Recycled Glass in Coloured Ceramic Glazes : Case Roska Ceramics
Lappalainen, Venla (2025)
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202504075829
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-202504075829
Tiivistelmä
Keramiikassa käytettävät materiaalit ovat pääosin maasta louhittuja. Tämä aiheuttaa ympäristölle ongelmia, kuten vesivarantojen saastumista ja luontokatoa. Kiertotalouden mahdollisuuksia keramiikan valmistuksessa on siksi syytä tutkia. Tässä toiminnallisessa opinnäytetyössä pyrittiin kehittämään uusia lasitteita kirjoittajan perustamalle ja omistamalle Roska Keramiikalle, käyttäen kierrätettyä soodakalkkilasia. Teollisten pigmenttien käyttö sekä itse tuotteiden ja valusaven suunnittelu rajattiin tutkimuksen ulkopuolelle, ja värit tuotettiin ainoastaan värimetallioksidien avulla. Koska lasitteiden käyttötarkoitus oli pääasiassa koristeellinen, kehitettävien lasitteiden elintarviketurvallisuutta ei otettu huomioon raaka-aineiden valinnassa. Lasitereseptejä muokattiin useita kertoja kokeiden eri vaiheissa, ja lopuksi parhaat niistä valittiin käytettäväksi Roska Keramiikan tuotannossa.
Opinnäytetyössä lasitteiden sisältämiä maasälpää, kvartsia sekä sulatteita (fritit) korvattiin osittain kierrätetyllä soodakalkkilasilla. Kokeet koostuivat viidestä vaiheesta: ensimmäisessä vaiheessa kerättiin lupaavia lasitereseptejä (yhteensä 34 kappaletta) eri lähteistä, ja näillä lasitteilla lasitetut valusavikoepalat poltettiin 1200 celsiusasteessa. Vaiheessa kaksi parhaiten toimivista lasitteista kehitettiin uudet, kierrätyslasia sisältävät versiot Segerin kaavaa hyödyntävän materiaalilaskimen avulla. Tuloksena syntyi 21 uutta reseptiä. Kolmannessa vaiheessa jatkoon valittuja, edellisten vaiheiden reseptejä muunneltiin paremmiksi hyödyntäen aiempaa keramiikan osaamista. Uusia reseptejä vaihe kolme tuotti kaiken kaikkiaan 24 kappaletta. Vaiheissa neljä ja viisi reseptejä kehiteltiin edelleen tehden pieniä muutoksia, kuten lisäämällä kaoliinin määrää ja kuulamyllyttämällä. Näin saatiin lasitteita, jotka eivät halkeile helposti poltossa. Vaiheiden neljä ja viisi tuloksena syntyi yhteensä 20 uutta reseptiä. Kokeiden lopputuloksena saatiin kahdeksan lasitetta, joita Roska Keramiikka voi käyttää tuotannossaan. Lopuksi hahmoteltiin sarjaa yksinkertaisia lasitepohjia, joita olisi mahdollista värjätä useilla eri värimetallioksideilla. Lasitesarjan nimi oli Silky Matte 1–7, ja nämä lasitteet vaativat vielä jatkokehitystä.
Kokeiden lopputuloksena syntyi valikoima värillisiä lasitteita: vihreää, turkoosia, vaaleanpunaista, vaaleansinistä, liilaa, vaaleankeltaista ja valkoista. Koska koepalojen antama tulos on vain suuntaa antava, lopulliset lasitteet on vielä testattava varsinaisilla tuotteilla yrityksen uunissa polttaen. Koesarjan johtopäätöksenä todettiin, että lasitteisiin voidaan käyttää noin 10 % soodakalkkilasia sen vaikuttamatta juurikaan lopputulokseen. 10–40 % lasia voidaan lisätä, kunhan tiedetään kierrätyslasin vaikutukset lasitteen väriin ja muihin ominaisuuksiin. Tätä suurempi määrä saattaa aiheuttaa ongelmia ja vaatisi mm. polttolämpötilan laskua. Kierrätyslasijauhe on keramiikan valmiina myytäviä raaka-aineita huomattavasti karkeampaa. Sen käyttö vaatii siksi manuaalista työtä, kuten jauheen sihtaamista. Karkeat ainekset tekevät lasiteseoksesta heterogeenisen, ja tämä voi aiheuttaa lasitteeseen mm. halkeilua ja värivikoja. Valmiit lasitteet on siksi joissakin tapauksissa hyvä kuulamyllyttää tasaisen koostumuksen ja onnistuneen lopputuloksen varmistamiseksi. Kvartsin ja kierrätyslasin yhdistelmä aiheutti ongelmia joissakin lasitteissa, jolloin kvartsi päädyttiin jättämään näistä lasitteista pois. Lopuksi voidaan todeta, että kierrätyslasilla on mahdollista korvata osittain maasälpää ja kvartsia keskivälin polttolämpötiloissa, joskin sen sisältämät oksidit vaikuttavat toisinaan värimetallioksidien värinmuodostukseen. Koska kierrätyslasi on valmis monien oksidien seos, sitä voidaan toisinaan hyödyntää myös uusien värien luomiseksi. The materials used in ceramics production are mainly excavated from the face of the Earth. This action causes environmental issues, such as pollution of water supplies and loss of plants and animals. It is therefore important to investigate the opportunities of circular economy in ceramics. The aim of this practice-based thesis was to develop sustainable ceramic glazes that make use of recycled container (soda-lime) glass. The glazes were designed for Roska Ceramics, founded and owned by the author. Commercial pigments, product design and development of the casting slip (the clay body) were excluded, and the colours were produced by using colouring oxides only. The glazes were meant for decorative purposes and food safety was not required. The recipes were modified several times to give a satisfying result, and the best ones were chosen to be used in production of Roska Ceramics.
In this study, the feldspars, quartz and frits in ceramic glazes were partially substituted with recycled soda-lime glass. The experiments consisted of five different phases: first, 34 glaze recipes were gathered from different sources and the test pieces were fired at 1200 °C. After every phase, the new glazes were analysed by sensory assessment, and the most promising ones were chosen for the next phase. In phase two, the chosen glazes were modified to contain some waste glass by using a glaze chemistry (Unity formula, UMF) calculator, resulting in 21 new glazes. In phase three, some of the glazes from phases one and two were re-modified by using basic knowledge on ceramic materials. In this phase, 24 new recipes were developed. In phases four and five, some of the recipes were developed further with small changes like increasing the amount of kaolin, and some glazes were ball milled to prevent crazing. As a result of phases four and five, 20 more recipes were produced. These experiments, altogether, resulted in eight glazes that are ready to be used by Roska Ceramics. At the end, an attempt was made to outline a series of simple base recipes that could be used with different colouring oxides. These glazes were called Silky Matte 1–7, and they still require further modification.
As a result of the study, a collection of coloured glazes was developed: green, turquoise, pink, light blue, purple, light yellow and white. Since the appearance of the glaze on test strips is only approximate, the final glazes must be tested on actual products and fired in the company’s kiln. In conclusion, it can be said that about 10 % of recycled glass can be added to ceramic glazes without any notable changes. 10–40 % can be added if the effects for colour formation and other features are well known. Bigger amounts require re-thinking of the process. The particle size of waste glass powder is usually much larger than in commercial ceramic raw materials, and its use requires some manual work like sifting. Coarse materials affect the glaze, causing defects like crazing and mottled colour. Ball milling is recommended to get a homogenic mix and a better firing result. Combination of quartz and waste glass caused problems in some glazes, and for this reason, quartz was sometimes left out altogether. Finally, recycled soda-lime glass can be used to replace some of the feldspars and quartz in mid-range firings, even though its oxides may affect the colour formation. But as waste glass is a ready mix of different oxides, it can sometimes also be used to create whole new colours.
Opinnäytetyössä lasitteiden sisältämiä maasälpää, kvartsia sekä sulatteita (fritit) korvattiin osittain kierrätetyllä soodakalkkilasilla. Kokeet koostuivat viidestä vaiheesta: ensimmäisessä vaiheessa kerättiin lupaavia lasitereseptejä (yhteensä 34 kappaletta) eri lähteistä, ja näillä lasitteilla lasitetut valusavikoepalat poltettiin 1200 celsiusasteessa. Vaiheessa kaksi parhaiten toimivista lasitteista kehitettiin uudet, kierrätyslasia sisältävät versiot Segerin kaavaa hyödyntävän materiaalilaskimen avulla. Tuloksena syntyi 21 uutta reseptiä. Kolmannessa vaiheessa jatkoon valittuja, edellisten vaiheiden reseptejä muunneltiin paremmiksi hyödyntäen aiempaa keramiikan osaamista. Uusia reseptejä vaihe kolme tuotti kaiken kaikkiaan 24 kappaletta. Vaiheissa neljä ja viisi reseptejä kehiteltiin edelleen tehden pieniä muutoksia, kuten lisäämällä kaoliinin määrää ja kuulamyllyttämällä. Näin saatiin lasitteita, jotka eivät halkeile helposti poltossa. Vaiheiden neljä ja viisi tuloksena syntyi yhteensä 20 uutta reseptiä. Kokeiden lopputuloksena saatiin kahdeksan lasitetta, joita Roska Keramiikka voi käyttää tuotannossaan. Lopuksi hahmoteltiin sarjaa yksinkertaisia lasitepohjia, joita olisi mahdollista värjätä useilla eri värimetallioksideilla. Lasitesarjan nimi oli Silky Matte 1–7, ja nämä lasitteet vaativat vielä jatkokehitystä.
Kokeiden lopputuloksena syntyi valikoima värillisiä lasitteita: vihreää, turkoosia, vaaleanpunaista, vaaleansinistä, liilaa, vaaleankeltaista ja valkoista. Koska koepalojen antama tulos on vain suuntaa antava, lopulliset lasitteet on vielä testattava varsinaisilla tuotteilla yrityksen uunissa polttaen. Koesarjan johtopäätöksenä todettiin, että lasitteisiin voidaan käyttää noin 10 % soodakalkkilasia sen vaikuttamatta juurikaan lopputulokseen. 10–40 % lasia voidaan lisätä, kunhan tiedetään kierrätyslasin vaikutukset lasitteen väriin ja muihin ominaisuuksiin. Tätä suurempi määrä saattaa aiheuttaa ongelmia ja vaatisi mm. polttolämpötilan laskua. Kierrätyslasijauhe on keramiikan valmiina myytäviä raaka-aineita huomattavasti karkeampaa. Sen käyttö vaatii siksi manuaalista työtä, kuten jauheen sihtaamista. Karkeat ainekset tekevät lasiteseoksesta heterogeenisen, ja tämä voi aiheuttaa lasitteeseen mm. halkeilua ja värivikoja. Valmiit lasitteet on siksi joissakin tapauksissa hyvä kuulamyllyttää tasaisen koostumuksen ja onnistuneen lopputuloksen varmistamiseksi. Kvartsin ja kierrätyslasin yhdistelmä aiheutti ongelmia joissakin lasitteissa, jolloin kvartsi päädyttiin jättämään näistä lasitteista pois. Lopuksi voidaan todeta, että kierrätyslasilla on mahdollista korvata osittain maasälpää ja kvartsia keskivälin polttolämpötiloissa, joskin sen sisältämät oksidit vaikuttavat toisinaan värimetallioksidien värinmuodostukseen. Koska kierrätyslasi on valmis monien oksidien seos, sitä voidaan toisinaan hyödyntää myös uusien värien luomiseksi.
In this study, the feldspars, quartz and frits in ceramic glazes were partially substituted with recycled soda-lime glass. The experiments consisted of five different phases: first, 34 glaze recipes were gathered from different sources and the test pieces were fired at 1200 °C. After every phase, the new glazes were analysed by sensory assessment, and the most promising ones were chosen for the next phase. In phase two, the chosen glazes were modified to contain some waste glass by using a glaze chemistry (Unity formula, UMF) calculator, resulting in 21 new glazes. In phase three, some of the glazes from phases one and two were re-modified by using basic knowledge on ceramic materials. In this phase, 24 new recipes were developed. In phases four and five, some of the recipes were developed further with small changes like increasing the amount of kaolin, and some glazes were ball milled to prevent crazing. As a result of phases four and five, 20 more recipes were produced. These experiments, altogether, resulted in eight glazes that are ready to be used by Roska Ceramics. At the end, an attempt was made to outline a series of simple base recipes that could be used with different colouring oxides. These glazes were called Silky Matte 1–7, and they still require further modification.
As a result of the study, a collection of coloured glazes was developed: green, turquoise, pink, light blue, purple, light yellow and white. Since the appearance of the glaze on test strips is only approximate, the final glazes must be tested on actual products and fired in the company’s kiln. In conclusion, it can be said that about 10 % of recycled glass can be added to ceramic glazes without any notable changes. 10–40 % can be added if the effects for colour formation and other features are well known. Bigger amounts require re-thinking of the process. The particle size of waste glass powder is usually much larger than in commercial ceramic raw materials, and its use requires some manual work like sifting. Coarse materials affect the glaze, causing defects like crazing and mottled colour. Ball milling is recommended to get a homogenic mix and a better firing result. Combination of quartz and waste glass caused problems in some glazes, and for this reason, quartz was sometimes left out altogether. Finally, recycled soda-lime glass can be used to replace some of the feldspars and quartz in mid-range firings, even though its oxides may affect the colour formation. But as waste glass is a ready mix of different oxides, it can sometimes also be used to create whole new colours.