Cookies

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

V pořádku Více informací

První kroky ve světě glazur

Zmatek, nejistota, proměnlivost, frustrace – tak bychom mohli popsat pocity, které v mnohých z nás zavládnou po prvních kontaktech s glazurami. Pocity opakující se pokaždé, když otevřeme čerstvě vypálenou pec. Pocity silné tak, že v obavách z dalšího nezdaru raději rezignujeme na další zkoušení, nebo se upneme na těch pár materiálů, které nevysvětlitelným zázrakem fungují.

Škoda. Stačilo by glazury vnímat podobně, jako ostatní části keramiky. Vždyť nikdo přece nepochybuje, že ovládnutí hrnčířského kruhu vyžaduje určité úsilí. Zrovna tak zvládnutí modelovaného portrétu či nacvičení majolikové malby zabere nějaký čas. Proč by se měly glazury lišit?

Chování glazur můžeme formulovat do řady principů. Pojďme si některé z nich vysvětlit. A vezměme to pěkně od píky.

Definice

Glazuru bychom mohli definovat jako vrstvu nedokonalého skla na povrchu keramiky.

Nedokonalého proto, že sklo je sice amorfní, tedy nekrystalická látka, ovšem v glazurách se zcela běžně ve vyskytuje i celá řada různých krystalů. S výrazem „na povrchu“ to také není úplně jednoznačné, protože mezi střepem a glazurou vzniká různě silná přechodová vrstva, ve které se oba materiály mísí.

Glazura–mezivrstva–střep
Glazura–mezivrstva–střep
Na fotografii z elektronového mikroskopu je vidět mezivrstva vznikající reakcí glazury a střepu. V horní světlejší polovině představující glazuru jsou patrné trochu tmavší "větvičky" krystalů. Definice glazury jako vrstvy skla na povrchu keramiky, by nebyla úplně přesná.
Autor: Fazilet Güngör
Zdroj: Elsevier
Dostupné z: https://www.elsevier.es/en-revista-boletin-sociedad-espanola-ceramica-vidrio-26-articulo-investigation-microstructural-changes-number-glazes-S0366317519300834

Mluvíme-li o skle jako o amorfní látce, máme na mysli jeho zvláštní stav, který se označuje jako tzv. přechlazená tavenina. Vzhledem k tomu, že sklo nedostane dostatek času ke krystalizaci (tedy k pravidelnému uspořádání částic) hovoříme o tavenině i při normálních teplotách. Přestože má přechlazená tavenina značnou viskozitu (vnitřní tření), stále si uchovává omezenou schopnost téct. Pro lepší představu si můžeme uvést příklad cukru, který zahříváním ztrácí svou krystalickou strukturu a mění se na amorfní karamel. Ten během opětovného chladnutí znovu nezkrystalizuje, ale jen ztuhne.

Transparentní glazura

Pokud bychom byli hypoteticky schopni ze skloviny odstranit barvící oxidy a kaliva, pak z jakékoliv lesklé glazury získáme transparentní. Transparentní glazuru pro účely dalšího míchání nazýváme „základ“.  Ten může mít mnoho různých vlastností. Liší se především v chemickém složení, což má za následek rozdíly v teplotě tání, koeficientu teplotní roztažnosti, chemické odolnosti, mechanické pevnosti, reakci na barvící oxidy, pecní atmosféru atd.

Kromě výroby a domíchávání transparentních glazur můžeme získat glazuru i jinými metodami, např. tavením nízkotavných jílů (tzv. šlemovky), hornin, aplikací sodných sloučenin do pece při výpalu (solná a sodná glazura), nebo krystalizací taviv na povrchu křemičitého střepu (egyptská pasta).

Segerův vzorec

Výpalem se glazura do značné míry přeměňuje. Kromě mnoha jiných změn se z různých sloučenin (solí, uhličitanů, hydroxidů…) stávají oxidy. Německý chemik Hermann August Seger oxidy v glazurách systematizoval a položil tak základy pro dnešní glazurové výpočty. Tzv. Segerův neboli molární vzorec dělí oxidy do tří skupin a určuje mezi nimi jejich molární poměry.

Molárnímu vzorci bývá vytýkána nepřesnost, nicméně se nejčastěji jedná o nepřesnosti v analýzách vstupních surovin. Je třeba si uvědomit, že chemie glazur není o přesné matematice, spíše slouží jako nástroj, který pomáhá při srovnávání jedné věci s druhou a zasazování pozorovaných jevů do souvislostí. Vzorec dále tvoří systém, díky kterému je možné přepočítat a nahradit scházející suroviny v receptuře za takové, které máme. Také lze početně zjistit přibližnou teplotu tání glazury, aniž bychom ji předem vypálili.

Segerův vzorec
Segerův vzorec
Přehled tří skupin oxidů rozdělených podle funkce v glazuře.
Autor: Miroslav Petrů, Oleg Gulevič
Zdroj: GULEVIČ, Oleg a KOUBA, Václav. Technická keramika, glazury a keramické barvy: učební text pro 4. roč. stř. prům. škol keramických. 1. vyd. Praha: SNTL, 1969. 328 s. Řada sklářské literatury.

Tři skupiny oxidů

Výše zmiňované skupiny v Segerově vzorci jsou kyselé oxidy, taviva a stabilizátory a jsou společné pro drtivou většinu glazur. Nyní si každou zvlášť představíme.

Kyselé oxidy jsou ve vzorci označeny jako yRO2. Jejich zdaleka nejdůležitějším zástupcem je SiO2 – oxid křemičitý. Sám o sobě je schopen tvořit sklo. Potíž je s jeho vysokou teplotou tání, která se pohybuje okolo 1710 °C.

Zásadité oxidy neboli taviva snižují teplotu tání oxidu křemičitého na únosnou mez. Ve vzorci je označujeme jako R2O/RO. V součtu mají vždy číslo 1 a ostatní dvě skupiny se k tavivům vztahují. Mezi nejdůležitější řadíme oxidy vápníku, sodíku, draslíku, hořčíku, olova a lithia. Druh taviva a jeho množství určuje ve sklovině spoustu důležitých vlastností, mezi které patří teplota tání, sklon k harisování (trhlinkování), chemická odolnost, mechanická pevnost, pružnost, viskozita, sklony k odskelnění (krystalizaci) apod. Do skupiny taviv také patří celá řada barvících oxidů.

Amfoterní (obojetné) oxidy neboli stabilizátory se nacházejí uprostřed Segerova vzorce s označením xR2O3. Na prvním místě stojí Al2O3. Přestože se u nízkotavných olovnatých glazur někdy nepoužívá, tak ve většině případů je nedílnou složkou stabilizující sklovinu a bránící krystalizaci. Ve formě jílů zamezuje sedimentaci glazurové suspenze.

Proto, aby byla glazura glazurou, je nezbytné vyvážené zastoupení oxidů z každé skupiny, a právě k tomu slouží Segerův vzorec.

Vzorkovnice
Vzorkovnice
Vzorkovnice ilustruje základní chování oxidů ze Segerova vzorce. Na ose y přibývá Al2O3, na ose x přibývá SiO2. V tomto případě vápenatá taviva se nemění. Sklovina navíc obsahuje 8 % oxidů železa. Páleno dřevem na 1350 °C, elektrotechnický porcelán.
Autor: Petr Toms
Zdroj: Archiv autora

Vzorkovnice na obrázku je příkladem toho, jak funguje rovnováha mezi kyselou, amfoterní a zásaditou složkou glazury. Množství a druh zásaditých oxidů se v jednotlivých testech nemění. Jak už bylo zmíněno výše, jejich součet se z početních důvodů vždy rovná jedné. Směrem doprava přibývá kyselé složky tedy SiO2. Odspoda nahoru přibývá stabilizační složky tedy Al2O3. A aby to nebyla jen nudná transparentní glazura, tak každý vzorek obsahuje 8 % oxidů železa. Páleno 1350 °C v redukci na technickém porcelánu.

Každá ze skupin se při předávkování projevuje jinak. Velká množství SiO2 vpravo dole již netvoří dostatek skloviny. Velká množství Al2O3 vlevo nahoře vytvářejí v podstatě povrchy podobné engobám. Vlevo dole mají jehlánky na vzorkovnici v poměru k ostatním největší obsah zásaditých oxidů, což vede ke stékání a intenzivní krystalizaci některých taviv.   

Suroviny

V souvislosti se Segerovým vzorcem je důležité vědět, že pro přípravu glazur máme málokdy k dispozici čisté oxidy. Většinou používáme takové suroviny, které obsahují různé kombinace různých molekul (oxidů, hydroxidů, uhličitanú apod.). Jako jeden příklad za všechny lze uvést velmi oblíbený draselný živec Custer Feldspar se složením:
 
0,66K2O
0,3Na2O · 1,04Al2O3 · 7,13SiO2
0,03CaO
 

Již na první pohled je patrné, že tato surovina obsahuje hned tři oxidy ze skupiny taviv, jeden ze skupiny stabilizátorů a jednu složku sklotvornou. Přidáme-li tedy takový živec do glazury vnášíme do ní 5 oxidů ze všech tří skupin. Pokud by receptura naší hypotetické glazury neobsahovala jeden jediný oxid obsažený v živci, pak jej nemůžeme použít a musíme se poohlédnout po jiné surovině. A to je důvod, proč je tak důležité, dobře znát glazurové suroviny.  

Eutektikum

Tento v souvislosti s glazurami používaný pojem byl už vysvětlen v článku zabývajícím se tavivy ve hmotách. Ostatně hmoty a glazury toho mají společného více, než je na první pohled patrné. Více se dočtete zde:

Žárovzdorné materiály v ateliérové keramice I

Aplastika II

Nad rámec odkazovaného textu pro porovnání připojuji tabulku eutektických bodů (nejnižších možných teplot tání) dalších třísložkových soustav. Například glazury v soustavě K2O·Al2O3·SiO začínají fungovat již od 695 °C.

soustava teplota tání
K2O·Al2O3·SiO2 695 °C
Na2O·Al2O3·SiO2 732 °C
Li2O·Al2O3·SiO2  975 °C
CaO·Al2O3·SiO2 1170 °C
BaO·Al2O3·SiO2 1250 °C
MgO·Al2O3·SiO2 1355 °C
SrO·Al2O3·SiO2 1400 °C

Závěr

V podstatě nejobtížnějším problémem glazur je nekonečné množství kombinací mezi surovinami, vrstvami, pálícími teplotami, křivkami, pecní atmosférou, podkladovým materiálem apod. Proto je výhodné používat systémy, které vznikající kombinace třídí. Na Západě se o to celkem úspěšně pokusil pan Seger. Je možné i prosté kombinování každého s každým, ostatně na Východě keramici postupovali právě tak – čistě empiricky. Nicméně dosažení současné úrovně poznání trvalo východoasijským hrnčířům 3500 let.

Ať zvolíme jakoukoliv z cest, začátek může být obtížný a leckdy se ztratíme. Štěstí popřeje každému, komu občasné zabloudění nevadí a nalézá radost i v cestě samé. Kéž se prvotní prodírání trnitým hložím brzy změní na radostný výlet malebnou krajinou.

Citace:
Bloomfield, Linda. Science for Potters. The American Ceramic Society, 2018.
https://digitalfire.com/material/253, 26.6.2020

Autor: Petr Toms | Jazyková korektura: Zuzana Chomátová

Diskuze
Satya Veronika Helusová 30.06.20 (08:30)
Super shrnutí. Jen se trošku ztrácím v pojmech. Já jsem třeba zvyklá na skupiny: tavící oxidy, stabilizátory a sklotvorné složky. Pod tím si dovedu něco představit. Takže když jsem ty samý věci tady našla pod pojmy: zásadité, amfoterní a kyselé a tu a tam v závorce ještě nějaké další jméno, lekla jsem se že mi něco uniká... Napíšu si slovník a příští článek si přečtu bez škobrtání?.
Petr Toms 14.07.20 (16:14)
Co se týká skupiny kyselých oxidů, tak ji nelze zároveň označit jako skupinu sklotvorných oxidů. Mezi tzv. sklotvorné neboli síťotvorné oxidy, které jsou schopny vystupovat ve skelném stavu, náleží pouze oxidy křemíku, boru, fosforu a grermania. Skupina kyselých oxidů zahrnuje kromě sklotvorných i řadu takových, které nemají schopnost tvořit sami o sobe sklo.
Iva Kočíková 27.06.20 (09:10)
Díky Petře za článek, super! Jednou na nějaký kurz zase vyrazím, potřebovala bych to...
Petr Toms 28.06.20 (00:34)
Rádo se stalo. Na shledanou ve školní škamně.