Het bakproces

1. Het bakken (de verschillende stadia)

2. De afkoeling (de verschillende stadia)

3. De kleur van de klei na het bakken.

1) Het bakkenDe verschillende stappen in het bakproces.

Welke veranderingen vinden plaats in de klei tijdens het bakken.

– Tot 100°C – 120°C:

Bij een verhitting tot deze temperatuur verdwijnt het laatste water dat zich vrij in de klei bevindt. Dit wordt beschouwd als het verder zetten van het droogproces dat al bezig was buiten de oven. We noemen het bakken tot deze temperatuur ook het droogstoken. Het water gaat over in stoom. Het is belangrijk dat deze fase in het stookproces heel langzaam gebeurt.

– Tot 300°C:

Als je een werkstuk slechts tot deze temperatuur bakt kan je deze nog altijd terug verpulveren en met water aanlengen en tot bruikbare klei verwerken. Tot 300°C stook je dus enkel héél droog, van gebakken klei is hier nog geen sprake. Samen met de volledige verdamping van het kleiwater start ook de oxidatie en de verbranding van de klei-inhoud. Eerst oxyderen de organische bestanddelen, ook de zwavel en de zwavelverbindingen verbranden heel gemakkelijk.

– Rond 573°C:

Op deze temperatuur voltrekt zich een belangrijke fase in het bakproces. We noemen het de kwartssprong. De kwartskristallen gaan zich herschikken en alphakwarts wordt betakwarts. Deze chemische verandering van de klei gaat samen met plotselinge uitzetting van de klei tot ongeveer 1%. Bij het afkoelen gebeurt het omgekeerde. Het is heel belangrijk om de kwartssprong langzaam te passeren tijdens het bakproces. Tijdens de afkoeling zijn de risico’s iets minder, toch laat je de oven dicht boven de 150°C voor de ruwbak en tot 100°C of minder voor glazuurbak (om craquellé door te snelle afkoeling te voorkomen).

– Rond 600°C:

Bij deze temperatuur begint de oven en de werkstukken in de oven te gloeien. De klei wordt hard en de kleideeltjes verhitten, bewegen en kruipen dichter bij elkaar naarmate er meer stoffen gaan wegbranden.

– Tussen 600°C en 700°C:

Klei die tot deze temperatuur wordt gebakken verweert. Je kan hem niet meer zomaar fijn malen en aanlengen met water om opnieuw te gebruiken. Je kan hem wel opnieuw in de grond steken en na verloop van tijd zal hij wel terug tot bruikbare klei gevormd worden.

– Rond 750°C:

Op deze temperatuur zet de klei lichtjes uit. Deze uitzetting is onomkeerbaar. Dus bij afkoeling zal de scherf niet lichtjes terug inkrimpen. Als je dit test, zal blijken dat een werkstuk dat slechts tot 750°C is gebakken, iets groter zal zijn dan een ongebakken stuk.

– Tussen 700°C en 800°C:

Vooral tussen deze temperaturen wordt de verbranding van grafiet en andere harde koolstofvormen ingezet. Ook hier moet je de tijd nemen om de kaap te overbruggen; een te snel bakproces zal ervoor zorgen dat de koolstof komt vast te zitten in de gesinterde scherf. De gevolgen hiervan zijn zwartblakering en blazen in de scherf.

– Rond 850°C:

Tot deze temperatuur zijn vele stoffen in de klei overgegaan van vaste naar vloeibare vorm en vinden er smeltprocessen plaats in de klei.

– Vanaf 876°C: (niet zo belangrijk)

Vanaf deze temperatuur gaat de betakwarts langzaam over in betatridimiet. Dit gaat gepaard met een uitzetting van moleculen tot 14,5% (niet de scherf). Op hogere temperatuur (tussen 1050°C en 1550°C) gaat deze ook over in kristobaliet.

– Tussen 850°C en 900°C

Nu heeft de scherf een maximale porositeit bereikt. Hoe hoger de temperatuur nu gaat, hoe steviger en waterdichter de scherf wordt, omdat er glasvorming optreedt. In dit proces gaat de vrije silicium smelten. Dit noemen we het sinteren van de klei. Vanaf dit punt gaat de klei sterk krimpen, want alle sinterende deeltjes gaan verder aan elkaar gaan kleven en vullen zo de leegte op die is ontstaan door de verbranding van stoffen. Bij steengoed heeft twee derde van de krimp plaats tijdens het drogen en één derde tijdens het bakken in de oven en dan vooral vanaf dit moment.

– Hoger stoken:

Het hoger stoken van de oven met de werkstukken erin hangt af van de soort klei die je gebruikt. Normaal bakken we in de academie op hogere temperaturen omdat de klei die we gebruiken deze temperaturen aankan.

Bij het hoger bakken is het niet alleen de vorming van glas die stevigheid aan de scherf verleend, maar ook de vorming van nieuwe kristalstructuren (vooral mullietkristallen) in de klei. Deze naaldvormige kristallen vormen zich vooral bij temperaturen tussen 1100°C en 1200°C en brengen een grote cohesie aan in de scherf.

Het is meestal de bedoeling om een hoog mogelijke hardheid, waterdichtheid van de klei te bereiken (door het sinteren van de scherf). Dit zonder dat het werkstuk in elkaar smelt, gaat barsten of zijn vorm verliezen.

Dit alles heeft dus te maken met:

§ Het soort klei dat je gebruikt (de samenstelling).

§ Het stook- of bakproces.

§ De grootte en dikte van je stukken.

2) De afkoeling

– Op 573°C:

Bij het afkoelen van een werkstuk krijgen we de omgekeerde kwartssprong waarbij de betakwarts terug alphakwarts wordt. Hier is dus voorzichtigheid geboden.

– Tussen 270°C en 190°C:

Als een werkstuk op hoge temperaturen (steengoed en porselein) werd gebakken verandert de betakwarts in kristobaliet (zie hoger). Deze maakt nog een verandering door bij het afkoelingsproces rond 230°C, een krimp van 5,6%.

Deze temperaturen spreken voor zich wat betreft het openen van de ovens. Open de ovens dus nooit op temperaturen hoger dan 200°C. Ideaal is om het proces volledig zijn natuurlijke gang te laten gaan en te wachten tot de oven helemaal afgekoeld is. Hoewel er vanaf 100°C geen risico meer is op het scheuren en het proces in de klei volledig is voltooid neem je nog risico’s als je de oven dan al uitlaadt. De stukken zijn nog heel warm en dus moeilijker hanteerbaar bij het uitladen van de oven. Het ovenmateriaal zoals ovenplaten en ovensteunen houden warmte vast. Als de computer 100°C aangeeft kan de temperatuur van het ovenmateriaal nog gemakkelijk 200°C of hoger zijn. Het uitladen van het ovenmateriaal op deze temperatuur houdt wel risico’s in (zie kristobaliet iets hoger). Ovenmateriaal is duur dus is het aangewezen om er met zorg en respect mee om te gaan!

3) De kleur van de klei na het bakken.

Vele beginnende keramisten zijn ontgoocheld over de kleur van hun werkstuk na het bakken. Dit omdat na het bakken het stuk een andere kleur heeft dan de klei die ze hebben gebruikt, meteen wordt dan duidelijk dat de kleur van het bakken vooraf moeilijk te bepalen is zonder staaltje. Daarom wil ik in dit hoofdstuk een aantal zaken over de kleur van de klei en de kleur na het bakken duidelijk stellen.

Allereerst, als je niet zeker weet welke kleur de klei na het bakken zal geven kun je het best een proefstukje bakken voor je er mee gaat werken. De kleur van de klei wordt vooral bepaald door de organische materialen die zich in de klei bevinden en die bij verhitting verdwijnen.

– Witbakkende klei

wanneer de klei minder dan 1,5% ijzeroxide bevat

– Roodbakkende klei

wanneer de klei tussen 4% en 7% ijzeroxide bevat

– Roodbakkende klei

wanneer de verhouding ijzer op alluminium tussen 1 op 3 en 1 op 5 ligt

– Donker roodbakkend

wanneer de verhouding ijzer op alluminium meer dan 1 op 3 bedraagd

– Bruin/geelbakkend

wanneer de verhouding ijzer op alluminiumkleiner is dan 1 op 5

Ook de bakatmosfeer is van groot belang. Een zuurstofrijke atmosfeer geeft weer andere resultaten met dezelfde klei dan een zuurstofarme atmosfeer.

Daarnaast is vooral de baktemperatuur heel belangrijk. De kleur wordt meestal versterkt naarmate hogere temperaturen worden bereikt. Dat is dus wanneer de verglazing zich dus doorzet.