Zvládnutí formulace glazur: Komplexní průvodce pro keramiky po celém světě

Formulace glazur je komplexní, ale obohacující aspekt keramiky. Pochopení principů, které stojí za tvorbou glazur, vám umožní dosáhnout jedinečných efektů, řešit problémy a nakonec plněji vyjádřit svou uměleckou vizi. Tento komplexní průvodce poskytuje hluboký ponor do světa formulace glazur a pokrývá vše od základů chemie glazur až po pokročilé techniky pro vytváření úžasných a spolehlivých glazur. Ať už jste začátečník, který teprve začíná, nebo zkušený keramik, který chce zdokonalit své dovednosti, tento průvodce vás vybaví znalostmi a nástroji, které potřebujete k zvládnutí umění formulace glazur.

Porozumění chemii glazur

Glazura je v podstatě tenká vrstva skla natavená na keramický střep během výpalu. Pro pochopení toho, jak glazury fungují, je nezbytné osvojit si některé základní koncepty chemie skla.

Tři pilíře glazury: Tavivo, stabilizátor a sklotvorná složka

Glazury se skládají ze tří základních složek, často označovaných jako „tři pilíře“:

Taviva: Tyto materiály snižují bod tání glazury. Mezi běžná taviva patří oxidy sodíku, draslíku, lithia, vápníku, hořčíku, baria a zinku. Různá taviva ovlivňují glazuru různými způsoby, ovlivňují její bod tání, barevnou odezvu a povrchovou texturu. Například soda (uhličitan sodný) je silné tavivo, ale při nadměrném použití může způsobit krakelování. Uhličitan lithný je další silné tavivo, často používané k vytvoření živých barev a hladkých povrchů.
Stabilizátory: Tyto materiály dodávají roztavené glazuře strukturu a stabilitu. Nejdůležitějším stabilizátorem je oxid hlinitý (Al₂O₃), který se obvykle přidává prostřednictvím jílových minerálů, jako je kaolin, nebo hydrátu oxidu hlinitého. Oxid hlinitý zvyšuje viskozitu glazury, zabraňuje jejímu stékání z výrobku během výpalu a také zvyšuje její odolnost.
Sklotvorné složky: Oxid křemičitý (SiO₂) je hlavní sklotvornou složkou. Tvoří sklovitou síť glazury. Samotný oxid křemičitý má velmi vysoký bod tání, a proto jsou taviva nezbytná k tomu, aby se roztavil při teplotách keramického výpalu. Běžnými zdroji oxidu křemičitého v glazurách jsou křemen a pazourek.

Jednotkový molekulární vzorec (UMF)

Jednotkový molekulární vzorec (UMF) je standardizovaný způsob, jak vyjádřit chemické složení glazury. Vyjadřuje relativní molární poměry různých oxidů ve vzorci glazury, přičemž součet taviv je normalizován na 1,0. To umožňuje snadnější porovnání a analýzu různých receptur glazur.

UMF má následující strukturu:

Taviva: RO (např. CaO, MgO, BaO, ZnO) + R₂O (např. Na₂O, K₂O, Li₂O) = 1.0

Stabilizátor: R₂O₃ (např. Al₂O₃)

Sklotvorná složka: RO₂ (např. SiO₂)

Pochopení UMF vám umožňuje upravovat poměry různých oxidů ve vaší receptuře glazury k dosažení specifických vlastností. Například zvýšení obsahu oxidu křemičitého obecně učiní glazuru odolnější a méně náchylnou ke krakelování, zatímco zvýšení obsahu taviv sníží teplotu tání a učiní glazuru tekutější.

Zkoumání surovin

Při formulaci glazur lze použít širokou škálu surovin, z nichž každá přispívá specifickými oxidy a ovlivňuje konečné vlastnosti glazury. Porozumění těmto materiálům je klíčové pro vytváření úspěšných glazur.

Běžné materiály pro glazury a jejich role

Jíly: Kaolin (čínský jíl) je běžným zdrojem oxidu hlinitého a křemičitého. Pomáhá udržovat glazuru v suspenzi ve vodě a dodává glazuře tělo. Lze použít i kuličkový jíl, ale obsahuje více nečistot a může ovlivnit barvu glazury.
Zdroje oxidu křemičitého: Křemen a pazourek jsou čisté formy oxidu křemičitého. Často jsou jemně mleté, aby se zajistilo správné tavení. Lze použít i písek, ale měl by být velmi čistý a bez nečistot.
Živce: Tyto minerály jsou komplexní směsí oxidu křemičitého, hlinitého a různých taviv (sodíku, draslíku, vápníku). Jsou běžným zdrojem více oxidů v glazurách. Příklady zahrnují:

Sodný živec (Albit): Vysoký obsah oxidu sodného.
Draselný živec (Ortoklas): Vysoký obsah oxidu draselného.
Vápenatý živec (Anortit): Vysoký obsah oxidu vápenatého.

Uhličitany: Tyto materiály se během výpalu rozkládají, uvolňují oxid uhličitý a zanechávají za sebou oxid kovu. Příklady zahrnují:

Uhličitan vápenatý (Plavená křída): Zdroj oxidu vápenatého.
Uhličitan hořečnatý (Magnezit): Zdroj oxidu hořečnatého.
Uhličitan barnatý: Zdroj oxidu barnatého (používejte s opatrností - toxický!).
Uhličitan strontnatý: Zdroj oxidu strontnatého.

Oxidy: Čisté oxidy kovů lze přidávat do glazur k dosažení specifických barev a efektů. Příklady zahrnují:

Oxid železitý (Červený oxid železitý, Černý oxid železitý): Produkuje hnědé, žluté, zelené a černé barvy v závislosti na atmosféře výpalu.
Oxid měďnatý (Uhličitan měďnatý): Produkuje zelené barvy v oxidaci a červené v redukci.
Oxid kobaltnatý (Uhličitan kobaltnatý): Produkuje silné modré barvy.
Oxid manganičitý: Produkuje hnědé, fialové a černé barvy.
Oxid chromitý: Produkuje zelené barvy.
Oxid titaničitý: Produkuje rutilové efekty a může ovlivnit barvu.

Frity: Jedná se o předtavená skla, která jsou rozemleta na prášek. Používají se k zavedení taviv a dalších oxidů ve stabilnější a předvídatelnější formě. Frity jsou zvláště užitečné pro začlenění rozpustných materiálů, jako je borax, nebo materiálů, které během výpalu uvolňují plyny, jako jsou uhličitany. Použití frit může pomoci minimalizovat vady glazur.
Ostatní přísady:

Bentonit: Jíl, který působí jako suspenzní činidlo a pomáhá udržovat glazuru v suspenzi.
CMC guma (Karboxymethylcelulóza): Organická guma používaná ke zlepšení přilnavosti glazury a zabránění usazování.
Epsomská sůl (Síran hořečnatý): Lze přidat k deflokulaci glazury a zlepšení jejích štětcových vlastností.

Bezpečnostní opatření

Mnoho materiálů pro glazury je nebezpečných při vdechnutí nebo požití. Při manipulaci se suchými materiály pro glazury vždy noste respirátor a pracujte v dobře větraném prostoru. Některé materiály, jako je uhličitan barnatý, jsou zvláště toxické a vyžadují zvýšenou opatrnost. Vždy si prostudujte bezpečnostní list (MSDS/BL) pro každý materiál, který používáte, a dodržujte doporučená bezpečnostní opatření.

Techniky výpočtu glazur

Výpočet receptur glazur se může na první pohled zdát skličující, ale je to klíčová dovednost pro pochopení a manipulaci se vzorci glazur. Existuje několik metod pro výpočet glazur, od jednoduchých procentuálních výpočtů po složitější výpočty UMF.

Od procent k gramům: Dávkové recepty

Většina receptur glazur je původně prezentována v procentech. Chcete-li vytvořit dávku glazury, musíte tato procenta převést na gramy (nebo jiné jednotky hmotnosti). Postup je jednoduchý:

Určete celkovou velikost dávky, kterou chcete připravit (např. 1000 gramů).
Vynásobte každé procento v receptuře celkovou velikostí dávky.
Výsledek vydělte 100, abyste získali hmotnost každého materiálu v gramech.

Příklad:

Receptura glazury je dána jako:

Živec: 50 %
Kaolin: 25 %
Plavená křída: 25 %

Pro přípravu 1000gramové dávky by výpočet byl:

Živec: (50/100) * 1000 = 500 gramů
Kaolin: (25/100) * 1000 = 250 gramů
Plavená křída: (25/100) * 1000 = 250 gramů

Použití softwaru pro výpočet glazur

Několik softwarových programů a online nástrojů může výpočet glazur výrazně zjednodušit. Tyto nástroje vám umožní zadat požadovaný UMF nebo cílové procento oxidů a vypočítají vám dávkovou recepturu. Umožňují také snadno upravit recepturu a vidět, jak to ovlivní celkové složení glazury. Mezi populární možnosti patří:

Insight-Live: Webový program pro výpočet glazur s širokou škálou funkcí, včetně výpočtu UMF, databáze materiálů a sdílení receptur.
GlazeMaster: Desktopový softwarový program pro výpočet glazur a správu receptur.
Matrix: Další webová možnost pro výpočet glazur.

Porozumění limitním vzorcům

Limitní vzorce jsou směrnice, které definují přijatelné rozsahy pro různé oxidy v glazuře. Poskytují rámec pro vytváření vyvážených a stabilních glazur. Dodržováním limitních vzorců můžete minimalizovat riziko vad glazur, jako je krakelování, odlupování a vyluhování.

Například typický limitní vzorec pro glazuru na kužel 6 může být:

Al₂O₃: 0.3 - 0.6
SiO₂: 2.0 - 4.0

To znamená, že obsah oxidu hlinitého v glazuře by se měl pohybovat mezi 0,3 a 0,6 moly a obsah oxidu křemičitého by se měl pohybovat mezi 2,0 a 4,0 moly.

Teplota a atmosféra výpalu

Teplota a atmosféra výpalu mají hluboký vliv na konečný vzhled glazury. Různé glazury jsou navrženy tak, aby dozrály při různých teplotách, a atmosféra v peci může významně ovlivnit barvu a texturu glazury.

Porozumění teplotám podle kuželů

Teploty keramického výpalu se obvykle měří pomocí pyrometrických kuželů (žároměrek). Jedná se o malé, štíhlé pyramidy z keramických materiálů, které při specifických teplotách měknou a ohýbají se. Různá čísla kuželů odpovídají různým teplotním rozsahům.

Běžné rozsahy výpalu zahrnují:

Kužel 06-04 (Nízký výpal): Přibližně 1000-1063 °C (1830-1945 °F). Vhodné pro pórovinu a raku.
Kužel 5-6 (Střední výpal): Přibližně 1186-1222 °C (2167-2232 °F). Populární rozsah pro kameninu a porcelán.
Kužel 8-10 (Vysoký výpal): Přibližně 1250-1305 °C (2282-2381 °F). Obvykle se používá pro porcelán a vysokopálenou kameninu.

Oxidační vs. redukční výpal

Atmosféra v peci během výpalu může být buď oxidační, nebo redukční. Oxidační atmosféra je taková s dostatkem kyslíku, zatímco redukční atmosféra je taková s omezeným množstvím kyslíku.

Oxidační výpal: Dosahuje se v elektrických pecích a v plynových pecích s dostatečným přívodem vzduchu. Oxidační výpal obecně produkuje jasnější a konzistentnější barvy.
Redukční výpal: Dosahuje se v plynových pecích omezením přívodu vzduchu. Redukční výpal vytváří atmosféru bohatou na uhlík, která může změnit oxidační stavy oxidů kovů, což vede k jedinečným a často nepředvídatelným barevným efektům. Například měděné červené glazury se obvykle dosahují redukčním výpalem.

Řešení vad glazur

Vady glazur jsou v keramice běžnou výzvou, ale pochopení příčin těchto vad vám může pomoci jim předcházet a opravovat je.

Běžné vady glazur a jejich příčiny

Krakelování: Síť jemných trhlinek na povrchu glazury. Krakelování je obvykle způsobeno nesouladem v tepelné roztažnosti mezi glazurou a keramickým střepem. Glazura se při chladnutí smršťuje více než střep, což způsobuje její praskání. Řešení zahrnují:

Zvýšení obsahu oxidu křemičitého v glazuře.
Snížení obsahu alkálií (sodík, draslík, lithium) v glazuře.
Použití střepu s nižší tepelnou roztažností.

Odlupování: Opak krakelování, kdy se glazura odlupuje z keramického těla. Odlupování je způsobeno tím, že se glazura při chladnutí smršťuje méně než střep. Řešení zahrnují:

Snížení obsahu oxidu křemičitého v glazuře.
Zvýšení obsahu alkálií v glazuře.
Použití střepu s vyšší tepelnou roztažností.

Stahování: Glazura se během výpalu stahuje z povrchu a zanechává na keramice holá místa. Stahování může být způsobeno:

Nanesením příliš silné vrstvy glazury.
Nanesením glazury na zaprášený nebo mastný povrch.
Použitím glazury s vysokým povrchovým napětím.

Dírkování: Malé dírky na povrchu glazury. Dírkování může být způsobeno:

Unikáním plynů ze střepu nebo glazury během výpalu.
Nedostatečnou výdrží na maximální teplotě výpalu.
Nanesením glazury na porézní nebo nedostatečně vypálený střep.

Stékání: Glazura během výpalu nadměrně teče, což způsobuje její odkapávání z výrobku. Stékání je způsobeno:

Použitím glazury s velmi nízkou viskozitou.
Přepálením glazury.
Nanesením příliš silné vrstvy glazury.

Tvorba puchýřů: Velké bubliny nebo puchýře na povrchu glazury. Tvorba puchýřů může být způsobena:

Přepálením glazury.
Plyny uvězněnými v glazuře během výpalu.
Vysokým obsahem uhličitanů v glazuře.

Matnění: Glazura, která není dostatečně lesklá. Matnění může být způsobeno:

Nedopálením.
Příliš velkým množstvím oxidu hlinitého v glazuře.
Devitrifikací (tvorbou krystalů na povrchu).

Diagnostické testování

Při řešení vad glazur je užitečné provádět diagnostické testy k identifikaci základní příčiny. Některé užitečné testy zahrnují:

Liniová směs: Postupná změna poměru dvou materiálů v glazuře, abyste viděli, jak to ovlivňuje její vlastnosti.
Triaxiální směs: Míchání tří různých materiálů v různých poměrech k prozkoumání širší škály možností glazur.
Test tepelné roztažnosti: Měření tepelné roztažnosti glazury a střepu pro kontrolu kompatibility.
Test rozsahu výpalu: Vypalování glazury při různých teplotách k určení jejího optimálního rozsahu výpalu.

Pokročilé techniky glazování

Jakmile máte pevné základy ve formulaci glazur, můžete začít zkoumat pokročilejší techniky k vytváření jedinečných a sofistikovaných efektů.

Rutilové glazury

Rutil (oxid titaničitý) je všestranný materiál, který může v glazurách vytvářet širokou škálu efektů, od jemných variegací po dramatický růst krystalů. Rutilové glazury mají často skvrnitý nebo pruhovaný vzhled s variacemi v barvě a textuře. Efekt je způsoben krystalizací oxidu titaničitého z roztavené glazury během chladnutí.

Krystalické glazury

Krystalické glazury se vyznačují růstem velkých, viditelných krystalů na povrchu glazury. Tyto krystaly jsou obvykle krystaly křemičitanu zinečnatého (willemit). Krystalické glazury vyžadují přesnou kontrolu vypalovací křivky a složení glazury k dosažení úspěšného růstu krystalů.

Opalescentní glazury

Opalescentní glazury vykazují mléčný nebo duhový vzhled, podobný opálovým drahokamům. Tento efekt je způsoben rozptylem světla malými částicemi suspendovanými v glazuře. Opalescence lze dosáhnout přidáním materiálů jako je oxid cíničitý, oxid zirkoničitý nebo oxid titaničitý do glazury.

Vulkanické glazury

Vulkanické glazury se vyznačují drsným, kráterovitým a bublinkatým povrchem, připomínajícím vulkanickou horninu. Tyto glazury se často vytvářejí přidáním materiálů, které se během výpalu rozkládají a uvolňují plyny, čímž vytvářejí charakteristickou povrchovou texturu. K vytvoření vulkanických efektů lze použít materiály jako karbid křemíku, sulfid železa nebo oxid manganičitý.

Recepty na glazury: Výchozí bod

Zde je několik receptů na glazury, které vám pomohou začít. Nezapomeňte vždy testovat glazury v malém měřítku před jejich aplikací na velký kus.

Čirá glazura na kužel 6

Frita 3134: 50 %
Kaolin: 25 %
Oxid křemičitý: 25 %

Matná glazura na kužel 6

Frita 3134: 40 %
EPK: 20 %
Plavená křída: 20 %
Oxid křemičitý: 20 %

Železitá engoba na kužel 6 (pro dekorativní efekty)

Červený oxid železitý: 50 %
Kuličkový jíl: 50 %

Poznámka: Tyto receptury jsou výchozími body a může být nutné je upravit tak, aby vyhovovaly vašemu konkrétnímu střepu, podmínkám výpalu a požadovaným efektům. Vždy důkladně testujte.

Zdroje pro další studium

Existuje mnoho vynikajících zdrojů pro další studium formulace glazur. Zde je několik návrhů:

Knihy:

"Ceramic Science for the Potter" od W.G. Lawrence
"Mastering Cone 6 Glazes" od Johna Hesselbertha a Rona Roye
"The Complete Guide to Mid-Range Glazes" od Johna Britta

Webové stránky a online fóra:

Ceramic Arts Daily
Potters.org
Clayart

Workshopy a kurzy:

Navštěvujte workshopy a kurzy vedené zkušenými keramiky, abyste se učili z jejich odborných znalostí a získali praktické zkušenosti.

Závěr

Formulace glazur je cesta objevování a experimentování. Pochopením principů chemie glazur, zkoumáním surovin a zvládnutím výpočtových technik můžete odemknout svět tvůrčích možností. Nebojte se experimentovat, dělat si poznámky a učit se ze svých chyb. S trpělivostí a vytrvalostí můžete vyvinout své vlastní jedinečné receptury glazur a vytvářet úžasné keramické umění, které odráží vaši osobní vizi. Pamatujte, že formulace glazur není exaktní věda a vždy bude existovat prvek překvapení a šťastné náhody. Přijměte nečekané a užijte si proces vytváření krásných a funkčních glazur.