Keramika

Na těchto stránkách jsou popsány výsledky pokusů o výrobu keramiky dosažené v rodinném kruhu a ve společnosti kamarádů od léta 2012.

Hrnčířský kruh

Přání mít doma hrnčířský kruh, které bylo spontánním důsledkem točení na kruhu ve skanzenu ve Strážnici, bylo hlavním motorem všech pokusů s keramikou. Vzhledem k tomu, že jakýkoliv profesionální výrobek cenově výrazně překonával naši představu o jednoduché a krátkodobé kratochvíli pro děti, rozhodli jsme se pro stavbu vlastního kopacího kruhu, tj. kruhu bez elektrického pohonu využívajícího kombinaci setrvačníku a neúnavného otce.

Při konstrukci hrnčířského kruhu jsme se snažili především o jednoduchost. Jako výsledek bezbřehé technické invence a schopnosti improvizace teologa Milana Klapetka vznikla překvapivě účinná konstrukce využívající pouze jednoduchých kluzných ložisek. Pro sestrojení kruhu byly využity dvě hliníkové trubky o nestejném průměru, dvě kolečka z koleček (zednických), několik podložek, několik ocelových profilů a zbytky dřeva ze stavby terasy.

Schéma kopacího kruhu (1 - ocelová destička, 2 - několik podložek, 3 - dřevěný setrvačník, 4 - kluzné ložisko, 5 - pracovní plocha)Kopací kruh

I přes jednoduchost konstrukce se kruh pohybuje velmi plynule a po roztočení do vyšších otáček se vydrží točit desítky vteřin, což je pro tvorbu dostačující (kopat a tvořit současně není příliš pohodlné).

Vzhledem k tomu, že jsme neměli s keramikou žádné zkušenosti, nepodařilo se při prvních pokusech dosáhnout točením tvarů lepších ani větších než malý popelník. Kombinací správného předzpracovnání hlíny a jejího centrování na kruhu jsme se postupně přes střední popelníky, větší popelníky, velké popelníky a malé misky dostali až k větším předmětům, jako je například hrnek.

Výsledky čtvrtého točení

Pec na výpal keramiky dřevem

Vypalování keramiky dřevem je oproti použití elektrické pece velmi komplikovaný proces; je například nutné zkonstruovat podstatně složitější pec, je těžší regulovat teplotu, není možné celý proces automatizovat a v důsledku není možné předvídat výsledek vypalování. Zmíněné neblahé faktory rozhodly, že se budeme věnovat výhradně této vrtkavé technologii, v předtuše, že s ní bude větší legrace. Kromě toho jsou konstrukční a provozní náklady u pece na dřevo podstatně nižší, zejména pokud člověk nezapočítává cenu vlastní práce, cenu promarněného materiálu a další podružné částky.

Pokusili jsme se proto zkonstruovat pec se zvratným plamenem (viz obrázek níže), která nám ze všech možných konstrukcí připadala nejjednodušší. V první fázi jsme dokonce pomýšleli na sestavení rozebíratelné pece ze šamotových cihel, ale nakonec se podařilo na zahradě najít místo, na kterém by pec mohla stát dlouhodobě, a pec jsme se rozhodli vyzdít.

Schéma pece (1 - popelník, 2 - topeniště, 3 - vypalovací komora, 4 - komín) Pec

Spodní část pece - topeniště - je vyzděna z šamotových cihel a také její dno a strop jsou tvořeny šamotovými deskami. Šamotové cihly mají nezanedbatelnou tepelnou vodivost a především velkou tepelnou kapacitu, jejich využití v dalších částech pece jsme se snažili minimalizovat. Klenutá vypalovací komora a odvod kouře do komína jsou proto vyzděny ze standardních plných cihel a jsou vyloženy kosmickým materiálem Fiberfrax Durablanket o tloušťce 5 cm (inheat.cz), který zajišťuje tepelnou izolaci. Malá tepelná kapacita pece je přínosná z hlediska úspornosti provozu, na druhou stranu pec velmi rychle reaguje na jakékoliv změny v topeništi a je těžší v ní udržet požadovanou teplotu. Komín pece je tvořen jednou komínovou trubkou se záklopkou. Nakládací prostor pece je tvořen volnou stěnou z boku klenby, která je při vypalování zakryta nerezovým plechem, pokrytým stejným kosmickým izolačním materiálem jako celý prostor pece. Reálná kapacita pece závisí na použitých proložkách (je možné pálit ve více vrstvách), odhadem je to např. 20 standardních hrnků.

Pro měření teploty v peci využíváme termočlánek typu K v kombinaci s multimetrem a přepočítávácí tabulkou. Výsledky se zapisují ručně, výhledově by tuto funkci měl převzít jednočipový mikroprocesor.

Výpaly

První přežah, 6. 10. 2012

Při prvním testu pece jsme se pokusili především dosáhnout plynulého nárůstu teploty, a nakonec co možná nejvyšší teploty, abychom zjistili, čeho je pec prakticky schopna. Co se keramiky týče, cíle jsme si nedávali žádné, tj. očekávali jsme, že výsledkem bude něco mezi hromádkou popela a porcelánem. Z cca půldenního výpalu jsme si odnesli následující zkušenosti:

  • regulace teploty v počáteční fázi musí být prováděna velmi opatrně, protože již velmi malý oheň je schopen vyhřát pec na 150-200 stupňů,
  • keramika s plným tělem (Magdalenčin dinosaurus) nedokáže vzdorovat prudkému nárůstu teploty v počáteční fázi,
  • keramika dutá dokáže jen částečně vzdorovat vybuchnuvšímu dinosaurovi,
  • pro dosažení vysoké teploty je nutné použít v konečné fázi dřevo s patřičnou výhřevností, smrkové špalíčky ji nemají a naštípání na tenké plátky pomůže jen částečně,
  • izolace funguje výborně, po celý den nestoupla vnější teplota klenby nad cca 40 stupňů.

Měření - kancelář firmy PecodatTeplotní křivka

Z výše uvedeného grafu teploty je patrné, jak se pec chová v praxi - zejména jakých výchylek v teplotě dosahujeme, pokud přikládáme cca každých deset minut. Spotřeba dřeva byla poměrně malá, tu a tam polínko, kromě vrcholné fáze mezi 14:10 a 15:10, kdy jsme štípali a přikládali v podstatě nepřetržitě.

Pecní prostor po výpaluVýsledky (bez dinosaura)

Výsledkem akce byla zjevně vypálená keramika (zvonivá, nerozpustná ve vodě), což bylo pro všechny velkým překvapením. Pro dosažení vyšších teplot pro glazování bude nicméně nutné sehnat tvrdší dřevo, vylepšit přívod vzduchu, nebo nejlépe obojí.

Glazování, 13. 10. 2012

Pec jsme doplnili dvířky pro regulaci přívodu vzduchu a pokusili jsme se přežahnutou keramiku naglazovat. K tomu jsme použili především bílou glazuru, která měla ze všech glazur, které jsme kdysi koupili, nejnižší teplotu výpalu (od 980 °C), ale zkusili jsme i alternativy - několik vzorků barevných glazur (od 1020 °C) a nakonec barevné jíly nakopané v kaolínovém dolu. Poznatky jsou následující:

  • dvířka jsou vynikající věc, umožňují jak dosáhnout vyšší teploty, tak zmírnit strmost klesající části teplotní křivky (i tak je ale nutné při ochlazování pece topit),
  • ani když šlehají plameny až do komína a z komína se valí černý kouř, na barvě glazury se to nijak neprojeví,
  • tvrdost dřeva není zdaleka tak zásadní jako jeho naštípání a vysušení,
  • je možné přikládat i pelety, ale bez lepšího přívodu vzduchu to nemá zásadní výhody,
  • barevné jíly jsou při těchto teplotách k ničemu, po vytažení výrobků z pece to vypadá, jako by se nikdy nevypalovalo, a můžeme je zase snadno otřít na podklad,
  • je třeba zásadně vylepšit technologii polévání keramiky glazurou, zatímco vylévané vnitřky nádob jsou výborné, vnější části (zčásti polévané, zčásti natírané štětcem) jsou nepravidelně pokryty a místy prosvítá hlína.

Teplotní závislostVýsledky

I když průběh vypalování vypadal v určitých chvílích dramaticky (kouř a plameny z komína), jako jediný problém se tedy ukázalo samotné nanášení glazury. Dosáhli jsme dostatečné teploty na všechny použité glazury (jen matná žlutá vypadá trochu pochybně) a také chlazení se podařilo regulovat tak, že glazury ani hrnky nepopraskaly. Podstatné je ale hlavně to, že vzniklo několik hrnků, ze kterých se už dá pít. S dalšími experimenty budeme muset počkat na jaro.

Přežah 5. 10. 2013, glazura 12. 10. 2013

S ohledem na narození Klárky jsme se ke keramice dostali až opět na podzim, a i to jen ve velmi omezené míře. Především jsme se pokoušeli vzpomenout si jak se točí na kruhu, což se podařilo jen částečně, nicméně několik výrobků vzniklo i tak. Při vypalování jsme se soustředili na plynulost a pozvolnost klesající části teplotní křivky, což byla hlavní nedokonalost při předchozích pokusech. Výrobky po přežahu vypadaly velmi dobře, jasně zvonily a při jejich dochlazování nebyly slyšet žádné divné zvuky (narozdíl od situace před rokem).

Glazování o týden později jsme provedli namáčením, což bylo už na první pohled lepší než předchozí pokus. Bohužel jsme měli doma k dispozici nedopatřením jen efektovou glazuru pro výpal nad 1120 °C, což jsme byli nuceni chápat jako výzvu pro překonání dosavadních rekordů pece.

Teplotní závislosti (přežah, glazura)Výsledky

Při výpalu jsme bohužel narazili na něco jako technologický strop zvoleného postupu, což byla teplota 1066 °C, což se neblaze podepsalo na vzhledu výrobků (jsou matné, místo bronzové barvy připomínají litinu). Celkově jsme si ale z letošních pokusů odnesli mnoho poznatků:

  • dvířka jsou patrně největší brzdou dosažení vyšších teplot, nejsou izolovaná, netěsní, jsou velká a když se otevřou vnikne do topeniště velké množství studeného vzduchu, je třeba je buď zdokonalit, nebo používat jen glazury na nižší teploty.
  • přidání trochy dřevněného uhlí po dosažení maximální teploty dokáže zmírnit klesající část teplotní křivky zcela zásadním způsobem, a to až na několik hodin plynulého chladnutí bez nutnosti přikládání,
  • pec je na povrchu jen mírně teplá, ani tak by ale nepoškodilo hodit na ni při vypalování glazury nějakou přídavnou tepelnou izolaci,
  • při teplotě nad 1000 °C může dojít k takovému změknutí hlíny, že se zdeformují namáhané části.
  • glazura nezakryje nerovnosti na povrchu tak, jak jsme si mysleli, a už vůbec nevyrovná nerovnosti sebe samé, je nutné všechno do pece dávat už v co nejlépe opracovaném stavu.

Velká přetržka, 2014-2016

V těchto letech jsme nevypalovali, ježto jsme naznali, že nejslabším článkem je točení na kruhu a pokusili jsme se zdokonalit hlavně to. Po zkušenostech s točením na kopacím kruhu jsme probádali několik slepých uliček, z nichž nejpozoruhodnější byl pohon kruhu systémem kladek a gumových převodů s využitím cyklisty ve shybu na větvi stromu. Podařilo se tak experimentálně zdůvodnit, proč se tento způsob pohonu v průmyslové výrobě neprosadil. Mezi všemi těmito pokusy došlo k odlepení izolace v peci (přilepené kamnářským tmelem), takže další výpaly nebyly možné.

Testování opravené pece, 15. 4. 2017

K oživení snah o výrobu keramiky došlo po krátkém ale výtečném školení v točení na hrnčířském kruhu ve výtvarné dílně Bosorka v Janských lázních. Jako první krok jsme se rozhodli vyzoušet nově opravenou pec. Izolace je nyní připevněna oblouky perforovaného nerezového plechu. Kromě toho jsme sestrojili zařízení pro podstatně pohodlnější čtení teploty, a to pomocí mikrokontroléru Arduino a jednoduchého zesilovače. Tímto odpadla nutnost dívat se do tabulek termočlánku pro zjištění teploty (nicméně, jak se posléze ukázalo, poněkud poklesla přesnost).

Protože otázka kruhu nebyla uspokojivě dořešena, zvolili jsme pro zkoušku pece výrobky vyrobené z plátů a volně vytvářené. Vybrali jsme si objekty, které stačí vypalovat jen jednou, jako jsou květináče a okaríny. Přidali jsme i několik starších misek a váziček a do některých jsme pokusně nanesli transparentní glazuru, ve snaze provést jednožárový výpal i s ní. Pro zvýšení efektivity našich koníčků jsme v průběhu vypalování fotografovali ptactvo.

Teplotní závislost, obsluha, ptactvo

Při zkoušení pece se jevilo, že buď Arduino neukazuje teplotu správně, nebo není výhřevnost starých fošen z podlahy taková, jakou bychom potřebovali. Kromě toho došly v krabičce s Arduinem baterie už asi hodinu po začátku pálení, takže jsme museli zařízení provizorně napájet USB kabelem z notebooku. I přes tyto nepříjemnosti proběhl celý proces úspěšně, ačkoliv podle stavu transparentních glazur, které jsou matné a bublinkovaté je jasné, že kalibrace teplotního čidla v předvečer akce doma na sporáku přeci jen nebyla nejpřesnější. Ale tak to v metrologii chodí.

Pecní prostor před výpalemVýsledky


(C) 2012-2017 Petr Klapetek