Wie die Temperatur den Ton verändert

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Während ein Ofen hochfährt und abkühlt, verändern die Temperaturänderungen den Ton stark. Der Ton wandelt sich von dieser weichen, völlig zerbrechlichen Substanz zu einer steinharten, wasser-, wind- und zeitunempfindlichen Substanz. Die Veränderung ist in ihrer vollständigen Metamorphose fast mystisch und könnte als solche angesehen werden, wenn sie nicht so häufig wäre.

• Atmosphärisches Trocknen

  Wenn Keramik in den Ofen gegeben wird, ist es fast immer knochentrocken. Es befindet sich jedoch immer noch Wasser in den Zwischenräumen zwischen den Tonpartikeln.

  Wenn der Ton langsam erhitzt wird, verdunstet dieses Wasser aus dem Ton. Wenn der Ton zu schnell erhitzt wird, wird das Wasser direkt im Tonkörper zu Dampf und dehnt sich mit einer explosiven Wirkung auf den Topf aus.

  Bis der Siedepunkt von Wasser (212 F und 100 C auf Meereshöhe) erreicht ist, sollte das gesamte atmosphärische Wasser aus dem Tonkörper verdunstet sein. Dies führt zu einer Verdichtung des Tons und einem minimalen Schrumpfen.

• Verbrennung von Kohlenstoff und Schwefel

  Alle Tonkörper enthalten ein gewisses Maß an Kohlenstoff, organischen Materialien und Schwefel. Diese brennen zwischen 300 ° C und 800 ° C ab. Wenn diese aus irgendeinem Grund - wie z. B. einer schlechten Belüftung im Ofen - nicht aus dem Tonkörper herausbrennen können, kommt es zu einer Karbonisierung. Dadurch wird der Tonkörper erheblich geschwächt.

• Chemisch gebundenes Wasser wird ausgetrieben

  Ton kann als ein Molekül Aluminiumoxid und zwei Moleküle Siliciumdioxid charakterisiert werden, die an zwei Moleküle Wasser gebunden sind. Der Ton enthält auch nach Wegfall des atmosphärischen Wassers noch rund 14 Gewichtsprozent chemisch gebundenes Wasser. Der Topf ist wesentlich leichter, aber ohne physische Schrumpfung.

  Die Bindung dieses chemisch gebundenen Wassers löst sich beim Erhitzen. Das chemisch gebundene Wasser tritt überlappend vom Kohlenstoff- und Schwefelabbrand zwischen 350 ° C und 800 ° C aus dem Tonkörper aus. Wenn sich das Wasser zu schnell erwärmt, kann es erneut zu einer explosiven Dampfentwicklung im Tonkörper kommen. Aufgrund all dieser Änderungen (und mehr) muss der Brennplan einen langsamen Wärmestau berücksichtigen.

• Quarzinversion tritt auf

  Töpfer nennen es Siliciumdioxid, aber Siliciumdioxidoxid ist auch als Quarz bekannt. 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 Änderung der Kristallstruktur führt dazu, dass die Keramik beim Erhitzen um 2 Prozent an Größe zunimmt und diese 2 Prozent beim Abkühlen verliert. Ware ist während dieser Quarzumkehrung zerbrechlich und die Ofentemperatur muss durch den Wechsel langsam erhöht (und später abgekühlt) werden.

• Sintern

  Bevor die glasbildenden Oxide zu schmelzen beginnen, haften die Tonpartikel bereits aneinander. Ab ca. 900 ° C beginnen die Tonpartikel zu verschmelzen. Diesen Zementiervorgang nennt man Sintern. Nachdem die Keramik gesintert ist, handelt es sich nicht mehr um echten Ton, sondern um ein keramisches Material.

  Bisque-Brennen wird normalerweise bei etwa 945 ° C (1730 ° F) durchgeführt, nachdem das Geschirr gesintert ist, ist aber immer noch porös und noch nicht verglast. Auf diese Weise können nasse, rohe Glasuren an der Keramik haften, ohne dass diese zerfällt.

• Verglasung und Reife

  Die Reifung eines Tonkörpers ist ein Gleichgewicht zwischen der Verglasung des Körpers, um Härte und Haltbarkeit zu erzielen, und so viel Verglasung, dass das Geschirr beginnt, sich auf dem Ofenboden zu verformen, abzusacken oder sogar zu pfützen.

  Die Verglasung ist ein schrittweiser Prozess, bei dem die Materialien, die am leichtesten schmelzen, dies tun. Sie lösen sich auf und füllen die Zwischenräume zwischen den hitzebeständigeren Partikeln aus. Die geschmolzenen Materialien fördern das weitere Schmelzen sowie das Verdichten und Verstärken des Tonkörpers.

  In dieser Phase entsteht auch Mullit (Aluminiumsilikat). Hierbei handelt es sich um lange, nadelartige Kristalle, die als Bindemittel wirken und den Tonkörper weiter verstricken und festigen.

• Reifetemperaturen

  Die Temperatur, bei der ein Ton gebrannt wird, macht einen enormen Unterschied. Ein bei einer Temperatur gebrannter Ton kann weich und porös sein, während der bei einer höheren Temperatur gebrannte Ton 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 Tonkörper aus Steingut kann bei 1000 ° C (1830 ° F) bis zur Reife brennen und bei 1250 ° C (2280 ° F) schmelzen. Andererseits reift ein Porzellankörper aus reinem Kaolin möglicherweise erst bei etwa 1390 ° C und schmilzt erst bei über 1800 ° C.

• Während des Abkühlens

  Es gibt ein anderes Ereignis, das Lehm durchläuft, wenn er abkühlt. Dies ist die plötzliche Schrumpfung von Cristobalit - einer kristallinen Form von Siliciumdioxid -, wenn es über 220 ° C (420 ° F) abkühlt. Cristobalit ist in allen Tonkörpern enthalten, daher muss darauf geachtet werden, dass der Ofen langsam abgekühlt wird, wenn er diese kritische Temperatur durchläuft. Andernfalls können Töpfe Risse bekommen.