Glasurformulierung meistern: Ein umfassender Leitfaden für Keramiker weltweit

Die Glasurformulierung ist ein komplexer, aber lohnender Aspekt der Keramik. Das Verständnis der Prinzipien, die der Glasurentwicklung zugrunde liegen, befähigt Sie, einzigartige Effekte zu erzielen, Probleme zu lösen und letztendlich Ihre künstlerische Vision vollständiger auszudrücken. Dieser umfassende Leitfaden bietet einen tiefen Einblick in die Welt der Glasurformulierung und deckt alles ab, von den Grundlagen der Glasurchemie bis hin zu fortgeschrittenen Techniken zur Herstellung beeindruckender und zuverlässiger Glasuren. Ob Sie Anfänger sind, der gerade erst anfängt, oder ein erfahrener Keramiker, der seine Fähigkeiten verfeinern möchte, dieser Leitfaden wird Sie mit dem Wissen und den Werkzeugen ausstatten, die Sie benötigen, um die Kunst der Glasurformulierung zu meistern.

Die Chemie der Glasur verstehen

Eine Glasur ist im Wesentlichen eine dünne Schicht aus Glas, die während des Brandes auf einen Keramikkörper aufgeschmolzen wird. Um zu verstehen, wie Glasuren funktionieren, ist es wichtig, einige grundlegende Konzepte der Glaschemie zu begreifen.

Die drei Säulen der Glasur: Flussmittel, Stabilisator und Glasbildner

Glasuren bestehen aus drei wesentlichen Komponenten, die oft als die "drei Säulen" bezeichnet werden:

Flussmittel: Diese Materialien senken den Schmelzpunkt der Glasur. Gängige Flussmittel sind Natrium-, Kalium-, Lithium-, Kalzium-, Magnesium-, Barium- und Zinkoxide. Verschiedene Flussmittel beeinflussen die Glasur auf unterschiedliche Weise und wirken sich auf ihren Schmelzpunkt, die Farbreaktion und die Oberflächentextur aus. Zum Beispiel ist Soda (Natriumkarbonat) ein starkes Flussmittel, kann aber bei übermäßigem Gebrauch zu Haarrissen führen. Lithiumkarbonat ist ein weiteres starkes Flussmittel, das oft verwendet wird, um lebendige Farben und glatte Oberflächen zu erzeugen.
Stabilisatoren: Diese Materialien verleihen der geschmolzenen Glasur Struktur und Stabilität. Der wichtigste Stabilisator ist Aluminiumoxid (Al₂O₃), das typischerweise durch Tonminerale wie Kaolin oder durch Aluminiumoxidhydrat eingebracht wird. Aluminiumoxid erhöht die Viskosität der Glasur, verhindert, dass sie während des Brandes vom Gefäß läuft, und erhöht auch die Haltbarkeit der Glasur.
Glasbildner: Siliziumdioxid (SiO₂) ist der primäre Glasbildner. Es bildet das glasige Netzwerk der Glasur. Siliziumdioxid hat für sich allein einen sehr hohen Schmelzpunkt, weshalb Flussmittel notwendig sind, um es bei keramischen Brenntemperaturen zum Schmelzen zu bringen. Quarz und Flint sind gängige Quellen für Siliziumdioxid in Glasuren.

Die Segerformel (UMF)

Die Segerformel (Unity Molecular Formula, UMF) ist eine standardisierte Methode, um die chemische Zusammensetzung einer Glasur darzustellen. Sie drückt die relativen molaren Verhältnisse der verschiedenen Oxide in der Glasurformel aus, wobei die Summe der Flussmittel auf 1,0 normiert ist. Dies ermöglicht einen einfacheren Vergleich und eine Analyse verschiedener Glasurrezepte.

Die UMF ist wie folgt aufgebaut:

Flussmittel: RO (z. B. CaO, MgO, BaO, ZnO) + R₂O (z. B. Na₂O, K₂O, Li₂O) = 1,0

Stabilisator: R₂O₃ (z. B. Al₂O₃)

Glasbildner: RO₂ (z. B. SiO₂)

Das Verständnis der UMF ermöglicht es Ihnen, die Anteile der verschiedenen Oxide in Ihrer Glasurformel anzupassen, um spezifische Eigenschaften zu erzielen. Zum Beispiel wird eine Erhöhung des Siliziumdioxidanteils die Glasur im Allgemeinen haltbarer machen und die Wahrscheinlichkeit von Haarrissen verringern, während eine Erhöhung des Flussmittelanteils die Schmelztemperatur senkt und die Glasur flüssiger macht.

Erkundung der Rohstoffe

Eine Vielzahl von Rohstoffen kann in der Glasurformulierung verwendet werden, wobei jeder spezifische Oxide beisteuert und die endgültigen Eigenschaften der Glasur beeinflusst. Das Verständnis dieser Materialien ist entscheidend für die Herstellung erfolgreicher Glasuren.

Gängige Glasurmaterialien und ihre Funktionen

Tone: Kaolin (Porzellanerde) ist eine gängige Quelle für Aluminiumoxid und Siliziumdioxid. Es hilft, die Glasur im Wasser in Schwebe zu halten und verleiht dem Glasuransatz Körper. Plastischer Ton (Ball Clay) kann ebenfalls verwendet werden, enthält aber mehr Verunreinigungen und kann die Farbe der Glasur beeinflussen.
Siliziumdioxid-Quellen: Quarz und Flint sind reine Formen von Siliziumdioxid. Sie werden oft fein gemahlen, um ein korrektes Schmelzen zu gewährleisten. Sand kann auch verwendet werden, sollte aber sehr sauber und frei von Verunreinigungen sein.
Feldspate: Diese Minerale sind eine komplexe Mischung aus Siliziumdioxid, Aluminiumoxid und verschiedenen Flussmitteln (Natrium, Kalium, Kalzium). Sie sind eine gängige Quelle für mehrere Oxide in Glasuren. Beispiele sind:

Natronfeldspat (Albit): Hoher Gehalt an Natriumoxid.
Kalifeldspat (Orthoklas): Hoher Gehalt an Kaliumoxid.
Kalkfeldspat (Anorthit): Hoher Gehalt an Kalziumoxid.

Karbonate: Diese Materialien zersetzen sich beim Brennen, setzen Kohlendioxid frei und hinterlassen das Metalloxid. Beispiele sind:

Kalziumkarbonat (Schlämmkreide): Quelle für Kalziumoxid.
Magnesiumkarbonat (Magnesit): Quelle für Magnesiumoxid.
Bariumkarbonat: Quelle für Bariumoxid (mit Vorsicht verwenden - giftig!).
Strontiumkarbonat: Quelle für Strontiumoxid.

Oxide: Reine Metalloxide können Glasuren zugesetzt werden, um spezifische Farben und Effekte zu erzielen. Beispiele sind:

Eisenoxid (Rotes Eisenoxid, Schwarzes Eisenoxid): Erzeugt je nach Brennatmosphäre Braun-, Gelb-, Grün- und Schwarztöne.
Kupferoxid (Kupferkarbonat): Erzeugt Grün in Oxidation und Rot in Reduktion.
Kobaltoxid (Kobaltkarbonat): Erzeugt kräftige Blautöne.
Mangandioxid: Erzeugt Braun-, Violett- und Schwarztöne.
Chromoxid: Erzeugt Grüntöne.
Titandioxid: Erzeugt Rutil-Effekte und kann die Farbe beeinflussen.

Fritten: Dies sind vorgeschmolzene Gläser, die zu einem Pulver gemahlen werden. Sie werden verwendet, um Flussmittel und andere Oxide in einer stabileren und vorhersagbareren Form einzubringen. Fritten sind besonders nützlich, um lösliche Materialien wie Borax oder Materialien, die während des Brandes Gase freisetzen, wie Karbonate, zu integrieren. Die Verwendung von Fritten kann helfen, Glasurfehler zu minimieren.
Weitere Zusatzstoffe:

Bentonit: Ein Ton, der als Schwebemittel wirkt und hilft, die Glasur in Suspension zu halten.
CMC-Kleister (Carboxymethylcellulose): Ein organischer Kleister, der zur Verbesserung der Glasurhaftung und zur Verhinderung des Absetzens verwendet wird.
Bittersalz (Magnesiumsulfat): Kann zugegeben werden, um die Glasur zu entflocken und ihre Pinseleigenschaften zu verbessern.

Sicherheitshinweise

Viele Glasurmaterialien sind beim Einatmen oder Verschlucken gesundheitsschädlich. Tragen Sie beim Umgang mit trockenen Glasurmaterialien immer eine Atemschutzmaske und arbeiten Sie in einem gut belüfteten Bereich. Einige Materialien, wie Bariumkarbonat, sind besonders giftig und erfordern zusätzliche Vorsicht. Konsultieren Sie immer das Materialsicherheitsdatenblatt (MSDS) für jedes Material, das Sie verwenden, und befolgen Sie die empfohlenen Sicherheitsvorkehrungen.

Techniken zur Glasurberechnung

Die Berechnung von Glasurrezepten mag zunächst entmutigend erscheinen, ist aber eine entscheidende Fähigkeit, um Glasurformeln zu verstehen und zu manipulieren. Es gibt verschiedene Methoden zur Berechnung von Glasuren, die von einfachen Prozentberechnungen bis hin zu komplexeren UMF-Berechnungen reichen.

Von Prozent zu Gramm: Ansatzrezepte

Die meisten Glasurrezepte werden zunächst in Prozent angegeben. Um einen Ansatz Glasur herzustellen, müssen Sie diese Prozentsätze in Gramm (oder andere Gewichtseinheiten) umrechnen. Der Prozess ist einfach:

Bestimmen Sie die Gesamtansatzgröße, die Sie herstellen möchten (z. B. 1000 Gramm).
Multiplizieren Sie jeden Prozentsatz im Rezept mit der Gesamtansatzgröße.
Teilen Sie das Ergebnis durch 100, um das Gewicht jedes Materials in Gramm zu erhalten.

Beispiel:

Ein Glasurrezept ist wie folgt angegeben:

Feldspat: 50 %
Kaolin: 25 %
Schlämmkreide: 25 %

Um einen 1000-Gramm-Ansatz herzustellen, wäre die Berechnung:

Feldspat: (50/100) * 1000 = 500 Gramm
Kaolin: (25/100) * 1000 = 250 Gramm
Schlämmkreide: (25/100) * 1000 = 250 Gramm

Verwendung von Glasurberechnungssoftware

Mehrere Softwareprogramme und Online-Tools können die Glasurberechnung erheblich vereinfachen. Mit diesen Tools können Sie die gewünschte UMF oder die Zieloxidprozentsätze eingeben, und sie berechnen das Ansatzrezept für Sie. Sie ermöglichen es Ihnen auch, das Rezept einfach anzupassen und zu sehen, wie es sich auf die gesamte Glasurzusammensetzung auswirkt. Einige beliebte Optionen sind:

Insight-Live: Ein webbasiertes Glasurberechnungsprogramm mit einer Vielzahl von Funktionen, einschließlich UMF-Berechnung, Materialdatenbank und Rezeptfreigabe.
GlazeMaster: Ein Desktop-Softwareprogramm zur Glasurberechnung und Rezeptverwaltung.
Matrix: Eine weitere webbasierte Option für die Glasurberechnung.

Grenzformeln verstehen

Grenzformeln sind Richtlinien, die die akzeptablen Bereiche für verschiedene Oxide in einer Glasur definieren. Sie bieten einen Rahmen für die Erstellung ausgewogener und stabiler Glasuren. Indem Sie sich an Grenzformeln halten, können Sie das Risiko von Glasurfehlern wie Haarrissen, Abplatzen und Auslaugen minimieren.

Zum Beispiel könnte eine typische Grenzformel für eine Kegel 6 Glasur sein:

Al₂O₃: 0,3 - 0,6
SiO₂: 2,0 - 4,0

Das bedeutet, dass der Aluminiumoxidgehalt in der Glasur zwischen 0,3 und 0,6 Mol und der Siliziumdioxid-Gehalt zwischen 2,0 und 4,0 Mol liegen sollte.

Brenntemperatur und Atmosphäre

Die Brenntemperatur und die Atmosphäre haben einen tiefgreifenden Einfluss auf das endgültige Erscheinungsbild einer Glasur. Verschiedene Glasuren sind so konzipiert, dass sie bei unterschiedlichen Temperaturen reifen, und die Atmosphäre im Ofen kann die Farbe und Textur der Glasur erheblich beeinflussen.

Segerkegel-Temperaturen verstehen

Keramische Brenntemperaturen werden typischerweise mit pyrometrischen Kegeln (Segerkegeln) gemessen. Dies sind kleine, schlanke Pyramiden aus keramischen Materialien, die bei bestimmten Temperaturen erweichen und sich biegen. Verschiedene Kegelnummern entsprechen unterschiedlichen Temperaturbereichen.

Gängige Brennbereiche sind:

Kegel 06-04 (Niedrigbrand): Ungefähr 1000-1063°C (1830-1945°F). Geeignet für Irdengut und Raku.
Kegel 5-6 (Mittlerer Bereich): Ungefähr 1186-1222°C (2167-2232°F). Ein beliebter Bereich für Steinzeug und Porzellan.
Kegel 8-10 (Hochbrand): Ungefähr 1250-1305°C (2282-2381°F). Typischerweise für Porzellan und hochgebranntes Steinzeug verwendet.

Oxidations- vs. Reduktionsbrand

Die Atmosphäre im Ofen während des Brandes kann entweder oxidierend oder reduzierend sein. Eine oxidierende Atmosphäre ist eine mit viel Sauerstoff, während eine reduzierende Atmosphäre eine mit einer begrenzten Menge an Sauerstoff ist.

Oxidationsbrand: Wird in Elektroöfen und in Gasöfen mit reichlicher Luftzufuhr erreicht. Der Oxidationsbrand erzeugt im Allgemeinen hellere und konsistentere Farben.
Reduktionsbrand: Wird in Gasöfen durch Drosselung der Luftzufuhr erreicht. Der Reduktionsbrand erzeugt eine kohlenstoffreiche Atmosphäre, die die Oxidationszustände von Metalloxiden verändern kann, was zu einzigartigen und oft unvorhersehbaren Farbeffekten führt. Kupferrote Glasuren werden beispielsweise typischerweise durch einen Reduktionsbrand erzielt.

Fehlerbehebung bei Glasurfehlern

Glasurfehler sind häufige Herausforderungen in der Keramik, aber das Verständnis der Ursachen dieser Fehler kann Ihnen helfen, sie zu verhindern und zu korrigieren.

Häufige Glasurfehler und ihre Ursachen

Haarrissbildung (Crazing): Ein Netzwerk feiner Risse in der Glasuroberfläche. Haarrisse werden normalerweise durch eine Nichtübereinstimmung der Wärmeausdehnung zwischen der Glasur und dem Tonkörper verursacht. Die Glasur zieht sich beim Abkühlen stärker zusammen als der Tonkörper, was zu Rissen führt. Lösungen umfassen:

Erhöhung des Siliziumdioxid-Gehalts der Glasur.
Reduzierung des Alkaligehalts (Natrium, Kalium, Lithium) der Glasur.
Verwendung eines Tonkörpers mit geringerer Wärmeausdehnung.

Abplatzen (Shivering): Das Gegenteil von Haarrissbildung, bei dem die Glasur vom Keramikkörper abblättert. Abplatzen wird dadurch verursacht, dass sich die Glasur beim Abkühlen weniger zusammenzieht als der Tonkörper. Lösungen umfassen:

Reduzierung des Siliziumdioxid-Gehalts der Glasur.
Erhöhung des Alkaligehalts der Glasur.
Verwendung eines Tonkörpers mit höherer Wärmeausdehnung.

Kriechen/Abrollen (Crawling): Die Glasur zieht sich während des Brandes von der Oberfläche zurück und hinterlässt kahle Stellen auf der Keramik. Kriechen kann verursacht werden durch:

Zu dickes Auftragen der Glasur.
Auftragen der Glasur auf eine staubige oder ölige Oberfläche.
Verwendung einer Glasur mit hoher Oberflächenspannung.

Nadelstiche (Pinholing): Kleine Löcher in der Glasuroberfläche. Nadelstiche können verursacht werden durch:

Gase, die während des Brandes aus dem Tonkörper oder der Glasur entweichen.
Unzureichende Haltezeit bei der Spitzentemperatur des Brandes.
Auftragen der Glasur auf einen porösen oder untergebrannten Tonkörper.

Laufen: Die Glasur fließt während des Brandes übermäßig und tropft vom Gefäß. Laufen wird verursacht durch:

Verwendung einer Glasur mit sehr niedriger Viskosität.
Überbrand der Glasur.
Zu dickes Auftragen der Glasur.

Blasenbildung (Blistering): Große Blasen auf der Glasuroberfläche. Blasenbildung kann verursacht werden durch:

Überbrand der Glasur.
Gase, die während des Brandes in der Glasur eingeschlossen sind.
Hohe Anteile an Karbonaten in der Glasur.

Mattwerden: Glasur, die nicht glänzend genug ist. Mattwerden kann verursacht werden durch:

Unterbrand.
Zu viel Aluminiumoxid in der Glasur.
Entglasung (Kristallbildung auf der Oberfläche).

Diagnosetests

Bei der Fehlerbehebung von Glasurfehlern ist es hilfreich, diagnostische Tests durchzuführen, um die zugrunde liegende Ursache zu identifizieren. Einige nützliche Tests umfassen:

Linienmischung: Allmähliches Variieren des Anteils zweier Materialien in einer Glasur, um zu sehen, wie sich dies auf die Eigenschaften der Glasur auswirkt.
Triaxiale Mischung: Mischen von drei verschiedenen Materialien in variierenden Anteilen, um ein breiteres Spektrum an Glasurmöglichkeiten zu erkunden.
Wärmeausdehnungstest: Messung der Wärmeausdehnung der Glasur und des Tonkörpers, um die Kompatibilität zu prüfen.
Brennbereichstest: Brennen der Glasur bei verschiedenen Temperaturen, um ihren optimalen Brennbereich zu bestimmen.

Fortgeschrittene Glasurtechniken

Sobald Sie ein solides Verständnis der Grundlagen der Glasurformulierung haben, können Sie beginnen, fortgeschrittenere Techniken zu erforschen, um einzigartige und anspruchsvolle Effekte zu erzielen.

Rutilglasuren

Rutil (Titandioxid) ist ein vielseitiges Material, das eine breite Palette von Effekten in Glasuren erzeugen kann, von subtiler Variegation bis hin zu dramatischem Kristallwachstum. Rutilglasuren haben oft ein gesprenkeltes oder gestreiftes Aussehen mit Variationen in Farbe und Textur. Der Effekt ist auf das Auskristallisieren von Titandioxid aus der geschmolzenen Glasur während des Abkühlens zurückzuführen.

Kristallglasuren

Kristallglasuren zeichnen sich durch das Wachstum großer, sichtbarer Kristalle auf der Glasuroberfläche aus. Diese Kristalle sind typischerweise Zinksilikat- (Willemit) Kristalle. Kristallglasuren erfordern eine präzise Steuerung des Brennverlaufs und der Glasurzusammensetzung, um ein erfolgreiches Kristallwachstum zu erzielen.

Opaleszierende Glasuren

Opaleszierende Glasuren weisen ein milchiges oder irisierendes Aussehen auf, ähnlich wie Opal-Edelsteine. Dieser Effekt wird durch die Streuung von Licht durch winzige Partikel verursacht, die in der Glasur suspendiert sind. Opaleszenz kann durch Zugabe von Materialien wie Zinnoxid, Zirkonoxid oder Titandioxid zur Glasur erreicht werden.

Vulkanglasuren

Vulkanglasuren zeichnen sich durch ihre raue, kraterübersäte und blasige Oberfläche aus, die an Vulkangestein erinnert. Diese Glasuren werden oft durch Zugabe von Materialien erzeugt, die sich während des Brandes zersetzen und Gase freisetzen, wodurch die charakteristische Oberflächentextur entsteht. Materialien wie Siliziumkarbid, Eisensulfid oder Mangandioxid können verwendet werden, um Vulkaneffekte zu erzeugen.

Glasurrezepte: Ein Ausgangspunkt

Hier sind ein paar Glasurrezepte, um Ihnen den Einstieg zu erleichtern. Denken Sie daran, Glasuren immer im kleinen Maßstab zu testen, bevor Sie sie auf ein großes Stück auftragen.

Transparente Glasur Kegel 6

Fritte 3134: 50 %
Kaolin: 25 %
Siliziumdioxid: 25 %

Matte Glasur Kegel 6

Fritte 3134: 40 %
EPK Kaolin: 20 %
Schlämmkreide: 20 %
Siliziumdioxid: 20 %

Eisenwaschung Kegel 6 (für dekorative Effekte)

Rotes Eisenoxid: 50 %
Plastischer Ton (Ball Clay): 50 %

Hinweis: Diese Rezepte sind Ausgangspunkte und müssen möglicherweise an Ihren spezifischen Tonkörper, Ihre Brennbedingungen und die gewünschten Effekte angepasst werden. Testen Sie immer gründlich.

Ressourcen zum Weiterlernen

Es gibt viele ausgezeichnete Ressourcen, um mehr über die Glasurformulierung zu lernen. Hier sind ein paar Vorschläge:

Bücher:

"Ceramic Science for the Potter" von W.G. Lawrence
"Mastering Cone 6 Glazes" von John Hesselberth und Ron Roy
"The Complete Guide to Mid-Range Glazes" von John Britt

Websites und Online-Foren:

Ceramic Arts Daily
Potters.org
Clayart

Workshops und Kurse:

Besuchen Sie Workshops und Kurse, die von erfahrenen Keramikern unterrichtet werden, um von deren Fachwissen zu lernen und praktische Erfahrungen zu sammeln.

Fazit

Glasurformulierung ist eine Reise der Entdeckung und des Experimentierens. Durch das Verständnis der Prinzipien der Glasurchemie, die Erforschung von Rohstoffen und die Beherrschung von Berechnungstechniken können Sie eine Welt kreativer Möglichkeiten erschließen. Scheuen Sie sich nicht zu experimentieren, Notizen zu machen und aus Ihren Fehlern zu lernen. Mit Geduld und Ausdauer können Sie Ihre eigenen einzigartigen Glasurrezepte entwickeln und beeindruckende Keramikkunst schaffen, die Ihre persönliche Vision widerspiegelt. Denken Sie daran, dass die Glasurformulierung keine exakte Wissenschaft ist und es immer ein Element der Überraschung und des glücklichen Zufalls geben wird. Nehmen Sie das Unerwartete an und genießen Sie den Prozess der Herstellung schöner und funktionaler Glasuren.