Jak temperatura zmienia glinę

Suszenie atmosferyczne

Kiedy ceramika jest umieszczana w piecu, jest prawie zawsze sucha jak pieprz . Jednak w przestrzeniach między cząsteczkami gliny nadal znajduje się woda.

Gdy glina jest powoli podgrzewana, woda ta wyparowuje z gliny. Jeśli glina jest podgrzewana zbyt szybko, woda zamieni się w parę wewnątrz gliny, rozszerzając się z wybuchowym efektem na garnek.

Do momentu osiągnięcia temperatury wrzenia wody (212 F i 100 C na poziomie morza), cała woda atmosferyczna powinna wyparować z bryły gliny . Spowoduje to zagęszczenie gliny i minimalne skurczenie.

Spalanie węgla i siarki

Wszystkie bryły gliniane zawierają pewną ilość węgla, materiałów organicznych i siarki. Wypalają się one w temperaturze od 300 C do 800 C (od 572 F do 1470 F). Jeśli z jakiegoś powodu — na przykład z powodu złej wentylacji w piecu — nie są one w stanie wypalić się z bryły glinianej, nastąpi rdzeń węglowy . To znacznie osłabi bryłę glinianą.

Chemicznie połączona woda jest usuwana

Glinę można scharakteryzować jako jedną cząsteczkę tlenku glinu i dwie cząsteczki krzemionki połączone dwiema cząsteczkami wody. Nawet po zniknięciu wody atmosferycznej glina nadal zawiera około 14 procent chemicznie związanej wody według masy. Garnek będzie znacznie lżejszy, ale bez fizycznego skurczu.

Wiązanie chemicznie połączonej wody rozluźnia się po podgrzaniu. Nakładając się na wypalanie węgla i siarki, chemicznie związana woda ucieka z bryły gliny w temperaturze od 350 C do 800 C (660 F do 1470 F). Jeśli woda nagrzewa się zbyt szybko, może to ponownie spowodować wybuchową produkcję pary wewnątrz bryły gliny. Z powodu wszystkich tych zmian (i nie tylko) harmonogram wypalania musi umożliwiać powolne gromadzenie się ciepła.

Występuje inwersja kwarcu

Garncarze nazywają to krzemionką, ale tlenek krzemu jest również znany jako kwarc. Kwarc ma strukturę krystaliczną, która zmienia się w określonych temperaturach. Zmiany te są znane jako inwersje. Jedna z takich inwersji występuje w temperaturze 1060 F (573 C).

Zmiana struktury krystalicznej spowoduje, że ceramika zwiększy swój rozmiar o 2 procent podczas ogrzewania i straci te 2 procent podczas chłodzenia. Naczynia są kruche podczas tej inwersji kwarcu, a temperatura pieca musi być podnoszona (a później schładzana) powoli przez tę zmianę.

Spiekanie

Zanim tlenki szkła zaczną się topić, cząsteczki gliny będą się już do siebie przyklejać. Począwszy od około 1650 F (900 C), cząsteczki gliny zaczynają się łączyć. Ten proces cementowania nazywa się spiekaniem. Po spiekaniu ceramika nie jest już prawdziwą gliną, lecz staje się materiałem ceramicznym.

Wypał biskwitowy jest zwykle wykonywany w temperaturze około 1730 F (945 C) po spiekaniu naczynia, które jest nadal porowate i nie jest jeszcze zeszklone. Pozwala to na przywieranie mokrych, surowych szkliw do ceramiki bez jej rozpadu.

Szkliwienie i dojrzewanie

Dojrzewanie gliny to proces równowagi między zeszkleniem , które nadaje jej twardość i trwałość, a tak dużym zeszkleniem, że naczynie zaczyna się deformować, osuwać, a nawet tworzyć kałuże na półce pieca.

Witryfikacja to stopniowy proces, podczas którego materiały, które topią się najłatwiej, to robią. Rozpuszczają się i wypełniają przestrzenie między bardziej ogniotrwałymi cząstkami. Stopione materiały sprzyjają dalszemu topieniu, a także zagęszczaniu i wzmacnianiu bryły gliny.

Również na tym etapie powstaje mulit (krzemian glinu). Są to długie, igłowate kryształy, które działają jako spoiwa, jeszcze bardziej łącząc i wzmacniając gliniane ciało.

Temperatury dojrzewania

Temperatura, w której wypalana jest glina, robi ogromną różnicę. Glina wypalana w jednej temperaturze może być miękka i porowata, podczas gdy ta sama glina wypalana w wyższej temperaturze może być twarda i nieprzepuszczalna.

Należy również zauważyć, że różne gliny dojrzewają w różnych temperaturach, w zależności od ich składu. Czerwona glina zawiera dużą ilość żelaza, które działa jak topnik. Gliniana bryła może wypalić się do dojrzałości w temperaturze około 1830 F (1000 C) i może stopić się w temperaturze 2280 F (1250 C). Z drugiej strony, porcelanowa bryła wykonana z czystego kaolinu może nie dojrzewać do temperatury około 2500 F (1390 C) i nie topić się do temperatury powyżej 3270 F (1800 C).

Podczas chłodzenia

Istnieje jeszcze jedno zjawisko, przez które przechodzi glina podczas stygnięcia. Jest to nagłe kurczenie się krystobalitu — krystalicznej formy krzemionki — podczas stygnięcia powyżej 420 F (220 C). Krystobalit występuje we wszystkich bryłach gliny, dlatego należy uważać, aby piec schładzać powoli, gdy przechodzi przez tę krytyczną temperaturę. W przeciwnym razie w garnkach pojawią się pęknięcia.