Cookies

Tento web používá k poskytování služeb a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte.

V pořádku Více informací

Hlína to je grunt.

Stačí se jen sehnout!

Na začátku března proběhl druhý spolkový kurz. Po Yixingské keramice, které jsme se věnovali vloni, jsme se tentokrát rozhodli pro téma hlíny. Základní materie pro naši práci vzbuzuje nekonečný počet otázek, a tak jsme chtěli na některé z nich najít odpovědi.

Keramické studio Jarmily Tyrnerové je členem a partnerem spolku a pro letošní rok jsme dostali prostor na tři kurzy. První byl o hlíně a v tomto článku bychom vám rádi přinesli reportáž z akce doplněnou o detaily našeho zkoumání a jeho výstupy. Aby tyto poznatky podpořily snažení vás všech. Druhý letošní kurz odnesl koronavirus a ten třetí bude o designu a proběhne v prosinci.

Chápeme ale vůbec, proč je třeba se hlíně věnovat detailně? Proč ji jen nekoupit a nestarat se? Jedním důvodem je samotná technologie. Triumvirát hlína – glazura – výpal si žádá určité porozumění procesům, které se v této trojici při výrobě dějí. Pokud toto porozumění získáme, dosáhneme zajímavějšího výtvarného účinku, lepší užitnosti, a hlavně budeme schopni odstranit různé vady, případně formulovat vlastní receptury. Tím se dostáváme na hranici možností, kterou nám průmyslově vyrobené materiály stanovují. Pokud se chceme vydat dál a získat samostatnost a ještě více technologii ovládat, pak není vyhnutí a je třeba se do hlíny zahloubat. Otevře se nám celý nový rozhled, chodíme do přírody, všímáme si materiálů, přemýšlíme, kde je hledat, snažíme se porozumět přírodě a jejím procesům.

Získávají tu navrch i další aspekty. Například lokálnost výroby a s tím spojená jedinečnost a unikátnost, do značné míry neopakovatelnost, jedná-li se o malá ložiska materiálu třeba z potočního břehu. Postupně tak redukujeme vstupy průmyslové energie a naše snažení je šetrnější, nejsou potřeba rypadla, továrny a podobně. Ne nadarmo kdysi MŽP podpořilo stavbu dřevem pálené pece v Toulcově dvoře – právě pro ten blízký kontakt s přírodou, materiály a procesy.

Vlastnoručně vyrobená hlína.
Vlastnoručně vyrobená hlína.
Autor: Václav Kugler

No a kdo si kdy hlínu vyrobil, ji nikdy nenechá přeschnout a beze zbytku ji využije. Naučí se vážit si vzácného materiálu. Získá k němu bližší vztah, jeho tvorba nachází další příběh. A zpracování hlíny člověka rozhodně posílí i po stránce fyzické, která, jak známo, je od té psychické neoddělitelná…

Vlastnosti hlíny

Bylo nám od začátku jasné, že téma je obrovské a nevyčerpatelné. Přestože jsme měli týden času, museli jsme volit, čemu se věnovat a co odložit na jindy. Navíc jsme tento kurz organizovali prvně a bylo jasné, že náročnost jednotlivých pokusů neodhadneme přesně.

U hlíny můžeme popisovat bezpočet charakteristik a vlastností a všechny budou mít svůj význam, pokud se z primární suroviny budeme snažit vytvořit hrnčířskou hlínu vhodnou pro výrobu keramiky. Následující seznam vlastností hlíny jistě není vyčerpávající, poskytne ale představu a možnost výběru, co vlastně zkoumat:

  • Plasticita
  • Žáruvzdornost
  • Smrštění
  • Pevnost
  • Nasákavost
  • Odolnost proti teplotnímu šoku
  • Barva
  • Slinutost
  • Mrazuvzdornost
  • Zrnitost
  • a mnoho dalších…

Všechny ty vlastnosti a charakteristiky tvoří dohromady nezměrný „hliněný vesmír“. Poznat jej v úplnosti by byla práce na léta. Abychom ale zjistili, co je vůbec možné a které suroviny jsou na co vhodné, rozhodli jsme se navštívit výrobnu a výrobce hrnčířské hlíny.

Vyrazili jsme do hlinárny v Jaroměři, kterou provozují Svídovi. Zdálo se nám, že bude nejlépe si zažít výrobu v praxi a vidět, jak různé suroviny, tak celou technologii výroby v praxi. Koupit si vyráběnou hlínu není jediná možnost, jak ji získat. Ale i v tomto případě je téměř nutností hlíně rozumět alespoň do té míry, že budeme schopni vyladit technologii vlastní výroby keramiky. Zkrátka, i když hlínu přímo nevyrábíme, je pro nás keramiky naprosto zásadní rozumět tomu, proč a jak se s kterou hlínou pracuje, proč různě schne, různě se vypaluje a podobně.

Návštěva hlinárny

Domluvili jsme exkurzi do hlinárny, kde se nás ujal pan Svída mladší, a to ochotně a přívětivě i o víkendu. Byli jsme za to vděční. Chtěli jsme vidět dvě zásadní věci. Prvně možnost primární suroviny, ze kterých se hrnčířské hlíny vyrábějí. Tedy materiál, přímo dovážený z míst, kde se těží. Podstatné bylo, že nám Svídovi umožnili si od každé suroviny nabrat dost materiálu pro další výzkum. Za tu vstřícnost jsme nabídli výstupy našeho výzkumu. Snad budou k užitku.

Návštěva hlinárny v Jaroměři.
Návštěva hlinárny v Jaroměři.
Zkoumání primárních surovin. Bez gumovek to nešlo.
Autor: Václav Kugler

Druhou částí prohlídky byla samotná výrobna, provoz, kde se z těchto surovin vyrábějí hlíny. Ty si tu můžete koupit a vyrábět z nich keramiku. Během prohlídky jsme viděli, jak je surovina vážena a následně pak v bubnech rozplavena a rozemleta. Poté pokračuje do míchače, který zabraňuje sedimentaci. Břečka je následně kalolisem odvodněna a v podobě hliněných koláčů pokračuje do vakuového šnekového lisu. To proto, aby došlo k jeho úplné homogenizaci, a to jak po stránce vlhkosti, tak složení. Vakuová komora navíc odstraní vzduch, takže se keramikům při výrobě netvoří bubliny ve stěnách výrobků a hmota je plastičtější.

Živá diskuse při exkurzi.
Živá diskuse při exkurzi.
Vpravo pan Svída a v pozadí šnekový lis. Jde o vertikální konstrukci, kalolis se nachází o patro výše na ochozu.

Nabití dojmy a obtěžkáni pytli s jílovými surovinami jsme se vydali zpět do studia, abychom získané bohatství podrobili detailnímu zkoumání. Doopravdy se jedná o bohatství, protože bychom jinak museli objet celou republiku a získat mnohá povolení, abychom se dostali k tolika materiálům. Zároveň ale bylo dáno, že kdo bude chtít, může přivézt vlastní lokální suroviny, o kterých si myslí, že by šly keramicky využít. Tím jsme získali další spoustu materiálu ke zkoumání. Bylo nás v kurzu 7 a spolu se vzorky z hlinárny jsme nashromáždili solidních 54 vzorků jílů.

Co je to hlína?

Ať už hotová hrnčířská hlína, nebo jedna či více surovin pro její výrobu, pokud zůstaneme u surových jílů, obsahuje v zásadě tři složky.

V první řadě se jedná o složku plastickou. To je to, co hlínu dělá hlínou hrnčířskou a umožňuje nám z ní tvořit, ať modelováním, nebo na kruhu. Za plasticitu jsou odpovědné jíly. Jíly vznikají degradací hornin. Okem viditelné nejsou, ale pod elektronovým mikroskopem se jeví jako destičky (obzvláště u kaolinu je to krásně vidět). Mezi tyto destičky se váže voda a destičky po ní kloužou. Tak vzniká ta, do objevu elektronového mikroskopu ještě tajemná, plasticita, která umožňuje hrnčířskou hlínu tak dobře tvarovat. Plastické složky mají svoji rozsáhlou klasifikaci a rozhodně stojí za to je zmínit alespoň ve stručnosti

  • Kameninové jíly. Mají schopnost slinovat (spékat se), mohou být světlé i barevné. Jejich snížená žáruvzdornost je dána přítomností zásaditých oxidů – taviv. Slinovací interval mají minimálně 150 °C.
  • Žáruvzdorné jíly. Jsou mnohem odolnější teplu, odolávají minimálně teplotě 1580 °C. Hodnotí se u nich podíl oxidu hlinitého a mají minimum oxidů podporujících tavení.
  • Pórovinové jíly. Jsou to jíly s nasákavostí minimálně 2 % po výpalu na 1250 °C, často ale mnohem více, obsahují kaolinit, nezřídka i muskovit a illit. Z tohoto důvodu bývají málo plastické. Dělají se z nich třeba dlaždice.
  • Cihlářské jíly. Obsahují málo jílových částic a hodně prachu a písku. Jsou plné sloučenin železa a často i vápenatých složek. Jsou málo plastické a velmi nízko se taví. Používají se k výrobě stavební keramiky.

Když už jsme výše zmínili vodu, tak právě ta je druhou zásadní složkou hlíny. Kromě vody, která umožňuje pohyb jílových destičeka které říkáme voda fyzikální, je tu ještě voda chemická, neboli chemicky vázaná. Je součástí pevných vazeb v jílových minerálech a z výrobků odchází až při teplotách kolem 600 °C. Odstraněním této vody výpalem se z hlíny stává keramika.

Poslední zásadní složkou jsou neplastické suroviny, takzvaná aplastika. Pro tvář hlíny a její technologické vlastnosti jsou velmi důležitá. Dvoudílný článek o nich je už na světě a můžete si jej u nás přečíst. Přidáváním aplastik se hlína otevírá a snadněji vysychá, méně praská při sušení. Na druhé straně se tím snižuje podíl plastické složky a hlína začíná být méně tvárná. Můžeme to přirovnat k houpačce, či vahám. Pokud je poměr jílů a aplastik vyvážený, s hlínou se po všech stránkách dobře pracuje. Aplastika mají řadu dalších technologických významů, mohou pomáhat tavení hmot, či naopak zvyšují žáruvzdornost, mohou vytvářet kostru struktur materiálu vznikající na mikroúrovni při slinování a tak dále.

Pro nás bylo zásadní, že jsme dostali příležitost jednotlivé materiály zpracovávat, válet, vytvářet pláty a díky tomu jsme mohli vnímat i jejich charakter, zpracovatelnost a další vlastnosti.

Zpracování vzorků

Abychom byli schopni hlíny vůbec zkoumat, museli jsme každou surovinu nějak zpracovat, aby byla dále použitelná. Každý vzorek jsme rozdrtili, usušili, rozplavili, přeseli přes 2 mm síto a odsušili. Pro malé vzorky v řádu kilogramů je to snesitelně pracné a zkoumat hlíny tak může každý. Co nám zůstalo na sítě, jsme odsušili, abychom pak mohli porovnat, kolik a jakých hrubých aplastik který vzorek obsahoval.

Primární suroviny jsou nesmírně pestré a krásné.
Primární suroviny jsou nesmírně pestré a krásné.
Pokud je zpracujeme jen tolik, aby z nich šlo vytvářet výrobky, ale zároveň je zcela nehomogenizujeme, zachováme jejich unikátní charakter. Třeba výše popsaným jednoduchým způsobem. Sice pracným, ale zase technologicky nenáročným.
Autor: Václav Kugler

Smrštění

Zásadní informací pro každého keramika je míra smrštění. Abychom dokázali vytvořit výrobek konkrétní velikosti, musíme ji znát a počítat s ní. Kromě této praktické aplikace nám smrštění napovídá i mnoho dalšího. Jak moc je materiál žáruvzdorný, kolik obsahuje plastických surovin a podobně. My jsme pro tento účel vytvářeli standardizované kachličky se 100 mm úsečkou vymáčknutou šuplerou, s identifikací vzorku teploty výpalu a rozměrem úsečky – původním, po přežahu a po ostrém výpalu. Abychom pak mohli smrštění dopočítávat. Tvorba kachliček nám ale dala nepřímo ohromnou spoustu dalších informací. O plasticitě, aplastikách, barvě za vlhka i za sucha, o průběhu sušení. Mít hlínu „v ruce“ bylo to podstatné. Nemluvě o tom, že po výpalu byla vidět na jednotlivých řadách barevnost, slinutost, apod.

Usušené kachličky pro zkoušky smrštění.
Usušené kachličky pro zkoušky smrštění.
Smrštění jsme měřili při teplotách od 920 do 1250 °C celkem při osmi různých teplotách. Grafy smrštění pak dodaly informace o použitelnosti hmot.
Autor: Václav Kugler

Během celého kurzu byla zásadní jednak organizace práce a také systematika a práce s daty. Proměnili jsme kurz v laboratoř a datové centrum a jako malá manufaktura pracovali na pokusech. Podařilo se nám tak udělat minimum zmatků a chyb. Data jsme organizovali v MS Excelu a průběžně je prezentovali v grafech.

Smrštění přežahem a ostrým výpalem na 1300°C.
Smrštění přežahem a ostrým výpalem na 1300°C.
Zde můžete vidět, jak moc se který vzorek smršťoval sušením, přežahem a ostrým výpalem. Je zajímavé, jak se různé souvislosti objevují až na větších souborech dat.

Jinou zajímavou interpretací dat je graf průběhu smrštění v závislosti na teplotě.
Jinou zajímavou interpretací dat je graf průběhu smrštění v závislosti na teplotě.
Tento graf ukazuje, jak se smršťují primární suroviny z Jaroměřské hlinárny. Občas je v datech vidět nějaká chybka nebo ztracený vzorek, zásadní je ale trend u jednotlivých řad a ten je naprosto zřetelný.
Autor: Václav Kugler

Aplastika a granulometrie

Zkoumali jsme i aplastické složky. Jednak jsme měli k dispozici aplastika separovaná z každého vzorku jílu, která jsme proprali, usušili a následně vyhodnotili. Kromě toho jsme také nadrtili všemožné materiály a udělali jejich zkoušku výpalem na dvě různé teploty, abychom viděli, jak budou ve hmotách působit. Možností bylo více. Buď se tavily, nebo ne, některé i vyhořely, takže by ve hmotě působily jako lehčiva. Připravili jsme si čtyřstupňovou škálu míry slinutí a podle ní jsme ostřiva klasifikovali. Aby toho nebylo málo, vzali jsme jeden vzorek a proseli jej přes kompletní sadu laboratorních sít. Frakce jsme zvážili, abychom znali i jejich procentuální podíl. Získali jsme tak kompletní granulometrickou informaci. K tomu jsme ještě určili mineralogické složení jednotlivých frakcí pod mikroskopem. Tento rozbor ukázal neskutečné bohatství frakcí a jejich rozmanitost.

Tavení aplastik.
Tavení aplastik.
Zapřáhli jsme nový drtič a tavili při 1200 a 1300 °C.
Autor: Václav Kugler

Krása dat.
Krása dat.
Je neuvěřitelné, že složení frakcí aplastik má nepochybně svůj důvod a logiku vzniku. Ta je nám negeologům sice skrytá, ale z grafu je její existence zjevná.
Autor: Václav Kugler

Stroje a mechanické zpracování hlíny v podmínkách malé dílny

Poslední část kurzu jsme věnovali podmínkám malé dílny a jak si hlínu vyrábět sami. Průmyslová hlinárna byla krásná, ale v zásadě ve své technologické úplnosti nedostižná. Lze samozřejmě sehnat laboratorní mlýny a kalolis, ale jen těžko, nikoli levně a stejně to bude prostorově náročné.

Protože jsme fanoušky techniky a zpracování hmot, přivezli jsme několik strojů, které jsou dostačující a funkční, pokud chceme vyrábět hlínu v řádech stovek kilogramů, nebo maximálně jednotek tun.

Jednoduchým pomocníkem pro začátek nám bylo míchadlo. I jednovřetenové obyčejné míchadlo nám zajistí dobré rozplavení břečky předtím, než ji přecedíme (zbavíme nečistot) a odsušíme. Kalolis by byl v těchto podmínkách nadstandartním pomocníkem, takže jsme použili sádrové desky. Ty ale mají své limity, co se týká množství materiálu, po první várce je nutné tyto desky před dalším použitím usušit. Pokud plánujeme hmotu ostřit lupkem, můžeme jím břečku rovnou zahustit. Tak jsme si připravili podložky pod měkčí hmoty do výpalu, nebo desky na tavení aplastik.

Dalším strojem byl lis zkonstruovaný Petrem Tomsem. Není to klasický pákový lis, ale pístový se šroubovým převodem na pohon kolem, takže má v podstatě v rámci zásobníku nepřerušovaný chod. Není to stroj primárně určený na zpracování hlíny, ale pokud vložíme do ústí místo formy děrovanou vložku, lis funguje jako tlakové síto. Odstraní vše nad velikost díry v sítu, a ještě hmotu pěkně promíchá.

Lis.
Lis.
Hmota po průchodu lisem neobsahuje větší kamínky a je už dobře připravená, stačí zválet. Je to ale vhodné spíše na přípravu menších vzorků v řádu kilogramů či desítek kil maximálně.
Autor: Václav Kugler

Dalším velkým pomocníkem nám byl šnekový lis Janek. Neshání se snadno, ale pokud jej máte možnost pořídit, neváhejte. Velkou výhodou je to, že má podávací válce. Ty na vstupu podávají hlínu do šneku a drtí drobné kamínky pod nastavený rozchod válců. Ať už ale používáme lis či „šnekovku“, je potřeba předtím hlínu naškrábat pořízem a vyndat velké kameny. Pokud bychom to neudělali, mohly by kameny stroje poničit, budou-li to třeba tvrdé křemeny. Přece jen nejsou to velké tovární stroje, spíše studioví pomocníci. Tento postup nám však umožnil upustit od náročného plavení, cezení a zpětného odsušení břečky.

Šnekový lis.
Šnekový lis.
Po prvním šnekování ještě není vše zcela promícháno. Projde-li však hmota strojem dvakrát, vypadá už od pohledu stejnorodě.
Autor: Václav Kugler

Posledním a nadstandartním pomocníkem byl drtič. Je to výborný stroj na přípravu glazur i ostřiva, nic mu neodolá. Vibrující desky, které se sbíhají, stále zmenšují kousky materiálu, který je pak nutno přesít. Vznikne jemná i hrubší frakce, se kterou můžeme dále pracovat. Nadrtili jsme vše možné, cca 30 vzorků, které jsme pak zkoušeli tavit.

Malý drtič.
Malý drtič.
Můžete drtit cokoliv od hornin přes staré střepy po cihly, pláty a podobně.
Autor: Václav Kugler

V rámci práce se stroji jsme si vyrobili několik set kilogramů hmoty z kyšického jílu. Je to žáruvzdorná světlá surovina, která má potenciál sama o sobě dobře fungovat. Tu jsme si pak rozdělili a nadělili jako malý dárek pro účastníky a vstupenku k dalším pokusům.

Závěrem

Týden nám byl samozřejmě krátký a všechny popsané zkoušky jsme stihli jen s plným nasazením. Jílový vesmír nás ale natolik pohltil, že se nám chtělo a bavilo nás to. Jen neochotně jsme se po týdnu vynořili z hliněného matrixu zpátky do makrosvěta.

Rádi bychom zkusili další testy, které by nám napověděly další a další vlastnosti surovin, třeba právě slinutost, odolnost proti tepelným šokům a dále. Museli bychom ale omezit počty vzorků a třeba zkoušek smrštěním. Naštěstí lze na tyto vlastnosti, i když nepřímo, usuzovat i z provedených testů.

Další velkou kapitolou by bylo a stále je, využít tyto výsledky jako vstupní data pro navrhnutí vlastních hmot, ale na to bychom potřebovali další týden. Nic nám však nebránilo se do toho pustit následně v rámci vlastních pokusů, ale o tom třeba někdy příště.

Děkujeme všem účastníkům i lektorovi kurzu Petrovi za nadšení, nasazení a krásný společný a spolkový čas. Opět jsme potvrdili, že ve spolupráci je síla a synergie, kterou bychom sami nikdy nenašli. I to je jedním z důvodů, proč se spolčujeme. Těšíme se na další setkání s vámi!

 

Autor: Václav Kugler | Redaktor: Václav Kugler | Technická korekce: Petr Toms | Jazyková korekce: Zuzana Chomátová | Materiály: Václav Kugler
Diskuze