KERAAMISET MATERIAALIT JA LASIT

1. KERAMIIKKA

SAVEN ALKUPERÄ
Savi on syntynyt jääkauden aikana, kun kalliot ja kivet rapautuivat hienoksi jauheeksi ja siten muodostivat tiiviitä sedimenttikerrostumia. Myös jäätiköiden sulamisjoet muodostivat suuria savikerrostumia, jotka ovat muodostuneet maaperään ympäri maailman. Näin ollen voidaan ajatella, että savi ei ole uusiutuva luonnonvara. Kuitenkin eroosiot, vesimassat ja maaperän liikkuminen aiheuttavat uusia sedimenttikerrostumia koko ajan. Näitä kerrostumia ovat muun muassa pelloilta ja ojien pientareilta saatava savi.

Savea kaivetaan maasta esiin tai saven eri raaka-aineita suihkutetaan veden avulla kovalla paineella kaivoksen seinämästä lietteeksi, joka sitten juoksutetaan omiin isoihin altaisiin. Liete kuivataan sekä käsitellään ja toimitetaan eteenpäin. Raaka-aineiden kaivaminen maasta rumentaa ja muuttaa maisemaa. Kaivaus saattaa olla halkaisijaltaan kilometrinkin mittainen ja sijaita esimerkiksi kansallispuiston laitamilla (Etelä-Englanti, Devon, Dartmoorin kansallispuisto). Myös lietealtaat ovat laajoja alueita ja kuivaustornit kymmenien metrien korkuisia rakennuksia.

Valtaosa savimassoista valmistetaan erilaisia raaka-aineita sekoittamalla. Näitä raaka-aineita ovat pallosavi, kaoliini, kvartsi ja maasälpä sekä shamotti eli savisiru. Kotimaisia keramiikan raaka-aineita on saatavilla vain muutamia, kuten (kali)maasälpä, kvartsi, wollastoniitti, liitu, kobolttioksidi- ja karbonaatti, vuolukivijauhe ja muut kivenhionnassa syntyneet mineraalijauheet.

Sellaista savea kuin Suomen maaperässä on, ei ole missään muualla maailmassa saatavilla. Tällä savella on omat erityispiirteensä ja värinsä. Suomalaista punasavea ei sekoiteta raaka-aineista vaan se puhdistetaan ja myydään sellaisenaan käytettäväksi. Se on niin sanottua matalanpolton savea, toisin sanoen sen maksimi polttolämpötila on n.1040 astetta. Suomen maaperästä ei löydy kivitavara savea, eli korkeapolttoista vaaleaa savimassaa. Tämän tyyppiset massat tuodaan useimmiten Englannista tai Saksasta. On olemassa myös mustia ja erilaisia punaisia massoja. Massoja voi värjätä myös oksideilla tai pigmenteillä.

KIPSIMUOTIT
Saviesineen valmistamista varten käytössä voi olla kipsimuotteja. Kipsi ei aiheuta periaatteessa minkäänlaista tuhoa luonnossa. Kun kipsi on valettu, se ei sen jälkeen enää muutu, näin ongelma onkin lähinnä esteettinen. Kipsi kuluu kymmenien vuosien aikana vain vähän. Esinettä suunniteltaessa kannattaakin pohtia tekotapa tarkkaan.

KORISTELU
Saviesineiden koristelua varten on olemassa korkeita lämpötiloja kestäviä väripigmenttejä ja -oksideja sekä lasitteita. Väriaineet ovat suurimmaksi osaksi lähtöisin kivistä ja kallioista, ne ovat mineraaleja, uusiutumattomia luonnonvaroja. Teollisuudessa näitä väriaineita valmistetaan juuri keraamista teollisuutta varten. Tarkemmin sanottuna metallien oksidit ja muut metalliyhdisteet, teollisuusväripigmentit ovat keramiikassa käytettäviä värejä tuovia aineita. Useimmat näistä väreistä on ongelmajätettä. Onneksi keraamisessa teollisuudesta sekä yksityisyrittäjien keskuudessa lyijy ja sen johdannaiset, jotka ovat ensimmäisen luokan myrkkyjä, ovat poistuneet suurimmaksi osaksi käytöstä. Lisäksi nämä ovat kiellettyjä aineita. Tällä hetkellä käytössä kuitenkin vielä on myrkyllisiä aineita, kuten nikkeli, kromi ja kadmium. Suurin osa käytettävistä väriaineista muuttuu ongelmajätteeksi, kun ne eivät enää ole käyttökelpoisia. Ne pitää toimittaa ongelmajätelaitokselle hävitettäväksi. Osa keramiikan väriaineista on maavärejä, jotka eivät ole haitallisia. Maavärit antavat usein ruskeita tai punertavia sävyjä. Pigmentit ovat aina haitattomampia kuin oksidit. Keraamisen esineeseen voidaan tehdä myös erilaisia siirtokuvia, jossa käytössä on tietynlaiset paperit, joille kuva painetaan sekä erilaiset aineet, joilla kuva siirretään esineeseen.

LASITTEET
Kiiltävän tai matan sekä vedenpitävän kerroksen keraamisen esineen pinnalle muodostaa lasite, joka koostuu pääosin kvartsista, kaoliinista, maasälvästä, liidusta, dolomiitista, talkista, sinkkioksidista ja erilaisista sulatteista (friteistä) ja väriä antavista aineita, kuten oksideista ja karbonaateista. Lasitetta valittaessa huomionarvoisia asioita ovat lasitteen mekaaninen ja kemiallinen kestävyys sekä myrkyllisyys/myrkyttömyys että ulkonäkö.

POLTTO
Savi muuttuu keramiikaksi kun se poltetaan tarpeeksi korkeassa lämpötilassa (525 C). Tällöin tapahtuu keraaminen muutos, eikä esine palaa enää alkuperäiseen olotilaansa, saveksi. Jotta keraamisista tuotteista saataisiin riittävän kestäviä, käyttöön tarkoitetut esineet poltetaan noin 1200 asteiseen lämpötilaan. Jokaisella savimassalla on omanlainen massan koostumus, joka sanelee valmiin esineen käyttötarkoituksen, kulutuskestävyyden ja huokoisuuden.

Usein esineiden polttamisessa käytetään kahden polton tapaa. Ensimmäisessä poltossa esine raakapoltetaan noin 900 asteeseen ja tämän jälkeen koristellaan tai lasitetaan. Lasituspoltto kiinnittää lasitteen ja koristelun esineeseen. Suositeltavempaa on kuitenkin tehdä kertapoltto, joka säästää energiaa, uunia ja usein myös tekijän aikaa.

Keramiikan polttouuneissa käytetään yleensä kaasua, sähköä ja pienemmissä tuotannoissa, joissa halutaan erityisleima esineisiin käytetään puuta. Keramiikkaa poltettaessa esineistä palaa pois rikkiyhdisteitä, klooria, fluoria ja häkää sekä kaasuuntuneita metalliyhdisteitä, jotka ovat haitallisia sekä ihmiselle, että jossain määrin myös luonnolle.

KERAMIIKKA
Kun savi on poltettu keramiikaksi, eikä se enää palaa alkuperäiseen asuunsa ja näin ollen tuotteen elinkaaren loppusuora eli tuotteen hävittäminen muuttuu ongelmaksi. Kun elinkaari on kuljettu loppuun, esimerkiksi esineen hajottua pieniin osiin, niin ettei se ole enää korjattavissa, on sirujen viimeinen leposija usein kaatopaikka. Keramiikkaa ei osata kierrättää, eikä sitä kerätä yhteen. Jossain määrin muutama iso tehdas käyttää hajonneet tai vioittuneet esineensä uudelleen murskaamalla ne pieniksi siruiksi tulen kestävien materiaalien täyteaineeksi tarkoituksenaan lujittaa massaa.

Keramiikka johtaa huonosti lämpöä, joten sitä suositaan eristeenä, kuten tiilinä. Sähkönjohtokyky on hyvin pientä. Keraaminen esine ei sinänsä muutu ajan myötä, mutta saattaa murtua liian jännityksen seurauksena. Rapautuminen on luonnollista kymmenien vuosien kuluttua auringon, sateen ja saasteiden vaikutuksessa riippuen käytetystä savimassasta sekä polttolämpötiloista että koristelusta. Pikkuhiljaa rapautumisen myötä keraamiset sirut muuttuvat yhä pienimmiksi ja palaavat takaisin maaperään, mutta ei koskaan samanlaisena kuin ennen polttamista.

Keraamikon yksi suurimmista haasteista onkin kehitellä sellaisia savimassoja, värejä ja lasitteita jotka ovat täysin myrkyttömiä, eivätkä aiheuta vaaraa kuluttajalle, luonnolle, eikä tekijälle itselleen. Lisäksi huomioon tulee ottaa esteettiset ja ekonomiset sekä ekologiset arvot, sekä tuotteen elinkaaren loppu eli hävittämisen tuomat ongelmat.

Keraamisia materiaaleja ovat myös lasi, lasikeraamit, sementti ja betoni.

2. LASI

Lasi on pääsosin hiekkaa, kvartsia, alkaleja esimerkiksi soodaa tai potaskaa ja kalkkia. Lasin värjäämiseen tarvitaan värejä, jotka saattavat sisältää epäpuhtauksia.

Lasin raaka-aineiden louhiminen ja kuljettaminen luovat suurimmat ympäristöhaitat.

Lasia voidaan koristella myös lukuisilla muilla tavoilla, esimerkiksi pintakoristelua voidaan tehdä piirtämällä erilaisin piirtimin, värein, kuvin ja koristein. Emalikoristelu tehdään uunissa sulattamalla koristelu esineeseen kiinni. Hieman vaativampia ja kestävempiä vaihtoehtoja ovat hiekkapuhallus, jossa käytetään grafiittia sekä poraus ja leikkaus timattiterällä. Grafiitti on hiilen yksi olomuoto ja sitä louhitaan sellaisenaan luonnosta. Timattiterällä voidaan myös kaivertaa. Hiominen on yksi tavallisimmista koristelutavoista. Tarpeen mukaan hiottu kohta voidaan jättää mataksi tai kiiltäväksi. Etsauksessa käytetään fluorivetyhappoa, joilloin saadaan aikaiseksi himmeitä kohtia. Fluorivetyhappo on syövyttävä aine, joka on myös erittäin haitallista hengitettynä. Ympäristölle sillä ei ole todettu olevan vaaraa.

Lasin valmistaminen kuluttaa suuria määriä energiaa. Lasin sulattaminen erityisessä uunissa (yli 1000 astetta) ja lasin sulana pitäminen vaativat energiaa. Ennen kuin lasiesine on valmis, se jäähdytetään sille tarkoitetussa jännitteitä poistavassa uunissa jopa päiviä, ja koristellaan erilaisin laittein ja välinein.

Lasiesine voidaan tehdä poskin puhaltamalla vapaasti tai muottiin prässäämällä. Muotit tehdään usein grafiitin ja kipsin seoksesta. Myös puisia, märkiä muotteja käytetään. Puu on näistä ympäristöystävällisin vaihtoehto.

Lasia kerätään talteen hyötykäyttöä varten. Pantilliset pullot palaavat takaisin panimoille ja alkoholijuomatehtaille. Kertapullot, purkit ja muut säilyttimet lajitellaan ja murskataan. Murska käytetään lasivillan materiaalina sekä uusien säilyttimien valmistamiseen. 20% uusien pakkausten valmistamisesta on kierrätyslasia. Ja lasivillassa tämä osuus on 60-80%. Osa lasista joutuu sekajätteen mukana kaatopaikalle. Käytännössä lasia voi kierrättää ikuisesti.

Kierrätetyn lasin sulamislämpötila on huomattavasti alhaisempi kuin käsittelemättömän lasin, joten lasin sulattaminen keramiikan polttouunissa onnistuu tiettyjen kaavojen ja välineiden mukaan.