Keramiktheorie HSLU PDF

Keramiktheorie Materialeinführung 1. Semester HSLU – Sibylle Meier & Christine Aschwanden 1. Keramik Oberbegriff 2. Entstehung der Tone 3. Die 4 Haupttonsorten 4. Vorgänge beim Trocknen von Keramik 5. Formgebung 6. Schlicker und Engoben 7. Engobe/Glasur Mischungsreihe 8. Färb...

Keramiktheorie Materialeinführung 1. Semester HSLU – Sibylle Meier & Christine Aschwanden 1. Keramik Oberbegriff 2. Entstehung der Tone 3. Die 4 Haupttonsorten 4. Vorgänge beim Trocknen von Keramik 5. Formgebung 6. Schlicker und Engoben 7. Engobe/Glasur Mischungsreihe 8. Färbende Oxide 9. Glasuren 10. Brennen von Keramik 11. Gips Kalziumsulfat CaSO4 12. Kalk 13. Hygiene beim keramischen Arbeiten 14. Nachhaltigkeit in der Keramik 15. Fachliteratur 1 1. Keramik, Oberbegriff für alle keramischen Massen, von Irdengut bis Porzellan Tongut Tonzeug Töpferton, Irdenware Steinzeug, Porzellan, Steingut Klinker Irdengut Steingut Steinzeug Porzellan porösbrennend (Scherbenmerkmale) dichtbrennend Farbig Weiss Farbig Weiss 920°-1040° 1050°-1200° (Temperatur) 1150°-1350° 1200°-1400° Wasserdurchlässig (Scherbenprüfung) Wasserundurchlässig Erdiger Bruch Muscheliger Bruch Stahl ritzt Scherben Scherben ritzt Stahl Sondererzeugnisse Sanitärkeramik (Lavabo, WC), Baukeramik (Backstein, Ziegel, Wandfliesen), Industriekeramik = Oxidkeramik, Aluminium-, Zirkon-, Titan-, Magnesium-, Zink-Oxide (Glaskeramik, Gelenkimplantate, Zahnersatz, Isolatoren, Uhren, Katalisatoren, Flug/Raumfahrt), = Nichtoxidkeramik, Carbide, Boride, Nitride (Geräte/Maschinenbau, Dichtungstechnik, Hochleistungsschneidstoffe) Brennbereiche der verschiedenen Tonsorten: Von niederem Brennbereich spricht man bei Töpferton, Steingut und anderen Tonen die nicht über 800°- 1000° gebrannt werden, da sie ein kleines Schmelzintervall haben und schnell schmelzen. Die Gesamtschwindung ist klein, um die 6-8%. Diese Tone haben relativ grosse Tonsubstanzpartikel und viele unplastische Beimengungen.Sie brauchen nicht viel Anmachwasser, was ihre kleine Gesamtschwindung erklärt. Das kurze Schmelzintervall hat mit den unplastischen Mineralien zu tun, die den Brennbereich herabsetzen können. Diese Tone verformen sich beim Brand praktisch nicht. Es gibt einen mittleren Brennbereich für Klinkerton, Manganton und ähnliche Tone, die zwischen 1000°-1200° gebrannt werden. Diese Tone werden auch niederbrennende Steinzeuge genannt, sie sintern schon ab 1100°. Sintern heisst, der Ton verglast, er hat ein langes Schmelzintervall. Die Gesamtschwindung ist mittelgross, um die 10-12%. Die Tonsubstanzpartikel sind klein, sie brauchen mehr Anmachwasser. Die unplastischen Mineralien senken auch bei diesen Tonen den Schmelzpunkt, das Schmelzintervall ist aber länger. Hohe Temperaturen brauchen Steinzeug und Porzellan, sie werden zwischen 1200°- 1400° gebrannt. Sie sintern stark und verformen sich zum Teil auch stark. Die Gesamtschwindung ist gross, um die 10-18%. Bei diesen Tonen sind die Tonsubstanzpartikel sehr klein, sie brauchen viel Anmachwasser, ihr Schmelzintervall ist sehr lange, die Deformation stark. Für Sondererzeugnisse werden zum Teil sehr hohe Temperaturen zwischen 1400°- 1700° gebraucht, da sie zum Teil nur aus einzelnen keramischen Mineralien bestehen. 2 2. Entstehung der Tone Tone sind Verwitterungsprodukte die vor ca. 70 Millionen Jahren entstanden. Haupt- sächlich wurden sie aus der primären Gebirgsbildung, den sogenannten Urgesteinen, vorallem aus Granit, Basalt, Gneis, und der sekundären Gebirgsbildung aus den Urgesteinen, den Sedimentgesteinen, vorwiegend aus Sandstein, Tongestein, Kalk- gestein, herausgelöst. Die Mineralpartikel wurden durch verschiedene Vorgänge aus den Gebirgen gelöst. Sonne, Regen, Hitze, Kälte, Frost, Wind, Wasser, haben durch zer- mahlen, sprengen, auswaschen, mitgewirkt. Auf ihrem Weg bergabwärts wurden auch Geröllbrocken immer feiner zermahlen. Alle diese feinsten Partikel lagerten sich in ruhi- geren Gebieten, wie Mulden, Seen, Flussdeltas, ab. Diese Partikel mit Korngrössen von 0,002 mm (zum Vergleich; Steine sind zusammengesetzt aus Partikeln mit einer Korn- grösse von 0,63 mm) bilden die Grundsubstanz der Tone. Die Tone haben in diesen Lagerstätten Jahrmillionen gereift, wurden dabei mehrmals aufgetaut und wieder gefro- ren, wurden herumgeschoben, mit organischen Materialien durchsetzt, ausgetrocknet und wieder eingesumpft. Alle diese Vorgänge haben zur Tonbildung beigetragen. Weil die Gebirge unterschiedliche mineralische Zusammensetzungen haben und auch die Verunreinigungen je nach Gesteinen verschieden sind, hat jedes Tonlager seine eigene Geschichte, gebildet durch die spezifisch an einem Ort vorkommenden Gesteine, Mineralien und klimatischen Bedingungen. Wir unterscheiden deshalb hauptsächlich zwei Tonlager. Das primäre Tonlager und das sekundäre Tonlager. Im primären Tonlager blieben die Tone an ihrem Entstehungsort oder in der Nähe liegen und wurden deshalb nicht verunreinigt. In diesen Lagern bildeten sich die weissen Tone, Steingut, Rohkaolin, Kaolinit mit der Zusammensetzung, Al₂O Aluminiumoxid, SiO Kieselsäure-Quarz und H₂O Wasser. Kaolinit ist das wichtigste der ca. 28 bekannten Tonmineralien. Es ist in allen Tonen die Tonsubstanz und gibt den Tonen die Plastizität. Andere sind die Feldspäte, Quarz, Montmorillonit, Jllit u.a. Im sekundären Tonlager verunreinigten sich die Tone auf ihrem Entstehungsweg durch andere, meist färbende Mineralien wie; Eisen, Mangan, Kalk u.a. Zur Tonbildung reicht es aber nicht Gesteine einfach zu zermahlen und mit Wasser zusammenzukneten, das gibt noch keinen Ton. Es braucht die lange Lagerung im Wasser, der Säure von Mooren, den organischen Rückständen,Trockenheit, Sonne, Regen, Hitze, Kälte, Frost. Porzellan ist die einzige Tonmasse die künstlich zusammengesetzt wird. Sie unterscheidet sich in der Plastizität und deshalb auch bei der Verarbeitung stark von den anderen Tonen. Die Form der Tonsubstanz ist meistens 6 eckig. Diese winzigen Partikel bilden kleine Türmchen, legen sich übereinander, umschliessen unplastische Partikel wie Sand, Kalk, Eisen, Mangan und da jedes dieser Tonbildenden Plättchen von einer feinen Wasserschicht umgeben ist, haben sie die Fähigkeit aufeinander zu rutschen. Das macht den Ton plastisch und formbar. Gestein = Stoffgemisch Mineral = einheitlicher Stoff 3 3. Die 4 Haupttonsorten: IRDENGUT: Töpferton, Ziegelerde Natürlich vorkommendes Material, sintert nicht - Farbig, (eisenhaltig) - Brennbar bis ca. 1040° - Brennt nicht dicht, das heisst, Wasser kann durch den porösen Scherben dringen (Blumentopf) - Braucht deshalb eine Glasur - Diese Glasuren basieren zum Teil auf Bleifritten die bei niederen Temperaturen schmelzen - Bruchflächen weisen körnige, erdige Struktur auf - Anwendung: Geschirr, Blumentöpfe, Studiokeramik, Baukeramik im Innen-/Aussenbereich STEINGUT: Kalksteingut, Feldspatsteingut - weiss (wenig Eisenoxid), bis ca. 1100°-1150° brennbar - weitere Scherbenmerkmale gleich wie Irdengut STEINZEUG: natürlich vorkommendes Material, sintert - Weisse und farbige Tone (weisse Tone nicht eisenhaltig, farbige eisenhaltig) - Ab einer Temperatur von 1200° dichtbrennend (Sintern). Sie brauchen nicht unbedingt eine Glasur, da der Scherben so stark verglast, dass kein Wasser durchdringen kann. - Einige Sorten werden bis 1350° gebrannt - Glasuren bestehen aus mehrheitlich unbedenklichen Naturrohstoffen, es können sogar niederbrennende Tone verwendet werden - Bruchflächen weisen muschelige Struktur auf - Anwendung: Geschirr, Studiokeramik, Baukeramik im Innen/Aussenbereich Industriekeramik (Sanitär,Elektro) Klinkerton, natürlich vorkommendes Material, sintert - Farbig, (eisenhaltig) - Brennbar bis ca. 1200° - Brennt dicht, deshalb wird er zu den Steinzeugtonen gezählt - Anwendung: Geschirr, Studiokeramik, Baukeramik im Innen /Aussenbereich Manganton ist schwarz und bis ca. 1200° brennbar PORZELLAN: Hartporzellan, Weichporzellan künstlich zusammengesetztes Material, sintert - Weiss - Brennbar bis ca. 1500°, sintert. Einige Sorten sind bei dünner Wandstärke zwischen 0,3 – 1 mm durchscheinend - Glasuren bestehen aus mehrheitlich unbedenklichen Naturmaterialien - Bruchflächen weisen muschelige Strukturen auf - Anwendung: Geschirr, Studiokeramik, Industriekeramik (Sanitär, Elektro) Diese Tone gehören zu den Hauptonsorten. Die Liste zeigt nur die gebräuchlichsten Eigenschaften/ Anwendungsgebiete. Alle Tone können auch anders verwendet werden. 4 4. Vorgänge beim Trocknen von Keramik Man unterscheidet bei der Keramik zwei Schwindungsbereiche; die Trockenschwindung und die Brennschwindung. Während die Trockenschwindung durch Zugabe von Wasser rückgängig gemacht werden kann, ist die Brennschwindung endgültig, da sich beim Brennen die Tonmineralien verändern und der Scherben ab ca. 800° gebildet wird, oder bei hohen Temperaturen ab 1100°, verglast (Sintert) Nach der Formgebung hat das Anmachwasser sein Funktion erfüllt und der Rohling muss, damit er gebrannt werden kann, vollständig getrocknet werden Die Trocknung ist ein physikalischer Vorgang, bei dem die Masse nicht verändert wird, nur ihr äusserer Zustand wird anders. Sie geht vom plastischen zum lederharten, dann zum lufttrockenen und am Schluss zum knochentrockenen Zustand über und wird dabei kleiner (Trockenschwindung). - Plastisch; feucht/glänzende Oberfläche, auf Druck empfindlich.Die Masse ist plastisch, sie lässt sich Formen, da die Masseteilchen optimal aufeinander gleiten. - Lederhart; dunkel/matte Oberfläche, auf Druck nicht mehr so empfindlich. In diesem grossen Trocknungsabschnitt wird abgedreht, Henkel/ Garnituren angesetzt. Lederhart haben die Tonteilchen direkten Kontakt untereinander, wegen des schon erfolgten Wasserverlustes. Der Formling lässt sich deshalb nur noch begrenzt verändern. - Lufttrocken; beim Reiben auf der Oberfläche ergeben sich helle Spuren. Die Masseteilchen haften starr aneinander und der Formling ist nicht mehr formbar. In den feinsten Poren hat es immer noch Anmachwasser(Kapillarwasser). - Knochentrocken; das restliche Anmachwasser wird im Ofen bei 80°-100° über mehrere Stunden ausgetrieben. Die Trocknung basiert auf dem Wasserverlust der Masse. Die Raumluft nimmt Feuchtigkeit aus den Formlingen auf - Fette plastische Massen haben bis zu 25% Anmachwasser - Magere plastische Massen haben bis zu 15% Anmachwasser - Giessmassen haben bis zu 40% Anmachwasser Fachgerechte Trocknung: - Holzbretter saugen Wasser auf, können sich aber verziehen - Gipsunterlagen, verwendbar wie Holzbretter. Sie haben den Vorteil, dass sie sich nicht verziehen - Plastikfolien zum partiellen abdecken des Formlings. Ränder, Henkel, Garnituren trocknen schneller und müssen zugedeckt werden damit die Schwindung am ganzen Formling gleichmässig verläuft. -Trockenräume; der ideale Ort Keramik zu trocknen. Die Luft ist gleichmässig feucht, es gibt keine Zugluft, sie sind geschützt vor unachtsamem Hantieren in der Nähe - Zugluft: lässt die Formlinge einseitig trocknen, begünstigt Deformationen, muss vermieden werden - Industriell werden Heisslufttrockenkammern gebraucht 5 Gedächtnis des Tones Durch die Krafteinwirkung beim Formen wird die energetisch günstige Lage der Tonplättchen zerstört. Beim Trocknen und Brennen gehen die Plättchen gerne wieder in ihre ursprüngliche Lage, was zu Rückverformungen des Rohlings führen kann. Dichtbrennende (sinternde) Massen sind darauf anfälliger. Dieses Gedächtnis des Tones hat Folgen: - Wenn verformte Rohlinge im lederharten Zustand wieder in die gewünschte Form gedrückt werden, können sie nach dem Hochbrand gleichwohl krumm aus dem Ofen kommen. - Angesetzte Henkel, Ausgüsse und Garnituren, können sich beim Brennen verziehen und Gussnähte können sichtbar werden, wenn sie nicht gut verputzt werden. 6 5. Keramische Formgebungstechniken Aufwülsten oder Wulsttechnik Das Aufwülsten kann durch Aufsetzen von Ring auf Ring oder durch spiraliges Aufsetzen eines endlosen Tonwulstes geschehen. Man formt den Boden des Gefässes wie ein Schälchen aus dem Vollen und git ihm einen Rand. Anschliessend rollt man mit den Hànden aus Ton gleichmässige Wülste. Die Wülste werden nicht bloss aufeinander gelegt, sondern ein wenig gedrückt und die Wände verstrichen. Wenn der Ton noch weich ist, genügt es, die Tonwülste ein wenig anzufeuchten. Ist der Ton schon härter, muss man die Flächen aufrauhen und nässen, damit ein Schlicker entsteht. Pinchtechnik Die Pinch-Technik (to pinch = kneifen, zwicken, quetschen) wird zur Herstellung von Daumenschälchen benutzt. Man nimmt einen Klumpen Ton in die Hand und drückt mit dem Daumen vorsichtig in die Mitte. Langsam rotierend, bis sich ein Gefäss bildet. Plattentechnik Die Platten kann man entweder mit einem Wallholz auswallen oder aus einem Masseblock schneiden. Es empfiehlt sich, die Platten ein wenig antrocknen zu lassen, bevor man sie zuschneidet und zusammensetzt. Die Nahtstellen muss man aufrauhen und wässern, damit ein Schlicker entsteht und sich die Einzelteile gut verbinden. Mann kann die Platten auch über runde Formen über- und einformen bevor man sie zusammensetzt. Paddeltechnik Formgebung mit Klopfholz (Paddel) und dagegengehaltenem rundem Stein. Freidrehen Durch Zentrieren, Aufbrechen und Ziehen eines Tonklumpens auf der rotierenden Töpferscheibe gekennzeichnetes Formen mit den Händen. Mit diversen Griffen kommt man zur gewünschten Form. Am Schluss schneidet man das fertige Gefäss mit einem straff gespannten Draht ab und hebt es vorsichtig von der Drehscheibe. Abdrehen Spanabhendes Bearbeiten eines lederhart getrockneten Gefässes auf der Scheibe. Meistens das Herausarbeiten des Fussringes eines Gefässes aus dem verdickt gelassenen Boden. Das Gefäss wird auf der Drehscheibe auf den Kopf gestellt, zentriert und dann mit einem Tonwulst fixiert. Drehen vom Stoss Drehen mehrerer kleiner Gefässe oder Deckel von einem Tonkegel auf der Scheibe, wobei nur die in Arbeit befindliche Kegelspitze exakt zentriert zu sein braucht. Die Partie, aus der das beabsichtigte Gefäss entstehen soll, wird mit den Handkanten eigeschnürt. Diverse Griffe entsprechen dem sonstigen Freidrehen. Der Unterschied ist, dass man das fertige Gefäss oben auf dem Kegel abschneidet und dann den Stoss erneut hochdrückt, im oberen Teil zentriert und dann den Arbeitsbereich einschürt. Giessen Auf der Tonverflüssigung beruhendes Formgebungsverfahren, be dem ein Giesschlicker in eine Gipfsform gegossen wird, wo er durch Wasserentzug an der Formwand eine feste Tonwand bildet. Die Zeit die er dazu braucht, ist die Standzeit. Danach wird der restliche Giessschlicker ausgegegossen. 7 Eindrehen Mechanische Formgebungstechnik, bei der ein meist konisches Gefäss (z.B. Blumentopf) mit Hilfe einer Schablone in einer rotierenden Gipsform geformt wird. Die Schablone ist an einem Schablonenhalter befestigt, die Gipsform steckt in einem Metalltopf der Eindrehspindel. Überdrehen Mechanische Anfertigung von Flachgefässen (Tellern) auf einer Dreherspindel, bei der die an einem Schablonenhalter befestigte Schablone die Aussenseite des Gefässes und den Fuss formt, während die Innenseite von der Gipfsform geformt wird. Strangpressen Die Masse wird von einer Förderschnecke wie in einem Fleischwolf transportiert und durch ein Mundstück gepresst, aus dem der Massenstrang austritt. Die Form des Mundstrückes bestimmt das Produkt. Wird vorallem für Backsteine und Ziegel verwendet. Trockenpressen Industrielle Formgebungstechnik für flache Formen. Wird vorallem für Wand und Bodenplatten verwendet. Ein Granulat aus trockenem Ton wird mit hohem Druck in Metallformen gepresst. 3D Drucker / Extruder Das zu druckende Objekt muss zuerst in einem 3D-Computerprogramm gezeichnet werden. Die Software des Druckers setzt den Entwurf dann in Wulsttechnik um. Das heisst, es kommt eine weiche, dünne Tonwurst aus einer Düse. Schicht für Schicht wird das Objekt aufgebaut. Der Druckkopf mit der zugehörigen Kartusche bewegt sich auf 3 Achsen. 8 6. Schlicker und Engoben Sie sind sich eigentlich sehr ähnlich, beides ist flüssiger Ton. Giessschlicker Dem Giessschlicker wird ein Verflüssigungsmittel beigegeben, so braucht er weniger Anmachwasser. Das hat den Vorteil, dass die Gipsform weniger nass wird und die Trockenschwindung nicht so gross ist. Engoben Engoben sind Überzüge die meistens auf den lederharten Tongegenstand aufgetragen werden. Damit sie gut haften, werden sie der Schwindung des Tones angepasst. Engobe wird als Dekoration gebraucht, zum Beispiel um die Oberfläche eines Gefässes farblich zu verändern. Mit Engobe kann man auch malen. Da der Auftrag dick sein muss, wird der Auftrag nebst dem Pinsel oft mit einem Malhorn gemacht. Im Niedertemperatur- Bereich brauchen engobierte Gefässe eine Glasur um wasserdicht zu werden. Farben Schlicker und Engoben können mit färbenden Metalloxiden, oder Farbkörpern eingefärbt werden. Das bewirkt aber eine Veränderung des Brennverhaltens, da die Farben den Schmelzpunkt verändern können. Einige der Oxide sind giftig, es empfiehlt sich deshalb, vorsichtig zu arbeiten, Staub zu vermeiden, allenfalls Handschuhe und Staubmaske zu tragen, im Atelier nicht zu essen und zu trinken. Die Arbeitsräume sauber halten, damit kein Staub herumfliegen kann. Oxide und Karbonate Aus natürlich vorkommenden färbenden Schwermetallen gewonnen, zeigen Oxide für sich allein gebrannt keine Farbentwicklung. Erst in chemischer Verbindung mit Silikatgemischen, wie Tonerde, Quarz, Kaolin u.a.( glasurähnlichen Zusammensetzungen), bilden sich die charakteristischen Farben der betreffenden Oxide heraus. Karbonate sind in ihrer Farbgebung etwas schwächer als Oxide und werden daher für zartere Farbtöne verwendet. Oxid; chemische Verbindung mit Sauerstoff Karbonate; anorganische Salze der Kohlensäure Farbkörper Unabhängig von der unmittelbaren Anwendung zur Färbung von Glasuren und Massen werden färbende Oxide mit Silikatgemischen vermischt und bei hoher Temperatur geglüht. Das aus dem Glühofen kommende, schlackenartig zusammengebackene Farbprodukt wird fein vermahlen, gewaschen und getrocknet und kommt als Farbkörper bezeichnet in den Handel. Durch Zugabe von Farbkörpern in Glasuren und Massen wird die Farbpalette wesentlich grösser als die der Oxideinfärbungen. 9 7. Engobe/Glasur; Mischungsreihe Um aus zwei unterschiedlichen, vielleicht nicht befriedigenden Engoben Varianten oder bestimmte Farben zu mischen kann man mit einem einfachen Verfahren arbeiten. Die 5er Reihe ist einfach, schnell und wird deshalb oft gebraucht. Sie kann für keramische Massen, Engoben, Glasuren angewandt werden. Ziel ist, aus zwei Mischungen oder Rohstoffen die nicht befriedigen, sei es weil sie zu fett oder zu mager, zu früh oder zu spät sintern, zu leicht oder zu schwer schmelzend sind, die beste Mischung zu finden. Die Ausgangsmaterialien haben dementsprechend gegensätzliche Eigenschaften, das heisst, sie weisen die zu prüfenden Eigenschaften minimal oder maximal auf. Minimal/Maximalmischung. Vorgehen Von den Ausgangsmaterialien (100%), werden je zwei Löffel in ein mittleres Gefäss gegeben (50/50%). In einem zweiten Schritt gibt man je 1en Löffel der neuen Mischung (50/50%) und den Ausgangsmischungen in je zwei weitere Gefässe. Dies ergibt für die eine Mischung (25/75%) für die andere (75/25%). 100% 25/75% 50/50% 75/25% 100% Maximal, Minimal/Maximal, Maximal/Minimal, Minimal/Maximal, Minimal Benötigte Werkzeuge: 5 Gefässe, Löffel oder Labormessbecher, Musterplatten zum Auftragen der Mischungen. 10 8. Färbende Oxide in Engoben und Giessmassen Kobaltoxid Co₂O₃- blau. Zusätze von 1-10% in weisse Engobe ergeben blau. Senkt den Schmelzpunkt. Chromoxid Cr₂O₃- grün. Zusätze von 3-12% in weisse Engobe ergeben grün. Erhöht den Schmelzpunkt. Manganoxid/Braunstein MnO₂- braun/ schwarz. Zusätze von 4-20% in rotbrennende Tone ergeben braun-schwarz. Senkt den Schmelzpunkt. Titandioxid TiO₂ - weiss/gelb. Zusätze von 4-8% in weisse Engobe ergeben gelb. Ist auch ein Trübungsmittel um transparente Glasuren opak zu machen. Eisenoxid Fe₂O₃- gelb/braun/schwarz. Zusätze von 3-10% in weisse Engobe ergeben gelb-rötlich. In rotbrennende Tone ergibt sich dunkelrot-braunschwarz. Senkt den Schmelzpunkt. Kupferoxid CuO - grün/rot/schwarz. Zusätze von 4-8% in weisse Engobe ergeben grün. Senkt den Schmelzpunkt und erhöht die Bleilässigkeit bei niederbrennenden Glasuren. Kobalt, Kupfer, Mangan gibt es auch als Carbonate, die meistens feiner vermahlen sind und sich schneller und feiner auflösen. Sie sind im trockenen Zustand giftiger als Oxide. Handhabung Wenn möglich die zu färbenden Engoben, Giessschlicker, Glasuren, trocken abwägen und erst nachher mit Wasser anrühren. Zum Einfärben von Tonmassen kann etwa mit denselben Zusatzprozenten gearbeitet werden. Da die Masse aber schon feucht ist muss die genaue Farbe anhand von Musterreihen erarbeitet werden. Bei Glasuren ist der Einfärbungsprozentsatz ähnlich, muss aber für genaue Resultate anhand der Mischungsreihe erarbeitet werden. Fast keines der Farboxide hat vor dem Brennen seine endgültige Farbe, sie sind alle mehr oder weniger Grau-Weiss-Schwarz, erst die Glasur fördert die Farbentwicklung. Porzellan wird auch ohne Glasur farbig, da der Glasanteil in der Masse gross genug ist. 11 9. Glasuren Glasuren werden angewendet um keramische Gegenstände Wasserdicht zu machen, aber auch als Dekorelemente (farbige, glänzende, matte, effekt-Glasuren). Niederbrennende Tone (Töpferton, Steingut) sind nach dem Vorbrand nicht mehr wasserlöslich, Flüssigkeit kann aber durch den porösen Scherben durchsickern. Für den Gebrauch als Geschirr usw. brauchen niedergebrannte Tone eine Glasur. Hochbrennende Tone (Steinzeug, Porzellan) sind nach dem Vorbrand auch noch wasserdurchlässig, nach dem Glattbrand wären diese Tone eigentlich dicht (gesintert). Sie werden aus hygienischen und dekorativen Gründen trotzdem glasiert. Glasur ist ein glasähnlicher Überzug der auf den Brennschwund der keramischen Massen abgestimmt wird und ist ein Gemisch aus verschiedenen Mineralmehlen. Netzwerkbildner Quarz; Netzwerkwandler Natrium/Kaliumoxide, (Feldspat), Kreide, Bor/Bleiverbindungen (Bor kann teilweise Quarz ersetzen); Aluminiumoxid, Stabilisator, kann sowohl Netzwerkbildner wie Netzwerkwandler sein, macht die Schmelze härter. Salz verdampft bei hoher Temperatur zu Natriumchlorid, verbindet sich mit dem Scherben und wird zu einer Glasur (Salzglasur). Da einzelne Glasurrohstoffe für sich alleine erst bei sehr hohen Temperaturen schmelzen, werden ihnen andere Rohstoffe zugesetzt die den Schmelzpunkt herabsetzen. Es bildet sich eine Schmelze, die durch die ideale Zusammensetzung der Rohstoffe früher schmilzt, Eutektikum genannt (griechisch, gut schmelzend). Durchschnittliche Glasurzusammensetzung: Niederbrennend, 900 - 1100°: Bleifreie Töpferglasur; Feldspat, Borax, Kalkspat, Kaolin, Quarz, Borsäure. Bleisilikat PbO-SiO2 schmilzt bei 900° (wird wegen seiner Giftigkeit nicht mehr gebraucht) Hochbrennend, 1100 - 1400° Kalium- Natriumoxid K2O, Na2O, Netzwerkwandler (Flussmittel) Quarz, Siliziumdioxid SiO2, Bortrioxid B₂O₃, Netzwerkbildner (Glasbildner) Kalk, Calziumoxid CaO, Netzwerkwandler ( in Glasuren und Massen, verbindet sich ab ca.900° stark mit SiO2 und bildet somit eine gut haftende Zwischenschicht) Glasuren können mit Oxiden und Farbkörpern eingefärbt werden. Die aufgelisteten Rohstoffe sind nur ein kleiner Teil der Möglichkeiten, die den Keramikern zur Verfügung stehen. Empirische Versuche mit Aschen, zermahlenen Steinen, Schlamm aus See und Fluss, niederbrennende Tone auf hochbrennenden Tonen, Mischungen der verschiedenen Funde und vieles mehr, lohnen sich. Literatur zum Thema Glasur ist im Fachbuchhandel und bei den Tonlieferanten erhältlich. 12 10. Brennen von Keramik Bis 110° Entweichen des Anmachwassers (Kapillarwasser). Liegt dieser Anteil noch Über 3%, kann der Rohling beim Anheizen reissen Ab 300° verbrennen der organischen Verunreinigungen 300°-650° entweicht das chemisch gebundene Wasser aus dem Ton Bei 573° Quarzsprung. Der Quarz ändert seine Anordnung im Kristallgefüge, wobei er sein Volumen sprunghaft vergrössert (bis zu 2,4%). Deshalb muss in diesem Temperaturbereich langsam gebrannt werden. Beim Abkühlen verkleinert der Quarz sein Volumen wieder. Ab 600° zerfallen die Karbonate zu Oxiden (Kalk, Magnesit, Dolomit u.a.), dabei entweicht Kohlensäuregas. Als Beispiel Calziumcarbonat CaO.CO2 wird zu Calziumoxid CaO Die Flussmittel (Feldspäte, Kalk, Dolomit, Magnesit u.a.) beginnen mit ihrer Umgebung zu reagieren, vor allem mit dem Glasbildner Quarz SiO2. Das ist der Beginn der Umwandlung vom ungebrannten, noch wasser- löslichen Rohling, zum gebrannten Scherben der nicht mehr in Wasser aufgelöst werden kann Ab 1000° beginnen die im Ton vorhandenen Oxide und Mineralien kräftig miteinander zu reagieren. Je höher die Temperatur steigt, je stärker wird dieser Vorgang. Er beruht auf dem Erweichen und dem zusammenrücken der verschiedenen Massebestandteilen. Die Zwischenräume verkleinern sich und das Stück wird kleiner. Die Brennschwindung setzt ein. Bei 1040° ist die Irdenware und zum Teil das Steingut fertig gebrannt. Ihre Gesamtschwindung beträgt zwischen 6-8% und sie sintern nicht. Ab1100° fangen die Steinzeugtone und das Porzellan an zu sintern. Diese Tone haben eine grosse Gesamtschwindung von 10-18% Ab 1260° ist der Brennvorgang bei den meisten Steinzeug und Porzellantonen abgeschlossen (Weichsteinzeug, Weichporzellan) Bis 1500° können gewisse Steinzeug und Porzellantone gebrannt werden (Hartsteinzeug, Hartporzellan) Zur Scherbenbildung braucht es mehrere Mineralien die sich gegenseitig fördern. Es sind dies vor allem Kaolinit, Quarz, Kalk, Feldspäte. Sie bilden bei idealer Zusammensetzung ein Eutektikum (griech. gutschmelzend). Es ist die Bezeichnung für ein Gemenge aus verschiedenen Komponenten, welche sich im flüssigen Zustand vermischen, im festen Zustand aber nicht mischbar sind. Das ideale Gemenge setzt beim Brennen der Keramik den Schmelzbereich herab. Ein Mineral allein würde beim Brennen zu einem Klumpen schmelzen. 13 11. Gips Kalziumsulfat CaSO4. 2 H2 O Das Salz des Meerwassers enthält ca. 4,6% Gips. Beim Eintrocknen kalkhaltiger Meeresbewohner scheiden sich zuerst die schwer löslichen Carbonate (Kalkstein) ab, dann der besser lösliche Gips, dann die leicht löslichen Salze (Steinsalz, Kalisalz). Um Gips als Modellgips brauchbar zu machen, wird er bei ca. 140° gebrannt. Dadurch verliert er einen Teil des chemisch gebundenen Wassers und geht in ein Halbhydrat über, CaSO4. ½ H2O In dieser Zusammensetzung ist Gips zur Formen- und Modell-Herstellung brauchbar. Das Prinzip beruht darauf, dass sich der gebrannte Gips sehr schnell wieder mit dem beim Brennen verloren gegangenen Wasser verbindet. Beim Abbinden und Erhärten des Gipses wird Wärme erzeugt. Gleichzeitig vergrössert der abbindende Gips sein Volumen um ca. 1%. Wenn dieser Vorgang abgeschlossen ist, zeichnet sich Gips als sehr saugfähiges Material aus und kann bis zu 40% Wasser aufsaugen. Regeln zum Anrühren von Gips Immer zuerst Wasser in ein Gefäss füllen, dann solange von Hand Gips einstreuen bis an der Oberfläche ein kleiner Gipskegel entsteht der nicht mehr nass wird. Gips langsam einstreuen, damit keine Klumpen entstehen. Dann von Hand oder mit einem Mischwerk umrühren. Dabei soll möglichst keine Luft eingerührt werden. Verhältnis Gips – Wasser Harte Form, 2/3 Gips zu 1/3 Wasser Weiche Form, 1/2 Gips zu 1/2 Wasser Langsam abbindenden Gips erhält man, wenn man dem Anmachwasser Borax zugibt (auf 4 Liter Wasser ca. 2-4 Suppenlöffel Borax). Kaltes Wasser verlangsamt den Abbindeprozess zusätzlich. Schnell abbindenden Gips erhält man, wenn dem Gips Weissleim zugegeben wird und warmes Wasser gebraucht wird. 14 12. Kalk, Calciumkarbonat CaCo₃ Kalk wird keramisch in verschiedener Form und für verschiedene Zwecke gebraucht. Er ist in keramischen Massen, vor allem Im Steingut als weiss färbendes Mineral wichtig. Gleichzeitig ist er in den niederbrennenden Massen Steingut und Irdengut für das Brennverhalten massgebend. Er gibt diesen Massen Festigkeit, setzt aber gleichzeitig den Schmelzbereich herab. In glasierter Irdenware/Steingut braucht es für einen Haarrissfreien Glasursitz Kalk in der Masse. Da aber auch die Sinter und Schmelzzone sehr nahe beieinander liegen, kann mit diesen Tonen kein dichtgebranntes Produkt gemacht werden. In der plastischen Masse sind Kalkkörner über 0,2 mm unerwünscht, da sie nach dem Brennen Wasser aus der Luft aufnehmen und aufquellen können. Dieses aufquellen kann dazu führen, dass ganze Stücke aus dem Gefäss herausgelöst werden (Kalkabsprengungen). Dieser Prozess kann sich über Jahre hinziehen. Bei Tonen die man selber findet, ist deshalb Aufschlämmen und Sieben wichtig. So werden die Kalksteine ausgesiebt. Gips ist eine Form von gebranntem Kalk und wird für die serielle Herstellung von Keramik, in Form von Gipsnegativen gebraucht. Beim Hantieren mit Gipsformen muss man darauf achten, dass keine kleinen Gipsteile vom Negativ in die Giessmasse fallen, sie würden nach dem Brennen zu Kalkabsprengungen führen. Also muss die Negativform auch aussen gut verputzt werden. In Engoben für niederbrennende Tonmassen kann Kalk die Farben bleichen. Dem Kalksteingut gibt er die Festigkeit und die helle Brennfarbe. In Glasuren ist Kalk ein Flussmittel (Netzwerkwandler) und in verschiedenen Glasurrohstoffen vorhanden, Dolomit CaO,MgO,2CO₂ , Wollastonit CaO,SiO₂. Wenn der Schmelzvorgang bei ca. 800° beginnt, wird auch der Kalk des Scherbens von der Glasur gelöst. So entsteht eine Zwischenschicht zwischen Scherben und Glasur bei der beide miteinander verwachsen. Diese Zwischenschicht kann kleine Spannungsunterschiede ausgleichen. Die Spannungsunterschiede entstehen meist wenn Scherben und Glasur einen Unterschiedlichen WAK (Wärmeausdehnungskoeffizienten) haben, was Glasurrisse verursachen kann. Die Zwischenschicht hilft solche Haarrisse zu vermeiden. Kalk in seinen verschiedenen Formen und Wirkungsbereichen ist daher sowohl ein unersetzlicher Rohstoff, wie auch bei unsorgfältigem Arbeiten eine zerstörende Fehlerquelle. 15 13. Hygiene und Sicherheit beim keramischen Arbeiten Staub Der im Atelier herumfliegende Staub des Tones, der Engoben und Glasuren ist zum Teil giftig und kann über längere Zeit eingeatmet, Staublunge (Silikose) und Krebs auslösen. Deshalb ist es beim Arbeiten wichtig, Staubquellen möglichst zu vermeiden (auf dem Tisch arbeiten, auf den Boden gefallene Materialien gleich aufwischen, Staub auf Werkstücken mit dem Pinsel abwischen, nicht wegblasen). Nach der Arbeit den Boden feucht aufwischen; so vermeidet man zu viel Staub in der Werkstatt. Gift In den farbgebenden Materialien und den Glasurrohstoffen hat es zum Teil giftige Stoffe, sie sind mit dem entsprechenden Giftsignet bezeichnet. Um sich zu schützen, trägt man Gummihandschuhe, Staubmaske und geschlossenes Schuhwerk beim Umgang mit diesen Materialien. Beim Brennen können sich, je nach Ofenfüllung, giftige Dämpfe entwickeln. Den Brennraum gut entlüften. KeramikerInnen arbeiten zum Teil auch mit Chemikalien, deshalb gelten auch für uns die Sicherheitsbestimmungen dieser Stoffe; in einem geschlossenen Schrank aufbewahren, beim Arbeiten Gesicht und Hände schützen, leere Gebinde Sachgerecht entsorgen, keine leeren beschrifteten Lebensmittelbehälter brauchen (gefährlich für Kinder). Im Atelier nicht essen und trinken. Sicherheit im Atelier: Haare zusammenbinden, damit sie nicht in rotierende Maschinen geraten. Keine losen Kleider und ungebundenen Schürzenbändel, Unfallgefahren wie oben. Geschlossene Schuhe mit Gummisohlen tragen gegen; Rutschgefahr auf nassen Böden und Treppen, herunterfallende Gegenstände, elektrischen Kriechstrom, auslaufende Gifte. Unfallgefahr besteht immer und ist nicht voraussehbar, ausser bei Nachlässigkeit. Deshalb die grundsächlichsten Vorkehrungen täglich beachten; Räume sauberhalten, geschlossenes Schuhwerk, sichere Arbeitskleider, Chemikalien nicht offen stehen lassen 16 14. Nachhaltigkeit in der Keramik Keramisches Schaffen ist aufwendig und braucht viel Energie und Rohstoffe. Es gibt aber durchaus Sparpotenzial. Rohstoffe Die keramischen Rohstoffe sind mineralischen Ursprungs und kommen unterschiedlich häufig vor. Es sind keine nachwachsenden Rohstoffe und man sollte dazu Sorge tragen. Sie kommen aus ganz unterschiedlichen Gegenden, manche von sehr weit her. Man kann sich bei den Herstellern informieren, woher die Produkte kommen. Manchmal kann man auf etwas anderes ausweichen, z.B. beim Ton gibt es fast alles in Europa, da braucht man nicht aus Australien zu bestellen. Manche Stoffe gibt es aber einfach nur in weit entfernten Gegenden. Viele färbende Oxide, wie Nickel. Kobalt, Chrom usw. werden unter furchtbar schlechten Bedingungen in Drittweltländern abgebaut. Leider gibt es für solche Rohstoffe noch keine Zertifizierungen oder Labels. Vor dem Brand Alles was noch nicht gebrannt ist, kann wiederaufbereitet werden. Es lohnt sich auf jeden Fall, bevor man brennt, mit kritischem Blick, die schlechten Stücke auszusortieren. Ist der Ton einmal gebrannt, ist das nicht mehr rückgängig zu machen. Ein angefangener Tonsack trocknet schnell aus. Wenn man Ton aus dem Sack nimmt, soll man ihn gleich wieder schliessen, damit die Feuchtigkeit und Homogenität erhalten bleibt. Zum Aufbewahren kann man den angebrochenen Sack auch noch in einen zusätzlichen Sack stecken. Luft herauspressen, gut zukleben. Wenn der Ton doch einmal zu hart wird, kann man ihn in nasse Tücher einwickeln und so wieder einsumpfen. Glasurreste kann man sammeln und zu einer «Restenglasur» vermischen. Je mehr verschiedene Rohstoffe eine Glasur enthält, desto regelmässiger schmilzt sie aus. Leider wird die Farbe meist ein undefinierbares Schwarzbraun. Eine Möglichkeit ist, die Restenglasur mit Oxiden einzufärben, damit sie schwarz wird. Brand Der Brennofen ist die Hauptenergieschleuder bei der Produktion. Meistens macht man einen Vorbrand, Glattbrand und eventuell noch einen Dekorbrand, z.B. Gold oder Decals. Es gibt Möglichkeiten die Stücke im Einbrandverfahren zu brennen, wenn man sie roh glasiert. Das erfordert etwas Erfahrung und Fingerspitzengefühl. Wenn man nicht glasieren möchte, braucht es keinen Vorbrand. Je höher man brennt, desto mehr Energie braucht man. Der Verbrauch steigt exponentiell. Nach dem Brand Kaputte Stücke kann man zusammenkleben. Die Kintsugi-Technik ist eine traditionelle japanische Reparaturmethode für Keramik. Sie funktionert traditionellerweise mit Urushi- Lack, den man mit Pulvergold oder anderen Metallpulvern anreichert. Urushi-Lack ist zwar natürlich, aber in der Verarbeitung etwas heikel, hochgiftig und hochallergen. 17 Heutzutage nimmt man meistens ein Zweikomponenten-Epoxidharz. Das kann man auch einfärben. So sieht man die Klebstellen. Indem man sie einfärbt, gibt man ihnen Wichtigkeit und sie werden zu Gestaltungselementen. Früher hat man die kaputten Stücke auch mit Draht zusammengenäht. Das war die Arbeit des «Häftlimachers». Der war ein Handwerker, der von Haus zu Haus unterwegs war, um die kaputten Töpfe zu flicken. Ein auf diese Weise geflicktes Gefäss ist zwar nicht mehr dicht, aber durchaus noch verwendbar. Aus Scherben kann man Mosaike machen. Wenn man die kaputten Stücke gar nicht mehr will, soll man sie in die Entsorgungsstelle bringen. Keramik gehört nicht in den Abfallsack, sondern zum Bauschutt. Da können die zerkleinerten Scherben immerhin noch für den Strassenbau verwendet werden. 18 15. Fachliteratur- Lieferantenadressen- Biographien Fachliteratur: Keramiklexikon, Gustav Weiss, Ullstein, ISBN 3 550 06009 2 Keramik die Kunst der Erde, Gustav Weiss, Hauptverlag, ISBN 3 258 06704 x Töpferbuch, Bernard Leach, Hanusch u. Ecker Verlag, ISBN 3 926075 05 8 Keramische Glasuren, Wolf E. Matthes, Verlagsgesellschaft Rudolf Müller ISBN 3 481 29691 6 Werkstattbuch für Keramiker, Ernst Fehr, ISBN 978 3 033 02038 2 Unsere Lieferanten haben ein grosses, gutes Angebot an Fachliteratur. Die hier aufgeführten Bücher gelten als die grundlegendsten. Lieferanten: Michel Keramikbedarf, www.michel.ch Lehmhuus, www.lehmhuus.ch Bodmerton, www.bodmer-ton.ch Tony Ton, www.danilogueller.ch Les Argiles du Moulin, Timo Caspar www.casparceramique.ch Lieferanten gibt es auch in den umliegenden Ländern Biographien über KeramikerInnen: Lucie Rie Hans Coper Shoji Hamada Gwyn Hanssen Pigott Arnold Zahner Margrit Linck Edmund de Waal Künstler die oft keramisch gearbeitet haben: Pablo Picasso Juan Miro Marc Chagall Antoni Tapies Eduardo Chillida Hundertwasser Miquel Barcelo Ein inspirierendes Buch über Kunsthandwerk: Soetsu Yanagi „Die Schönheit der einfachen Dinge“, Lüppe Verlag, ISBN 3-7857-0950-1 19