MATERIALFORSCHUNG
BACHELORARBEIT 2022 DANIELA GERNER & AMANDINE VOILLAT HSLU – OBJEKTDESIGN 6.SEMESTER JUNI 2022
EINLEITUNG
Was macht ein poröser Ton aus? Wie sieht die Zusammensetzung aus? Wie kann man den Ton poröser machen? Und wie viel Wasser kann er aufnehmen? Diese Fragen waren die Ausgangslage unserer beider Bachelorarbeiten. Nach ersten individuellen Forschungsarbeiten beschlossen wir uns zusammenzuschliessen, um gemeinsam auf die Suche nach dem passenden Ton zu gehen. Die Zusammenarbeit eröffnete uns die Möglichkeit unser Wissen auszutauschen und voneinander zu profitieren. Da sich jede von uns mit der Verdunstungskühlung auseinandersetzte, hatten wir das gleiche Ziel. Durch unsere Zusammenarbeit konnten wir die Verschwendung von Rohmaterial eindämmen, unsere Kosten halbieren, Zeit sparen und voneinander profitieren. Es ergab sich eine bereichernde Erfahrung, die der beruflichen Realität nahe kommt. Im folgenden Dossier geben wir einen Einblick in unseren Materialforschungsprozess, unseren Arbeitsprozess und unsere Tests in Bezug auf die Porosität und die Wasseraufnahme.
PROZESS SÄGEMEHL _Mittlere Wasserzuführung _Staubig _Zerbrechlich ab 6% Anteil _Interessante Struktur beim Brennen _Schwer zu verarbeiten
ZELLULOSE _Hohe Wasserzuführung _Veränderung der Masse (nass und weich) _Interessante Struktur beim Brennen _Ändert ein wenig die Schwindung
HEU
PFLANZEN REIS SÄGEMEHL
_Wasserzuführung _Langes Einarbeiten in den Ton _Interessante Struktur _Schwer zu verarbeiten
HEU _ Mittlere Wasserzuführung _ Schwierig zu verarbeiten ab 3% Heu _ Schimmelt beim Trocknen
ZELLULOSE PEPERONI KERNEN
REIS _Zerbrechlich ab 6% Anteil _Der Ton ist beim Brennen explodiert _Schimmelt beim Trocknen _Schwierig zu verarbeiten
PFLANZEN PEPERONI KERNEN _Leichte Wasserzuführung _Angenehm zu verarbeiten _Interessante Struktur
TON 033
ECKDATEN Brennfarbe: weiss Trockenschwindung in %:
6
Brenntemperatur beim Test:
1070°C
Brennschwindung in %:
0.5
Wasseraufnahme in %:
18 bei 1070°C
GEBRANNTE VERSUCHE
1%
3%
6%
SÄGEMEHL
1% HEU
3%
6%
REIS
3%
6%
1% ZELLULOSE
3%
6%
TON 441
ECKDATEN Schamotte: 45% (0.2-0.8 mm) Brennfarbe: weiss Trockenschwindung in %:
4
Brenntemperatur beim Test:
1070°C
Brennschwindung in %:
1
Wasseraufnahme in %:
12 bei 1070°C
GEBRANNTE VERSUCHE
1%
3%
6%
SÄGEMEHL
3% 3% HEU
3%
6%
REIS
6% 6%
1% ZELLULOSE
3%
6%
TON 559
ECKDATEN Schamotte: 40% (0-2mm) Brennfarbe: helles rot Trockenschwindung in %:
6
Brenntemperatur: 1070°C Brennschwindung in %:
4
Wasseraufnahme in %:
8
GEBRANNTE VERSUCHE
1%
3%
6%
SÄGEMEHL
3% REIS
1% 3% HEU
6%
6% ZELLULOSE
3%
6%
TON 596
ECKDATEN Schamotte: 40% (0-1.5mm) Brennfarbe: flieder Trockenschwindung in %:
6
Brenntemperatur vom Test:
1070°C
Brennschwindung in %:
4
Wasseraufnahme in %:
14 bei 1070°C
GEBRANNTE VERSUCHE
1%
3%
SÄGEMEHL
3% HEU
3%
6%
6%
REIS
6%
1% ZELLULOSE
3%
6%
U19CH
ECKDATEN Schamotte: 32% (0-1.4mm) Brennfarbe: Weisstöne Trockenschwindung in %:
5
Brenntemperatur vom Test:
1070°C
Brennschwindung in %:
0.5
Wasseraufnahme in %:
15 bei 1020°C
GEBRANNTE VERSUCHE
3% SÄGEMEHL
3% UNGEMISCHT
3% PFLANZEN
6%3% ZELLULOSE
ERSTE ERKENNTNIS
Während des Brennens explodierten die Proben mit Reis und bildeten wahrscheinlich eine Flamme, welche die Farbe der umliegenden Proben beeinflusste. Die Scherben der Reisproben waren sehr porös, aber extrem brüchig. Die Aufsaugkraft leidetet stark unter den vermuteten Flammen. Wir gehen davon aus, dass diese Flamme die Hitze punktuell erhöhte und somit die umliegenden Platten für einen kurzen Moment etwas stärker gebrannt wurden als geplant.
Während des Trocknens verformten sich die Proben und schrumpften oder verzogen sich. Wir haben festgestellt, dass die Trockenschwindung bei jedem Ton unterschiedlich ist. Interessant war allerdings, dass ein Fremdmaterial bei jedem Ton immer gleich reagierte, die Tonart hatte also keinen Einfluss auf das Fremdmaterial. Um die Schwindung ungefähr nachvollziehen zu können haben wir auf die Platten einen 10cm langen Strich gezogen. Anhand dieses Striches wollten wir sehen, wie stark die Schwindung nach dem Brennen war. Das Beimischen von Fremdmaterialien und teils auch die Wassermenge haben einen Einfluss auf die Schwindung des Tones. Weiter ist zu erwähnen, dass wir bei der Trocknung eine Verschimmelung wahrnehmen konnten, vor allem bei den Proben mit den Fremdmaterialien wie Heu und Reis. Diese verschwanden jedoch beim Brennen wieder und hinterliessen keine Spuren auf den Proben.
WASSERVERSUCHE
WASSERVERSUCHE TON 033
WASSERVERSUCHE TON 441
SÄGEMEHL
SÄGEMEHL
NACH 15 MIN
NACH 60 MIN
HEU
NACH 15 MIN
NACH 60 MIN
HEU
NACH 60 MIN
ZELLULOSE
NACH 15 MIN
NACH 15 MIN
NACH 15 MIN
NACH 60 MIN
ZELLULOSE
NACH 60 MIN
NACH 15 MIN
NACH 60 MIN
WASSERVERSUCHE TON 559
WASSERVERSUCHE TON 596
SÄGEMEHL
SÄGEMEHL
NACH 15 MIN
NACH 60 MIN
HEU
NACH 15 MIN
NACH 60 MIN
HEU
NACH 60 MIN
ZELLULOSE
NACH 15 MIN
NACH 15 MIN
NACH 15 MIN
NACH 60 MIN
ZELLULOSE
NACH 60 MIN
NACH 15 MIN
NACH 60 MIN
WASSERVERSUCHE TON U19CH
SÄGEMEHL – PFLANZEN – ZELLULOSE
NACH 15 MIN
NACH 60 MIN
saugfähigste Kombination: schlechteste Kombination:
ERGEBNISSE Nr.
1
2
3
4
5
6
9
10
11
Ton
Material
33
Sägemehl
33
Sägemehl
33
33
33
33
33
33
33
Sägemehl Heu
Heu
Heu
Paperclay
Paperclay
Paperclay
Zusatz
Gewicht 1%
3%
6%
1%
3%
6%
1%
3%
6%
Gewicht
TROCKEN
319 g
292 g
264 g
335 g
314 g
315 g
262 g
270 g
254 g
NASS
380 g
356 g
330 g
402 g
393 g
400 g
312 g
336 g
332 g
[Gewicht] [Prozent] 61 g
19.1%
30.0%
66 g
25.0%
25.0%
25.2%
20.0%
19.1%
15.0%
64 g 67 g 79 g 85 g 50 g 66 g
21.9% 20.0% 27.0% 24.4%
78 g
30.7%
10.0%
Sägemehl
1%
360 g
401 g
41 g
11.4%
30.0%
14
441
Sägemehl
6%
297 g
354 g
57 g
19.2%
25.0%
18.0%
20.0%
16.5%
15.0%
15
16
19
20
21
441
441
441
441
441
Sägemehl Heu
Heu
Paperclay
Paperclay
Paperclay
3%
1%
3%
1%
3%
6%
330 g
374 g
333 g
329 g
316 g
260 g
381 g
426 g
393 g
370 g
368 g
313 g
51 g 52 g 60 g 41 g 52 g 53 g
Sägemehl Heu Paperclay
441
441
1%
3%
13.9% 12.5%
Sägemehl Heu Paperclay
20.4%
22
559
Sägemehl
1%
362 g
396 g
34 g
24
559
Sägemehl
6%
300 g
341 g
41 g
13.7%
43 g
12.8%
36 g
12.6%
25
26
29
30
31
559
559
559
559
559
559
32
596
34
596
33
35
36
39
40
41
Sägemehl Heu
Heu
Paperclay
Paperclay
Paperclay
3%
6%
331 g
285 g
282 g
380 g
371 g
321 g
310 g
27 g 40 g 28 g
387 g
35 g
Sägemehl
6%
258 g
302 g
44 g
Heu
596
1%
337 g
398 g
20 g
352 g
596
596
3%
371 g
358 g
1%
Sägemehl
596
1%
338 g
Sägemehl
596
596
3%
Heu
Paperclay
Paperclay
Paperclay
3%
1%
3%
1%
3%
6%
286 g
340 g
300 g
307 g
270 g
245 g
320 g
377 g
340 g
10.0%
344 g
305 g
287 g
5.9%
35 g 42 g 66 g
20.6%
46
U19 CH
Paperclay
3%
290 g
361 g
71 g
24.5%
Peperoni
3%
47
0.1 WEISS
0.2 GELB/WEISS
U19 CH
559
33
441
Pflanzen
366 g
336 g
328 384
432 g
357 g
378 424
66 g
21 g
6%
Sägemehl Heu
15.0%
Paperclay
10.0%
17.1%
387 g
3%
20.0%
13.0%
321 g
1%
25.0%
12.1%
3%
Paperclay
30.0% 30.0%
13.3%
Sägemehl
45
5.0%
17.1%
U19 CH
Heu
10.0%
9.9%
44
Sägemehl
15.0%
9.9%
10.9%
37 g
20.0%
12.1%
37 g
6%
25.0%
7.3%
11.9%
3%
30.0%
9.4%
34 g
40 g
6%
15.5%
1%
23
5.9%
Aufnahme Aufnahme
12
13
30.7%
5.0%
1%
3%
6%
18.0%
saugfähigste Kombination: schlechteste Kombination:
6.3%
Aufnahme Aufnahme [Gewicht] [Prozent] 61 g 64 g
19.1% 21.9%
30.0%
30.7%
5.9%
FAZIT Diese Zusammenarbeit war für die Analyse verschiedener Materialforschungen wie auch bei der Suche nach Lösungen für unsere jeweiligen Projekte von großem Nutzen. Unser Austausch brachte uns neues Wissen und neue Ideen für die Entwicklung unseren jeweligen Produkte. Die gemeinsame Forschung ermöglichte es uns, unsere Bachelorarbeit mit mehr Selbstvertrauen und Wissen über Keramik zu beginnen. Keramik hat viele Parameter, auf die man während des Arbeitsprozesses achten muss. Einige Elemente sind vorhersehbar, andere weniger: Es ist ein lebendiges Material, welches sich beim Trocknen und Brennen verändert. Das Verständnis für die technischen Daten eines Materials ist wichtig um damit weiterarbeiten zu können. Nach der experimentellen Auseinandersetzung haben wir anhand einer Tabelle den trockenen und nassen Zustand des Tones gemessen. Daraufhin hat sich eine Auswertung ergeben, die uns aufgezeigt hat, welche Mischungen am Besten funktioniert haben. Amandine hat sich für Ton U19CH entschieden und Daniela wird mit einer externen Giessmasse die in den technischen Daten der 033 Masse nahekommt arbeiten. Jede für sich hat einen Herstellungsprozess ausgesucht welchen die Wahl des Tones beeinflusst hat. Aus der Statistik heraus haben wir im Bezug auf die Wasseraufnahme die besten zwei Tonarten ausgesucht. Beide werden mit dem Fremdmaterial Zellulose arbeiten, weil es den Ton poröser macht. Durch diese Arbeit haben wir einen neuen und weiten Einblick in die Verarbeitung von Keramik und ein Verständnis wieviel Zeit, Planung und Geduld das Verarbeiten dieses Materials braucht bekommen. Die Zusammenarbeit war eine Bereicherung für beide Projekte und wir würden es auf jeden Fall wieder so machen. Unsere Ängste und Zweifel wurden während dem Prozess zur Motivation und Freude. Auch wenn die Zusammenarbeit nach der Materialrecherche aufgehört hat, haben wir uns weiterhin ausgetauscht und Problematiken besprochen.