Kleiner "Töpferleitfaden"

Inhalt

Was ist Ton
Töpferware  Steingut  Steinzeug  Porzellan  Paperclay  Schamottemassen
Schwindung der Keramik
Lagerung
Die Verarbeitung der Tonmasse
Das Trocknen der Keramiken
Der Brand  Glühbrand  Glasurbrand
Glasieren und Dekorieren
Das Einsetzen der Objekte in den Ofen

Das Abkühlen


Als Veranstalter von Töpferkursen werden mir immer ganz bestimmte Fragen gestellt, die ich im folgenden Text mal ganz allgemein und verständlich zu beantworten versuche.

Als Internetnutzer haben die werten Leser die riesige Bibliothek des Internets zur Verfügung und können auch auf die freie Enzyklopädie "Wikipedia" zugreifen wo betreffend Keramik sehr viel zu finden ist. Wesentlich umfangreicher freilich ist gedruckte Literatur, und jede bessere Buchhandlung hat einiges dazu im Angebot.

Ein reiches deutschsprachiges Literaturangebot hat http://neue-keramik.de/shop/index.php

Englischsprachig ist das Angebot bei weitem größer wie z.B bei http://ceramicartsdaily.org/bookstore/

Zu Beginn meines kurzen und wohl immer unvollständigen Leitfadens für Anfänger - verzeihen sie den Ausdruck "Anfänger", aber sie werden wohl genauso wenig als Meister vom Himmel gefallen sein wie ich vor 40 Jahren.

 

attische Schale

Beispiel japanischer Raku-Kunst

Was ist Ton?

Tone sind Verwitterungsprodukte von Granit und anderen Gesteinen. Durch Verwitterungsprozesse in geologischen Zeiträumen entsteht aus Granit auch Kaolin, ein weißes plastisches Mineral, Ausgangsprodukt für die Porzellanherstellung und Bestandteil vieler Keramikmassen, Füllstoff in der Papierherstellung, in Tabletten u.v.a.m..

Verblieben Kaolin oder der Ton an deren Entstehungsort werden sie als primäres Tonmineral bezeichnet, jene Materialien welche geologisch umgelagert wurden bezeichnen wir als sekundäre Tonmineralien. Diese sind auch meist durch andere Stoffe verunreinigt wie Sand, Eisen, Mangan u.v.a.m. Sekundäre Tonmineralien bezeichnen wir als Ton bzw. Lehm. Insbesondere Eisenverbindungen bestimmen die Farbgebung von Tonen. An Tonmineralien gibt es eine große Reihe, die wichtigsten für die Keramik sind Kaolinit und Montmorillonit. Tonvorkommen gibt es praktisch überall. Manche sind so wie von der Natur geschaffen für die Keramikherstellung geeignet, eine entsprechende Reinigung, Tonaufbereitung genannt, vorausgesetzt. Fertigmassen werden industriell hergestellt wobei verschiedene Tone mit anderen, oftmals auch unplastischen Rohstoffen versetzt werden um bestimmte Eigenschaften für konkrete Anwendungsbereiche zu erzielen. Das hat dann zur Folge dass wir im Prinzip nicht wirklich  wissen was wir da verarbeiten, geschweige denn woher die Massebestandteile kommen - ein Nebeneffekt weltweiten Handels und Industrialisierung.
In Europa gibt es eine Reihe großer Kaolin- und Tonvorkommen in England, Frankreich, Deutschland, Tschechoslowakei und Italien mit Keramikmassenherstellern welche Fertigmassen für die verschiedensten Herstellungsverfahren herstellen und diese dem Keramiker in flüssiger, plastischer oder trockener Form anbieten. Für die meisten Keramiker sind plastische Massen von Interesse, die es in Nylon verpackt in Hubeln von 10, 20 oder 25 kg gibt. Diese Massen werden als Steinzeug-, Steingut-, Töpfer-, Aufbau-, Modellier- oder Kachelmassen angeboten. Des weiteren gibt es fertige Porzellanmassen, Rakumassen und fertigen Paper-Clay. Eigenschaften, welche eine plastische Keramikmasse charakterisieren sind : Plastizität , Trocken- und Brennschwindung, Wassergehalt der plastischen Masse, Korngröße (vor allem ev. beigesetzter Schamotten), Sinterpunkt und Wasseraufnahmefähigkeit sowie die Farbe der gebrannten Ware - wobei hier nur die allerwichtigsten genannt sind.

Eine der grundsötzlichen Fragen ist wohl :"welcher Ton ist der richtige für mich?" Hier werden Keramiker gewiss keine allgemeingültige Antwort geben - können. Denn zuerst ist da die Frage WAS gemacht wird, dann kommt das womit. Im womit steckt dann auch was an Werkzeug, Maschinen und Öfen zur Verfügung steht. Für Hobbykeramiker wird in den meisten Füllen Töpferton oder eine Steinzeugmasse ausreichend sein. 

Was sie bedenken sollten ist, dass manche Keramikbedarfshändler keine oder wenig Ahnung haben was sie verkaufen, wie Rohstoffe zu verwenden sind und welche Eigenschaften diese haben. Es gilt auch hier : beharrlich nach Eigenschaften fragen, sich aber nicht darauf verlassen sondern selbst ausprobieren. 

Töpferware

Töpfertone sind sehr plastische , sekundäre, oftmals naturbelassene Tone welchem meist auf der Töpferscheibe Form gegeben wird. Wegen des meist hohen Eisengehaltes und des Kalkgehaltes wird diese Keramik 950° bis 1150° gebrannt ist. Ein Dichtbrennen ist wegen des kleinen Sinterintervalles selten möglich. Die Farbe ist meist braun, oder rot bis schwarz. Der Keramikkörper ist wasseraufnahmefähig, also porös. die Glasur ist nicht immer rißfrei, das Produkt daher nicht unbedingt wasserdicht und nicht frostsicher. Der Bruch ist porös.

Steingut

Steingut wird in der Regel zwischen 1020° bis 1150° gebrannt und ist offenporig, d.h. der Keramikkörper ist noch wasseraufnahmefähig, also porös. Beachtenswert ist dass der Glühbrand meist etwas höher geführt wird wie der Glasurbrand. Die Glasur sitzt nicht immer rißfrei, das Produkt daher nicht wasserdicht und auch nicht frostsicher. Der Bruch ist porös. Die Farbe der gebrannten Ware ist weiß bis cremefarben. Im Handel oft als Fajance-Masse im Angebot.

Steinzeug

Steinzeug ist eine Keramik welche dichtgebrannt wird (gesintert) und eine Wasseraufnahmefähigkeit von 2% und weniger hat. Diese Ware ist sehr hart, wasserdicht und auch frostsicher. Der Bruch ist muschelig und die Bruchstellen sind glänzend. Die Farbe der gebrannten Ware ist weiß bis cremefarben, beige oder grau.

Porzellan

Keramische Masse mit dicht gesintertem weißen, in dünner Lage durchscheinendem Scherben. Besteht hauptsächlich aus Feldspat, Quarz und Kaolin. Porzellan kommt in der Natur nicht vor und wird industriell gemischt. Rohmaterialien : Kaolin (Tonsubstanz), Quarz (Magerungsmittel und Glasbildner) und Feldspat (Flussmittel). In Abhängigkeit von der Brenntemperatur unterscheiden wir Hartporzellan (1400-1500 °) und Weichporzellan (1200-1300 °). Kennzeichen des edlen Porzellans ist die leichte Transparenz der gebrannten Ware die sichtbar wird wenn man den Gegenstand vor eine Lichtquelle hält.

Paper-Clay

Paper-Clay ist ein Ton, der einen Anteil an wassergelöstem Papier enthält. Die Tonmasse bekommt so eine sehr gute Rohbruchfestigkeit während des Trocknens und eine erstaunliche Trockenfestigkeit sowie eine besonders gute Resistenz gegen Rissbildungen und Verziehen. Paper-Clay kann nicht auf der Scheibe gedreht werden, er eignet sich aber zum Modellieren und zur Montage von Keramikteilen selbst im trockenen Zustand. Schlicker aus Paperclay eignet sich zum reparieren trockener gebrochener oder gerissener Werkstücke. Beim Brand entstehende Abgase durch verbrennende Zellulose und Kleber müssen in geeigneter Weise ins Freie abgeleitet werden.

Schamottierte Tonmassen

Damit Tonmassen mehr Stabilität beim Formen von größeren Werkstücken erhalten, beim Trocknen weniger schrumpfen und um Spannungen während des Brandes besser aufnehmen zu können, werden diese mit Schamotte versetzt.

Schamotte (grog) ist gebrannter, zerkleinerter Ton auf bestimmte Kornfraktionen nach denen die Schamotte dann auch im Handel bezeichnet wird. Schamotten die Töpfermassen beigemengt werden sind in der Regel feinkörnig 0-0,5 mm. Modelliermassen haben oft gröberes Korn von 0-1 und 0-2 mm. Schamottetone sind weniger plastisch als Massen ohne Schamotte, allerdings verziehen und schwinden sie sich weniger beim Trocknen und die Gefahr des Reißens ist geringer. Für die Rakutechnik werden Tonmassen mit einem Schamotteanteil von 25 - 50 % verwendet.

Schwindung der Keramik

Alle Tone schrumpfen während der Trocknung und noch einmal im Brand. Je nach Tonart liegt die Gesamtschwindung zwischen 6 - 15%. Die Schwindung vom feuchten bis zum trockenen Zustand bezeichnen wir als Trockenschwindung , die vom trockenen bis zum gebrannten Zustand als Brennschwindung, welche von der Brenntemperatur abhängig ist. Je höher die Brenntemperatur, desto größer die Brennschwindung.

Wegen der Schwindung müssen Keramiken größer hergestellt werden. Dazu ist erforderlich dass die Schwindung der Masse bekannt ist. Diese erfahren sie vom Verkäufer oder sie messen die Länge eines Probekörpers im feuchten, trockenen und gebrannten Zustand. Die Längendifferenz geteilt durch die Grundgröße mal 100 gibt die jeweilige Schwindung in Prozent. Dieser Faktor ist dann jener mit dem wir die Modellgröße einer Keramik berechnen. Wegen der Bedeutung hier die wichtigsten Formeln:

Trockenschwindung in % = (Feuchtlänge-Trockenlänge)/Feuchtlänge x 100

Brennschwindung in % = (Trockenlänge -gebrannte Länge)/Trockenlänge x 100 Gesamtschwindung in % = (Feuchtlänge -gebrannte Länge)/Feuchtlänge x 100 Modellgröße = Fertigmass/ (100-Gesamtschwindung in %)

Lagerung von plastischen Tonmassen

Ton sollte immer im gut verschlossenen Nylonsack oder Kunststoffbehälter, lichtgeschützt und fern von Wärmequellen, aber nicht im Frostbereich, aufbewahrt werden.

Die Verarbeitung der Tonmasse

Beim Aufbauen mit weichem Ton ist besonders zu beachten, dass die Wandung gleichmäßig dick sein sollen und keine Luftblasen eingeschlossen werden. Objekte, die dicker wie 2 cm sind, müssen ausgehöhlt werden oder eben hohl herstellt werden. Häufigste Ursache von Rißen, Bruch und misslungenen Werkstücken sind Lufteinschlüsse in der Tonmasse. Beim Brand zieht sich der Ton zusammen. Die erwärmte Luft dagegen dehnt sich aus und sprengt das Werkstück.

Das Schlagen und Kneten soll evtl. im Ton enthaltene Luft beseitigen und den Ton homogen und geschmeidig machen. Fertigmassen heute sind bereits maschinell geknetet und sind vakuumbehandelt worden. Zu langes Schlagen und Kneten hat für den Hobbybereich Nachteile:dem Ton wird Wasser entzogen und Luft beigemengt, er verliert dadurch an Plastizität und neigt eher zu Rißbildung.Wenn Sie nicht wirklich Übung haben, schlagen und kneten Sie ungewollt Luft in den Ton, anstatt aus dem Ton. Lassen sie sich also von einem Professionisten zeigen wie man knetet , denn sie werden aufs Kneten wohl nie ganz verzichten können. Schlicker ist Tonbrei oder Tonschlämme. Dieser wird auch zur Formgebung durch Gießen in Gipsformen verwendet. Falls ihre Arbeitsmasse auch zum Gießen geeignet ist sammeln Sie den Ton der für die Arbeit bereits zu trocken ist . Zur Giessmassenherstellung soll der Ton vollkommen trocken sein. Der zerkleinerte Ton wird ins Wasser gegeben bis er an der Wasseroberfläche sichtbar ist. Lassen Sie den Ton einen Tag quellen: Alle Tonstücke zerfallen. Dann quirlen Sie mit einem Mischer den Brei tüchtig und treiben ihn durch ein feinmaschiges Sieb. Mit einem festen Borstenhaarpinsel geht die Arbeit leichter von der Hand. Sollte der Brei zu dünn sein, so lassen Sie den gequirlten Brei einen Tag stehen und gießen das überflüssige Wasser ab. Der Schlicker müsste ungefähr die Konsistenz von Schlagrahm haben. Gießen Sie den fertigen Schlicker in einen dichten Behälter, damit das Anmachwasser nicht verdunstet.

Formgebungstechniken wie Modellieren, Aufbauen, Drehen auf der Töpferscheibe oder das Einarbeiten in Gipsformen eröffnen interessante Möglichkeiten zur kreativen Herstellung von Objekten aus Ton. Das sind Techniken, welche sie erlernen können und ich biete ja auch Kurse dazu an. In meiner Werkstatt in Griechenland, auf der Insel Tinos.

Das Trocknen der Keramiken

Die feuchten Tonarbeiten müssen vor dem Brennen langsam und gleichmäßig trocknen. Bei Wandstärken bis 1 cm reicht eine Woche Trockenzeit in der Regel aus. Ist die Tonmasse nicht voll durchgetrocknet, kann sich in der Anfangsphase des Brennens innerhalb des Materials zuviel Wasserdampf bilden, der dann eine sprengende Wirkung hat. Während der Trockenzeit sollen die Erzeugnisse mehrmals gedreht oder gewendet werden, um Risse durch ungleichmäßigen Schwund zu vermeiden. Stärkere Luftbewegung (z.B. offenes Fenster) für oft zu Rißen beim Trocknen.

Durch diesen Verdunstungsvorgang geht Volumen in Form von Wasser verloren: der Ton schwindet. An der Oberfläche verdunstet das Wasser schneller als im Inneren der Masse. Es ist nachvollziehbar, dass im Material eine Volumendifferenz und damit eine Spannung entsteht. Wir wissen: das Teil wird krumm oder reißt. Daraus folgern wir richtig: es muss gleichmäßig getrocknet werden, das kann aber nur erfolgen, wenn die Wasserdampfdiffusion an allen Stellen des Werkstücks gleich ist. So erklärt sich das Verhalten der Professionisten, sie drehen und wenden das Werkstück im Tagesablauf mehrmals, manchmal werden sogar Teile mit Nylonfolie bedeckt, damit der Trockenprozeß gebremst wird. Die Keramik darf niemals auf einer nicht saugfähigen Unterlage getrocknet werden. Geeignet sind Gipsplatten oder Holzroste, erste nimmt Wasser auf, zweitere ermöglicht teilweise, Luftzutritt auch von unten und somit gleichmäßigen Wasserentzug. Das Objekt sollte unter eine Nylonfolie, wenn wir zu einem späteren Zeitpunkt daran weiterarbeiten wollen. Die Verwendung von feuchten Lappen zum Feuchthalten von Werkstücken ist eine alte Methode, welche seit Verwendung von Nylonfolien unsinnig wurde. Die mit dem Handrücken gefühlte Oberflächentemperatur der Keramik gibt uns einen guten Hinweis auf den Trocknungszustand eines keramischen Werkstückes. Ist das Objekt kälter als ein trockenes Werkstück so ist noch Wasser drin. Dann warten wir eben noch einige Tage, bis der allerletzte Tropfen verdunstet ist erst dann erfolgt das Brennen.Trocknete Werkstücke, also noch ungebrannte nennt der Fachmann Grünware.

Der Brand

Der Rohbrand (Glühbrand, Schrühbrand, Bisquitbrand)

gluehbrandBeim Einsetzen des Ofens zum Rohbrand dürfen sich die Werkstücke berühren und können sorgfältig ineinander gestellt werden. Schwefelhaltige Massen sollen so gestapelt werden dass Luftzutritt möglich ist. Werden die Objekte nach dem Rohbrand nicht weiter bearbeitet ( glasiert ) sollte zugunsten einer gleichmäßigen Farbe auf das ineinander stapeln verzichtet werden, da beim Ineinanderstellen lokal unterschiedliche Atmosphären vorhanden sind und das Eisen im Ton sich anders färbt. Da Öfen nie einen vollkommenen Wärmeausgleich bieten kommen schwere, dicke Stücke dorthin wo es heißer ist, die dünnwandigen dorthin wo es kälter ist. So erzielen wir ein gleichmäßiges Brennergebnis. Feststellen kann man das indem ein Brand mit mehreren Segerkegeln geführt wird deren Fallbild nach dem Brand Aufschluss über die örtlichen Temperaturverhältnisse während des Brandes gibt, also wesentlich objektiver wie die eine Messstelle des Pyrometers. Das Kegelfallbild links ist jenes welches die richtige Brenntemperatur repräsentiert, der mittlere und rechte Kegel entspräche (gleiche Kegelnummer vorausgesetzt) niedrigeren Temperaturen. Aufgeschmolzene Kegel repräsentieren Überbrand. Die hier abgebildeten Kegel sind Orton Industriekegel welche mit einer Basis hergestellt werden. Normalkegel haben diese Basis nicht. Damit ein Kegelvergleich möglich ist müssen Kegel immer gleich eingebaut werden. Verwende feuchten stark schamottierten Ton, Tonblatt 30x50 mm, Dicke 6 mm, mit dreieckiger Öffnung, den Kegel hineinstellen und Ton gegen den Kegel formen, sodass er auch gehalten wird. Auf gleiche Neigung aller Kegel achten! Beim Glühbrand entweicht zuerst das sogenannte Anmachwasser, also jenes welches dem trockenen Ton bei der Aufbereitung zugesetzt wurde und sich je nach Trocknung noch in der Keramik befindet. Ca 5% Wasser haben selbst trockene Teile. Ab ca. 400 entweicht das Kristallwassers der Tonminerale bis etwa 600°. In der erste und zweiten Phase des Brandes gilt : langsam Aufheizen !!! Zu schnelles Brennen kann zur Zerstörung des Brenngutes führen, eingeschlossener Wasserdampf lässt ihre werke sonst explodieren, zerstört vielleicht noch andere und "versaut" den Ofen. Wenn sie was zum Meister zum Brennen bringen dann soll ihr Werk sicher trocken sein, denn ein Professionist nimmt ihre Sachen sonst nicht mehr. Ab ca. 520° beginnt freier Quarz der Tonmasse sich umzuwandeln, dieser "Quarzsprung"ist mit einer sprunghaften Vergrößerung des Volumens verbunden. Ein zu schnelles Aufheizen aber vor allem Abkühlen kann zu Sprüngen und Rißen der Tonwaren führen.

Daraus lernen wir: langsames Hochfahren bis 600° kann Probleme wie Zerplatzen und Aufheizriße vermeiden helfen. Problemfällen wie sehr dickwandigen figürlichen Arbeiten begegnen wir mit besonders vorsichtigem Aufheizen.

Üblicherweise wird mit 100° pro Stunde bis 650° gebrannt, unterhalb 350 eventuell noch langsamer. Wenn es Unsicherheit hinsichtlich des Trocknungsgrades gibt. Danach kann mit ca. 150° pro Stunde auf die Endtemperatur geheizt werden.

Schwefelhaltige Massen brauchen eine Haltezeit um 600 Grad, stark mit organischen Bestandteilen verunreinigte Massen wie englische Ballclays brauchen eine Haltezeit bei 900 oder 950 Grad. Beim Erreichen der Endtemperatur machen wir dann nochmals eine Haltezeit zum Temperaturausgleich , 20 Minuten, besser länger. gehalten. Das Produkt des Rohbrandes wird "Scherben", Schrühware oder "Biskuit"genannt. Der Ton ist jetzt hart, er löst sich in Wasser nicht mehr auf, ist aber noch porös.
 

Glasieren und Dekorieren

Glasuren sind, wie der Name schon sagt, Gläser. Glasuren sind feingemahlene Gläser, meist vermischt mit Wasser und werden durch tauchen, begießen, spritzen oder bepinseln auf den rohen oder vorgebrannten Scherben aufgetragen. Engoben sind feinste Tonschlämmen welche mit Farboxiden oder Farbkörpern eingefärbt sein können. Der klassische Engobeauftrag erfolgt auf den lederharten Scherben, das gewährleistet optimale Haftung. Weiße Engoben auf dunklen Tonen ermöglichen Sgraffitotechnik (geritzte Dekore) . Als lederhart bezeichnet man einen Ton, der nicht mehr plastisch verformbar, aber auch noch nicht trocken und brüchig ist. Der Ton fasst sich ähnlich wie festes Leder oder Hartkäse an. Oxide: Metalloxide ergeben beim Brand unterschiedliche Farben und sind die Ausgangsstoffe bei der Herstellung von Farbkörpern. Oxide und Farbkörper färben die Glasur wobei Brenntemperatur und die Ofenatmoshäre wesentlichen Einfluss auf die Farbe haben.

Das Einsetzen der Objekte in den Ofen

Glasierte Ware sollte absolut trocken sein bevor sie in den Ofen kommt, Werkstücke dürfen einander nicht berühren, die Unterseiten mössen glasurfrei sein oder es müssen besondere Abstandhalter verwendet werden. Eine Beschichtung der Brennplatten mit kiln-wash (Kaolin-Aluminiumodid-Mischung) ist immer ratsam. Bei Elektroöfen ist von den Wendeln ein Abstand von 2-3 cm einzuhalten, bei Öfen mit offener Flamme sind diese Abstände bei weitem größer je nach Ofenart. Die Brennplatten sollten nach Möglichkeit an drei Punkten gestützt werden, die verwendeten Stützen sollten immer exakt vertikal übereinander stehen.

Glasurbrand

glasurbrand


Die Brennkurve des Glasurbrandes, nachdem auf Hydrationsvorgänge im zweiten Brand keine Rücksicht mehr genommen werden muss, wird mit 100 bis 150° pro Stunde bis 650° gebrannt. Danach kann mit ca. 150° pro Stunde auf die Endtemperatur geheizt werden. Diese Temperatur wird ca. 30 - 40 Minuten gehalten. Die Brenntemperatur des Glasurbrandes ist abhängig von Schmelzbereich der Glasur und/oder des Tones. Die Glasurbrandtemperatur kann über oder unterhalb der Rohbrandtemperatur liegen, darf jedoch das Temperaturspektrum der verwendeten Tonmasse niemals überschreiten.

Brennkurve Glattbrand


Das Abkühlen

So wie das Aufheizen des Ofens kontrolliert wird sollte auch das Abkühlen nicht dem Zufall überlassen werden. Vor allem müssen die Temperaturbereiche berücksichtigt werden in denen der Quarzsprung (quarz inversion) stattfindet. In diesem Bereich darf keine Art von plötzlicher (Sturzkühlung) vorgenommen werden. Der kritische Temperaturbereich ist zwischen 600 und 575 Grad Celsius. Hier wandelt sich der Alpha- in Betaquarz um verbunden mit einer Längenänderung von bis zu 2%. Dieser Wert hängt von der Korngröße der Quarzkörner ab sowie vom Anteil des während des Sintervorganges gebildeten Christobalites. Feingemahlene Quarzkörner im Scherben bewirken relativ geringere Längenänderungen wie grober Quarzsand.
Die gebrannten Objekte sollten dem Ofen also nicht zu früh entnommen werden. Generell lässt sich hier nichts allgemein gültiges sagen, da jede Keramikmasse und -glasur spezifische Wärmeeigenschaften haben. Man wartet mindestens ab, bis die Ofentemperatur auf unter 250° abgesunken ist, bei manchen Tonmassen wird man bis 120 Grad warten müssen. Erst dann darf man die Tür - um die Abkühlzeit zu verkürzen - einen KLEINEN Spalt ( 1 - 2 cm ) öffnen. Wer sich nicht daran hält, wird höchstwahrscheinlich Kühlrisse provozieren.


Dieser Töpferleitfaden wird von Zeit zu Zeit erweitert und ergänzt.