Es wurde bereits mehrfach darauf hingewiesen, dass der Begriff „Ton“ nicht eindeutig ist. Es ist ein Gemisch aus Tonmineralen. In der Mineralogie sind heute über 375 unterscheidbare Tonminerale bekannt. Diese haben die blättchenförnige Struktur gemein, können sich aber erheblich voneinander unterscheiden. Zur Identifikation wird üblicherweise die Röntenbeugungsanalyse (eng. X-ray diffraction) angewandt. Diese Verfahren liefern zwar gute Daten, ist aber in der Probenvorbereitung, Messung und Auswertung zeitaufwendig. Die grundlegende Funktionsweise sind in Abb. 01 und 02 illustriert. Die Probe wird unter definierten Winkeln mit Röntgenstrahlung bestrahlt. Je nach Inhalt reflektiert die Probe die Strahlung und Wellenlänge, was gemessen wird. Für die Auswertung werden Beugungsdiagramme (Abb. 02) verwendet.

Wie andere Tone im weitesten Sinne, sind auch die Westerwälder Tone eine Mischung verschiedener Tonminerale sowie Quarz, Feldspäten, Feldspatresten, Glimmerresten und anderen Stoffen. Für die gründliche Analyse werden bekannte und geprüfte Verfahren angewandt (s.o.). Für die laufende Qualitätskontrolle im Tonbergbau sind diese aufwendigen Verfahren aber viel zu langwierig. Tone aus laufender Produktion müssen in recht kurzer Zeit untersucht sein. Für bestimmte Anwendung ist dabei auch die Mineralzusammensetzung von Bedeutung. Für diesen Zweck wird meist die Dilatometerprüfung angewandt.

Die Dilation, also die Wärmedehnung (und -schwindung) ist eine wichtige Materialeigenschaft und kann an Tonproben relativ einfach untersucht werden. Dabei wird der Effekt, dass sich ein Körper mit steigender Temperatur dehnt und bei fallender Temperatur sich wieder zusammenzieht. Eine Tonprobe definierter Länge wird ein Rohr aus Quarzgut eingelegt. Ein Messfühler misst die Längenänderung, welche aufgezeichnet wird.

Als Ergebnis erscheinen ‚Dilatometerkurven‘, die einen für die enthaltenen Mineral- bzw. Tonkomponenten typischen Verlauf zeigen. Daraus lässt sich auf einen Blick auf die Zusammensetzung der Probe schließen. Für eine genaue quantitative Analyse ist dieses Verfahren nicht geeignet.

Eine weitere Anwendung des Dilatometers, bei gleichem Verfahren, ist die Bestimmung des Wärmeausdehungskoeffizienten WAK an gebrannten Tonproben. Dies ist insbesondere bei glasierten keramischen Artikeln wie Fliesen oder Porzellan von entscheidender Bedeutung. Da der Grundkörper einer Fliese oder einer Tasse aus anderen Rohstoffen besteht als die Glasur, muss deren jeweiliges Dehnungs- und Schwindungsverhalten bekannt sein und auf einander abgestimmt werden. Der WAK, der lineare Wärmeausehnungskoeffizient bedeutend. Er ist der Quotient aus der Differenz der linearen thermischen Ausdehnung zwischen zwei Temperaturen und der Temperaturdifferenz selbst. Sind z.B. der WAK des Scherbens und der der Glasur nicht aufeinander abgestimmt, können Risse, Abplatzer oder Abrollen auftreten und den Artikel damit unbrauchbar machen.

Literatur

Potts, P.J. (1987) A Handbook of Silicate Rock Analysis. Chapman & Hall, New York

Lehnhäuser W. (1966) Dilatometer-Prüfungen im Keramischen Bereich. Sprechsaal-Verlag, Coburg

Schüller, K. & Stindl, P. (1964) A Study of Thermal Expansion of Ceramic Materials. IXth International Ceramic Congress, Brussels.