Sinteren

Betekenis

Sinteren voegt losse deeltjes aaneen door verhitting en/of hoge druk, waarbij de bestanddelen zelf niet smelten maar onder invloed van temperatuur en diffusie aan elkaar kitten. Deeltjes kunnen uit verschillende materialen bestaan; in bouwkundig gebruik betreft het vooral sinteren door verhitting van klei en keramische mengsels. Bij voldoende hoge temperatuur ontstaat een compacter, harder materiaal met veranderde poriënstructuur.

Toepassing

Sinteren komt voor in verschillende toepassingen binnen de bouw- en productietechniek.

• Productie van baksteen: verhoging van hardheid en waterdichtheid.
• Architectonische afwerking: doelbewuste kleur- en glazuurvariatie op baksteen.
• Additieve fabricage: sinteren in 3d-printtechnieken.
• Metallurgie: sinteren van metalen zoals ijzer voor vorming van compacte delen.

Aandachtspunten

• Verwarmen geleidelijk om deeltjes de kans te geven aaneen te kitten en overmatige krimp of holten te beperken.
• Lang aanhouden van temperatuur rond 1050–1100 °C levert goed gesinterde bakstenen met minder kleine poriën.
• Te snelle afkoeling of te hoge temperaturen veroorzaakt vervorming, holten of oversintering.
• Verse gesinterde bakstenen kunnen aan elkaar kleven; ze zijn echter meestal eenvoudig te scheiden.
• Toevoegingen beïnvloeden het sintertraject: krijt verhoogt de sintertemperatuur; te veel kalk maakt de steen te poreus.

Proces

• Bij ca. 900–1050 °C worden kleimineralen gedeeltelijk plastisch zonder echt te smelten, waardoor kwarts, veldspaten en glimmers door de sinterende kleimineralen aan elkaar worden gebonden.
• De hete, pasteuze materie vult minuscule holten die ontstaan zijn door krimp van kleideeltjes.
• Bij langdurig vasthouden rond 1050–1100 °C smelten kleinere poriën gedeeltelijk samen tot grotere aaneengesmolten zones, wat de compactheid en waterdichtheid vergroot.
• Zand smelt pas rond 1700 °C; daarom is het belangrijk dat het sintertraject aanzienlijk onder het smeltpunt van niet-kleimineralen blijft.
• Boven ongeveer 1125 °C treedt oversintering op: glasachtige blazen ontstaan en de steen kan sterk vervormen.

Voordelen gesinterde baksteen

• Maakt de steen compacter, harder en minder gevoelig voor vocht; vergroot de waterdichtheid.
• Gesinterde stenen hebben poriën die meestal niet met elkaar in verbinding staan.
• Esthetische variatie mogelijk: lichtgrijze sintervlakken of plaatselijke verglaasde plekken geven een levendig uiterlijk.
• Breed scala aan kleuren en soorten mogelijk; lichte sintering kan lijken op hergebruikte stenen.

Nadelen gesinterde baksteen

• Mogelijke lichtgrijze gloed over grote vlakken die niet door iedereen gewaardeerd wordt.
• Te sterke sintering kan leiden tot bobbeling, vervorming of te grote holten.
• Onjuiste temperatuurregeling (historisch) leidde tot kromgetrokken stenen die niet geschikt waren als voorwerkers.
• Toevoegingen zoals krijt verhogen de sintertemperatuur en kunnen ongunstig zijn.

Opmerkingen

• Een discontinue oven kan esthetisch aantrekkelijkere variatie geven omdat slechts af en toe een stukje van de steen gesinterd raakt.
• Niet-kleimineralen zoals zand beperken de droog- en bakkrimp van de steen en beïnvloeden daarmee het sintergedrag.