Kerámiaégetési Technikák

E cikkünk fő eleme a Kerámiaégetési Technikák és Lehetőségek.

Gázkemence
kép forrása: Bailey Pottery

Égetés Elektromos Kemencében

A legelterjettebb égetési mód. Gyakorlatilag bárhol beüzemelhető az elektromos kemence, ahol a szükséges elektromos teljesítmény rendelkezésre áll. Tiszta, könnyen kezelhető és a legpontosabban szabályozható kemencetípus. Szinte kizárólag oxidáló atmoszférában használják. Az égetés, a szárítást is beleértve (hőkezelés) a legkritikusabb része a kerámiagyártásnak, amikor is a puha képlékeny anyagból egy száraz keményebb, majd pedig egy tartós, mechanikailag ellenálló termék keletkezik.

Nagyon nagyvonalúan tekintsük át, hogy mi is történik az agyagunkkal az égetés során:

1., Száradás – zsugorodással jár (száradási zsugorodás).
A termék tömörségétől és vastagságától függő sebességgel a belső nedvesség a felületre vándorol (diffúzió kontrollált folyamat!), majd a felületről elpárolog. Ha a belső víztartalom anyagtranszportja megszakad, vagyis a felületről az anyag gyorsabban elpárolog, mint ahogy azt a diffúzió pótolni tudná, akkor a külső felület zsugorodik a belső vizes rétegekhez képest és jellegzetes, szemmel sokszor alig látható tölcsér alakú repedések jelennek meg a termék falában, ami száradási repedésekhez vezet. Ez égetés utáni selejtként jelentkezik természetesen.

Vigyázat! Lassú, kíméletes szárítás, hisz ez még az égetési folyamatnál is sokkal kritikusabb (különösen vastagfalú döngölt termékeknél, mint pl. kályhacsempe). Nyilvánvaló, hogy a soványabb masszák szárítása könnyebb, mint a zsíros, háromrétegű agyagásványoké.
Figyelem: rengeteg bosszúságot okozott már ha a felfűtés gyorsabb, mint mielőtt az agyag teljesen kiszáradt volna. A száradás méretváltozással, zsugorodással a nedvességtartalom túlhevülése pedig gőzfejlődéssel jár, ami a termékünket a kemencében felrobbanthatja!

Egy dolog az a hőmérséklet amit a kemencénk hőeleme mutat (ez a kemencetér levegőjének a hőmérsékletét mutatja abban a pontban, ahová be van dugva) és egy másik dolog az, hogy a kemencében levő kerámia termékünk anyagában mekkora a hőmérséklet. Nyilvánvaló, hogy a felfűtési sebesség függvényében ez a két hőmérséklet érték jelentősen eltérhet (Felfűtéskor az anyaghőmérséklet akár száz °C fokokkal is lemaradhat a kemencetér levegőjének hőmérsékletétől, míg lehűtéskor pont fordított a helyzet.) Többek között ezért is kell bizonyos hőfok tartományokban hőn tartást beiktatni, hogy a kemence kiegyenlített legyen termodinamikai szempontból. Ezért ajánlatos a száradási ciklus vége felé ill. a csúcshőmérsékleten megtartani a kemencét a méretétől ill. a rakomány mennyiségétől függően 10-120 percig.
Az alábbiakban egy fazekas agyagokra használatos zsengélési hőgörbét láthattok:

Fazekas Agyag Zsengélési Hőgörbe

Ne felejtsük el, hogy a kemencében levő átlag mondjuk 15-20% nedvességtartalmú nyersárú a száradás során rengeteg vizet ad, párologtat el, aminek vagy egy kéményen, vagy különböző lyukakon vagy a nyított ajtón, de valahol el kell távoznia. Ezt vegyük figyelembe a szellőztetések vagy egyébmegoldások alkalmával.

Ez itt pedig egy második ún., fazekas mázas égetésnek egy általános hőgörbéje:

Fazekas Mázak Általános Égetési Görbéje

2., A száradás után következik a szerves anyagok kiégése az agyagból: Gyökerek, humusz, stb. bármi lehet még bakancs vagy lyukas focilabda is.
Ez általában 200-600°C között bekövetkezik. Az atmoszféra függvényében ezek különböző szagúak lehetnek. Erre is tekintettel kell lenni.
Minden szerves anyag égése oxigént igényel, ezért levegőztetni, szellőztetni kell. CO2, SO2, CO, vízgőz stb. gázok keletkeznek, amit egészségügyi okokból is célszerű valahogy (nagy kemencék esetében akár ventillátorral) a kéményen keresztül a munkatérből a szabadba vezetni(az előírásoknak megfelelően). Az előbbiekből következik az is, ha nincs elegendő mennyiségű oxigén a kemencetérben az atmoszféra redukáló lesz (CO megjelenése!) ami viszont a termékünket fogja redukálni és olyan komponensek fognak redukálódni a zsengélendő nyersmasszánkban, mint pl. a színező-oxidok (Fe2O3-vörös, MnO2-sötétbarna legáltalánosabban stb.). Nem beszélve arról a szutyok zöldes, barna fortyogó trutymóról, amit ezeknek a redukált fém-oxidoknak az alumino-szilikátokkal (agyagokkal) képzett alacsony hőfokon a kemencébe olvadó (700-800°C pl. hercinit vagy fayalit) egyvelege produkál! Vigyázat redukálni csak már kiégetett kerámiák, csúcshőmérsékletet és hőntartást követően szabad, ha el akarjuk kerülni az elkerülhető katasztrófákat (kemence beolvadás, égetési segédeszközre folyás, az egész rakat egybeolvadása stb.). Sokszor ez olyan látszatot kelt a tapasztalatlan kezdőben, mintha a kemencevezérlés mondta volna fel a szolgálatot és kemence nem kapcsolt ki a beállított hőmérsékleten hanem mintha „elszabadult” volna egyszerűen szétégette magát. Pedig ez a jelenség egy kicsit is tapasztalt szakember számára egyértelműen a levegőtlen, redukált égetés eredménye.

3., Oxidáció, Karbonátos, Szulfátos és egyéb anyagok termikus bomlás (disszociáció), Kémiailag kötött vízvesztés, cserépképződés kezdete:
500-800°C között a színező-oxidok jó esetben (kellő levegő esetén) teljesen feloxidálódnak, az aluminiumhidroszilikátok (agyagok) elvesztik szerkezeti vizeiket és irreverzibilisen megkezdődik a cserépképződés. 800-900°C között a gyakorlatban előforduló leggyakoribb karbonátos kőzetek bomlása következik be (CaCO3 – mészkő, kréta, márvány stb., CaCO3*MgCO3 – dolomit), majd ezek az alkáliföldfém-oxidok a még kialakulófélben levő aluminoszilikátokkal egy speciális alacsony tüzű majolika cserepet hoznak létre (pl.anortit), ami viszonylag nagy szilárdsággal, 950-1100°C között gyakorlatilag 0-0,5%-os égetési zsugorodással és a jó mázolhatósághoz szükséges (10-25%) porozitással rendelkezik.
A majolika, (earthenware – angolul) cserepek (CaCO3 tartalom ált. 10-25% között változhat), azonban 1100-1120°C tájékán azonban hirtelen, minden átmenet nélkül megolvadnak, így gyakorlatilag 4% vízfelvétel alatti (tömör) kőedény masszák készítésére alkalmatlanok.
A Kőedény, fajansz, félporcelán masszáknak nevezzük a tömörnek tekinthető (ált. 4% vízfelvétel alatti), de még nem
transzparens (lásd. porcelán: 0,2% alatti össz. porozitás, jelentős üveges szilárd fázis mellett) kerámiákat. Ezekben az
olvasztó komponens a már közismert, több ezer éves múltra tekintő porcelánoknál is használt földpát (általában kálium-
(ortoklász) ill. nátrium- földpát(albit) vagy ezek keveréke (pl. nefelin-szienit)).

4., Cserépképződés, mázkiolvadás:
Tulajdonképpen ez az utolsó szakasz ahol zsenge-égetéskor a cserepünk elnyeri végső méretét, szilárdságát, mázolásra alkalmas (min. 8-10% vízfelvétellel jellemezhető) porozitását, mázas égetésnél pedig az alkalmazott mázunk teljesen kiolvad, kisimul (de még nem folyik le a függőleges falakon sem) és az effektusok, színhatások is kibontakoznak. Ez így persze nagyon általánosan hangzik, de ez a lényeg. A részletekről, majd később. Az ún. terracotta vagy cserépégetéskor általánosan 850-1000°C hőfoktartomány az általános.
Talán itt érdemes azonban megjegyezni, hogy a az alacsony tüzű meszes (CaO tartalom min.6-7%, CaCO3 tartalom pedig 10-22% közötti) masszák karbonátbomlása miatt (860-950°C), célszerű a zsengét mindenképp 960°C felett (de még akár 1040°C-on is lehet a kellő CO2 kiégetés miatt) végezni, mert ezen masszák speciális tulajdonsága, hogy az égetési zsugorodásuk akár 1100°C-ig 1% alatt marad. (A többi zsugorodás a száradásból származik!) Vigyázat, azonban ezek a masszák 1120°C körüli hőmérsékleten viszont hirtelen megolvadnak, így e hőfokon ill. magasabban ezek a masszák akár mint agyagmázak is használhatók az 1160°C fok feletti masszáknál, mázaknál.(alacsony mésztartalom, CaCO3 tartalom 5-6% alatt van, vagy gyakorlatilag ezek a kerámiák teljesen mészmentesek. Más a helyzet a MgO tartalommal, mert az néhány százalékban javítja a cserepek hőlökésállóságát -talkum, dolomit szerepe az un. lángálló vagy egyéb sütő-főző edények esetében). Kőedény, félporcelán vagy porcelán masszáknál a megfelelő mázolhatóság miatt csak 850-950°C között zsengélnek. (Nincs szerepe a cserép kigázosításának, mert mire a földpátos sokszor, 100%-ban nyersmázak kiolvadása megkezdődik, addigra a cserépből már nem számíthatunk gázfejlődésre ami a máz felületét tönkretehetné.)
Természetesen azért a masszában a magas tűz hőmérsékletén azért tovább folytatódnak a szilárdságnövelő vagy éppen a transzparenciát biztosító üvegfázis képződési folyamatok. A mázakat a kívánt szerkezetű kerámiai tulajdonságaihoz igazítjuk, így ezek kiolvadási hőmérséklete is 1180-1410°C közé tehető.

Égetés Gázkemencében

A gázkemence hivatalos működtetése nem egy egyszerű feladat. Rengeteg hatósági engedéllyel kell rendelkezni a tevékenység megkezdése előtt (gázégő, gázkészülék beüzemelési engedélyek, vizsgák, kéményseprő, stb.) és valljuk meg a robbanásveszély miatt veszélyesebb is, mint az elektromos kemence. Pénzügyi, üzemeltetési kérdésekkel én nem foglalkoznék itt és most. Az viszont megint csak tény, hogy hozzáértő, tapasztalt alkotó számára (útálom a szakember szót) viszont hatalmas lehetőségeket, és csak egy oxidált világot ismerő számára ismeretlen csodákat rejt magában.

Gáztüzelésű Kemence

Igazi művész világ! Játék a tűzzel! Gondoljunk csak a csodálatos Zsolnay-ról elhíresült eozin mázak varázsára, vagy a különböző változó oxidációs állapotú fémek, helyesebben átmeneti fémek nonsztöchiometrikus oxidációs állapotára.
Amikor pl. a wolfram oxidációs állapotától függően akár szivárvány összes színében előfordulhat. De gondolhatunk a hagyományos ősi magyar nádudvari fekete kerámiákra is, amikor a szerves anyag oxigénmentes égetésekor szinte fém tiszta, kormos fekete cserepeket érhetünk el a csúcshőmérsékletet követő redukciós hűlés végén.
Megfelelő atmoszféra szabályozásokkal (oxigénkoncentráció, szénmonoxid koncentráció mérése), gáz- és levegős szelepállításokkal viszonylag jól reprodukálhatóan be lehet állítani a gázkemencéket, de természetesen a massza esetleges
inhomogenitása ill. a nyersárúra felvitt szinezőanyagok (pl. rézoxid) vastagsága és eloszlása végül is minden esetben szinte klónozhatatlan, egyedi művészremeket eredményez. Itt hála Istennek nem lehet megrendelésre dolgozni és ugyancsak ismeretlenek a szabványok és egyéb ipari kifejezések. (Itt ajánlom szíves figyelmetekbe Dr. Halmos Feri barátunk kiemelkedő, több évtizedes munkásságát és a Zsolnay-ban korábban elévülhetetlen érdemeket szerzett Kozma Sándort is).
Nem szabad viszont elfelejteni, hogy a gázkemence a tartályos, gázpalackos megoldásnak köszönhetően sokkal számonkérhetetlenebb mint az ELMÜ számlák és mobilabb is, mert a szabadban vagy bárhol pillanatok alatt összeállítható. Nyilvánvaló, hogy a gázégő fúvókaméretét az éppen aktuális (metán -városi, vezetékes vagy éppen propán-bután palackos) gáz fűtőértékéhez kell célszerűen igazítani. A biztonságtechnika minden esetben szem előtt tartandó, de ma már mindenre van megoldás. Magunk érdekében csakis és nem pedig bírságolásokra kiéhezett hatósági paraziták miatt.

RAKU Égetés

A Raku kemence a létező legegyszerűbb szerkezetű kemence. Sokszor egyszerűen egy betonhálóra szerelt kaolingyapot paplan adja a legtöbbször kör alakú kemencefalazatot csakúgy, mint magát a felültöltős kemence tetejét, fedlapját is.

Raku Égetés
Kép forrása: clayhousestudios.com

A Raku egy igazi szórakozássá nőtte ki magát, tervezhetetlenül esetleges végtermékei közt széles tartományban találkozhatunk igazi gyöngyszemekkel, csakúgy mint törmelék szeméttel egyaránt. Természetesen a valódi profizmust a gyöngyszemek arányának növekedése jelenti ebben a műfajban. A Raku élvezetet és ismételhetetlenséget, egyediséget jelent egyaránt. Ezt a kerámiát nem lehet megrendelésre készíteni ez csak egyszerűen lesz és kész. A kemence főtésére legtöbbször PB-palackról üzemelő gázégőt használnak a különböző alkotótáborokban, „workshop”-pokban. A kemence annyira puritán, hogy általában még hőelemet vagy egyéb hőmérsékletmérőt sem használnak, hanem egyszerűen szemre, érzésre történik minden. Ha a művész úgy ítéli meg, hogy a kemence ill. az abban levő tárgyak szín hőmérséklete már jó (leggyakrabban 850-950°C) akkor a tárgyakat megfelelő védőfelszerelésben (hosszú kesztyű, álarc stb.) egy hosszú fogó segítségével kikapkodja az izzó kemencéből és levegőtől elzárt körülmények között hirtelen lehűlésnek veti alá (víz, főrészpor, faforgács, hamu, homok, olajos papír stb.) Ennek eredményeképp ha a cserép nem törik el (geometria ill. hőlökésálló – legtöbbször samottos – massza), akkor a cserépre közvetlenül felvitt színező-oxidok ill. mázak redukálódnak és jellegzetes színvilágot hoznak létre. Fontos, hogy Raku mázas égetésnél, hogy a máz 900C körül jól kiolvadjon ezért csak olvadékony (magas hőtágulású ált. transzparens) mázakat használhatunk jól, ami a jó hőlökésállóságú, ezért alacsony hőtágulású samottos cserépen mindig meg fog repedezni.
Ezeknek a ‘krakle’ mázaknak a természete, a repedezettség mértékének változtatása még további rengeteg lehetőséget teremt a kívánt design megjelenítésére.

Égetés Fatüzelésű Kemencében

A fatüzelés gyakorlatilag a tűz felfedezésével egyidős. Amikor ősemberünk rájött, hogy a tűzfészkében a tűz kialvása után cserép maradt vissza a földben gondolkodott pár ezer évet és rájött, hogy ezt a jelenséget ügyesen saját életének javítására is felhasználhatja.

Fatüzelésű Kemence
Kép forrása: breckcreate.org

Először ékszerek, majd használati tárgyak készítése lett a cél. Később 1300°C-os hőmérséklet feletti égetéseket értek el, amit az ősi kínai porcelánok is jól reprezentálnak. Érdekes hír, hogy Kínában újra termel a világ legnagyobb fatüzelésű kerámiaégető kemencéje. A porcelán kelet-kínai fővárosában Csingdöcsenben (Jingdezhen) 15 év után ismét működésbe helyezték a világ legnagyobb fatüzelésű kerámiaégető kemencéjét és az első napon mintegy 20 ezer darab kerámiát égettek ki benne. A 18 méter hosszú és 300 köbméteres térfogatú kemence szerepel a Guiness rekordok könyvében. A kemence újbóli üzembe helyezésével a helyi szakembereknek az a céljuk, hogy alaposan megvizsgálják az egykori technológiát, az égetés részleteit, kezdve a berakástól, a hőmérséklet kezelésén és az égetés pontos időzítésén át egészen addig, hogy milyen “trükkökkel” befolyásolták egykor a kemencében elhelyezett tárgyak végső külső megjelenését, formáját. „Ha a kemencét nem indítottuk volna újra, idővel ez a kulturális örökség elveszett volna” – állapította meg Jü Jün-san (Yu Yunshan), a rekonstrukcióért felelős vezető. Elmondta, hogy mindent ugyanúgy csináltak, mint az ősidőkben, semmiféle ma használatos modern eszközt nem használtak, és az ott dolgozók például kizárólag eddigi tapasztalataik alapján állapították meg azt, hogy mennyi fát kell elégetniük az első 23 óra során. „A csingdöcseni eljárás egyedülálló volt a világon” – jegyezte meg a szakember, s utalt arra, hogy a világ különböző múzeumaiban őrzött, jól ismert kék-fehér porcelánok mind ilyen fatüzelésű kemencében készültek. Magának a kemencének az előkészítése és az eredeti állapotba hozása összesen 24 napot vett igénybe. Az első égetés alkalmával 40 tonna fát használtak fel. A kemence üzemi csúcshőmérséklete eléri az 1320 fokot, és hűtését két nappal az előtt meg kell kezdeni, hogy a kerámiák készen lennének – árulta el HuCsia-vang (Hu Jiawang), aki a tüzet felügyelte. Az utolsó fennmaradt ősi égetőkemence a fazekasság 1700 éves történelemmel rendelkező városában Csingdöcsenben mintegy 800 négyzetméteren található, egy csendes domboldalban. E kemence Csienlong (Qianlong) császáridejében működött a Csing (Qing) dinasztia idején, több mint 300 évvel ezelőtt.
Korábban muffola vagy bárányfal nélküli kemencéket építettek, aztán a mázas felület védelmének érdekében már kerülték, hogy a füstgázok az olvadt mázfelülettel találkozhassanak és ott különböző mázhibákat okozhassanak. Nagyon nagy a terület itt is, ennyi fér most csak az ismertetőbe.
2009. novemberében már megtartották az első Európai Fatüzelésű Konferenciát is fazekasok, keramikusok részvételével
(FirstEuropean Woodfire Conference).

Hamumázas ill. Sómázas Égetési Technikák

Sómázas Kerámiák
Kép forrása: danielboyleceramics.com

Két ősi mázolási technika, de manapság már mindkét technika ezernyi tapasztalattal gazdagodva részleteiben kikutatva és hatalmas irodalommal gazdagodva. Tulajdonképpen mindkét technika azokra a frittelés előtti időkre tehető, amikor még az üveges mázas bevonat képzésére, ha az ólmot ki akarjuk hagyni (akkoriban a bór még nem nagyon volt elérhető és akkor is megfizethetetlen volt), akkor csak az alkáliákban (legolcsóbb és legelterjedtebb a Nátrium lévén) lehetett spekulálni. Magas nátriumtartalma volt a növényi hamunak és a tengeri sónak. A fahamu, mint vizes oldata a lúg erősen maró. Ezért tűnt célszerűnek a szódának (Na2CO3 – Op.854C) a vizes oldatát bepermetezni a kemencetérbe, ahol a víz elpárolgott, de az olvasztóanyag a tárgyak felületére hullva ott jelentős olvasztó hatást eredményezett. A sómáz esetében a sót (NaCl – Op.801C) is célszerű feloldani és így oldott állapotban permetezni a kemencetérbe. Kezdetlegesen, mint a szénpor főtőanyagot a régi kör alakú téglaégető Hoffmann kemencékben a hamut és a sót is por alakban a kemence tetején levő nyílásokból szórták be a kemencetérbe. A jelenség kísértetiesen hasonló, csak nem alkáli-karbonát, hanem alkálihalogenid az olvasztóanyag. Természetesen ez a felületnek olvadékonyságot, de a mázas kerámiának az esetek többségében háriszosodást (krakle mázak) okoz, mivel a fazekasagyagok többsége mind sokkal alacsonyabb hőtágulású, mint a magas alkáli tartalmú mázas bevonatok.

Amennyiben tetszett a cikkünk, visszajelzésül nyomd meg a tetszik gombot! Köszönjük! :)