Појава дефеката на глазурним површинама нарушава естетски изглед керамике, а истовремено негативно утиче на физичке, механичке и употребне карактеристике глазираних производа. Грешке су углавном непожељне појаве у глазурном слоју, али некада у уметничкој керамици могу да представљају и одређене декоративне ефекте. Грешке се могу појавити у глазурној суспензији, осушеном глазурном слоју, могу настати за време печења или у чврстом глазурном слоју, након хлађења. Међутим, глазурни дефекти се најчешће уочавају тек после печења.
У пракси је веома важно утврдити узроке појава одређених врста дефеката и предузети адекватне мере за њихово отклањање, мада се мора нагласити да узроци појава грешака често нису потпуно дефинисани, нити се могу генералисати. Због тога се често морају поставити одређена питања, у циљу лакшег и бржег отклањања грешака, као што су:
- адекватност рецептурног састава глазуре,
- промена карактеристика глазурне суспензије,
- правилан избор сировина,
- променљивост састава природних сировина, што се у пракси често дешава,
- измена састава керамичке масе,
- адекватност дебљине глазурног слоја,
- промена режима печења итд.
При анализи узрока настајања дефеката глазуре, може се закључити да се они могу сврстати у три групе:
- дефекти који су последица неадекватне припреме глазурне суспензије,
- дефекти настали при наношењу и сушењу глазурног слоја,
- дефекти глазуре настали при печењу.
Дефекти који су последива неадекватне припреме глазурне суспензије
Од дефеката прве групе најчешћи су неадекватна дисперзност глазуре и одступање од оптималне густине глазурне суспензије. Прва врста дефеката се огледа у недовољној самлевености или премлевености глазуре. Оба дефекта се могу врло лако отклонити у пракси одређивањем оптималног времена мљевења, што се може утврдити преко анализе остатка на ситу.
Недовољна самлевеност глазуре
Недовољна самлевеност изазива таложење глазурне суспензије, а узроци таложења могу бити:
- повећана густина појединих компоненти суспензије у односу на остале,
- превисок садржај крупнијих честица у глазури,
- повећан садржај фрите,
- превисок садржај воде,
- низак садржај глиновите компоненте итд.
Ови непожељни феномени се могу отклонити или ублажити на следећи начин:
- финим млевењем свих састојака глазурне суспензије,
- додатком 5-10% глине или каолина или 1-2% бентонита,
- додатком до 0,5% целулозе, декстрина, скроба или неког другог органског колоида,
- повећањем количине чврсте фазе, уз смањење садржаја воде.
Премлевеност глазуре
Премлевеност глазуре је ређа појава али је такође непожељна јер може довести до отежаног сушења глазурног слоја и појаве стварања мехурова, набора и „кључања“ при печењу. Предност може да буде чињеница да фино млевене глазуре имају већу еластичност.
Уколико је суспензија ретка, основни узроци су:
- превисок садржај воде,
- делимично растварање алкалних оксида који се понашају као електролити који повећавају течљивост суспензије.
Отклањање се врши на неколико начина и то:
- смањивањем вишка воде, упаравањем или декантовањем,
- додатком флокуланата као што су CaCl₂, сирћетна киселина и слично.
Глазурна суспензија често може да има слабу течљивост која је изазвана високом тиксотропијом. Најчешћи узрок овој појави може бити:
- повећан садржај монтморилонита у глини, или присуство бентонита,
- висок садржај оксида цинка и других компонената које јако упијају воду,
- повећан садржај органског колоидног материјала у суспензији, који најчешће потиче из глине.
Отклањање дефекта се врши:
- промена врсте глине или увођење каолина у суспензију,
- елиминација бентонита из суспензије,
- додатак погодног електролита, на пример на бази фосфатног јона, у количини испод 0,2%,
- замена појединих компоненти увођењем одговарајућих фрита,
- мало повећање садржаја воде.
Дефекти настали при наношењу и сушењу глазурног слоја
Дефекти друге групе су везани за изглед глазурног слоја пре печења и могу бити последица неадекватно припремљене површине предмета који се глазира, присуства прашине или неусклађености температуре између керамике и глазуре. Међутим, много чешћи и значајнији проблеми, који се понекад теже уочавају, односе се на оптималну дебљину глазурног слоја.
Танак глазурни слој
Танак глазурни слој може настати услед:
- велике количине воде у суспензији,
- кратког времена задржавања керамике са глазурном суспензијом,
- малог упијања глазуре од стране керамичке масе.
Отклањање овог дефекта се може извести на неколико начина:
- повећањем садржаја чврсте компоненте, односно смањењем садржаја воде у суспензији,
- повећањем вискозности глазурне суспензије,
- повећањем порозности керамичког црепа, бисквитирањем на нижој температури,
- благим загревањем глазурне суспензије.
Дебео глазурни слој
Дебео глазурни слој може настати због различитих фактора, од којих су најчешћи:
- цреп је врло порозан и брзо упија воду,
- суспензија има мало или нимало глине,
- суспензија је врло вискозна и густа.
Отклањање ових недостатака се своди на следеће:
- повећање садржаја воде у суспензији.
- благо влажење црепа, орошaвањем или пребрисавањем влажним сунђером,
- смањење упијања воде, повећаном температуром печења црепа,
- додатак дефлокуланата итд.
Пукотине при сушењу
Појава пукотина при сушењу је резултат неколико фактора, као што су:
- убрзано сушење глазурног слоја, који има доста високодисперзне глине, или бентонита,
- велика количина финих честица, условљена дугим временом млевења,
- велика дебљина глазурног слоја,
- повећан садржај цинк оксида, итд.
Елиминација грешака се своди на следеће:
- калцинисати део глине, а део унети као сирову компоненту,
- смањити вискозност глазурне суспензије повећањем садржаја воде, што би довело до смањења дебљине слоја,
- калцинисати цинк оксид пре уношења у глазурну суспензију,
- глазуру са пуно глине наносити на суву глину а не на бисквит,
- смањити време млевења глазуре.
Отирање глазуре
Отирaње глазуре се дешава када глазура има врло мало глиновите компоненте или неког другог органског везива. Посебно су томе подложне фритоване глазуре, као и глазуре које су лошије самлевене. То слаби адхезију глазуре за керамички цреп и отежава манипулацију са глазираним предметом. Отклањање овог проблема се лако изводи додатком 2-10% глине или каолина, или до 1% бентонита или до 0,5% карбоксиметил целулозе, декстрина, па чак и меда или шећера у недостатку других лепљивих средстава.
Сливање глазуре
Сливање глазуре и лоше везивање може да настане због присуства масноће или прашине на керамичком предмету који се глазира. Овај дефект се може јавити и код сирових маса које су премлевене и имају фину глатку површину која слабо упија глазуру. Сличан ефекат се јавља и код бисквитираних производа, уколико је температура бисквита превисока, а тиме и упијање воде црепа ниско.
Дефекти при наношењу глазуре могу бити условљени и:
- великом разликом температура глазуре и црепа,
- дугим задржавањем предмета у глазурној суспензији, приликом глазиранja методом потапања итд.
Отклањање се лако изводи отпрашивањем узорка, смањењем температуре бисквитирања, а у случају сирoвих маса, снижавањем времена мљевења.
Дефекти глазуре настали при печењу
Дефекти ове групе су сврстани у дефекте печења и најчешће настају због:
- неадекватног састава глазуре у односу на керамички цреп,
- неусклађености коефицијената термичког ширења између црепа и глазуре,
- неправилног вођења режима печења, укључујући брзину загревања, максималну температуру и задржке, режим хлађења и одговарајућу гасну средину.
Недовољна стопљеност глазуре
Једна од могућих грешака при печењу је недовољна стопљеност глазуре, а разлози за ову појаву су многобројни:
- ниска температура печења,
- висока концентрација оксида калцијума, баријума или магнезијума у глазури,
- висока количина оксида силицијума и алуминијума,
- недовољна самлевеност полазних сировина,
- испаравање оксида топитеља у току печења итд.
Дефект се може избећи различитим корекцијама, као што су:
- повећање температуре печења,
- увођење веће количине топитеља, или неке фрите у глазуру,
- прављење веће задржке на максималној температури печења,
- смањење количине алуминијума у глазури и других ватросталних оксида итд.
Сливање глазуре
Сливање глазуре представља дефект који се чешће јавља код лакотопивих глазура у току процеса печења, него код тешкотопивих. У таквим случајевима глазура је неравномерно распоређена по производу, што се лако запажа после печења. На рубовима и избочинама глазура је танка и често без сјаја, а на доњим деловима дебља и што је најопасније може да се слепи са носећом ватросталном плочом. Главни узроци овој појави су:
- ниска вискозност течне фазе,
- превисок садржај оксида топитеља,
- низак садржај оксида алуминијума и силицијума,
- превисока температура печења.
- дуг режим печења и превелика задршка на максималној температури,
- сувише дебео глазурни нанос,
- ниско упијање воде црепа, због високе температуре бисквитног печења итд.
Дефект се може релативно лако отклонити било корекцијом састава глазуре, било режима печења. Начини отклањања су следећи:
- печење глазирано предмета на нижој температури,
- бржи режим печења, уз смањење или елиминацију задршке на максималној температури,
- смањење садржаја топитеља, посебно оних јачих, типа олова или алкалија,
- повећање садржаја кварца и глиновите компоненте,
- наношење тањег глазурног слоја на цреп.
Појава мехурова у глазури
Појава мехурића је честа појава која даје изглед неравне површине глазуре, а узроци могу бити различити:
- висок вискозитет глазуре,
- висок проценат испарљивих компонената у глазури,
- дебео глазурни нанос,
- висок површински напон глазурног растопа,
- низак садржај јаких топитеља као што су PbO или B₂O₃,
- висок садржај оксида алуминијума и силицијума,
- ниска температура печења,
- недовољна задршка на максималној температури.
Начини отклањања су следећи:
- корекција састава глазуре у правцу повећања јаких топитеља као што су алкални оксиди, PbO или B₂O₃, за ниже температуре, или оксида цинка и земно алкалних оксида за више температуре,
- смањење садржаја оксида силицијума и алуминијума,
- смањење дебљине глазурног слоја,
- продужење времена печења на максималној температури, уз евентуално повећање температуре печења.
Мехурови у стопљеној глазури се јављају у току печења глазирано црепа, услед издвајања гасова. Најчешће се јављају у глазурама чији је растоп изузетно вискозан и не дозвољава нормалну дегазацију, нити, пак, течење растопа и формирање равне глазурне површине. Овај дефект је појачан у случају веће брзине хлађења када се мехури задржавају на површини.
Када се глазура стопи, она образује непроустљив слој за гасове који треба да изађу на површину глазираног узорка. Гасови се образују не само због сагоревања лако сагорљивих органских додатака, већ и због разлагања укључака пирита, гипса, оксида гвожђа, карбоната и других. Појава мехурова може бити изазвана и ваздухом који се налази у порама црепа и глазуре, или сумпором из горива који може да образује сулфате који при реакцији са компонентама глазуре стварају мехурове.
Анализа састава гасних мехурова показује да се у њима налази H₂, CO₂ и O₂ и да у њиховом настајању веома важну улогу има гасна атмосфера у пећи. Сматра се да је најчешћи узрок ове негативне појаве нагли раст температуре у интервалу 800-1000°C, када долази до растварања и разливања глазуре, пре него што се у потпуности удаље гасовити продукти из керамичког црепа и глазуре.
Образовање мехурова је изражено у глазурама које садрже веће количине оксида гвожђа, где висока температура и редукциона средина условљавају термичку дисоцијацију, уз издвајање кисеоника:
2 Fe₂O₃ → 4 FeO + O₂ (12)
Фритоване глазуре чешће образују мехурове од сирoвих истог састава. Оловне глазуре које имају ниску вискозност растопа и низак површински напон нису склоне појави мехурова.
Присуство угљеника у керамичкој маси такође може бити узрок појаве мехурића. Експериментално је установљено да само 0,31% угљеника, при већим брзинама загревања, може довести до појаве мехурова у глазури.
Ако се резимира напред изнето, главни узроци настајања мехурова у стопљеној глазури су:
- издвајање гасова из глазуре, керамичке масе, или услед реакције глазуре и енгобе и подглазурног декора и масе,
- висока вискозност глазурног растопа која омета излазак гасне фазе,
- висока реактивност глазурног растопа који раствара керамичку масу,
- брз пораст температуре и брзо хлађење,
- евентуално јака редукција у пећи,
- кратка задршка на максималној температури,
- присуство угљеника у керамичкој маси, као и веће количине карбоната, пирита, органског материјала у глазури.
Отклањање овог дефекта се може извршити:
- елиминисањем компоненти глазуре које емитују гасну фазу при топљењу,
- смањењем вискозности глазуре, модификовањем њеног састава,
- смањивањем дебљине глазурног слоја,
- печењем на вишим температурама, уз спорији пораст температуре и продужавањем задршке на максималној температури итд.
Скупљање глазуре и формирање капљица
Скупљање глазуре и формирање капљица се ређе јавља и непожељно је у употребној и техничкој керамици, али може некада да изгледа интересантно за уметничку керамику. Основни узроци за ову појаву јесу:
- висок површински напон глазурног растопа,
- лоше квашење керамичке површине,
- висока вискозност глазурног растопа,
- повећано скупљање глазуре при сушењу и печењу, пре појаве растопа,
- лоша адхезија растопа и керамике,
- неадекватност састава глазуре,
- наношење глазуре на сиров узорак,
- предебео глазурни нанос.
Отклањање дефекта се може извршити на следећи начин:
- смањењем површинског напона глазуре, корекцијом састава, смањењем садржаја MgO, Al₂O₃, уз повећање садржаја PbO, B₂O₃ или SiO₂,
- печењем на вишој температури,
- смањењем скупљања при сушењу и печењу уношењем више опошћивача,
- смањењем брзине загревања при печењу,
- додатком мале количине боракса (1-3%) у суспензију,
- елиминисањем фактора који доприносе смањењу адхезије глазуре за керамичку масу.
Дефекти на очврслом глазурном слоју, након хлађења, многобројни су, а најчешћи јесу: појаве пукотина, одљушкавање глазуре, матираност и губитак сјаја глазуре, промена боје, појава дефекта типа накола ("љуска од јајета").
Капиларне пукотине - Кракле
Капиларне пукотине на глазури су најчешћа врста дефекта која се може појавити на површини глазуре. Оне се јављају у облику мреже ситних пукотина, познатих као кракле.
Најчешћи узроци настајања су:
- неусаглашен коефицијент термичке дилатације глазуре у односу на цреп; коефицијент дилатације глазуре је сувише висок у односу на цреп, па се глазура налази под напрезањем на истезање,
- висок садржај алкалних оксида у глазури,
- недовољна еластичност глазуре.
- лоше формиран међуслој између црепа и глазуре,
- сувише дебео слој глазуре на црепу; дебљина слоја не би требало да буде већа од 0,16 мм, уколико се жели свођење узрока дефекта на минимум,
- сувише брзо хлађење,
- низак садржај оксида ниског коефицијента дилатације, као што су SiO₂ и B₂O₃.
Отклањање се може извести на различите начине, као што су:
- печење на вишим температурама,
- додатак веће количине фино млевеног кварца, који лако прелази у стакласто стање у глазури,
- смањење садржаја глиновите компоненте и повећање садржаја мермера у керамичкој маси,
- дужи режим печења, веће задршке и спорије хлађење,
- смањење дебљине глазурног слоја,
- додатак оксида ZnO, B₂O₃, PbO и других оксида који снижавају коефицијент термичке експанзије,
- снижавање алкалних оксида K₂O и Na₂O у саставу глазуре,
- снижавање садржаја фелдспата на рачун кварца у керамичкој маси.
Отпорност глазуре на пуцање се може одредити силикатним модулом, који представља однос силицијум оксида према алуминијум оксиду. Ако је тај однос за порцеланске глазуре:
SiO₂ : Al₂O₃ = 3,5
онда таква глазура не би требало да има пукотине. Кориговањем силикатног модула може се умањити могућност пуцања глазуре. Смањење садржаја Al₂O₃ на рачун повећања садржаја кварца у глазури води смањењу еластичности глазуре, при чему се појављује склоност ка пуцању.
Набирање глазуре
Овај дефект се најчешће јавља код глазура које садрже висок проценат глиновите компоненте унете преко каолина или глина. Визуелни ефекат је појачан дебљим наносом глазуре.
Повећана температура печења глазуре, смањење садржаја глиновите компоненте и генерално смањење вискозности глазуре помажу одстрањивању овог дефекта. Позитиван утицај на смањење набирања глазуре има наношење глазуре у тањем слоју на керамички цреп.
Oдљускавање глазуре
Ољушћавање глазуре је ређа појава и представља, слично харису, дефект условљен првенствено неусаглашеношћу коефицијената дилатације глазуре и керамичког црепа. Настаје када је коефицијент термичког ширења глазуре αg мањи од коефицијента термичког ширења керамичког црепа αc, што условљава различито скупљање слоја глазуре у односу на керамички цреп. Глазура је под напрезањем на притисак и када оно превазилази механичку чврстоћу глазуре, долази до ољушћавања. Поред тога на феномен ољушћавања утичу, у мањој мери, и следећи фактори:
- висок садржај оксида ZnO, B₂O₃, MgO и других који снижавају α,
- низак садржај алкалних оксида у глазури,
- температура синтеровања масе је ниска и њено синтеровање почиње пре топљења глазуре.
- висок проценат кварца у керамичкој маси који је праћен значајним запреминским променама у току загревања и хлађења.
Отклањање овог дефекта се изводи на неколико начина:
- модификовањем састава глазуре, увођењем у глазуру веће количине алкалних оксида,
- увођењем у састав глазуре веће количине фелдспата, каолина, уз смањење слободног кварца,
- постепеним загревањем и слабим снижењем температуре печења глазираног производа, уколико то не изазива веће промене у квалитету и изгледу глазираног слоја,
- снижавањем температуре бисквитног печења керамичког црепа.
У пракси је запажено да одљускивање глазуре може настати и у случају брзог предгревања сировог глазираног производа при печењу. У том случају долази до наглог издавања заостале влаге из црепа тако да се глазирана површина не може супротставити високом напону паре, услед чега се на појединим местима глазура одваја од керамичког црепа. Такође је запажено да лакотопиве, сирове глазуре имају појачану склоност ка одљускивању.
Према неким истраживањима узрок појаве одљускивања глазуре може настати и услед издавања водорастворних соли на површину производа при глазирању, као и услед додатака фино млевених карбоната.
Матираност и губитак сјаја
Матираност и губитак сјаја представља појаву која лако може да се деси при печењу глазуре, јер за ову појаву постоји пуно разлога. Основни узроци настајања овог дефекта јесу:
- прекомерно упијање глазуре од стране керамичког црепа, које се јавља код јако порозних маса,
- испаравање појединих компонената из састава глазуре у току печења,
- површинска кристализација, појачана лаганим хлађењем, посебно карактеристична за глазуре са високим садржајем оксида алуминијума, калцијума, магнезијума, баријума итд.
- појава сулфата у атмосфери пећи, који се лако могу појавити у присуству гасова који садрже сумпор,
- присуство водене паре у атмосфери пећи јер она има улогу минерализатора и повећава кристализациону способност силикатних растопа,
- сувише танак глазурни слој,
- прениска температура печења, на којој нису постигнути услови потпуног топљења глазуре,
- неправилан избор састава глазуре или црепа, услед чега долази до њиховог лошег међудејства.
Отклањање ових дефеката се може постићи на више начина:
- кориговањем глазуре у правцу снижења садржаја BaO, CaO, MgO,
- употребом глазуре која садржи оксид цинка, или додавањем у постојећу мале количине, 1-3% ZnO, обе ће већа количина такође изазивати матираност,
- коришћењем глазуре са мање олова и бора као топитеља,
- одвојеним печењем сирових и бисквитираних глазираних производа,
- избором оптималне дебљине глазурног слоја,
- повећањем температуре бисквитног печења керамичке масе,
- повећањем температуре печења глазираног узорка, уз евентуално повећање задршке на максималној температури, ако је то потребно.
Ситне рупице - Наколи
Наколи и „љуска јајета“, ситне рупице, различити су називи за дефект који се често јавља код глазура, а посебно је уочљив код сјајних глазура. То су мала тачкаста удубљења која, посматрана под лупом, могу да буду плитка, или да задиру дубоко у слој глазуре, па изгледају као мали кратери. Узроци за ову појаву су различити, али се углавном своде на:
- реакцију између црепа и глазуре, као и наставак реакција у самом црепу и глазури као што су: издвајање хемијски везане воде, разлагање појединих компонената из састава глазуре, сагоревање угљеника,
- аспорпцију гасова из редукционе средине у пећи, као и високу концентрацију CO₂ у глазури,
- ниску температуру печења, уз брзо печење са малом задршком на максималној температури,
- високу вискозност глазурног растопа,
- превисоку температуру печења, која условљава интензивну реакцију глазурног растопа и црепа,
- висок површински напон глазурног слоја,
- превелику дебљину глазурног слоја.
Отклањање овог дефекта се може извести преко:
- продужења времена печења и повећања задршки на максималној температури,
- повећања температуре бисквитног печења керамичке масе, која води смањењу порозности и повећању густине масе,
- смањења вискозности и површинског напона глазуре,
- наношења глазуре у тањем слоју.
- избегавања дугог редукционог периода, посебно код коришћења гасних пећи, где чађави пламен омогућује таложење угљеника на површину глазираног производа. После преласка на оксидациону средину, угљеник сагорева остављајући на тим местима мале кратере на површини глазуре. Иначе, ово је уобичајени режим код печења порцелана, где се почетни стадијум увек изводи у оксидационим условима, изнад 1000 °C прелази се на редукцију, а хлађење се изводи у слабо редукционој или неутралној атмосфери.
Промена боје глазуре
У току печења глазираних предмета некада може да дође до делимичне па чак и потпуне промене боје. Различита запрљања глазуре или површине црепа, као коришћење недовољно квалитетних сировина могу такође бити узрок ове нежељене појаве. Најчешћи узроци за то јесу:
- растварање бојених супстанци из енгобе, подглазурног декора или масе од стране глазурног растопа,
- превисоке температуре печења глазираног производа, када може доћи до испаравања појединих оксида из глазуре, на пример хрома,
- дуг период јаке редукције који онемогућава потпуно сагоревање органских примеса и евентуално наталоженог угљеника у глазури,
- промена брзине хлађења,
- модификација дебљине глазурног слоја,
- лоша хомогенизација суспензије и бојених супстанци.
Ови дефекти се могу отклонити на следећи начин:
- обратити посебну пажњу на врсту и припрему глазуре,
- побољшати аерацију у пећи у случају оксидационог печења, а у случају редукције брже водити режим хлађења,
- одвојено печи глазуре са бакром и хромом, које најчешће боје околне предмете због лаког испаравања,
- енгобирати керамичку масу, посебно ако она садржи запрљане црвене глине,
- одржавати оптималном дебљину глазурног слоја,
- прецизно дефинисати и одржавати оптималан режим печења.
Најчешће се у пракси јављају сива обојења због непотпуног сагоревања органских супстанци, што је последица неправилног режима печења.
Жуто-мрка обојења се могу јавити код глазура која поред титана садрже оксид гвожђа.
Црна обојења се јављају у случају редукције сулфата до сулфида; посебно код оловних глазура црно обојење настаје због редукције оловних једињења до металног олова.
Појава жуто-сивих једињења може да буде последица поновне оксидације FeO у Fe2O3 у редукционом периоду, уколико је низак степен редукције у пећи. Ово је неопходно посебно код порцелана, јер се не добија бела боја црепа.
При печењу браон порцеланске глазуре, може да се појави метални сјај на површини глазираног производа. Та појава је позната као метализација глазуре. Дефекти се често јављају због слабо жарених бојитеља, где оксиди нису везани у спинеле, који су отпорни на дејство високих температура и глазурног растопа.
Генерално се може закључити да је састав глазуре основни фактор од кога зависи боја глазуре, мада су важни утицајни фактори и неправилно вођење режима печења, као и састав масе.
Појава дефеката не само да квари естетске карактеристике глазиране керамике, него врло негативно утиче на њене многобројне особине: физичке, механичке, електричне, употребне и води повећању непожељног шкарта.
Текст преузет из књиге: Керамичке глазуре (ИСБН 978-86-80245-26-3)
Аутор текста: Др Душан Извонар