uLAB

[urs]

... i kolejny artykuł o szkliwach krystalicznych. niestety, będzie w odcinkach.
tekst trudny, bardzo techniczny, ale zawiera wiele istotnych informacji...

FENOMEN KRYSTALIZACJI
autor: Yves Lambeau
"... zrozumienie zjawiska krystalizacji wymaga znajomości kilku elementarnych zasad z zakresu chemii dotyczącej formowania się szkliwa ceramicznego, podobnego do szkła, ale o kompozycji dużo bardziej złożonej.

Miyamura Hideaki - www.miyamurastudio.com/

z definicji, tak jak i szkło, szkliwa mają strukturę nieuporządkowaną, zdezorganizowaną, czyli całkowicie przeciwną do struktury kryształów. są strukturami stopionymi, którym szybkość schładzania przeszkodziła w uporządkowaniu się atomów. gwałtowne zwiększenie się lepkości (pyroviscosité) czyni, że zastygają w bezładzie. krystalizacja, przeciwnie, powstaje na łonie witryfkacji z rozkładem regularnym i okresowym atomów. mechanizm posiada fazę wstępną powstawania zarodków kryształów i następującą po niej: ich wzrostu.

początkowo uznane jako efekt wtórny i niepożądany, krystalizacje stały się, od ponad stulecia, techniką dekoracyjną ceramiki.
najprostszym sposobem uzyskania krystalizacji jest użycie szkliwa o niskiej lepkości, bogatego w alkalia i ubogiego w glin, do którego dorzucamy dodatkowo tlenek cynku. kryształy uzyskane w ten sposób, mogące osiągnąć wielkość kilku centymetrów, są krzemianem cynku znanego w postaci naturalnej pod nazwą wilemit (willemit) - 2ZnO.SiO2
cdn...

źródło: "la revue de la céramique et du verre" - n°151

[woytek]

niezwykle piekne, jestem pod wrażeniem.

[urs]

ja też...
bardzo subtelne, w przeciwieństwie do wielu innych przykładów ceramiki krystalicznej.
ale rezultat, na moje oko, wynika z różnych technik mieszanych, w tym redukcyjnych...

cd... autor: Yves Lambeau
pierwsza receptura autorstwa Charles'a Lauth została opublikowana w 1904roku w Dzienniku American Ceramic Society o następującym składzie:
- pegmatyt 55.60
- krzemionka 16
- kaolin 4.40
- tlenek cynku 18

poniżej kompozycja kilku fryt używanych w Sèvres w 1884:

	Fryta 1	Fryta 2	Fryta 3
potas K2CO3	138	69	138
t.cynku	162	202.2	162
krzemionka	360	350	300
rutyl	-	-	82

zalecane mieszanki to: 85% fryty n°1 lub n°3 z 15% fryty n°2, co daje następującą formułę Segera:


		0.31 K2O │ 1.99 SiO2
		0.65 ZnO

formuła, która zbliża się do formuły współcześnie stosowanej.
dzisiaj, producenci surowców ceramicznych proponują fryty alkaliczne, które ułatwiają wytwarzanie szkliw krystalicznych jeśli dorzucimy do nich krzemionkę, tlenek cynku, tlenek tytanu.
do najczęściej wymienianych należą:
■ fryta Ferro 3110 o formule Sg.: 0.29 CaO │ 0.06K2O │ 0.65 Na2O │0.09 Al2O3 │ 0.10 B2O3 │ 3.01 SiO2
■ fryta 1233 Mondré & Mainz (ref.FR4 u 'Solargil') o formule Sg.: 0.30 CaO │ 0.30K2O │ 0.40 Na2O │0.03 Al2O3 │ 2.40 SiO2
■ i czasami fryta Ferro 90158 o formule Sg.: 1.0 Na2O │ 2.0 B2O3 │ 3.0 SiO2
praktycznie wszystkie receptury szkliw krystalicznych na bazie cynku proponują mieszanki w następujących proporcjach:


- fryta Ferro 3110 lub M&M 1233		45 - 65%
- krzemionka		20 - 30%
- tlenek cynku		15 - 25%
- kaolin		0 - 10%
- dwutlenek tytanu		0 - 10%

fryty mogą być zastąpione przez sproszkowane szkło bogate w Na2O i o bardzo niskiej zawartości tlenku glinu...



© Hein Severijns - porcelana, matowe szkliwo krystaliczne
cdn...

[urs]

FENOMEN KRYSTALIZACJI... cd
Techniki i receptury
autor: Yves Lambeau

... osobiście, używam najczęściej dwie receptury o następującym składzie:


	N°1	N°2
węglan wapnia	2	-
krzemionka	210	237
kaolin	40	38
tlenek cynku	233	234
fryta 90158	43	-
fryta 1233	472	-
fryta 3110	-	500
rutyl od 2 do 6%


dla ceramików, którzy życzyliby sobie poeksperymentować ze szkliwami krystalicznymi, dwie receptury bez fryt mogą posłużyć do pierwszych kroków; jedna, którą używam od lat z dobrymi rezultatami nawet przy naturalnym schładzaniu, druga autorstwa Denis Caraty.


	Y.Lambeau	D.Caraty
skaleń potasowy	36	35
węglan wapnia	10	12
krzemionka	22.6	25
kaolin	8.2	3
tlenek cynku	24.8	22
węglan strontu	2.6	-
węglan litu	-	3
Ti2O lub rutyl	6	-


jest to jedynie podstawa do pracy, gdyż wiele tlenków może faworyzować krystalizację jak tlenek litu, molibdenu, wanadu, wolframu czy berylu. receptury, które widzimy niewiele ewoluowały od czasu ich odkrycia w Sèvres.
jeśli wiemy, że temperatura formowania się krystalicznych zarodków jest niższa od temperatury wzrostu kryształów, znaczy że musimy, podczas schładzania, znaleźć idealną krzywą temperatury umiejscowioną pomiędzy nimi.
to doprowadza nas do wypału tych szkliw, który jest czynnikiem najważniejszym. odbywa się z reguły pomiedzy 1280°C a 1300°C najczęściej w atmosferze neutralnej w piecu elektrycznym, lub w atmosferze utleniejącej w piecu gazowym, który ma tą przewagę, że pozwoli zredukować powierzchię w trakcie schładzania, o czym przekonamy się później.
pojawienie się, od ponad dobrych dziesięciu lat, programatorów elektronicznych bardzo wyrafinowanych pozwala powtarzać z dość dużą łatwością krzywe wypału często skomplikowane.
typowy wypał polega na osiągnięciu 1290°C w jak najszybszym czasie, piec niezbyt załadowany (niektórzy wypalają jedynie od 1 do 5 przedmiotów jednorazowo, z niewielką ilością płyt i podstawek lub wcale), potem zejście najszybciej jak jest to możliwe do 1060-1080°C, żeby następnie podnieść temperaturę do 1120°C w 90 minut, przetrzymać na tym pułapie 90 min i wreszcie pozostawić piec naturalnemu wychłodzeniu.
pułapy temperatur decydują o wzroście i kształcie kryształów; jeśli pułap przypada na temperaturę najwyższą, kryształy przybiorą formę skrzyżowanych igiełek i patyczków. w niższej temperaturze przybiorą formę motylkowych skrzydeł, a w jeszcze niższej będą całkowicie okrągłe.
piękne efekty mogą być uzyskane przez przerwanie pułapu w 1120°C, zejście o 80° w dół i od razu ponowne podniesie temp. do 1120°, regularne, kilkukrotne powtórzenie tej czynności pozwala uzyskać pierścienie wzrostu, podobne do corocznych słojów wzrastającego drzewa... (tzw. ang. 'halos')


wybrane przykłady pochodzą ze znanych już stron http://www.handspiral.com/blog.htm William'a Melstrom

cdn ...

[urs]

cd... autor: Yves Lambeau
... krzywa do uzyskania krystalicznych 'halos'...
Denis Caraty, specjalista tej techniki, podaje nam swoją krzywą wypału, poprzedzoną pięknym przykładem jego autorstwa.
http://deniscaraty.blogspot.com/ - http://ceramique-cristaux.site.voila.fr/

Kilka technik pozwala również redukować szkliwa krystaliczne, lub zmienić aspekt ich powierzchni na matowy. wypał wpiecu gazowym umożliwia redukcję podczas schładzania. Alain Fichot stosuje dwie silne redukcje po utworzeniu się kryształów:
- albo przez 15 minut w temp.1040°C by zredukować żelazo i zmienić kolor kryształów z brązowych na czarne,
- albo przez 15 minut w temp.700°C by zredukować miedź i zmienić kolor kryształów z zielonych na czerwone.
kilku ceramików woli redukować w kolejnym wypale, już po tym właściwym w piecu elektrycznym, podczas którego formują się kryształy: Matthieu Liévois wypala ponownie swoje szkliwa krystaliczne, zabarwiane tlenkiem miedzi, w małym piecyku gazowym z włókniny ognioodpornej podnosząc temperaturę do 700°, potem wszystko silnie redukuje schodząc do temperatury 650°C. William Melstrom, jak nam wyjaśnił, woli redukować swoje szkliwa barwione tlenkiem miedzi nie w czasie schładzania, ale w trakcie podnoszenia temperatury pomiędzy 725° a 850°C. ciągle w małym piecyku gazowym, z doskonałymi, pięknymi rezultatami.
Aby zmodyfikować powierzchnię szkliwa i nadać mu aspekt matowy możemy, albo ponownie wypalić w piecu elektrycznym w temperaturze 1100°C albo, w piecu gazowym silnie je zredukować podczas studzenia pomiędzy 1050° a 1000°C.
cdn...

[urs]

cd... autor: Yves Lambeau
Inny typ matowych szkliw krystalicznych otrzymuje się przez wprowadzenie do receptury węglanu baru. węglan baru będąc bardzo toksycznym zalecany jest w postaci fryty, jak fryta Ferro 90420 o następującej formule:

		0.1 K2O │ 0.1 Al2O3 │ 1.3 SiO2
		0.45 BaO
		0.45 ZnO

tego typu szkliwa często łączone z tytanem i magnezem dają kryształy okrągłe i mniejsze. średnica tych kryształów rzadko przekracza 1cm, prędkość ich wzrostu hamowana jest przez dużo większą lepkość termiczną (?-dosł. pyroviscosité).
faza krystaliczna w tym przypadku, dosyć złożona, jest formowana przez kryształy mieszane z krzemianu baru BaO.2SiO, BaO.TiO2.SiO2 i (BaO.2SiO2)x(2ZnO.SiO2). powierzchnia tych szkliw, bardzo przyjemna w dotyku, dodaje im zmysłowej nutki.
Hein Severijns podaje nam następujące wartości molowe, które stosuje do swoich szkliw:

		0.15 - 0.20 KNaO │ 0.15 - 0.20 Al2O3 │ 1.5 - 2.2 SiO2
		0.35 - 0.50 ZnO
		0.20 - 0.40 BaO
		0.05 - 0.15 CaO
		0.05 - 0.10 MgO

jego receptura bazy, najcześciej używana to:

				- skaleń potasowy	33%
				- skaleń sodowy	12%
				- tlenek cynku	15%
				- węglan baru	18%
				- fryta (krzemian ołowiu)	3%
				- kaolin	5%
				- talk	5%
				- krzemionka	5%
				- kreda	4%

rozpylając pierwszą warstwę bazy szkliwnej z dodatkiem 5% dwutlenku tytanu i 5% tlenku cyny, rozpyla następnie kilka kolejnych warstw swojego szkliwa z różnymi dodatkami tlenków barwiących, według zamierzonego efektu.

jeśli chodzi o moje receptury, nie używam węglanu wapnia zastępując go węglanem strontu (ma tą samą moc jako topnik, ale poprawia jakość szkliwa eliminując z jego powierzchni dziurki) i węglanem litu o wartościach molowych 0.05-0.1 dla SrO i 0.02-0.05 dla LiO2. rozpylam również kilka warstw, czasami z warstwą pośrednią do której dorzucam 0.01% tlenku chromu lub 5% tlenku cyny. wypał tego typu szkliw jest niezmiernie delikatny; węglan baru rozkłada się bardzo powoli by uwolnić kwas węglowy, co może powodować powstanie małych kraterów, nie do pozbycia się nawet podczas drugiego wypału. bardzo długie studzenie, z licznymi pułapami, nie jest konieczne, bo nie wpływa na wielkość kryształów. na grafiku dwie krzywe typowego wypału dla takich szkliw.

szkliwa krystaliczne mając małą lepkość właściwą ciekną w większości wypadków i konieczna jest, dla każdego przedmiotu z osobna, specjalna podstawka otoczona wanienką, do której może się zbierać nadmiar cieknącego szkliwa. wymaga to, po wypale, oddzielenia podpórki od naczynia za pomocą małej tarczy diamentowej (ściernicy ?) i wypolerowanie spodu. (zainteresowanych odsyłam do stron W. Melstrom http://www.handspiral.com/Glaze%20Flow.htm )
jest jeszcze wiele innych czynników, które należy uwzględnić. ziarnistość użytych surowców, wyposażenie pieca, sposób jego załadowania, grubość warstwy szkliwnej, długość wypału... nie należy też zapominać, że szkliwa krystaliczne łatwo się rysują i nie są odporne na kwasy, zalecane jest więc stosowanie tych szkliw jedynie do celów dekoracyjnych. są trudne do uzyskania, ale ich udany efekt zawsze jest ogromnie czarujący, magiczny, do tego stopnia, że niektórzy poświęcają im swoje życie.
Yves Lambeau

© Yves Lambeau - porcelana, matowe szkliwo krystaliczne

źródło: "la revue de la céramique et du verre" - n°151

... nie pozostało nic innego, jak paść na kolana i powiedzieć: MERCI