G) Gietklei

Wat is gietklei

Gietklei is een klei-water suspensie die gebruikt wordt in gietmoules.  De suspensie wordt in poreuze plaastermoules gegoten, deze zuigen het water uit de klei.  Na enige tijd (meestal ong. 20 min) wordt de gietklei uit de mal gegoten en blijft er een kleilaag aan de binnenzijde van de plaastermoule achter. Afhankelijk van de tijd dat men de gietklei in de moule laat kan men de dikte van de kleiwand, dus van het gegoten voorwerp, bepalen.  Het resultaat is een holle vorm die gedroogd en gebakken kan worden.

 

 

Het bereidden van gietklei

Voor een goede gietklei moet men een compromis zoeken tussen verschillende factoren.  Er moet een juist evenwicht gezocht worden tussen  de verschillende eigenschappen zoals vloeibaarheid, viscositeit en thixotropie (zie verklaring woorden in de volgende rubriek van de cursus).  Deze eigenschappen zijn mekaars tegengestelde daarom is het evenwicht eerder labiel.  Dus is het zeer belangrijk om de gegeven recepten zo accuraat mogelijk af te wegen en in de juiste volgorde toe te passen.

Het is altijd best om een nieuw recept eerst uit te testen, om een kleine hoeveelheid van de ingrediënten te mengen met water en een proefstaal te maken.  Zo kan men zien of de gebrande scherf wel geschikt is voor het beoogde gietwerk, en of het recept goed is.

De aanmaak van een gietklei gebeurt in verschillende stappen:

• Eerst worden de droge ingrediënten afgewogen.
• Het deflocculant (natriumcarbonaat of dolaflux) wordt apart afgewogen en met het afgemeten water gemengd.
• Dan pas wordt de vloeistof met de droge stoffen gemengd.
• Als laatste wordt het natriumsilicaat (of waterglas) toegevoegd, eerst de halve hoeveelheid.
• De gietklei wordt nu goed gemengd en moet een nacht ‘rusten’.
• De gietklei wordt gezeefd.
• De volgende dag wordt eerst de vloeibaarheid en thixotropie nagekeken alvorens de rest van het waterglas toe te voegen.
• De gietklei is nu klaar voor gebruik.

Verklaring van enkele termen.

Deflocculatie

Deflocculatie is het vloeibaarder maken van slibs door het meer verspreiden van de kleideeltjes.  Alle gietkleien zijn gedeflocculeerde slibs, ze hebben een hogere densiteit[1] dan een gewoon kleislib.  Hierdoor kunnen ze een hogere concentratie aan kleideeltjes bevatten terwijl ze toch vloeibaar genoeg blijven om te gieten.  De deflocculatie wordt bereikt door deflocculanten toe te voegen, dit zijn wateroplosbare alkaliën vb natriumcarbonaat (of soda), natriumsilicaat (of waterglas), dolaflux, ….  Deze wisselen hun ionen uit met die van de kleideeltjes zodat deze deeltjes alle een gelijke elektrostatische lading bekomen.

fig. 1a                                                fig. 1b                                                fig. 1c

Ieder kleideeltje heeft twee lagen, een negatief geladen kern en een positief geladen buitenlaag, zie fig. 1a en 1b.  De verschillende kleideeltjes gaan daardoor aan elkaar klitten, nl. de negatief geladen kern van het ene deeltje trekt de positief geladen rand van het andere deeltje aan, zie fig. 1c.  Een deflocculant wisselt dus ionen uit met de kleideeltjes zodanig dat deze elektrische ladingen verbroken worden.  In deze toestand stoten de kleideeltjes elkaar af, ze klitten niet meer samen.  Hoe dicht ze ook op elkaar zitten, ze zullen de neiging hebben om over elkaar te schuiven en contact te vermijden.  Aldus kan er een slib gemaakt worden met een hoge concentratie aan kleideeltjes en een kleine hoeveelheid water.

Deflocculant

Dit is een oplosbaar materiaal dat aan een kleisuspensie toegevoegd wordt om de vloeibaarheid te verhogen zonder het volume te veranderen.  Het deflocculant verhoogt de vloeibaarheid door de elektrostatische afstotingskracht van de kleideeltjes onderling te verhogen.  De kleideeltjes klitten niet meer samen,  ze glijden echter over elkaar zelfs als hun concentratie in de vloeistof groot is.  De deeltjes zijn verspreid, ze zijn in staat van deflocculatie, zie fig 2.

Fig. 2a flocculatie                                                      fig. 2b deflocculatie

Flocculatie

Flocculatie is het versterken van de natuurlijke aantrekkingskracht van de kleideeltjes, zodat er grotere vlokken ontstaan.  Dit verschijnsel valt het meest op bij de fijnste (of colloïdale) deeltjes van de klei, maar andere materialen kunnen eveneens dit effect vertonen wanneer de deeltjes klein genoeg zijn.

Flocculatie wordt in de keramiek gebruikt:

• om een fijne suspensie neer te slaan
• om een suspensie doorlaatbaarder te maken zodat ze sneller uitdroogt
• om een slib in te dikken voor gebruik op klei, en glazuur voor gebruik op een niet-poreuze scherf
• om een glazuursuspensie in te dikken zodanig dat de zwaardere mineralen in suspensie blijven

Flocculatie wordt bereikt door de elektrostatische ladingen van de deeltjes te verminderen zodat de gezamenlijke aantrekkingskracht de afstotingskracht overtreft.  Wanneer de afstotingskracht weggenomen wordt blijkt dat de extreem kleine deeltjes, van colloïdale grootte, dikwijls polariteit vertonen zoals magneten.  Ze zullen elkaar daarom aantrekken in een patroon dat het elektrische veld volgt.  Het meest belangrijke voorbeeld hiervan is het kleideeltje dat een plat hexagonaal kristal is.  De uiteinden van het kristal hebben een dominante negatieve lading.  Kleivlokken volgen daarom een elektrisch patroon zoals in fig. 3.  De structuur is gekend als kaartenhuis structuur.

Fig.3 Bij de kaartenhuis structuur is de waterdoorlaatbaarheid groot.

Viscositeit

De viscositeit is de taaiheid van een vloeistof veroorzaakt door de onderlinge aantrekkingskracht tussen de deeltjes en moleculen.  Het is de wrijvingskracht die aangrenzende deeltjes of moleculen op elkaar uitoefenen.  De meeteenheid voor viscositeit is de poise.

De term viscositeit kan aangewend worden bij gietklei, aangemaakte en gesmolten glazuur.  Viskeuze slibs zijn dik en weinig vloeibaar.  Meestal worden uitgesmolten glazuren beoordeeld in termen van viscositeit, slibs en glazuuroplossingen in termen van vloeibaarheid.

Vb.  een loopglazuur met een lage viscositeit zal een waarde hebben van ong. 1000 poise, een hard glazuur met hoge viscositeit zal een waarde hebben van ong. 100 000 poise (gebruiksgoed wordt best bedekt met een hard glazuur, dus een glazuur met een hoge viscositeit).

Vloeibaarheid

Vloeibaarheid is de eigenschap van een stof om te vloeien of zich vrij te bewegen zonder grote wrijvingskracht.  Het tegenovergestelde van vloeibaarheid is viscositeit.

Densiteit

Densiteit komt overeen met dichtheid.  De densiteit wordt berekend aan de hand van water. Men berekend de densiteit van een stof door na te gaan hoeveel maal zwaarder die substantie is dan hetzelfde volume aan water, bvb Terra Sigillata heeft meestal een densiteit van 1,2 dit wil zeggen dat één liter Terra Sigillata 1,2kg weegt.

Thixotropie

Thixotropie of de verandering van vloeibaarheid in de tijd, of de eigenschap van slibs om in vloeibaarheid te veranderen wanneer men ze enige tijd onaangeroerd laat staan.  Er treed dan een verhoging van de viscositeit op .  Dit is het resultaat van de gezamenlijke aantrekkingskracht van de deeltjes.  De thixotropie begint zich op te bouwen van zodra de suspensie in rust verkeert.   Men is geneigd water toe te voegen maar als men begint te roeren verkrijgt de suspensie zijn oorspronkelijke viscositeit.  Om een goede gietklei te bekomen moet er een evenwicht zijn tussen thixotropie en blijvende vloeibaarheid.

Thixotropie is een waardevolle eigenschap voor gietklei omdat de mogelijkheid ontstaat dat het nieuw gegoten voorwerp daardoor zijn vorm behoudt terwijl het nog nat in de moule bevindt.  Te hoge thixotropie zou dan weer veroorzaken dat de gietklei zich zet in de moule en dus niet uitgegoten kan worden.  Goede thixotropie in een gietklei wordt bekomen door een goede combinatie van deflocculanten.

De correctie van gietklei.

Aan de hand van de tabel hieronder kan je de gietklei aanpassen indien nodig.

 

EIGENSCHAP		CORRECTIE
VISCOSITEIT	THIXOTROPIE	DEFLOCCULANT	LITERGEWICHT
TE HOOG	TE HOOG	VERHOGEN	——
	GOED	——	VERLAGEN
	TE LAAG	VERLAGEN	VERLAGEN
GOED	TE HOOG	VERHOGEN	VERHOGEN
	GOED	——	——
	TE LAAG	VERLAGEN	VERLAGEN
TE LAAG	TE HOOG	VERHOGEN	VERHOGEN
	GOED	——	VERHOGEN
	TE LAAG	VERLAGEN	——

Fouten herkennen en corrigeren (met bovenstaand diagram)

• Viscositeit te hoog: moeilijkheden bij het gieten
• Viscositeit te laag: luchtbellen en neerslaan van grotere deeltjes
• Thixotropie te hoog: snelle aanzet van de scherf, dikke zachte wand die slecht droogt en moeilijkheden bij uitgieten
• Thixotropie te laag: trage aanzet van de scherf, dunne en broze scherf die te snel droogt en barsten vertoont

Voorbeeld:

De gietklei loopt vlot, als een lint, van de lepel maar bij het uitgieten van de moule is hij stug en weinig vloeibaar à de thixotropie is te hoog

Oplossing: Het deflocculant moet verhoogd worden, het litergewicht eventueel ook.  Het is best eerst enkele druppels deflocculant toe te voegen en terug een staal te gieten, is het resultaat nog steeds slecht dan het litergewicht verhogen en eventueel nog deflocculant toevoegen.

Probleemoplossing EKWC:

Probleem	Actie
Het aanzuigen in de mal verloopt snel.  Er is een verhoogde kans op het ontstaan van luchtbellen in de wand van de vorm.  Nadat de mal is leeggegoten droogt de vorm zeer traag.  De vorm vervormd gemakkelijk bij het uit de mal halen.	Meer deflocculant
Het aanzuigen in de mal verloopt traag.  Nadat de mal is leeggegoten droogt de gietklei heel snel (vervormingen en scheuren).  De vorm laat heel makkelijk los bij het uit de mal halen.	Meer gietkleipoeder
Nadat de mal is leeggegoten ontstaan slierten en verdikkingen aan de binnenkant van de vorm.	Meer water / minder deflocculant

Gietklei kan je kopen:

–          In vloeibare vorm in emmers.  Als de gietklei te weinig vloeibaar is voeg je er wat water aan toe of een aantal druppels waterglas.

–          In poedervorm die je vloeibaar maakt.

Gietklei kan je ook zelf maken

Recepten

Aardewerk gietklei

300g poederklei W0203150g ball klei Hymod At (P3352) 400g talk 150g kaolien	Deze droge ingrediënten apart afwegen.

3g natriumcarbonaat (soda) mengen met 574 ml water.

Vloeistof met droge stof mengen en de helft van 7 ml natriumsilicaat (waterglas) toevoegen (dus 3,5ml).  Nacht laten staan.  Gietklei controleren en eventueel rest van het waterglas met stukjes toevoegen.  Dan zeven, eerst door een grove zeef (bvb # 30) later door een fijnere zeef (# 60 is fijn genoeg).

à Maximumtemperatuur: 1100°C, witte scherf

Steengoed gietklei

300g poederklei W0203260g Blue Ball Clay 200g Kaolien 140g Siliciumoxide (kwarts) 97g Kaliveldspaat

Deze droge ingrediënten apart afwegen.

3g dolaflux mengen met 450ml water

Vloeistof met droge stof mengen en de helft van 4 ml natriumsilicaat (waterglas) toevoegen (dus 2ml).  Nacht laten staan.  Gietklei controleren en eventueel rest van het waterglas met stukjes toevoegen. Dan zeven, eerst door een grove zeef (bvb # 30) later door een fijnere zeef (# 60 is fijn genoeg).

à Maximumtemperatuur: 1300°C, licht beige scherf

Porselein gietklei

309,9 Kaliveldspaat240,9 Blue Ball Clay 393,4 Kaolien 9,3 Beenderas 43,9 Siliciumoxide (kwarts)

Deze droge ingrediënten apart afwegen

3g dolaflux mengen met 452ml water

Vloeistof met droge stof mengen en de helft van 2 ml natriumsilicaat (waterglas) toevoegen (dus 1ml).  Nacht laten staan.  Gietklei controleren en eventueel rest van het waterglas met stukjes toevoegen.  Dan zeven, eerst door een grove zeef (bvb # 30) later door een fijnere zeef (# 60 is fijn genoeg)..

.

à Maximumtemperatuur: 1300°C, witte scherf

Het principe van gietklei.

Je giet de gietklei in je moule.  De gips zuigt water uit de gietklei waardoor een kleiafzetting langs de binnenkant van de moule ontstaat.  Naargelang de dikte van de wand en de grote van het af te gieten object laat je de moule met gietklei 5 tot 40 minuten of langer staan.  Giet af en toe wat gietklei bij, want de gietklei zakt omdat de gips water aan de klei onttrekt.

Daarna giet je alles uit en laat je de klei verder uitdruipen.  Laat de klei in de moule verder opstijven tot de vorm uit de moule kan.

Je kan aan je moule ook een gietgat voorzien.  Zo moet je niet telkens gietklei bijgieten als die zakt onder de rand van de moule.  De gietrand uit gips is makkelijk te verwijderen als de gietklei wat is opgesteven na het uitgieten.  De overtollige gietklei van de gietrand kan je mooi afsnijden met mes of plamuurmes als de gietklei lederhard is.

(Tekening moule met gietrand.)

Het uitgieten van de gietklei uit de moule (zonder gietrand).

Als je de gietklei uit de moule hebt gegoten laat je de moule zo schuin staan zodat de laatste gietklei er ook kan uitdruppen.