Hur temperaturen ändrar lera

Robert Couse-Baker / Flickr

När en ugn skjuter upp och kyls ner gör temperaturförändringarna några djupa förändringar i leran. Leran går från denna mjuka, helt bräckliga substans till en som är stenhård, ogenomtränglig för vatten, vind och tid. Förändringen är nästan mystisk i sin fullständiga metamorfos och kan anses vara så om den inte var så vanlig.

• Atmosfärisk torkning

  När keramik placeras i ugnen är det nästan alltid bentorrt. Det finns emellertid fortfarande vatten fångat i utrymmena mellan lerpartiklarna.

  När leran långsamt upphettas, förångas detta vatten ut från leran. Om leran värms upp för snabbt vänder vattnet till ånga rätt inuti lerkroppen och expanderar med en explosiv effekt på potten.

  När kokpunkten för vatten (212 F och 100 C vid havsnivån) uppnås, borde allt atmosfäriskt vatten ha förångats ur lerkroppen. Detta kommer att leda till lera-komprimering och viss minimal krympning.

• Bränna av kol och svavel

  Alla lerkroppar innehåller ett mått på kol, organiska material och svavel. Dessa brinner av mellan 300 C och 800 ° C. Om dessa av någon anledning - som dålig ventilation i ugnen - inte kan bränna ut ur lerkroppen, kommer kolborrning att ske. Detta försvagar lerkroppen avsevärt.

• Kemiskt kombinerat vatten drivs av

  Lera kan karakteriseras som en molekyl aluminiumoxid och två molekyler kiseldioxid bundna till två molekyler vatten. Även efter att det atmosfäriska vattnet är borta innehåller leran fortfarande cirka 14 procent kemiskt bundet vatten i vikt. Krukan blir väsentligt lättare, men utan fysisk krympning.

  Denna kemiskt kombinerade vattenbindning lossnar när den värms upp. Överlappande kol och svavel brinner bort, och det kemiskt bundna vattnet flyter ut från lerkroppen mellan 660 F och 1470 F (350 C och 800 C). Om vattnet värms för snabbt kan det igen orsaka explosiv produktion av ånga inuti lerkroppen. Det är på grund av alla dessa förändringar (och mer) som skjutplanen måste möjliggöra långsam uppvärmning.

• Kvartsinversion inträffar

  Krukmakare kallar det kiseldioxid, men kiseldioxidoxid kallas också kvarts. Kvarts har en kristallin struktur som förändras vid specifika temperaturer. Dessa förändringar kallas inversioner. En sådan inversion inträffar vid 1060 F (573 C).

  Förändringen i kristallstruktur kommer faktiskt att göra att keramiken ökar i storlek med 2 procent under uppvärmningen och förlorar dessa 2 procent när det svalnar. Varan är ömtålig under denna kvartsinversion och ugnens temperatur måste höjas (och senare kylas) långsamt genom förändringen.

• sintring

  Innan de glasframställande oxiderna börjar smälta kommer lerpartiklarna redan att hålla fast vid varandra. Från cirka 1650 F (900 C) börjar lerpartiklarna smälta samman. Denna cementeringsprocess kallas sintring. Efter att keramiken har sintrat är den inte längre verkligen lera utan har blivit ett keramiskt material.

  Bisque-avfyrning utförs vanligtvis omkring 1730 F (945 C) efter att varorna har sintrats men är fortfarande porösa och ännu inte förglasade. Detta gör att våta, råa glasyr fäster vid keramiken utan att den sönderdelas.

• Vitrifikering och mognad

  Mognad av en lerkropp är en balans mellan förglasning av kroppen för att åstadkomma hårdhet och hållbarhet, och så mycket förglasning att lagret börjar deformeras, sjunka eller till och med pöl på ugnshyllan.

  Vitrifikering är en gradvis process under vilken de material som smälter lättast gör det. De upplöses och fyller i utrymmen mellan de mer eldfasta partiklarna. De smälta materialen främjar ytterligare smältning, samt kompakterar och förstärker lerkroppen.

  Det är också under detta skede som mullit (aluminiumsilikat) bildas. Dessa är långa, nålliknande kristaller som fungerar som bindemedel, stickar och stärker lerkroppen ytterligare.

• Mognadstemperaturer

  Temperaturen som en lera bränns till gör en enorm skillnad. En lera som avfyras vid en temperatur kan vara mjuk och porös, medan samma lera som avfyras vid en högre temperatur kan vara hård och ogenomtränglig.

  Det är också viktigt att notera att olika leror mognar vid olika temperaturer, beroende på deras sammansättning. Ett rött lergod innehåller en stor mängd järn som fungerar som ett flöde. En lerkropp av lergods kan avfyras till mognad vid cirka 1830 F (1000 C) och kan smälta vid 2250 F (1250 C). Å andra sidan kanske en porslinskropp tillverkad av ren kaolin inte mognar förrän omkring 2500 F (1390 C) och inte smälter förrän över 3270 F (1800 C).

• Under kylning

  Det finns en annan händelse som lera går igenom när den svalnar. Det är den plötsliga krympningen av cristobalite - en kristallin form av kiseldioxid - när den svalnar förbi 420 F (220 C). Cristobalite finns i alla lerkroppar, så man måste vara försiktig för att kyla ugnen långsamt när den rör sig genom denna kritiska temperatur. Annars kommer krukor att utveckla sprickor.