Okiem Technologa- Dlaczego szkliwo pęka? Harys, krakle - cz. 2/2

Zjawisko harysu nie zawsze wadą wyrobu

Samo zjawisko harysu nie zawsze jest wadą wyrobu. W ceramice wykorzystuje się go przy dekoracji krakle, gdzie spękania pokrywa się środkiem barwiącym i ponownie wypala w innych warunkach, tak aby ponownie nie wystąpiła siatka spękań, a powstałe zabarwione spękania utworzyły ciekawe dekoracje, przy jednoczesnej optymalnej wytrzymałości i nieprzepuszczalności wyrobu dla cieczy.

Jak w takim razie sterować procesami harys - krakle?

Należy kierować się poniżej przedstawionymi zasadami mając na uwadze, że w ceramice, która jest nauką empiryczną, obowiązuje przede wszystkim przeprowadzanie prób, bowiem ilość zmiennych jest bardzo duża.

Każdy piec pali inaczej, nawet tej samej firmy i pojemności. Termopara w piecu mierzy temperaturę atmosfery otaczającej przedmiot ceramiczny, a nie jego rzeczywistą wartość temperaturową, a ta nas interesuje. Pojemność cieplna pieca i jego upakowanie decyduje o procesie wypalania. Można sobie wyobrazić, że wypalamy jeden duży wazon lub drobną biżuterię ceramiczną na wielu półkach. Napięcie w sieci może ulegać wahaniom i wpływać na krzywą wypalania. W przypadku pieców opalanych gazem może być zmienna kaloryczność gazu.

Aby szkliwo ściskało czerep i nie powodowało spękań, musi być dobrze dobrany współczynnik rozszerzalności cieplnej masy i szkliwa - zwany WRC.

WRC szkliwa musi być niższy niż WRC czerepu. Jeżeli nie znamy tych wartości to można zlecić badanie w odpowiednim laboratorium, gdzie przeprowadza się je w przyrządzie zwanym dylatometrem. To w przypadku jednostkowych działań artystycznych może nie być racjonalne ekonomicznie. Jak najbardziej polecam takie działania dla potrzeb komercyjnych. W praktyce bezpieczna różnica wartości WRC (szkliwa i masy), to 5 jednostek, pomijając miano (jednostkę).

Jak wykorzystać dane z karty charakterystyki surowców?

Przykłady:

WRC szkliwa 50 [10 x -6 1/st. C.] WRC masy 60 [ 10 x( -6 1/st. C] - wniosek: przewidywalny brak harysu. Szkliwo pracuje na ściskanie.

WRC szkliwa 50 [10 x -6 1/st. C] WRC masy 45 [10 dx -6 1/st. C] - pewny harys. Szkliwo jest rozrywane.

WRC szkliwa 50 [ 10x-6/1st.C] WRC masy 80 [10x-6 1/st. C] - prawdopodobieństwo złuszczania się szkliwa.

Jak widać z powyższych przykładów, pomijając miano (10 do minus 6 dzielone przez odwrotność stopnia Celsjusza), bezpieczne różnice to 5 jednostek. Jak wynika z miana, WRC jest zależne od temperatury, czyli wartość tego parametru w każdej temperaturze wypalania różni się wartością.

W kartach charakterystyki szkliw, o ile producent udostępni takie informacje, są na ogół współczynniki dla temperatur 700st. C i 400st. C. Wartość tych temperatur jest ważna z uwagi na to, że w 700 st. C szkliwo jest jeszcze „miękkie” i nie do końca jest ciałem stałym ( wysokoplastyczna ciecz), a w 400 st. C już zdecydowanie ciałem stałym. Mówimy tu oczywiście o stygnięciu wyrobu.

Jak zmieniać parametry?

W przypadku stosowania gotowych mas plastycznych, nie ma większego pola manewru. Natomiast w szkliwach możliwe są spore zmiany. Aby podwyższyć wartość WRC szkliwa wystarczy zmienić proporcje składników w szkliwie , np. dodać do niego zmielonego szkła gospodarczego, a nawet zmielonej szyby okiennej. Należy pamiętać, że tak przygotowany dodatek szkła musi być przemyty (przepłukany) wodą, bo całość szkliwa będzie bardzo osiadać. Dotyczy to każdego składnika zestawu surowcowego szkliwa - nie mogą być to związki rozpuszczalne w wodzie.

Ile dodatku? A no po to są próby. Powtarzam, że ceramika to nauka empiryczna. Aby obniżyć wartość WRC można dodać innego szkliwa, o niskim WRC. Takimi szkliwami są np. szkliwa zawierające w swym składzie lit (Li), czy bor(B). Najlepiej zrobić to w młynku, a w ostateczności w moździerzu.

Przy dekoracjach krakle konieczność przeprowadzenia prób jest jeszcze większa, ponieważ powinno zależeć nam na tym, aby wyrób ceramiczny był w pełni użytkowy. Po nałożeniu w spękania kolorowego szkliwa, farby ceramicznej, a niekiedy rozpuszczalnych w wodzie substancji barwnych, czasem wystarczy wypalić przedmiot wyżej, niż za pierwszym razem.

Dobrym sposobem jest również pokrycie części wyrobu szkliwem harysującym. To tak zwana rezerwa. Taki rodzaj dekoracji stosują często w Korei. W sklepie mamy wiele szkliw krakle. Można je stosować w wielu wariantach. Pamiętać należy żeby przestrzegać powyższych zasad. Oczywistym jest zasada aby nie stosować szkliw krakle do wnętrza naczyń.

Przy opracowywaniu dekoracji krakle warto wykorzystać zjawisko przemian kwarcowych. Otóż podczas studzenia w temperaturze 572 st. C następuje przemiana wysokotemperaturowego kwarcu alfa w niskotemperaturowy beta. Jest to przemiana alotropowa nie tylko jakościowa, ale również ilościowa. Krótko mówiąc: następuje zmiana objętości kwarcu, co powoduje naprężenia w wyrobie.

Jeżeli uchylimy piec w okolicy tej temperatury to na ogół szkliwo harysuje. Uwaga! Może również pęknąć wyrób. Normalnie w tej temperaturze studzimy piec ostrożnie, najlepiej z szybkością 1st. C/min. Pamiętać należy, że temperatura 572 st. C to temperatura wypalanego przedmiotu, a nie wskazanie termopary.

Opracował: inż. Maciej Rybka, styczeń 2022 r.