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Werkstofftechnik 2 - Silikatkeramik

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Werkstofftechnik 2

Silikatkeramik

Eine Silikatkeramik besteht aus drei verschiedenen Grundbestandteilen. Den Hauptbestandteil stellt eine mit Wasser formbare Tonsubstanz dar. Hinzu kommen die nichtplastische Zusätze Quarz und Feldspat. Der Feldspat dient beim Brennvorgang als Flussmittel. Alternativ lässt sich anstelle von Feldspat auch Kalk, Talk oder Glimmer verwenden.

Tonsubstanz

Eine Tonsubstanz entsteht natürlich infolge von Verwitterung der Feldspate in Gesteinen. Hierbei wirken vor allem Wasser und Kohlensäure ein.

Anwendungsbeispiel

Beispiel

Durch die Verwitterung von Kalifeldspat entsteht entweder das Tonmineral Montmorillonit oder das Tonmineral Kaolinit. Für letzteres folgt nun die chemische Reaktionsgleichung aufgrund von Verwitterung:

Kalifeldspat $\rightarrow $ Kaolinit

$ 2H_2O + CO_2 + K_2O \cdot Al_2O_3 \cdot 6SiO_2$

$\rightarrow 4SiO_2 + K_2CO_3 + Al_2O_3 \cdot 2 SiO_2 \cdot H_2O $.


$ K_2O \cdot Al_2O_3 \cdot 6SiO_2 $ = Kalifeldspat

$ Al_2O_3 \cdot 2 SiO_2 \cdot H_2O $ = Kaolinit

Quarz und Feldspat

Da es bei der Verwitterung zu Wassereinlagerungen im Tonmineral kommt, quillt die Substanz stark auf. Während sie im späteren Verlauf der Trocknung und beim Brennen wieder schrumpft. Um diesem Prozess entgegenzuwirken, wird der silikatkeramischen Masse ein passender nichtplastischer Stoff zugeführt. Vorzugsweise verwendet man hierfür das oben bereits erwähnte Quarz, das zudem eine Erhöhung der Festigkeit bewirkt.

Der letzte Bestandteil einer silikatkeramischen Masse ist Feldspat. Es dient als Flussmittel, bildet die Glasphase, setzt die Brenntemperatur herab und ermöglicht ein breites Brennintervall.

Die gängigsten silikatkeramischen Erzeugnisse sind:

  • Porzellan (Hart/Weich),
  • Steinzeug (Fliesen, Klinker, Platten),
  • Töpferware (Geschirr),
  • Ziegeleierzeugnisse (Dachziegel).