КТР глазури и глины: что это и как подобрать
Начинающие керамисты, не знакомые со всеми тонкостями гончарного дела, легко могут столкнуться со следующей проблемой: глазурь на изделиях постоянно трескается, вне зависимости от выбранного температурного режима. Казалось бы, соблюдены все требования при сушке и обжиге, но это никак не помогает избавиться от цека. Велика вероятность, что трещины возникают, так как керамист выбрал для работы глазурь и глину, коэффициенты термического расширения (КТР) которых не сочетаются друг с другом. Сегодня поговорим о том, что же такое КТР и как его определить для глины и глазури.
Что из себя представляет коэффициент термического расширения
Многие материалы при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Поэтому, когда гончарное изделие попадает в печь, оно немного увеличивается в объеме, а затем, во время остывания, уменьшается. То же касается и его покрытия. Однако у каждого материала своя степень расширения при нагревании (и, соответственно, сжатия при охлаждении) — это свойственно в том числе глине и глазури. На глаз разницу расширений можно и не заметить, но именно от нее зависит, застынет ли глазурь как нужно или покроется сетью трещин.
Чтобы заранее узнать, как пройдет термическое расширение глазури и глины, керамисты обращают внимание на коэффициент КТР. Его минимальное значение показывает, на какую долю своего размера (например, длины или диаметра) увеличится изделие из выбранного материала при 1°С. Либо каким будет расширение покрытия при той же температуре, если речь идет о глазури.
Специалисты могут записать КТР вот так:
КТР = 65 х 10-7 °С-1
Это значит, что при нагреве на 1°С материал увеличится на 65 десятимиллионных долей от размера изделия. Например, если длина изделия 1 метр, расширение при такой температуре составит 6.5 микрон.
Величина расширения растет линейно — чем выше температура обжига, тем она будет больше. Следовательно, если мы нагреем то же изделие до 1000°С, при КТР = 65 х 10-7 °С-1 термическое расширение достигнет 6.5 миллиметров.
Производители глин и глазурей могут и не приводить громоздкую формулу, указывая вместо нее только числа — 65, 75, 50 или другие. Иногда их же записывают вот так: 6.5,7.5,5.5. Это то же самое, просто в качестве минимального КТР взяты миллионные доли.
Почему важно вовремя узнать КТР глазури и черепка? Как это сделать?
Материал изделия и его покрытие по-разному расширяются во время обжига и сжимаются при остывании. Глазурь часто делает это быстрее глины, так как ее КТР обычно больше. При нагреве материал и покрытие могут и не мешать друг другу, однако, когда изделие остывает, глина медленно уменьшается в размерах и препятствует сжатию глазури. Из-за этого на поверхности появляется натяжение, а в местах, где оно особенно сильное, образуются трещины. Впрочем, возможны и обратные случаи, когда коэффициент термического расширения глины выше, чем у глазури. Тогда изделие уменьшается в объеме быстрее покрытия, из-за чего глазурь отваливается большими кусками.
Чтобы не появлялись трещины, важно заранее сравнить КТР глины и глазури. Оптимально, когда разница между ними не превышает 15% — например, у глины КТР составляет 7.0, а у глазури — 7.2. Если разница будет больше (например, когда 4.0 у глины и 5.0 у глазури), трещин (или отслоения при обратном соотношении) избежать не получится. Наилучший вариант — если КТР глазури равен или немного меньше КТР глины. Тогда покрытие распределится ровным слоем по поверхности, надежно застынет и в местах соприкосновения с глиной сформирует сцепляющий слой, который придаст изделию дополнительную прочность.
Однако при работе с глиной и глазурью сложность состоит в том, что узнать КТР заранее не всегда бывает просто. В случае с глиной возможны следующие способы:
- Обратиться к данным производителя. КТР может быть указан на упаковке или размещен на сайте. Информация из этих источников считается наиболее надежной, однако нередки случаи, когда КТР там отсутствует.
- Сдать материал в лабораторию для анализа с помощью дилатометра. Плюс — точный результат, минус — высокая стоимость.
- Осуществить эксперимент. Для этого потребуется цилиндр из глины. Измерьте его исходный диаметр и проведите обжиг при определенной температуре. После извлечения из печи измерьте диаметр снова. Вычислите разницу между исходным диаметром и его длиной после расширения. Затем поделите на нее разницу температур до и после обжига. Получившееся число можно умножить на 10 млн, чтобы с ним было легче работать.
В случае с глазурью, к сожалению, подобные способы помочь не смогут — если производитель не предоставил данные о ее КТР, придется подключать интуицию и проверять совместимость материалов на практике.
Подбирая глазурь к глине, нужно держать в голове следующее общее правило: минимальный КТР для глин составляет 4.0, а для глазурей — 6.0. При этом глазури с КТР больше 8.0 будут давать цек чаще, чем те, у которых этот показатель ниже. Следовательно, чтобы уменьшить вероятность возникновения цека, постарайтесь подобрать глину с КТР больше 6.0, а глазурь — с КТР ниже 8.0. Некоторые производители создают специальные таблицы с указанием номеров своих глазурей и их КТР, чтобы процесс выбора прошел быстрее. Вот так, например, выглядит таблица КТР глазурей от Ovo Ceramics:
| Номер глазури | КТР |
| 10010 | 7,9 |
| 60002 | 6,4 |
| 20003 | 6,1 |
| 40001 | 7,6 |
| 40002 | 7,8 |
| 10011 | 7,8 |
| 10024 | 7,2 |
| 10006 | 8,1 |
| 10003 | 8 |
| 10004 | 7,9 |
| 10023 | 7,3 |
| 10028 | 8 |
| 10027 | 9,1 |
Однако что делать, если требуется, например, нанести глазурь с высоким КТР на глину с относительно низким КТР или не получилось узнать показатели материалов, с которыми придется работать? В таком случае совместимость глины и глазури определяется опытным путем. Сделайте несколько плиток, покройте глазурью и проведите обжиг, выбрав для каждой свою температуру. Когда образцы остынут, внимательно изучите их. Если найдется плитка, на которой цек отсутствует, значит при обжиге была выбрана оптимальная температура. Выставите ее, когда покрытое глазурью изделие отправится в печь.
Впрочем, возможен вариант, когда глазурь на всех плитках потрескается. В этом случае опытные гончары рекомендуют воспользоваться одним из следующих вариантов:
- выставить другой температурный режим, который еще не тестировался, и опробовать его на образцах;
- нанести глазурь более тонким слоем;
- изменить состав глазури и (или) глины, чтобы скорректировать КТР.
Выбор добавок для реализации третьего варианта достаточно широк. Наиболее популярной из них стал оксид кремния — если его ввести в глазурь, он понизит КТР, а при добавлении в глину, наоборот, сделает КТР выше. Для корректировки КТР глазури также используют кварцевую крошку, тальк, полевой шпат и другие соединения. Однако работа с добавками требует осторожности: они могут не только изменить коэффициент термического расширения, но и повлиять на цвет, плотность и другие свойства.
Профессионалы часто говорят о том, что при подборе материалов нет смысла ориентироваться на одни только цифры. Перед началом работы над изделием всегда нужно проверить на практике, насколько совместимы глазурь и глина, которые вы взяли. Однако если вы новичок и хотите сразу творить, а не тратить время на подбор материалов, приходите в мастерскую «Крути-Верти». На наших мастер-классах вы сможете создать тарелку-черепаху, кружку с мотивирующей надписью, красивую миску для домашнего питомца или что-то другое, еще более необычное. Порадуйте себя и близких уникальным подарком!