Proces wypału - spis treści
Proces wypału ceramiki kilka ‘krótkich’ uwag 🙂
Proces wypału ceramiki jest procesem kluczowym. Opis procesu wypału ceramiki jest niezbędny dla zrozumienia zjawisk zachodzących w trakcie zmiany postaci gliny z plastycznej masy do twardej skorupy.
1/ warto ogólnie wiedzieć co, w większości przypadków, dzieje się podczas wypału biskwitu i ceramiki w ogóle.
2/ Moim zdaniem, jest to wiedza niezbędna w trakcie świadomego doboru automatyki sterującej procesem wypału ponieważ automatyka powinna umożliwić różne zachowania pieca w różnych fazach procesu wypału.
3/ To jest podstawa do dalszych rozważań na temat błędów popełnianych podczas wypału a popełniamy je wszyscy ( choć niektórzy rzadziej a niektórzy częściej). Ja osobiście, często się łapię na tym, że chcę coś przyśpieszać :). Zresztą, pewnie kiedyś, o tym napiszę bo to ważne. Proces wypału ceramiki wymaga cierpliwości.
4/ Jest wprowadzeniem do analizy cudzych i tworzenia swoich własnych krzywych wypału. Jest zachętą do zrozumienia jakie korzyści może nam to dać. Dlaczego może i jest to takie ważne jeśli chcemy zajmować się ceramiką w sposób choć trochę profesjonalny. Ja takie krzywe tworzę dla każdego wypału. O tym też napiszę ponieważ to bardzo pomaga analizować błędy jak i opisać jak przebiegał proces gdy coś się super udało.
Dla tych, którzy się śpieszą:
Ważna uwaga dla tych, którzy się śpieszą!!! – proces wypału ceramiki to nie tylko faza wypału ale i równie ważna faza stygnięcia
Wypał
zakres temperatur 20 – 200 °C Woda znajdująca się w strukturach porowatych paruje. W tym zakresie temperatur istnieje niebezpieczeństw eksplozji naszych wypalanych przedmiotów w sytuacji gdy wzrost temperatury jest szybki a przedmioty wypalane nie dość suche. W tym zakresie temperatur zaleca się wentylowanie pieca ( otwór wentylacyjny otwarty )
zakres 200 – 500 °C – W tym zakresie można zwiększyć szybość wypału jednak zalecana jest dalsza wentylacja
470 – 700 °C W tym zakresie większość tzw. wody chemicznie związanej jest już usunięta. Rozpoczyna się proces termicznej dysocjacji węglanów. W tym przedziale, w zasadzie wydobywanie się gazów nie jest problemem ponieważ przepuszczalność ( jeszcze ) porowatej struktury przedmiotów wypalanych jest znaczna. Problem może powstać, gdy wykonujemy tzw. wypał jednokrotny ( wypał suchej poszkliwionej gliny bez zastosowania wcześniejszego wypału biskwitu ). Może wtedy dochodzić do tzw. pełzania szkliwa gdy szybkość wypału jest znaczna.
Uwaga!!! Punkt krytyczny
W temperaturze 573 °C dochodzi do inwersji kwarcu zawartego w glinie i szkliwie. W zakresie 550 do 600 C – dobrze jest zwolnić szybkość wypału. Proces wypału ceramiki tego nie wymaga lecz jest to raczej podyktowane wiedzą technologiczną i rozsądnym podejściem.
650 – 1000 °C – następuje proces wypalenia między innymi węgla, siarki.. resztki węglanów wydostają się w postaci gazowej. Przestają się wydobywać gazy. Otwór wentylacyjny powinien być zamknięty. W przypadku wypału jednokrotnego, szybkość wypału powinna zostać ograniczona ze względu na niebezpieczeństwo późniejszego powstawania wzdęć.
880 – 1100 °C – Proces wypału ceramiki trwa. Trwa kurczenie się gliny. Należy dążyć do względnego wyrównania temperatury w całej objętości pieca. W szczególności w ramach poszczególnych półek. Zwłaszcza gdy skurcz gliny staje się wyraźny. Następuje rozkład siarczanów zawartych w glinie. Należy umożliwić ich wydostawanie się zanim dojdzie do zeszkliwienia powierzchni. Ja sugeruję spowolnienie procesu wypału w tym zakresie temperatur. Otwory wentylacyjne pozostają zamknięte. W zakresie tych temperatur powinno się skończyć wypalanie biskwitu. Ponieważ kurczenie się gliny i jej spiek powoduje trudności w późniejszym szkliwieniu. Optymalne są temperatury w okolicach początku zakresu tj. od ok. 900 do 1000 C w zależności od potrzeb.
1030 – 1170 °C – W zależności od rodzaju gliny następuje zeszkliwienie powierzchni. Gwałtownie rośnie twardość przedmiotów. Następuje tworzenie mullitu – to taki efekt rozpadu termicznego kaolinitu – a ten to z kolei minerał zawarty w kaolinie.
1100 °C do końcowej temperatury wypału – Jeśli doszło do zewnętrznego zeszkliwienia powierzchni, resztki gazów wydostają się przez powierzchnie jeszcze niezeszkliwione ( nieoszkliwione). W miarę jak szkliwo topnieje i ‘dojrzewa’ proces wypału powinien zwolnić…
Uwaga
Proces wypału ceramiki generalnie wymaga cierpliwości. Dobrze jeśli ‘chwilowo’ przetrzymamy zawartości pieca w zakresie maksymalnej temperaturze wypału. Jest to zalecane. Ja tak robię i śmiało polecam. Co to znaczy chwilowo? To wynika z zaleceń bądź i praktyki i może w niektórych wypadkach trwać kilka godzin. Chodzi o umożliwienie wydostania się resztek gazów poprzez roztopione szkliwo. Cel? Chcemy uniknąć bąblowania i podobnych uszkodzeń powierzchni szkliwa po wystygnięciu. W tym zakresie istnieje duże ryzyko deformacji wyrobów ze względu na nierównomierne kurczenie się gliny. Dotyczy to zwłaszcza sytuacji, w których wyroby mają powierzchnie nierównej grubości bądź są ‘nieszczęśliwie’ podparte. Nacisk wyrobu na podstawki jest nierównomierny.
Stygnięcie:
Zakres od maksymalnej temperatury wypału do 750 °C – Stopione szkliwo stygnie do temperatury punktu płynięcia. Szkliwa transparentne z połyskiem mogą stygnąć szybciej. W przypadku szkliw krystalicznych konieczne jest jednak zapewnienie powolnego schładzania do temperatury ok. 900 °C dla umożliwienia wytworzenia się kryształów.
750 – 600 °C – stygnięcie musi być w miarę powolne celem zachowania równomiernej temperatury w piecu do czasu ponownego przejścia punktu inwersji kwarcu (573 °C). Szkliwo zaczyna twardnieć i zaczyna być ściskane przez stygnącą masę wyrobu. Otwór wentylacyjny powinien być zamknięty.
600 – 500 °C – jeszcze wolniejsze stygnięcie do czasu ponownego przejścia punktu inwersji kwarcu (573 °C).
500 – 150 °C – Bardzo wolne stygnięcie do temp 225 °C ( temperatura inwersji krystobalitu ) jeśli zawarty w wyrobie. Małe ryzyko uszkodzenia podczas stygnięcia w tym zakresie.
Podsumowanie
I to w zasadzie mógłby być koniec posta opisującego proces wypału ceramiki gdyby nie fakt, że to dopiero początek tematu rzeki…. 🙂
Jak zwykle namawiamy do zapoznania się z pozostałymi artykułami na stronie ceramicznawyspa.pl
Kilka zdań o przemysłowym wypale ceramiki tutaj
Informacje na temat poszczególnych etapów cyklu oparte o opisy wg : Harry Fraser – Ceramic Faults and their remedies -A&C Black Publishers Ltd. Second Edition 2005
Proces wypału ceramiki to jeden z głównych procesów powstawania gotowego wyrobu. Waarto go dobrze poznać. Jeśli ten artykuł był ciekawy lub w czymś pomógł zachęcamy do wsparcia naszego przedsięwzięcia. Tworzymy miejsce gdzie będziemy mogli przekazywać nie tylko naszą wiedzę ale i doświadczenie.