Porzellan Hochbrand / Glattbrand

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Brennen ist ein wesentlicher Prozess bei der Herstellung von Keramik. Im Falle von Porzellan ist dieser Prozess jedoch komplizierter. Neben der Temperaturregelung, die auch beim Brennen von Keramik üblich ist, ist es ebenso notwendig, die Ofenatmosphäre zu regulieren, um die perfekte weiße Farbe des Porzellans zu erreichen. Beim Glattbrand treten chemische Reaktionen und physikalische Veränderungen auf, die dem Produkt seine endgültigen Eigenschaften verleihen.

Das Brennen von Porzellan wird durch eine hohe Temperatur charakterisiert, die 1350 bis 1430 ºC erreicht. Mit zunehmender Temperatur kommt es zu den wichtigsten Transformationen in der Scherbe sowie zum Schmelzen der Glasur. In der Masse kommt es zur Schmelzung der Feldspate. In dieser Schmelze löst sich auch der Quarz teilweise auf, der mit steigender Temperatur strukturelle Umwandlungen erfährt. Bei dem in Kaolin enthaltenen Kaolinitmineral erfolgt eine Dehydroxylierung, wobei durch dessen allmähliche Umwandlung vor allem das kristalline Mineral Mullit entsteht, das einen erheblichen Einfluss auf die Festigkeit der gebrannten Scherbe hat.

Beim Brennen kommt es zum Sintern bzw. Verdichten der Scherbe. Dieser Prozess verursacht eine Schrumpfung von etwa 11–15 % gegenüber der Größe bei der Formgebung. Gebranntes Porzellan hat eine feinkörnige Mikrostruktur, die hauptsächlich aus glasigen und kristallinen Phasen und mikroskopischen Poren besteht.

Die erste Phase des Brennens ist das Erhitzen, bei dem es zu chemischen Reaktionen und der Verbrennung organischer Stoffe kommt. Dabei werden Mineralien umgewandelt, die Glasur optimal vergossen und die endgültigen Materialeigenschaften erreicht. Die Kühlung ist die wichtigste Phase, in der es zu einer Verhärtung der Scherbe und zum Ausgleich der inneren Spannungen kommt. Es wird schnell auf Temperaturen von bis zu 600 °C abgekühlt, gefolgt von einer Verzögerung, die bei einer Temperatur von 200 °C wiederholt wird. Während dieser Verzögerungen kommt es zum Ausgleich von Volumenänderungen des Quarzes während der Abkühlung.

Beim Brennen muss die Ofenatmosphäre reguliert werden, um die reine weiße Farbe von Porzellan zu erhalten. Bis zu einer Temperatur von 1000–1050 ºC erfolgt das Brennen in einer oxidierenden Atmosphäre (bei überschüssiger Luft), um das Absetzen von Kohlenstoff in die Gießmasse zu verhindern. Der Brennvorgang wird dann in einer reduzierenden Umgebung (Luftmangel zum Brennen) bei einer Temperatur von 1250 °C fortgesetzt, wobei das vergilbende Eisenoxid (Fe2O3)  auf das nicht färbende Eisenoxid (FeO) reduziert wird. Darüber hinaus wird die Verbrennung in einer neutralen Atmosphäre (Gleichgewicht von Luft und Gas) durchgeführt.

Tunnelofen für Glattbrand

Porzellanprodukte nach dem Glattbrand

In der Vergangenheit war für die Porzellanherstellung auch genügend Holz, bzw. etwa ab der Mitte des 19. Jahrhunderts Kohle, erforderlich, da damit die Öfen geheizt wurden. Heutzutage kommt hierfür Erdgas zum Einsatz.

Text: Lucie Kališová, Štěpán Karel Odstrčil, Projekt „Aus dem Leben einer Porzellantasse“, Stadtmuseum Franzensbad. Foto: Václava Simeonová.

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