Sintraus on olennainen osa raakapolttoa ja yksi tärkeimmistä prosesseista, joka muuttaa saven keraamiseksi materiaaliksi. Sintrauksessa savihiukkaset alkavat sitoutua toisiinsa korkeassa lämpötilassa, mutta ilman että savi sulaa kokonaan. Tämä tekee savesta kovaa ja lujaa, vaikka se säilyttää huokoisuutensa, mikä mahdollistaa lasituksen tarttumisen myöhemmin.
Ylläolevassa kuvassa on neljä vaasia: vasemman puolimmaisin on juuri valettu, seuraava on kuivunut, muttei vielä raakapoltettu, kolmas on raakapoltettu ja neljäs eli oikeanpuolimmaisin lasituspoltettu. Joka vaiheessa on tapahtunut saven kutistumista, sekä polttojen aikana sintraantumista.
Mitä sintraus on?
Sintraus on kiinteiden materiaalien prosessi, jossa hiukkaset fuusioituvat yhteen kuumuuden vaikutuksesta. Prosessin aikana keraamisen esineen savihiukkaset lähestyvät toisiaan ja alkavat sitoutua pysyvästi, mikä vähentää esineen huokoisuutta ja lisää sen mekaanista lujuutta. Tärkeää on, että sintraus tapahtuu alle sulamispisteen, mikä erottaa sen sulattamisesta.
Keramiikan valmistuksessa sintraus alkaa, kun lämpötila nousee noin 800 °C:een ja jatkuu korkeammissa lämpötiloissa. Tämä prosessi tekee raakapoltetusta esineestä kovemman ja kestävämmän, mutta jättää sen edelleen huokoiseksi, mikä on tärkeää lasituksen kannalta.
Sintrauksen vaiheet raakapoltossa
Raakapoltossa sintrausprosessissa tapahtuu useita vaiheita, kun savihiukkaset alkavat liikkua ja kiinnittyä toisiinsa:
1. Pinnan fuusioituminen: Kun lämpötila nousee yli 800 °C, saven pinnalla olevat hiukkaset alkavat reagoida kuumuuteen ja niiden pinnat pehmenevät hieman. Tämä saa hiukkaset fuusioitumaan toisiinsa kiinni, mikä lisää esineen tiiviyttä.
2. Materiaalin tiivistyminen: Kun fuusioituminen etenee, keraaminen esine alkaa vähitellen kutistua, kun savihiukkaset liikkuvat lähemmäs toisiaan. Tämä tiivistyminen vähentää esineen huokoisuutta ja tekee siitä kiinteämmän ja vahvemman.
3. Diffuusio ja sidokset: Sintrauksen edetessä hiukkaset alkavat vaihtaa atomitasolla aineksia keskenään. Tätä kutsutaan diffuusioksi. Prosessi luo pysyviä sidoksia hiukkasten välille, ja esine saa lopullisen, kovan rakenteensa.
4. Pysyvä muoto ja lujuus: Kun lämpötila nousee edelleen kohti raakapolton maksimia (noin 1000 °C), esine saavuttaa suurimman mahdollisen lujuutensa ennen lasituspolttoa. Tässä vaiheessa se on kovettunut, mutta edelleen huokoinen, ja kykenee imemään lasitteen seuraavassa vaiheessa.
Miten sintraus vaikuttaa saveen?
Sintrauksen aikana savessa tapahtuu merkittäviä kemiallisia ja fysikaalisia muutoksia:
1. Huokoisuuden väheneminen: Alkuvaiheessa savi on erittäin huokoista ja hauraista. Sintraus vähentää tätä huokoisuutta sitomalla savihiukkasia yhteen ja vähentämällä ilmarakojen määrää saven sisällä. Huokoisuus säilyy kuitenkin riittävässä määrin, jotta lasite voi imeytyä pintaan seuraavassa vaiheessa.
2. Kappaleen kovettuminen: Sintrauksen aikana esineestä tulee mekaanisesti kestävämpi. Tämä tarkoittaa, että raakapoltettu esine ei enää murru yhtä helposti kuin kuivatettu savi, ja sitä voidaan käsitellä ilman suurta riskiä rikkoutumisesta.
3. Kutistuminen: Sintrauksen aikana savihiukkasten lähestyminen toisiaan aiheuttaa keramiikan kappaleen pientä kutistumista. Tämä kutistuminen on huomioitava jo esineen muotoiluvaiheessa, sillä lopullinen esine on hieman pienempi kuin alkuperäinen.
4. Kiderakenteen muuttuminen: Lämpötilan noustessa saven kiderakenne muuttuu, erityisesti kvartsin kohdalla, joka käy läpi faasimuutoksen 573 °C:ssa. Sintrauksen aikana savimineraalit alkavat sulautua yhteen muodostaen lujan rakenteen, mutta pysyen vielä huokoisina, jotta lasite pystyy tunkeutumaan pinnalle. (Lisää faasimuutoksesta seuraavassa postauksessa).
Miksi sintraus on tärkeä raakapoltossa?
Sintraus on ratkaiseva prosessi, koska se tekee savesta lopullisen, kestävän keraamisen materiaalin. Ilman sintrausta savihiukkaset eivät olisi pysyvästi sidottuja, ja esine olisi hauras ja helposti mureneva.
1. Lujuuden lisääminen: Sintraus lisää savikappaleen mekaanista lujuutta. Tämä on tärkeää, jotta esine kestää käsittelyn lasituksen ja toisen polton aikana.
2. Valmistelu lasitukselle: Vaikka sintraus tiivistää savea, se jättää sen edelleen tarpeeksi huokoiseksi, jotta lasite voi imeytyä esineen pintaan. Tämä huokoisuus on kriittinen lasituksen onnistumiselle.
3. Kutistumisen hallinta: Sintraus aiheuttaa kutistumista, mutta jos lämpötilaa hallitaan oikein, tämä kutistuminen tapahtuu tasaisesti, mikä estää vääntymiä tai halkeamia.
Sintraus on raakapolton tärkein fysikaalinen prosessi, joka muuttaa saven pysyvästi keraamiseksi materiaaliksi. Tämä prosessi tiivistää esineen rakenteen, lisää sen lujuutta ja valmistelee sen lasitusta varten. Ilman sintrausta keramiikka ei olisi tarpeeksi kestävä seuraaviin työvaiheisiin, eikä esine saavuttaisi sen lopullista muotoa ja kestävyyttä.
Seuraavassa postauksessa pureudutaan termiin, joka on muutaman kerran jo putkahtanut esiin kirjoituksissa, nimittäin faasimuutokseen.