Сушка и обжИг

Перед обжигом керамика должна полностью высохнуть, иначе влага внутри изделия приведёт к растрескиванию или взрыву при нагреве.

Основные этапы сушки

1. Начальный этап — изделия сохнут в тени при комнатной температуре, накрытые тканью, бумагой или полиэтиленом для равномерного испарения влаги. Применяют, также, специальные сушильные шкафы. Изделие холодное на ощупь.

2. Медленная сушка — особенно важна для толстостенных изделий. На финальном этапе можно помещать изделия в слегка тёплую печь (до 60°C) на 6–8 часов.

3. Полная сушка — когда изделие теряет тёмный оттенок сырой глины и становится «костяным» и теплым на ощупь.

Обжиг — это процесс превращения сырой глины в керамику. Он включает два основных этапа: утильный (бисквитный, утель) и глазурный обжиг.

1. Нагрев

• Сушка до 200 °C — Удаление физически связанной воды. Темп нагрева должен быть медленным, чтобы избежать трещин от пара.

• Выгорание органики: 300–400 °C — Удаляются органические примеси, такие как волокна, крахмал, клей и другие добавки.

• Удаление химически связанной воды: 350–600 °C — Разрушение гидроксилов и кристаллогидратов в составе минералов.

• Полиморфное превращение кварца: 573 °C — Переход α-кварца в β-кварц с изменением объёма. Требуется плавный нагрев, чтобы избежать внутренних напряжений.

• Разложение карбонатов и окрашивающих оксидов: 850–1000 °C — Происходит декомпозиция карбонатов (например, кальцита, доломита), сопровождающаяся выделением CO₂.

• Спекание: 1000–1200 °C — Частицы глины начинают спекаться, уменьшая пористость и повышая прочность черепка. Структура становится более плотной, возможен частичный переход в стеклообразное состояние. На этом этапе завершаются основные физико-химические преобразования массы.

• Выдержка на пике 1000–1200 °C — Температура поддерживается в течение 10–60 минут (в зависимости от состава и назначения изделия), что обеспечивает равномерное спекание, стабилизацию структуры и выведение остаточных газов.

1. Охлаждение:
   Процесс должен быть постепенным, особенно при прохождении критических температур (в районе 573 °C и ниже), чтобы избежать трещин и деформаций. Для глазурованных изделий важно учитывать режим охлаждения в зависимости от типа глазури (кристаллической, матовой, прозрачной и т.п.).

1. Нагрев

200–600 °C — Удаление остаточной влаги и органических примесей. Важно избегать резкого нагрева, чтобы не повредить глазурное покрытие (особенно чувствительно при наличии оксидов типа Sb₂O₃, ZnO, CoO, где может произойти изменение цвета).

800–1000 °C — Начинается размягчение компонентов глазури.

• Разлагаются карбонаты (например, BaCO₃, MgCO₃, CaCO₃), происходит выделение CO₂.

• Формируется начальная структура глазури, запускается взаимодействие флюсов (Na₂O, K₂O, CaO, и др.) с SiO₂.
  Важно избегать резкого нагрева, чтобы не вызвать закипание глазури или неравномерное спекание.

1100–1200 °C — Температура зрелости большинства глазурей.

• Флюсы (Na₂O, K₂O, Li₂O, BaO и др.) снижают температуру плавления и влияют на прозрачность, блеск, цвет.

• Стабилизаторы (Al₂O₃, B₂O₃) повышают вязкость, препятствуют стеканию глазури.

• Формообразователи (SiO₂, TiO₂) создают прочную стекловидную матрицу.

• Оксиды и добавки (Fe₂O₃, CoO, Cr₂O₃, CuO и др.) задают цвет, влияют на кристаллизацию, блеск и текстуру поверхности.

1. Выдержка на пике (обычно 5–30 минут)
   Обеспечивает равномерное сплавление компонентов, дегазацию и стабилизацию текстуры.
   Для глазурей с кристаллизацией (например, с TiO₂, ZnO) возможно удлинение выдержки для формирования структуры.

2. Охлаждение

• Контролируемое замедление в интервале 1100–800 °C предотвращает растрескивание глазури и образование сетки (кракле), особенно при наличии боросиликатов или щелочных флюсов.

• Специальные режимы охлаждения используются для создания кристаллических глазурей (с ZnO, TiO₂) или сохранения матовой структуры.

Современные печи оснащены программируемыми контроллерами, позволяющими задавать автоматический режим обжига с многоступенчатым нагревом (или охлаждением) и выдержками на определенной температуре. В мастерской мы работаем с контроллером фирмы «STAFFORD» и др.

Схема обжига

1. Медленный нагрев (до 200°C) — удаление влаги.

2. Основной подъём температуры (до 600–800°C) — выгорание органических веществ.

3. Пиковая температура (1020–1300°C) — спекание глины и глазури.

4. Медленное охлаждение — предотвращает термический шок и растрескивание.

Окислительный обжиг

• Проводится в муфельных электрических печах или в газовых печах с достаточным доступом кислорода.

• Даёт чистые, стабильные, предсказуемые цвета глазурей.

• Окислы металлов сохраняют свою химическую форму (например, медь даёт зелёный цвет).

Восстановительный обжиг

• Проводится в газовых печах с контролем подачи кислорода (его ограничивают).

• Создаёт эффект редукции — металлы в глазури восстанавливаются до других форм (например, медь даёт красный, а не зелёный).

• Результаты менее предсказуемы, но выразительны.

Дровяной обжиг

• • Традиционный способ с топкой дровами.

  • Включает естественные флюсации золой, эффект пепельных стекол, активное взаимодействие огня с глазурью и черепком.

  • Глазури могут течь, образовываться прямо в печи, поверхности получают «отпечатки пламени» (flame marks, flashing).

Раку-обжиг

• • Быстрый обжиг и резкое охлаждение изделия (обычно на открытом воздухе, с погружением в опилки или воду).

  • Глазури трескаются (кракле), черепок покрывается копотью.

  • Часто используется восстановительный этап в опилках или других органических материалах.

Люстровый обжиг

• Вторичный обжиг на низкой температуре с использованием люстровых составов (с солями серебра, меди, золота и др.).

• Даёт металлический, переливчатый блеск.

• Требует точного контроля температуры.

1. Взаимодействие глины и глазури

• Глазурь должна соответствовать коэффициенту термического расширения (КТР) глины.

• Несоответствие вызывает кракле (трещины) или отслаивание.

2. Температурные диапазоны глин

• Низкотемпературные (до 1050°C) — фаянс, майолика.

• Среднетемпературные (1100–1200°C) — шамот, полуфарфор, полуфаянс.

• Высокотемпературные (1250–1350°C) — фарфор, каменная масса.

3. Температурные диапазоны глазурей

• Низкотемпературные — 570–1170°C

• Среднетемпературные — 1170–1200°C

• Высокотемпературные — 1200–1380°C

4. Тестирование глазурей

• Перед использованием глазури проводят тесты на небольших образцах.

• Важно учитывать атмосферу обжига, толщину покрытия и тип основы.

Раствор для защиты огневого припаса

Глинозем 50%
Каолин 50%
Разбавить водой до получения текучей жидкости. Покрыть мягкой кистью поверхность печных полок в 2–3 слоя, подсушить, обновлять при необходимости.

Клей для сухой глины

В случае, если какие-либо части изделия откололись в сухом виде, их можно склеить следующим раствором. Нанести раствор, плотно прижать, не двигать, дать высохнуть.

Глина 50–70%
Вода 50–30%
КМЦ (или декстрин) 3–5%
Глазурь прозрачная 1–2%