從基本原理認識釉藥
釉藥由什麼組成、窯如何將其變成玻璃,以及您會在釉方、原料包裝袋或測溫錐對照表上遇到的每個詞,都有說明。
釉藥是什麼
釉藥是熔合在陶器上的一層薄薄的玻璃。開放的釉方資料庫 Glazy 稱釉藥是「一種經過調整的玻璃配方,能在特定溫度下熔化並熔合到黏土上」。釉藥以粉末層的形式上到作品上,在窯中熔化成玻璃質的釉層,封住黏土,讓作品比較不容易滲漏、染色或磨損。燒到最高溫時,熔融的釉也會與黏土起反應,常在兩者之間形成一層,把釉牢牢固定住。在陶器上,釉是獨立的一層,蓋在表面;在炻器上,釉則熔入坯體。
釉方列出的是原料,例如長石、碳酸鈣和高嶺土。在窯中,每種原料有一部分會以氣體(水或二氧化碳)的形式離開,其餘的變成氧化物:元素與氧的化合物,例如二氧化矽(SiO₂)或氧化鈣(CaO)。燒成後的玻璃由氧化物組成,所以陶藝家用氧化物來描述一種釉。每種氧化物擔任三種角色之一。
- 二氧化矽(SiO₂)是玻璃形成劑:構成玻璃本身。純二氧化矽的熔化溫度超過 1700 °C (3100 °F),遠比陶藝窯的溫度高,而二氧化矽含量高的釉一般比較耐久。
- 助熔劑把熔點降到窯能達到的溫度。鹼金屬(寫作 R₂O)指鈉、鉀、鋰的氧化物(Na₂O、K₂O、Li₂O);從 Orton 06 號測溫錐起,一路到中溫和高溫都有作用。鹼土金屬(寫作 RO)指鈣、鎂、鋇、鍶的氧化物(CaO、MgO、BaO、SrO),氧化鋅(ZnO)也歸在同一類;這些氧化物在 5 號到 10 號測溫錐之間效果最好。R 代表同一族中的任何一種金屬。
- 氧化鋁(Al₂O₃)是安定劑。氧化鋁讓熔融的釉變得更黏稠,所以能留在直立的器壁上,並增加硬度與耐久性。Glazy 提醒:氧化鋁太少時,「您的釉可能會往下流;太多則會使熔融的釉變得黏稠,變成霧面」。氧化鋁主要來自黏土和長石。
硼(B₂O₃)的歸類並不明確。化學家把硼歸為玻璃形成劑,但在陶藝窯的溫度下硼是助熔劑,陶藝家也把硼當助熔劑。硼在 5–6 號測溫錐時很關鍵,高溫燒成則不需要。(測溫錐是陶藝家為燒窯命名的方式,下文會說明。)
可以這樣記:二氧化矽是玻璃,助熔劑讓玻璃能在您的窯達得到的溫度熔化,氧化鋁使釉變稠,留在您上釉的位置。
黏土、塗層與兩次燒成
坯體
坯體是作品所用的黏土。主要有三種。
- 陶器:低溫坯體,約 Orton 06–02 號測溫錐,仍有孔隙。常為紅色或米黃色,需要上釉才能盛水。
- 炻器:中溫到高溫坯體,約 Orton 5–10 號測溫錐,會玻化或接近玻化。
- 瓷器:白色的高溫坯體,富含高嶺土,常有透光性。
玻化的表示像玻璃一樣、不吸水;玻化則是坯體在燒成中變成這樣的過程。英國的陶藝家常改用溫度來劃分:炻器燒到超過 1200 °C (2192 °F),陶器則低於這個溫度。中溫的 5–6 號測溫錐,正好落在這條線的兩側。
塗層與乾燥
泥漿是懸浮在水中的黏土,用於注漿、接合或裝飾。化妝土是類似泥漿的塗層,常帶顏色,含較多非黏土的原料。釉下彩是有顏色的化妝土或氧化物裝飾,通常上面會蓋一層透明釉。
未燒的作品稱為生坯(各資料對這個詞是指所有未燒的作品,還是只指乾燥的作品,說法不一)。變乾時,黏土會先成為半乾,變硬但仍略帶濕氣,是修坯和安裝把手的階段;再成為全乾,已沒有自由水,非常脆弱,可以入窯燒了。
兩次燒成
第一次、溫度較低的燒成是素燒(英國稱 biscuit),通常為 Orton 08–04 號測溫錐(最常見的是 06–04 號),約 942–1063 °C (1728–1945 °F)。素燒讓作品結實,但仍有孔隙。釉藥參考網站 Digitalfire 建議孔隙率一般要超過 15%,這樣素燒坯上釉時才會把釉裡的水吸走。低溫素燒(08–06 號)孔隙較多;高溫素燒(常為 04 號)較堅固,但較不容易吸附釉。
| 素燒坯狀態 | 結果 |
|---|---|
| 燒成不足,吸水性很強 | 釉上得太厚,接著裂開、縮釉 |
| 過燒,質地緻密 | 浸釉和乾燥需要更久 |
| 燒得更熱,或在最高溫持溫更久 | 更多氣體在此時燒掉,之後從釉中冒出的氣泡就比較少 |
英國供應商 Potclays 把素燒(biscuit)說成燒到約 1000 °C (1832 °F),約為 06 號測溫錐。綜合這些資料,我們建議第一次素燒用 06–04 號測溫錐:以 Orton 的中速升溫,溫度為 998–1063 °C (1828–1945 °F)。
釉燒(英國的陶藝家可能說 glost 燒成)會讓釉熔化,炻器則同時把坯土燒熟。一次燒成是在未燒的作品上釉後只燒一次。Digitalfire 報告過一個生產案例:生坯施釉的作品,口緣一直縮釉,加了一次素燒才解決,所以請先採用兩次燒成。基本燒窯提供了兩者的燒成曲線。
測溫錐與熱功
陶藝家以測溫錐來稱呼一次燒窯:測溫錐是一種細長的陶瓷小角錐,受到一定的熱就會彎倒。製造測溫錐的 Orton 是這麼說的:「測溫錐量的不只是溫度。測溫錐量的是熱功,也就是時間與溫度合起來的效果。」
熱功正是原因:釉藥、黏土和測溫錐,都不只對溫度多高有反應,也對受熱多久有反應。燒得慢,測溫錐在較低的溫度就彎倒;燒得快,則要在較高的溫度。Orton 的對照表指出,燒窯尾段每小時升溫 15 °C (27 °F) 時,Orton 6 號測溫錐在 1185 °C (2165 °F) 彎倒;每小時 60 °C (108 °F) 時,在 1222 °C (2232 °F) 彎倒;每小時 150 °C (270 °F) 時,在 1243 °C (2269 °F) 彎倒;這個升溫速率是燒窯最後 100 °C (180 °F) 的速率。測溫錐的尖端彎倒 90° 時,就算燒到了,Orton 稱之為 5 點鐘位置。
測溫錐的號數從 022 到 42。前面有零的是溫度較低的系列,號數愈大,溫度愈低:06 號比 04 號溫度低,01 號比 1 號溫度低。
| 範圍 | 測溫錐 | °F | °C | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| 低溫 | 06–04 | 1,828–1,945 | 998–1,063 | 陶器用的釉藥;素燒 |
| 中溫 | 5–6 | 2,167–2,232 | 1,186–1,222 | 炻器與瓷器 |
| 高溫 | 9–10 | 2,300–2,345 | 1,260–1,285 | 炻器與瓷器 |
請以測溫錐來命名並設定您的燒窯,並把溫度視為近似值。放在棚板上作品之間的見證錐,或一組三支的測溫錐(指示錐、目標錐和保護錐),能顯示作品實際受到的熱功。
各處公布的溫度不盡相同。Glazy 把高溫(9–11 號測溫錐)說成約 1280–1310 °C (2336–2390 °F),與 Orton 的「快」欄相符;Digitalfire 則報告,多數窯燒到 6 號測溫錐約在 1204 °C (2200 °F)。我們的建議:採用 Orton 中速的數值,如同本指南,以測溫錐設定程式,再用見證錐來定案。
在北美以外,供應商常給的是 °C,而不是測溫錐號。現代的測溫錐由 Hermann Seger 發展出來,1886 年首次在柏林使用;英國也曾有自己的 Staffordshire 測溫錐。其號數不應假定與 Orton 相同,我們也沒有找到可以換算的對照表。基本燒窯對測溫錐有更詳細的說明。
從釉方到塞格式
釉方列出各種原料的重量,通常調整到基礎部分合計為 100。添加物(呈色劑、乳濁劑和懸浮劑)加在 100 之外,通常以基礎的百分比表示。為了看出釉藥的組成,陶藝家會把釉方換算成塞格式(UMF,英文又稱 Seger formula,得名自最早使用其三欄排列的 Hermann Seger)。
| 步驟 | 發生什麼事 | 範例中 |
|---|---|---|
| 1. 釉方 | 各原料的重量,調整到合計為 100 | 長石 40%,另有其他原料 |
| 2. 氧化物分析 | 如同營養標示:把各原料的氧化物以重量百分比加總,並捨去氣體 | 這種長石含 64.8% 的二氧化矽,所以其中的 40% 帶來 25.9% SiO₂。燒成後的釉是 67.4% SiO₂、12.6% Al₂O₃、7.5% K₂O、12.5% CaO |
| 3. 莫耳數 | 重量換成莫耳,即分子的數量,因為「公克可能造成誤導,因為有些氧化物比其他的重」 | 60.1 g 的 SiO₂ 是一莫耳,所以 67.4 g 約是 1.12 莫耳 |
| 4. 塞格式 | 全部除以助熔劑的合計,使助熔劑合計為 1 | 助熔劑合計 0.303;相除後得到 K₂O 0.26、CaO 0.74、Al₂O₃ 0.41、SiO₂ 3.70 |
Glazecalc 的配方計算頁面在您輸入時就完成這四個步驟,並用三欄顯示結果:助熔劑(R₂O 與 RO)合計為 1;安定劑(R₂O₃:氧化鋁,硼常歸在這裡);以及玻璃形成劑(RO₂:二氧化矽)。Glazy 說:「歸一化只是一種縮放工具」:用不同原料做成、但塞格式相同的兩個釉方,「燒成後的表現幾乎相同」。所以這個 1 是共同的衡量基準,不是要秤的用量。Digitalfire 補充說,這個方法「在較低溫度下效果較差」,因為在低溫,硼不是單純的助熔劑;而且塞格式「是用來比較的,最好放在整體脈絡中看」。比較功能把兩個釉方的塞格式逐個氧化物並排對照。
矽鋁比
最有用的單一數字是矽鋁比:二氧化矽除以氧化鋁。範例中,3.70 ÷ 0.41 約是 9。
| 比值 | Glazy 的解讀 |
|---|---|
| 約 9 | 在熱量足夠時,顯示熔融的釉會偏亮面 |
| 5–7 | 許多穩定的炻器釉的典型值 |
| 3–5 | 可能是霧面,或燒成不足 |
比值落在 5–7,本身既不能預測亮面,也不能預測霧面:助熔劑、硼和測溫錐號都會移動這條界線。Glazy 給穩定的釉的典型助熔劑比例,是 R₂O 0.2 配 RO 0.8,最高到 R₂O 0.3 配 RO 0.7。鹼愈多,熔融的釉愈容易流動,熱膨脹也愈高,因此開片的風險也愈高。
燒失量
燒失量(LOI)是原料在窯中因水、二氧化碳、有機物或硫以氣體形式離開而損失的重量。燒成後的釉已不含這些,所以塞格式不計入。
| 原料 | 典型燒失量 |
|---|---|
| 碳酸鈣、白雲石 | 超過 40%,主要是二氧化碳:100 g 碳酸鈣約放出 45 g |
| 碳酸鋰 | 約 60% |
| 碳酸鋇、Gerstley Borate | 超過 20% |
| 高嶺土 | 約 12%,主要是結合在結晶中的水 |
| 長石 | 不到 1% |
釉開始熔化之後才離開的氣體,必須從釉中冒出來,造成(用 Digitalfire 的話說)「氣泡、起泡、針孔、縮釉」。滑石要到約 899 °C (1650 °F) 才停止放出氣體。熔塊、鍛燒的原料(事先加熱把氣體趕走),以及調整燒成方式,都有幫助。
較舊的書用手算這些,會用到分子量(一莫耳原料或氧化物的重量)和當量(提供一莫耳某種氧化物的原料重量)。依我們的計算,約 100 g 的碳酸鈣可提供一莫耳(56 g)的氧化鈣。計算工具兩者都會處理。
熔塊與原料
熔塊
熔塊是工廠製造的玻璃:礦物熔化後在水中驟冷,再磨成粉。熔塊化可使硼砂等可溶的原料變得不溶,把鉛、鋇等有毒的氧化物鎖在穩定的玻璃中,比天然礦物原料成分更一致,並把氣體趕走,所以用熔塊的釉「缺陷少得多」(Digitalfire)。熔塊也熔得較早:鈉熔塊在 06 號測溫錐就有作用,而長石「在 6 號測溫錐才剛開始軟化」。熔塊價格較高,需要黏土才能保持懸浮(Digitalfire 的例子是 85% 熔塊配 15% 黏土),而且熔塊「理論上不溶,但實際上並非如此」。
北美的熔塊以製造商加編號稱呼:Ferro Frit 3134(Ferro 現為 Vibrantz)出現在 Glazy 約 22% 的公開釉方中。英國的釉方較常使用通用熔塊的名稱,例如標準硼砂熔塊。
常見原料
| 原料(別名) | 提供 | 說明 |
|---|---|---|
| 石英粉(燧石、石英) | SiO₂ | 釉藥請用 325 目,這是很細的研磨度 |
| 高嶺土(英國:china clay;澳洲:Eckalite) | Al₂O₃, SiO₂ | 主要的氧化鋁來源;也能讓釉保持懸浮 |
| 球狀黏土 | Al₂O₃, SiO₂ | 可塑性比高嶺土高,含較多鐵和有機物 |
| 鉀長石、鈉長石、霞石正長石 | K₂O, Na₂O, Al₂O₃, SiO₂ | 自帶氧化鋁與二氧化矽的助熔劑。霞石正長石是強力的低溫和中溫助熔劑。舊釉方中只寫「長石」時,可能指其中任何一種 |
| 碳酸鈣 | CaO | 主要的鈣系助熔劑;會放出二氧化碳 |
| 矽灰石 | CaO, SiO₂ | 有鈣而沒有二氧化碳 |
| 白雲石、滑石 | MgO,另有 CaO 或 SiO₂ | 柔滑的霧面表面;熱膨脹較低 |
| 氧化鋅 | ZnO | 帶來亮面與結晶;太多會造成縮釉 |
| 含硼熔塊、Gerstley Borate、硬硼酸鈣 | B₂O₃ | 從 06 號到 6 號測溫錐不可或缺;熔塊「比天然硼酸鹽成分更一致,也較不易溶」 |
| 碳酸鋰 | Li₂O | 低膨脹的助熔劑;價格昂貴,所以少量使用 |
| 碳酸鍶 | SrO | 毒性較低的鋇替代品 |
| 碳酸鋇 | BaO | 以原料形態使用時有毒;含鋇量高的釉可能會溶出 |
| 皂土(膨潤土) | 懸浮 | 極細的黏土,通常用 1–3%,防止沉澱 |
釉藥原料是細粉。二氧化矽粉塵會傷害肺部,而且一開始沒有症狀;有些原料,例如碳酸鋇和碳酸鋰,吞下去會中毒。處理粉末時動作要輕,用濕的方式清理,乾式作業時要戴上密合的呼吸防護具。安全調配與通風和別讓家人中毒說明了做法。
各地的名稱
- 高嶺土在英國稱為 china clay;澳洲的供應商以 Eckalite 的名稱販售。
- 燧石是二氧化矽在英國的舊稱。英國供應商仍把鍛燒燧石當作獨立的產品販售,所以英國釉方中的「燧石」很可能指鍛燒燧石,美國釉方中的則很可能指磨細的石英。兩者都是作為二氧化矽來源販售的;請查看成分分析。
- China stone 與 Cornish stone(Cornwall stone)是同一種原料,中文稱康沃爾石,與長石有關。
- 碳酸鈣在英語中稱為 whiting;德國的供應商稱之為 Kreide(白堊)。
評斷一種原料,要看其提供的氧化物,而不是名稱。Glazecalc 就是這樣運作的:您可以在原料頁面輸入供應商的成分分析,而改用現行原料並比較、建議用量並比較和用現有原料調配,比對的都是燒成後的氧化物,不是名稱。
原料也會改變。Custer 長石已在 2023 年停產。原本的 Gerstley Borate 礦場約在 1999–2000 年關閉;Laguna 仍以這個名稱販售產品,而 Gillespie Borate 是主要的替代品。各資料對 Gillespie 能否與 Gerstley Borate 等量替換說法不一(其製造商和 Potclays 說可以,Digitalfire 等則說不行),所以請在 Glazecalc 中比較兩者,再試調一小批。
呈色劑與乳濁劑
呈色劑是讓釉藥產生顏色的金屬氧化物或碳酸鹽;色料是工廠製造的呈色劑,比未加工的氧化物更穩定、成分更一致。呈色劑通常不到基礎的 5%,許多不到 1%,而碳酸鹽的呈色力約是對應氧化物的一半。
| 呈色劑 | 常見的起始用量 | 顏色與說明 |
|---|---|---|
| 鈷 | 0.1–2%(各資料說法不一) | 藍色,呈色力很強;基礎釉含鎂時偏向紫色 |
| 鐵 | 0.5–10% | 氧化燒成時呈褐色、淺棕色和紅色;還原燒成時,½–2% 產生青瓷,5–6% 產生天目。屬於助熔劑,所以用量多時容易流釉 |
| 銅 | 1–3% | 氧化燒成時呈綠色或土耳其藍,還原燒成時呈紅色。可能會使釉溶出 |
| 鉻 | 不到 0.5% 至 2%(各資料說法不一) | 綠色;基礎釉含鋅時呈褐色,與錫同用時呈粉紅色 |
| 錳 | 2–10% | 褐色與紫色 |
| 金紅石 | 約 2–5% | 斑駁、多變的顏色;超過約 5% 時表面粗糙或呈霧面 |
| 市售色料 | 2–12% | 2–4% 得淡色,5–8% 得中等色調,10–12% 得濃色 |
鈷和鉻的用量確實有爭議。Glazy 說 0.1% 的鈷就足以呈藍色;Glendale Community College 依窯內氣氛不同,給 ½–2% 或 ½–3%;Pottery Making Illustrated 的 Birdie Boone 則說 3% 以下。至於鉻,Boone 說不到 0.5%,Glendale 說 2–3%。穩妥的做法是從低用量開始,做直線配比試驗:一排試片,把一種成分從少量逐步增加到大量。
基礎釉會改變顏色。亮面、透明的基礎釉呈現最鮮豔的顏色;半霧面和霧面的基礎釉通常氧化鋁較高,會減弱顏色的鮮豔度。鎂使鈷偏向紫色,鋅使鉻變成褐色,鉻與錫同用則呈粉紅色。
乳濁劑
乳濁劑使釉不透明,遮住黏土;透明的釉則讓黏土透出來。
| 乳濁劑 | 常見用量 | 說明 |
|---|---|---|
| 矽酸鋯(Zircopax、Superpax、Ultrox、Zircosil) | 完全不透明需 8–12% | 較便宜的選擇;這些品牌是同一種原料,只是磨成不同的細度 |
| 氧化錫 | 約 5–7%(我們的估計) | 價格昂貴;在還原燒成中乳濁效果差 |
| 氧化鈦 | 超過 2% | 柔滑、半透明的乳濁效果;用到 10% 以上時,表面呈霧面、有質感,可見結晶 |
坯釉適配與缺陷
黏土和釉受熱都會膨脹、冷卻都會收縮,各有自己的幅度:也就是各自的熱膨脹。坯釉適配是兩者吻合的程度。適配良好時,釉層受到坯體輕微的壓縮;Digitalfire 說,輕微的壓縮能增強作品的強度,壓縮太大則可能使作品變弱,甚至開裂。
開片與跳釉
開片是布滿釉面的細小裂紋。釉的膨脹比坯體高,所以冷卻時收縮得比較多,被拉伸而裂開,通常是因為鈉和鉀(Na₂O、K₂O)太多。開片也可能稍後在使用中出現,例如反覆遇到冷的液體而急冷之後。刻意要的開片,例如樂燒,稱為冰裂紋。Digitalfire 說「95% 的情況,解決辦法是調整釉的熱膨脹」;緩慢降溫只是延後開片。測試方法:把作品加熱到約 149 °C (300 °F),放進冰水中,再用氈頭筆在上面塗抹,讓裂紋顯現。
各資料對第一步怎麼處理看法不同。Glazy 建議加入二氧化矽或氧化鋁;Digitalfire 回應說,多加二氧化矽「只是稀釋 KNaO」(鈉和鉀);Linda Bloomfield 則建議加入硼或減少長石,一次只改一種原料。我們的建議:在配方計算中,把一部分鈉和鉀換成熱膨脹較低的助熔劑(硼、鋰、鎂、鈣),用比較確認這項改動,再用冰水測試確認。
跳釉則相反:釉的膨脹遠低於坯體,所以被過度壓縮,從口緣和邊角剝落。Digitalfire 警告,剝落的碎片可能鋒利如刀片,還可能被吞下去;Glazy 則說,在實用器上,跳釉「比開片更加危險」。解決辦法是改用膨脹較高的釉,或膨脹較低的坯體。
請勿將有開片或跳釉的作品用來盛裝食物或飲料。各資料對有開片的作品能否清洗乾淨看法不一(有一種說法是洗碗機就行;另一種則把有開片的實用器視為有缺陷),所以我們採取謹慎的一方。
亮面與霧面
亮面表面反光、平滑,半霧面帶有柔和的光澤,霧面則無光。亮面需要完全熔化的玻璃。霧面可能來自大量的氧化鋁(矽鋁比低)、來自鈣、鎂、鋇或鍶等助熔劑在釉冷卻時形成微小的結晶,或來自燒成不足。
常見缺陷
一次只改一個條件,並保留您的試片。
| 缺陷 | 外觀 | 常見原因 | 第一步處理 |
|---|---|---|---|
| 縮釉 | 釉向後縮成珠狀,露出沒有釉的黏土 | 素燒坯有灰塵或油脂;富含黏土的厚釉層在乾燥時開裂;鋅、矽酸鋯或錫 | 清潔素燒坯;上薄一點;把一部分黏土鍛燒;加入 CMC 這類的黏劑 |
| 針孔 | 小孔或凹點 | 來自坯體或釉的氣體,冒出後釉沒有癒合;燒成不足或過黏的釉 | 在最高溫持溫約半小時;上薄一點;減少鋅或金紅石 |
| 起泡 | 邊緣尖銳的坑洞 | 通常是過燒;釉層很厚;溫度超過約 1200 °C (2192 °F) 時揮發的助熔劑 | 降低燒成溫度;上薄一點。尖銳的邊緣使實用器不安全 |
| 流釉 | 釉流到棚板上 | 氧化鋁太少;太厚,例如淋釉重疊處;鐵很多 | 上薄一點;增加氧化鋁;釉面要離底足遠一些 |
| 冷裂 | 作品因冷卻或加熱而裂開 | 快速降溫通過石英相變點 573 °C (1063 °F);器壁厚薄不均;坯釉適配不良 | 升溫和降溫時都要緩慢通過 573 °C (1063 °F);器壁厚薄均勻 |
食品安全
溶出是金屬從燒成的釉中溶解到食物或飲料裡,釉看起來再完美也可能發生。法定的試驗是把燒成的作品浸泡在酸性溶液中,測量溶出的鉛和鎘。
無鉛不等於可安全盛裝食物
美國、歐盟、英國和澳洲的規定,限制的是燒成後的作品溶出的鉛和鎘,而不是釉裡含有什麼。「無鉛」去除了一項危害,但「無鉛」不是食品安全的評級。其他氧化物也會溶出:Glazy 警告,含鋇量高的釉「可能溶出,且一般不能安全盛裝食物」;Digitalfire 說銅「可能使釉容易溶出;請測試」;Glazy 也不再建議在實用器上使用含鉛的釉。
內層釉是用在接觸食物的表面、穩定的釉,通常是透明或白色。在我們看來,不含呈色劑、鋇、鉛或鋰,完全熔化、不開片且耐磨損的釉,是風險較低的選擇。風險較低不等於證明安全。
界限式(Digitalfire 偏好稱為目標式)給出某個測溫錐號下穩定的釉的典型塞格式範圍:Digitalfire 的 Orton 6 號測溫錐目標式,把氧化鋁定在 0.285–0.64,二氧化矽定在 2.4–4.7。這些範圍引導您朝向合理的化學組成,但不能證明什麼;Digitalfire 避免使用「界限」一詞,因為這個詞暗示範圍內的釉「在某種程度上是安全的」。Glazecalc 用來修改配方的工具,會在新配方超出建議的界限時告訴您,例如在 6 號測溫錐時硼太多,以及釉可能出現什麼表現。
各國的法定限值不同。下表顯示您所在地區的限值,使用法律自己的單位;選擇其他國家可以比較。
| 器物種類 | 鉛 | 鎘 |
|---|---|---|
| 無法盛裝液體或深度 2.5 cm 以下的器物 | 17 µg/cm² | 1.7 µg/cm² |
| 深度超過 2.5 cm、容量 1.1 L 以下的器物 | 5 ppm | 0.5 ppm |
| 深度超過 2.5 cm、容量超過 1.1 L 的器物 | 2.5 ppm | 0.25 ppm |
查核來源: law.moj.gov.tw.
在美國,看起來可以盛裝食物的裝飾性陶瓷器物會被視為食品用器物,除非同時附有貼紙標籤,並在底部壓印或燒上永久標示,例如「Not for Food Use. May Poison Food」(非食品用,可能使食物有毒),或是在盛裝食物的表面開一個貫穿的洞。歐盟在歐盟指令 84/500/EEC(與食品接觸的陶瓷製品)中訂出鉛和鎘的限值,英國在自己的法律中保留相同的數值。從 2026年5月29日起,荷蘭、比利時和盧森堡的鉛限值約嚴格 130 到 150 倍,鎘限值約嚴格 15 倍。澳洲對進口的器物訂有限值;我們沒有找到澳洲或紐西蘭製造的器物的官方限值。
檢測
美國 FDA 說,家用的擦拭式檢測套組能顯示可溶出的鉛,但 Ceramics New Zealand 警告,檢測筆不是為陶瓷設計的,會出現偽陽性。檢測呈陽性,就當作停止使用該作品的理由;呈陰性,則什麼都不能證明。真正的答案是對燒成的作品做實驗室溶出試驗(美國為 ASTM C738;歐洲為 EN 1388 或 ISO 6486)。
「可安全盛裝食物」的意思是:這種釉,用在這種黏土上,以這種方式上釉,在這個窯裡燒到這個測溫錐號,溶出量低於法定限值。Glazecalc 能幫助您調出穩定的釉,而取代鉛可以把舊的含鉛釉方重新調成無鉛的,但沒有任何計算工具能為一件作品出具認證。只有對燒成後的作品進行試驗才能做到。
比重與施釉
比重
釉粉加水混合成釉漿。釉漿的比重是釉漿的重量與同體積的水相比,水的比重是 1.0:比重愈高,桶裡的粉愈多。英國較舊的書稱為品脫重。Glazy 稱 1.4–1.5 是「多數釉藥的良好起點」。測量時,精確秤出 100 mL 的釉漿(Glazy 建議用針筒),再除以 100:145 g 就是比重 1.45。比重計在呈膠狀的釉中不可靠,而且水會蒸發,所以上釉前請再量一次。
各資料的目標值不同。Digitalfire 把浸釉用釉藥定在 1.40–1.50,市售刷釉用釉藥定在 1.25–1.55;Potclays 則給刷釉 1.71–1.81、噴釉 1.71。我們的建議:浸釉約用 1.45,並讓釉略呈膠狀;刷釉用釉藥照標籤的說明;把有效的數值記下來。
絮凝劑(瀉鹽、醋或氯化鈣)能讓釉漿略微膠化,使釉漿具有觸變性:攪拌時會流動,靜置時會凝固,帶來「均勻、不滴流的釉層覆蓋」。解膠劑(矽酸鈉或 Darvan)則使釉漿變稀。如何調配釉藥說明了調配與調整。
施釉
請先用幾乎不濕的海綿,把素燒坯上的灰塵和油脂擦乾淨,而不要用水洗,因為水洗會讓素燒坯吸飽水。請勿用壓縮空氣吹掉灰塵,也請勿乾刷:這樣會讓二氧化矽粉塵飄散到空氣中(安全調配與通風)。
- 浸釉「一般能得到厚度均勻的釉層」(Robin Hopper)。浸釉時間決定釉層厚度:Digitalfire 指出,市售浸釉用釉藥是這樣調製的:浸 5 秒用約 1.4,浸 1 秒用約 1.5。
- 淋釉時,釉應該「比浸釉時稍微稀一點」;淋釉重疊的地方,釉層會加倍,可能會流釉。
- 刷釉用的釉藥含有膠,例如 CMC(黏劑),能幫助釉流動與附著,之後會燒掉。多數需要上好幾層,常是兩三層,請照標籤的說明。
- 噴釉用的釉稀得多,要「分幾層薄薄地噴,逐步堆出厚度」。
噴釉只能在有通風的噴釉台進行,並戴上正確密合的呼吸防護具。請見安全調配與通風。
釉層太厚,可能縮釉、起泡或流釉。供應商的經驗法則,從一張信用卡的厚度到一枚美國十美分硬幣的厚度都有,依我們的估計,約是 1 mm 的乾釉;用幾種不同厚度做試片,才是可靠的檢查。底足上的撥水劑(防釉劑)會排斥釉,作品才不會黏在棚板上;棚板隔離劑是常以高嶺土和二氧化矽製成的耐熱塗層,可保護棚板不被滴落的釉弄髒。
氧化燒成與還原燒成
窯內的氣體,也就是氣氛,會改變釉燒出來的樣子。氧化燒成指氧氣充足。Digitalfire 說:「電窯與氧化燒成是同義詞」,而氧化燒成的釉通常比還原燒成的更鮮豔,尤其在較低的溫度。在氧化燒成中,銅呈綠色和土耳其藍,鐵呈褐色、淺棕色和紅色。排氣不良、又裝滿會放出氣體的作品的電窯,窯內氣氛可能比預期更偏中性;直接接在窯上的排氣裝置會有幫助。
還原燒成是刻意限制氧氣,通常在瓦斯窯、柴窯或特殊的窯中進行。銅變成紅色,鐵成為更強的助熔劑,並產生青瓷(藍綠色到灰綠色,鐵約 ½–2%)和天目(temmoku:黑褐色,鐵約 5–6%)。Glazy 說青瓷和銅紅「要靠還原燒成」。黏土也會改變:在 Digitalfire 的一項比較中,一種炻器坯體在還原燒成中燒成灰色,在氧化燒成中則偏黃。釉中的碳化矽,即使在電窯中也能造成小範圍的還原。從 010 號到 3 號測溫錐的還原燒成,Orton 建議使用其不含鐵的測溫錐。
為瓦斯還原窯寫的釉方,拿到電窯燒,預期結果會不同:靠還原燒成的青瓷或銅紅,在氧化燒成中看起來不會一樣。請確認釉方是為哪一種氣氛設計的,並把您自己的氣氛,連同測溫錐號,記在 Glazecalc 配方的備註中。
每一座窯,包括電窯,都會產生煙氣,所以要讓窯排氣。安全調配與通風說明了做法。
詞彙表
- 添加物(additive)
- 加在釉方 100 之外的呈色劑、乳濁劑或懸浮劑。
- 氧化鋁(alumina,Al₂O₃)
- 主要的安定劑:防止流釉,並增加硬度。來自黏土和長石。
- 球狀黏土(ball clay)
- 可塑性高的黏土,含的鐵和有機物比高嶺土多。
- 釉方(batch recipe)
- 一種釉的原料重量,通常合計為 100。
- 皂土(bentonite)
- 加入 1–3% 的極細黏土,防止釉漿沉澱。
- 素燒(bisque;英國:biscuit)
- 第一次、溫度較低的燒成,通常為 Orton 08–04 號測溫錐(最常見的是 06–04 號),讓作品結實但仍有孔隙。
- 硼(boron,B₂O₃)
- 正式歸類為玻璃形成劑,但當助熔劑使用;從 Orton 06 號到 6 號測溫錐不可或缺。
- CMC 黏劑(CMC gum)
- 纖維素膠,幫助釉刷得上去並附著;燒成時會燒掉。
- 呈色劑與色料(colorant, stain)
- 使釉呈色的金屬氧化物或碳酸鹽;色料是工廠製造、更穩定的呈色劑。
- 測溫錐(cone)
- 一種校準過的陶瓷小角錐,在特定熱功時彎倒。見證錐顯示作品實際受到的熱功。
- 縮釉(crawling)
- 釉在燒成時向後縮成珠狀,露出沒有釉的黏土。
- 開片(crazing)
- 釉的收縮比坯體多而出現的細小裂紋;刻意做的稱為冰裂紋。
- 失透(devitrification)
- 降溫初期玻璃中長出結晶,出現在不需要結晶的地方。
- 冷裂(dunting)
- 作品因冷卻或加熱的應力而裂開,常發生在石英相變點 573 °C (1063 °F)。
- 陶器(earthenware)
- 低溫坯體(約 Orton 06–02 號測溫錐),仍有孔隙。
- 長石(feldspar)
- 提供鹼金屬助熔劑,並帶有氧化鋁和二氧化矽的礦物:鉀長石、鈉長石或霞石正長石。
- 絮凝劑與解膠劑(flocculant, deflocculant)
- 使釉漿膠化(瀉鹽、醋)或變稀(矽酸鈉、Darvan)的添加物。
- 助熔劑(flux)
- 降低二氧化矽熔化溫度的氧化物。
- 可安全盛裝食物(food safe)
- 在法律上,指在酸液試驗中溶出的鉛和鎘低於限值。不等於無鉛。
- 熔塊(frit)
- 工廠製造的玻璃,熔化、驟冷、磨成粉,使可溶或有毒的氧化物變得不溶。
- 玻璃形成劑(glass former)
- 構成玻璃的氧化物,通常是二氧化矽。
- 釉藥(glaze)
- 在燒成時熔化、用來封住並裝飾作品的一層玻璃。
- 釉燒(glaze firing;英國:glost firing)
- 讓釉熔化的燒成。
- 坯釉適配(glaze fit)
- 釉與坯體的膨脹吻合的程度;適配良好時,釉層受到輕微壓縮。
- 亮面、半霧面與霧面(gloss, satin, matte)
- 反光且平滑;帶有柔和的光澤;無光。
- 生坯(greenware)
- 未燒的作品:硬但仍潮濕時為半乾,不再有自由水時為全乾。
- 熱功(heatwork)
- 窯內溫度與時間合起來的效果;測溫錐量的就是熱功。
- 高嶺土(kaolin;英國:china clay)
- 純白的黏土,提供氧化鋁和二氧化矽;讓釉保持懸浮。澳洲:Eckalite。
- 棚板隔離劑(kiln wash)
- 保護棚板不被滴落的釉弄髒的耐熱塗層。
- 溶出(leaching)
- 金屬從燒成的釉中溶解到食物或飲料裡。
- 界限式(目標式;limit formula, target formula)
- 某個測溫錐號下穩定的釉的典型塞格式範圍;是指引,不是保證。
- 直線配比試驗(line blend)
- 把一種成分在兩個用量之間逐步變化的試驗。三角座標試釉(triaxial blend)則在格狀圖上改變三種成分。
- 內層釉(liner glaze)
- 用在接觸食物的表面、穩定的釉,通常是透明或白色。
- 燒失量(LOI,loss on ignition)
- 燒成時因水、二氧化碳、有機物或硫離開而損失的重量。
- 一次燒成(once-firing, single firing)
- 在未燒的作品上釉,只燒一次。
- 乳濁劑(opacifier)
- 使釉不透明的原料,例如矽酸鋯、氧化錫或氧化鈦。
- 氧化燒成與還原燒成(oxidation, reduction)
- 氧氣充足的燒成(電窯),或限制氧氣的燒成(通常是瓦斯窯或柴窯)。
- 氧化物(oxide)
- 元素與氧的化合物;氧化物分析以重量百分比列出各種氧化物。
- 針孔與起泡(pinholing, blistering)
- 氣體從熔融的釉中逸出而留下的小孔,或邊緣尖銳的坑洞。
- 瓷器(porcelain)
- 白色、富含高嶺土的高溫坯體,常有透光性。
- R₂O 與 RO
- 鹼金屬助熔劑(Na₂O、K₂O、Li₂O)和鹼土金屬助熔劑(CaO、MgO、BaO、SrO,另加 ZnO)。
- 跳釉(shivering)
- 釉因受到過度壓縮而從邊緣剝落;在實用器上是危害。
- 二氧化矽(silica,SiO₂)
- 玻璃形成劑;也稱為燧石或石英。
- 矽鋁比(silica to alumina ratio)
- 塞格式中二氧化矽除以氧化鋁:愈高愈傾向亮面,愈低愈傾向霧面。
- 泥漿與化妝土(slip, engobe)
- 水中的黏土;化妝土是類似泥漿的塗層,含較多非黏土的原料。
- 比重(specific gravity, SG)
- 釉漿的重量與同體積的水相比。英國較舊的說法:品脫重。
- 安定劑(stabilizer)
- 使熔融的釉變黏稠並增加耐久性的氧化物,主要是氧化鋁。
- 炻器(stoneware)
- 中溫到高溫坯體(約 Orton 5–10 號測溫錐),會玻化或接近玻化。
- 觸變性(thixotropy)
- 攪拌時會流動,靜置時凝成柔軟的凝膠。
- 釉下彩(underglaze)
- 有顏色的化妝土或氧化物裝飾,通常在透明釉底下。
- 塞格式(unity molecular formula, UMF, Seger formula)
- 以分子數表示的釉的氧化物,換算到助熔劑合計為 1。
- 玻化(vitrification)
- 坯體在燒成中變得像玻璃、不吸水。
- 撥水劑(防釉劑;wax resist)
- 塗在不該上釉處(通常是底足)的蠟。
- 碳酸鈣(whiting)
- 即碳酸鈣,主要的鈣系助熔劑;燒成時失去超過 40% 的重量。德文:Kreide。
資料來源
- Glazy Help: Glaze
- Glazy Help: Oxides
- Glazy Help: Raw materials
- Glazy Help: Glossary
- Glazy Help: Analyses
- Glazy Help: Firing
- Glazy Help: Defects
- Glazy Help: Specific gravity
- Orton Ceramic Foundation: Pyrometric cone chart, °F (via The Ceramic Shop)
- Digitalfire: Bisque
- Digitalfire: Bentonite
- Digitalfire: Unity molecular formula
- Digitalfire: LOI
- Digitalfire: Frit
- Digitalfire: Limit formula
- Digitalfire: Glaze crazing
- Digitalfire: Glaze shivering
- Digitalfire: Specific gravity
- Digitalfire: Oxidation firing
- Ceramic Arts Network: Common glaze faults and how to correct them (Linda Bloomfield)
- Ceramic Arts Network: An introduction to color (Birdie Boone)
- Ceramic Arts Network: 8 ways to apply glaze (Robin Hopper)
- Glendale Community College: Glaze color
- Potclays: The difference between stoneware and earthenware
- US FDA: Compliance Policy Guide Sec. 545.450, Pottery (ceramics), lead contamination
- EUR-Lex:1984 年 10 月 15 日的理事會指令 84/500/EEC,關於各會員國有關擬與食品接觸之陶瓷製品的法律趨同
- eCFR: 21 CFR 109.16, Ornamental and decorative ceramicware