Jak temperatura zmienia glinę

Robert Couse-Baker / Flickr

Gdy piec rozpala się i ochładza, zmiany temperatury powodują głębokie zmiany w glinie. Glina przechodzi z tej miękkiej, całkowicie kruchej substancji w twardą jak skała, nieprzepuszczalną dla wody, wiatru i czasu. Zmiana jest niemal mistyczna w swojej całkowitej metamorfozie i można ją uznać za taką, gdyby nie była tak powszechna.

• Suszenie atmosferyczne

  Kiedy ceramika jest umieszczana w piecu, prawie zawsze jest sucha do kości. Jednak nadal pozostaje uwięziona woda w przestrzeniach między cząstkami gliny.

  Gdy glina jest powoli podgrzewana, woda wyparowuje z gliny. Jeśli glina zostanie podgrzana zbyt szybko, woda zamieni się w parę bezpośrednio w glinianym korpusie, rozszerzając się z efektem wybuchowym na doniczce.

  Do czasu osiągnięcia temperatury wrzenia wody (212 F i 100 C na poziomie morza) cała woda atmosferyczna powinna wyparować z glinianego korpusu. Spowoduje to zagęszczenie gliny i minimalny skurcz.

• Spalić węgiel i siarkę

  Wszystkie gliny zawierają pewną ilość węgla, materiałów organicznych i siarki. Spalają się między 572 F a 1470 F (300 C i 800 C). Jeśli z jakiegoś powodu - na przykład słabej wentylacji w piecu - nie będą one w stanie wypalić się z glinianego korpusu, nastąpi korozja węglowa. To znacznie osłabi gliniane ciało.

• Chemicznie połączona woda jest odprowadzana

  Glinę można scharakteryzować jako jedną cząsteczkę tlenku glinu i dwie cząsteczki krzemionki związane z dwiema cząsteczkami wody. Nawet po zniknięciu wody atmosferycznej glina nadal zawiera około 14 procent masy chemicznie związanej wody. Doniczka będzie znacznie lżejsza, ale bez fizycznego skurczu.

  To chemicznie połączone wiązanie wody rozpuszcza się po podgrzaniu. Nakładając się na wypalony węgiel i siarkę, chemicznie związana woda ucieka z glinianego korpusu między 660 F a 1470 F (350 C i 800 C). Jeśli woda nagrzeje się zbyt szybko, ponownie może spowodować wybuchowe wytwarzanie pary wewnątrz glinianego korpusu. Z powodu tych wszystkich zmian (i więcej) harmonogram strzelania musi pozwalać na powolne gromadzenie się ciepła.

• Występuje inwersja kwarcu

  Garncarze nazywają to krzemionką, ale tlenek krzemionki jest również znany jako kwarc. Kwarc ma krystaliczną strukturę, która zmienia się w określonych temperaturach. Te zmiany są znane jako inwersje. Jedna taka inwersja zachodzi przy 1060 F (573 ° C).

  Zmiana struktury krystalicznej spowoduje wzrost wielkości ceramiki o 2 procent podczas ogrzewania i utratę tych 2 procent w miarę stygnięcia. Podczas inwersji kwarcu wyroby są delikatne, a temperatura pieca musi być powoli podnoszona (a następnie chłodzona) przez zmianę.

• Spiekanie

  Zanim tlenki szklarskie zaczną się topić, cząsteczki gliny już się przylegają. Począwszy od około 1650 F (900 C), cząstki gliny zaczynają się stapiać. Ten proces cementowania nazywa się spiekaniem. Po spiekaniu ceramiki nie jest ona już naprawdę gliną, lecz stała się materiałem ceramicznym.

  Wypiek bisque odbywa się zwykle w temperaturze około 1730 F (945 C) po spieczeniu wyrobu, ale nadal jest porowaty i jeszcze nie zeszklony. Dzięki temu mokre, surowe szkliwa przylegają do ceramiki bez rozpadu.

• Witryfikacja i dojrzałość

  Dojrzewanie glinianego ciała jest równowagą między zeszkleniem ciała w celu uzyskania twardości i trwałości, a tak dużym zeszkleniem, że naczynia zaczynają się deformować, opadać, a nawet kałuża na półce pieca.

  Witryfikacja jest procesem stopniowym, podczas którego najłatwiej topią się materiały; Rozpuszczają się i wypełniają przestrzenie między bardziej ogniotrwałymi cząsteczkami. Stopione materiały sprzyjają dalszemu topieniu, a także zagęszczaniu i wzmacnianiu glinianego korpusu.

  Na tym etapie powstaje również mulit (krzemian glinu). Są to długie, przypominające igły kryształy, które działają jak spoiwa, wiążąc i wzmacniając jeszcze bardziej glinę.

• Temperatury dojrzewania

  Temperatura wypalania gliny robi ogromną różnicę. Glina wypalana w jednej temperaturze może być miękka i porowata, podczas gdy ta sama glina wypalana w wyższej temperaturze może być twarda i nieprzepuszczalna.

  Należy również pamiętać, że różne gliny dojrzewają w różnych temperaturach, w zależności od ich składu. Czerwona ceramika zawiera dużą ilość żelaza, które działa jak topnik. Korpus z gliny ceramicznej może strzelać do dojrzałości w temperaturze około 1830 F (1000 C) i może topić się w temperaturze 2280 F (1250 C). Z drugiej strony porcelanowy korpus wykonany z czystego kaolinu może nie dojrzeć do około 2500 F (1390 C) i nie stopić się do ponad 3270 F (1800 C).

• Podczas chłodzenia

  Jest jeszcze jedno wydarzenie, przez które glina przechodzi podczas stygnięcia. Jest to nagły skurcz krystobalitu - krystalicznej formy krzemionki - gdy stygnie ona powyżej 420 F (220 ° C). Cristobalite znajduje się we wszystkich ciałach glinianych, dlatego należy ostrożnie schładzać piec, gdy ten przechodzi przez tę krytyczną temperaturę. W przeciwnym razie w doniczkach pojawią się pęknięcia.