Tone sind natürlich vorkommende Materialien, die hauptsächlich aus feinkörnigen Mineralen bestehen. Bei ausreichenden Wassergehalten werden sie generell plastisch verformbar und wenn sie austrocknen oder gebrannt werden, verspröden sie. Obwohl Tone in der Regel Schichtsilikate enthalten, können sie auch andere Materialien enthalten, die ihnen Plastizität verleihen und aushärten, wenn sie getrocknet oder gebrannt werden.
Als Tonpartikel gelten in den Geowissenschaften Partikel < 2 µm (teilweise auch < 4 µm).
Bei Tonmineralien, die feuchten Tonen ihre plastischen Eigenschaften verleihen, handelt es sich im Allgemeinen um Schichtsilikate, z. B. Illit, Montmorillonit oder Kaolinit. Zusätzlich können Tone noch weitere Minerale enthalten, die nicht zu den plastischen Eigenschaften beitragen, wie z. B. Quarz, Kalzit, Dolomit, Feldspäte, Metalloxide und -hydroxide oder auch kolloidale Kieselsäure und Eisenhydroxidgele. Daneben enthält Ton typischerweise auch organische, d. h. kohlenstoffreiche, Bestandteile, überwiegend in kolloidaler Form.
Die Verwendung von Ton als Rohstoff für Töpferwaren und Keramik ist bis in das Jungpaläolithikum (Einwanderung des Homo sapiens, ca. 24‘000 Jahre vor Chr.) hinein belegt.
Tonminerale entstehen durch Verwitterung von anderen Mineralen oder Gläsern oder bilden sich neu aus übersättigten Bodenlösungen oder hydrothermalen Wässern. Bei der Diagenese kommt es zu Ordnungsprozessen im Kristallgitter der Tonminerale, die als Mass für die Reife eines Sediments verwendet werden kann.
Tonminerale bestehen aus zwei charakteristischen Bauelementen:
- Tetraederschicht: eckenverknüpfte SiO4-Tetraeder, zum Teil Si substituiert durch Al
- Oktaederschicht: kantenverknüpfte AlO6-Oktaeder, zum Teil Al substituiert durch Mg
Die Art und der Anteil der Tonminerale in Böden bestimmt maßgeblich deren Fruchtbarkeit. 2:1-Tonminerale besitzen eine höhere Kationenaustauschkapazität als 1:1-Tonminerale und können daher mehr Nährstoffe wie Kalium- oder Ammoniumionen an Pflanzen abgeben, während sie die von den Wurzeln abgegebenen Hydroniumionen an deren Stelle in ihrer Zwischenschicht einlagern. Der kristallographische Ordnungsgrad des Tonminerals Illit wird von Mineralogen verwendet, um die Zeit zu bestimmen, die seit der Ablagerung eines Sediments vergangen ist. Er nimmt mit fortschreitender Diagenese zu.
Die meisten Tonablagerungen stammen aus dem Jura, der Kreide und dem Tertiär. Je nach Grube, können die Ablagerung auch mit Mergel und Sandstein durchsetzt sein.
Die wirtschaftlich bedeutsamsten Vorkommen findet man in der Schweiz hauptsächlich entlang des Jurasüdfusses und gegen die Romandie vermehrt auch im Mittelland.
Bei den Vorkommen in der Schweiz handelt es sich in der Regel um Lagerstätten mit mehr oder weniger kalkhaltige Sedimentschichten. Die meisten Lagestätten sind sehr inhomogen und die Tonzusammensetzungen können sich innerhalb von wenigen Metern immer wieder ändern.
Als wirtschaftlich bedeutsamste Tone sind die Opalinustone des Juras zu nennen. Lösslehme sind nur beschränkt verfügbar und werden als hochwertige Nebenprodukte eingesetzt.
Die meisten Ziegeleien beziehen ihre Rohstoffe aus einer einzigen Grube, andere mischen die Rohmaterialien aus zwei oder drei Provenienzen. Je höher die Anforderungen an ein Produkt, umso mehr Komponenten werden in der Regel in genauen Verhältnissen zusammengemischt.
In grossen Mengen werden Tone hauptsächlich in der Ziegelindustrie verwendet. Es wird unterschieden zwischen Backsteinen, Sichtbacksteinen und Dachziegel. Insbesondere bei den beiden letzteren spielt die Ästhetik und Gleichmässigkeit der Produkte eine entscheidende Rolle.
Die Produkte der Ziegelindustrie werden in der Regel über einen erwärmten Strang extrudiert und dann werden die Produkte unter massgeblichem Schwinden getrocknet. Bei rund 1000 °C werden die Produkte gebrannt, wodurch eine irreversible
Der Brennprozess – Sintern genannt – ist sehr anspruchsvoll und erfordert eine sorgfältige Steuerung, dabei schließen sich Kristalle an den Korngrenzen zusammen (Kristallwachstum) und werden (falls enthalten) durch glasige Anteile verkittet. Die angewandten Temperaturen hängen von der Rohmischung, also von dem zu erzeugenden Produkt ab und müssen in vielen Fällen während des Brennprozesses variiert werden (Temperaturprofil).
Ton ist der wichtigste und älteste Rohstoff für die Herstellung von Keramik. Als Bestandteil von Lehm wird er für die Herstellung von Ziegel und Backsteinen benötigt. Daneben wird er zusammen mit Kalkstein zur Produktion von Zement verwendet.
Tonminerale werden als Ionenaustauscher, beispielsweise bei der Säuberung von Trinkwasser und zum Entfärben von Lösungen eingesetzt. Insbesondere Montmorillonit wird wegen seiner Wasseraufnahmefähigkeit genutzt, zum Beispiel im Katzenstreu. Kaolinit wird auch in der Papierindustrie als Appreturmittel verwendet, glättet die Oberfläche und nimmt Tinte auf.
Blähton (stark porös gebrannter Ton) dient als isolierender Baustoff und für die Hydrokultur. Andere Tone dienen als Abdichtung in Deponien, sind Füll-, Trenn-, und Zuschlagstoffe in Farben, Lebensmitteln und pharmazeutischen Produkten oder werden als Katalysatoren eingesetzt.
Zum Einsatz als Füllstoff, beispielsweise in Kunststoffen, werden Tone zuvor mit organischen Modifikatoren modifiziert, um sie organophil (d. h. hydrophob) zu machen. Dadurch verlieren sie zwar ihre gute Wasseraufnahmefähigkeit, lassen sich aber gut mit organischen Stoffen (z. B. Polymerschmelzen) mischen. Sie können dann als Nanofüllstoff eingesetzt werden.
Ton ist der wichtigste und älteste Rohstoff für die Herstellung von Keramik. Als Bestandteil von Lehm wird er für die Herstellung von Ziegel und Backsteinen benötigt. Daneben wird er zusammen mit Kalkstein zur Produktion von Zement verwendet.
Tonminerale werden als Ionenaustauscher, beispielsweise bei der Säuberung von Trinkwasser und zum Entfärben von Lösungen eingesetzt. Insbesondere Montmorillonit wird wegen seiner Wasseraufnahmefähigkeit genutzt, zum Beispiel im Katzenstreu. Kaolinit wird auch in der Papierindustrie als Appreturmittel verwendet, glättet die Oberfläche und nimmt Tinte auf.
Blähton (stark porös gebrannter Ton) dient als isolierender Baustoff und für die Hydrokultur. Andere Tone dienen als Abdichtung in Deponien, sind Füll-, Trenn-, und Zuschlagstoffe in Farben, Lebensmitteln und pharmazeutischen Produkten oder werden als Katalysatoren eingesetzt.
Zum Einsatz als Füllstoff, beispielsweise in Kunststoffen, werden Tone zuvor mit organischen Modifikatoren modifiziert, um sie organophil (d. h. hydrophob) zu machen. Dadurch verlieren sie zwar ihre gute Wasseraufnahmefähigkeit, lassen sich aber gut mit organischen Stoffen (z. B. Polymerschmelzen) mischen. Sie können dann als Nanofüllstoff eingesetzt werden.