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BESCHREIBUNG
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Die Erfindung betrifft einen hochfesten keramischen Körper, der Cordierit
(Dichroit) als vorherrschende Kristallphase enthält.
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Der relativ niedrige thermische Ausdehnungskoeffizient von Cordierit
erlaubt dessen wertvolle Verwendung in verschiedenen Arten keramischer Körper. Keramisches
Material mit Cordierit-Kristallen (2MgO 2Al2O3 5Si02, entsprechend einer Oxidzusammensetzung
von 51,3% SiO2, 34,9% Al203 und 13,8% MgO) sind bekannt und haben thermische Ausdehnungs
koeffizienten im Bereich von etwa 14 bis 40 x 10 /°C.
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Ungeachtet seiner niedrigen Ausdehnung hat Cordierit nur begrenzte
Verwendung bei "weißer" Keramik, also zum Kochen und für EBgeschirr benutzte Keramik
gefunden. Ein Grund hierfür war die Schwierigkeit, ausreichend hohe Festittkeit
und Widerstands fähigkeit gegen thermische Schocks zu erreichen. Zweitens war solche
Keramik nur begrenzt zii glasieren und erforderte im allgemeinen Li2O enthaltende
Glasuren, welche hochkristallin sind.
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Für eine angemessene Haltbarkeit im kommerziellen Gebrauch (d. h.
in Restaurants oder Hotels) wird ein Zerreißfestigkeitsmodul von wenigstens 83 N/mm2
oder 8,4 kp/mm2 (12.000 psi) benötigt. Die Schwierigkeit, eine derart hohe Festigkeit
zu erreichen, ergibt sich mindestens teilweise aus der hohen Porosität, die die
meisten Cordierit-Keramiken auszeichnen. Beim Sintervorgang, bei dem die Cordierit-Kristalle
entstehen, kann sich ohne Deformation der Ware nur ein kleiner Anteil der nicht-kristallinen
(glasartigen) Binderphase bilden. Wegen
des niedrigen Anteils von
Glas werden die Leerstellen zwischen den Kristallen nicht gut gedichtet, und der
Körper bleibt relativ porös. Im allgemeinen verringert sich die Festigkeit (der
Zerreißfestigkeitsmodul) mit zunehmender Porosität. Demgemäß ist niedrige Porosität
eine Voraussetzung, um angemessene Festigkeit zu erzielen.
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Um die Porosität zu verringern, ist es bekannt, ein Flußmittel wie
Nephelin1 Syenit und/oder Feldspat der Ausgangszusammensetzung beizufügen. Wenn
jedoch solche Flußmittel zugesetzt werden, muß die entstehende Zusammensetzung oft
unter besonderen und einschränkenden Bedingungen gebrannt werden, nämlich mit hoher
Temperatursteigerung (beispielsweise von mindestens 40C/min. im höheren Temperaturbereich)
oder bis zu einer Reife- oder Spitzentemperatur innerhalb enger Grenzen (beispielsweise
1.2500C+ 100C), um dem entstehenden gebrannten keramischen Körper die gewünschten
Eigenschaften zu verleihen. Es besteht daher der Wunsch, eine Keramik bereitzustellen,
die sowohl mit niedriger als auch hoher Temperaturzunahme gebrannt werden kann (einschließlich
der Temperatursteigung eines herkömmlichen langsamen Brennofens) und die nicht einen
so eng begrenzten Bereich der Spitzentemperatur hat.
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Die US-PS 3 499 787 weist glasierbare Corierit-Keramiken als bekannt
aus, in denen Feldspat, Nephelin, Metalloxide, Karbonate oder Silikate wie ZnO,
BaCO3, PbSiO3 oder ZrSiO4 als Additive zur Förderung des Sinterns zugefügt sind.
Ein hieraus hergestellter keramischer Körper erfordert Li2O für eine richtige Glasur,
und die Glasur selbst benötigt ebenfalls Li 20. Die dabei entstehende Glasur ist
opak und hoch-kristallin mit Kristallen in Form
von Spodumen.
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Aus der US-PS 3 967 971 sind lithiumfreie Cordierit-Keramiken bekannt,
welche eine Oxidanalyse aus im wesentlichen 51,5 bis 58 Gewichtsteilen SiO2, 28
bis 26 Gewichtsteilen Al203. 10sbis 17 Gewichtsteilen MgO und 4 bis 10 Gewichtsteilen
an Oxiden der Gruppe Na20, K2O, CaO, BaO, SrO, PbO und ZnO, wobei die Gewichtsteile
auf SiO2 + Al203 + MgO = 100 Teile basiert sind. Diese Zusammensetzung erfordert
jedoch das Brennen in Muffeöfen, was einen ernsten Kostenfaktor bedeutet. Die resultierenden
Körper sind lichtdurchlässig und für EBgeschirr geeignet, aber haben relativ niedrige
Festigkeit und eine geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber thermischen Schocks.
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Die ostdeutsche Firma Glas-Keramik hat ein Cordierit-Keramikmaterial
kommerziell hergestellt, welches als "Cordoflam" bekannt geworden ist, und das aus
51,0 bis 53,0 Gew.-% SiO2, 30,0 bis 31,0 Gew.-% Al203, 9,5 bis 11,5 Gew.-% CaO +
MgO, 3,0 bis 4,0 Gew.-% K2O + Na2O und 0,4 bis 0,5 Gew.-% Fe203 + TiO2 zusammengesetzt
ist.
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Die sich ergebenden Körper eignen sich als Kochtöpfe und sollen eine
thermische Ausdehnung von 20 bis 22 x 10 7/,C haben.
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In einem Artikel von L. E. Thiess, "Vitrified Cordierite Bodies",
Journal of the American Ceramics Society, März 1943, Seiten 99 - 102, sind die Wirkungen
von verschiedenen Additiven wie Feldspat, Nephelin-Syenit sowie schmelzbaren Gemischen
von Feldspat und Zinkoxiden auf Cordierit-Keramiken in bezug auf Farbe, Absorption,
thermische Ausdehnung, Zerreißmodul, Druckfestigkeit und Dielektrizität beschrieben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Cordieritkeramischen
Körper von hoher Festigkeit bereitzustellen, der glasierfähig und sowohl für Eßgeschirr
als auch Tiefkühl-Ofen-Gerätschaften geeignet ist. Angestrebt wird ferner ein Brennverhalten
mit niedriger ebenso wie hoher Temperaturzunahme und ausreichenden Spitzentemperatur-Toleranzen.
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Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe mit einer Zusammen.
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setzung gelöst werden kann, die auf Kieselsäure, Tonerde, Talkerde,
Zinkoxid sowie Soda und/oder Pottasche als den kritischen Komponenten, in bestimmten
Bereichen auch mit geringen optionalen Mengen von Zirkonerde aufgebaut ist. Geringe
Mengen (bis zu insgesamt etwa 3%) der herkömmlichen Spurenbestandteile von keramischen
Rohmaterialien, wie beispielsweise Fe203, TiO2 und CaO, können verkraftet werden.
Die Kieselsäure, die Tonerde und die Talkerde (Magnesia) formen das Cordierit-Kristall;
die Beifügung von Zinkoxid in einem begrenzten Bereich hat eine dramatische Steigerung
der Festigkeit des Produkts zur Folge.
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Diese hohe Festigkeit geht mit geringer Porosität, einer hohen Widerstandsfähigkeit
gegen thermische Schocks und mit guten Brenneigenschaften einher, welche die wirtschaftliche
Herstellung von Ware für die Verwendung bei Ti efkü1il-Of<n-Behäitnissen, Eßges»hirrsn
und für andere Anwendungsfälle möglich machen.
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Im einzelnen hat das erfindungsgemäße keramische Material eine Oxidzusammensetzung
(errechnet von der Rohmasse und ausschließlich jeglicher Glasur), welche
33
- 46 Gew.-% SiO2 37 - 57 Gew.-% Al203 5,5 - 15 Gew.-% MgO 0,4 - 1,7 Gew.-% ZnO 1,0
- 3,0 Gew.-% Na2O + K2O 0 - 5 Gew.-% ZrO2 enthält. Kieselsäure, Tonerde und Magnesia
sind natürlich für die Bildung der Cordierit - Kristalle erforderlich, aber es ist
darauf hinzuweisen, daß ihre Anteile in der Zusammensetzung nicht der Zusammensetzung
von Cordierit an sich entsprechen.
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Besonders wünschenswerte Ergebnisse in bezug auf höchste Festigkeit,
geringe Dehnung und geringe Absorption werden mit Zusammensetzungen erhalten, welche
sich in dem nachstehenden bevorzugten Bereich befinden: Besonders bevorzugt (1-;
Gew.-% Gew.-% SiO2 39 - 40 39,3 Al2O3 45 - 46 45,8 MgO 11 - 12 11,3 ZnO 0,7- 1,0
0,8 Na2O 1,0- 1,4 1,3 K20 0,4- 0,6 0,4 CaO 0,2- 0,4 0,2 Fe2O3 0- 0,5 0,4 2 0- 0,5
0,3 100,0
Besonders Gew.-t bevorzugt (1-2U) Gew.-% Summe von SiO2
+ Al203 + MgO: 95-97,5 % 96,4% CaO, Fe203 und TiO2 sind gewöhnlich als untergeordnete
Bestandteile in der Rohmasse enthalten und nicht besonders erwünscht, obgleich sie
in den angegebenen geringen Mengen keinen ernstlich nachteiligen Einfluß haben.
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Um höchste Festigkeit zu erhalten, sollte der keramische Körper aus
den folgenden Rohmaterialien zusammengesetzt sein: Rohmaterial Bevorzugt Besonders
bevorzugt -Gew.-% Gew.-% (1-2U) Nephelin Syenit 5 - 10 9,7 Steatit Talk 16 - 42
33,4 Kaolin 4 - 32 10,4 Bindeton 10 - 19 10,3 Gebrannte Tonerde 25 - 45 34,0 Zinkoxid
0,7- 1,4 0,8 Bentonit 0,7- 1,5 1,5 100,1 Gesamtkreidegehalt 20 - 43 20,7 Die Zusammensetzung
der angegebenen Rohmaterialien ist aus der nachfolgenden Tabelle ersichtlich:
Zusammensetzung
der Rohmaterialien Material SiO2 Al2O3 MgO ZnO Na2O K2O CaO Fe2O3 TiO2 Summe Nephelin
Syenit 61,0 23,3 9,8 4,6 0,7 99,4 Steatit Talk 61,0 0,5 32,0 0,2 0,5 0,03 94,23
Kaolin (Durchschnitt) 45,26 38,92 0,07 0,10 0,08 0,20 0,48 1,62 86,73 Bindeton 58,1
27,0 0,4 0,1 0,5 0,2 1,1 1,7 89,1 Gebrannte Tonerde 0,08 99,5 0,1 0,04 99,72 Zinkoxid
99,5 99,5 Bentonit 64,32 20,74 2,30 2,59 0,39 0,52 3,49 0,14 99,49
Die
Zusammensetzung des Rohmaterials und die Teilchengröße schwanken unausweichlich
in Abhängigkeit von der jeweiligen Materialquelle, und die angegebenen Analysen
dienen daher nur der Erläuterung, nicht jedoch der Beschränkung. Es ist offensichtlich
vorteilhaft, Steatittalk als Bestandteil der Masse einzusetzen,sund lieber feinere
als gröbere Kaolingrade zu verwenden, um höchste Festigkeit zu erzielen. Aus dem
gleichen Grunde ist die Verwendung von Bindeton und Bentonit mit Kaolin wünschenswert.
Grundsätzlich erscheint zweckmäßig, einen Gesamtkreidegehalt von über 20% einzusetzen
und so konsistent wie möglich mit der Herstellung der gewünschten Oxidzusammensetzung.
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(Die bevorzugteste Oxidzusammensetzung errechnet sich aus den Zusammensetzungen
der oben angegebenen Rohmaterialien. Die tatsächliche Zusammensetzung des hergestellten
Produkts, wie sie sich aus der Analyse ergibt, wird davon infolge experimenteller
Ungenauigkeiten und Brennverlusten geringfügig abweichen).
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Die Rohmaterialien werden vorzugsweise als Schlemme vorbereitet, und
zwar durch Rühren (blunging) unter Verwendung von Wasser und einem anionischen Entflockungsmittel
auf Tonerdebasis im Verhältnis von 10 kg Feststoff / 5 1 Wasser / 77 cm3 Entflockungsmittel.
Nach lOminütigem oder längerem Rühren wird der Schlamm gemahlen, beispielsweise
in einer "Vibro-energy" Kugelmühle, für 20 Minuten.
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Im Anschluß an das Mahlen wird der Schlamm (z. B. mit Entflockungsmittel
und/oder Wasser) auf eine Viskosität zwischen 150 und 350 cp (gemessen mit einer
#4 Zahn Cup) eingestellt. Das Abformen wird gemäß herkömmlicher Keramikpraxis
durchgeführt.
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Die Ware kann in einem Bereich von verschiedenen Schemata erfolgreich
gebrannt werden, und zwar sowohl bei langsamen als auch schnellen Aufheizgeschwindigkeiten.
Beispiele verschiedener Programme, die für die vorliegende Zusammensetzung benutzt
wurden, sind die folgenden: Aufheizgeschw. Temp.spitze Glhzeit in Brennschema OC/Min.
°C der Spitze (min A 1 1280 150 B 1 1330 150 C 1 1100 15 4,2 1100-1330 150 Die resultierende
Ware zeigte die folgenden Eigenschaften: Zerreißmodul Absorp- Therm.Aus- Brenn-Brennschema
N/mm2 tion (%) dehnung schrumpfun x10-@/°C. % A 88,378 0 41,5 9,92 B 129,515 0 35,2
10,30 C 113,337 0 35,2 10,73 (Im vorliegenden Zusammenhang wird der Zerreißmodul
nach dem ASTM-Test C-674-71 "Flexural Properties of Ceramic Whiteware Materials"
bestimmt. Die Absorption wird bestimmt nach dem ASTM-Test C-373-72 "Water Absorption,
flulk Density, Apparent Porosity, and Apparent Specific Gravity of Fired Whiteware
Products". Die thermische Ausdehnung
wird bestimmt nach dem ASTM-Test
C372-76 "Linear Thermal Expansion of Percelain Enamel and Glaze Frits and Fired
Ceramic Whiteware Products by the Dilatometer Method" über den Bereich von 50 bis
450°C., soweit nichts anderes vermerkt ist.) Entgegen bekannten Zusammensetzungen
ist die Ware gewöhnlich nicht selbst-glasierend, dies ist für bestimmte Fälle unerwünscht
und schränkt in jedem Falle ein. Die neue Zusammensetzung kann mit einem Bereich
von Farbglasuren versehen werden, die nicht Li2O erfordern.
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Die beeindruckend( VerE)esscrung, die durch den Einsatz von Zinkoxid
in kleinen aber kritischen Anteilen erzielt wird, zeigt der Vergleich zweier im
übrigen gleichen Zusammensetzungen, von denen die eine erfindungsgemäß Zinkoxid
enthält, die andere jedoch nicht. Die Zusammensetzung 2 ähnelt der oben beschriebenen
Zusammensetzung 1-2U und enthält 0,78 Gew.-% ZnO, während die Komposition 1 dieselbe
wie Komposition 2 ist, aber kein Zinkoxid enthält.
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Oxide Zusammensetzung Zusammensetzung (Rohmasse) 1 (Gew.-%) 2 (Gew.-%)
SiO2 39,62 39,31 Al2O3 46,27 45,91 MgO 11,40 11,31 ZnO - 0,78 Na2O 1,27 1,26 K2O
0,49 0,49 CaO 0,25 0,24 Fe2O3 0,32 0,32 TiO2 0,37 0,37 99,99 99,99
Von
beiden Zusammensetzungen wurden Stäbe in einem Brennofen nach dem oben beschriebenen
Brennschema B gebrannt. Die physikalischen Eigenschaften (im Durchschnitt über mehrere
Proben) waren: 1 2 Mittlerer Zerreißmodul (N/mm2) 79,173 136,779 Absorption (% Trockengewicht)
10,37 0,08 Thermische Ausdehnung x10 7/OC. bei 50-300eC. 31,6 32,8 Diese Versuchsergebnisse
zeigen, daß lediglich durch Hinzufügung eines geringen Prozentsatzes von Zinkoxid
zu der besonderen Ausgangszusammensetzung bei unveränderten Anteilen aller anderen
Komponenten der mittlere Zerreißmodul um mehr als 70% erhöht wurde, während die
Absorption entscheidend von 10,37% auf lediglich 0,08% reduziert wurde; die thermische
Expansion änderte sich lediglich geringfügig.
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Der Bereich von Zusammensetzungen, bei denen der Zusatz von Zinkoxid
die deutliche Eigenschaftsverbesserung bwirkt, ist begrenzt. Der Einbau von Zinkoxid
in bekanate Zusammensetzungen führt nicht zu derartigen Anderungen.
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So zeigte ein Vergleich der Zusammensetzung gemäß der US-PS 3 499
787 mit und ohne Zinkoxid, daß die Absorptionswerte im Vergleich mit den erfindungsgemäßen
Zusammensetzungen sehr schlecht wurden und in einigen Fällen der Zusatz von ZnO
die Absorption sogar erhöhte statt sie zu verringern; darüber hinaus war der Zerreißmodul
irr Vergleich zur vorliegenden Zusammensetzung geringer, in einigen Fällen verringerte
der Einbau von ZnO die Festigkeit. Die Zusammensetzungen gemäß der US-PS 3 967 971
mit
oder ohne ZnO hatten Zerreißmodulwerte, die wesentlich niedriger
als die der erfindungsgemäßen Zusammensetzung waren, obgleich der Einbau von Zinkoxid
einen geringen Festigkeitsanstieg mit sich brachte. Bezüglich der Absorption führte
der Einbau von Zinkoxid bei jener bekannten Zusammensetzung tatsächlich zu höherer
Absorption, entgegen der Wirkung bei den vorliegenden Zusammensetzungen. Darüber
hinaus neigten diese Zusammensetzungen dazu, beim Brennen zu schmelzen oder einzufallen,
woraus sich ergibt, daß solche Zusammensetzungen beim Brennen eine Unterstützung
wie die in einem Muffeofen benötigen, was einen ernsten wirtschaftlichen Nachteil
bedeutet.
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Andererseits zeigen die obigen Angaben, daß der Einsatz von Zinkoxid
in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zu einem Körper führt, der in einem Bereich
von Brennschemata stärker sintert, und dessen Zerreißmodul höher als der im Stand
der Technik bekannter Zusammensetzungen sowie viel höher als dieselbe Zusammensetzung
ohne Zinkoxid ist.
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Bedeutsam erscheint, daß die durch den Einsatz von Zinkoxid erzielten
Verbesserungen nicht erhalten werden, wenn andere RO-Oxide statt ZnO verwendet werden.
Dies demonstriert der nachstehende Vergleich, bei dem die Zusammensetzung 1-2F 0,78%
ZnO entsprechend 0,67 mol% gemäß der vorliegenden Erfindung enthält, während bei
der Zusammensetzung 1-2L das ZnO durch 0,68 mol% BaO ersetzt ist, bei der Zusammensetzung
1-2N das ZnO durch 0,68 mol% SrO ersetzt ist, bei der Zusammensetzung 1-2P das ZnO
durch zusätzliche 0,67 mol% CaO ersetzt ist, und in der Zusammensetzung 1-2R das
ZnO durch 0,67 mol% ZrO2 ersetzt ist, wobei in jedem Falle sämtliche anderen Bestandteile
proportional eingestellt wurden:
1-2F 1-2L 1-2N 1-2P 1-2R Gew.-%
Gew.-% Gew.-% Gew.-% Gew.-% SiO2 39,36 39,09 39,28 39,46 39,57 Al2O3 46,00 45,68
45,60 46,11 45,54 MgO 11,27 11,19 11,25 11,30 11,16 ZnO 0,78 - - - -CaO 0,21 0,20
0,21 0,75 0,20 BaO - 1,47 - - -SrO - - 1,00 - -ZrO2 - - - - 1,17 Na2O 1,20 1,19
1,19 1,20 1,18 K2O 0,48 0,48 0,48 0,48 0,48 Fe2O3 0,34 0,34 0,34 0,34 0,34 TiO 2
Zerreißmodul (Nimm2) 129,74 35,23 50,61 64,91 44,46 Absorption % 0,05 19,87 10,81
5,68 9,32 Thermische Ausdehnung x10- /°C. 34,8 35,5 34,0 32,0 33,2
Daraus
wird deutlich, daß die anderen RO-Oxide in ihrem Einfluß auf den Zerreißmodul und
die Absorption dem ZnO nicht gleichwertig sind, und daß sie zu Qualitäten führen,
die in beiden Punkten wesentlich schlechter sind.
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Der Prozentbereich des ZnO-Gehalts, in welchem die Verbesserung sich
zeigt, ist klein und begrenzt. Dies kann dem nachstehenden Vergleich von Zusammensetzungen
entnommen werden, in denen der ZnO-Gehalt stufenweise innerhalb des Bereichs von
0,2 bis 3 % erhöht wurde: ZnO, % Zerreißmodul(N/mm2) Absorption, % 0,20 60,93 0,42
0,49 84,46 0,02 0,78 129,74 0,05 1,25 122,04 0 3,0 86,87 0 selbst-glasierend; klebt
an Brennofensteinen Grundsätzlich ergibt sich daraus, daß mit steigendem Zinkoxid-Gehalt
der Zerreißmodul bis zu einem Spitzenwert zunimmt und dann wieder abnimmt, während
die Absorption auf Null abnimmt und gering bleibt, aber sich eine selbstglasierende
Oberfläche ausbildet und bei hohen Zinkgehalten das Material dazu neigt, an den
Brennofensteinen zu haften.
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Im Hinblick auf dieses Verhalten ist anzunehmen, daß das Zinkoxid
mit der glasigen Phase des Nephelin Syenit zusammenwirkt und durch Verringerung
der Viskosität eine Flußmittelfunktion übernimmt. Die geringere Viskosität ermöglicht
eine größere inter-granulare Verschiebung und stabilisiert vermutlich die Glasphase
gegen Entsinterung.
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Im Ergebnis wird eine durchgehende glasige Matrix um den Cordierit
sowie die anderen Kristallarten gebildet. Dies führt zu den gewünschten Eigenschaften
hoher Festigkeit und geringer Absorption.
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Die Tabelle I zeigt weitere verwendbare Beispiele von Zusammensetzungen
gemäß der Erfindung, die angefertigt und geprüft wurden. Die Schemata, bei denen
sie gebrannt wurden, sowie die Eigenschaften der resultierenden Keramiken sind in
Tabelle II angegeben.
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In Tabelle I ist zu erkennen, daß die Summe der wesentlichen Bestandteile
mindestens 97% des Ganzen beträgt.
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Dies ist erwünscht, weil die gesamten Anteile der übrigen Bestandteile,
wenn sie klein sind, nur eine kleine Menge an Glasphase bilden können. In diesem
Zusammenhang ist zu bemerken, daß die Gesamtmenge an Alkali (Na2O + K20) größer
als etwa 1,0 und geringer als etwa 3,0 beträgt; bei geringeren Anteilen nimmt die
Absorption in unerwünschter Weise zu, während bei höheren Anteilen die Ausdehnung
zunimmt und die Ware zunehmend zum Verformen beim Brennen neigt.
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Zusammen Tabelle I setzung 1-2D 1-2AR 1-2BF 1-2BM 1-2BN 1-2BQ 1-2BR
1-2CA 1-2CC 1-2CD 1-2CE 1-2CG 1-2CJ Oxid: SiO2 39,1 36,2 39,3 42,3 42,2 36,4 36,5
36,4 33,6 33,7 44,9 45,1 37,4 Al2O3 45,7 51,6 45,8 40,1 42,9 51,6 48,8 54,4 54,6
51,8 42,7 37,1 43,5 MgO 11,2 8,4 11,4 14,2 11,3 8,4 11,4 5,6 8,5 11,4 8,4 14,2 10,8
ZnO 1,5 1,5 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 Na2O 1,2 0,8 1,3 1,3 1,3
1,3 1,3 1,3 1,3 1,2 1,3 1,3 1,3 K2O 0,5 0,4 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5
0,5 0,5 CaO 0,2 0,2 0,3 0,3 0,3 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,3 0,3 0,2 Fe2O3 0,3 0,5 0,4
0,4 0,4 0,4 0,3 0,3 0,3 0,3 0,4 0,4 0,3 TiO2 0,4 0,5 0,3 0,3 0,5 0,4 0,3 0,7 0,3
0,1 0,8 0,4 0,2 ZrO2 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 5,0 100,1 100,1 100,1 100,2 100,2 100,0
100,1 100,2 100,1 100,0 100,1 100,1 100,0
Tabelle II
| Zerreißmodul (N/mm2) |
| Zusammen- Brenn- ein Brand ein Brand zwei Brände zwei Brände
Absorp- Thermische |
| setzung schema unglasiert glasiert unglasiert glasiert tion,
% Ausdehnung |
| (Schema F, (Schema G) (Schema H) (Schema I) x10-7/°C. |
| soweit nicht |
| anders vermerkt) |
1-2D D 132,14 0 35,5 E 101,12 0,18 1-2AR F,G,H,I 83,43 104,80 0,16 34,75 1-2BF F,G,H,I
144,10 154,44 108,94 114,45 1-2BM F,G,H,I 104,80 115,14 102,04 84,81 0,15* 35,3**
0,14** 1-2BN F,G,H,I 110,32 117,21 99,29 82,74 0,14* 34,3* 0,57** 1-2BQ F,G,H,I
123,42 134,44 86,19 95,15 0,03* 38,1* 0,32** 1-2BR F,G,H,I 120,66 139,96 104,80
115,83 0,09* 31,8** 0,07** 1-2CA F,G,H,I 75,15 77,91 84,81 120,66 1,40* 37,4** 0,08**
1-2CC F,G,H,I 126,86 133,07 106,87 133,76 0,13* 41,0* 0,14** 1-2CD F,G,H,I 91,70
91,70 82,74 87,56 6,74* 29,0** 7,62** 1-2CE F,G,H,I 96,53 106,87 94,46 73,77 0,01*
30,8** 0,03** 1-2CG F,G,H,I 90,32 84,81 78,60 77,91 0,04* 32,8 0,49** 1-2CJ F,G,H,I
109,63 127,55 103,42 111,70 0,02* 0,03** * gebrannt nach Schema F ** gebrannt nach
Schema H
Brennschematen D. 1.0°C/min. bis 1330°C; glühen 6 h bei
1330°C; natürliches Abkühlen E. 1.0°C/min. bis 1100°C; 15 min. warten; 5,6°C/min.
bis 1330°C, glühen 12 h bei 1330°C F. 2°C/min. bis 1000°C; 15 min. warten; 1°C/min.
bis 1330°C; 2-1/2 h, glühen bei 1330°C; natürliches Abkühlen (Glanzzyklus) G. Glasur
auf Rohware vor dem Brennen auftragen, nach Schema F brennen.
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H. Doppelbrand. Erster Brand: 2°C/min. bis 1150°C; 1 h warten, kühlen
bei 6°C/min. (Bisque-Zyklus) Zweiter Brand nach Schema F.
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I. Wie H., jedoch Glasur auf Bisque-Ware zwischen erstem und zweitem
Brand auftragen.
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Die Tabelle II gibt bestimmte Eigenschaften an, wie sie an der Keramik
nach der Glasur gemessen wurden. Wie bereits erwähnt steht eine der Vorteile dieser
Keramik darin, daß sie ohne Bildung einer opaken (lichtundurchlässigen) Oberfläche
glasiert werden kann.
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Beispielsweise bildet die nachstehende bevorzugte Glasur Cordierit-Kristalle,
aber ergibt eine glänzende Oberfläche, die entweder transparent oder (mit Pigmentzusatz)
opak sein kann, und die zum geringen Ausdehnungskoeffizienten der bevorzugten keramischen
Zusammensetzung (1-2U) paßt: SiO2 71,0 Al2°3 15,3 MgO 6,8 ZnO 1,1 Na2O 0,8 K2O 0,2
CaO 0,5 2 3,7 ZrO2 0,3 Fe2O3 0,3 Diese Glasur kann beispielsweise durch Sprühen
aufgetragen werden, und zwar auf grüne Ware oder "Bisque"-Ware, die gemäß Schema
H als Bisque-Zyklus gebrannt wurde. Vorzugsweise wird die Glasur durch einen zweiten
Brand entbehandelt, beispielsweise im Glanzzyklus, Schema F. (Diese Glasur ist bei
den in Tabelle II erwähnten glasierten Proben eingesetzt worden).