Kdy můžete pec po vypálení otevřít?

Zdravím všechny amatéry i profesionály keramiky a ty, kteří teprve dělají první krůčky k pochopení tohoto řemesla!

Ve své profesní praxi jsem se často setkával s problémem střelby. Často nerozumí principům a významu této technologické operace a nepřikládá jí velkou důležitost. Více než jednou jsem „šlápl na hrábě“ a co je nejhorší, na dětské hrábě))).

A pokud vy, kteří nyní čtete tento článek, „tvůrci“ a „virtuosové“ keramického umění, nechcete dělat stejné chyby, doporučuji dočíst tento článek až do konce a dát like a zanechat komentář.

Stojí za zmínku, že všechna doporučení, která budou uvedena v tomto článku, se týkají vypalování v elektrických muflových pecích. Dnes v Rusku (myšleno malé výrobní dílny a školicí střediska) je to nejběžnější typ pece.

1. 1. Vkládání (nastavení) výrobků do pece.

Vkládání do trouby musí být provedeno tak, aby se maximálně využil prostor v komoře trouby. K tomu je možné předem umístit produkty na speciální stůl. V tomto případě snadno určíte výšku a počet protipožárních regálů potřebných k podepření přírub (požárních polic).

Upozorňuji, že při prvním použití je nutné lopatky natřít kaolinem (suchý kaolinový prášek zředit vodou a police potáhnout štětcem), prodlouží se tím životnost armatur kamen.

Hustota neglazovaných výrobků je větší než u glazovaných výrobků.

Těžší předměty by měly být umístěny směrem dolů a lehčí by měly být umístěny výše.

Během vypalování se mohou neglazované kusy vzájemně dotýkat. Můžete také stohovat jeden produkt na druhý.

Dlaždice se instalují na okraj nebo na sebe, pokud mají silný střep. Je lepší vypalovat velké ploché a silnostěnné mísy, které jsou vypalovány dnem vzhůru na žáruvzdorné polici, a tenké malé misky – také dnem vzhůru, ale na speciálních syrových kotoučích (bombách), aby nedošlo ani k nepatrné deformaci po obvodu.

Výrobky v peci musí být instalovány ve vzdálenosti nejméně 2-3 cm od spirál nebo stěn muflové pece. Jejich umístění příliš blízko může způsobit jejich deformaci. Stejné pravidlo platí pro umístění produktů v blízkosti termočlánku. TERMOČLÁNEK NEZAKRÝVEJTE.

Glazované výrobky se umisťují v dostatečné vzdálenosti od sebe, aby se při výpalu nedotýkaly navzájem, se stěnami pece, se spirálami a nelepily se na lopatky (výrobky je lepší instalovat na speciální stojany).

Zpočátku se teplota vypalování zvyšuje pomalu. V prvních dvou až třech hodinách dochází k procesu „vysychání“, odpařování fyzikálně vázané vody. Snaží se nezvyšovat teplotu trouby nad 150-200°C, dokud vlhkost nezmizí. V tomto případě musí být technologické otvory v peci otevřené, aby jimi mohla unikat vlhkost.

Krok 1: 1-1,5 hodiny do teploty 150-200°C s expozicí od 30 minut do 1 hodiny.

Po předehřátí můžete rychle zvýšit teplotu na 300-500°C. Při dosažení teploty 600°C je však třeba dávat pozor, protože i zcela suché výrobky se příliš rychle zahřejí, mohou prasknout vlivem příliš vysokého tlaku vodní páry v důsledku disociace jílové látky (odstranění chemicky vázaných voda). Při teplotě asi 600°C se začnou intenzivně uvolňovat páry. Přibližně při této teplotě se navíc křemen prudce rozpíná.

Krok 2: 2-3 hodiny na teplotu 570-600°C s dobou výdrže 20-30 minut.

V poslední fázi mohou být otáčky co nejvyšší, ale po dosažení nastavené teploty je důležité počkat, aby se ohřev v celém pracovním prostoru komory stal rovnoměrným.

Krok 3: rychlost ohřevu 150-200°C s dobou výdrže 20 minut.

1. 3. Chlazení pece.

Aby se zabránilo tvorbě trhlin, produkty by měly být ochlazovány co nejpomaleji. Kromě toho se opotřebení pece výrazně snižuje, pokud chlazení („chlazení“) trvá přibližně stejnou dobu jako ohřev.

Ve všech případech je třeba pevně dodržovat pravidlo: chlazení v prvních hodinách by mělo být pomalé, dokud teplota neklesne na 450-400 °C.

Zvláště důležité je pomalu chladit velké kusy a sochy. V tomto případě je lepší dvířka trouby vůbec neotevírat, dokud teplota neklesne alespoň na 220-200 °C, a pak je neotevírat úplně; Vykládání se nedoporučuje, dokud teplota neklesne na 120-100°C. Nejlepší je vyložit troubu při teplotě produktu 50-60°C. Toto opatření je ještě důležitější u glazovaných výrobků.

Stojí za zmínku, že existují zvláštní případy, kdy lze střelbu provést podle zcela jiného schématu.

Každý keramik ví, že proces vypalování hlíny má rozhodující význam, takže bez příslušných dovedností je obtížné dosáhnout požadovaného výsledku. Při tepelném zpracování dochází ke složitým fyzikálním a chemickým procesům, ale umění keramiky bylo zvládnuto dávno předtím, než byla lidstvu odhalena tajemství chemických reakcí, fázových přechodů a kapilárních jevů. To znamená, že každý se může naučit základům práce s keramikou, doplnit si znalostní základnu o základní principy přípravy materiálu, zdobení a vypalování.

Dnes na internetu najdete podrobné algoritmy a technologie pro výrobu různých typů keramiky, stejně jako technologie pro jejich zdobení. Všechny tyto algoritmy jsou testovány časem a vyvinuty metodou pokus-omyl. Znalost teorie střelby umožní mistrovi být kreativní, improvizovat a vytvářet nová mistrovská díla.

Právě tepelná úprava mění plastickou hlínu na keramiku, kterou známe. Pomocí různých vypalovacích algoritmů můžete získat produkty s různým vzhledem a fyzikálními vlastnostmi. Střelba má dvojí funkci.

• Na jednu stranu je potřeba dodat střepům pevnost a voděodolnost.
• Na druhou stranu po vystavení vysokým teplotám získá hlína určité stabilní odstíny.

Druhy střelby

Podle prostředí, ve kterém se hlína tepelně zpracovává, se rozlišují dva druhy výpalu. Hovoříme o redukčních a oxidačních typech.

1. Oxidační vypalování je proces, který prezentujeme a který vyrábí bílou nebo červenou keramiku. Veškeré keramické zboží je vypalováno v prostředí bohatém na kyslík.
2. Redukční výpal se vyznačuje nedostatečným přístupem kyslíku. Pro zajištění těsnosti v peci jsou všechna spalovací ústa uzavřena. V důsledku redukčního výpalu se získají střepy šedé nebo černé barvy. Charakteristická barva je dána oxidem železa. Je známo, že intenzita barvy závisí nejen na složení a množství pigmentu, ale také na zvoleném teplotním režimu. Po vypálení se plastická hlína promění v kámen podobný a odolný materiál.

Vypalování je považováno za nedílnou součást procesu výroby keramiky. Průmyslové i ručně vyráběné výrobky podléhají tepelnému zpracování. Moderní materiály, kterými jsou polymerová hmota, umožňují vypalování v jednom kroku při relativně nízkých teplotách. Práce s přírodní hlínou vyžaduje složitější schémata tepelného zpracování. Teplota výpalu některých materiálů zpravidla přesahuje 1200 stupňů, takže keramik musí mít ve svém arzenálu speciální muflovou pec.

Pokud se výpal provádí v několika fázích, první výpal se nazývá odpad, druhý – litý a třetí – dekorativní. Vypalování odpadu je určeno k fixaci tvaru výrobku, protože plastová hlína neumožňuje nanesení glazury na povrch. Vypalování vodou dokončuje formování základních fyzikálních vlastností keramiky a také pomáhá fixovat glazuru na povrchu výrobku (z tohoto důvodu se pálení vodou často nazývá glazurou).

Dekorativní výpal se provádí dle potřeby, kdy je potřeba na lazuru zafixovat dezén vytvořený přeglazurovými barvami.

Vlastnosti fyzikálních a chemických procesů při ohřevu a chlazení

Proces vypalování lze rozdělit do tří hlavních fází:

Rozdíl v režimech pálení znamená různé teploty, různé rychlosti ohřevu a doby výdrže. Pro vytvoření oxidačního prostředí zajistěte volné proudění vzduchu. Redukční prostředí je vytvořeno v utěsněné mufli. Pokud je proudění vzduchu minimální, pak se takové prostředí nazývá neutrální.

Pro jasné pochopení vlivu prostředí na proces vypalování je nutné mít dostatečné znalosti chemie. Zjednodušeně řečeno, naprostá většina procesů tepelného zpracování probíhá v oxidačních prostředích. Moderní pece umožňují regulovat a ovládat režim vypalování. Ohřev a chlazení produktů probíhá podle zadaných parametrů a automatické systémy eliminují jakékoli odchylky od algoritmu.

Rychlost ohřevu je jedním z nejdůležitějších parametrů a nemusí být vždy vysoká. Doba výdrže musí být dodržena, aby byly v plném rozsahu dokončeny všechny fyzikální a chemické procesy tvorby keramiky.

Pro vysvětlení jevů vyskytujících se při tepelném zpracování je proces ohřevu a chlazení rozdělen do teplotních intervalů. V každém takovém intervalu probíhají transformace, reakce a fázové přeměny. Tabulka základních procesů je pro všechny druhy keramiky stejná, ale v odborné literatuře je poměrně hodně neznámých chemických termínů. Procesy je možné popsat i triviálnějším způsobem.

Topení

Při zahřátí z 25 stupňů na 200 stupňů se vnitřní energie materiálu zvyšuje. V tomto případě se veškerá vlhkost obsažená mezi vrstvami odpaří. Aby došlo k jeho rovnoměrnému odstranění, je nutné pomalu zvyšovat teplotu. Již na začátku výpalu může mistr pozorovat vady, které ve střepu vznikají nesprávným vysycháním nebo heterogenitou hlíny a přílišná hladkost povrchů vede k tomu, že plyny nemohou unikat póry a tvoří bubliny nebo slzy. v tloušťce materiálu.

Rychlost ohřevu je pro každý případ jiná. Záleží nejen na druhu hlíny, ale také na objemu pece, počtu vypalovaných prvků a jejich rozměrech. Čím silnější jsou stěny střepu, tím nižší by měla být rychlost ohřevu. Příliš pomalé zvyšování teploty však způsobí skvrny od kondenzovaných solí rozpuštěných ve vodě. Během jedné hodiny by se teplota měla zvýšit o 100 stupňů.

Další teplotní rozsah je omezen horní hranicí 400 stupňů. V tomto období dochází ke konečnému odstranění vlhkosti včetně odstranění vázané vody. Tento stupeň je také charakterizován oxidačními reakcemi. Organické sloučeniny při vystavení kyslíku shoří, proto je důležité zajistit dobré větrání. Organická hmota vyhoří dlouho a při teplotě 400 stupňů se tento proces nedokončí. Doporučuje se nahřívat od 200 do 400 stupňů při nízké rychlosti a po dosažení horní hranice je nutná 15minutová zádrž. Otevřenými zátkami komory pece vstupuje nejen kyslík, ale také plyny, které unikají póry hlíny.

Při teplotách přesahujících 400 stupňů se ze struktury krystalové mřížky odstraňuje voda. Tento proces je poměrně složitý. Říká se tomu dehydratace. Molekuly vody se oddělují v důsledku chemických reakcí s organickými látkami. Dehydratace je pozorována v rozmezí od 400 do 600 stupňů.

Během tohoto období nedochází k žádným komplikacím v technologii, ale extrémním bodem, kterému je třeba věnovat pozornost, je teplota 573 stupňů. Důvodem je změna struktury krystalu křemene.

Právě při teplotě 573 stupňů dochází k fázovému přechodu, v jehož důsledku dochází k úpravě křemene (α-křemen přechází v β-křemen).

Tato oblast by měla projít pomalým ohřevem. Jinak se lokálně objeví místa se zvýšeným mechanickým namáháním, což může vést ke vzniku trhlin. Při teplotě 600 stupňů je expozice 30 minut.

V teplotním rozmezí od 600 do 800 stupňů hlína ztrácí svou pevnost, i když je tento jev dočasný. Jílové minerály jsou v této fázi modifikovány, proto je během procesu modifikace pozorována heterogenita ve struktuře střepu. Některé minerály zůstávají v původním stavu. Druhá část se již začala transformovat. Ale obecně platí, že keramika ještě nebyla slinutá, a proto nezískala požadovanou pevnost. Doporučuje se projít úsekem od 600 do 800 stupňů ve zrychleném režimu, to znamená, že je nutné zvýšit rychlost ohřevu. Mělo by to být asi 130 stupňů za hodinu. V žádném případě nepřerušujte zahřívání, mohlo by dojít ke zničení materiálu.

Keramika při teplotě 800 stupňů právě začíná slinovat. Různá složení jílu mají různé teploty transformace minerálů. U nich je teplota spékání jiná. Navzdory tomu, že od začátku ohřevu uplynulo dost času, plynné látky v rozmezí teplot od 800 do 1000 stupňů se stále uvolňují. Je však důležité, aby předtím, než teplota dosáhne 1000 stupňů, byl dokončen proces uvolňování plynu vzniklého v důsledku chemických reakcí.

Chlazení

Během procesu chlazení v první fázi nedochází k žádným speciálním procesům. Samotná hlína i glazura, která výrobek pokrývá, jsou v plastickém stavu, takže se není třeba obávat výskytu vad. Rychlost chlazení můžete zvýšit, pokud to konstrukce pece umožňuje.

V rozsahu od 1000 do 700 stupňů dochází k oxidaci kovů. V případě redukčního výpalu v této fázi je důležité vyloučit přístup kyslíku. Absence nebo nedostatek kyslíku způsobuje pokovování povrchů. Do teploty 300 stupňů se musí prostředí zmenšovat.

Při teplotě 900 stupňů keramika křehne. Pevně ​​se spojí s glazurou a následně s ní chladne jako jeden celek. Je důležité, aby základní materiál a glazura měly přibližně stejný koeficient tepelné roztažnosti (CTE), jinak se vytvoří třísky nebo rýhy.

Kritická teplota 573 stupňů vyžaduje pozornost při chlazení. V této době dochází k reverzní transformaci křemíkových krystalů. Při vysoké rychlosti ochlazování je pozorována destrukce materiálu, která se nazývá „studená trhlina“.

Složení hlíny určuje její podmínky při určování vhodného receptu na vypalování. Při vysokých teplotách se uhličitany, které tvoří sloučeniny jílu, taví. Střepy s vysokým obsahem uhličitanu by se neměly pálit, jinak se vytvoří oblasti nahromadění sklovité hmoty s nízkou pevností.

Schémata střelby

Pro vysvětlení účelu litého výpalu je vhodné jej uvažovat v kombinaci se záchranným výpalem ve dvoustupňovém schématu nebo s dekorativním výpalem ve třístupňovém schématu. Dvoustupňové schéma je nejběžnější. V něm je prvním výpalem cílem získat odolný střep s vysokou pórovitostí, aby glazura dobře přilnula k povrchu.

Vypalování nalité nebo glazury je zaměřeno na dodání azuru a samotného střepu dodatečnou pevnost a odolnost proti vodě. Během procesu litého výpalu získává glazura, stejně jako samotná hlína, určité odstíny v závislosti na pigmentu a oxidech v jejím složení. Je třeba také poznamenat, že při litém výpalu dochází k tepelnému zpracování podglazurních barev, které byly použity k vytvoření designu před nátěrem lazurou.

Kombinace prvního a druhého výstřelu nastává podle různých scénářů. Teplota se nastavuje v závislosti na typu keramiky. V naprosté většině případů je teplota glazovaného výpalu vyšší než u výpalu odpadu, existují však schémata, u kterých je naopak teplota výpalu odpadu vyšší.

Schématem rozumíme vypalovací algoritmus s určitými parametry. Faktem je, že je nepraktické vyvíjet vlastní technologii pro každý produkt, takže používají algoritmy pro vypalování různých typů keramiky. Nejoblíbenější schémata jsou:

• Schéma vypalování porcelánu. Toto schéma zahrnuje spalování odpadu. Nejprve musí být hliněné výrobky vysušeny. Před vypálením se keramika neglazuje. První vypalovací teplota je 1000 stupňů. Střepy se vysuší a získají potřebnou pevnost. Poté se na ně nanášejí podglazurové barvy a samotná glazura. Zavlažování je konečné. Vyskytuje se při teplotě 1420 stupňů.
• Schéma vypalování fajáns. V tomto schématu může být teplota spalování zatopením nižší než teplota spalování odpadu. Vzhledem k téměř úplné absenci tavidel lze střep zahřát na teplotu 1250 stupňů. Toto je indikátor prvního výstřelu. Výpal vodou je nutné provádět podle doporučení výrobce glazury nebo v závislosti na složení glazur. V případě potřeby můžete použít třístupňové schéma a vypálit přeglazurové barvy.
• Schéma vypalování majoliky. Majolika se vyrábí z nízkotavitelných jílů. Takové materiály se nesmí spálit, jinak může dojít k defektům ve formě bobtnání. Teplotní rozsah prvního výpalu, při kterém se střep připravuje k glazování, nepřesahuje 50 stupňů. Úkolem velitele je přesně spadat do přípustného teplotního rozsahu. Vypalování vodou se provádí při teplotě doporučené pro konkrétní glazuru, nemělo by se však jednat o žáruvzdornou glazuru.
• Schéma vypalování šamotu. Šamot se od ostatních druhů hlíny liší tím, že již obsahuje částice vypálené keramiky. Tyto částice hrají roli jakéhosi rámce. Rám zabraňuje smršťování, takže šamot lze pálit při vysokých teplotách. Teplota zátopového výpalu je vyšší než teplota výpalu odpadu.

Technologie zavlažování

Nejprve je výrobek pokryt vrstvou glazury. Připravené střepy, pokryté glazurou, se vloží do pece. Vzhledem k tomu, že pálení odpadu dalo střepům určitou pevnost, lze v prvních fázích zvýšit rychlost ohřevu.

Nejdůležitější je, aby glazura měla čas dobře zaschnout. Po dosažení konečné teploty (v závislosti na typu keramiky) je nutné počkat, jehož doba se pohybuje od 15 minut do 2 hodin. Pokud však v konečné fázi rychlost ohřevu nepřesáhla 50 stupňů za hodinu, není třeba ji držet, protože produkt se zahřál rovnoměrně.