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Brenntechniken der Keramik

Aus Ton getöpferte Werke müssen gebrannt werden, damit diese widerstandsfähig und gebrauchsfertig werden. Die Beschaffenheit des Materials, die Weiterverarbeitung und der Zweck des Keramik Werkes bestimmen die Brenntemperatur. Brennöfen liefern, die für das Ton benötigte hohe Brenntemperatur. In den folgenden Definitionen erfahren Sie genaueres über verschiedene Brenntechniken und deren Eigenschaften.

 

Schrühen

Der erste Brand (cca. 900°C) nach dem abgeschlossenen Trockungsprozess nennt man Schrühbrand. Das absorbierte und das chemisch gebundene Wasser verdunstet, die organischen Bestandteile verbrennen und die Entgasung des Scherbens setzt ein. Zurück bleibt ein poröser Scherben, der beim späteren Glasurauftrag das enthaltene Wasser optimal aufsaugt.

 

Beladen

Vor dem Beladen des Ofens werden die Ofenplatten mit Trennmittel bestrichen oder mit Bauxit bestreut. Darauf kann die eingestellte Ware beim Brennen besser schwinden. Beim Einsetzen der Ware in den Ofen ist darauf zu achten, dass sich glasierte Ware nicht berührt.

 

Brennen

Beim Brennen von Keramik setzen bei steigenden Temperaturen verschiedene Prozesse ein. Zuerst verdunstet das noch im Scherben zurückgebliebene Wasser. Ab einer Temperatur von 500°C ist der Ton vollständig entwässert und sein chemischer Zustand ist irreversibel. Die organischen Bestandteile verbrennen – Oxidation findet statt. Nach der Verfestigung beginnt die Phase der Verglasung.

 

Oxidierendes Brennen

Ein Brennvorgang, der mit Sauerstoff-Überschuss geschieht, nennt man Oxidation. Ein Elektobrand ist immer oxidierend.

 

Reduzierendes Brennen

Ein Brennvorgang, der mit Sauerstoff-Entzug das keramische Brenngut der Reduktion aussetzt. Da durch reduzierendes Brennen die Brenntemperatur herabgesetzt wird, muss mit oxidierenden Brennphasen abgewechselt werden.

 

Reduktion

Beim reduzierenden Brennen der Keramik wird ein Kohlenstoffüberschuss im Brennofen erzeugt. Kohlenmonoxid entzieht der Umgebung und dem Scherben Sauerstoff. Eine starke Rauchentwicklung ist die Folge. Der Scherben verändert seine Farbe, von hellgrau bis schwarz, je nach Stärke und Zeit der Reduktion.

 

Brenntemperaturen

Die gewählte Temperatur im Keramikofen hängt von vielen Faktoren ab. Zum Beispiel von der Tonmasse, der Art der Glasur, dem Zusammenspiel der Wärmeausdehnung von Masse und Glasur, dem gewünschten Effekt. Grundsätzlich wird Steingut oder Irdenware niedriger gebrannt als Steinzeug. Dieses wiederum niedriger als Porzellan. Produkte der technischen Keramik oder aus der Feuerfestindustrie werden in Brennbereichen ab etwa 1500°C gebrannt.

 

Tempern

Wird die Endtemperatur oder maximale Brenntemperatur für eine bestimmte Zeit gehalten, nennt man dies tempern.

 

Rakubrand

Die Raku-Brenntechnik wurde bereits im 16. Jahrhundert in Japan praktiziert. Bei diesem Brennverfahren laufen alle Vorgänge verkürzt ab. Geschrühte und glasierte Ware wird in den, bereits rot glühenden Rakuofen gesetzt. Die Tonmasse muss die Hitzeschocks beim Einstellen in den Ofen und Herausnehmen aushalten. Die Glasuren müssen niedrig schmelzend sein. Der Ofen wird bei einer Temperatur von 900°C geöffnet, die Keramikobjekte werden mit einer Zange entnommen und zur Nachreduktion in einen geschlossenen Behälter mit organischem Material (z.B. Sägemehl) gelegt. Unter Luftmangel dringt Kohlenstoff in den porösen Scherben und schwärzt ihn durchgehend. Die Rissbildung der Glasuren erzeugt einen experimentellen, künstlerischen Effekt.

 

Feld- oder Grubenbrand

Bei dieser Brenntechnik wird das Brennen früherer Epochen nachgestellt. Flammungen lassen sich nicht vorher berechnen. Gerade darin liegt der Reiz. Das unglasierte Keramikobjekt trägt Zeichen des Feuers, nicht vom Töpfer bestimmt. Geschwärzte Partien zeugen von Reduktion während des Brennvorgangs, d.h. Kohlenstoff zieht in den Scherben ein und durchdringt ihn.

 

Salzbrand

Die Technik der Salzglasur wurde in Deutschland im 12. oder 13. Jahrhundert entwickelt. Im Einbrandverfahren werden Keramikobjekte im rohen Zustand in den Ofen gesetzt und bis zur Sinterung der Tonmasse gebrannt. Ist die Temperatur erreicht, wird durch spezielle Öffnungen Kochsalz in die Brennkammer gestreut. Dieses zersetzt sich schnell und bildet Dämpfe, die sich als eine Anflugglasur an den Scherben bindet. Als Brennstoff eignet sich Gas, Öl oder Holz.

 

Sodabrand

Im Gegensatz zum Salzbrand, bei dem sich giftige Gase entwickeln, ist der Sodabrand für die Umwelt weniger belastend. Die giftige Salzsäure entfällt. Ansonsten ist die Brenntechnik dem Salzbrand ähnlich. Auch hier entsteht die Anflugglasur durch eine Reaktion des dampfförmig niedergeschlagenen Salzes mit der chemischen Zusammensetzung des Scherbens im Feuer.

 

Holzbrand

Das Brennen von Töpferware in einem Holzofen war die häufigste Brenntechnik bis zum 19. Jahrhundert. Es wurden riesige Mehrkammeröfen (Noborigama) oder auch Einkammermodelle (Anagama) entwickelt, die eine große Mannschaft an Brennhelfern über mehrere Tage erforderte. Heute gibt es kleine Holzöfen, die den speziellen ästhetischen Bedürfnissen einer natürlich wirkenden Scherben-Oberfläche entgegen kommen. Ascheanflüge geben den keramischen Objekten im Holzbrand das typische Aussehen.

 

Überfeuern

Beim Überfeuern oder Überbrennen werden zu hohe Brenntemperaturen eingesetzt. Es entstehen Brennfehler wie z.B. das Blähen des Scherbens oder Kraterbildung auf Glasuren.

 

Unterfeuern

Ist die Brenntemperatur zu gering, schmilzt die Glasur nicht voll aus, bleibt z.B. milchig. Der Scherben wird nicht dicht, weil der Schmelzpunkt noch nicht erreicht wurde.

 

Oberzügiger Ofen

Keramische Brennöfen mit aufsteigender Flamme nennt man oberzügig. Das Feuer wird direkt unter der Sohle angezündet oder wird unter der Sohle hindurchgeführt. In diesem Ofen ist die größte Hitze unten anzutreffen. Die Hitze steigt sehr schnell nach oben.

 

Unterzügiger Ofen

Bei unterzügigen Öfen wird die Flamme über der Ofensohle abgezogen und „umgeleitet“. Die Brenngase ziehen nicht frei durch die Brennkammer. Die größte Hitze findet sich oben, unterhalb der Kammerwölbung.

 

Gasbrenner

Gasbrenner werden eingesetzt, um einem Gasofen die erforderliche Mischung aus Gas und Luft zuzufügen. Am Brennerkopf befindliche kleine Öffnungen vergrößern die Oberfläche der Flamme – mehr Sauerstoff wird angesaugt, ein stabiles Flammenbild wird erzeugt.

 

Pyrometer

Temperaturmessgerät für Brennöfen auf der Grundlage von Wärmestrahlung mit Temperaturhöhen von bis zu 4000°C nennt man Pyrometer.

 

Ofen-Einbauplatte

Einbauplatten für keramische Brennöfen sind Brennhilfsmittel. Sie bestehen z.B. aus Cordierit und sind hochfeuerfest. Es gibt sie in rechteckigen, runden oder ovalen Formen. Mit Hilfe von Einbaustützen werden die Platten im Keramikofen übereinander gebaut. Das Anbacken auf der Platte verhindert man mit Trennmittel. Die Einbauplatte wird vor dem Brennen damit bestrichen.

 

Dreipunktstütze

Dreipunktstützen sind Brennhilfsmittel, die im keramischen Ofen eingesetzt werden. Rundum glasierte Objekte werden auf spitze Dreifüße gestellt, damit sie in der Glasur nur kleine, unauffällige Narben hinterlassen. Steingut, Mayolika oder Fayencen werden so behandelt.

 

Pyrometrische Kegel

Kegel sind Hilfsmittel zum Feststellen der Temperaturwirkung im Brennofen. Die Kegel bestehen aus bestimmten Massemischungen und kippen je nach Höhe der Temperatur um. Es werden immer drei Kegel im Ofen aufgestellt. Man unterscheidet zwischen verschiedenen Systemen z.B. Segerkegel, Orton- und Harrisonkegel.

 

Kohlenmonoxid

Beim reduzierenden Brennen der Keramik wird ein Kohlenstoffüberschuss im Brennofen erzeugt. Kohlenmonoxid entzieht der Umgebung und dem Scherben Sauerstoff. Eine starke Rauchentwicklung ist die Folge. Der Scherben verändert seine Farbe.

 

Mullit

Die Festigkeit des gebrannten Scherbens beruht nicht nur auf der Verglasung, sondern auch auf der Ausbildung neuer Kristallstrukturen, besonders von Mullitkristallen. Das Aluminiumsilikat Mullit zeichnet sich durch lange nadelförmige Kristalle aus. Mullitkristalle wachsen tendenziell bei höheren Temperaturen und verzahnen sich im keramischen Scherben mit der glasigen Grundmasse.

 

Cristobalit

Eine Kristallform der Kieselsäure nennt man Cristobalit. Es entsteht während des Brennvorgangs ab einer Brenntemperatur von etwa 200°C. Dabei kommt es zu einer Volumenänderung des Keramischen Objektes von etwa 5%. Dadurch können sowohl beim Hochfahren als auch beim Abkühlen Risse entstehen.

 

Quarzumwandlung

Die Kristallstruktur von Quarz ändert sich während des Brennvorgangs mehrmals. Bei Temperaturerhöhungen erfolgt eine Umwandlung der kristallinen Form des Siliciumdioxids mit einhergehenden Volumenänderungen.

 

Temperaturschock

Hierbei handelst es sich um das schnelle Hochfahren oder Herunterkühlen des keramischen Objektes beim Brennvorgang. Was zum Beispiel im Raku-Brennverfahren erwünscht ist – wie z. B. Risse in der Glasur – ist bei dem herkömmlichen Geschirrbrand von Nachteil.

 

Aufblähen

Das Aufblähen von keramischer Masse während des Brennens entsteht durch sich ausdehnende Gase. Dies ist zurückzuführen auf zu frühen Porenschluss, d.h. die Oberfläche des Scherbens ist bereits gesintert, das Innere aber noch nicht völlig von gasfrei. Gasdurchlässiger wird Ton durch Zugabe von Magermittel, z.B. Schamotte.

 

   

 

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