Технологическое древо Фронтир Индикона

— Подождите, герр Ярослав, значит, наша задача привязать температуру падения конуса к известной точке температуры?

— И да, и нет. Пироскоп определяет не совсем температуру, а некоторое суммарное количество тепла, которое он получил за время жизни в печи до падения. Поведение пироскопа во многом подобно поведению глины и глазурей, достаточно высокая температура, и некоторое время, чтобы завершилось образование прочной керамической структуры, время образования расплава. Пироскопы удобны только тем, что они показывают 'рабочий' нагрев печи и загрузки, так как изготовлены почти из тех же материалов, что и многие изделия. Их откалибровать не составит большого труда: провели удачный обжиг, посмотрели какой номер пироскопа упал и, зная его состав, штампуй сколько угодно. Но нам нужны специальные, особо точные, с определенной температурой плавления. Зная температуры плавления различных солей и минералов, навески и пропорции с помощью несложных формул можно рассчитать температуру падения.

— А если не знать температуры плавления?

— Если не знать, то пару-тройку недель экспериментов и результат будет достигнут, правда не такой точный. К примеру, в этом образце я использую как основу кальцинированную глину, полевой шпат, диоксид кремния, оксид железа и стекло, в качестве связующего крахмал или раствор гуммиарабика. Главное очень мелкий помол и очистка компонентов, от этого напрямую зависит точность измерения.

— Значит соль, поташ и сода вам для снижения температуры нужны? — вставил слово Иван Сергеевич, внимательно следивший за нашим разговором. — Только у меня, товарищ, сразу возникает вопрос. Как вы хотите без спектрометра определить их температуры плавления? Или хотите сказать, что помните их наизусть? Ой, сомневаюсь!

— А не надо сомневаться, Иван! На одиннадцатой табличке, если вам так интересно найдёте всё, что вспомнил. Вы вот серной кислотой занимались, а я последние десять лет исключительно керамикой и пироскопы использую регулярно. Покупал их в основном, но кое-что и самим приходилось делать. Особенно для сверхвысоких температур.

— Понятно, а чем же вы, позвольте поинтересоваться, занимались? Что именно делали то? Изоляторы поди какие или может сантехнику?

— Почти угадал. Керамику для высокочастотных изоляторов мы делали, а ещё резисторы, конденсаторы, напыляемую нано керамику, низкотемпературные смеси для печатных плат, керамические электролюминесцентные составы, изоляционные трубы для вакуумных установок, изоляторы для вакуумных дугогасительных камер, пенокерамика для футеровки высокотемпературных печей, подшипники качения и скольжения...

— Что? — синхронно перебили меня удивленные собеседники.

— А! — я лишь махнул рукой. — Как-нибудь потом расскажу, уж поверьте, не горшки с унитазами обжигал.

Закончив укладку, поджёг печь и стал медленно наращивать температуру, не дай бог резко поднимется, гарантированно бочки, трубы и половина горшков потрескается. До ста градусов на начальном этапе разогрева происходит удаление влаги из глины или другой керамической массы. Тут самое главное соблюдать равномерность нагрева, а скорость нагрева определяется толщиной стенок изделия: чем толще, тем медленнее должен быть нагрев. Медленно, медленно поднимаю температуру и открываю первый воздушный канал. Сейчас выгорают органические соединения и хороший приток воздуха особенно необходим. Через пару часов, как подниму ещё на двести градусов наступит самый опасный момент — фазовое превращение кварца в кристабаллит. Дикие скачки плотности, теплоёмкости, сжимаемости и коэффициента термического расширения. Если напортачить, в процессе охлаждения всё потрескается. Открываю окошко из кирпича. Горшки красненькие, словно светлячки. Поддаю ещё жару и открываю второй продух. Начинается сплавление. Из глины выделяется химически связанная вода, разлагается часть минералов, хлористые и азотнокислые соли. Чуть позже начинается взаимодействия кремнезёма с карбонатом кальция и магния. Собственно, спекание уже закончено, а прочность черепка обеспечивается за счет самых мелких частиц. Поддув на максимум и черепки белеют, начинают размягчатся полевые шпаты. О, запашок пошёл! Это интенсивно разлагаются сульфаты. На этом всё, выше температуру поднимать не стоит, не фарфор обжигаю.

Не успел обернуться, сутки пролетели и вот уж последний этап — охлаждение. Тоже важный. Следил, следил, да взял и заснул прямо у траншеи. Сон такой хороший снился, и сквозь сон слышу, идёт натуральная перестрелка. Караул, напали! Стоп, да откуда тут автоматчики?! Блин, да это же в печи что-то трещит. Холодный треск... Хреновое явление, значит, слишком быстро печь остывает. И ничего не сделать. Чёрт, чёрт. Добавляю жару и немного поднимаю температуру...

Утром, судя по цвету, температура ещё держится в районе градусов двести-двести пятьдесят. Замазываю смотровые отверстия, равномерность сейчас важна как никогда. В толстых частях горшков, а также в глубине печи температура гораздо выше, чем в тонких частях и по краям, а охлаждать надо равномерно. Землицу подсыпаю. Дичь, но ничего не поделаешь, регулирую как могу. Ну вот и финал. Затаив дыхание, достаю первые горшки и трубки. На вид ничего, цвет изменился, стал тёмно-коричневым, звенят изделия хорошо. Горшки не потекли, на изломе черепка нет черноты, а значит по времени угадал и дожёг до ума. Лизнул. А чего такого-то! Старый, надёжный метод проверки спечёности. Если язык не залип — отлично, а если наоборот, значит, в изделии полно пор и оно не набрало нужную прочность. Часть посуды растрескалась. Ничего страшного, пойдёт на шамот. Брак от холодного треска процентов десять, пятнадцать. Честно говоря, ожидал больше, до половины, ан нет, крепка советская власть! Вон какие здоровенные сосуды обжёг и это в траншее! В траншее, Карл, расскажи кому — не поверят! Кирпич, кстати, почти без потерь перенёс обжиг. Излом, как положено красный. Нет, всё-таки я молодец, большое дело сделал. Вот как поливной обжиг проведу, сразу Ивану Сергеевичу подкину реторт да трубок, да всяких других не менее интересных вещиц. Ну, а с завтрашнего дня глазури и пироскопы, в свободное время само собой. Для подбора шихты и пробного обжига, и тестирования я сложил новую печь и сделал ящичные меха. Для кладочной смеси пошли в дело раздробленные и перемолотые черепки. Подготовка шихты, отмучивание глины, обжиг кварца, чистка окалины, песка, обжиг извести, шпата... Много работы, а плохо сделаешь — фигня выйдет, а не глазурь. В современных глазурях что самое важное? Да, измельчение компонентов. Чем тоньше помол, тем лучше. Шихты для глазурей непрозрачные, похожие на молоко, в стекло превращаются только после обжига. Правда есть и непрозрачные глазури, глушёные. После обжига они остаются матовыми. Различают ещё полевошпатовые, земляные, свинцовые, борные, свинцово-борные, смешанные и соляные глазури, плюс масса экзотики, а по типу подготовки шихты — поливные и фриттованные.

Поливные глазури — это суспензии мельчайших частиц глины в воде, часто с добавлением соли или золы в качестве флюса. Исторически они самые первые появились, ещё в Древнем Египте пять тысяч лет назад. Эффект 'самоглазурирования' — это когда глина, попадавшая на обжиг в печь, под воздействием древесной золы обретает некое покрытие схожее с глазурью. Главное достоинство поливных глазурей в обжигах при низких температурах, в пределах шестьсот-семьсот градусов. Проблема одна, такие глазури плавятся частично и остаются проницаемыми для воды, а значит, нам не подойдут.

А вот фриттованная керамика, по составу считай стекло, воду совершенно точно не пропускает. Зародилась там же, в Египте, но спустя две тысячи лет. А позже, уже в первом столетии до н. э. в Китае появляется сине-голубая свинцовая глазурь для фарфора, а дальше — пошло, поехало. Отличие от поливной в том, что шихту готовят отдельно. Сначала смешивают компоненты, потом выплавляют в виде стеклянных кусочков или фритт, а после их разбивают и измельчают. Чем и занимаюсь... А по-другому никак. Для перегонных аппаратов, труб, охладителей, реторт — ключевая, незаменимая технология.

Глазурь то, по сути, нечто среднее между стеклом и фарфором. Основа стекла — кварцевый песок и сода, а у фарфора — каолин, кварц и полевой шпат. Каолин, точнее оксид алюминия в его основе, обеспечивает тугоплавкость, а полевой шпат или сода, наоборот, легкоплавкость. Глазурь должна плавиться при более низкой температуре, чем основа глины. Поэтому сначала обжигают основу, получая тугоплавкую поверхность, а после наносят глазурь и обжигают её при более низкой температуре. Доведем технологию до ума и сможем делать подглазурные росписи. Вещь полезная для торговли. Надо только местные орнаменты у Квеле выпытать подробней, а может что своё придумать. Абстракцию какую, или узоры, геометрические. Я много чего забористого придумать могу, вогнать местных в шок. Например, люминофоры. Кстати, цвета росписи зависят от температуры обжига. Все пигменты, как правило, оксиды металлов, а чем выше температура, тем сильнее разлагаются красные и желтые цвета. Если вы обжигаете майолику у вас весь спектр красок. Чуть выше температура обжига и красные оттенки выгорают и исчезают, а для фарфора так вообще остаются лишь синие и черные цвета. Выбор пигментов у меня невелик -железную окалину можно использовать как сырьё для жёлтого, рыжего, коричневого и чёрного цветов, медь для зелёного. Плюс минералы. Волконскоит — из него выйдет отличная краска оливкового цвета с высокой лессировочной способностью, переливчатая, то есть. Из кочубеита в теории можно фиолетовый получить. Только вот как они себя поведут при обжиге. Эксперименты, эксперименты. НИОКР рулит!

Вторую неделю подбираю оптимальную шихту. Тяжело идёт и это при моём то, без сомнения колоссальном опыте! Сплошной брак гоню.

Самое неприятное при выплавке глазури несовпадение коэффициентов расширения керамики и стекла. Глазурь трескается и остывает, покрывшись сеткой мелких трещин, тип брака называется цек. Через трещины горшки пропускают воду к керамическому черепку и такой сосуд недолговечен. Пережог вызывает вскипание глазурного состава, и образуются характерные пузырьки. Для борьбы с этой засадой раз за разим изменяю процентное соотношение шихты, укрываю образцы более тонким слоем, а она собака стекает. А как победил цек, сразу начались отслоения и наплывы ну что ты будешь делать?! Пришлось часть сырой глины заменять на прокаленную, добавил в шликер гуммиарабик, улучшил помол. Матовость поборол, увеличив выдержку при максимальных температурах. Поднял длительность и на тебе пузырение. Для того, чтобы получить гладкую поверхность, газам нужно дать время выйти. Если этого не сделать, то пузырьки газа не успеют всплыть и застынут в толще глазурного покрытия. Так как вязкость вещества мне понизить очень сложно, то ещё увеличиваю время выдержки для того, чтобы дать пузырькам время всплыть на поверхность.

Всё поборол. Почти. Остались только мушки — это такие темные точки, появляются в результате попадания в глазурь железистых включений. Железа в глине немного, но его без магнитного сепаратора не убрать. Без вариантов.

Итог работы — два типа глазурей. Одна — из полевого шпата с небольшим количеством местной глины, имела после обжига грязно сатиновый белый цвет. Отдалённо чем-то напоминает глазури Сино, что были изобретены ещё в VI веке, в Японии, в период Момояма. Состав второй, основной в процентах: Полевой шпат — 38%, Известь — 17%, Песок — 26%, оксид железа — 7%, глина — 12%. Один в один глазурь Тэммоку.

Глина в смеси с железом при длительном обжиге повышает возможность перехода железа из глины в глазурь. Пока глазурь расплавлена железо может перейти на поверхность глазури в форме кристаллов, выглядящих как "нефтяные пятна", или остаться в глубине глазурного слоя, придавая глазури сильный глянцевый блеск. Длительное остывание позволило достичь максимальной кристаллизации поверхности. Применил так называемый 'низкий огонь'. Подкидывал дровишек после достижения максимальной температуры, чтобы замедлить процесс охлаждения и держать глазурь расплавленной как можно дольше. Глазурь вышла красивого тёмно— финикового цвета с черными пятнами по всей поверхности. Параллельно решил вопрос с пироскопами и используя соль, соду и поташ привязал составы к ключевым температурным режимам. Составил целую кучу таблиц и графиков. Линейные усадки при обжиге, кривые дегидрации, графики политого обжига и зависимости температур плавления глин от добавок солей, только благодаря чему довёл до ума пироскопы для промежуточных этапов. На начальной стадии здорово помогал биметаллический термометр. Уже что-то есть, теперь не буду словно слепой крот, в угадайку играть.

Самое трудное было измельчение, тонкий помол, от которого напрямую качество глазури зависит. Пока, к сожалению, всё ручками, ручками, пестом и дробилкой. Гастробайтерами выступали Нганго и Иван Сергеевич. За три дня натёрли нужное количество компонентов. Всё замешивал и разводил водой, получая готовый шликер, после чего процеживал массу через несколько слоёв ткани. Изделия перед обработкой тщательно обеспыливал, обдувая потоком воздуха из мехов. Когда шликер был готов, небольшие изделия окунали в него целиком, а крупные — тигли, пифосы и реторты приходилось тщательно промазывать кисточкой. Кстати, с сушкой всё удачно вышло, почти ничего не растрескалось. Жаль маловато шликера. Не на всё хватило. Без мельниц, как без рук.

Траншею для повторного обжига я немного изменил: сложил в торце дополнительный воздушный канал для тяги спиралью. А под ним — топливный чтобы, значит, воздух шёл в печь уже горячим, это важно для быстрого подъёма температуры. Сделал свод кирпичный, траву не использовал, пыли от неё много, стенки и свод утеплил вспученным перлитом вместо земли. Почти печь...

Когда у тебя есть часы, графики, приборы контроля, пусть даже самые примитивные, высокое искусство и гадание на кофейной гуще превращаются в банальную и скучную работу.

Медленный нагрев до сотни для равномерного прогрева изделия — час. Выдержка чтобы изделия прогрелись — тридцать минут. Медленный нагрев до шестидесяти. Выдержка час... Выдержка сорок на шести градусах фазовое превращение кварца, если недодержать, то можно получить холодный треск при охлаждении в глазури.... Воздушный канал открыть, воздушный канал закрыть. Когда знаешь и понимаешь что делать, процесс легко держать под контролем даже в траншее. Расплавляется глазурь, происходит окисление марганца, низших оксидов меди и прочих металлов, уж не знаю, какие у меня имеются.

При политом обжиге главное внимание на фазу охлаждения. Для снятия внутренних напряжений важно медленно проходить температурные участки превращения глазури из термопластического состояния в упругое. Температуры отвердевания для глазури пятьсот пятьдесят где-то. В начале охлаждение вести со скоростью пятьдесят градусов в час, а после застывания глазури по составленному графику от семидесяти до ста десяти. Масса тонкостей и хитростей.

Когда через сутки открывал печь, переживал, но не очень сильно — всё-таки квинтэссенция усилий почти за два месяца. Первое второе, трубы... Пифосы, пифосы главное целы, слава богам! Финиковые, с блестящей чернотой, словно из кожи мамбы, горшки один за одним извлекались из траншеи. Удача! Удача для всех нас.