Wie sich die Temperatur ändert Ton

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Anonim
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Während ein Ofen heizt und abkühlt, bewirken die Temperaturänderungen einige tiefgreifende Änderungen im Ton. Der Ton geht von dieser weichen, völlig zerbrechlichen Substanz zu einer steinharten, wasser- und wind- und zeitundurchlässigen Substanz über. Die Veränderung ist in ihrer vollständigen Metamorphose fast mystisch und könnte als solche angesehen werden, wenn sie nicht so häufig wäre.

  • Atmosphärische Trocknung

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

    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 einer minimalen Schrumpfung.

  • 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 innerhalb des Ofens - nicht aus dem Tonkörper ausbrennen können, tritt eine Kohlenstoffentkernung auf. Dies wird den Tonkörper erheblich schwächen.

  • Chemisch gebundenes Wasser wird ausgetrieben

    Ton kann als ein Molekül Aluminiumoxid und zwei Moleküle Siliciumdioxid charakterisiert werden, die mit zwei Molekülen Wasser verbunden sind. Selbst nachdem das atmosphärische Wasser verschwunden ist, enthält der Ton noch etwa 14 Gewichtsprozent chemisch gebundenes Wasser. Der Topf ist wesentlich leichter, jedoch ohne physische Schrumpfung.

    Diese chemisch kombinierte Wasserbindung löst sich beim Erhitzen. Überlappend mit dem Abbrennen von Kohlenstoff und Schwefel entweicht das chemisch gebundene Wasser zwischen 350 ° C und 800 ° C aus dem Tonkörper. 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 ermöglichen.

  • Quarzinversion tritt auf

    Töpfer nennen es Kieselsäure, aber Kieselsäureoxid 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 tatsächlich dazu, dass die Keramik beim Erhitzen um 2 Prozent größer wird und diese 2 Prozent beim Abkühlen verliert. Ware ist während dieser Quarzinversion 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 etwa 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 keramisches Material.

    Das Bisque-Brennen erfolgt normalerweise bei etwa 945 ° C (1730 ° F), nachdem die Ware gesintert ist, ist aber immer noch porös und noch nicht verglast. Dadurch können feuchte, 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 bewirken, und einer so starken Verglasung, dass sich die Ware auf dem Ofenboden zu verformen, zusammenzusacken oder sogar zu pfützen beginnt.

    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 feuerfesteren Partikeln aus. Die geschmolzenen Materialien fördern das weitere Schmelzen sowie das Verdichten und Festigen des Tonkörpers.

    In dieser Phase entsteht auch Mullit (Aluminiumsilikat). Dies sind lange, nadelartige Kristalle, die als Bindemittel wirken und den Tonkörper noch weiter stricken und stärken.

  • Reifetemperaturen

    Die Temperatur, auf die 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 je nach Zusammensetzung bei unterschiedlichen Temperaturen reifen. Ein rotes Steingut enthält eine große Menge Eisen, das als Flussmittel wirkt. Ein Tonkörper aus Steingut kann bei 1000 ° C bis zur Reife feuern und bei 1250 ° C schmelzen. Andererseits kann ein Porzellankörper aus reinem Kaolin erst bei 1390 ° C reifen und erst bei 1800 ° C schmelzen.

  • Während des Abkühlens

    Es gibt ein anderes Ereignis, das Ton durchläuft, wenn er abkühlt. Dies ist das plötzliche Schrumpfen von Cristobalit - einer kristallinen Form von Siliciumdioxid -, wenn es über 220 ° C abkühlt. Cristobalit ist in allen Tonkörpern enthalten, daher muss darauf geachtet werden, den Ofen langsam abzukühlen, wenn er sich durch diese kritische Temperatur bewegt. Andernfalls entwickeln Töpfe Risse.