Referat zum Thema Keramik

Inhalt:
1. Was ist Keramik?
2. Bestandteile des Tons
3. Was ist eine Glasur?
4. Der Brennvorgang

1.Was ist Keramik?

Unter Keramik versteht man alle Gegenstände, die aus Ton oder tonhaltigen Mischungen geformt werden und durch den Brand einen Umwandlungsprozess zu einem festen Material erfahren haben. Es wird in die industriellen Produkte zum Beispiel Ziegelsteine, Fliesen, Waschbecken, Isolatoren, Widerstände und handwerkliche beziehungsweise kunsthandwerklichen Erzeugnisse wie beispielsweise Plastiken, Figuren etc. unterschieden. Tonerzeugnisse lassen sich in die zwei Hauptgruppen Irdenware und Steinzeug unterteilen. Die Irdenware ist die einfachste Art der Keramik. Sie wird bei relativ niedrigen Temperaturen zwischen 1000° - 1200°C gebrannt. Dadurch und wegen der Mischung des Tons ist der Scherben (=gebrannter Ton) porös, das heißt die Bestandteile der Masse sind nicht vollkommen miteinander verschmolzen und somit feuchtigkeitsdurchlässig. Wird ein flüssigkeitsundurchlässiges Produkt gewünscht, so muss es noch glasiert werden. Je nach Höhe des Brandes und Tonzusammensetzung gibt es noch diverse Unterarten wie Terrakotta (porös, unglasiert), die japanische Keramikart Raku (grobkörnig, glasiert), Schlickerware und Majolika/Fayence. Die zweite große Gruppe ist das Steinzeug. Als Steinzeug bezeichnet man alle Arten von Tonwaren, deren Scherben beim Brand dichtbrennen, verglasen oder versintern. Dieses Verschmelzen der einzelnen Tonpartikel zu einer homogenen Masse ist der Hauptunterschied zwischen dem Steinzeug und der Irdenware. Dadurch ist auch unglasiertes Steinzeug undurchlässig für Flüssigkeiten. Eine Verfeinerung des Steinzeugs stellt das dichtgesinterte, meist sehr dünne, weiße, milchig bis durchscheinende Porzellan dar. Die Brenntemperatur liegt beim Steinzeug zwischen 1100° - 1300°C, bei Weichporzellan zwischen 1200° - 1350°C und Hartporzellan zwischen 1380° - 1460°C.

2. Bestandteile des Tons

Die Hauptelemente des Tons sind Silizium- und Aluminium, die zusammen mehr als Dreiviertel des gesamten Erdballs ausmachen. Ihre Sauerstoffverbindungen Siliziumdioxyd und Aluminiumoxyd ergeben im Ton ein Gemisch, das Wasser chemisch bindet. Außerdem enthält Ton je nachdem in kleineren Mengen auch freies Wasser, freies Siliziumdioxyd (in Form von Quarz), Soda, Pottasche, Kalk und Eisenverbindungen.

3. Was ist eine Glasur?

Glasuren sind, einfach gesagt, dem Scherben aufgeschmolzene Gläser. Sie überziehen den Tonkörper mit einer dünnen glasigen Schicht und verleihen ihm Dichte, Härte und Farbe. Die Glasuren dienen also praktischen wie auch dekorativen Zwecken. Die Scherben werden wasserundurchlässig, lassen sich leichter pflegen und werden dadurch veredelt. Von gewöhnlichem Glas unterscheiden sich Glasuren nur durch einen höheren Anteil an Tonerde, durch vielfältigere Mischungen und einen höheren Schmelzbereich. Chemisch gesehen sind Glasuren silikante Schmelzprodukte, dass heißt eine Verschmelzung von Kieselsäure und Flussmittel mit Tonerde. Letztere mischt man bei, damit die Glasur besser haftet und glasig wird ohne zu laufen.

4. Der Brennvorgang

Nachdem die Tonerzeugnisse getrocknet und eventuell glasiert sind, müssen sie noch gebrannt werden. Es gibt verschiedene Brennmöglichkeiten. Die wohl älteste Arte ist das Brennen im offenen Feuer. Da die unglasierten Scherben aus grobem, sandigem Ton gefertigt sind, halten sie diese primitive Brennmethode mit den doch recht großen Temperaturschwankungen aus, ohne zu platzen. (z. B. unglasierte Raku). Das Brennholz wurde um und auf die Tonwaren gestapelt, angezündet und mit Reisig weiter geschürt. Dadurch entstand eine Ascheschicht, die das Brenngut vor Zugluft schützte. Ausschlaggebend für die Entwicklung von Brennöfen war, dass Speichern von möglichst viel Hitze und das Vermeiden von Zugluft. Dadurch entstanden verschiedene Ofentypen die sich in ihren Befeuerungsmöglichkeiten (Holz, Kohle, Öl, Gas oder Elektroöfen) und ihrem Aufbau (Rund-, Stufen- oder Treppenöfen usw.) stark unterscheiden. Dabei heißt es nicht unbedingt das heutige moderne Elektroöfen bessere Ergebnisse liefern als mit Holz oder gar Gras gebrannte Scherben. Das hängt von dem Zweck und Art der Scherbe ab. Manche Farbgebungen lassen sich nun mal nicht in einem elektronisch gesteuertem Elektroofen erzeugen (Atmosphäre). Was geschieht beim Brand? Die Hitze verleiht dem Tonkörper Dauer und Haltbarkeit, macht ihn mehr oder weniger wasserundurchlässig und es verwandelt den Glasurüberzug in eine harte, dünne Glashaut. Es gibt verschiedene Brandverfahren. Beim Einbrandverfahren wird die Ware gefertigt, getrocknet, glasiert und dann gebrannt. Man spart sich einen kompletten Brand. Unter Umständen kann dabei aber die Glasur vom Ton nicht richtig aufgenommen werden oder das Stück weicht wieder auf und verliert an Form. Diesem Problem kann mit Hilfe von zwei Bränden verhindert werden. Beim ersten Schrühbrand oder Rohbrand wird der Scherben so gebrannt (geschrüht), dass er danach robust aber dennoch porös ist. Somit kann damit besser hantiert werden und die Glasur wird besser aufgenommen. Das Brennen des Tons umfasst, vereinfachend gesagt, drei Stadien: Schmauchen, Oxydation und Verglasen. Im ersten Abschnitt des Brandes, dem sog. Schmauchen, wird dem Ton das Wasser entzogen. Bei ca. 100° - 150°C entweicht das physikalisch, bis ca. 600°C das chemisch gebunden Wasser. Zu diesem Zeitpunkt hat der Tonkörper an Gewicht verloren und ist heller geworden. Während der zweiten Phase, der Oxidation verbrennen oder verkohlen die organischen Stoffe in der Masse. Dieser Vorgang benötigt viel Sauerstoff und endet ungefähr bei 950 °C. Nachdem die organischen Stoffe herausgebrannt wurden, treten die Brennfarben zu tage (weiß, gelb, rot ...). Das dritte Stadium die Verglasung liegt, je nach Zusammensetzung der Masse, bei sehr unterschiedlichen Temperaturen. Sie beginnt im allgemeinen dann, wenn die schmelzbaren Teilchen erweichen bzw. schmelzen. Dabei bildet der Schmelzfluss zwischen den unschmelzbaren Teilchen glasige Kittstellen und dringt bei steigender Temperatur in die Poren der Masse ein. Abgeschlossen ist der Prozess dann, wenn alle Poren geschlossen, das heißt mit dem Flussmittel-Glas ausgefüllt und verdichtet sind. Während der Verglasung verlieren der Scherben an Volumen (Brennschwindung). Viele Tonsorten lassen sich nicht dichtbrennen, da sie sich vor Erreichen der erforderlichen Temperatur erweichen und verformen. Da die Temperaturen bei einem Brand eine große Rollen spielen, müssen sie gemessen und überwacht werden. Aufgrund der Höhe der Temperaturen sind handelsübliche Thermometer nicht zu benutzen. Es werden stattdessen optischen und thermoelektrischen Pyrometer eingesetzt. Bei den optischen Pyrometer werden das Licht eines Glühfadens mit der Helligkeit im Ofen selbst verglichen. Das elektrischen Pyrometer basiert auf einem Thermoelement. Die Schnelligkeit der Messung und das direkte Ablesen des Temperaturwertes auf einem Display sind vorteilhaft, der Nachteil ist der recht hohe Preis. Die günstigste Alternative sind sog. Schmelzpyrometer. Sie bestehen aus einer glasurartigen Masse und sinken bei erreichen ihres Schmelzpunktes zusammen. Die bekanntesten sind die Segerkegel. Meist werden drei Kegel mit unterschiedlichen Schmelzbereichen so im Ofen platziert, dass sie durch das Schauloch während des Brandes beobachtet werden können. Erweicht der erste Kegel und legt sich langsam um, ist die Höchsttemperatur bald erreicht und der Ofen wird nicht weiter hochgeheizt. Wenn der zweite Kegel fällt, beginnt die Haltezeit (um die Glasuren gleichmäßig auszuschmelzen). Der dritte Kegel dient zur Kontrolle der erreichten Höchsttemperatur. Ein Kegel gilt als geschmolzen, wenn seine Spitze gerade den Boden berührt. Je nach ihrem Schmelzpunkt haben die Segerkegel unterschiedliche Nummern und können anhand von Tabellen ausgewählt für die entsprechenden Temperaturbereiche ausgewählt werden. Das Brennen von Tonwaren hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab. Welche Befeuerung wird benutzt, wie groß ist der Ofen, welche Größe und welcher Art sind die Werkstücke, was für Wetter herrscht und unzählige andere Dinge. Jeder Töpfer hat eine andere Vorgehensweise, andere Erfahrungen und letztendlich hängt es von der oft lebenslangen Erfahrung ab.