A különböző kerámiai termékek más-más összetételű nyers agyagból, masszából készülnek, attól függően, hogy a készterméktől milyen tulajdonságokat kívánunk.
A massza készítéséhez felhasznált nyersanyagok minősége és részarányuk nagyon változó, mégis általában két nagy csoportot alkotnak.
Az egyik csoportba azok a nyersanyagok tartoznak, amelyek vízzel képlékeny állapotba hozhatók. Ezek a képlékeny plasztikus nyersanyagok teszik lehetővé az összeállított massza formázhatóságát, alaktartósságát. A mi esetünkben valamennyi képlékeny nyersanyag agyagásványokból áll. Az agyagásványok plasztikusságát egyrészt kolloid mérető (ált.2mikron alatti) finomszerkezetüknek, másrészt pedig az alumínium-hidro-szilikátos rétegrácsszerkezetének
köszönhetik.
Az agyagok számunkra fontos tulajdonsága, hogy vízzel képlékeny állapotba hozhatók.
A másik csoportba tartozó nyersanyagok nem rendelkeznek plasztikus tulajdonságokkal,azonban szerepük mégis igen fontos a termék fizikai, kémiai és nem utolsó sorban felhasználhatósági tulajdonságainak kialakításában.
Sokféle szempontból lehet csoportosítani a művészetünkben leggyakrabban használt kerámiai masszákat.
Tekintsünk meg néhányat nagy vonalakban:
1. Fizikai megjelenésük, pl. nedvességtartalmuk szerint:
1.1. Száraz,félszáraz finom porok (többnyire atomizáltak, szemcseméret 63mikron alatt) engóbok készítéséhez földfestékek, agyagmázak készítéséhez öntőmasszákhoz (ált. gipszformába történő öntéshez) félszáraz préselésekhez (2-6 % közötti nedvességtartalom, fémszerszámmal többnyire ipari jellegű, mint pl. csempegyártás, de ezzel nem foglalkoznánk mert az a kevés is ami van Magyarországon reménytelenül haldoklik)
1.2. Plasztikus masszák, plasztikus formázáshoz (finom agyaggyurmák 14-24% közötti nedvességtartalommal, esetenként samott ill. egyéb adalékokkal) legelterjedtebb, ősi fazekas technikához a korongozáshoz (lábkorong, elektromos korong, beill. rákorongozógépek, automaták forgástestekhez) kézi gyurmázáshoz, felrakáshoz, faragáshoz, szobrászkodáshoz, modellkészítéshez stb. kézi nyújtáshoz, hengeres nyújtógépekhez, mángorlókhoz kézi résekhez,fülhúzókhoz (karos, menetes/orsós, gépi stb.), bedöngöléshez gépi présekhez,gipszformába préseléshez (kályhacsempe, relifes képek stb.)
1.3. Masszaiszapok, Öntőmasszák (30-50% nedvességtartalommal az önthetőség/tixotrópia függvényében)
2., A kiégetett cserép/kerámia fizikai v. kerámiai tulajdonságai szerint:
2.1 Égetett szín szerint:fehérre, vörösre, barnára ill. egyéb színre égő massza
2.2 Porozitás/vízfelvétel szerint: 12-25% porózus, alacsony tüzű /majolika massza (940-1060C) 6-14% porózus, magas tüzű /fajanszmassza (1050-1150C) 4% alatt (2-4%) kőedény/félporcelánmassza (1180-1280C) 0,5% alatt teljesen tömörnek tekinthető transzparens porcelán massza (1280-1410Cközött égetve)
2.3 Hőtágulás szerint: alacsony hőtágulású masszák (talkumos, samottos, kordieritesek stb.) alfa:<6,2 * 10-6 1/K, jó a hőlökésállóságuk ezért alkalmasak pl.sütő/”lángálló”termékek készítéséhez, kályhacsempéhez, rakuzáshoz, égetési segédeszközök,kemence berendezésekhez (pl. támaszok,tartók stb.) stb.(Jó tudni: Általában a magasabb hőmérsékleten égetett kerámiák hőtágulása alacsonyabb, mint az alacsonyabb hőmérsékleten égetetteké) magas hőtágulású masszák (pl.meszes masszák) alfa: >6,8 * 10-6 1/K magasabb hőmérsékletű mázakhoz ill. speciális (pl. fémes kompozíciók).
3., Masszaösszetétel szerint:
3.1. tiszta, finomított szőrt massza,
3.2. szemcsés, samottos massza (az adalékolt samottmennyiségét (5-45%) és szemcseméretét (0,1-0,2-0,5-1-2mm) is meg szokták adni stb.
4., Lelőhely szerint:
A Magyarországon kisipari technológiával előállított átlagosított minőségű finomított, szőrt fazekas agyagot tájegységenként (pl. mezőtúri, kishajmási, karcagi, szekszárdi, petényi stb.) vagy épp az adott téglagyárhoz tartozó bányáról (pl. İrbottyáni) szokták elnevezni.
A gyakorlatban a tárgyaink elkészítésére kétféle masszát szoktunk használni.
1. Plasztikus formázáshoz képlékeny masszát, agyagot.
A kézműves tárgyai elkészítéséhez saját kezét, kézi erejét és ügyességét használja. Ezért fontos, hogy a kézi formázáshoz használt massza finom legyen és ha pl. samottot is tartalmaz akkor a masszában lehetőleg 1mm-nél kisebb szemcsék legyenek. 1mm vagy durvább samottot csak döngölve vagy préselve szoktak használni. Ezek a masszák célszerűen nagy plasztikusságú háromrétegű (illites, muszkovitos) agyagásványokat tartalmaznak, angolul ball clay. (A téglagyári agyagok nagy része). Az agyagok plasztikusságát aluminium–oxid tartalmukkal jellemzik. Mennél nagyobb egy agyag (kőzet) Al2O3 tartalma, általában annál plasztikusabb, annál több agyagásványt tartalmaz. Az agyagok olvadáspontja legtöbbször 1150-1250°C, ritkábban 1400°C vagy magasabb.
A montmorillonitot tartalmazó agyagok keramizálási célra nem használhatóak!
Igaz, nagyon plasztikusak, nagyon nagy a vízfelvételük (pl. macskaalomként az egyik legelterjettebbek), de mivel hatalmas a duzzadásuk, a száradási zsugorodásuk is óriási, a reológiájuk pedig egy tixotróp trutymó. Nagyon zsíros, síkos sár.
A meszes agyagokban (márgák), vagy az agyagok plasztikusságát csökkentő (soványító) mészkőliszt az égett cserép színét sárgássá, fakóvá változtatja a szép vörösre égő (magasabb vastartalmú 6-10%) mészmentes agyagokhoz képest. A fehérre égő agyagokban a színező-oxidok mennyisége 1% alatti (ált. vasoxid, titándioxid esetleg mangánoxid). Ilyenek a közismert német westerwaldi agyagok is. A nagyon nagy fehérségű masszákban a színező oxidok mennyisége 0,3%-0,1% alatt van. Ne feledkezzünk meg róla, hogy ugyanaz a massza porózusan mindig fehérebb (fénytörés), mint tömörre égetve.
Klasszikus példa erre a nyers tojás fehérjéje, ami eredetileg átlátszó folyadék, míg habbá felverve teljesen kifehéredik). Visszatérve a mészhez, tudjuk, hogy a Calcium az alacsony tüzű masszák hőtágulását, emeli.
Masszasoványításhoz a kristályos homok, kvarcliszt adalékolása még finom szemcseméretben is fokozott óvatosságot igényel, mivel a szabad kvarc 573°C-on bekövetkező jelentős (10% körüli) térfogatváltozással járó alfa-béta módosulatváltozása a cserép hűlésekor a termék repedéséhez (hűlési repedés) vezethet. Kristályos szabad kvarcot tartalmazó masszákat csak nagyon lassan és kíméletesen szabad hűteni. Ezért kell nagyon vigyázni a kemence nyitogatással, mert ugyan lehet, hogy a hőmérőnk már csak 400°C-ot mutat, de bent a kemencében a rakat belseje sokszor több száz fokkal is melegebb lehet, és még akkor nem is beszéltünk a cserép belsejéről.
A samott (égetett agyag szemcsék), mint soványító anyag az egyik legelterjettebb a gyakorlatunkban.
Csökkenti a száradási időt, a száradási zsugorodást, kevésbé deformálódik az agyag. Tartást ad a masszának. Égetéskor csökkenti a hőtágulást, növeli a hőlökésállóságot, csökkenti az égetési zsugorodást, tömörre égetésnél növeli a tömörre égetés hőfoktartományát, így egyenletesebb jobb minőségű terméket kapunk. A samottos kályhacsempe hőkapacitása is nagyobb (fajhő), jobban tartja a meleget.
Magas tüzű (1100°C feletti) masszák gyakori olvasztó/soványító anyaga a földpát, mivel a masszák tömörödését a masszában megolvadó földpát segíti elő. A földpátok 1140-1180°C közt olvadnak meg.
Kerámiai nyersanyagként az alábbi földpátok jönnek tekintetbe:
- Káliföldpát/ortoklász (6SiO2*Al2O3*K2O),
- Nátronföldpát/albit (6SiO2*Al2O3*Na2O),
- Mészföldpát/anortit (6SiO2*Al2O3*CaO).
A földpátok megolvadása révén keletkező olvadék feloldja a szilárd részecskéket, majd ezekből mullit kristályosodik ki. A káliföldpát növekvő kálium tartalma csökkenti a massza égetési zsugorodását és növeli a porcelán áttetszőségét. A nátronföldpátok hatására viszont nő az égetett kerámia hőtágulási együtthatója (alfa).
A plasztikus masszák általában 10-15-20-25kg-os fólia zacskókban kerülnek forgalomba. A masszákat nedves dobmalomban őrlik, homogenizálják. A masszaiszapot finom rezgőszitán (100-200mikron) szűrik, majd szűrőpréseken nagy nyomáson (10-14bar) szűrik. A szűrőlepényeket, darabolják és állni, szikkadni hagyják. Hogy a nedvességtartalmuk jobban kiegyenlítődjön egyszer átgyúrják csigaprésen. Másodszori gyúrásnál már vákuumot is szoktak használni, hogy a masszából a légzárványok, buborékok teljesen eltávozzanak, mert az a formázásnál (pl. korongozás) kellemetlen hibákat okozhat. A korongos formázás előtt, a biztonság kedvéért kézzel még egyszer átdolgozza az agyagot.
2. Öntőmasszák:
Régebben még iszap formájában is forgalmazták. Ma már szinte kizárólag por alakban kerülnek forgalomba. A kész iszap előnye volt, hogy az öntőmassza reológiája (a massza folyási tulajdonságai), a gyártónál pontosan be volt állítva, így az felhasználásra kész volt. Gondot okozott viszont a nehéz iszap mozgatása,kezelése. Nagy hidegben fagyérzékeny stb.
A por használatának nagy előnye, hogy nem kell vizet szállítani, viszont a massza elkészítését, beállítását meg kell tanulni. Rosszul beállított öntőmasszával nem lehet dolgozni! Ha a massza nagyon híg, akkor a gipszformák hamarabb eláznak, teljesen átnedvesednek. A vizes öntőforma, lassabban szív megfelelő vastagságú falat és sokszor előfordul, hogy a vizes formák belseje levegőbuborékokat tart vissza, ami öntési hibát okoz a nyerstermék külső falában. Ha a massza túl van folyósítva, akkor a masszánk tixotrópiája (kártyavár szerkezete) teljesen agyon van vágva.
Hártyavékony vízzáró réteg válik ki a gipszfalon és a nedvességtranszport a masszából a gisz belsejébe lezáródik. A rossz massza ilyenkor gyorsan le is ülepszik.
A masszákhoz kapott bekeverési tájékoztató nem szentírás!
Egy ajánlás, a nagyszámú tapasztalat birtokában. Nyilván a jó bekeverés valahol a megadott adatok alapján készül, de végső értékek mindig közvetlenül a gyártó helyén állíthatók be a legjobban (litersúly, kifolyási idő/viszkozitás).
Függ attól is, hogy mennyi vágási maradékot, rosszul bekevert korábbi masszát keverünk hozzá az új bemérésünkhöz.
Általánosságban max. 25-30% (korábban teljesen kiszárított és porított)már használt anyagot keverhetünk vissza különösebb hiba nélkül. Vigyázzunk,hogy szennyezett anyag (szemét, gipszforgács stb.) még véletlenül se kerüljön az ismételt bekeverésre szánt masszánkba.
Az öntőmasszák meghatározó agyaga azonban más típusú, mint a plasztikus masszáké. Jó öntési tulajdonságokkal elsősorban a kétrétegű, ún. china clay típusú kaolinok rendelkeznek.
A kaolinos masszákból égetett cserepek mechanikai tulajdonságai gyengébbek a ball clay-eseknél, de a különböző agyagásványok helyes kombinációjával elérhetjük, hogy kiváló öntési tulajdonságú és megfelelő nyers és égetési szilárdságú masszákat állítsunk elő.
A kaolin, mint természetben előforduló agyagos kőzet (Petényi, sárisápi stb.) fő agyagásványa a kaolinit.
A kaolinit (Al2O3*2SiO2*2H2O) 450-600°C közötti hőmérséklet tartományban elveszti a szerkezeti vizét és metakaolinité (Al2O3*2SiO2) alakul, ami a cserépképződés első immár visszafordíthatatlan lépése. 850-1000°C közt átkristályosodás megy végbe a cserepünkben és megindul a nagy szilárdságot biztosító mullit képződés (3Al2O3*2SiO2). 1000°C felett megindul az üveges fázisok megjelenése is, majd 1200C felett a végső stabil mullit fázis stabilizálódik.
Természetesen a massza olvasztó komponensei (alkáliák pl.: Na, K, alkáliföldfémek pl. Ca, Mg földpátok, mészkőliszt, dolomit, talkum stb.formájában adagolva) a hőmérsékleti értékeket a mennyiségtől függő mértékben csökkentik.
A por alakú öntőmasszákat vagy szárított és őrölt alapanyagok keverésével (száraz őrlés), vagy a nedves dobmalomban őrölt masszaiszap atomizálásával állítják elő. A feldolgozási porterhelés csökkentésére történtek erőfeszítések (granulált öntőmasszák, 2-4% nedvességtartalommal), de végül is egyenlőre még nem tudtak elterjedni, mert a felhasználók valamiért mindig idegenkedtek tőle (meg hát valljuk, be a többletköltség sem tette igazán vonzóvá).
