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Lexikon der Geowissenschaften: Keramik

Keramik, [von griech. keramos = Ton, Töpferware], im allgemeinen Sprachgebrauch sowohl die Herstellung von Tonwaren in Töpferei und Keramikindustrie als auch die hierbei hergestellten Produkte. Die Töpferei gehört zu den ältesten menschlichen Techniken. Die ältesten Funde von Tongeschirr-Resten werden der Jungsteinzeit um 6000 v.Chr. zugeordnet. Babylonier kannten bereits 1600 v.Chr. das Glasieren von Ziegeln. Altgriechisch-attische Vasen waren mit eisenhaltigen Illitüberzügen (Illit) schwarz glasiert. Die Römer erfanden die "terra sigillata", oxidierend gebranntes rotes Geschirr mit dicht gesintertem Illitüberzug. Seit ca. 600 n.Chr. wurde von den Chinesen ein Weich-Porzellan (Porzellan) hergestellt, mit künstlerischen Höhepunkten in der Sung- (960-1127) und Ming-Periode (1368-1644). Seit dem Hochmittelalter ist in Europa das Steinzeug bekannt, seit dem 15. Jh. Fayence und Majolika, etwas später das Delfter Steingut. Im Jahr 1709 gelang in Dresden die Herstellung von Hart-Porzellan. Weitere Rohstoffe über die Tonminerale hinaus (z.B. Carbide, Nitride, Oxide, Silicide) und der Einsatz neuer Technologien (z.B. Pulvermetallurgie) haben die Vielfalt keramischer Werkstoffe sowie ihre Anwendung stark erweitert.

Hauptrohstoffe sind Tonminerale Kaolin und Illit. Als Zusätze dienen Magerungsmittel zur Minderung der Schwindung bei Trocknung und Brand (z.B. Quarz, Sand, gemahlener gebrannter Ton = Schamotte), Flußmittel zur Senkung der Sinter-Temperatur (z.B. Feldspat) und ggf. Färbungsmittel (Metalloxide, keramische Pigmente). Bei der Trocken- und Halbnaßaufbereitung werden alle Mischungskomponenten getrocknet, ggf. zerkleinert, gemischt und für die Formgebung nach Bedarf mit Wasser oder Naßdampf wieder angefeuchtet. Bei der Naßaufbereitungwerden die Rohstoffe in Trommelmühlen naßvermahlen oder durch Verrühren mit Wasser in Mischquirlen in wäßrige Suspensionen überführt. Dieser fließfähige "Schlicker" kann durch Gießen weiterverarbeitet oder z.B. in Kammerfilterpressen bis zum plastisch verformbaren Zustand entwässert werden. Beim keramischen Brand laufen zeit- und temperaturabhängig eine Reihe von Fest-fest- und Fest-flüssig-Reaktionen ab, die zu den endgültigen physikalischen Eigenschaften führen. Die Verfestigung beim Brennvorgang wird als Sinterung bezeichnet, wobei teilweise nur an den Teilchen-Oberflächen Schmelzflüsse auftreten. Auch Kristallwachstums- und Kristallumwandlungsvorgänge können beim Brand eine Rolle spielen. In der Regel entstehen komplizierte Mehrstoffsysteme. Auch beim Brennen tritt i.d.R. ein Volumen-Schwund auf ("Brennschwindung"), der bis zu 20% betragen kann. Diesem kann durch Einsatz vorgebrannter Rohstoffe entgegengewirkt werden, z.B. Ton zu Schamotte, Magnesit oder Dolomit zu "Sinter" (MgO bzw. MgO+CaO) oder Tonerde [Al(OH)3] zu "calcinierter Tonerde" (α-Al2O3). Massenartikel werden fast ausschließlich in kontinuierlich betriebenen Tunnelöfen mit Gas-, Öl- oder Elektrobeheizung gebrannt. Nur für kleinere Fertigungen, Sonderartikel und im handwerklichen und Hobby-Bereich werden Kammeröfen verwendet. Verbreitetste Methode der Nachbehandlung und Veredelung ist das Aufbringen einer schützenden und/oder dekorativen Glasur, u.U. unter Verwendung keramischer Pigmente. Häufig werden fertig gebrannte Erzeugnisse durch Schleifen und z.T. auch durch Polieren auf Maßgenauigkeit gebracht. Auf gebrannte keramische Oberflächen oder Glasuren können elektrisch leitende Metallschichten mittels verschiedener Verfahren aufgebracht werden. Technische Mineralogie. [GST]

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