Keramik

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Keramik ist ein vielfältig einsetzbarer Stoff

Die Verwendung von Keramik gehört zu den ältesten Kulturtechniken der Menschheit. Die ältesten Figuren aus Ton fand man zu Zeiten der Mammutjäger. Ton als Töpferware wurde immer wieder regional unabhängig gefunden. Die bisher ältesten Töpferwaren sind 20000 Jahre alt und wurden in einer chinesischen Provinz von Archäologen entdeckt.

Aus einer gemischten Masse anorganischer und nichtmetallischer Werkstoffe lässt sich mittels Brennvorgang ein derart vielfältiges Produkt erzeugen, welches heute überall seinen Einsatz findet und nicht mehr wegzudenken ist.

Keramik wird heute zu Gebrauchs- und Ziergegenständen verarbeitet, als Bauteil oder Werkzeug verwendet, in der Medizin eingesetzt oder auch im künstlerischen Bereich.

Was ist Keramik?

Der Begriff Keramik leitet sich aus dem altgriechischen Wort Keramos ab und steht bezeichnend für Ton.

Sie ist der Oberbegriff für die Verwendung verschiedenster anorganischer und nichtmetallischer Werkstoffe, die durch Formen und Brennen zu fertigen Endprodukte verarbeitet werden.

Keramik besteht aus den Hauptbestandteilen Ton, Kaolin und Feldspat, welche von natürlichen und konzentrierten Vorkommen abgebaut werden.

Die miteinander vermengten Rohstoffe werden gemahlen, verfeinert und mit Wasser angereichert, bis eine einheitlich formbare Masse entsteht.

Aus dieser Rohmasse wird das entsprechende Produkt geformt und im anschließenden Brennprozess fertiggestellt.

Die Zusammensetzung der Tone sowie die Brenntemperatur und die Brenndauer können ganz unterschiedlich ausfallen und somit zu den unterschiedlichsten Endprodukten und ihrer Verwendung führen.


Vom Ton zum Topf

Bei der Herstellung von Keramikprodukten werden verschiedene Formtechniken angewandt. Das älteste und bekannteste Hilfsmittel ist die Töpferscheibe, welche heute meist nur noch im Hobbybereich eingesetzt wird.

keramin töpferscheibe

Eine rotierende Töoferscheibe
pixabay/Lebemaja

Hier werden Tonklumpen in Rotation versetzt und mit Händen oder Schablonen unter schnellem Drehen zu einem Gefäß ausgezogen.

Die vorgetrockneten Formen werden im anschließenden Brennvorgang ausgehärtet. Der Grad der Aushärtung wird durch die Temperatur und die Materialzusammensetzung bestimmt. Die Temperaturspanne reicht von 450 °C bis über 1280 °C. Wird das Material unter 1000 °C gebrannt, bleibt es wasserdurchlässig, darüber hinaus beginnt der Ton zu verglasen.

Nicht alle Tonarten können so hoch gebrannt werden, daher wird niedriggebrannter Ton je nach Gebrauchszweck mit einer Glasur überzogen, um so die Wasserundurchlässigkeit zu erreichen.


Formen, Arten, Typen

Die Einteilung keramischer Massen erfolgt in drei Hauptgruppen, verschiedene Untergruppen sowie weiterführende Aufteilungen. Eine deutliche Klassifizierung gestaltet sich schwierig, weil der Übergang bei der Rohstoff-Zusammensetzung, dem Brennvorgang und des Gestaltungsprozesses keine klaren Grenzen hat.

Deswegen orientiert man sich vordergründig an Aspekten wie regionale Typen mit überwiegend gleichen Eigenschaften (zB.Meißner Porzellan, Bunzlauer Keramik oder Westerwälder Steingut). Bei technischer Keramik unterscheidet man entweder nach der Zusammensetzung der enthaltenen Tonarten oder nach dem Verwendungszweck (zB. Funktionskeramik oder Gebrauchskeramik).

Geläufig ist auch die Einteilung in Grob- und Feinkeramik. Grobkeramik bezeichnet dickwandige, häufig inhomogene Produkte mit zufälliger Färbung. Hierzu gehört die Baukeramik, zB. Dachziegel. Feinkeramik hat dagegen eine feine Struktur und die Farbe wird definiert.

Hierzu zählt beispielsweise Haushaltskeramik, Sanitärkeramik und auch künstlerischen Erzeugnisse. Feinkeramik erfordert bei der Herstellung eine wesentlich größere Sorgfalt als Grobkeramik. Keramik ist ein Werkstoff mit vielen positiven Eigenschaften und findet deshalb heute in jeder Branche seinen Einsatz.

Je nach Verwendungszweck unterscheidet man:

  • Tonkeramik (Kunst, Töpferwaren)
  • Glaskeramik (Spiegelreflektoren bei optischen Geräten, Cerankochfelder)
  • technische Keramik / Verbundkeramik (Medizinbereich)
  • Gefäßkeramik (Gschirr, Pfannen, Töpfe, Vasen, Blumentöpfe etc.)
  • Baukeramik (Dachziegel, Boden- und Wandfliesen, Drainagerohre)
  • Ofenkeramik (Kacheln, Schamottstein)
  • Sanitärkeramik (Waschbecken und WC)

Aufbau, Funktion & Wirkung

Keramische Masse wird zusammengesetzt aus Tonen, Kaoline und nichtplastischen Rohstoffen. Die Art der Ionen in den Tonen und die Glasur haben Einfluss auf die Formbeständigkeit, den Härtegrad und die Hitzebeständigkeit der Produkte.

Die Zusammensetzung der Rohstoffe im Verhältnis zueinander bestimmt in Verbindung mit Brenndauer und Brenntemperatur letztendlich die Qualität und Hochwertigkeit des Endproduktes. Je nach Art der Herstellung wird Keramik klassifiziert in Irdengut, Steingut, Steinzeug und Porzellan.

Art der Herstellung:

  • Irdenware besteht aus niedrig gebranntem Ton, hat eine rötlich bis bräunliche Farbe und ist porös. Die Natürlichkeit des Materials bleibt bei der Verarbeitung weitestgehend erhalten.
  • Steingut enthält Ton, Quarz und Feldspat. Die Produkte werden in Formen gegossen und bei 970–1320 °C gebrannt. Aufgrund der niedrigen Brenntemperatur wird das Material nicht wasserdicht und deswegen meist mit einer durchsichtigen Glasur versehen. Diese wird in einem zweiten Brand bei etwa 100 °C niedrigeren Temperaturen aufgeschmolzen. Die Zusammensetzung des Materials variiert in den Farben Weiß bis Bräunlich.
  • Steinzeug enthält verschiedene Tonarten und Kieselerde. Durch die höhere Brenntemperatur von 1200 bis 1300 °C verschmilzt das unterschiedliche Material zu einer wasserdichten Substanz. Eine Glasur ist daher nicht notwendig. Die Höhe der Brenntemperatur ist abhängig von der Zusammensetzung des Materials. Die unterschiedlichen Tonarten erzeugen verschiedene Farbtöne, deshalb gibt es Steingut auch in hellgrau.
  • Porzellan ist das edelste Keramikerzeugnis und wird deshalb auch weises Gold genannt. Der Hauptbestandteil von Porzellan ist Kaolin, Feldspat und Quarz. Porzellan wird bei höchster Temperatur gebrannt, so dass ein weißes, dichtes und porenfreies Feinkeramik mit dünnen transparenten Scherben entsteht.

Medizinischer Nutzen

Medizinischer & gesundheitlicher Nutzen von Keramik

Zahntechnik keramik füllung

Keramik wird auch in der Zahntechnik eingesetzt
pixabay/nicolagiordano

Durch die vielen Vorteile wurde Keramik im Laufe der Geschichte zu einem Hochleistungswerkstoff entwickelt, der auch mittlerweile in der Medizin unersetzbar geworden ist.

Diese Hochleistungskeramik unterscheidet sich zur dekorativen Keramik durch seine besonderen Eigenschaften wie enorme Hitzebeständigkeit, mechanische Festigkeit und hohe Formstabilität.

Zusätzlich ist der Stoff auch resistent gegenüber Chemikalien. Durch langwierige Testreihen wurde die biologische Verträglichkeit von Keramik nachgewiesen, deshalb spricht man hier auch von Biokeramik. Diese Eigenschaften wichtige Voraussetzung für einen vielfältigen Einsatz in der Medizin.

Unter anderem findet man Keramiken als Bestandteile von:

Implantate

wie Hüft- oder Kniegelenke

Körperverträgliches und verschleißarmes Material bietet eine optimale Versorgung der Patienten und ermöglicht ihnen damit, den Alltag wieder normal zu bewältigen.

Medizintechnik

Medizintechnischen Geräten

Bestandteil vom Lithotripter (Nierensteinzertrümmerer) in der Stoßwellentherapie oder im Ultraschallreiniger. Selbst in der Strahlentherapie ist es heute im Einsatz.

Labortechnik

Wird in der Zahnmedizin sowohl in der konservierenden Zahnheilkunde als auch in der Prothetik verwendet.

In der Zahnmedizin werden heute eine Reihe von Materialien verwendet. Am üblichsten sind Amalgam, Kunststoff und Keramik. Für viele Patienten steht die natürliche Ästhetik an erster Stelle, daher fällt die Entscheidung zumindest im sichtbaren Bereich auf Kunststoff oder Keramik.

Keramiken kommen nur für indirekte Füllungen und Teilkronen in Frage, da sie nicht direkt im Mund des Patienten verarbeitet werden können. Ihre Herstellung benötigt ein hohes Maß an Präzision und Zeit, das macht sich leider im Preis bemerkbar.

Trotzdem überwiegen die Vorteile dieses Werkstoffes erheblich. Keramische Zahnkronen sind pflegeleichter und beständiger als jeglicher andere Zahnersatz. Sie verfärben nicht, sind extrem hart und abriebfest und haben dadurch eine hohe Lebensdauer. Eine Krone hält im Durchschnitt ca. 15 Jahre.

Sie besitzen nicht nur die herausragende Eigenschaft, wie natürliche Zähne auszusehen, sondern sind auch völlig verträglich für das Zahnfleisch, da Vollkeramik keine Ionen abgibt.

Fragen & Antworten

Zahnspange

Zahnspange – aus Metall oder Keramik?

Eine Zahnspange aus Keramik ist ästhetisch ansprechender als Metall-Brackets, weil sie deutlich weniger auffällt. Das Material nimmt keine Farbstoffe aus der Nahrung auf. Die Reibungswerte von Brackets mit eingelassenem Metallschlitz sind ähnlich gut wie bei Metallbrackets.

Allerdings ist die Bruchgefahr bei Keramik deutlich höher, weil das Material hart und spröde ist. Bricht ein Flügel des Brackets, muss oft das gesamte Teil durch ein neues ersetzt werden. Zudem werden die Kosten von den Krankenkassen für Kramik-Brackets nicht übernommen.

Giftig?

Ist Keramik essbar oder giftig?

In vielen Haushalten gehört Keramikgeschirr zur Standartausrüstung. Keramik selber ist weder essbar noch giftig. Allerdings können verschluckte Teile in Form von Scherben mit scharfen Kanten zu inneren Verletzungen im Verdauungstrakt führen. Es sollte daher in so einem Fall ein Arzt aufgesucht werden.

Geschirr wird oftmals mit farbigen Glasuren überzogen, welche Schwermetalle wie Blei oder Cadmium enthalten. Deshalb sollte man beim Kauf auf etwaige Hinweise dieser Art achten. Die Qualität der Glasur hängt entscheidend von der Temperatur ab, mit der Keramik gebrannt wurde.

EM Keramik?

Was ist EM Keramik?

EM steht bezeichnend für Effektive Mikroorganismen, die einen günstigen Einfluss auf die Vergärung von organischen Stoffen haben sollen, indem sie unter anderem die Entstehung von Faulgasen und Schimmelpilzen unterdrücken. Bei Untersuchungen wurde nachgewiesen, dass die positiven Eigenschaften dieser Organismen über das Wasser dauerhaft auf Ton übertragen werden konnten.

Im Boden, auf Pflanzen und in Gewässern durchlaufen Mikroorganismen immer wieder einen natürlichen Reproduktionsprozess, was zu Schwankungen im Gleichgewicht führt. Bei EM-Keramik besteht dieses Problem nicht, hier werden die positiven Eigenschaften der Mikroorganismen fest verankert. Es gibt Mikroorganismen, die haben die Fähigkeit, hohe Brenntemperaturen zu überstehen. So entstand die Idee, EM unter Ton zu mischen und zu EM•Keramik zu brennen.

Seit 1995 wird EM-Keramik von zwei großen Firmen in Japan nach hohen ökologischen Standards entwickelt und hergestellt. Inzwischen haben sich die EM-Keramikprodukte und ihre Anwendungsmöglichkeiten rasant entwickelt und in der ganzen Welt verbreitet.

In Bereichen wie Landwirtschaft, Lebensmittelherstellung, Abfallrecycling, Wasserbehandlung, Haushalt, Medizin usw. werden sie erfolgreich eingesetzt. Aber auch im Privatbereich findet EM-Keramik immer mehr Anwender.


Unser Fazit zu Keramik

Wir essen von Porzellantellern, benutzen sie im Sanitärbereich, bauen unsere Häuser damit, verwenden sie zur Erhaltung unserer Gesundheit. Es gibt heute kaum noch einen Bereich, in dem dieser Werkstoff nicht eingesetzt wird. Im Gegensatz zu anderen Werkstoffen ist sie überall auf der Welt unbegrenzt verfügbar.

Auf Grund ihrer herausragenden Eigenschaften kommt Keramik immer dort zum Einsatz, wo andere Werkstoffe versagen, macht somit industrielle Prozesse wirtschaftlicher und ermöglicht die Anwendung zukunftsweisender Technologien.

Unser Leben wird – wenn auch oft unbemerkt – sehr maßgebend und nachhaltig von diesem natürlichen Rohstoff beeinflusst und ist heute unersetzlich geworden.

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