Регенерация обрезков и сухой глины

Стружка с обточки, обрезки пластов, неудачные цилиндры, шликер из ведра у круга, брикет, забытый на полке и высохший в камень. Всё это та же масса, только в неудобном состоянии. Необожжённую глину можно возвращать в работу сколько угодно раз. Разберём, почему сухие куски размокают лучше подвяленных, как довести шликер до рабочей влажности без пагмилла и с ним, чем опасен гипс в регенерате и как поправить массу, которая после переработки стала «короткой».

Сколько это стоит

Систематической статистики, какая доля массы уходит в обрезки, мы не нашли — есть отдельные примеры. Американская гончарка Мия Ри (Ceramics Monthly, 2018) покупает около 1360 кг новой глины в год и возвращает в работу 230–270 кг — примерно пятую часть того, что иначе ушло бы в мусор.

Деньги здесь не главный довод. По опыту керамистов на форуме Ceramic Arts Daily, вакуумная глиномялка, купленная ради экономии глины, окупается за 15–20 лет, а мастер, перерабатывающий около 10 тонн в год, формулирует так: «глина дешёвая, а моё время — нет». Ценность переработки в другом:

• порядок в мастерской и меньше отходов;
• возможность сразу смешать массу и выставить нужную жёсткость;
• сохранение тонкой фракции — той самой, которая даёт пластичность;
• шликер и обрезки нельзя сливать в канализацию: они забивают трубы и септики.

Почему сухое размокает, а подвяленное — нет

Тони Хансен (Digitalfire) называет этот процесс размоканием (slaking): полностью сухая глина в воде распадается сама. Брусок сухой глины в стакане воды начинает разрушаться секунд через десять, через пару минут осыпаются углы, а минут через двадцать от него остаётся горка на дне. Куски мельче сантиметра хорошо размокающих глин распадаются за минуты. Высокопластичные глины размокают дольше, и чем суше кусок, тем быстрее.

Механизм описан почвоведами. Вода быстро втягивается капиллярами в мелкие поры и сжимает запертый там воздух. Давление растёт, воздух вырывается и разрывает агрегат изнутри. Добавляется набухание самих глинистых частиц. У подвяленного, кожетвёрдого куска поры уже заполнены водой, сжимать нечего, а влажная поверхность сопротивляется проникновению воды. Lakeside Pottery проверяла это прямо: кожетвёрдый кусок в воде не распался, сухие вокруг него — да.

Не размокают и самотвердеющие «школьные» глины: в них есть ксантановая камедь, крахмал, полимеры или жидкое стекло. Обожжённый черепок — бисквит или глазурованный — не размокнет никогда: необратимые изменения в глине начинаются около 370 °C и завершаются к 900 °C. Его можно только размолоть в шамот.

Весь путь от обрезка до брикета

1. Сбор

Джонатан Каплан (Ceramic Arts Network) держит для обрезков мусорный бак на колёсах — полный бак тяжёл. Сверху — рама с сеткой: продавливание через неё дробит куски и ловит потерянные губки, стеки и особенно иглы. Воду из ведра для точения сливают через сетку по той же причине. Глину с пола у круга берут, только если в ней нет мусора; собирают совком и руками, а не веником.

Мокрые обрезки в мешках хранятся несколько недель, потом подсыхают даже в плёнке. Шликер стоит дольше, но со временем в нём заводятся бактерии и плесень.

2. Сушка и дробление

Крупные подвяленные куски сохнут до недели; ускоряют дело вентилятор, тепло, помещение с печью. Сухой брикет разбивают молотком с краёв, в очках. Мелкие куски впитывают воду быстрее и полнее. Правило из гида Университета Кентукки: если обрезок ещё режется струной, его можно класть в глиномялку вместе со шликером; если нет — сначала досушить полностью.

3. Замачивание

Сухие куски кладут в стоячую воду, а не в размешанный шликер: в шликере размокание идёт плохо. Lakeside заливает так, чтобы вода покрывала глину примерно на 2,5 см, и ждёт пару дней. Хансен для типичных гончарных глин, разбитых молотком, даёт меньше 30 минут. Крупный кусок размокнет быстрее, если подвесить его над дном, чтобы распавшаяся масса свободно осыпалась. Мешалка на этом этапе не нужна — работает вода. Мия Ри каждый день проверяет ведро и держит уровень жидкости чуть ниже уровня твёрдого.

4. Перемешивание и сито

Хансен советует мешать сразу большую партию мощной пропеллерной мешалкой до густого гладкого шликера: чем гуще шликер, тем меньше воды потом удалять, и его можно протереть через сито. По опыту керамистов, шликер протирают через сито 60 меш (около 0,25 мм) — это заодно отсеивает гипс и мусор. После этого шликеру дают отстояться день-два.

5. Обезвоживание

Самый доступный способ — гипсовая плита. По данным Digitalfire, свежий шликер на сухом гипсовом столе доходит до гончарной консистенции примерно за 30 минут, густой шликер из 5 кг сухой массы — примерно за час. Менее проницаемые и более пластичные глины отдают воду медленнее.

• Толщина слоя. Каплан — не больше 5 см, Lakeside — 5–8 см. Края заглаживают, чтобы не пересыхали, слой прокалывают для равномерной сушки, на ночь накрывают плёнкой. Снимают, когда пласт легко отходит от гипса.
• Что лучше впитывает (по Lakeside, от лучшего): гипсовая плита или клиновочный стол, гипсовые баты, бетонная плита. Цементная плита типа HardiBacker тоже работает, но хуже гипса. По опыту керамистов, годятся и терракотовые поддоны цветочных горшков.
• Чего не брать. Гипсокартон: он тонкий, бумажный слой отслаивается, на бумаге растёт грибок, а крошки гипса попадают в массу. Строительный «алебастр» медленно впитывает и крошится — для плит берут формовочный гипс.
• Мия Ри выкладывает шликер слоями вперемешку с небольшими гипсовыми плитками, отлитыми в формах для пирогов 23×30 см: шесть плиток на ведро около 18 кг. Через сутки глина годится для круга.
• Мешки. Хлопковые наволочки со шликером подвешивают над ведром. По опыту керамистов, брезентовые мешки сохнут на реечных стеллажах; в герметичных рамах ткань быстро зарастает плесенью.
• Сухое к мокрому. Плотно набитое ведро сухих обрезков «подсушивает» около трёх четвертей ведра шликера — по опыту керамистов, их удобно комбинировать.

Гипсовый стол со временем покрывается коркой растворимых солей из сырых глин, и вода уходит медленнее. Хансен снимает её шлифовальной сеткой с водой или рубанком: с плиты пятилетнего возраста он снял около 0,5 мм.

6. Промес и хранение

После гипса влажность в пласте неравномерна: её выравнивают клиновкой или глиномялкой. Lakeside хранит регенерат в прочных мешках примерно по 11 кг и подписывает массу на каждом мешке: крупные порции сохнут медленнее и хранятся дольше.

Гипс — главный враг регенерата

Гид Каплана формулирует жёстко: в переработку годится вся глина, кроме той, что касалась гипса или других загрязнителей. Механизм объясняет Дэйв Финкельнбург (Ceramics Monthly, 2020). Гипс — сульфат кальция. В обжиге частица гипса теряет воду, но остаётся сульфатом кальция. Потом она впитывает влагу из воздуха или воды, набухает и, если достаточно крупная, выбивает из черепка конусообразный кратер — тот же «дутик», что от извести.

• Какого размера опасно. Источники расходятся. Финкельнбург считает опасными частицы около 3 мм и крупнее, а гипсовую пыль — нет. Джефф Замек (Ceramic Industry) говорит уже о комочках крупнее 0,5 мм. Чем ближе частица к поверхности, тем меньшая способна выбить скол.
• Глазурь не спасает. Влага приходит через неглазурованную ножку, цек или саму глазурь — вопрос лишь во времени. Дефект может появиться через годы.
• Откуда берётся. Чаще всего — с клиновочных столов и бат: соскабливание, пузыри и рыхлый верхний слой плохо залитого гипса, изношенные формы. По опыту керамистов, регенерат, высушенный на старом гипсокартоне, дал дутики от частиц, которые невозможно было заметить при клиновке.

Профилактика: не скоблить гипс, натягивать холст на клиновочный стол, осматривать баты на мягкие места, держать «грязную» глину, касавшуюся гипса, отдельно и протирать шликер через сито. Хансен ставит на ведро вибросито — тогда, по его словам, загрязнение становится неважным.

Можно ли смешивать разные массы

Мнения расходятся. Хансен считает смешивание фарфора и каменной массы, белых и коричневых масс «не проблемой»: тип получаемой массы предсказуем, а партию потом проверяют. Шамотные массы он всё же собирает отдельно. Lakeside смешивает только глины с близкой температурой обжига и близкой усадкой. Гид Университета Кентукки для общих мастерских жёстче: смесь высоко- и низкотемпературных, белых и красных глин даёт плохие результаты, поэтому — раздельные ёмкости, плиты и вёдра, подписи на каждом этапе.

Разумный компромисс: смешивать внутри одного класса — каменные с каменными, легкоплавкие с легкоплавкими — и любую смешанную партию проверять пробой, как новую массу. Методика — в статье о протоколе испытания массы.

Регенерат «короткий»: почему и что делать

Хансен предупреждает: усадка и пластичность регенерата часто ниже, чем у исходной массы. Главная причина — потерянная тонкая фракция. При точении в воду и в поддон уходят преимущественно самые тонкие частицы, и если сливать эту воду, масса теряет то, что давало ей пластичность. Мия Ри поэтому возвращает в ведро всё, включая шликер из воды для точения.

Поправки по Хансену:

Бентонит удобнее всего вводить сухим: смешать с сухими дроблёными обрезками, потом замочить и перемешать. Чистая пластичная глина, по Хансену, требует 5–10 %, долго обезвоживается и делает массу липкой. По опыту керамистов, технологи производителей масс советуют не перебарщивать с бентонитом: растёт усадка и риск трещин.

Проверка исправленной партии у Хансена простая: выточить кружку, прилепить ручку и смотреть, нет ли трещин у ручки и дна при сушке; обжечь пробные плитки в горячей и холодной зонах печи.

Плесень и запах

Запах и чёрный налёт в ведре регенерата — работа бактерий и плесени. Рон Рой (Ceramics Monthly, 2003) считает, что они скорее улучшают массу: ручки прилипают прочнее, трещин меньше, пластичность выше. Хансен оценивает пользу вылёживания скромнее — важной только для очень непластичных масс вроде фарфора. Если запах мешает, Рой советует несколько капель разбавленного отбеливателя, и только при необходимости. Людям с аллергией на плесень лучше не работать с такой глиной, а всем остальным — работать в перчатках и не держать мокрый регенерат месяцами.

Глиномялка и вакуумный экструдер

Каплан замечает, что ручную регенерацию практикуют потому, что у многих нет машины, которая сделала бы её ненужной. По Хансену, малые глиномялки принимают почти всё, включая сухие обрезки, если добавить нужное количество воды, а вакуумная машина может работать даже от сухого порошка и воды. Лучше всего машина работает со смесью мокрого шликера и более сухих обрезков: одни сухие обрезки делают партию «короче».

Два ограничения, о которых Хансен пишет прямо:

• Слоистость. Масса после шнековой машины в той или иной мере расслоена. Для круга её коротко перезамешивают — об этом подробно в статье о воздухе в массе.
• Износ. Шамот и кварц заметно изнашивают шнек и корпус.

Для небольшой мастерской с одной массой Хансен считает гипсовый стол дешевле машины. Машина выигрывает там, где регенерата много, масс несколько и важны время и спина.

И о безопасности. Сухие обрезки, дробление и порошок — это пыль кремнезёма. Дробите в респираторе, убирайте влажной тряпкой и не сметайте сухую глину с пола веником: по опыту керамистов, пыль с немытого пола опаснее плесени в ведре.

Источники: Tony Hansen, Digitalfire — Slaking, Recycling Scrap Clay, Pugmill, Plaster Table, Making a Plaster Table, Slurry Mixing and Dewatering, Lime Popping, Plasticity; Jonathan Kaplan, «Recycling Clay» (Ceramic Arts Network, 2011); Mea Rhee, «Tips and Tools: Reclaiming Clay» (Ceramics Monthly, 2018); Dave Finkelnburg, «Techno File: Plaster Pop-Outs» (Ceramics Monthly, 2020); Jeff Zamek, «Lime Pop» (Ceramic Industry, 2009); Ron Roy, «Mold in Clay?» (Ceramics Monthly, 2003); Lakeside Pottery, «How to reconstitute / recycle bone dry old block of clay»; Jessica Evans, «Studio Guide: Recycling Clay» (University of Kentucky, 2021); Bill Jones, «All Mixed Up?» (Ceramic Arts Network, 2007); J. Fong, «Storing and Reclaiming Clay» (LibreTexts); K. Dormaar, C. Gleason, «Plaster and Plastic Storage Bins»; Victorian Resources Online, «Soil structure — slaking»; H. Zaher, J. Caron, B. Ouaki, Soil Sci. Soc. Am. J. 69 (2005); форум Ceramic Arts Daily — «Reclaiming large volumes of slop», «Pug mill alternatives», «Why is plaster the enemy of clay», «Mold in my clay», «The verdict on plaster in clay firing».