Beim Anheizen und Abkühlen eines Ofens verändern die Temperaturschwankungen den Ton grundlegend. Der Ton verwandelt sich von einer weichen, völlig zerbrechlichen Substanz in eine steinharte, wasser-, wind- und zeitbeständige Substanz. Die vollständige Metamorphose dieser Veränderung ist nahezu mystisch und könnte als solche angesehen werden, wenn sie nicht so häufig wäre.
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Inhaltsverzeichnis
Atmosphärische Trocknung
Wenn Keramik in den Ofen gegeben wird, ist sie fast immer knochentrocken . In den Zwischenräumen der Tonpartikel ist jedoch immer noch Wasser eingeschlossen.
Wenn der Ton langsam erhitzt wird, verdampft das Wasser aus dem Ton. Wenn der Ton zu schnell erhitzt wird, verwandelt sich das Wasser direkt im Tonkörper in Dampf und dehnt sich aus, was zu einer explosiven Wirkung auf den Topf führt.
Wenn der Siedepunkt des Wassers (212 F und 100 C auf Meereshöhe) erreicht ist, sollte das gesamte atmosphärische Wasser aus dem Tonkörper verdunstet sein . Dies führt dazu, dass der Ton kompakter wird und ein wenig schrumpft.
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Verbrennung von Kohlenstoff und Schwefel
Alle Tonkörper enthalten eine gewisse Menge Kohlenstoff, organische Stoffe und Schwefel. Diese verbrennen zwischen 300 °C und 800 °C. Wenn diese Stoffe aus irgendeinem Grund – beispielsweise aufgrund schlechter Belüftung im Ofen – nicht aus dem Tonkörper ausbrennen können, bilden sich Kohlenstoffkerne . Dies schwächt den Tonkörper erheblich.
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Chemisch gebundenes Wasser wird ausgetrieben
Ton besteht aus einem Molekül Aluminiumoxid und zwei Molekülen Siliciumdioxid, die mit zwei Molekülen Wasser verbunden sind. Selbst wenn das atmosphärische Wasser verschwunden ist, enthält der Ton immer noch etwa 14 Prozent chemisch gebundenes Wasser. Der Topf wird dadurch wesentlich leichter, ohne dass er physisch schrumpft.
Diese chemisch gebundene Wasserbindung löst sich beim Erhitzen. Überlappend mit dem Verbrennen von Kohlenstoff und Schwefel entweicht das chemisch gebundene Wasser zwischen 350 °C und 800 °C aus dem Tonkörper. Wenn das Wasser zu schnell erhitzt wird, kann es wiederum zu einer explosionsartigen Dampfbildung im Tonkörper kommen. Aufgrund all dieser Veränderungen (und mehr) muss der Brennplan einen langsamen Wärmeaufbau ermöglichen.
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Quarzinversion tritt auf
Töpfer nennen es Silica, aber Silicaoxid ist auch als Quarz bekannt. Quarz hat eine kristalline Struktur, die sich bei bestimmten Temperaturen verändert. Diese Veränderungen werden als Inversionen bezeichnet. Eine solche Inversion tritt bei 1060 F (573 C) auf.
Die Veränderung der Kristallstruktur führt tatsächlich dazu, dass die Keramik beim Erhitzen um 2 Prozent an Größe zunimmt und diese 2 Prozent beim Abkühlen verliert. Ware ist während dieser Quarzumkehr zerbrechlich und die Ofentemperatur muss während der Veränderung langsam erhöht (und später abgekühlt) werden.
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Sintern
Bevor die Glas bildenden Oxide zu schmelzen beginnen, kleben die Tonpartikel bereits aneinander. Ab etwa 1650 F (900 C) beginnen die Tonpartikel zu verschmelzen. Dieser Verklebungsprozess wird Sintern genannt. Nachdem die Keramik gesintert ist, besteht sie nicht mehr aus echtem Ton, sondern ist zu einem keramischen Material geworden.
Der Schrühbrand wird normalerweise bei etwa 1730 F (945 C) durchgeführt, nachdem die Ware gesintert ist, aber noch porös und noch nicht verglast ist. Dadurch können nasse, rohe Glasuren an der Keramik haften, ohne dass sie zerfällt.
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Vitrifikation und Reifung
Bei der Reifung eines Tonkörpers handelt es sich um ein Gleichgewicht zwischen der Verglasung des Körpers, die Härte und Haltbarkeit bewirkt, und einer so starken Verglasung, dass die Ware beginnt, sich zu verformen, zusammenzusacken oder sogar auf dem Ofenboden Pfützen zu bilden.
Die Verglasung ist ein allmählicher Prozess, bei dem die Materialien, die am leichtesten schmelzen, dies tun. Sie lösen sich auf und füllen die Räume zwischen den feuerfesteren Partikeln. Die geschmolzenen Materialien fördern das weitere Schmelzen und verdichten und festigen den Tonkörper.
In dieser Phase entsteht auch Mullit (Aluminiumsilikat). Dabei handelt es sich um lange, nadelartige Kristalle, die als Bindemittel wirken und den Tonkörper noch weiter zusammenfügen und festigen.
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Reifungstemperaturen
Die Temperatur, bei der Ton gebrannt wird, macht einen enormen Unterschied. Ein bei einer bestimmten Temperatur gebrannter Ton kann weich und porös sein, während derselbe Ton bei einer höheren Temperatur hart und undurchlässig sein kann.
Es ist auch unbedingt zu beachten, dass verschiedene Tone je nach ihrer Zusammensetzung bei unterschiedlichen Temperaturen reifen. Rotes Steingut enthält eine große Menge Eisen, das als Flussmittel wirkt. Ein Steingutton kann bei etwa 1000 °C (1830 °F) bis zur Reife gebrannt werden und bei 1250 °C (2280 °F) schmelzen. Andererseits kann ein Porzellankörper aus reinem Kaolin erst bei etwa 1390 °C (2500 °F) reifen und erst bei über 1800 °C (3270 °F) schmelzen.
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Während des Abkühlens
Beim Abkühlen durchläuft Ton noch einen weiteren Prozess. Das ist die plötzliche Schrumpfung von Cristobalit – einer kristallinen Form von Kieselsäure – wenn er über 220 °C (420 °F) abkühlt. Cristobalit kommt in allen Tonkörpern vor, daher muss darauf geachtet werden, den Ofen langsam abzukühlen, wenn er diese kritische Temperatur erreicht. Andernfalls bilden sich in den Töpfen Risse.