Цек и КТР

Даже если вы совсем недавно занимаетесь керамикой, скорее всего вы слышали слово “цек”, ну или хотя бы “кракле”. Есть ли между ними различия, в чем причины появления, что такое КТР, как это все связано, и какие мифы сложились вокруг этой темы  - разберемся в этой статье.

Цек - это тонкие (волосяные) трещины на поверхности глазури. Существует миф о “закрытом” цеке, когда красивый узор из трещин в глазури есть, но поверхность ее совершенно цельная. К сожалению, так не бывает, стекло - хрупкий материал, и образовавшаяся трещина пронизывает его насквозь, проходя через так называемый промежуточный слой (обсудим ниже) до самого черепка. Но в зависимости от материалов сами трещины (то есть расстояния между их краями) могут быть больше или меньше, и иногда они настолько незначительные, что даже не прокрашиваются пигментом. Скорее всего такие вот, видимые глазу, но очень плотно сжатые трещины и послужили основанием для мифа о “закрытом” цеке.

А что же по поводу кракле? Дело в том, что это термины из совершенно разных областей. Цек - это научный термин, обозначающий трещины в глазури на поверхности черепка. Это может быть очень мелкая равномерная сетка трещин, а может быть одна-две длинные трещины на все изделие.  Кракле - это гораздо более обширный художественный термин, обозначающий характер рисунка, образуемый усадкой материала во время сушки. Так выглядит сухая потрескавшаяся земля, старый лак на картине или усохшая от времени краска. Термин “кракле” применим к любому материалу. Цек- только к глазури. Так что узнаваемый рисунок трещин на ее поверхности  вполне можно назвать “кракле”, но вот сути это не изменит, ведь это все те же сквозные трещины, просто их много и они красивые.

Есть хорошая исчерпывающая поговорка, описывающая “разницу” между этими понятиями: если эффект был задуман - это кракле, а если нет - то цек.

С терминами разобрались. Хорошо, а дальше-то что делать? 
Чтобы понять, насколько это плохо (или хорошо?) и можно ли что-то исправить, придется разбираться в природе цека.

Абсолютно все материалы изменяются в размерах при изменении их температуры. Обычно материя склонна расширяться при нагревании и сжиматься при остывании, но есть и исключения, например - вода.
Как сильно изменится материал в размерах, описывает КТР - коэффициент термического расширения. Это свойство материалов не абстрактное, оно влияет на всю нашу жизнь. Например, все (многие - на своем опыте) знают, что если плеснуть кипятка в стеклянную банку, она с большой вероятностью треснет. Именно потому что в точке резкого нагрева стекло изменит размеры, а остальная площадь поверхности за ней не поспеет. Возникнет напряжение, которое и лишит вас банки для потенциального варенья.

Другой показательный пример - это рельсы. Они никогда не укладываются встык, между ними есть зазор порядка полутора сантиметров, и это сделано для того чтобы компенсировать изменение их размеров при смене сезонов. 
Так что успокаивающему стуку колес в поезде мы обязаны явлению КТР.

То же самое происходит с нашими материалами. Каждый раз, когда мы наливаем в чашку горячий чай, глазурь и черепок немного увеличиваются в размерах, и наоборот. Но проблема не в этом, а в том, что делают они это чаще всего несогласованно. Если КТР массы и глазури будет разными, они и увеличатся, и уменьшатся на разную величину.

Посмотрим на КТР немного ближе. 

Этот показатель измеряется в метрах на градус. Например, КТР 65 х 10-7 °С-1 означает, что при нагреве на 1 градус Цельсия линейный размер тела увеличится на 65 десятимиллионных доли, что для изделия длиной 1 метр составит 6,5 микрон. Но если нагреть это изделие на 1000 градусов, изменение размера достигнет уже 6,5 миллиметров, а это уже вполне представимая величина.  

Если КТР глазури больше КТР массы, возникнет цек. Как будто вы попытались на 46 размер натянуть рубашку 40 размера: немного напряжения - и треск.
Если же, наоборот, КТР глазури меньше КТР массы, и при охлаждении черепок сжался сильнее, а глазури остался как бы излишек - получится отскок.
Чем больше разница в КТР между материалами, тем более мелкий и равномерный будет цек, когда же значения близки, и до дружбы осталось совсем немного, цек превращается в редкие, иногда единичные трещины.

Если бы глазурь лежала на черепке как сыр на бутерброде - проблем бы не было (вернее, они были бы другими), но глазурь держится за него очень крепко. Во время обжига между глазурью и черепком  образуется промежуточный слой, и он дает очень прочное сцепление (и чем выше обжиг, чем больше в массе стеклофазы, тем более выражен этот промежуточный слой).

Может быть, вы уже на своем опыте заметили, что цек встречается намного чаще, чем отскок. Это связано с тем, что растяжение глазурь переносит очень плохо. И при малейшей разнице в КТР не в свою пользу - трещит. А вот на сжатие она реагирует несколько более терпеливо, и есть небольшой запас, прежде чем напряжение станет критичным и глазурь отскочит.

Теперь вы, наверное, зададитесь вопросом - ладно, а как должны соотноситься цифры ктр массы и глазури, чтоб все было хорошо?  

На этот вопрос нет однозначного ответа, потому что есть еще несколько факторов, которые влияют на образование цека. Например, упругость глазури или массы. Поскольку составы материалов разные, то и физические свойства их отличаются. При одинаковых значениях КТР глазури разных составов могут быть более “терпеливы” к напряжению, а могут - менее. А еще значение имеет тот самый промежуточный слой. Он выступает в роли буфера, снимающего часть напряжения между черепком и глазурью, так что при тех же равных значениях появление цека будет зависеть и от толщины промежуточного слоя.

По этим причинам пытаться подбирать пары масса/глазурь, руководствуясь цифрами и рассчитывая на них, довольно бессмысленно. Мало того, что влияют вышеперечисленные факторы, есть еще два нюанса: 
- КТР массы изменяется в зависимости от температуры обжига, так что вы никогда не знаете его точно;
- КТР глазури от температуры обжига не зависит, зато ее значения расчетные (то есть не измеренные опытным путем, а рассчитанные по формуле), и могут ощутимо отличаться от реальных.

Очень обобщая, можно резюмировать так: если разница между КТР массы и глазури значительная, мы можем с уверенностью предположить цек или отскок. Если же они близки или равны, быть уверенными в результате без цека мы не можем, потому что есть много нюансов.

Но глобально хорошо подобрать материалы в пару можно только с помощью пробников и теста на термоудар.

А теперь давайте все же немного ознакомимся с цифрами. 

Если брать крайние значения, то КТР для масс  и глазурей лежит в пределах от 20 до 120. Где 20-40 - это термоударные массы, а 80-120 - глазури-кракле. Очень усредненные значения КТР для обычных масс - 50-70.

Так вот, цек бывает отложенным. Напряжение может быть таким сильным, что спровоцирует цек еще во время остывания посуды в печи, а может быть поменьше, и какое-то время изделие простоит целым, но потом изменения во влажности или температуре (самая частая история - налили чай в чашку) станут последней каплей, и цек проявится.

Чтобы убедиться, что ваше сочетание массы и глазури достаточно рабочее и проживет в условиях эксплуатации какое-то внятное время, можно сделать тест на термоудар.

Нельзя в разговоре о цеке не упомянуть отдельно низкие пористые массы, с которыми связано понятие “вторичного цека” (и это не то же самое, что отложенный).

Итак, у нас есть некая пористая масса, допустим, с водопоглощением 15%. Мы покрыли ее глазурью и нам повезло: изделие вышло из печки без цека, КТР согласованы. Но какая-то площадь изделия глазурью не покрыта. Допустим, ножка тарелки. И когда мы моем посуду или даже когда она просто стоит во влажном помещении, этот пористый черепок обязательно будет тянуть влагу, и это приведет к изменению его объема. Незначительного изменения (в 0,1%) может быть достаточно для того, чтобы глазурь не выдержала напряжения и треснула. Именно поэтому низкотемпературные сочетания гораздо больше склонны к цеку, чем  более высокотемпературные, хорошо спеченные материалы.

Что такое цек - разобрались, из-за чего он происходит - тоже. Но можно ли с ним что-то сделать?

Если вы хорошо спекли массу (то есть она не осталась недожженной из-за заниженной температуры обжига), а глазурь нанесена не слишком толстым слоем, придется сменить материалы и подобрать к массе какую-то другую глазурь. Ни повторный обжиг, ни выемка изделий из полностью охлажденной печи тут не помогут.
Если черепок недожжен, то повышение температуры обжига может избавить вас от этой проблемы (но мы в принципе очень рекомендуем дожигать черепок, так он будет намного прочнее).

И, возможно, стоит обратить внимание на толщину слоя глазури: конечно, когда КТР максимально близки, цека не будет даже в толстом слое, но когда значения расходятся, в толстых слоях, наплывах, может проявляться цек, тогда как в более тонком слое его не будет.

Помните, что если сетка трещин частая и однородная - разница в КТР очень большая, и тут никакие ухищрения не помогут.

Ну и главное - делайте пробники.

Статью подготовила технолог Керамистам.ру Александра Золотарёва.