalu by měl zahrnovat všechny fáze pálení a lití a glazura by v ideálním případě měla začít tát po provzdušnění všech složek hmoty.

Dekorativní vypalování

Po druhém výpalu glazurou je často zapotřebí třetí, dekorativní výpal k zafixování přípravy zlata a jiných kovů nebo přeglazurových barev. Takové výpaly se zpravidla provádějí při mnohem nižších teplotách, v rozmezí 700-800 stupňů. Volba konečné teploty závisí jak na dekoračních materiálech (u barev), tak na teplotě, při které začne glazura měknout (u lustrů).

U přeglazurových barev lze provést několik po sobě jdoucích výpalů, počínaje nejvyšší teplotou: teplotní rozsah jednotlivých nátěrů může být velmi úzký a nebude možné vypálit všechny barvy najednou. Vypalovací atmosféra (přísně oxidační) a dobré proudění kyslíku jsou velmi důležité: za prvé je to nezbytné pro vyhoření organické hmoty a za druhé, některé barvy (například na selen-kadmiovém pigmentu) jsou velmi citlivé na obě prostředí a nedopalování/přepalování .

Lustry jsou organické laky obsahující sloučeniny kovů: zlato, platinu, palladium a další. Pro lustrové vypalování je důležité i dobré proudění kyslíku, aby organická složka vyhořela a zůstala jen tenká vrstva kovu nebo oxidu kovu.

Nárůst teploty při hoření organické základny lustru (až 400 stupňů) musí být pomalý, jinak hrozí odlepení a/nebo špatná fixace materiálu. Doporučená rychlost nárůstu teploty není vyšší než 100 stupňů za hodinu.

Článek připravila technologka ceramistam.ru Alexandra Zolotareva.