Spis treści
Wstęp
Dawno nie pisałem. Przyszedł mi jednak do głowy pewien pomysł na temat do „popisania” o szkliwieniu. Dość często, osoby zajmujące się ceramiką rozmawiają sobie o szkliwieniu. Dużo częściej rozmawiają jednak o problemach ze szkliwieniem. Wymieniają się informacjami o niespodziewanych, niekorzystnych rezultatach szkliwienia, błędach i udzielają sobie wzajemnie rad. Często te rady są niezwykle cenne. Czasem takie sobie. Niekiedy błędne. Sam nie jestem jeszcze mistrzem w tym zakresie ( do tego potrzeba naprawdę olbrzymiego doświadczenia ) ale… tym co wiem chętnie się podzielę. Może komuś się przyda.
Podstawy
Bardzo często wymieniając się poradami lub doświadczeniami używamy pewnych słów, które aczkolwiek w potocznym znaczeniu są względnie zrozumiałe to jednak trochę „zaciemniają” obraz i utrudniają zrozumienie zasad. Mówimy na przykład: „…szkliwo się zbiegło bo miało za dużą gęstość …”, „ szkliwo się nie trzymało bo nie miało odpowiedniej lepkości”, itp. Często, większość z nas na pytanie co jest bardziej gęste ( czyli ma większą gęstość ) olej czy woda odpowie automatycznie olej! Każdy wie przecież, że woda nie jest gęsta…. I tu tkwi problem. Woda jest bardziej gęsta ok.1000 kg/m3 !!! ( ma większą gęstość ) niż olej (800-950 kg/m3)!!!. Jeśli chodzi o lepkość sprawa już nie jest taka skomplikowana ( z olejem i wodą ) ponieważ olej rzeczywiście ma większą lepkość. Jednak rodzi się pytanie, czy podczas szkliwienia rzeczywiście chodzi nam o lepkość. Czasem tak – przeważnie nie!!! To o co chodzi?
Jest kilka parametrów, które określają parametry szkliw mających wpływ na szkliwienie czerepów ceramicznych. Postaram się kilka przybliżyć. W kolejnym artykule postaram się przybliżyć sposoby modyfikowania parametrów szkliwa. Piszę to już na początku aby ktoś kto tego będzie tu szukał nie czuł się zawiedziony. Tutaj tego prawie nie będzie.
O szkliwieniu..
O szkliwieniu słów kilka…Co to w ogóle jest szkliwo ( …to w stanie przed wypałem – to czym szkliwimy)? Ktoś powie głupie pytanie!!! Wiadomo to taki proszek rozpuszczony w wodzie … i tyle!!! I tu znowu ( paradoks ?) – szkliwo ( ten proszek) w gigantycznej większości się w wodzie nie rozpuszcza!!! Nie tworzy roztworu tak jak sól czy cukier. To co się tworzy to zawiesina koloidalna, koloid – czyli niejednorodna mieszanina, tworząca układ dwóch lub więcej substancji, w którym kilka z nich jest rozproszonych w fazie rozpraszającej.” Co to znaczy, że niejednorodna? – taka „w której poszczególne składniki, mimo że zmieszane, położone są w odrębnych obszarach, które można rozróżnić w skali mikroskopowej”
Parametry
Gęstość
Czepność ( zwana błędnie lepkością)
gęstość szkliwa jest oczywiście ważnym parametrem ale nie jest parametrem krytycznym. Pominę tu opisy wpływu gęstości bo często przy szkliwieniu nie ma to znaczenia. Na masy lejne tak! Na szkliwienie – umiarkowanie.
Język polski w tym zakresie jest mało precyzyjny. To co nas w procesie szkliwienia interesuje to tzw. czepność!!! Np. w takim języku angielskim są osobne nazwy – lepkość – viscosity, czepność – adhesiveness. Nas w procesie szkliwienia interesuje jak nasze szkliwo czepi się biskwitu. Jak się do niego przyklei. Należy pamiętać również, iż czepność ( kleistość ) nie zawsze jest bezpośrednio związana z gęstością. Z łatwością można sobie wyobrazić lub przypomnieć np. kleje, które nie są gęste a są bardzo lepkie i odwrotnie…
Napięcie powierzchniowe!!!
Co to takiego? …oczywiście tylko dla tych, którzy tego nie wiedzą 🙂 Za wikipedia:
“Napięcie powierzchniowe – zjawisko fizyczne występujące na styku powierzchni cieczy z ciałem stałym, gazem lub inną cieczą, dzięki któremu powierzchnia ta zachowuje się jak sprężysta błona.”
„Przyczyną istnienia napięcia powierzchniowego są siły przyciągania pomiędzy molekułami cieczy. Napięcie powierzchniowe na granicy dwóch faz termodynamicznych (np. dwóch niemieszających się ze sobą cieczy) nazywane jest również napięciem międzyfazowym. Wysokie napięcie powierzchniowe na granicy faz A i B oznacza, że siły spójności (kohezji) wewnątrz faz A-A i B-B są większe niż siły przylegania (adhezji) na granicy faz A-B[1].”
No i mamy problem.. jakaś adhezja, jakaś kohezja…
Znowu za wikipedią:
“Adhezja (łac. adhaesio – przyleganie)
– łączenie się ze sobą powierzchniowych warstw ciał fizycznych lub faz (stałych lub ciekłych). (…) Adhezja wynika z oddziaływań międzycząsteczkowych stykających się substancji. Granicznym przypadkiem odróżniającym adhezję od reakcji chemicznej jest powstanie w łączonej warstwie nietrwałych wiązań chemicznych. “
Właściwości
Hydrofobowość (gr. hydro – woda, phobos – strach)
– skłonność cząsteczek chemicznych do odpychania od siebie cząsteczek wody. W ujęciu makroskopowym hydrofobowość to właściwość powierzchni materiału polegająca na niezwilżalności przez wodę.
Hydrofilowość (wodolubność)
skłonność cząsteczek chemicznych do łączenia się z wodą. Hydrofilowe są zwykle cząsteczki, które mają duży moment dipolowy jako całość (są polarne) lub mają grupy funkcyjne o dużym momencie dipolowym. Łatwa zwilżalność.
Po co te definicje? Otóż, jeśli już ktoś dobrnął do tego miejsca ( moje gratulacje ), to postaram się to wyjaśnić.
Proces szkliwienia – nakładanie szkliwa
Miałem pisać o szkliwieniu….Tworząc szkliwo – ten wyżej opisany koloid, należy doprowadzić do jego właściwego “przylgnięcia” do ścianek biskwitu. Na tym etapie możemy wyobrazić sobie już pierwsze błędy, które możemy popełnić szkliwiąc naszą pracę. Szkliwo jako koloid wodny słabo lub wcale nie będzie chciał przylgnąć do powierzchni hydrofobowych. Zanieczyszczonych substancjami hydrofobowymi (np. duża grupa krzemianów, niektóre tlenki, kurz, tłuszcze itd.) Nie ma dobrego przylegania – pojawiają się wady powierzchni szkliwa po wypale. Biskwit należy oczyścić, najlepiej wymyć przed szkliwieniem!!!
Proces suszenia poszkliwionego biskwitu
( pokrytego szkliwem przed wypałem ).
W zasadzie można by uznać, iż gdy szkliwo wyschnie nie mamy już koloidu. I prawda to i nie… Mamy teraz do czynienia z tzw. areożelem 🙂 – układem, w którym ośrodkiem rozpraszającym jest ciało stałe a rozpraszanym powietrze i/lub para wodna. Ale dość okropieństw… Najważniejsze aby teraz nie uszkodzić tej struktury, gdyż każdy odprysk to wada szkliwienia. Prawdą jest, iż roztopione szkliwo może się rozpłynąć i wadę zniwelować. Może… ale nie musi….
Proces wypału
Jeżeli osiągnęliśmy już stan, w którym wyschnięte szkliwo dobrze przylega do biskwitu można rozpocząć wypał. Osiągamy temperaturę powyżej 700-800 C. Szkliwo rozpoczyna proces upłynniania. To na co należy zwrócić uwagę to fakt, że roztopione szkliwo to też koloid!. W początkowej fazie szkliwo jest koloidem cząstek stałych, substancji topniejących w wyższych temperaturach ( tych, które jeszcze nie uległy stopieniu ) w płynnej masie substancji, które już stopieniu uległy!!! Warto pamiętać, że tak właśnie przebiega proces szczególnie w przypadku kompozycji własnych szkliw. Niewłaściwe bowiem dobranie temperatur topnienia składników szkliwa może spowodować jego płynięcie w niewłaściwym przedziale temperatur.
Napięcie powierzchniowe szkliwa
Kolejnym aspektem jest napięcie powierzchniowe stopionego szkliwa i wynikające z niego zdolności zwilżania biskwitu ( zarówno powierzchni jak i mikroporów ). Niższe napięcie powierzchniowe szkliwa umożliwia wnikanie ciekłego, roztopionego szkliwa w strukturę biskwitu i zwiększa odporność czerepu po wypale. Duże napięcie powierzchniowe roztopionego szkliwa może prowadzić i często prowadzi do powstania efektu zbiegania się szkliwa. Objawia się to efektem odsłaniania się „nie poszkliwionej” powierzchni czerepu. Taki efekt jest wynikiem tego, że siły wzajemnego przyciągania się cząsteczek szkliwa są większe niż siły kohezji szkliwo-powłoka szkliwiona. To dokładnie jak efekt zbiegania się kropel oleju na wilgotnej powierzchni. Jeszcze nikomu nie udało się „rozpuścić” oleju w wodzie przez rozcieńczanie ( dolewanie wody). Dopiero dodanie płynu do naczyń ( obniżenie napięcia powierzchniowego) powoduje, że tłuszcz zaczyna się „mieszać” z wodą. To ten sam mechanizm.
.
Podsumowując
Ponieważ nie chcę nikogo zabić tym artykułem o szkliwieniu – powiem krótko. Są sposoby na zmianę, zwiększanie, zmniejszenie: gęstości, czepności (kleistości), napięcia powierzchniowego i innych parametrów szkliw celem poprawy efektu szkliwienia. Każdy ( lub prawie każdy ) słyszał lub/i stosował różne sztuczki: pehatine 209, boraks, szkło wodne, sól epsom itp. itd. Trzeba tylko wiedzieć co, kiedy, po co i jak…… Oczywiście ze szkliwami jest związana ogromna ilość zagadnień: dobieranie szkliw do gliny, dobieranie skurczów, kraklowanie/ harysowanie, pękanie, gazowanie, zanieczyszczenia, flokulacja, deflokulacja itd…
…ale to już w kolejnych odcinkach o szkliwieniu.