Aktualności

   numer 06/2001

Większość ceramiki łazienkowej sprzedawanej w Polsce i w Europie jest szkliwiona na biało. Szacuje się, że biała ceramika sanitarna stanowi ponad 95 proc. wszystkich tego typu produktów. Jednak, jak wiadomo, biel bieli nierówna. O jej ostatecznym odcieniu decyduje przede wszystkim technologia szkliwienia.
Firma Sanitec Koło, polski producent wyrobów wyposażenia łazienek, wyraziła zgodę na porównanie białego koloru jej ceramiki z wyrobami innych producentów krajowych i zagranicznych. Specjaliści z Sanitecu opracowali technologię produkcji wyrobów białych o własnej, zdefiniowanej bieli. Jest to tzw. biel alpejska, określana też jako "biel ciepła" albo "biel miękka". Pojęcie takiej odmiany bieli funkcjonuje również na rynku europejskim (niem. alpin weiss, ang. white alpin).

TAJNIKI PRODUKCJI

Jednak zanim o samej bieli, warto przypomnieć technologię produkcji ceramiki sanitarnej. Produkowana jest ona z porcelany sanitarnej (vitreous china). Wyrób składa się z czerepu o grubości około 8,5 mm i pokrywającej go warstwy 500-600 mikrometrów szkliwa. Czerep wytwarzany jest ze składników mineralnych: kaolinu, szlachetnych glin wypalających się na kolor biały, czystego kwarcu i skalenia. Drobno zmielone (< 45 mikrometrów) składniki zmieszane z wodą wlewane są do gipsowych form. W ich wnętrzu powstaje czerep wyrobu ceramicznego. Parametry procesu, a w szczególności temperatura, wilgotność i ciśnienie są precyzyjnie kontrolowane.

Surowy odlew pokrywany jest szkliwem, przygotowywanym jako wodna zawiesina składników mineralnych i chemicznych o rozdrobnieniu < 15 mikrometrów. Warstwa szkliwa nakładana jest przez natrysk powietrzny, następnie wyroby wypalane są w piecu ceramicznym w temperaturze 1250 st. C. W wysokiej temperaturze, między czerepem i szkliwem zachodzi reakcja chemiczna, która powoduje, że po schłodzeniu tworzą monolityczną całość. Reakcja przebiega z udziałem fazy ciekłej, w piecu czerep "mięknie", a szkliwo topi się. Składniki dobierane są tak, aby czerep i szkliwo po wypaleniu posiadały zbliżony współczynnik rozszerzalności cieplnej (WRT). Właśnie to gwarantuje trwałość użytkową wyrobu. Czerep odpowiada za wytrzymałość mechaniczną i walory funkcjonalne (hydraulikę), szkliwo zaś nadaje cechy estetyczne i higieniczno-użytkowe.

SZATA ZE SZKLIWA

Szkliwo na wyrobie ceramicznym spełnia rolę "szaty" nadającej kolor i połysk. Poza tym spełnia dwa zasadnicze cele: uszczelnia i zabezpiecza powierzchnię wyrobu przed przesiąkaniem do czerepu wody i zanieczyszczeń a także nadaje gładkość powierzchni, umożliwiając łatwe utrzymanie jej w czystości.

Na wyrobach sanitarnych szkliwo nie jest przezroczyste, jest specjalnym rodzajem szkła i posiada wszystkie jego cechy. Stopione w piecu, po ostudzeniu, przechodzi z punktu widzenia termodynamiki w stan pośredni pomiędzy ciałem stałym a bezpostaciowym. Oznacza to, że ma budowę krystaliczną, ale nie uporządkowaną w przestrzeni. Jest też określane jako ciecz przechłodzona. Potocznie można powiedzieć, że jest to ciało stałe stopione i schłodzone tak szybko, że nie zdążyło wykrystalizować, albo też, że jest cieczą o tak dużej lepkości, iż zestaliło się przed wytworzeniem struktury krystalicznej. Surowcami do produkcji szkliwa są: piasek szklarski, skalenie, wapienie, talk, dolomit, biel cynkowa, krzemian cyrkonu. Wszystkie te składniki muszą być najwyższej jakości.

Szkliwo sanitarne posiada szereg cech decydujących o jego walorach użytkowych:

• doskonałą odporność chemiczną na kwasy i zasady,
• dużą twardość (ok. 7 st. M) gwarantującą odporność na zarysowanie i ścieranie,
• jest bardzo słabym przewodnikiem ciepła i izolatorem w normalnych warunkach użytkowania (dotyczy to całego wyrobu),
• specjalnie dobraną białość i gładkość powierzchni.

Odpowiednio dobrane surowce i technologia produkcji pozwalają na udzielenie gwarancji na wyroby ceramiczne. W Europie standardowy okres wynosi 5 lat. Oznacza to, że w tym czasie podczas normalnego użytkowania, wyrób nie zmieni swoich cech estetyczno-użytkowych (gładkość powierzchni, połysk, kolor). W rzeczywistości cechy te zachowane są znacznie dłużej.

OPTYKA SZKLIWA

Wrażenia barwy szkliwa, gładkości, połysku wywoływane są poprzez oddziaływanie światła na powierzchnię oświetloną. Szkliwo pokrywające przedmiot w różnym stopniu pochłania padające na nie odbite bądź rozproszone światło. W fizyce taki "ośrodek" nazywany jest ciałem nieprzezroczystym. Na powierzchni szkliwa światło ulega odbiciu. Jest to odbicie dyfuzyjne ze znacznym udziałem odbicia regularnego. Odbicie regularne dostarcza wrażeń gładkości i połysku. Na powierzchni takich ciał jak szkliwo ceramiczne (fizycznie dielektryk) następuje także zjawisko dyspersji światła. To fizyczne zjawisko jest w części odpowiedzialne za barwę. Światło o różnej długości fali ulega odbiciu pod różnym kątem (dyspersja - rozproszenie).

Szkliwo białe bez specjalnych dodatków zmienia w znaczący sposób swoją barwę przy różnych rodzajach oświetlenia. Kolor takiego szkliwa i wyrobu obserwowany pod różnymi kątami dostarcza odmiennych wrażeń tj. nierówności barwy na różnych ściankach wyrobu.

Białość szkliwa używanego przez większość europejskich producentów jest stabilizowana. Szkliwo ma taki skład, aby część światła białego z jego widzialnego zakresu była pochłaniana. Absorpcji ulega część światła niebieskiego, a przez to w świetle odbitym (odbieranym) przeważa tzw. ciepła biel. Ta biel jest stabilna w normalnych warunkach użytkowania - przy różnym, ale jednolitym rodzaju oświetlenia. Efekt ten jest uzyskiwany przez wprowadzenie do składu szkliwa specjalnej kompozycji pigmentów zawierających tzw. chromofory.

Szkliwo o bieli alpejskiej optycznie nie maskuje wad powierzchni i wymusza dużą gładkość podłoża. Nierówności powierzchni pokrytej tym odcieniem bieli uwidaczniają się intensywniej niż w szkliwach o bieli tzw. zimnej albo klinicznej. Dlatego złej jakości wyrobu nie da się ukryć, jest ona widoczna już przy pierwszym spojrzeniu.

POMIARY BIAŁOŚCI

Przyjęta obecnie w technice światowej metoda pomiaru barwy określa każdy kolor i jego odcień przez podanie współrzędnych L, a, b. Współrzędne a i b (dodatnie i ujemne) określają udział barw podstawowych (czerwona, niebieska, zielona i żółta), L natomiast określa jasność barwy (w zakresie od 0 do 100). Pomiar barwy jest w istocie próbą umiejscowienia danego koloru w przestrzennym układzie współrzędnych. W przecięciu współrzędnych umiejscowiony jest zazwyczaj wzorzec (teoretyczny, aparaturowy lub "ustanowiony") niekoniecznie odpowiadający współrzędnym a=0 i b=0.

Kolor (odcień) określany jest w postaci wielkości liczbowych, tabelarycznie lub na rysunku. Rysunek jest rzutem poziomym próbek na płaszczyznę a b. Oś L jest wyodrębniona jako oddzielna skala. Punkt 0 na osi L odnosi się do ciała doskonale czarnego, a wartość 100 do ciała doskonale białego. Są to pojęcia czysto fizyczne (teoretyczne). W rzeczywistości wielkości te nie są osiągalne w przyrodzie i technice.

W Instytucie Szkła i Ceramiki wykonano kontrolne pomiary białości szkliwa wyrobów Sanitec Koło oraz 4 innych firm krajowych i 4 zagranicznych z Europy. Pomiary w Instytucie wykonano aparatem Mini Scan Diffuse LAV firmy Hunter Lab przy obserwacji światła odbitego pod kątem 10 stopni. Takie ustawienie sprawia, że pomiar jest mniej wrażliwy na defekty szkliwa, a bardziej na ocenę barwy. Pomiar przeprowadzono w stosunku do wzorca białości (próbka "10") dołączonego do aparatu pomiarowego, a wyniki przedstawiono na rysunku 1. Warto tutaj dodać że kolor biały zgodny ze wzorcem aparaturowym nie jest stosowany; służy jedynie do cechowania aparatu, w praktyce powoduje deformację widzenia powierzchni wyrobu.

Próbka wyrobu Sanitec Koło oznaczona została numerem "1", producentów krajowych "2", "3", "4", "5", a firm zagranicznych z Europy "6", "7", "8", "9".

Na rysunku wyraźnie widać, że punkty oznaczające wyroby wszystkich firm zagranicznych z Europy, dwóch krajowych ("2", "3") i Sanitec Koło ("1") położone są obok siebie. Mieszczą się w zaznaczonym obszarze okręgu tolerancji, obszarze, w obrębie którego różnice w odcieniu białości nie są dostrzegane. Odcień białych szkliw tych firm, zlokalizowany jest tak jak biel Sanitecu, w obszarze "bieli alpejskiej". Oznacza to, że wzrokowo będzie to odczuwane jako ta sama białość. Dwie próbki wyrobów producentów krajowych z numerami "4" i "5" zaliczamy do bieli tzw. zimnej albo klinicznej.

"Biel alpejska" jest bielą powszechnie przyjętą w europejskiej produkcji wyrobów sanitarnych. Ta "ciepła biel" może współistnieć tylko z wyrobami bardzo dobrej jakości. Wymusza dużą gładkość powierzchni. Istotną cechą tego typu białości jest też to, że nie traci (nie wpada w szarość) swoich walorów przy różnym typie oświetlenia sztucznego (żarowe, jarzeniowe).

Biel zwana także "miękką" dobrze komponuje się z innymi wyrobami montowanymi w pomieszczeniach sanitarnych. Ten typ białości dominuje w produkcji wanien akrylowych, brodzików i płytek ceramicznych, których białość "łamana" jest przeważnie pastelowymi elementami dekoracji.

 

CZESŁAW FLIS

Autor jest kierownikiem Zakładów Badawczo-Produkcyjnych w Pruszkowie - Instytut Szkła i Ceramiki.