L'argilla di 6 fasi passa attraverso il cambio di temperatura
Mentre un forno sta sparando e si raffredda, i cambiamenti di temperatura apportano alcuni profondi cambiamenti nell'argilla . L'argilla passa da questa sostanza morbida e totalmente fragile a una che è dura come una roccia, impermeabile all'acqua, al vento e al tempo. Il cambiamento è quasi mistico nella sua completa metamorfosi e potrebbe essere considerato tale se non fosse così comune.
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Primo stadio: essiccazione atmosferica
Quando la ceramica viene posta nel forno, è quasi sempre asciutta. Tuttavia, c'è ancora acqua intrappolata all'interno degli spazi tra le particelle di argilla.
Come l'argilla viene lentamente riscaldata, questa acqua evapora dall'argilla. Se l'argilla viene riscaldata troppo rapidamente, l'acqua si trasformerà in vapore proprio all'interno del corpo di argilla, espandendosi con effetto esplosivo sulla pentola.
Quando viene raggiunto il punto di ebollizione dell'acqua (212 ° F e 100 ° C a livello del mare), l'acqua atmosferica dovrebbe essere evaporata dal corpo . Ciò comporterà la compattazione dell'argilla e un minimo restringimento. Per ulteriori informazioni sul restringimento, leggi Why Clay Bodies Shrink.
Per vedere un diagramma di ciò che accade all'argilla nel forno, fai clic su "Visualizza a grandezza naturale" sotto l'immagine di anteprima.
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Seconda fase: brucia di carbonio e zolfo
I corpi di argilla contengono tutti una certa quantità di carbonio, materiali organici e zolfo. Tutto questo per bruciare tra 572 ° e 1470 ° F (300 ° e 800 ° C). Se per qualche ragione (come una scarsa ventilazione all'interno del forno) questi non sono in grado di bruciare il corpo di argilla, si verificherà il carotaggio del carbonio , indebolendo considerevolmente il corpo di argilla.
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Terza fase: abbinato ad acqua chimicamente combinato
L'argilla può essere caratterizzata come una molecola di allumina e due molecole di silice legate con due molecole di acqua. Anche dopo che l'acqua atmosferica è scomparsa, l'argilla contiene ancora circa il 14% di acqua chimicamente legata in peso. Il piatto sarà sostanzialmente più leggero, ma senza contrazione fisica.
Questo legame dell'acqua chimicamente combinato si allenta quando riscaldato. Sovrapponendo il carbone e lo zolfo, l'acqua chimicamente fuoriesce dal corpo di argilla tra 660 ° e 1470 ° F (350 ° e 800 ° C). Se l'acqua si scalda troppo rapidamente, può di nuovo causare la produzione esplosiva di vapore all'interno del corpo di argilla. È per tutti questi cambiamenti e più che il programma di cottura deve consentire un lento accumulo di calore.
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Quarto stadio: l'inversione del quarzo si verifica
I vasai lo chiamano silice, ma l' ossido di silice è anche conosciuto come quarzo. Il quarzo ha una struttura cristallina che cambia a temperature specifiche. Questi cambiamenti sono noti come inversioni. Una tale inversione si verifica a 1060 ° F (573 ° C).
Il cambiamento nella struttura cristallina farà sì che la ceramica aumenti di dimensioni del 2% durante il riscaldamento e perdi questo 2% mentre si raffredda. Gli articoli sono fragili durante questa inversione del quarzo e la temperatura del forno deve essere aumentata (e successivamente raffreddata) lentamente attraverso il cambiamento.
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Quinta fase: sinterizzazione
Prima che gli ossidi vetrosi inizino a sciogliersi, le particelle di argilla si incollano già l'una all'altra. A partire da circa 1650 ° F (900 ° C) le particelle di argilla iniziano a fondersi. Questo processo di cementazione è chiamato sinterizzazione. Dopo che la ceramica è stata sinterizzata, non è più veramente argilla ma è diventata un materiale ceramico.
La cottura a bisque di solito viene fatta a circa 1730 ° F (945 ° C), dopo che la ceramica è stata sinterizzata ma è ancora porosa e non ancora vetrificata. Ciò consente agli smalti bagnati e grezzi di aderire alla ceramica senza che si disintegrino.
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Sesto stadio: vetrificazione e maturità
La maturazione di un corpo di argilla è un equilibrio tra la vetrificazione del corpo per determinare durezza e durata, e tanta vetrificazione che la ceramica comincia a deformarsi, crollare o persino a riempirsi di lacrime sulla mensola del forno.
La vitrificazione è un processo graduale durante il quale i materiali che si sciolgono più facilmente lo fanno, dissolvendo e riempiendo gli spazi tra le particelle più refrattarie . I materiali fusi favoriscono un'ulteriore fusione, oltre a compattare e rafforzare il corpo di argilla.
È anche durante questa fase che si forma la mullite (silicato di alluminio). Questi sono lunghi cristalli aghiformi che agiscono come leganti, lavorano a maglia e rinforzano ulteriormente il corpo di argilla.
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Temperature di maturazioneLa temperatura a cui viene lanciata un'argilla fa una tremenda differenza. Un'argilla sparata ad una temperatura può essere morbida e porosa, mentre quella stessa argilla infornata a temperature più elevate può essere dura e impermeabile.
È anche importante notare che le diverse argille maturano a temperature diverse, a seconda della loro composizione. Una terracotta rossa contiene una grande quantità di ferro che agisce come un flusso. Un corpo di argilla di terracotta può sparare fino alla maturità a circa 1830 ° F (1000 ° C) e può fondere a 2280 ° F (1250 ° C). D'altra parte, un corpo di porcellana fatto di caolino puro potrebbe non maturare fino a circa 2500 ° F (1390 ° C) e non fondere fino a oltre 3270 ° F (1800 ° C).
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Durante il raffreddamento
C'è un altro evento che l'argilla attraversa, questa volta mentre si raffredda. Questo è l'improvviso restringimento della cristobalite, una forma cristallina di silice che si raffredda oltre i 420 ° F (220 ° C). Il cristobalite si trova in tutti i corpi di argilla, quindi bisogna fare attenzione a raffreddare lentamente il forno mentre si muove attraverso questa temperatura critica. Altrimenti, i vasi svilupperanno crepe.