Wie Temperatur den Ton verändert

Während ein Brennofen hochfeuert und abkühlt, führen die Temperaturänderungen zu tiefgreifenden Veränderungen im Ton. Der Ton geht von dieser weichen, völlig zerbrechlichen Substanz zu einer steinharten, undurchdringlichen für Wasser, Wind und Zeit. Die Veränderung ist in ihrer vollständigen Metamorphose fast mystisch und könnte als so angesehen werden, wenn sie nicht so gewöhnlich wäre.

Erste Stufe: Atmosphärische Trocknung

Während seiner Zeit in einem Brennofen passieren viele Ereignisse mit Ton.

Wenn Keramik in den Ofen gelegt wird, ist sie fast immer knochentrocken. In den Zwischenräumen zwischen den Tonpartikeln ist jedoch immer noch Wasser eingeschlossen.

Wenn der Ton langsam erhitzt wird, verdampft dieses Wasser aus dem Ton. Wenn der Ton zu schnell erhitzt wird, wird das Wasser direkt im Tonkörper dampfen und sich mit explosiver Wirkung auf den Topf ausbreiten.

Bis der Siedepunkt von Wasser (212 ° F und 100 ° C auf Meereshöhe) erreicht ist, sollte das atmosphärische Wasser vollständig aus dem Tonkörper verdampft sein. Dies führt zu einer Kompaktierung des Tones und zu einer minimalen Schrumpfung. Weitere Informationen zur Schrumpfung finden Sie unter Warum Clay Bodies Shrink.

Um ein Diagramm zu sehen, was mit Ton im Brennofen passiert, klicken Sie unter dem Miniaturbild auf "View Full-Size".

Zweite Phase: Verbrennung von Kohlenstoff und Schwefel

Tonkörper enthalten alle ein gewisses Maß an Kohlenstoff, organischen Materialien und Schwefel. Diese verbrennen alle zwischen 572 ° und 1470 ° F (300 ° und 800 ° C). Wenn diese aus irgendeinem Grund (wie schlechte Belüftung im Ofen) nicht in der Lage sind, aus dem Tonkörper herauszubrennen, wird Kohlenstoffkernbildung auftreten, die den Tonkörper beträchtlich schwächen wird.

Dritte Stufe: Chemisch kombinierte Wasserabschaltung

Ton kann als ein Molekül aus Aluminiumoxid und zwei mit zwei Molekülen Wasser gebundene Siliziumdioxidmoleküle charakterisiert werden. Selbst nachdem das atmosphärische Wasser verschwunden ist, enthält der Ton noch etwa 14 Gew .-% chemisch gebundenes Wasser. Der Topf wird wesentlich leichter, aber ohne physikalische Schrumpfung.

Diese chemisch kombinierte Wasserbindung löst sich beim Erhitzen. Überlagert man den Kohlenstoff- und Schwefelabbrand, tritt das chemisch gebundene Wasser zwischen 660 und 1470 ° F (350 ° C und 800 ° C) aus dem Tonkörper aus. Wenn sich das Wasser zu schnell erwärmt, kann es wiederum zu einer explosionsartigen Dampferzeugung im Tonkörper kommen. Es ist für all diese Veränderungen und mehr, dass der Brennplan einen langsamen Aufbau von Wärme ermöglichen muss.

Vierte Stufe: Quarzinversion tritt auf

Töpfer nennen es Siliziumdioxid, aber Siliziumoxid wird auch Quarz genannt. Quarz hat eine kristalline Struktur, die sich bei bestimmten Temperaturen ändert. Diese Änderungen werden als Inversionen bezeichnet. Eine solche Inversion tritt bei 1060 ° F (573 ° C) auf.

Die Veränderung der Kristallstruktur bewirkt, dass die Keramik während des Erhitzens um 2% größer wird und beim Abkühlen 2% verliert. Ware ist bei dieser Quarzinversion brüchig und die Ofentemperatur muss durch den Wechsel langsam erhöht (und später abgekühlt) werden.

Fünfte Stufe: Sintern

Bevor die Glasmacheroxide zu schmelzen beginnen, kleben die Tonteilchen bereits aneinander. Beginnend bei etwa 1650 ° F (900 ° C) beginnen die Tonpartikel zu verschmelzen. Dieser Zementierungsprozess wird als Sintern bezeichnet. Nachdem die Keramik gesintert ist, ist sie nicht mehr wirklich Ton, sondern ein Keramikmaterial.

Das Brennen in der Bisque erfolgt normalerweise bei etwa 1730 ° F (945 ° C), nachdem die Ware gesintert, aber noch porös und noch nicht glasig ist. Dadurch können nasse, rohe Glasuren an der Keramik haften, ohne dass sie sich auflöst.

Sechste Stufe: Verglasung und Reife

Die Reifung eines Tonkörpers ist ein Gleichgewicht zwischen der Verglasung des Körpers, um Härte und Haltbarkeit zu erzeugen, und so viel Verglasung, dass die Ware beginnt, sich auf dem Ofenregal zu verformen, abzusacken oder sogar zu puddeln.

Die Verglasung ist ein allmählicher Prozess, bei dem die Materialien, die am leichtesten schmelzen, die Zwischenräume zwischen den feuerfesteren Partikeln auflösen und auffüllen. Die geschmolzenen Materialien fördern das weitere Schmelzen sowie das Verdichten und Verstärken des Tonkörpers.

Es ist auch während dieser Phase, dass Mullit (Aluminiumsilikat) gebildet wird. Dies sind lange, nadelartige Kristalle, die als Bindemittel wirken und den Tonkörper noch mehr stricken und verstärken.

Reifungstemperaturen

Die Temperatur, zu der ein Ton gebrannt wird, macht einen enormen Unterschied. Ein bei einer Temperatur gebrannter Ton kann weich und porös sein, während derselbe Ton, der bei einer höheren Temperatur gebrannt wird, hart und undurchlässig sein kann.

Es ist auch wichtig zu beachten, dass verschiedene Tone bei unterschiedlichen Temperaturen reifen, abhängig von ihrer Zusammensetzung. Ein rotes Steingut enthält eine große Menge Eisen, das als Flussmittel wirkt. Ein Steintonkörper kann bei etwa 1830 ° F (1000 ° C) bis zur Reife brennen und bei 2250 ° F (1250 ° C) schmelzen. Auf der anderen Seite kann ein Porzellankörper aus reinem Kaolin erst bei etwa 2500 ° F (1390 ° C) reifen und erst bei über 3270 ° F (1800 ° C) schmelzen.

Während der Kühlung

Es gibt noch ein anderes Ereignis, durch das Lehm geht, dieses Mal, wenn es abkühlt. Das ist die plötzliche Schrumpfung von Cristobalit, einer kristallinen Form von Siliciumdioxid, wenn es nach 420 ° F (220 ° C) abkühlt. Cristobalit findet sich in allen Tonkörpern, daher muss darauf geachtet werden, den Ofen langsam zu kühlen, während er sich durch diese kritische Temperatur bewegt. Andernfalls werden Töpfe Risse entwickeln.

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