A medida que el horno se enciende y se enfría, los cambios de temperatura producen cambios profundos en la arcilla. La arcilla pasa de ser una sustancia blanda y totalmente frágil a una dura como una roca, impermeable al agua, al viento y al tiempo. El cambio es casi místico en su metamorfosis completa y podría considerarse así si no fuera tan común.
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Índice
Secado atmosférico
Cuando la cerámica se coloca en el horno, casi siempre está completamente seca . Sin embargo, todavía queda agua atrapada en los espacios entre las partículas de arcilla.
A medida que la arcilla se calienta lentamente, el agua se evapora. Si la arcilla se calienta demasiado rápido, el agua se convertirá en vapor dentro del cuerpo de arcilla, expandiéndose con un efecto explosivo en la olla.
Cuando se alcanza el punto de ebullición del agua (212 F y 100 C al nivel del mar), toda el agua atmosférica debería haberse evaporado del cuerpo de arcilla . Esto dará como resultado la compactación de la arcilla y una contracción mínima.
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Quema de carbono y azufre
Todos los cuerpos de arcilla contienen cierta cantidad de carbono, materiales orgánicos y azufre. Estos se queman entre 572 F y 1470 F (300 C y 800 C). Si por alguna razón, como una mala ventilación dentro del horno, estos no pueden quemarse fuera del cuerpo de arcilla, se producirá una perforación de carbono . Esto debilitará considerablemente el cuerpo de arcilla.
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El agua combinada químicamente se expulsa
La arcilla se puede caracterizar como una molécula de alúmina y dos moléculas de sílice unidas a dos moléculas de agua. Incluso después de que el agua atmosférica se haya ido, la arcilla todavía contiene alrededor del 14 por ciento de agua unida químicamente en peso. La vasija será sustancialmente más liviana, pero no se encogerá físicamente.
El enlace de esta agua combinada químicamente se afloja cuando se calienta. Al superponerse con la quema de carbono y azufre, el agua unida químicamente se escapa del cuerpo de arcilla entre 350 °C y 800 °C (660 °F y 1470 °F). Si el agua se calienta demasiado rápido, puede volver a provocar la producción explosiva de vapor dentro del cuerpo de arcilla. Debido a todos estos cambios (y más) el programa de cocción debe permitir una acumulación lenta de calor.
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Se produce una inversión del cuarzo
Los alfareros lo llaman sílice, pero el óxido de sílice también se conoce como cuarzo. El cuarzo tiene una estructura cristalina que cambia a temperaturas específicas. Estos cambios se conocen como inversiones. Una de esas inversiones ocurre a 1060 F (573 C).
El cambio en la estructura cristalina hará que la cerámica aumente de tamaño en un 2 por ciento mientras se calienta y pierda este 2 por ciento cuando se enfría. La cerámica es frágil durante esta inversión del cuarzo y la temperatura del horno debe aumentarse (y luego enfriarse) lentamente durante el cambio.
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Sinterización
Antes de que los óxidos que forman el vidrio comiencen a fundirse, las partículas de arcilla ya se habrán adherido entre sí. A partir de los 900 °C (1650 °F), las partículas de arcilla comienzan a fusionarse. Este proceso de cementación se denomina sinterización. Una vez que la cerámica se ha sinterizado, ya no es realmente arcilla, sino que se ha convertido en un material cerámico.
La cocción del bizcocho se realiza generalmente a unos 1730 °F (945 °C) después de que la pieza se haya sinterizado pero aún esté porosa y no vitrificada. Esto permite que los esmaltes húmedos y crudos se adhieran a la cerámica sin que esta se desintegre.
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Vitrificación y madurez
La maduración de un cuerpo de arcilla es un equilibrio entre la vitrificación del cuerpo para lograr dureza y durabilidad, y tanta vitrificación que la pieza comienza a deformarse, hundirse o incluso a encharcarse en el estante del horno.
La vitrificación es un proceso gradual durante el cual los materiales que se funden con mayor facilidad se disuelven y rellenan los espacios entre las partículas más refractarias. Los materiales fundidos promueven una mayor fusión, además de compactar y fortalecer el cuerpo de arcilla.
También es durante esta etapa cuando se forma la mullita (silicato de aluminio), unos cristales alargados con forma de aguja que actúan como aglutinantes, uniendo y reforzando aún más el cuerpo de arcilla.
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Temperaturas de maduración
La temperatura a la que se cuece una arcilla marca una diferencia enorme. Una arcilla cocida a una temperatura determinada puede ser blanda y porosa, mientras que esa misma arcilla cocida a una temperatura más alta puede ser dura e impermeable.
También es importante tener en cuenta que las distintas arcillas maduran a distintas temperaturas, según su composición. Una loza roja contiene una gran cantidad de hierro que actúa como fundente. Una masa de arcilla de loza puede alcanzar la madurez a unos 1000 C (1830 F) y fundirse a 1250 C (2280 F). Por otro lado, una masa de porcelana hecha de caolín puro podría no madurar hasta unos 1390 C (2500 F) y no fundirse hasta más de 1800 C (3270 F).
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Durante el enfriamiento
Existe otro fenómeno por el que pasa la arcilla a medida que se enfría: la contracción repentina de la cristobalita (una forma cristalina de sílice) cuando se enfría por encima de los 220 °C (420 °F). La cristobalita se encuentra en todos los cuerpos de arcilla, por lo que se debe tener cuidado de enfriar el horno lentamente a medida que pasa por esta temperatura crítica. De lo contrario, las vasijas se agrietarán.