Brennen – aber richtig
Dein Werkstück aus Ton bzw. aus keramischer Masse wird in der Regel 2-mal gebrannt werden. Dies bedeutet mindestens 2-mal aufheizen und 2-mal abkühlen, wobei unterschiedliche Brennkurven (Temperaturgradienten, Haltezeiten, Endtemperaturen) je nach verwendeten Materialien zu wählen sind. Hier erfährst Du, worauf Du unbedingt achten musst.
- Der Rohbrand (Schrühbrand, Vorbrand, Glühbrand, Biskuitbrand)
- Glasurbrand
Rohbrand
Beim 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 ineinander stellen 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.
Beim Glühbrand entweicht zuerst das sogenannte Zugabe- oder 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 bis etwa 600 °C entweicht das Kristallwasser der Tonminerale. In der ersten 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. Beim Rohbrand dürfen deshalb nur vollkommen trockene Objekte eingesetzt werden. Bitte beachte dies, wenn Du Deine Werke zu Lohnbrennen bringst. Ab ca. 520 °C beginnt sich der freie Quarz der Tonmasse umzuwandeln. Dieser sogenannte „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 °C kann Probleme wie Zerplatzen und Aufheizrisse vermeiden helfen. Problemfällen wie sehr dickwandigen, figürlichen Arbeiten begegnen wir mit besonders vorsichtigem Aufheizen.
Üblicherweise wird mit 100 °C pro Stunde bis 650 °C gebrannt. Sicherheitshalber bei dickwandigen Objekten unterhalb 350 °C noch langsamer, da es hier Unsicherheiten hinsichtlich des Trocknungsgrades geben kann. Danach kann mit ca. 150 °C pro Stunde auf die Endtemperatur aufgeheizt werden.
Schwefelhaltige Massen brauchen eine Haltezeit um 600 °C, stark mit organischen Bestandteilen verunreinigte Massen wie englische Ballclays brauchen eine Haltezeit bei 900 oder 950 °C. Beim Erreichen der Endtemperatur machen wir dann nochmals eine Haltezeit zum Temperaturausgleich, mind. 20 Minuten, besser 40. 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.
Glasurbrand
Glasierte Ware sollte absolut trocken sein bevor sie in den Ofen kommt, Werkstücke dürfen einander nicht berühren, die Unterseiten müssen glasurfrei sein oder es müssen besondere Abstandhalter verwendet werden. Eine Beschichtung der Brennplatten mit Kiln-Wash (Kaolin-Aluminiumoxid-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.
Die Brennkurve des Glasurbrandes
wird, nachdem auf Hydrationsvorgänge im zweiten Brand keine Rücksicht mehr genommen werden muss, mit 100 bis 150 °C pro Stunde bis auf 650 °C gebrannt. Danach kann mit ca. 150 °C pro Stunde auf die Endtemperatur geheizt werden. Diese Temperatur wird ca. 30 – 40 Minuten gehalten. Die Brenntemperatur des Glasurbrandes ist abhängig vom Schmelzbereich der Glasur und/oder des Tones. Die Glasurbrand-Temperatur kann über oder unterhalb der Rohbrandtemperatur liegen, darf jedoch das Temperaturspektrum der verwendeten Tonmasse niemals überschreiten.
Auf jeden Fall sollte die Brennkurve für Dokumentationszwecke für jeden Brand verfügbar und archiviert werden. Beim MA-Art® Brennservice erhält jeder Kunde auf Wunsch die Brennkurve per E-Mail zugesandt. Darüber hinaus wird sie in einem Dokumentenverwaltungssystem Langzeit archiviert.
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 Beta-Quarz um, dies ist mit einer Längenänderung von bis zu 2 % verbunden. Der genaue Wert hängt von der Korngröße der Quarzkörner, sowie vom Anteil des während des Sintervorganges gebildeten Cristobalits ab. Feingemahlene Quarzkörner im Scherben bewirken relativ geringere Längenänderungen.
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.
Glasurfehler – Ursachen und Vermeidung
Blasen und Nadelstiche in der Glasur
Nach dem gut verlaufenen Schrühbrand hast Du eine passende Glasur gewählt und dann hat diese nach dem Brand Blasen, Krater oder Nadelstiche. Was ist passiert? Kann man dies vermeiden?
Beim Brennen lösen sich Stoffe aus der Tonmasse. Das beginnt bereits bei niederen Temperaturen, wo Restfeuchte (die auch nach ewig langem Trocknen im Regal noch vorhanden ist) austritt. Später verbrennen Spuren organischer Verunreinigungen und selbst bei 1000 °C oder mehr lösen sich bestimmte Stoffe, z.B. sog. Kristallwasser (das ist Wasser in gebundener Form).
Wenn Du nun den Schrühbrand z.B. bei 960 °C durchführst, dann glasierst und einen Glasurbrand durchführst, passiert beim 2. Brand bis 960 °C kaum etwas. Alle Stoffe, die den Ton üblicherweise bis 960 °C verlassen, sind durch den Schrühbrand schon draußen. Danach beginnen sich aber wieder andere Bestandteile aus dem Ton zu lösen. Diese müssen aber jetzt durch die Glasur hindurch und hinterlassen möglicherweise eben diese unschönen Krater, Blasen oder Nadelstiche.
Vermeiden lässt sich dies durch eine höhere Schrühbrand-Temperatur. Wenn Du mit modernen Flüssigglasuren arbeitest, kannst Du die meisten Tonmassen beim Schrühbrand auf 1060 °C brennen. Beim Glasurbrand bleibst Du dann darunter, z.B. 1040 °C und siehe da: keine Blasen.
Achtung: Zuvor immer die Brenntemperatur der verwendeten Masse prüfen. Weiters kann diese Methode dazuführen, dass der Scherben zu dicht wird und sich schlecht glasieren lässt. Ebenso funktioniert diese Methode nicht für Keramikobjekte, die für den Außenbereich geeignet sein sollen, da hier die Glasurbrand-Temperatur weit über der Schrühbrand-Temperatur liegt.
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