Introducción
Al tomar cualquier decisión o investigar la selección del cuerpo de arcilla adecuado para su aplicación, necesita considerar el producto final, el coste y el nivel de habilidad. Al elegir una arcilla, también debe saber a qué tipo de horno tiene acceso y sus límites de temperatura. Cada arcilla tiene un rango de temperatura específico. Es posible que desee utilizar más de un cuerpo de arcilla si utiliza diversos métodos de construcción, como el torno de alfarero o la construcción a mano. Aprendimos que antes de seleccionar la arcilla que será mejor usar, hay muchas variables a considerar, y al querer compartir el conocimiento que obtuvimos de nuestras experiencias, armamos el tutorial a continuación.
¿Qué es la arcilla
La arcilla está formada por las partículas más finas de roca erosionadas por el viento y la lluvia que son arrastradas por el agua corriente. Estas partículas se acumulan en el fondo de los ríos o arroyos, donde se pegan y se compactan. La arcilla se encuentra en casi todas partes y es barata. Tiene varios estados de transición; es blanda y elástica cuando está húmeda, y se le puede dar cualquier forma. Cuando se seca un poco, adquiere la consistencia del chocolate o del queso cheddar y se puede tallar o raspar. Se seca aún más, con bastante rapidez dependiendo de su grosor y de la humedad, ya que el agua se evapora y se vuelve quebradiza. En este punto, se puede volver a ablandar mojándola. Por lo tanto, cualquiera que sea la forma que se le dé a la arcilla, no será permanente hasta que se caliente a altas temperaturas.
Términos importantes:
Arcilla húmeda: Arcilla mezclada lista para ser formada, en el estado más elástico de la arcilla
Dura como la piel: Etapa del proceso de secado en la que un objeto de arcilla puede manipularse con cuidado sin peligro de que se deforme la forma, pero la arcilla sigue siendo lo suficientemente flexible como para poder realizar modificaciones si se desea
Arcilla verde: Etapa de la producción de cerámica en la que una vasija pasa por el proceso de secado necesario antes de poder ser cocida con seguridad.
Secado en hueso: Arcilla completamente seca al aire, en su estado más frágil, como una galleta
Bisque: Un paso intermedio en la cocción (también llamado: primera cocción). La vasija es porosa después de la cocción, lo que le da la capacidad de absorber el agua de la solución de esmalte, haciendo que los materiales de esmalte se adhieran a la pieza mientras ésta mantiene su forma
Grog: Una sustancia parecida a la arena que se añade a un cuerpo de arcilla para añadir manejabilidad, fuerza y ayuda a reducir la contracción de la arcilla.
Qué es la cerámica
La cerámica es resistente al calor, no metálica, aislante (no conduce la electricidad), resistente a la corrosión, dura, pero frágil (como el vidrio), sólidos inorgánicos hechos de arcilla que ha sido cocida a alta temperatura. Una vez que la arcilla se cuece a alta temperatura, su composición química cambia permanentemente y se convierte en cerámica, que nunca se disolverá en agua. Todo lo que está hecho de arcilla cocida es cerámica, incluyendo la vajilla, las ollas, los utensilios para el horno, los ladrillos, las tejas, los accesorios para el baño (por ejemplo, el lavabo), etc. Los siguientes términos se engloban dentro de la cerámica: Alfarería, loza, porcelana, gres, loza
Contracción y pérdida de peso
La arcilla se contrae tanto en el secado como en la cocción. Diferentes cuerpos de arcilla se encogen a diferentes tasas que pueden ser tan pequeñas como el 4%, o tanto como el 15% para algunos cuerpos de arcilla. Incluso un punto porcentual puede suponer una diferencia en el producto final, dependiendo de su necesidad de precisión. Por lo tanto, la elección de la arcilla y el diseño de la vajilla deben tener en cuenta el encogimiento para la temperatura a la que se cuece. Por ejemplo, la arcilla que utilizamos en Lakeside Pottery es la Baldwin 192 de Standard y está especificada para encoger un 11% para la temperatura de cocción del cono 6. Nuestras pruebas mostraron que alrededor del 5% se encoge durante el proceso de secado, 1/2% durante la cocción del bizcocho (cono 06) y 5,5% durante la cocción del esmalte (cono 6). El total del 11% se muestra en la imagen de la linterna de abajo (antes y después).
También encontramos a través de años de cocción, que incluso con el mismo cuerpo de arcilla, la contracción puede variar 1-2% de un lote a otro. Cuando la precisión es importante, realizamos una prueba de lote antes de proceder con un proyecto o decimos a nuestros clientes por encargo que esperen una variación de +/- 3%. Más información sobre el secado y la cocción.
El 11% de contracción de la arcilla se parecerá a lo anterior comparando
la arcilla húmeda con el producto terminado (gres / cono 6)
La arcilla promedio contiene alrededor del 20% de agua y el 9% de materia orgánica, por lo tanto, las ollas terminadas (bizcocho o esmaltado) pesan casi un 30% menos que el peso inicial de la arcilla.
Temperaturas de cocción
Hay tres rangos básicos de temperatura. Aunque hay una ligera variación entre los alfareros individuales, estos rangos se consideran generalmente
– Fuego bajo: Cono 06 a Cono 3 (1850 °F – 2135°F)
– Rango Medio: Cono 4 a Cono 7 (2160 °F – 2290°F)
– Fuego alto: Cono 8 a Cono 10 (2315 °F – 2380°F)
¿Qué ocurre con la arcilla durante la cocción?
Durante el ciclo completo de cocción de la arcilla en un horno, la arcilla pasa de ser una sustancia totalmente frágil (arcilla) a una sustancia similar a la piedra (cerámica) impermeable al agua y al tiempo. Después de que la arcilla se haya secado completamente al aire, «Bone dry», y se haya colocado en el horno, la cocción consta de varias etapas que se describen a continuación.
1) Quemado del carbono y del azufre
Las masas de arcilla contienen todas ellas carbono, materiales orgánicos y azufre que se quemará entre 570°F y 1470°F (o 300°C y 800°C).
2) Agua químicamente combinada desprendida
Después de que la arcilla es secada al aire, todavía contiene alrededor de 15% de agua que están químicamente unidas. Químicamente, la arcilla se define como una molécula de alúmina y dos moléculas de sílice unidas con dos moléculas de agua. El enlace químico del agua se afloja cuando se calienta al mismo tiempo que se queman el carbono y el azufre. El agua químicamente combinada se escapa del cuerpo de arcilla entre 660° F y 1470° F (350° C y 800° C). La vasija se volverá sustancialmente más ligera sin que se produzca una contracción física. Es crítico que durante esta etapa, el aumento de la temperatura sea lento para evitar un rápido escape de vapor que puede resultar en una explosión.
3) Inversión del Cuarzo
El cuarzo, también llamado óxido de sílice, tiene una estructura cristalina que cambia a una temperatura de 1060°F (573°C). Este cambio (Inversión de Cuarzo) en la estructura cristalina hará que la cerámica aumente su tamaño en un 2% mientras se calienta y pierda este 2% cuando se enfría. La cerámica es frágil durante este cambio y la temperatura del horno debe ser elevada.
4) Sinterización / Bisquing
A partir de unos 1650°F (900°C) las partículas de arcilla comienzan a fusionarse. Este proceso se llama sinterización que cuando se completa, la arcilla se ha convertido en cerámica. Una vez alcanzada la temperatura entre 1800°F (cono 06) y 1950°F (cono 04) se produce el bizcochado. En esta fase, la cerámica es porosa, algo frágil, aún no está verificada y se llama loza o bisque. El Bisque permite que los esmaltes húmedos y crudos se adhieran a la cerámica antes de la cocción de esmalte.
5) Vitrificación y maduración
La vitrificación es la fusión progresiva de una arcilla que hace que el producto terminado sea más duro y duradero. A medida que la vitrificación avanza con el aumento de la temperatura, la proporción de enlace vítreo aumenta y la porosidad de la cerámica cocida se reduce.
También es durante esta etapa que se forman cristales de mullita o silicato de aluminio que actúan como un aglutinante fortaleciendo el cuerpo de arcilla aún más.
El esmaltado por sí solo no hace que la cerámica sea impermeable al agua en la mayoría de los casos. Sin embargo, la porcelana, que es una de las cerámicas más vertificadas, es impermeable incluso sin esmalte. El gres es semivitrificado y no sería impermeable sin esmalte
6) Enfriamiento
La forma cristalina de la sílice, cuando se enfría más allá de los 420°F (220°C) debe ser enfriada lentamente a medida que pasa por esta temperatura crítica para evitar grietas.
Vea más sobre el secado y la cocción de la arcilla
Criterios para elegir el cuerpo de la arcilla
1) El proceso de fabricación: Construcción a mano, torno de alfarería, Escultura o fundición
2) Tamaño y forma de su obra
3) Textura de la superficie
4) Temperatura y tipo de cocción
5) Uso del producto final
6) Efecto del esmalte del color de la arcilla
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El requisito principal de un cuerpo de arcilla de construcción manual es la resistencia y la plasticidad.
Fuerza
La fuerza es la capacidad de la arcilla formada para mantenerse firme a medida que las formas se construyen, se manipulan y se fijan sin hundirse, estirarse o agrietarse. Las formas construidas a mano necesitan un alto grado de resistencia en la etapa de la arcilla verde. La resistencia se vuelve aún más importante a medida que los objetos construidos a mano son más grandes o más planos. Una mayor proporción de grog (del 5% al 30%) es típica para las opciones de construcción a mano. El grog puede ser fino o grueso, dependiendo de las cualidades de la superficie que desee el alfarero. Estas altas adiciones de grog también resultan en un tiempo más rápido de secado de la arcilla al aire y con una reducción de la posibilidad de agrietamiento durante el proceso de secado.
Plasticidad
Un proyecto de construcción a mano también necesitará plasticidad para ser trabajable. Cuanto más extremas sean las formas que se construyan (por ejemplo ángulos agudos o enrollados), más plasticidad necesitará la arcilla.
Cuerpo de arcilla para lanzar
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Hay tres características necesarias para un cuerpo de arcilla para lanzar: a) alto grado de plasticidad, baja tasa de absorción de agua y c) lo suficientemente fuerte como para mantener su forma mientras se trabaja (apretado, girado, fuerza de gravedad, tirado y empujado).
Plasticidad
La plasticidad es la característica más importante que se necesita para que la arcilla se pueda trabajar y mover en el torno. La arcilla de bola o la porcelana son muy plásticas y se utilizan a menudo para arrojar. Sin embargo, cuanto más plástica sea la arcilla, más se encogerá y, por lo tanto, tendrá un mayor potencial de deformación durante el secado.
Fuerza
La arcilla para arrojar debe tener suficiente fuerza para mantenerse en pie cuando se arroja en formas más altas. Para conseguir esa resistencia, los cuerpos de arcilla arrojadiza contienen algunas partículas, como arena o grog, o ambas. Cuando se utiliza grog en un cuerpo de lanzamiento, tiene que ser más fino para proporcionar la fuerza sin ser demasiado grueso para dañar las manos del alfarero. En general, un cuerpo de arcilla para arrojar no debería contener más del 7 al 9% de aditivos particulados.
Absorción de agua
Cuanto más tiempo se trabaje una arcilla en el torno del alfarero, más blanda se vuelve, ya que el agua se mezcla con la arcilla aumentando la posibilidad de colapso y limitando el tamaño/altura de las vasijas. Por lo tanto, la tasa de absorción de agua es un factor importante. Las arcillas plásticas absorben menos agua que las arcillas con materiales gruesos y son más rígidas. Esto también significa que la arcilla es más dura y más cansada de trabajar con la posibilidad de dañar los músculos y las articulaciones. Por lo tanto, una buena arcilla para lanzar debe estar equilibrada entre la plasticidad, la resistencia y la absorción de agua.
Clases de cuerpo de arcilla
Hay tantas opciones de arcillas y puede ser difícil elegir la adecuada para usted. Cómo elegir qué arcilla es la adecuada para usted y sus necesidades como alfarero? ¿Qué hay que saber? Los tres tipos de arcilla más utilizados son la loza, el gres de media cocción, el gres de alta cocción y la porcelana. Los tres están disponibles comercialmente en paquetes húmedos y listos para usar de 25 libras. Los cuerpos de arcilla también se pueden producir mezclando arcillas secas y aditivos con agua para crear su propio cuerpo de arcilla deseado para aplicaciones específicas y ahorro de costes.
Arcillas de barro
Las arcillas de barro son las más antiguas conocidas por los antiguos alfareros y es la más común que se encuentra de forma natural. Estas arcillas son muy plásticas y fáciles de trabajar. Las arcillas de barro contienen hierro y otras impurezas minerales que hacen que la arcilla alcance su dureza óptima a temperaturas más bajas, entre 1745 °F y 2012 °F (950 °C y 1100 °C), lo que da lugar a una cerámica más blanda, no vitrificada (no convertida en vidrio) que permite obtener colores ricos de la arcilla después de la cocción, un bajo factor de contracción y que se puede teñir fácilmente. La loza sin esmaltar, como la terracota, es porosa y no es impermeable. La loza es más tolerante que la arcilla con partículas más finas. Es común en la naturaleza y se utiliza principalmente para ladrillos, baldosas y productos de plantación. La loza no funciona bien para recipientes que contengan líquidos (por ejemplo, jarrones, tazas, jarras) a menos que estén esmaltados. Los productos de loza esmaltada tienden a ser más frágiles que los de gres esmaltado. Los colores típicos de la mayoría de las arcillas de barro son el rojo, el naranja, el amarillo y el gris claro. Los colores de la loza cocida son el marrón, el rojo, el naranja, el beige, el gris medio y el blanco. Los colores de la cocción están determinados principalmente por el contenido de impurezas minerales y el tipo de cocción. Como la cocción del esmalte se realiza a una temperatura más baja, los colores del esmalte tienden a ser más vivos que los esmaltes de gres que se cuecen a temperaturas más altas.
Arcillas de gres
Las arcillas de gres son plásticas y suelen ser grises cuando están húmedas. Sus colores de cocción van desde el gris claro y el beige hasta el gris medio y el marrón. Los colores de la cocción se ven muy afectados por el tipo de cocción.
Las arcillas de gres tienen un factor de absorción de entre el 2 y el 5 por ciento, y suelen cocerse a temperaturas que oscilan entre los 2100 y los 2372 grados F (cono 3-cono 11). Las arcillas de gres se denominan «gres» porque las vasijas cocidas presentan características similares a las de la piedra (superficie dura y densa con color abigarrado). El gres se adhiere bien a sus esmaltes, y debe ser a prueba de fugas después de la cocción hasta la madurez. Es resistente e indulgente durante las fases de colada y cocción. El gres es una arcilla muy común para los alfareros de producción.
Los colores del gres cocido van desde el beige o el gris claro hasta el marrón o el gris oscuro. Debido a sus cualidades duras y ajustadas, esta arcilla es una excelente opción para aplicaciones funcionales como la vajilla. Cuanto más alta sea la temperatura de maduración de la arcilla de gres, más duradera y resistente al agua será la vajilla.
Arcillas de porcelana/caolín/bolas
Las arcillas de porcelana y caolín se utilizan para vajillas de alta calidad, incluido el equipo de laboratorio. Las arcillas de porcelana y caolín son prácticamente idénticas y se consideran las mejores arcillas disponibles para la fabricación de cerámica. También son las más caras. Son arcillas mayoritariamente silicatadas y resistentes a las altas temperaturas. Si quiere fabricar cerámica de alta calidad, este tipo de arcilla es el más adecuado. La cerámica será probablemente de color blanco o pálido, a menos que compre arcilla mezclada con óxido de hierro para hacerla más roja.
La porcelana, que se caracteriza por una tasa de absorción del 0 al 1 por ciento, es el producto de muchos cientos de años de desarrollo por parte de los primeros alfareros chinos. Su principal ingrediente es el caolín, también conocido como arcilla china. Por sí solo, el caolín tiene un punto de fusión de unos 3275 grados F, y es difícil de moldear debido a su baja plasticidad. Para conseguir el cuerpo de arcilla denso, duro, blanco y translúcido conocido como porcelana, el caolín se mezcla con otras arcillas para conseguir un alto grado de trabajabilidad y reducir la temperatura de cocción. Normalmente, la porcelana se cuece a temperaturas superiores a los 2.300 grados F (cono 9), pero puede formularse para su cocción a temperaturas tan bajas como los 1.900 grados F (cono 04*) añadiendo ingredientes inusuales.
Debido a que se compone de partículas tan diminutas, la porcelana ofrece unas cualidades óptimas de suavidad, y puede manipularse incluso cuando es extremadamente fina para conseguir formas translúcidas y delicadas. Sin embargo, es difícil de trabajar durante la fase de colada debido a su escasa plasticidad. Se agrieta y deforma fácilmente durante las etapas de secado y cocción, porque su densidad óptima no se alcanza hasta casi el punto de fusión de la arcilla.
Las arcillas de bola son muy plásticas y contienen pocas impurezas minerales. Alcanzan su dureza madura a unos 2340°F (1300°C). Cuando están húmedas son de color gris oscuro y cuando se cuecen son de color gris claro o beige claro. Las arcillas de bola tienen un grave inconveniente. No pueden utilizarse solas debido a su excesiva contracción durante el secado y la cocción. Sin embargo, son muy útiles cuando se añaden a otras arcillas para aumentar la trabajabilidad y la plasticidad.
Colores de la arcilla
Las arcillas vienen en colores blancos, blanquecinos y oscuros como la Terra Cotta. Las áreas que afectan a su decisión son el efecto del esmalte en la pieza acabada y el mantenimiento del estudio.
Efecto del esmalte
Tenemos varios azulejos de prueba utilizando el mismo esmalte en diferentes arcillas y algunos de los esmaltes, (en particular los esmaltes translúcidos), los resultados finales son muy diferentes. Asegúrese de probar las posibles arcillas con sus esmaltes antes de comprometerse con una gran cantidad de arcilla o esmalte
Mantenimiento del estudio
Los colores oscuros de la arcilla, en particular la Terra Cotta, ensucian mucho. Son mucho más difíciles de limpiar (suelo, herramientas, manos) y pueden manchar su ropa. Si elige más de una arcilla recuerde que tendrá que tener un contenedor de reciclaje para cada tipo y el tablero de cuñas no debe compartir la arcilla oscura y la clara para evitar la contaminación del color.
Aplicaciones de la mezcla de arcillas
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Si se utilizan dos tipos de arcilla en el mismo recipiente (no se recomienda), la tasa de contracción será en su mayoría diferente y podría producirse una separación durante el secado y/o el proceso de cocción. En nuestro caso, nos encontramos con un problema en el que queríamos utilizar engobe (lechada) como textura superficial decorativa, pero dado el nivel de grog en el tipo de gres que utilizamos, el efecto final era áspero y poco atractivo. Consideramos la posibilidad de fabricar o comprar barbotina de una arcilla diferente, pero la separación y las diferencias de color habrían sido un problema. Nuestra solución fue fabricar la barbotina (véase el enlace sobre cómo fabricar la barbotina) y tamizarla dos veces con un tamiz de 100 mallas. Esta solución ha funcionado perfectamente durante casi 15 años.
