Технология обжига в муфельной печи.

Глина – податливый материал, благодатная почва для экспериментов и создания различных украшений и творений. Если земля и вода создали глину, пригодную для лепки различных предметов, то воздух и огонь, т.е. сушка и обжиг, придают изделиям прочность и долговечность.

Сушка.

Процесс сушки требует особого внимания: если сушка проводится неправильно, увеличивается вероятность того, что изделие разобьется или деформируется. Испарение воды происходит сначала с поверхности изделия, а затем внутри глиняной массы. Чтобы не создавалось напряжение и не образовывались трещины, необходимо следить за тем, чтобы процесс протекал постепенно и равномерно. Предварительную сушку проводят без участия нагревательных приборов и без попадания на поверхность прямых солнечных лучей. Лучший вариант – тёмное сухое место, в котором поддерживается средняя комнатная температура. Процесс занимает до недели: в зависимости от объёма получившегося изделия. Если его не досушить, после обжига возможно образование дефектов. Такого понятия как «пересушка» глины не существует.

Последним этапом подготовки является шлифовка, она доводит изделие до идеального состояния. Основной инструмент – наждачная бумага. С ее помощью устраняются различные неровности, бугорки, отпечатки пальцев.

1. После сушки изделия деформируются, уменьшаются в размере.
2. Свойства глины при обжиге изменяются, поэтому после завершения этого процесса изменить форму изделия будет невозможно.
3. Если обжиг глины выполняется дома, помещение обязательно должно проветриваться. Под воздействием температуры выделяются различные органические соединения. Некоторые вещества имеют неприятный запах и могут быть токсичными.

Технология обжига глины

При контакте с теплом глиняное изделие обретает новую жизнь. Вода уступает месту огню, который делает глину твердой как камень. Огонь ускоряет процесс, происходящий в природе в течение веков под воздействием солнечного тепла. После обжига глиняные изделия становятся еще более твердыми, а главное – приобретают прочность и долговечность, которые позволяют нам уверенно пользоваться ими в быту и благодаря которым многие керамические предметы из далекого прошлого сохранились до нашего времени.

Обжиг – это наиболее важный и энергозатратный технологический процесс.

Многие века разделяют эпоху примитивных горнов, вырытых в земле, которые топились дровами, и наше время, когда передовые технологии применяются в современных печах для обжига наряду с новыми видами топлива. Сегодня начинающий гончар может приобрести небольшую печь как для мастерской, так и для дома.

Электрическая печь: удобна в применении, работает на электричестве и не требует отдушины, дымохода. Имеет окисляющую среду, а не восстанавливающую. В продаже бывают печи маленькие для проб от 5 до 15 литров, средние,большие.

Большинство печей снабжены компьютеризированным термоэлектрическим пирометром, который обеспечивает почти полный контроль температурной шкалы.

Порядок и схема обжига

Обжиг керамики может проходить в один или в два (2-ух этапная схема), или в три 3 и даже более этапов.

Чаще применяется 2-ух этапная схема обжига - два последовательно проводимые обжига:

1 обжиг – утильный (промежуточный). В первом обжиге участвует хорошо высушенное изделие, которое или совсем не декорировано, или частично декорировано ангобом или цветной глиной. Глазурь в первом обжиге не участвует. Результатом первого обжига является не готовое изделие, а полуфабрикат – утиль, он же черепок или бисквит (biscuit), который предстоит еще декорировать глазурью, флюсным ангобом, подглазурными или надглазурными красками, или любым сочетанием этих материалов. Температура утильного обжига обычно выбирается таким образом, чтобы, с одной стороны, все основные физико-химические процессы, связанные с выделением газообразных веществ и набором некоторой прочности изделия, завершились, а с другой стороны, пористость черепка (влагопоглощение) должно быть достаточным для качественного нанесения глазури и других материалов.

2 обжиг – политой. Проводится после первого обжига и после того, как на черепок наносится глазурь и краски. Температура политого обжига, как правило, зависит от температуры обжига применяемых для декорирования материалов.

3-ий и последующие обжиги иногда проводят для закрепления деколей или какого-либо другого декоративного покрытия. Эти обжиги обычно непродолжительны и проводятся при не очень высоких температурах.

Обжиг в 1-этап

Обжиг в один этап считается экономически более выгодным, так как требует меньше энергетических и других затрат – загрузка изделий в печь, складские расходы и др. Но  обжиг в 1-этап имеет и множество минусов:

- приходится декорировать изделие, не имеющее прочности утиля, что требует особой аккуратности в работе;

- практически исключается глазурование методом окунания (а это самый экономичный метод);

- глазурование внутренней и внешней части изделий приходиться проводить с большим перерывом;

- требуется применение добавок, позволяющих закрепить глазурь или другой декор на изделии;

- не подходит для низкотемпературных глазурей и красок.

Обжиг в один этап выгоден:

- при больших объемах производства, когда технологическая схема хорошо отработана и определенный процент брака запланирован;

- когда не требуется сложное декорирование и длительная ручная работа;

- когда хотя бы часть глазури наносится распылением;

- когда используются глазури с коротким интервалом плавления;

- когда используются высокотемпературные глазури, период плавления которых совпадает с периодом спекания черепка.

Таким образом, каждый вправе выбрать ту схему обжига, которая больше подходит для имеющихся в его распоряжении материалов и условий работы.

Температура обжига и основные процессы

Современные печи для обжига керамики могут обеспечить достаточно быстрый нагрев до самых высоких температур, но скорость нагрева печи лимитируется скоростью протекания процессов в глине, которые преобразуют сырой керамический материал в прочное керамическое изделие. Эти процессы протекают в твердой фазе и требуют определенного времени для их полного завершения. В общем случае весь процесс обжига керамики можно разделить на несколько температурных интервалов.

Охлаждение

Период остывания в условиях небольших мастерских обычно не регулируется. Охлаждение печи происходит естественным путем после ее отключения. Но некоторые нюансы есть и в этом процессе. Не следует форсировать остывание и преждевременно открывать печь. Охлаждение печи, как правило, занимает столько же времени, как и нагрев. С другой стороны, слишком медленное остывание печи в период до 700°С, например, при  плохом проветривании помещения, где располагаются печи, может вызвать нежелательную кристаллизацию и помутнение глазури.

Процесс обжига происходит в несколько этапов:

1. 25-200°C – изделие постепенно и медленно нагревается, вода между слоями испаряется. Этап показательный: в это время можно увидеть, были ли допущены ошибки по время изготовления и предварительной сушки. Если погрешности были, то на поверхности появятся пузыри, неровности, трещины. Важно, чтобы нагревание печи производилось равномерно, не допускался слишком интенсивный или, наоборот, медленный рост температуры. Оптимальная скорость – 70-100°C в час.
2. 200-400°C – на этом этапе вся вода в слоях должна полностью испариться, а большая часть органических соединений устраниться. Оптимальная скорость роста температуры – 100°C в час. По достижении температуры в 400°C необходимо сделать двадцатиминутный перерыв для того, чтобы все газы удалились, а температура внутри печи стабилизировалась.
3. До 600°C – происходит выделение воды, которая входит в кристаллическую решётку минералов в составе глины. Скорость подъёма уровня температуры не должна превышать 100°C. После достижения уровня в 600°C следует сделать получасовой перерыв.
4. 600-800°C – температуру следует поднимать интенсивнее обычного – на 140-150°C в час. Это переходный период, когда старые структуры уже разрушились, а новые ещё не успели образоваться. Материал при такой температуре является наименее прочным.
5. 800-1000°C – начало процесса спекания и образования керамических соединений. Глинистые минералы больше не разлагаются, а начинают взаимодействовать с другими элементами, образовывать новые связи. Происходит диффузия структур – химический процесс, сопровождающийся выделением газообразных веществ. Скорость обжига не должна выходить за рамки диапазона 75-100°C.
6. Охлаждение керамики чаще всего происходит естественным путём, после того как печь отключается. Не стоит открывать её, впуская более холодный воздух, – равномерность остывания нарушается.

Материал подготовила – Алексеева Н.Ю.
методист ОДПТ МБУК « Музей истории и ремесел Советского района».

Источники:

https://www.ceramistam.ru/blog/Sushka_i_obzhig/obzhig/

Поверин А.И.  Гончарное дело: Энциклопедия.- М.: АСТ-ПРЕСС КНИГА, 2015.- 160 с.: ил.- (Золотая библиотека увлечений)

Буббико Дж., Крус Х. Керамика: техники, материалы, изделия / Пер.с итал. – Издательство «Ниола- Пресс», 2009.- 128 с.: ил.