Brennhilfsmittel
Brennhilfsmittel in der Porzellanherstellung
Unter Brennhilfen in der Porzellanherstellung versteht man feuerfestes Ofenzubehör, das in den Brennvorgängen des Porzellans als Trägerplatten, Stützen, Kassetten, Brennregalen u.a. eingesetzt wird. Material und Stärke der Brennhilfen spielen eine wesentliche Rolle bei den Herstellungskosten. Denn je höher der Anteil an Brennhilfen im Verhältnis zum Porzellan, desto teurer ist der Brennvorgang durch Raumverlust. Moderne, flache und dünne Trägersysteme können so als Brennhilfen nicht nur Herstellungskosten einsparen, sondern auch durch Einsparung von Energie und Emissionssenkung einen Beitrag zum Umweltschutz leisten.
Nachfolgend beschreiben wir die bekanntesten Materialien der Brennhilfmittel in der Porzellanherstellung.
Cordierit-Ofenplatten
Cordierit, veraltet auch als Dichroit oder Iolith bekannt, ist ein eher selten vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der „Silikate und Germanate“. Es kristallisiert im orthorhombischen Kristallsystem mit der idealisierten chemischen Zusammensetzung Mg2Al3[AlSi5O18][1] und ist damit chemisch gesehen ein Magnesium-Aluminium-Silikat. Die Strunz'sche Klassifikation der Minerale ordnet den Cordierit den Ringsilikaten zu, seiner Struktur nach ist Cordierit jedoch ein Gerüstsilikat.
Cordierit ist das Magnesium-Analogon zu Sekaninait (Fe2Al3[AlSi5O18]) und bildet mit diesem eine lückenlose Mischkristallreihe. Daher wird für Cordierit oft auch die Mischformel (Mg,Fe)2Al3[AlSi5O18][2] angegeben, wobei sich die in den runden Klammern angegebenen Elemente Magnesium und Eisen in der Formel jeweils gegenseitig vertreten (Substitution, Diadochie) können, jedoch immer im selben Mengenverhältnis zu den anderen Bestandteilen des Minerals stehen.
In der Natur entwickelt Cordierit nur selten gut ausgebildete, kurz- bis langprismatische Kristalle. Meist findet er sich in Form körniger bis massiger Aggregate. Es wurden jedoch schon Kristalle von bis zu einem halben Meter Länge gefunden.[7] Unverletzte Kristallflächen weisen einen glasähnlichen Glanz auf, Bruchflächen glänzen dagegen eher fettähnlich.
Die vorherrschende Farbe des Cordierits ist Tiefblau bis Blauviolett, selten tritt er aber auch in grünlicher, gelblichbrauner, grauer oder hellblauer Farbe auf. Selbst farblose Cordierite sind bekannt. Mit einer Mohshärte von 7 bis 7,5 gehört Cordierit zu den harten Mineralen, die wie das Referenzmineral Quarz (7) in der Lage sind, Glas zu ritzen. I.d.R. sind Ofenplatten aus Cordierit für das Brennen bis 1.300 °C geeignet.
Cordierit-Mullit-Ofenplatten
Hierbei handelt es sich um eine Cordierit-Mullit-Verbindung, die eine Temperaturbeständigkeit bis zu 1.320 °C erreicht.
Korund-Mullit-Ofenplatten
Korund ist eines der wichtigsten Industrieminerale und findet aufgrund seiner hohen chemischen und Temperaturbeständigkeit sowie seiner hohen Härte und Abriebfestigkeit ein breites Anwendungsgebiet. Korund ist ein relativ häufig vorkommendes Mineral aus der Mineralklasse der Oxide und Hydroxide. Er kristallisiert im trigonalen Kristallsystem mit der chemischen Zusammensetzung Al2O3 und ist damit chemisch gesehen Aluminiumoxid. Korund stellt das Referenzmineral für die Mohshärte 9 auf der bis 10 (Diamant) reichenden Skala nach Friedrich Mohs dar. Er entwickelt meist lange, prismatische oder säulen- bis tonnenförmige Kristalle, aber auch körnige Aggregate, die je nach Verunreinigung verschiedene Farben aufweisen können. In chemisch reiner Form ist Korund farblos. Bekannte Varietäten mit gleicher Zusammensetzung und Kristallstruktur sind der Rubin (rot durch Spuren von Chrom) und der Saphir (verschiedene Farben, u. a. blau durch Eisen oder hellrot durch Titan).
Die Oberflächen der durchscheinenden bis durchsichtigen Kristalle weisen einen glas- bis diamantartigen, oft etwas fettigen Glanz auf. Korund besitzt keine Spaltbarkeit, aber sehr vollkommene Absonderungen nach den Zwillingsflächen, die einen perlmuttartigen Glanz aufweisen. Aufgrund seiner Sprödigkeit bricht er wie Glas oder Quarz, wobei die Bruchflächen muschelig bis splitterig ausgebildet sind. Die größten bisher bekannten Korundkristalle erreichten eine Länge von etwa einem Meter und ein Gewicht von bis zu 152 kg.
Ofen-Brennhilfsmittel aus Korund-Mullit können für Brenntemperaturen bis zu 1.650 °C eingesetzt werden.
Siliciumcarbid
Siliciumcarbid ist eine zur Gruppe der Carbide gehörende chemische Verbindung aus Silicium und Kohlenstoff. Die chemische Formel ist SiC. Siliziumkarbid-Produkte sind hochwertige feuerfeste Materialien mit den Vorteilen der feinen Wärmeleitfähigkeit, hoher thermischer Schockstabilität, hoher Belastbarkeit und sehr guter Verschleißfestigkeit. SIC-Ofenplatten, bzw. rekristallisiertes Siliziumkarbid (R-SiC) benötigen i.d.R. kein Trennmittel, und von hochwertigen Ausführungen lassen sich Glasurreste leicht ablösen.
Ofen-Brennhilfsmittel aus hochwertigem Siliciumcarbid können für Brenntemperaturen bis zu 1.600 °C eingesetzt werden.
Trennmittel
Als Trennmittel bezeichnet man ein sandhaltiges Pulver aus kalzinierter Tonerde und Dextrin, das als Trennmittel zum Schutz von Cordierit-Ofenplatten dient. Es wird auf der Ofenplatte als Schutzschicht verteilt und saugt ablaufende Glasurtropfen auf, ohne die Ofenplatte zu beschädigen.