Опанування складанням полив: Комплексний посібник для керамістів усього світу

Складання поливи — це складний, але захоплюючий аспект кераміки. Розуміння принципів, що лежать в основі створення поливи, дає змогу досягати унікальних ефектів, вирішувати проблеми та, зрештою, повніше виражати своє художнє бачення. Цей комплексний посібник пропонує глибоке занурення у світ складання полив, охоплюючи все: від основ хімії поливи до передових технік для створення приголомшливих та надійних полив. Незалежно від того, чи ви початківець, який тільки починає свій шлях, чи досвідчений кераміст, який прагне вдосконалити свої навички, цей посібник надасть вам знання та інструменти, необхідні для опанування мистецтва складання полив.

Розуміння хімії поливи

Полива — це, по суті, тонкий шар скла, сплавлений з керамічним тілом під час випалу. Щоб зрозуміти, як працюють поливи, необхідно осягнути деякі фундаментальні поняття хімії скла.

Три стовпи поливи: флюс, стабілізатор та склоутворювач

Поливи складаються з трьох основних компонентів, які часто називають "трьома стовпами":

Флюси: Ці матеріали знижують температуру плавлення поливи. До поширених флюсів належать оксиди натрію, калію, літію, кальцію, магнію, барію та цинку. Різні флюси по-різному впливають на поливу, змінюючи її температуру плавлення, реакцію на колір та текстуру поверхні. Наприклад, кальцинована сода (карбонат натрію) є сильним флюсом, але при надмірному використанні може викликати цек. Карбонат літію — ще один потужний флюс, який часто використовують для створення яскравих кольорів та гладких поверхонь.
Стабілізатори: Ці матеріали надають структуру та стабільність розплавленій поливі. Найважливішим стабілізатором є глинозем (Al₂O₃), який зазвичай вводять через глинисті мінерали, такі як каолін, або через гідрат глинозему. Глинозем підвищує в'язкість поливи, запобігаючи її стіканню з виробу під час випалу, а також збільшує її міцність.
Склоутворювачі: Діоксид кремнію (SiO₂) є основним склоутворювачем. Він формує склоподібну сітку поливи. Сам по собі діоксид кремнію має дуже високу температуру плавлення, тому для його плавлення при температурах керамічного випалу необхідні флюси. Поширеними джерелами діоксиду кремнію в поливах є кварц та кремінь.

Унітарна молекулярна формула (УМФ)

Унітарна молекулярна формула (УМФ) — це стандартизований спосіб представлення хімічного складу поливи. Вона виражає відносні молярні співвідношення різних оксидів у формулі поливи, при цьому сума флюсів нормалізована до 1,0. Це дозволяє легше порівнювати та аналізувати різні рецепти полив.

УМФ має таку структуру:

Флюси: RO (напр., CaO, MgO, BaO, ZnO) + R₂O (напр., Na₂O, K₂O, Li₂O) = 1,0

Стабілізатор: R₂O₃ (напр., Al₂O₃)

Склоутворювач: RO₂ (напр., SiO₂)

Розуміння УМФ дозволяє регулювати пропорції різних оксидів у вашій формулі поливи для досягнення певних властивостей. Наприклад, збільшення вмісту діоксиду кремнію зазвичай робить поливу міцнішою та менш схильною до цеку, тоді як збільшення вмісту флюсу знижує температуру плавлення та робить поливу більш текучою.

Дослідження сировини

У складанні полив можна використовувати величезну кількість сировинних матеріалів, кожен з яких вносить певні оксиди та впливає на кінцеві властивості поливи. Розуміння цих матеріалів є вирішальним для створення успішних полив.

Поширені матеріали для полив та їх роль

Глини: Каолін (китайська глина) є поширеним джерелом глинозему та діоксиду кремнію. Він допомагає утримувати поливу в суспензії у воді та надає тіло поливній масі. Також можна використовувати пластичну глину, але вона містить більше домішок і може впливати на колір поливи.
Джерела діоксиду кремнію: Кварц та кремінь є чистими формами діоксиду кремнію. Їх часто дрібно мелють для забезпечення належного плавлення. Також можна використовувати пісок, але він повинен бути дуже чистим і без домішок.
Польові шпати: Ці мінерали є складною сумішшю діоксиду кремнію, глинозему та різних флюсів (натрію, калію, кальцію). Вони є поширеним джерелом кількох оксидів у поливах. Приклади включають:

Натрієвий польовий шпат (альбіт): Високий вміст оксиду натрію.
Калієвий польовий шпат (ортоклаз): Високий вміст оксиду калію.
Кальцієвий польовий шпат (анортит): Високий вміст оксиду кальцію.

Карбонати: Ці матеріали розкладаються під час випалу, виділяючи вуглекислий газ і залишаючи оксид металу. Приклади включають:

Карбонат кальцію (крейда): Джерело оксиду кальцію.
Карбонат магнію (магнезит): Джерело оксиду магнію.
Карбонат барію: Джерело оксиду барію (використовувати з обережністю — токсичний!).
Карбонат стронцію: Джерело оксиду стронцію.

Оксиди: Чисті оксиди металів можна додавати до полив для досягнення певних кольорів та ефектів. Приклади включають:

Оксид заліза (червоний оксид заліза, чорний оксид заліза): Дає коричневі, жовті, зелені та чорні кольори, залежно від атмосфери випалу.
Оксид міді (карбонат міді): Дає зелені кольори в окислювальному середовищі та червоні у відновлювальному.
Оксид кобальту (карбонат кобальту): Дає насичені сині кольори.
Діоксид марганцю: Дає коричневі, фіолетові та чорні кольори.
Оксид хрому: Дає зелені кольори.
Діоксид титану: Створює рутилові ефекти та може впливати на колір.

Фрити: Це попередньо розплавлене скло, подрібнене в порошок. Їх використовують для введення флюсів та інших оксидів у більш стабільній та передбачуваній формі. Фрити особливо корисні для введення розчинних матеріалів, таких як бура, або матеріалів, що виділяють гази під час випалу, наприклад, карбонатів. Використання фрит може допомогти мінімізувати дефекти поливи.
Інші добавки:

Бентоніт: Глина, що діє як суспензатор і допомагає утримувати поливу в суспензії.
КМЦ-клей (Карбоксиметилцелюлоза): Органічний клей, що використовується для покращення адгезії поливи та запобігання осіданню.
Англійська сіль (сульфат магнію): Може додаватися для дефлокуляції поливи та покращення її властивостей при нанесенні пензлем.

Заходи безпеки

Багато матеріалів для полив є небезпечними при вдиханні або ковтанні. Завжди надягайте респіратор при роботі з сухими матеріалами для полив і працюйте в добре вентильованому приміщенні. Деякі матеріали, такі як карбонат барію, є особливо токсичними і вимагають додаткової обережності. Завжди ознайомлюйтесь з Паспортом безпеки матеріалу (MSDS) для кожного матеріалу, який ви використовуєте, і дотримуйтесь рекомендованих заходів безпеки.

Техніки розрахунку поливи

Розрахунок рецептів полив може здатися складним на перший погляд, але це важлива навичка для розуміння та маніпулювання формулами полив. Існує кілька методів розрахунку полив, від простих відсоткових розрахунків до більш складних розрахунків за УМФ.

Від відсотків до грамів: заміс рецептів

Більшість рецептів полив спочатку представлені у відсотках. Щоб створити заміс поливи, вам потрібно перетворити ці відсотки в грами (або інші одиниці ваги). Процес простий:

Визначте загальний розмір замісу, який ви хочете зробити (наприклад, 1000 грамів).
Помножте кожен відсоток у рецепті на загальний розмір замісу.
Поділіть результат на 100, щоб отримати вагу кожного матеріалу в грамах.

Приклад:

Рецепт поливи подано так:

Польовий шпат: 50%
Каолін: 25%
Крейда: 25%

Щоб зробити заміс на 1000 грамів, розрахунок буде таким:

Польовий шпат: (50/100) * 1000 = 500 грамів
Каолін: (25/100) * 1000 = 250 грамів
Крейда: (25/100) * 1000 = 250 грамів

Використання програмного забезпечення для розрахунку полив

Кілька програм та онлайн-інструментів можуть значно спростити розрахунок полив. Ці інструменти дозволяють вводити бажану УМФ або цільові відсотки оксидів, і вони розрахують для вас рецепт замісу. Вони також дозволяють легко коригувати рецепт і бачити, як це впливає на загальний склад поливи. Деякі популярні варіанти включають:

Insight-Live: Веб-програма для розрахунку полив з широким спектром функцій, включаючи розрахунок УМФ, базу даних матеріалів та обмін рецептами.
GlazeMaster: Десктопна програма для розрахунку полив та управління рецептами.
Matrix: Ще один веб-варіант для розрахунку полив.

Розуміння граничних формул

Граничні формули — це рекомендації, що визначають допустимі діапазони для різних оксидів у поливі. Вони забезпечують основу для створення збалансованих та стабільних полив. Дотримуючись граничних формул, ви можете мінімізувати ризик дефектів поливи, таких як цек, відшарування та вилуговування.

Наприклад, типова гранична формула для поливи на конус 6 може бути такою:

Al₂O₃: 0.3 - 0.6
SiO₂: 2.0 - 4.0

Це означає, що вміст глинозему в поливі повинен знаходитися в межах від 0,3 до 0,6 моль, а вміст діоксиду кремнію — від 2,0 до 4,0 моль.

Температура та атмосфера випалу

Температура та атмосфера випалу мають глибокий вплив на кінцевий вигляд поливи. Різні поливи розраховані на дозрівання при різних температурах, а атмосфера в печі може значно вплинути на колір та текстуру поливи.

Розуміння температур конусів

Температури керамічного випалу зазвичай вимірюються за допомогою пірометричних конусів. Це невеликі, тонкі пірамідки з керамічних матеріалів, які розм'якшуються і згинаються при певних температурах. Різні номери конусів відповідають різним температурним діапазонам.

Поширені діапазони випалу включають:

Конус 06-04 (Низькотемпературний випал): Приблизно 1000-1063°C (1830-1945°F). Підходить для фаянсу та раку.
Конус 5-6 (Середньотемпературний випал): Приблизно 1186-1222°C (2167-2232°F). Популярний діапазон для кам'яної маси та порцеляни.
Конус 8-10 (Високотемпературний випал): Приблизно 1250-1305°C (2282-2381°F). Зазвичай використовується для порцеляни та високотемпературної кам'яної маси.

Окислювальний та відновлювальний випал

Атмосфера в печі під час випалу може бути окислювальною або відновлювальною. Окислювальна атмосфера — це атмосфера з великою кількістю кисню, тоді як відновлювальна — з обмеженою кількістю кисню.

Окислювальний випал: Досягається в електричних печах та в газових печах з достатньою подачею повітря. Окислювальний випал зазвичай дає яскравіші та більш стабільні кольори.
Відновлювальний випал: Досягається в газових печах шляхом обмеження подачі повітря. Відновлювальний випал створює багату на вуглець атмосферу, яка може змінювати ступені окиснення оксидів металів, що призводить до унікальних і часто непередбачуваних колірних ефектів. Наприклад, мідно-червоні поливи зазвичай отримують шляхом відновлювального випалу.

Усунення дефектів поливи

Дефекти поливи — це поширені проблеми в кераміці, але розуміння причин цих дефектів може допомогти вам запобігти їм та виправити їх.

Поширені дефекти поливи та їх причини

Цек: Мережа дрібних тріщин на поверхні поливи. Цек зазвичай спричинений невідповідністю термічного розширення між поливою та керамічним тілом. Полива стискається більше, ніж керамічне тіло під час охолодження, що призводить до її розтріскування. Рішення включають:

Збільшення вмісту діоксиду кремнію в поливі.
Зменшення вмісту лугів (натрію, калію, літію) в поливі.
Використання керамічного тіла з нижчим термічним розширенням.

Відшарування: Протилежність цеку, коли полива відколюється від керамічного тіла. Відшарування спричинене тим, що полива стискається менше, ніж керамічне тіло під час охолодження. Рішення включають:

Зменшення вмісту діоксиду кремнію в поливі.
Збільшення вмісту лугів в поливі.
Використання керамічного тіла з вищим термічним розширенням.

Сповзання (збирання): Полива відходить від поверхні під час випалу, залишаючи голі плями на кераміці. Сповзання може бути спричинене:

Нанесенням занадто товстого шару поливи.
Нанесенням поливи на запилену або жирну поверхню.
Використанням поливи з високим поверхневим натягом.

Наколи: Маленькі отвори на поверхні поливи. Наколи можуть бути спричинені:

Виходом газів з керамічного тіла або поливи під час випалу.
Недостатньою витримкою при піковій температурі випалу.
Нанесенням поливи на пористе або недопалене керамічне тіло.

Стікання: Полива надмірно тече під час випалу, змушуючи її капати з виробу. Стікання спричинене:

Використанням поливи з дуже низькою в'язкістю.
Перепалом поливи.
Нанесенням занадто товстого шару поливи.

Здуття: Великі бульбашки або пухирі на поверхні поливи. Здуття може бути спричинене:

Перепалом поливи.
Газами, що потрапили в поливу під час випалу.
Високим вмістом карбонатів у поливі.

Помутніння (матовість): Полива недостатньо глянцева. Помутніння може бути спричинене:

Недопалом.
Занадто великою кількістю глинозему в поливі.
Декристалізацією (утворенням кристалів на поверхні).

Діагностичне тестування

При усуненні дефектів поливи корисно проводити діагностичні тести для виявлення основної причини. Деякі корисні тести включають:

Лінійне змішування: Поступова зміна пропорції двох матеріалів у поливі, щоб побачити, як це впливає на її властивості.
Триосьове змішування: Змішування трьох різних матеріалів у різних пропорціях для дослідження ширшого діапазону можливостей поливи.
Тест на термічне розширення: Вимірювання термічного розширення поливи та керамічного тіла для перевірки сумісності.
Тест діапазону випалу: Випал поливи при різних температурах для визначення її оптимального діапазону випалу.

Передові техніки роботи з поливою

Коли ви добре засвоїте основи складання полив, ви можете почати досліджувати більш просунуті техніки для створення унікальних та вишуканих ефектів.

Рутилові поливи

Рутил (діоксид титану) — це універсальний матеріал, який може створювати широкий спектр ефектів у поливах, від тонких переливів до вражаючого росту кристалів. Рутилові поливи часто мають плямистий або смугастий вигляд, з варіаціями кольору та текстури. Ефект зумовлений кристалізацією діоксиду титану з розплавленої поливи під час охолодження.

Кристалічні поливи

Кристалічні поливи характеризуються ростом великих, видимих кристалів на поверхні поливи. Ці кристали зазвичай є кристалами силікату цинку (вілеміту). Кристалічні поливи вимагають точного контролю режиму випалу та складу поливи для досягнення успішного росту кристалів.

Опалесцентні поливи

Опалесцентні поливи мають молочний або іризуючий вигляд, схожий на опалові дорогоцінні камені. Цей ефект викликаний розсіюванням світла дрібними частинками, суспендованими в поливі. Опалесценції можна досягти, додаючи до поливи такі матеріали, як оксид олова, оксид цирконію або діоксид титану.

Вулканічні поливи

Вулканічні поливи характеризуються шорсткою, кратерною та пухирчастою поверхнею, що нагадує вулканічну породу. Ці поливи часто створюються шляхом додавання матеріалів, які розкладаються та виділяють гази під час випалу, створюючи характерну текстуру поверхні. Для створення вулканічних ефектів можна використовувати такі матеріали, як карбід кремнію, сульфід заліза або діоксид марганцю.

Рецепти полив: відправна точка

Ось кілька рецептів полив, щоб ви могли почати. Пам'ятайте, що завжди потрібно тестувати поливи на невеликому зразку, перш ніж наносити їх на великий виріб.

Прозора полива на конус 6

Фрита 3134: 50%
Каолін: 25%
Діоксид кремнію: 25%

Матова полива на конус 6

Фрита 3134: 40%
Каолін EPK: 20%
Крейда: 20%
Діоксид кремнію: 20%

Залізний ангоб на конус 6 (для декоративних ефектів)

Червоний оксид заліза: 50%
Пластична глина: 50%

Примітка: Ці рецепти є відправними точками і можуть потребувати коригування відповідно до вашого конкретного керамічного тіла, умов випалу та бажаних ефектів. Завжди ретельно тестуйте.

Ресурси для подальшого навчання

Існує багато чудових ресурсів для подальшого вивчення складання полив. Ось кілька пропозицій:

Книги:

"Наука про кераміку для гончаря" (Ceramic Science for the Potter) В. Г. Лоуренса
"Опанування полив для конуса 6" (Mastering Cone 6 Glazes) Джона Гессельберта та Рона Роя
"Повний посібник з середньотемпературних полив" (The Complete Guide to Mid-Range Glazes) Джона Брітта

Веб-сайти та онлайн-форуми:

Ceramic Arts Daily
Potters.org
Clayart

Майстер-класи та курси:

Відвідуйте майстер-класи та курси, які проводять досвідчені керамісти, щоб перейняти їхній досвід та отримати практичні навички.

Висновок

Складання полив — це шлях відкриттів та експериментів. Розуміючи принципи хімії поливи, досліджуючи сировину та опановуючи техніки розрахунку, ви можете відкрити світ творчих можливостей. Не бійтеся експериментувати, робити нотатки та вчитися на своїх помилках. З терпінням та наполегливістю ви зможете розробити власні унікальні рецепти полив та створювати приголомшливі керамічні вироби, що відображають ваше особисте бачення. Пам'ятайте, що складання полив — це не точна наука, і завжди буде елемент несподіванки та щасливої випадковості. Приймайте несподіване та насолоджуйтесь процесом створення красивих та функціональних полив.