Keramik

Die Bezeichnung Keramik stammt aus dem Altgriechischen. „Keramos“ war die Bezeichnung für Ton und die aus ihm durch Brennen hergestellten formbeständigen Erzeugnisse. Die Produktion von Keramik gehört zu den ältesten Kulturtechniken der Menschheit. Ihre älteste Nutzung scheint bei semi-sesshaften Jägerkulturen im Gebiet des oberen Nil erfolgt zu sein. Ihre enorme Verbreitung verdankt sie aber ursprünglich den erweiterten Möglichkeiten zur Aufbewahrung (Vorratshaltung) von Nahrung wie sie mit dem Neolithikum erforderlich wurde. Keramik spielt eine wesentliche Rolle im Rahmen der Determination neolithischer Kulturen. Das Ausgangsmaterial Ton bot jedoch schon sehr früh auch Anreize zu künstlerischer Gestaltung. Seit vielen Jahrzehnten hat Keramik in technischen Anwendungen große Bedeutung erlangt.

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Begriff und Unterteilung

Heute ist der Begriff breiter gefasst. Keramiken sind weitgehend aus anorganischen, feinkörnigen Rohstoffen unter Wasserzugabe bei Raumtemperatur geformte und danach getrocknete Gegenstände, die in einem anschließenden Brennprozess oberhalb 900 °C zu harten, dauerhafteren Gegenständen gesintert werden. Der Begriff schließt auch Werkstoffe auf der Grundlage von Metalloxiden ein. Keramik wird heute im zunehmenden Maße für technische Einsatzzwecke genutzt (technische Keramik) und in ähnlichen Prozessen, allerdings meist höheren Sintertemperaturen, hergestellt. Im Bereich der faserverstärkten Keramik sind auch siliciumhaltige organische Polymere (Polycarbosilane) als Ausgangsstoffe zur Herstellung von amorpher Siliciumcarbid-Keramikmaterial in Verwendung. Sie wandeln sich in einem Pyrolyseprozess vom Polymer zur amorphen Keramik um.

Eine klare Systematik der keramischen Werkstoffe – wie beispielsweise bei Metall-Legierungen – ist schwierig, weil es hinsichtlich der Rohstoff-Zusammensetzung, des Brennvorgangs und des Gestaltungsprozesses fließende Übergänge gibt. Keramische Produkte werden deshalb häufig nach den jeweils im Vordergrund der Betrachtung stehenden Aspekten unterschieden, zum Beispiel nach regionalen Keramiktypen wie Westerwälder Keramik, Bunzlauer Keramik oder auch Majolika und Fayence, bei technischer Keramik nach den verwendeten Rohstoffen (zum Beispiel Oxidkeramik und Nicht-Oxid-Keramik) oder auch nach dem Verwendungszweck (zum Beispiel Funktionskeramik, Gebrauchskeramik, Sanitärkeramik und Strukturkeramik).

Gebräuchlich ist auch die Unterteilung in Grob- und Feinkeramik. Zur ersteren gehört die große Gruppe der Baukeramik (zum Beispiel Bau- und Dachziegel, Kanalisationsrohre); diese Produkte sind dickwandig, häufig inhomogen, von oft zufälliger Färbung. Feinkeramik ist dagegen feinkörnig (Korngröße unter 0,05 mm), von definierter Färbung (zum Beispiel weiß für Haushaltskeramik, Tischgeschirr und Sanitärkeramik); hierher gehören auch die künstlerischen Erzeugnisse. Feinkeramik erfordert bezüglich Aufbereitung der Rohmasse, der Formgebung und des Trocknens sowie Brennens eine erheblich größere Sorgfalt als sie bei der Herstellung von Grobkeramik nötig ist. Die Eigenschaften keramischer Produkte werden bestimmt durch Art und Menge der in ihnen enthaltenen Kristalle und die als Bindung funktionierenden Verglasungen (sogenannte Glasphasen). Keramiken sind formbeständig, im Allgemeinen hart (es gibt Ausnahmen: z.B. pyrolytisches Bornitrid (hexagonal) ist flexibel durch seine Schichtstruktur) und hitzebeständig.

Keramische Rohstoffe

Silicat-Rohstoffe

Dieser Bereich umfasst generell alle Rohstoffe, welche [SiO₄]^4 --Tetraeder in der Kristallstruktur eingebaut haben.

Ton

Ton ist ein wasserhaltiges Aluminiumsilikat. Siehe auch Tonmineral. Man unterscheidet zwischen Primärton und Sekundärton.

Die Auswahl und Mischung der Rohstoffe muss folgenden Forderungen genügen: Gute Formbarkeit der Masse, geringe Schwindung beim Trocknen und Brennen, hohe Standfestigkeit beim Brennen, geringe oder keine Verfärbung des Endproduktes.

Kaoline

Kaolin, auch Porzellanerde genannt, ist ein Verwitterungsprodukt von Feldspat. Es besteht weitgehend aus Kaolonit, einem hydratisierten Alumosilikat, begleitet von Quarzsand, Feldspat und Glimmer. Letztere Bestandteile werden durch Schlämmen und Sieben entfernt, das Endprodukt muss möglichst plastisch, beim Trocknen formstabil und nach dem Brennen weiß sein. Zur Erzielung der gewünschten Eigenschaften werden Kaoline unterschiedlicher Herkunft gemischt (Mineral Dressing); um ein gutes Gießverhalten zu erreichen, gibt man noch Plastifizierungsmittel, wie Wasserglas und/oder Soda zu.

Tonminerale und deren Gemische

Tone, Lehme sind ebenfalls Verwitterungsprodukte des Feldspates und verwandter Mineralien. Die Hauptbestandteile sind Illit, Montmorillonit und Kaolonit, die Korngrößen reichen herab bis 0,002 mm. Je nach Verwendungszweck unterteilt man diese Rohstoffe ein in Steinzeugtone, Steinguttone, Töpfertone und -lehme. Mergeltone haben einen hohen Gehalt an Kalk, der stark verflüssigend wirkt. Da an solchen Scherben Blei- und Zinnglasuren sehr gut haften, werden sie häufig für Kacheln und Fliesen eingesetzt. Bentonite sind ein Verwitterungsprodukt vulkanischen Ursprungs, sie wirken bereits bei geringen Zugaben sehr stark plastifizierend, verbessern die Formbarkeit und die Standfestigkeit während des Trocknungsprozesses. Aus der hohen Wasseraufnahme der Bentonite im Formgebungsprozess resultiert eine enorme Schwindung schon während des Trocknens. Durch die enorme Trockenschwindung kommt es zu Rissen im Formling

Nichtplastische Rohstoffe

Feldspate sind im Vergleich zum Kalk ebenfalls gute Flussmittel, die aber mit steigender Brenntemperatur eine höhere Verdichtung der Erzeugnisse bewirken. Der Trocknungsschwund wird zwar reduziert, der Schwund beim Brennen steigt jedoch. Quarz senkt als Magerungsmittel den Trocknungs- und Brennschwund, verschlechtert jedoch die Plastizität. Quarz wird als feinstkörniger Sand oder als gemahlenes Ganggestein eingesetzt, er muss möglichst rein sein, um unerwünschte Verfärbungen zu vermeiden. Kalk wird als geschlämmte Kreide oder als gemahlener Kalkstein eingesetzt. Als Magerungsmittel unterstützt er die Formstabilität beim Trocknen, beim Brennen wirkt er als Flussmittel. Allerdings liegen sein Sinter- und sein Schmelzpunkt nahe beieinander, bei zu hohen Brenntemperaturen besteht mithin die Gefahr von Deformationen. Schamotte, als gemahlener gebrannter Ton oder Tonschiefer, ist ein Magerungsmittel, das die Porosität erhöht und die Trocknungs- und Brennschwindung reduziert. Magnesiummineralien (Talkum, Magnesit) verleihen den Erzeugnissen eine hohe Temperaturwechselbeständigkeit; sie werden bevorzugt für elektrotechnische Produkte eingesetzt.

Oxidische Rohstoffe

Mit den im Folgenden aufgeführten oxidischen Rohstoffen werden Oxidkeramiken hergestellt, die sich in vielen Anwendungen der technischen Keramik finden. Bei einem Teil handelt es sich um synthetische Rohstoffe.

Aluminiumoxid

Aluminiumoxidkeramiken basieren auf α-Al₂O₃, dem Korund. Sie dienen zum Beispiel als Schleif- und Poliermittel und werden auch als Trägermaterial für integrierte Schaltkreise eingesetzt. Aus gesintertem Korund oder Schmelzkorund lassen sich feuerfeste Erzeugnisse herstellen. Aluminiumoxiderzeugnisse können Glasphase enthalten, ein hoher Glasphaseanteil setzt die Sintertemperatur herab, jedoch auch die Festigkeit und Temperaturbeständigkeit.

Um die Festigkeit weiter zu erhöhen, kann Zirkonoxid zugesetzt werden: diese besonders zähe Keramik wird als ZTA (Zirconia toughened alumina) bezeichnet.

Berylliumoxid

Aus gesintertem Berylliumoxid (BeO) werden Tiegel für chemische Reaktionen bei sehr hohen Temperaturen hergestellt. Des weiteren wurden aus BeO elektrisch isolierende, aber hoch wärmeleitfähige Chip-Träger produziert, um die entstehende Wärmeenergie an einen Kühlkörper abzuleiten. Wegen des hohen Preises und der Giftigkeit ist BeO zunehmend durch andere Materialien ersetzt worden, z.B. Aluminiumoxid oder das teurere Aluminiumnitrid zur Wärmeableitung und Graphit für Hochtemperatur-Laborgefäße.

Zirkonoxid

Zirkonoxid

Aluminiumtitanat

Aluminiumtitanat

Nichtoxidische Rohstoffe

Die im Folgenden aufgeführten nichtoxidischen Rohstoffen werden zur Herstellung von Nicht-Oxid-Keramiken verwendet, die sich in vielen technischen Anwendungen (siehe technische Keramik) durchgesetzt haben. In der Praxis werden alle diese Rohstoffe künstlich erzeugt.

Siliciumcarbid

Siliciumcarbid (SiC) wird vor allem als Schleifmittel und in Gleitlagern von Chemiepumpen verwendet, da es sehr hart sowie thermisch und chemisch resistent ist. Eine weitere Verwendung sind Ringe in Gleitringdichtungen.

Die wichtigste Herstellung (Acheson-Verfahren) erfolgt aus Quarzsand und Koks bei 2.200 °C nach:

Sie ist vergleichbar der Reduktion von Quarz zu Rohsilicium; es wird allerdings ein Überschuss von Kohlenstoff verwendet. Für bessere Formgebung ist die Herstellung aus geschmolzenem Silicium und Kohlenstoff geeignet. Hierbei hat sich Holzkohle, die vorher auf die richtige Form gebracht wurde, bewährt. Durch die Poren kann Silizium aufgenommen werden und dann zu SiC reagieren. Es entsteht dabei eine Sonderform des Siliciumcarbides, das sogenannte SiSiC (siliciuminfiltriertes SiC), in dem sich immer noch einige Prozente von nicht-reagiertem Silicium befinden, das die Korrosionsbeständigkeit negativ beeinflusst.

In der Natur wird SiC nur selten gefunden. Es wird dann als Moissanit bezeichnet.

Siliziumnitrid

Siliziumnitrid

Aluminiumnitrid

Aluminiumnitrid

Bornitrid

Da Bornitrid (BN) bei Normalbedingungen analog zu Graphit aufgebaut ist und darüber hinaus sehr temperaturbeständig ist (es reagiert erst bei 750 °C mit Luft), ist es als Hochtemperaturschmiermittel geeignet. Die diamantähnliche Modifikation Borazon ist nach Diamant das härteste Material.

Die hexagonale Kristallstruktur kann man ableiten, wenn man bei Graphit abwechselnd die Kohlenstoffe durch Bor und Stickstoff ersetzt. Anders ausgedrückt besteht sie aus Ebenen von an allen Seiten kondensierten Borazin-Ringen. Bornitrid ist nicht elektrisch leitfähig wie Graphit, da die Elektronen stärker an den Stickstoffatomen lokalisiert sind.

Bei 60-90 kbar und 1.500-2.200 °C wandelt sich BN in kubisches Borazon um, das in der zu Diamant analogen Zinkblendestruktur kristallisiert. Borazon ist ähnlich hart wie Diamant, aber oxidationsbeständiger und wird daher als Schleifmittel eingesetzt.

Borcarbid

Borcarbid (B₁₃C₃) ist ein weiterer sehr harter Werkstoff (an dritter Stelle nach Diamant, und Borazon). Es wird als Schleifmittel für Panzerplatten und Sandstrahldüsen verwendet. Die Herstellung erfolgt bei 2.400 °C aus B₂O₃ und Kohlenstoff.

Wolframcarbid

Wolframcarbid

manipulierte keramische Rohstoffe

Ursprünglich hier "metallisch-keramische Rohstoffe" genannt. Die Keramik hat in der Regel nicht mit metallischen Werkstoffen zu tun. Da man Metalle ähnlichen Formgebungsprozessen zuführen kann wie keramische Rohstoffe, wurde diese Rubrik wohl irreführend so genannt. Es handelt sich um Trockenpressen, Schlickergießen, oder plastische Formgebung mittels Bindemitteln. Man bezeichnet diesen Teil der Herstellung metallischer Werkstoffe als Pulvermetallurgie. Dabei wird mit feinsten Körnungen gearbeitet.

• Trockenpressen: Das Keramikpulver wird trocken in einer Stahlmatrix durch Druck von einem Unter- und einem Oberstempel mit Drücken von über 1 t/cm² verpresst. Es ist auch kaltisostatisches Pressen möglich. Dabei wird das Keramikpulver in eine Gummiform gefüllt und mittels Flüssigkeitsdruck (meist Öl) von allen Seiten gleichmäßig gepresst. Nach der Formgebung wird das Werkstück gebrannt bzw. gesintert. Bei dem Formgebungsverfahren des kaltisostatischen Pressens sind gegenüber dem Trockenpressen gleichmäßige Eigenschaften im gesamten Werkstück möglich.
• Schlickergießen: Das keramische Pulver wird mit Wasser und einem geeigneten Verflüssiger (Elektrolyt) bei geringe Viskosität in Suspension gebracht. Dabei ist es möglich, die Viskosität der Suspension durch den Einsatz von Peptisationshilfsmitteln herabzusetzen, so dass möglichst viel Feststoff/Volumen in die Suspension/den Schlicker eingebracht werden kann. Durch Gießen des Schlickers in Gips-Gießformen, wobei die Gipsform das Wasser aus dem Schlicker absorbiert, bildet sich am Formenrand eine plastische Haut. Wenn die "überflüssige" Schlickermasse (im wahrsten Sinne des Wortes) abgegossen wird, verbleibt in der Form das eigentliche Produkt. Nach der anschließenden Trocknung und Sinterung wird das Endprodukt hergestellt.
• Plastische Formgebung: Durch Versetzen des keramischen Pulvers mit sogenannten Plastifizierungsmitteln wird eine Formbarkeit des Materials erreicht. Diese Plastifizierungsmittel sind häufig organischen Ursprungs. Sie härten durch Polykondensation bzw. durch Polymerisation aus, so dass sie durch die vollständige Reaktion des Plastifizierers aushärten und eine ausreichende Festigkeit erhalten. Die Formgebung selbst geschieht entweder durch Strangpressen oder durch das Pressen in Formen. Die organischen Zusätze verbrennen später im Sinterungsprozess. Nachtrag: Diese Materialkombination wird in flüssigerer Form mittlerweile auch beim Rapid-Prototyping (3D-Druck) angewendet.

Andere Zusatzstoffe

Flussmittel in der Glasindustrie

Plastifizierer/Flockungsmittel

Organische Plastifikatoren sind zum Beispiel Leim, Wachse, Gelatine, Dextrin, Gummiarabikum, Paraffinöl. Sie verbessern die Formbarkeit und verbrennen beim Brennprozess.

Verflüssiger/Peptisatoren

Sonstige Hilfsmittel

Feingemahlene Ausbrennmittel wie Säge- und Korkmehl, Stärke, Kohlestaub und Styroporkugeln machen den Scherben porös und leicht und können interessante Oberflächeneffekte erzeugen; sie verbrennen ebenfalls beim Brand. Sogenannte Porosierungsmittel haben den Haupteinsatzzweck in der Ziegelindustrie, wobei sie die Dichte und die Wärmeleitfähigkeit der Ziegel reduzieren.

Aufbereitung der Rohstoffe

In der industriellen Keramikproduktion werden die Komponenten, nachdem sie teilweise vorgebrannt wurden, entsprechend der Rezeptur gemeinsam in Trommelmühlen fein gemahlen. Nach dem Schlämmen unter Zugabe von Wasser wird dieses in Filterpressen wieder weitgehend entfernt. Der zurückbleibende Filterkuchen wird getrocknet und nochmals gemahlen. In dieser Form wird die Rohmasse entweder gelagert oder sofort unter Zugabe von Wasser und verflüssigenden Hilfsstoffen in Maschinen geknetet und ggf. entlüftet. Daneben hat in jüngerer Zeit die halbnasse und die trockene Aufbereitung bei der industriellen Herstellung Bedeutung gewonnen. In der Töpferwerkstatt wird zum Teil noch heute dieser Prozess in aufwändiger Handarbeit durchgeführt. Da Mahlwerke oft nicht zur Verfügung stehen, kommt dem Schlämmen große Bedeutung zu. Die Homogenisierung der Masse wurde in mühsamer Knetarbeit erreicht. Heute stehen dafür meist Maschinen zur Verfügung. Ziel ist es, eine möglichst homogene, geschmeidige und blasenfreie Arbeitsmasse zu erzeugen.

Die Formgebung

Die Formgebung erfolgt bei Grobkeramik unter anderem durch Strangpressen (zum Beispiel Rohre und Stangen) oder durch Formpressen. Feinkeramik wird (analog der historischen Entwicklung) durch folgende Verfahren geformt:

• Modellieren
• Extrudieren
• Aufbauarbeit aus einzelnen Strängen (z. B. bei Hohlgefäßen)
• Plattentechnik
• Drehen rotationssymmetrischer Hohlgefäße auf der Töpferscheibe
• Gießen dünnflüssiger Mischungen in geteilte Gipshohlformen, die das Wasser aufsaugen
• Formgebung auf motorgetriebenen Scheiben in Hohlformen mit Hilfe von Schablonen (sog. Eindrehen und Überdrehen)
• Pressen und Stanzen oder Fräsen
• Spritzguss und temperaturinverser Spritzguss
• Foliengießen

Industriell hat die halbtrockene und die trockene Formgebung Bedeutung erlangt, weil die Trocknungszeiten sehr verkürzt werden und eine hohe Maßhaltigkeit der Produkte erreicht wird. Allerdings können Verunreinigungen wie lösliche Salze nicht abgetrennt werden, daher eignet sich dieses Verfahren nicht so gut zur Herstellung von Feinkeramik wie z.B. Porzellan.

In der technischen Keramik werden auch folgende Sonderverfahren angewandt:

• CVD (Chemical Vapour Deposition, oder auf deutsch: chemische Gasphasenabscheidung)

 zum Beispiel zur Herstellung von pyrolytischem Bornitrid, dabei reagieren mehrere Gase (z.B.  
 Bortrichlorid und Ammoniak, dazu diverse Hilfsmittel) unter   
 niedrigem Druck und hoher Temperatur und es scheidet sich schichtweise Bornitrid auf einem 
 Graphitzylinder ab, der die Form vorgibt.

• CVI (Chemical Vapour Infiltration, oder auf deutsch: chemische Gasphaseninfiltration). Dabei ist

 die Form jedoch schon durch ein zu infiltrierendes Teil gegeben (Preprag)z.B. ein Gewebe aus 
 Kohlefasern. Dieses wird dann mit Methan  
 infiltriert, das unter hoher Temperatur, Luftabschluss und Argonatmosphäre pyrolysiert und Graphit 
 im Formteil zurücklässt.

• PVD (Physical Vapour Deposition, oder auf deutsch: physikalische Gasphasenabscheidung)

Das Trocknen

Nach der Formgebung ist der Rohling feucht durch

1. mechanisch eingeschlossenes Wasser in den Hohlräumen
2. physikochemisch gebundenes Wasser (Adhäsion, Kapillarwasser)
3. chemisch gebundenes Wasser (Kristallwasser)

Die Trocknungsgeschwindigkeit hängt außer von dem umgebenden Klima stark von der Rezeptur der Rohmasse ab. Um die Trocknungsgeschwindigkeit zur Vermeidung von Rissen niedrig zu halten, können die Rohlinge abgedeckt werden. Industriell erfolgt das Trocknen in klimatisierten Räumen. Das unter Nr. 2, insbesondere aber das unter Nr. 3 genannte Wasser wird allerdings erst durch den Brand vertrieben.

Die drei Stadien des Trocknens

1. Lederhart: Der Scherben lässt sich nicht mehr verformen, besitzt aber noch soviel Feuchtigkeit, dass man ihn dekorieren kann.
2. Lufttrocken: Der Scherben gibt bei Raumtemperatur keine Feuchtigkeit mehr ab und fühlt sich kühl an.
3. Brennreif: Der Scherben fühlt sich nicht mehr kühl an, sondern erweist sich als bedingt saugfähig. (Versuch: Zunge bleibt an Scherben kleben.)

Der Brennprozess

Der Brennprozess (Roh- oder Schrühbrand) - Sintern genannt - ist sehr anspruchsvoll und erfordert eine sorgfältige Steuerung. Im so entstehenden „Scherben“ schließen sich Kristalle an den Korngrenzen zusammen (Kristallwachstum) und werden (falls enthalten) durch glasige Anteile verkittet. Anteil und Art (Korngrößenverteilung, Texturen etc.) der Kristall- und Glasphase sowie der Poren bestimmen die Eigenschaften des gebrannten Gutes. Die angewandten Temperaturen (bis etwa 1.400 °C; bei Sonderkeramiken auch erheblich höher) hängen von der Rohmischung, also von dem zu erzeugenden Produkt ab und müssen in vielen Fällen während des Brennprozesses variiert werden (Temperaturprofil). Überdies ist es häufig wichtig, dass der Prozess zeitweilig unter reduzierender Atmosphäre verläuft (z. B. Vermeiden von Gelbfärbung durch Eisenverunreinigungen bei weißem Geschirr oder bei Sanitärkeramik). Eingesetzt werden Kammer-, Tunnel-, Ringöfen und Rollenöfen (für flache Erzeugnisse wie Fliesen). Man unterteilt die Ofensorten in periodische und kontinuierliche Öfen. In Handwerksbetrieb kommen elektrische Öfen oder mit fossilen Brennstoffen befeuerte Öfen zum Einsatz. Hier ist zu unterscheiden zwischen offenen Systemen, bei denen die Brenngase (mit unterschiedlicher Flammführung) in unmittelbaren Kontakt mit der Ware treten und Muffelöfen, bei denen die Brenngase das Brenngut indirekt erhitzen.

Glasuren

Glasuren sind dünne, Glasüberzüge, die zwei wesentliche Forderungen erfüllen. Zum einen machen sie den porösen Tonkörper nahezu wasserdicht und geben ihm eine leicht zu reinigende Oberfläche. Zum anderen ermöglichen sie eine abwechslungsreiche, dekorative Gestaltung der Keramiken. Glasuren können farbig, transparent oder deckend (opak), glänzend, halbmatt oder matt sein. Sie können weich und niedrig schmelzend (max. 1.000 °C) oder hart und hoch schmelzend (Über 1.200 °C) sein. Nach ihrer chemischen Zusammensetzung kann man z.B. zwischen Borosilikat-, Feldspat-, Salz- und bleihaltigen Glasuren unterscheiden. Die Glasuren werden häufig (z.B. Tonwaren) erst nach dem Schrühbrand der Ware aufgebracht (Tauchen, Spritzen, Pinseln, Stempeln) und in einem erneuten Brennprozess (Glattbrand), der aber unterhalb der Brenntemperatur des Rohlings liegen muss, verglast.

Orientierende Einteilung keramischer Massen

  1 Irdengut

• Tonerde bzw. Kaolin und gegebenenfalls Quarz und/oder Feldspat, Kalk. Poröse, nicht durchscheinende, kristallisierte Scherben.

1.1 Baukeramik

• Nicht feuerfest. Ziegelsteine, Formsteine (1.200 - 1.350°C), Klinker, Dränrohre (1.000 - 1.150°C), Dachziegel

1.2 Feuerfeste Massen

• Schamottesteine für Herde, Öfen (1.300°C). Sillimanit, Magnesit, u.a. zur Auskleidung von Industrieöfen in der Eisen- und Zementindustrie (1.500°C)

1.3 Sonstiges Irdengut

1.3.1 Steingut

• Reinweißer bis elfenbeinfarbener, poröser Scherben mit durchsichtiger Glasur. Rohbrand 1.150 - 1.250°C; Glasurbrand >960°C, aber unterhalb der Rohbrandtemperatur; meist durchscheinend oder farblos.

1.3.1.1 Kalk- oder Weichsteingut

• Ton, Kaolin, Quarz, Kalk. Brenntemperatur 1.120 - 1.150°C. Besonders für Unterglasurmalerei geeignet.

1.3.1.2 Feldspat- oder Hartsteingut

• Ton, Kaolin, Quarz, Feldspat. Brenntemperatur 1.220 - 1.250°C. Frostsichere Wandplatten, Sanitärartikel, Geschirr.

1.3.1.3 Mischsteingut

• Ton, Kaolin, Quarz, Kalk, Feldspat. Wandplatten, Geschirr.

1.3.2 Tonwaren

• Flussmittelreiche Tone, bis 40 % Kalk

1.3.2.1 Unglasierte Tonwaren

• Gelb bis rot gebrannte wetterfeste Keramik. Terrakotta (Zugabe von Schamotte- oder Ziegelmehl); Figuren, Gebrauchs- und Ziergegenstände, Blumentöpfe.

1.3.2.2 Glasierte Tonwaren

1.3.2.2.1 Majolika

• Eine zuverlässige Differenzierung zwischen Majolika und Fayence ist nicht möglich, weil diese Bezeichnungen in der Literatur wechselweise benutzt werden. Ursprünglich: Farbiger poröser Scherben mit undurchsichtiger farbiger Glasur.

1.3.2.2.2 Fayence

• Eine zuverlässige Differenzierung zwischen Majolika und Fayence ist nicht möglich, weil diese Bezeichnungen in der Literatur wechselweise benutzt werden. Ursprünglich: Weißer, gelbgrauer oder hell-rot-braune, poröser Scherben, weiße deckende Glasur.

1.3.2.2.3 Sonstige Töpferware

• Weißer, ocker bis rotbrauner poröser Scherben mit mattem, feinkörnigem Bruch. Brenntemperatur 1.000 - 1.200°C. Von Hand (Töpferscheibe, Gießverfahren) oder mittels Presse geformte Tonwaren. Geschirr, Gerätschaften für Haus und Garten, Zierkeramik.

2 Sinterzeug

• Tonerde bzw. Kaolin und gegebenenfalls Quarz und/oder Feldspat, Kalk. Nichtkristallisierte dichte Massen, nicht oder nur an den Kanten durchscheinend, hohe Festigkeit

2.1 Steinzeug

• Dicht, nicht durchscheinend. Scherben auch farbig, meist aber hell.

2.1.1 Grobsteinzeug (nicht weißbrennend)

• Brenntemperatur 1.100 - 1.400°C. Häufig Lehm- oder Anflugglasur. Klinker, Fliesen, Tröge, Kanalisationsrohre, Gefäße für die chem. Industrie.

2.1.2 Feinsteinzeug (weiß- oder hellbrennend, ähnlich dem Porzellan)

• Ton, Quarz, Feldspat. Brenntemperatur 1.250 - 1.300°C (gemeinsamer Roh- und Glasurbrand). Porzellanähnlich. Geschirr, Sanitärartikel, chemische Geräte, Mosaiken, Ziergefäße. Übergangsform zum Porzellan: Porzellangut, Halbporzellan, Vitreous China.

2.2 Porzellan

• Hartporzellan: Dichter transparenter Scherben. Kaolin, Quarzsand, Feldspat. Rohbrand 900°C, Glasurbrand 1.400°C. Gebrauchs- und Ziergeschirr Weichporzellan hat eine ähnliche Zusammensetzung, aber eine niedrigere Temperatur für den Glasurbrand. Bevorzugt für Zierplastiken.

3 Keramische Sondermassen

• Dazu zählen Raku, Paperclay, technische Massen für Dentalkeramik oder Zahnkeramik, hochgesinterte Oxidkeramiken als Schneidstoff für Schneid- und Schleifkörper (Aluminium-, Zirconium-, Magnesium-, Beryllium-, Thoriumoxid; frei von Siliziumdioxid). Im weiteren Sinne gehören dazu auch die Ferrite und Titanate.

3.1 Hochtemperatur-Sondermassen (auch Mischkeramik genannt)

• Hochfeuerfeste Oxidkeramik mit geringen Beigaben verschiedener Metalle. Zähigkeit der Metalle ist hier mit der Korrosionsbeständigkeit und Feuerfestigkeit der Keramik vereint. Verwendung als Turbinenschaufeln oder als Schneidwerkzeuge.

3.2 Elektrotechnische Sondermassen

• Elektroporzellan für Isolatoren, Titanoxid-Keramik für Kondensatoren, Piezokeramik für elektroakustische Wandler, Werkstoffe für Magnete, Halbleiterwiderstände.

Als Grobkeramik werden die Klassen 1.1; 1.2; 2.1.1 bezeichnet. Alle anderen zählen zur Feinkeramik: Ausgewählte Rohstoffe, sorgfältige Aufbereitung der Mischungen, aufwändigere Formgebung, z.T. von Hand.

Literatur

• Kleine Enzyklopädie Technik, Bibliographisches Institut, Leipzig, 1972
• Lueger Lexikon der Technik, hier Werkstoffe und Werkstoffprüfung – Grundlagen (vier Bände), Rowohlt Taschenbuch-Verlag, Reinbek, 2003, ISBN 3499190087
• P. Rada: Die Technik der Keramik, Dausien 1989, ISBN 3-7684-1868-5
• Sven Frotscher: dtv-Atlas Keramik und Porzellan, München 2003, ISBN 3-423-03258-8
• R. Schreg: Keramik aus Südwestdeutschland. Eine Hilfe zur Beschreibung, Bestimmung und Datierung archäologischer Funde vom Neolithikum bis zur Neuzeit. Lehr- und Arbeitsmaterialien zur Archäologie des Mittelalters und der Neuzeit (Tübingen 1998. 3. Aufl. 2007)
• Brevier Technische Keramik, Fahner Verlag, Lauf a.d. Pegnitz, 4. Auflage 2003, ISBN 3-924158-77-0, Herausgeber: Verband der Keramischen Industrie e.V., Weblink siehe unten

Siehe auch

• Künstlerische Keramik
• Kalkspatz
• Töpferei
• Raku