Keramik

Kleine Materialkunde

Das Wort Keramik leitet sich aus dem griechischen „Keramos“ = Ton ab. Die Definition von Keramik steht für alle anorganisch nichtmetallische Werkstoffe, die zuerst geformt und anschließend gebrannt werden. Also auch für alle Produkte, die durch Brennen von Ton als Basisrohstoff hergestellt werden; das heißt zum Beispiel Krüge, Dach- und Wandziegel, Ofenkacheln, Fliesen und vieles mehr.

ROHSTOFFE

Von Ton zu Feldspat, Schamotte und Kaolin

Ton ist der Hauptbestandteil keramischer Fliesenmassen und entstand, indem feldspathaltiges Gestein (z.B. Granit) durch die Einwirkung von Wind, Wasser und jahreszeitlichen Temperaturdifferenzen verwittert wurde. Diese Verwitterung fand im Erdzeitalter des Tertiärs vor Millionen von Jahren statt. Er setzt sich aus feinkörnigen Mineralen zusammen, wobei die Tonminerale (Schichtsilikate) dem Ton seine plastischen Eigenschaften verleihen.

Aufgrund der besonderen Anforderungen an den keramischen Herstellungsprozess als auch an das Produkt selbst, müssen den Tonen (50-70 %) noch weitere Rohstoffe wie zum Beispiel Feldspat (15-25%), Schamotte (10-20%) und Kaolin (0-10%) beigemischt werden. Die Aufbereitung beinhaltet das homogene Mischen sämtlicher Komponenten. Die entstandene Masse wird im keramischen Fertigungsprozess weiterverarbeitet.

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Formgebungsverfahren

Wie bekommt die Fliese ihre Form?

Bei der Formgebung von Fliesen lassen sich im Wesentlichen zwei Verfahren unterscheiden: Zum Einen die Trockenpressung, zum Anderen die Strangpressung (Extrudieren). Durch den Formgebungsprozess wird die vorbereitete Masse, als Granulat oder im plastischen Zustand, in oder durch eine Form unter sehr hohem Druck gepresst. Die Auswahl des entsprechenden Formgebungsverfahrens hängt von den gewünschten Eigenschaften des Endproduktes ab. Wir verwendet beide Verfahren.

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Trockenpressen

Bei der Trockenpressung wird ein rundkornartiges keramisches Granulat (Sprühkorn) mit einem Wasser-feuchteanteil von 5-10% mit sehr hohem Druck durch einen Ober- und Unterstempel innerhalb einer Form zu einem Rohling geformt. Während dieses Vorgangs wird das Granulat auf 50-60% seines ursprünglichen Volumens verdichtet.

Strangpressen

Bei der Strangpressung wird ein plastisch-feuchter Massestrang (Wasserfeuchteanteil von 15-25%) durch ein so genanntes Mundstück mit hohem Druck gepresst. Die Austrittsöffnung des Mundstückes stellt die Silhouette im Querschnitt des Formlings in eine Richtung dar. Anschließend wird die richtige Länge des Formlings durch präzise Schneidmesser geschnitten.

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Glasuren

Welchen Zweck Glasuren haben

Glasuren werden auf das keramische Halbprodukt aufgebracht und sind wässrige, gemahlene Suspensionen auf Glasbasis, die mit Farbpigmenten eingefärbt werden können. Aus technischer Sicht haben Glasuren den Zweck der keramischen Oberfläche, vor allem von Steingut-Wandfliesen, Dichte, Härte und Glätte zu verleihen. Steinzeug und Feinsteinzeug müssen auf Grund ihrer größeren Dichte und Härte nicht zwingend glasiert werden.

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Natürlich fungieren Glasuren auch als stilistisches Mittel und ermöglichen eine dekorative Gestaltung. Glasuren können farbig, transparent oder deckend (opak), glänzend, halbmatt oder matt sein. Bei Dekorfliesen können auch mehrere Glasuren neben- und aufeinander aufgetragen sein. Die Glasuren können sowohl auf den rohen, ungebrannten Scherben als auch auf den vorgebrannten geschrühten Scherben aufgebracht werden.

Für die Veredelung der Oberfläche werden Siebdruck, Walzendruck oder Digitaldruck eingesetzt. In dem anschließenden Brennprozess wird die Glasur auf den keramischen Scherben geschmolzen. Bei diesem Brand sintert dann auch der Scherben auf seine gewünschten fertigen Eigenschaften.

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Steingut, Steinzeug und Feinsteinzeug 

Wie unterscheiden sich die Materialarten?

Die Art der Zusammensetzung und Wahl der jeweiligen Rohstoffkomponenten in Verbindung mit der Brenntemperatur entscheiden über die gewünschte Produktklasse und deren Eigenschaften. In Abhängigkeit der prozentualen Wasseraufnahme des Endproduktes erfolgt die Unterscheidung in Steingut, Steinzeug und Feinsteinzeug.

Steingut ist der traditionelle Begriff für keramische Fliesen mit einem feinkörnigen, kristallinen, porösen Scherben mit hoher Wasseraufnahme. Steingutfliesen werden im Trockenpressverfahren hergestellt und bei Temperaturen zwischen 1.000 und 1.150 C° gebrannt. Da bei diesen Temperaturen nur eine geringe Sinterung einsetzt, bleibt der Scherben porös und hat eine Wasseraufnahmefähigkeit > 10%. Eingesetzt werden die Produkte nur im Innenwandbereich, da sie nicht frostbeständig sind.

 

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Steinzeug kann trockengepresst oder stranggezogen werden. Im Unterschied zu Steingut besitzt Steinzeug jedoch eine geringere Wasseraufnahmefähigkeit, da es bei höheren Brenntemperaturen (1.150 bis 1.300°C) dichter versintert ist. Steinzeug ist frostsicher, da seine Wasser-aufnahmekapazität zwischen 0,5 und 6% liegt. Steinzeug-fliesen und -platten werden im Innen- wie im Außen-bereich, typischerweise als Bodenbelag, aber auch an Wänden und Fassaden eingesetzt. Spezielle Vorzüge sind ihre mechanischen Festigkeiten, weshalb sie besonders strapazierfähig sind.

0,5 % < Wasseraufnahme ≤ 3% (Steinzeugfliesen und -platte)

3 % < Wasseraufnahme ≤ 6% (Steinzeugplatte, Spaltplatte)

Im Unterschied zur Namensvermutung handelt es sich bei Feinsteinzeug nicht um Fliesen und Platten aus besonders fein gemahlenen Rohstoffen, sondern um Steinzeugfliesen mit besonders niedriger Wasseraufnahme von unter 0,5%. Sie werden gepresst und bei bis zu 1.300°C im Rollenofen gebrannt, weshalb sie über einen besonders dichten Scherben verfügen. Wegen ihrer technischen Eigenschaften, zu denen auch die Frostbeständigkeit gehört, eignet sich Feinsteinzeug für nahezu sämtliche Anwendungen im Innen- wie im Außenbereich.

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