Wie z’n eigen glazuur recepten maakt, gebruikt glazuur grondstoffen met gebakken lucht… of “LOI” in het Engels. Soms wordt deze LOI vooraf uit de grondstof verwijderd door het te “calcineren”. Maar wat is dat precies en waarom doen keramisten dat?

Met gebakken lucht bedoel ik (dit keer) niet alle onzin die opgeblazen types in de ether spuien. Daar ga ik het vast nog een ander keertje over hebben, maar dit keer wil ik het hebben over “Loss On Ignition” of kortweg LOI. Met andere woorden het (laten) vervliegen van stoffen door het intens verhitten ervan: calcineren.

Laat ik het uitleggen met behulp van de glazuur grondstof kaolin en een oven die we op 750 ⁰C gaan stoken. Tijd voor een experiment!

Wat is kaolin voor een glazuur grondstof?

Kaolin is een zuivere klei, een belangrijk bestanddeel van porselein klei, het wordt daarom ook wel “China Clay” genoemd. In de VS wordt het verkocht onder de merk naam EPK. Maar de kaolin die ik gebruik wordt gedolven in Tsjechië en wordt onder de naam “Kaolien” (Zettliz Ia) o.a. verkocht bij Keramikos.

De precieze analyse verschilt per mijn en kan (iets) wijzigen in de tijd, maar theoretisch is kaolin het zuivere mineraal kaoliniet; met de chemische formule Al₂Si₂O₅(OH)₄. Voor keramisten wordt het meestal geschreven als 2SiO₂.Al₂O₃.2H₂O.

Chemisch gezien bestaat kaolin dus uit 2 moleculen SiO₂ (silicium-oxide of kwarts genoemd), 1 molecuul Al₂O₃ (aluminiumoxide) en 2 moleculen H₂O (water).

In glazuren wordt deze grondstof gebruikt om Al₂O₃ in te voeren in het glazuur. De SiO₂ krijg je er noodgedwongen bij (en als je meer nodig hebt in het glazuur voer je dat in met de grondstof kwarts, dat alleen SiO₂ bevat).

Maar wat gebeurd er met het water (H₂O)?

Calcineren: vervliegen door verhitting

Het chemisch gebonden water “verdwijnt” met het stoken, zo tussen 450 – 600 ⁰C (842-1112 F). Uiteraard verdwijnt het water niet, maar vervliegt als waterdamp uit de kaolin (en de oven). Dat verhitten van een grondstof noemen we calcineren. Door het uitdrijven van dit chemisch gebonden water wordt de grondstof lichter. Dit gewichtsverlies drukken we uit in een percentage “LOI”.

Dat gewichtsverlies kan je theoretisch berekenen als je de mol massa weet van de moleculen in de grondstof. In dit geval:

• Kaolin: 2SiO₂.Al₂O₃.2H₂0=258,16 gram per mol (g/mol = mol massa)
• Zonder (chemisch gebonden) water: 222,13 g/mol
• LOI=(258,16 – 222,13)/258,16 = 13,96%

Dan is het daarna weer een paar miljoen jaar wachten totdat het water zich weer heeft verbonden met de aluminium en kwarts tot kaolin…

Theorie vs Praktijk: een experiment

Oké dus theoretisch zal de kaolin 13,96% lichter worden als je het verhit boven de 600 ⁰C…. Nou dat gaan we even proberen!

In de praktijk verhit je kaolin op ca. 750-800 ⁰C om het te calcineren, dan weet je zeker dat al het chemisch gebonden water is verwijderd. Op een hogere temperatuur verhitten kan ook, maar niet te hoog omdat het dan moeilijker oplost/smelt in het glazuur op een lagere temperatuur dan de temperatuur waarop het is gecalcineerd. En je wilt zeker lager stoken dan de smelttemperatuur van de grondstof, want dan hou je geen poeder over, maar een gesmolten klomp.

Om mijn kaolin te testen heb ik 100 gram (100,01 gram om precies te zijn) in een afgesloten container geplaatst. Vervolgens heb ik dit gestookt op 748 ⁰C (conform PTC ring). En daarna weer gewogen.

Wat bleek: de LOI van de kaolin die ik gebruik is 10,6%, dus 3,4 procentpunt lager dan volgens de theorie. Hoe kan dat nou weer?

In tegenstelling tot “theoretische kaolin” is “echte kaolin” uit de grond niet 100% zuiver. Volgens de datasheet van de leverancier is de LOI ca. 10% (analyse uit 2010) tot 12,8 (analyse 2021). Kortom mijn test wordt bevestigd door de datasheets van de leverancier.

Waarom is LOI van belang?

Als je glazuur grondstoffen stookt heb je te maken met LOI. Dat kan water zijn, zoals bij kaolin, maar ook koolstof (CO₂), zwavel (SO₂) etc. Alle stoffen die niet tegen de de hoge temperaturen in de keramiek oven kunnen. Daar hoef je niets voor te doen, bij het stoken verdwijnen die helemaal vanzelf… nou ja als je voldoende ventileert in je ovenruimte…

Maar dat is niet waarom het goed is om te weten hoeveel je grondstoffen aan gewicht verliezen tijdens de stook. Als je je eigen glazuren samenstelt, bereken je de Segerformule (UMF) om de eigenschappen van het glazuur te voorspellen. Als je geen rekening houdt met de LOI, wordt je berekening onnauwkeurig.

Geen nood, er zijn veel sites waar de samenstelling van de grondstoffen inclusief LOI staan vermeld, zoals bijvoorbeeld glazy.org.

Ook de leverancier van jouw glazuur grondstoffen kan je vertellen wat de samenstelling is, inclusief de LOI. Vervolgens kan je dat opvoeren in de software die jij gebruikt voor de berekening van de Segerformule (UMF).

Mocht je niets kunnen vinden dan kan je altijd zelf testen! Want glazuur theorie is geweldig, maar het moet in de de praktijk worden bewezen.

(Oh ja, waarom we glazuur grondstoffen willen calcineren? Dat is voer voor een volgend blog)

Literatuur verwijzingen

• Debasish Sarkar, “Ceramic Processing Industrial Practices”, 2019 (p. 215-246)
• Salmang Scholze, “Keramik” 7 Auflage 2006 (p. 267-278)

About Post Author

Daniel Bende

Ontwerpt en creëert onder de handelsnaam DFB-keramiek handgedraaid figuratief steengoed keramiek.

See author's posts