ANORGANISCHE MATERIALEN
1. KLEI
• Leempleister, leemsteen, leemverf, stampleem
GRONDSTOFFEN
• Hier zit heel veel klei in de grond => daarom zo vaak gebruikt in België
o Neemt wel veel energie in beslag
• Daarnaast ook veel afzetting bij rivieren
o Graniet korrelt bv. af, en zo gaat het verweren naar klei mineralen
o En da wordt afgezet tegen de rivieren
o Veel fabrikanten zitten ook rond die rivieren door klei afzetting
• Hernieuwbaar materiaal
o Mensen denken dat omdat het constant afgezet kan worden
o Maar het komt dus wel van die graniet die afgezet wordt en kan niet oneindig gebeuren
• Leemsteen
o Grond die uitgegraven wordt kan gebruikt worden om leemsteen te maken
o Gezien als ‘afvalproduct’
o Maar beter dan natuurlijk aarde gewoon weg doen
KLEI ONSTAAT DOOR VERWERING VAN NATUURSTEEN
• Klei ontstaat door verwering van natuursteen
= sedimentgesteente, afzettingsgesteente of secundair gesteente
• Mechanische verwering
o Ontstaan van scheuren
Verschillende mineralen in natuursteen vertonen bij temperatuurverandering geen
gelijke uitzetting en krimp: scheurtjes
Water in scheurtjes bevriest: scheuren worden groter
o Afslijting door transport over grote afstand (gletsjers, rivieren,…)
o Graniet → zand- en grindkorrels, veldspaat- en glimmerdeeltjes
• Chemische verwering
o Aantasting door zure gassen (CO2 en SO2)
Bv. verwering van kaliveldspaat KAlSi3O8
2KAlSi3O8 + CO2 + H2O → Al2Si2O5(OH)4 + 4 SiO2 + K2CO3
o Veldspaat- en glimmerdeeltjes → kleimineralen
GRONDSTOFFEN
• Klei?
o = mengsel van fijn zand, kleimineralen en ijzer-, kalk- en andere verbindingen
o Verzamelnaam voor verschillende materialen
o Mengsel fijn zand, kleimineralen, ijzer- kalk en andere verbindingen
o Porselein en terracotta zitten in dezelfde groep maar verhoudingen zijn anders
• Kleimineralen
o Een van de belangrijkste onderdelen
o Zeer fijn
o laagjesstructuur
Wanneer water toegevoegd zullen deeltjes water opnemen en zal de klei ook
zachter worden
o Bepalen van het gedrag van de klei
Verwerkbaarheid van de nog kneedbare massa
Droog- en bakproces van keramische producten
• fijn zand/kwarts/silica (+/- 30%)
• ijzer- en kalkverbindingen
o overheersend ijzergehalte = roodbakkende klei
o overheersend kalkgehalte = geelbakkende klei (bv. meer in West-Vlaanderen
• Driehoek
o Geeft weer hoeveel van elk materiaal nodig is bij verschillende soorten keramiek
1
,ANORGANISCHE MATERIALEN
KLEI IS STEEDS DE GRONDSTOF EN IS BEPALEND VOOR
• Kleur
• Mechanische eigenschappen
• Formaatafwijkingen
o Bij vorming baksteen voor bakken, zal het krimpen door verdamping water
o Hoeveel die krimpt hangt af van samenstelling
• Inwendige spanningen
• Wateropneming
o Porselein zal nooit water opnemen
o Baksteen wel
• Weer- en chemische bestandheid
o Niet alle bakstenen zijn even goed bestand tegen vorst
PRODUCTIE
• Uitzetting bij toevoeging van water
• Sterke krimp bij uitdroging
o Ontstaan grote samenhang tussen kleideeltjes (nog niet gebakken steen is vast en hard)
o Gebruikt van klei gaat zeker 6000 jaar terug, niet altijd gebakken => vaak in zon
gedroogd
• Steenachtig bij verhitten
o Bakken van baksteen en andere keramische producten
• Stampleem
o Vroeger vaak gebruikt voor constructies te maken
• Klei-watermengsel krimpt bij droging
o Krimp tot zandkorrels en kleimineralen tegen elkaar leunen
o Afhankelijk van percentage fijne deeltjes en vochtgehalte
Hoger watergehalte: vergroting afstand tussen kleideeltjes, groter volume
Krimp tot zandkorrels en kleimineralen tegen elkaar leunen
Volledig droge klei bestaat uit de droge stof (kleimineralen) en lucht in de poriën
o Krimpscheurtjes: bij te snelle verdampingsssnelheid (snellere droging aan buitenkant dan
binnenin)
EIGENSCHAPPEN
• Leempleister terug afbreken
o Gingen kijken hoeveel er hergebruikt kon worden
o Met water vermengen en dan kan het terug opnieuw gebruikt worden in andere projecten
o Kan pigmenten toevoegen, maar vaak rood achtige kleur
o Wit: moet je chemische stoffen toevoegen
• Stampleem
o Lijntjes zichtbaar waar het aangestampt is telkens
o Niet gebakken
2. KERAMISCHE MATERIALEN
GEBAKKEN PRODUCTEN INTRODUCTIE
GRONSTOFFEN
• Gebakken producten = verkregen door daarvoor geschikte kleisoorten tot een bepaalde noodzakelijke
temperatuur te verhitten
o Afhankelijk van samenstelling is baktemperatuur anders
• Percentage kleimineralen
o Hoe meer kleimineralen, hoe vetter de klei
o Vette klei
Veel kleimineralen (ca. 70-75%)
2
,ANORGANISCHE MATERIALEN
Harde steen na bakken
Grote plasticiteit, makkelijk boetseerbaar
Meer krimp bij het bakken en meer scheuren
• Stel het zit in een mal, dan gaat het wel meer krimpen
• Daarom bij bakstenen minder vette klei
bv. dakpanklei
o Schrale klei
Minder kleimineralen (ca. 65%), meer zand
Broze steen
Minder goed kneedbaar
Weinig krimpscheuren
Bv. baksteenklei
o Percentage onzuiverheden
Vuurvaste klei/chamotte
• Max. 4% onzuiverheden
PRODUCTIE
• Plasticiteit
o Klei kan vanaf een zeker vochtigheidsgehalte onder uitwendige krachten vervorm worden
zonder dat scheurvorming optreedt
o Voor vervaardigen bepaalde producten (baksteen, buizen, tegels, dakpannen,…) is het nodig
dat de klei plastisch vervormbaar is
o Toevoeging water zal het plastischer maken
o Voor productieproces bakstenen: 20%-30% water
o Andere zijn minder belangrijk, gaan we niks mee doen
• Plasticiteitsgrens = overgang tussen niet-plastisch vervormbaar en wel plastisch vervormbaar. Onder
de uitrolgrens scheurt een stuk klei bij uitrollen (het is te droog) (vast => plastisch)
• Vloeigrens = overgang tussen plastisch vervormbaar en vloeibaar. Boven de vloeigrens gedraagt het
klei-watermengsel zich als een vloeistof en is het dus te gieten in een vorm (plastisch => vloeibaar)
• Gedrag van klei: deeltje klitten samen als er minder water is
• Drogen
o Periode I: constant verband tussen de tijd en de volumevermindering
Verdwijnen van vrij water verdwijnt
Optreden van krimp
o Periode II: krimp zet door
Verdwijnen van water om de kleinste deeltjes
Ontstaan van steeds meer poriën
o Periode III: geen krimp meer
Verdampen van nog meer water
Ontstaan van groter poriëngehalte
Zelfde afmetingen als in 2de periode
o Na 156 uur is het water verdampt: massa bestaat uit 78% klei waarin 22 %
poriën
• Bakken
o Bij het bakken van de klei (temperatuursverhoging) wordt het materiaal
steenachtig en is dan niet meer mbv. water plastisch te maken
o Graad van doorbakkenheid heeft invloed op kleur, hardheid en dichtheid
• Gaan ook andere dingen verbranden die in het grond zitten in verschillende fases
3
, ANORGANISCHE MATERIALEN
o Dehydratatie, verbranding van organisch materiaal (hummus), oxidatie van pyriet, ontbinding
van carbonaten
• Sinterfase
o Vanaf 800°Cn afhankelijk vh product 900° à 1400°
o Ontstaan viskeuze vloeibare fase in keramische massa waarin continu kristallijne fasen
oplossen en gevormd worden
o Sintertemperatuur is afhankelijk van producttype en kleisoort
o Bakstenen 1000° - 1250°
o Dakpannen 1000° - 1150°
EIGENSCHAPPEN
• Weinig of geen vrije elektronen
= elektrische en thermische isolators
• Bijzondere sterke en stabiele ion- en covalente bindingen
= hoog smeltpunt
= stijf
• Niet flexibele bindingen
= bros, breekt zonder plastische vervorming ( metalen)
• Chemisch inert
= niet gemakkelijk aangetast door corrosie of oxidatie ( metalen)
TOEPASSINGEN
• Aardewerk: borden, kommen,…
• Porselein
• Goed: kan goed druksterkte opnemen
• Vloer: niet heel vaak gedaan want kan slecht treksterkte opnemen (zie potten en balkjes waar de
balkjes vooral treksterkte opnemen)
BAKSTEEN
• Handvorm, vormbak, strengpers, gesmoord, verglaasd
PRODUCTIE
• Korrelgrootte bepaalt
o Verwerkbaarheid van klei, het kneden, vormen en drogen
o Druksterkte
o Porositeit van afgewerkte producten
• Mineralogische samenstelling beïnvloedt
o Kleur van afgewerkt product
o Baktemperatuur
PRODUCTIEPROCES
• kleiwinning
• Voorbewerking
o Kneden en malen
Homogeen maken kleimassa
Bepalen plasticiteit voor nodige stenen
Verbrijzelen en fijn verdelen in massa van vaste bestanddelen die structuur nadelig
beïnvloedt (bv. pyrietknollen en kalkluizen)
o Mengen en doseren
Vroeger: baksteen vervaardigd uit enige plaatselijk voorhanden kleisoort
Nu: onder permanente controle vermengen van kleisoorten
• Gewenste eigenschappen door toevoegen zand of gemalen schiefer
(vermageren van vette kleisoorten), mangaan erts (kleur)
4
1. KLEI
• Leempleister, leemsteen, leemverf, stampleem
GRONDSTOFFEN
• Hier zit heel veel klei in de grond => daarom zo vaak gebruikt in België
o Neemt wel veel energie in beslag
• Daarnaast ook veel afzetting bij rivieren
o Graniet korrelt bv. af, en zo gaat het verweren naar klei mineralen
o En da wordt afgezet tegen de rivieren
o Veel fabrikanten zitten ook rond die rivieren door klei afzetting
• Hernieuwbaar materiaal
o Mensen denken dat omdat het constant afgezet kan worden
o Maar het komt dus wel van die graniet die afgezet wordt en kan niet oneindig gebeuren
• Leemsteen
o Grond die uitgegraven wordt kan gebruikt worden om leemsteen te maken
o Gezien als ‘afvalproduct’
o Maar beter dan natuurlijk aarde gewoon weg doen
KLEI ONSTAAT DOOR VERWERING VAN NATUURSTEEN
• Klei ontstaat door verwering van natuursteen
= sedimentgesteente, afzettingsgesteente of secundair gesteente
• Mechanische verwering
o Ontstaan van scheuren
Verschillende mineralen in natuursteen vertonen bij temperatuurverandering geen
gelijke uitzetting en krimp: scheurtjes
Water in scheurtjes bevriest: scheuren worden groter
o Afslijting door transport over grote afstand (gletsjers, rivieren,…)
o Graniet → zand- en grindkorrels, veldspaat- en glimmerdeeltjes
• Chemische verwering
o Aantasting door zure gassen (CO2 en SO2)
Bv. verwering van kaliveldspaat KAlSi3O8
2KAlSi3O8 + CO2 + H2O → Al2Si2O5(OH)4 + 4 SiO2 + K2CO3
o Veldspaat- en glimmerdeeltjes → kleimineralen
GRONDSTOFFEN
• Klei?
o = mengsel van fijn zand, kleimineralen en ijzer-, kalk- en andere verbindingen
o Verzamelnaam voor verschillende materialen
o Mengsel fijn zand, kleimineralen, ijzer- kalk en andere verbindingen
o Porselein en terracotta zitten in dezelfde groep maar verhoudingen zijn anders
• Kleimineralen
o Een van de belangrijkste onderdelen
o Zeer fijn
o laagjesstructuur
Wanneer water toegevoegd zullen deeltjes water opnemen en zal de klei ook
zachter worden
o Bepalen van het gedrag van de klei
Verwerkbaarheid van de nog kneedbare massa
Droog- en bakproces van keramische producten
• fijn zand/kwarts/silica (+/- 30%)
• ijzer- en kalkverbindingen
o overheersend ijzergehalte = roodbakkende klei
o overheersend kalkgehalte = geelbakkende klei (bv. meer in West-Vlaanderen
• Driehoek
o Geeft weer hoeveel van elk materiaal nodig is bij verschillende soorten keramiek
1
,ANORGANISCHE MATERIALEN
KLEI IS STEEDS DE GRONDSTOF EN IS BEPALEND VOOR
• Kleur
• Mechanische eigenschappen
• Formaatafwijkingen
o Bij vorming baksteen voor bakken, zal het krimpen door verdamping water
o Hoeveel die krimpt hangt af van samenstelling
• Inwendige spanningen
• Wateropneming
o Porselein zal nooit water opnemen
o Baksteen wel
• Weer- en chemische bestandheid
o Niet alle bakstenen zijn even goed bestand tegen vorst
PRODUCTIE
• Uitzetting bij toevoeging van water
• Sterke krimp bij uitdroging
o Ontstaan grote samenhang tussen kleideeltjes (nog niet gebakken steen is vast en hard)
o Gebruikt van klei gaat zeker 6000 jaar terug, niet altijd gebakken => vaak in zon
gedroogd
• Steenachtig bij verhitten
o Bakken van baksteen en andere keramische producten
• Stampleem
o Vroeger vaak gebruikt voor constructies te maken
• Klei-watermengsel krimpt bij droging
o Krimp tot zandkorrels en kleimineralen tegen elkaar leunen
o Afhankelijk van percentage fijne deeltjes en vochtgehalte
Hoger watergehalte: vergroting afstand tussen kleideeltjes, groter volume
Krimp tot zandkorrels en kleimineralen tegen elkaar leunen
Volledig droge klei bestaat uit de droge stof (kleimineralen) en lucht in de poriën
o Krimpscheurtjes: bij te snelle verdampingsssnelheid (snellere droging aan buitenkant dan
binnenin)
EIGENSCHAPPEN
• Leempleister terug afbreken
o Gingen kijken hoeveel er hergebruikt kon worden
o Met water vermengen en dan kan het terug opnieuw gebruikt worden in andere projecten
o Kan pigmenten toevoegen, maar vaak rood achtige kleur
o Wit: moet je chemische stoffen toevoegen
• Stampleem
o Lijntjes zichtbaar waar het aangestampt is telkens
o Niet gebakken
2. KERAMISCHE MATERIALEN
GEBAKKEN PRODUCTEN INTRODUCTIE
GRONSTOFFEN
• Gebakken producten = verkregen door daarvoor geschikte kleisoorten tot een bepaalde noodzakelijke
temperatuur te verhitten
o Afhankelijk van samenstelling is baktemperatuur anders
• Percentage kleimineralen
o Hoe meer kleimineralen, hoe vetter de klei
o Vette klei
Veel kleimineralen (ca. 70-75%)
2
,ANORGANISCHE MATERIALEN
Harde steen na bakken
Grote plasticiteit, makkelijk boetseerbaar
Meer krimp bij het bakken en meer scheuren
• Stel het zit in een mal, dan gaat het wel meer krimpen
• Daarom bij bakstenen minder vette klei
bv. dakpanklei
o Schrale klei
Minder kleimineralen (ca. 65%), meer zand
Broze steen
Minder goed kneedbaar
Weinig krimpscheuren
Bv. baksteenklei
o Percentage onzuiverheden
Vuurvaste klei/chamotte
• Max. 4% onzuiverheden
PRODUCTIE
• Plasticiteit
o Klei kan vanaf een zeker vochtigheidsgehalte onder uitwendige krachten vervorm worden
zonder dat scheurvorming optreedt
o Voor vervaardigen bepaalde producten (baksteen, buizen, tegels, dakpannen,…) is het nodig
dat de klei plastisch vervormbaar is
o Toevoeging water zal het plastischer maken
o Voor productieproces bakstenen: 20%-30% water
o Andere zijn minder belangrijk, gaan we niks mee doen
• Plasticiteitsgrens = overgang tussen niet-plastisch vervormbaar en wel plastisch vervormbaar. Onder
de uitrolgrens scheurt een stuk klei bij uitrollen (het is te droog) (vast => plastisch)
• Vloeigrens = overgang tussen plastisch vervormbaar en vloeibaar. Boven de vloeigrens gedraagt het
klei-watermengsel zich als een vloeistof en is het dus te gieten in een vorm (plastisch => vloeibaar)
• Gedrag van klei: deeltje klitten samen als er minder water is
• Drogen
o Periode I: constant verband tussen de tijd en de volumevermindering
Verdwijnen van vrij water verdwijnt
Optreden van krimp
o Periode II: krimp zet door
Verdwijnen van water om de kleinste deeltjes
Ontstaan van steeds meer poriën
o Periode III: geen krimp meer
Verdampen van nog meer water
Ontstaan van groter poriëngehalte
Zelfde afmetingen als in 2de periode
o Na 156 uur is het water verdampt: massa bestaat uit 78% klei waarin 22 %
poriën
• Bakken
o Bij het bakken van de klei (temperatuursverhoging) wordt het materiaal
steenachtig en is dan niet meer mbv. water plastisch te maken
o Graad van doorbakkenheid heeft invloed op kleur, hardheid en dichtheid
• Gaan ook andere dingen verbranden die in het grond zitten in verschillende fases
3
, ANORGANISCHE MATERIALEN
o Dehydratatie, verbranding van organisch materiaal (hummus), oxidatie van pyriet, ontbinding
van carbonaten
• Sinterfase
o Vanaf 800°Cn afhankelijk vh product 900° à 1400°
o Ontstaan viskeuze vloeibare fase in keramische massa waarin continu kristallijne fasen
oplossen en gevormd worden
o Sintertemperatuur is afhankelijk van producttype en kleisoort
o Bakstenen 1000° - 1250°
o Dakpannen 1000° - 1150°
EIGENSCHAPPEN
• Weinig of geen vrije elektronen
= elektrische en thermische isolators
• Bijzondere sterke en stabiele ion- en covalente bindingen
= hoog smeltpunt
= stijf
• Niet flexibele bindingen
= bros, breekt zonder plastische vervorming ( metalen)
• Chemisch inert
= niet gemakkelijk aangetast door corrosie of oxidatie ( metalen)
TOEPASSINGEN
• Aardewerk: borden, kommen,…
• Porselein
• Goed: kan goed druksterkte opnemen
• Vloer: niet heel vaak gedaan want kan slecht treksterkte opnemen (zie potten en balkjes waar de
balkjes vooral treksterkte opnemen)
BAKSTEEN
• Handvorm, vormbak, strengpers, gesmoord, verglaasd
PRODUCTIE
• Korrelgrootte bepaalt
o Verwerkbaarheid van klei, het kneden, vormen en drogen
o Druksterkte
o Porositeit van afgewerkte producten
• Mineralogische samenstelling beïnvloedt
o Kleur van afgewerkt product
o Baktemperatuur
PRODUCTIEPROCES
• kleiwinning
• Voorbewerking
o Kneden en malen
Homogeen maken kleimassa
Bepalen plasticiteit voor nodige stenen
Verbrijzelen en fijn verdelen in massa van vaste bestanddelen die structuur nadelig
beïnvloedt (bv. pyrietknollen en kalkluizen)
o Mengen en doseren
Vroeger: baksteen vervaardigd uit enige plaatselijk voorhanden kleisoort
Nu: onder permanente controle vermengen van kleisoorten
• Gewenste eigenschappen door toevoegen zand of gemalen schiefer
(vermageren van vette kleisoorten), mangaan erts (kleur)
4
