PECNÍ PLÁTY PRO VYSOKÉ TEPLOTY v KERAMICE

PECNÍ PLÁTY PRO VYSOKÉ TEPLOTY

autor: Petr Toms

Je to už skoro rok nazpátek, kdy nehoda jedné z významných českých dřevopaliček rozpoutala vášnivou diskuzi o vhodných materiálech pálících pomůcek. Kolapsy slože během výpalu nebývají zas tak časté, ale tím více majitele pece překvapí. Asi bych nechal celou záležitost být, kdyby se před dvěma týdny nestalo něco podobného také mě. S pocitem solidarity se všemi kdo propadli kouzlu vysokých teplot jsem se jal trochu prostudovat problematiku pecních plátů


Obr. 1: Kordieritový plát jakosti C2 fy. ICRA Italy. Byl umístěn na dně spalovací komory v plynové peci. Teplota v komoře 1410°C. Teplota v pecišti okolo 1350°C.



Kordierit

Jedná se o snad nejběžnější materiál pro výrobu pecních plátů používaný studiovými keramiky. A je to tentýž materiál, který tak zle potrápil mě i zmíněnou kolegyni. 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.

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 neřeší nijak dramaticky. 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.

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.


Obr. 2: Závislost pevnosti v ohybu na teplotě u vybraných žáromateriálů - orientační údaje. Převzato z Žárovzdorné materiály, díl 9, Kol. Autorů, Silikátová společnost ČR 2013



Alternativy

Asi nejradikálnější změnou by bylo vůbec žádné pláty nepoužívat, nakládat jednu nádobu na druhou jen s vložkami z mušlí, waddingu a nebo jako v kasselách 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.

V Asii i jinde po světě se zhusta 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.


Obr. 3: Nakládání saggarů do lahvové pece ve Stoke-on-Trent, Anglie. Převzato z http://www.thepotteries.org/bottle_kiln/bottle_kiln_two.htm



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, a nebo jen mírně (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 použití separační vrstvy.


Obr. 4: Slož plátů z SiC. Převzato z www.zhongcunkiln.en.ec21.com



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.


Obr. 5: Inkriminovaný výpal. Hmota Růžek, glazura R067 92% + Fe2O3 8%, teplota 1380°C, plyn (No , uznávám, že tady už to bylo trochu moc)




Obr. 6: Ostatní v pohodě.



Závěr

Je zřejmé, že výpal je v keramice mnohdy nejsložitější a nejdražší část výroby navíc provázená vysokou 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 je to krása!





Artkeramika internetový obchod
Nový komentář
Zpracovávám...

Odesláním komentáře souhlasíte s pravidly diskuze.

Eliška M.
23. 12. 2016 14:13:32

Zdravím a děkuji za užitečný článek. Ne, že bych tyto informace v nejbližší době využila, ale je vždy příjemné si přečíst něco takto zajímavého :)

Magda Brožová
11. 11. 2016 20:54:42

Pálit níž..! Trochu jsi mě vyděsil, ale na závěr se mi ulevilo..:). Už vím proč peču tak vysoko - je to krása ! Jinak vážně - téma které jsme probrali křížem krážem - přesto jsme žádné zásadní změny zatím neučinily..Jen pečlivěji nakládáme, dopředu dáváme Icra C3 a na horní patra používáme SIC tyče.. Třeba jednou naspoříme na SIC pláty.. Díky za skvělý článek, který mnohé osvětlí i ostatním, třeba těm, kterým se to ještě nestalo. P.S. Z výpalů, kdy se stal kolaps vždycky vyšly ty nejlepší, neopakovatelné kusy. Bohužel - bohudík.:)

macek@artkeramika.cz
12. 11. 2016 11:16:00

No dyt, to je jak s životem...na "hraně" je to skvělý... :-) Jen je potřeba to vykřičet do světa že technologicky jsou to skvosty, kterým měkota nesahá....

Viktor Goliáš
13. 11. 2016 02:23:36

Ty jo Petre, 1410°, takovou teplotu uz nemas ani v tom grafu :-)
Nejsem si jist ze vice je vzdy lepe... Tohle je uz tak jen na nejaky cistsi samot nebo velmi trvdy porcelan ci kameninu, pokud jde o vyrobky. Neni divu ze konstrukcni materialy trpi.

Petr Toms
13. 11. 2016 19:33:45

Ta hrůzná teplota byla jen ve spalovací komoře. V peci průměrně 1350°C. Ostatně, co se pece týká, tak je to takový krám jenom na raku, takže vyšší teploty pouze s velkým utrpením. Ten rozteklý plát jsem omylem zapomněl na dně. Vyšší teploty mám rád obecně kvůli zvýšené reaktivnosti zúčastněných materiálů, ale nerad bych, aby to vyznělo tak, že mám potíž s nižšími teplotami. Obdivuji keramiku v CELÉ její šíři a kráse a řekl bych, že v keramice neexistuje špatná technika, snad jen její špatné zvládnutí nebo použití.

macek@artkeramika.cz
11. 11. 2016 11:17:00

Opět velmi zajímavě a precizně zpracované téma, Děkuji za čas věnovaný sdílení a osvětě v keramice. Vysoké teploty, doby prodlevy, křivky výpalu, spotřeba paliva, atmosféra v peci, plnost naložení i tvar plátů jsou jen dílčí střípky na cestě poznání řemeslných závislostí. A právě to, že se najdou takoví lidé co jsou ochotni věnovat svůj čas a energii k řešení problému a navíc jeho následnému sdělení nejen keramické veřejnosti, je krásné. Velmi si toho vážím a děkuji. tomas

ARTkeramika.eu..............Restaurování starého webu........   .......Díky..... Rélyéf.cz

ARTkeramika Tomáš Macek Eshop
Artkeramika internetový obchod