Pecní pláty pro vysoké teploty

Kordierit 

Jedná se snad o nejběžnější materiál pro výrobu pecních plátů používaný studiovými keramiky. A je to tentýž materiál, který tak zle potrápil mě i mnohé další. Proto bych mu chtěl v následujících řádcích věnovat náležitou pozornost.

Tento žlutobéžový či šedavý žáruvzdorný materiál je z velké části tvořen minerálem kordieritem (2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂), který roku 1813 objevil francouzský geolog P.Louis Cordier. Výchozí hmota se jednoduše řečeno připravuje smísením kaolinitického jílu, ostřiva a nejčastěji mastku. Během výpalu se za vysokých teplot začnou ve výrobku tvořit miniaturní krystalky kordieritu.

Přírodní varianta minerálu kordieritu

Tento exemplář byl nalezen v Richmond Soapstone Quarry, New Hampshire , USA.

Autor: Robert Matthew Lavinsky

Zdroj: Wikipedia

Dostupné z: https://en.wikipedia.org/wiki/Cordierite

MgO velmi výrazně snižuje teplotu tání, což je u pálících pomůcek značně nežádoucí jev. Má tedy jeho použití nějaké jiné důvody? Zajisté. Krystalky kordieritu, které díky přídavku MgO vznikají, mají nízkou teplotní roztažnost. Máme-li porovnat kordierit třeba s porcelánem, pak se dostáváme na ½–⅔ teplotní roztažnost. Někteří autoři uvádějí, že se krystaly kordieritu na nízkých teplotách dokonce smršťují. V praxi to znamená, že takový materiál lze mnohonásobně (v řádech stovek) chladit šokem, aniž by to vedlo k jeho destrukci. No a máme tu téměř dokonalý plát pro naše poměrně rychlé periodické výpaly. Obstojně si vede i v takových extrémech, jako je třeba raku.

Vraťme se ale ještě na chvíli k oxidu hořečnatému jako k tavivu. Ano, nepřeřekl jsem se, v našem případě jde o tavivo. Výrobky na bázi kordieritu se v závislosti na technologii a surovinách vypalují při 1270–1410 °C. Takto vysoké teploty jsou nezbytné pro růst krystalů. Potíž je ale v tom, že je nanejvýš nutné pálit s přesností +/- 10°C. Již při malém překročení optimální teploty dochází díky MgO k prudkému vývinu skloviny, ztrátě pevnosti a destrukci. Jinak řečeno, plát se naráz rozteče. K rozšíření pálícího intervalu se sice do hmoty přidává např. ZrO₂, ale to situaci řeší jen z části. Výrobci plátů pro jistotu uvádějí maximální teplotu použití o 100 °C nižší (v případě redukční atmosféry dokonce o 200 °C), než byla vypalovací teplota při výrobě.

Kolaps

Plát z kordieritu byl omylem použitý jako součást spalovacího prostoru v plynové peci. Pracovní teplota byla 1350 °C.

Autor: Petr Toms

Zdroj: Archiv autora

Pálící pomůcky z kordieritu se (naštěstí pro nás) vyznačují jednou zajímavostí. Těsně před dosažením maximální teploty dochází vlivem tvorby velkého množství skloviny k jejímu vyloučení na povrch. Tyto hmoty mají tzv. samoglazovací schopnost. Jakmile tedy dojde ke zesklovatění povrchu, jsme již jen krůček od totálního kolapsu. Shledáte-li, že vaše pláty na povrchu slinují, bude na místě situaci promptně řešit.

Alternativy

Asi nejradikálnější změnou by bylo vůbec žádné pláty nepoužívat, nakládat jednu nádobu na druhou jen s vložkami z mušlí, waddingu, anebo jako v kasselských pecích hrdlo na hrdlo – dno na dno. Pokud je zboží z tak žáruvzdorných hmot, že by sneslo tlaky shora bez deformací, možná by byla tato varianta pro mnohé vhodná. To vše samozřejmě s ohledem ke glazurám.

Zhusta se používají saggary (pouzdra) velmi důmyslných konstrukcí a variant. Ani tato možnost však neosloví každého. V tom případě nezbude než se poohlédnout po jiném materiálu plátů.

Nakládání sagaggarů

Práce v lahvové peci v anglickém Stoke-on-trent.

Zdroj: Thepotteries.org

Dostupné z: http://www.thepotteries.org/bottle_kiln/bottle_kiln_two.htm

SiC

Jako nejdostupnější se zdají být desky z karbidu křemíku – SiC. Teploty 1380–1600 °C, pro které se vyrábějí, by většině z nás měly stačit. Navíc se stoupající teplotou vůbec neztrácejí pevnost, anebo jen mírně a pozvolna (záleží na vazbě). Což znamená že se v žáru spíše prohnou, než aby praskly a sesypala se tak naráz celá vsázka. Každá mince má dvě strany. SiC povětšinou špatně snáší rychlé chlazení. Při vysokých teplotách může oxidační atmosféra způsobovat vyhořívání uhlíku ze struktury, čímž dojde k negativním fyzikálním změnám (i v tomto případě záleží na druhu vazby). Ale ani redukčně pálící dřevopaliči se nevyhnou potížím. Alkalické páry uvolňující se ze spalovaného dřeva, bouřlivě reagují s křemíkem obsaženým v plátech za vzniku pěny či kapek. Tyto produkty často znehodnocují zboží, na které stékají. Křemík z plátů navíc při vysoké teplotě reaguje se zbožím a se stojkami, což si vynucuje pečlivé použití separační vrstvy.

Závislosti pevnosti v ohybu na teplotě–orientační údaje

Z knihy Žárovzdorné materiály 9. Kotora, Kutzendörfer, Palčo, Tomšů. Vydala Silikátová společnost České republiky z.s.

Zdroj: Silikátová společnost České republiky z.s.

Dostupné z: http://www.silikaty.cz/www-3-prodej-publikaci

Jistou nevýhodou SiC plátů se může zdát i jejich cena. Srovnáme-li tolik oblíbené dutinové kordieritové desky z druhé ruky za 200,- Kč s SiC plátem 450x500x10 za 1400,- Kč/ks (oboje od firmy Propec), zjistíme, že pořizovací cena jednoho čtverečního centimetru je asi 8x vyšší u SiC. Dutinový kordierit je ale 3x silnější. Konkrétně to znamená, že na čtyřech patrech s SiC ušetříte 11 cm výšky, což je jedno patro menších hrnků. Zde už záleží na individuálním výpočtu, na kolika výpalech se pořizovací náklady za dražší pláty vrátí. Do výpočtu bychom však správně měli zahrnout i větší hmotnost dutinových plátů, což se projeví na době výpalu a množství spáleného paliva.

Závěr

Je zřejmé, že výpal je v keramice mnohdy nejsložitější a nejdražší část výroby navíc provázená největší zmetkovitostí. Nabízí se tedy snadné řešení – pálit níž. Pevně ale věřím v odhodlání všech, co zvolili cestu vysokých teplot a nenechají se nespornými obtížemi odradit. Ano, je to drahé, složité, nejisté...

...ale přesto nelze odolat!