Обжиг

Печи для обжига

Печи для обжига можно разделить на несколько типов: электрические, газовые и дровяные. В частных мастерских и на небольших производствах, как правило, используются электрические печи. Такие печи, в отличие от газовых и дровяных, не нуждаются в топливе; для их работы нужно только подключение к электросети. Процесс обжига управляется программатором и термопарой, контролирующей температуру в камере печи. Таким образом, обжиг не требует непосредственного присутствия мастера. Однако обжиг в электрических печах может происходить только в окислительной атмосфере.

Температура обжига керамики зависит от свойств керамической массы и текущей задачи мастера.

Виды обжига

Сначала проводится первый (утильный) обжиг, затем второй (политой), и при необходимости добавляется третий, декоративный (обжиг люстров, деколей, надглазурных красок). В некоторых случаях утильный и политой объединяются и проводится однократный обжиг, включающий в себя процессы обоих этапов производства.

Режим обжига зависит от особенностей массы, этапа производства и нюансов сочетаний с другими материалами, и выстраиваются согласно процессам, происходящим на каждом этапе обжига.

Керамическое изделие проходит от одного до трех обжигов, в некоторых случаях больше.

Утильный обжиг

Как правило, первый (утильный) обжиг проходит на более низких температурах (если только не используется фаянсовая схема обжига) и для него достаточно 900-1000 градусов. Задача первого обжига - превратить глину в прочный черепок, который не боится воды, но еще достаточно пористый для удобства покрытия глазурями.

Этапы утильного обжига

1. Сушка. Начинается еще до обжига, с комнатной температуры, и длится примерно до 200 градусов, когда вся физически связанная вода окончательно удаляется из керамической массы. На этом этапе нагрев должен быть медленным, чтобы резко превратившаяся в пар вода не порвала изделие. Рекомендуется скорость набора 75-100 градусов в час.
2. На температуре 300-400 градусов начинается выгорание органики. Это и природные включения, и различные добавки в массу. Для полного выгорания органических примесей необходимо достаточное количество кислорода и времени, поэтому заглушки на этом этапе должны быть открыты, а скорость нагрева не выше 100 градусов в час. Дефицит кислорода или слишком быстрое прохождение этого температурного интервала чревато видом брака, который называется «черная сердцевина»: в толще массы остается слой невыгоревшей органики черного цвета.
3. В интервале 350-600 градусов происходит удаление химически связанной воды. Это вода, входящая в минералы на молекулярном уровне. Процесс необратимый, и после окончательной дегидратации изделие уже не может быть переработано обратно в пластичную глину. На этом этапе черепок представляет собой очень хрупкую субстанцию, потому что процессы витрификации еще не начались, но материал уже окончательно потерял свою пластичность.
4. На температуре 573 градуса происходит полиморфное превращение кварца: альфа-кварц переходит в бета-кварц. Это превращение сопровождается небольшим увеличением объема кристаллов. Но поскольку черепок на этой стадии еще мягкий и рыхлый, в материале много пор, это изменение объема происходит безболезненно. Вопреки твердо укоренившемуся мифу, выдержка на этой температуре при обжиге утиля не нужна.
5. От 850 градусов и выше начинается разложение карбонатов и окрашивающих оксидов с выделением углекислого газа. Этот этап также важно пройти неспешно, чтобы черепок полностью отгазил и эти процессы не продолжались в политом обжиге, провоцируя дефекты глазури.
6. По окончании удаления химически связанной воды и по мере разложения карбонатов черепок начинает спекаться, приближаясь с камневидному состоянию. В массе черепка образуется стеклофаза, придавая изделию прочность. Чем больше стеклофазы, тем больше усадка массы и тем меньше пористость.

Политой обжиг

Задача второго, политого, обжига - расплавить и закрепить на черепке глазурь, а в случае с высокотемпературными материалами - дожечь массу до оптимального спека.

Для низкотемпературных материалов нередко утиль и политой проводятся почти на одной температуре, в массе уже не происходит никаких новых процессов, кроме того, что расплавленная глазурь контактирует с веществом массы и образуется промежуточный слой.

Среднетемпературные и высокотемпературные массы, утиль которых обжигается на более низких температурах, чем политой, претерпевают дополнительную усадку, меняется плотность черепка, цвет, блеск. В связи с большим количеством стеклофазы такие массы сильнее подвержены поводке.

Глазурь начинает активно плавиться, как правило, на последних ста градусах, но некоторые процессы могут начаться уже на 600 градусах. Это зависит от того, фриттованная глазурь или сырая, и от компонентов, входящих в ее состав. Политой обжиг должен быть выстроен так, чтобы масса получила свои оптимальные заявленные свойства, дожглась, но не начала деформироваться, а глазурь созрела: то есть полностью расплавилась и растеклась по черепку, образуя ровную однородную поверхность заявленной производителем фактуры.

В процессе обжига глазури также происходят разные физико-химические преобразования, сопровождающиеся выделением газов, что при некорректно подобранном режиме обжига может привести к браку: наколам и пузырям.

В целях сокращения цикла производства и для экономии электричества может применяться однократный обжиг. Режим такого обжига должен включать в себя все стадии утильного и политого, а глазурь, в идеале, должна начинать плавиться после того, как отгазили все компоненты массы.

Декоративный обжиг

После второго обжига с глазурью нередко требуется третий, декоративный обжиг - для закрепления препарата золота и других металлов или надглазурных красок. Как правило, такие обжиги проводятся при намного более низких температурах, в пределах 700-800 градусов. Выбор конечной температуры зависит как от декоративных материалов (в случае с красками), так и от температуры начала размягчения глазури (в случае с люстрами).

Для надглазурных красок может проводиться несколько последовательных обжигов, начиная с самой высокой температуры: температурный диапазон отдельных красок может быть очень узким, и в один заход обжечь все цвета не получится. Большое значение имеет атмосфера обжига (строго окислительная) и хороший приток кислорода: во-первых, это необходимо для выгорания органики, во-вторых, некоторые краски (например, на селен-кадмиевом пигменте) очень чувствительны и к среде, и к недожогу/пережогу.

Люстры - это органические лаки, содержащие соединения металлов: золота, платины, палладия и других. Для люстрового обжига так же важен хороший приток кислорода, чтобы выгорела органическая составляющая и остался только тонкий слой металла или оксида металла.

Набор температуры в период сгорания органической основы люстра (до 400 градусов) должен быть медленным, иначе есть риск отслойки и/или плохого закрепления материала. Рекомендуемая скорость подъема температуры - не выше 100 градусов в час.

Статью подготовила технолог ceramistam.ru  Александра Золотарёва.