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Porosität

Porosität

 

Wenn wir einen Teller begutachten...

 

Porzellanteller zerbrochen

 

Machen wir ihn kaputt! Dabei arbeiten wir - je nach Aufgabenstellung, Bedarf und Ziel unserer Untersuchung - zusammen mit 

 

  •     dem TUEV 
  •     SGS
  •     dem Fraunhofer Institut
  •     der Universität Koblenz
  •     dem Hauptzollamt Hannover
  •     u.a.

 

Ohne fachliche Hilfe, labortechnische Untersuchung oder qualifizierte, chemische Analysen können wir nicht das leisten, was wir leisten und das sicherstellen, was wir versprechen! Wenn wir etwas behaupten, haben wir recherchiert!  

 

Glasur-Mikroskop

Bild: Teller flach 31 cm, Alumina Porzellan in der Vorstufe zur Entwicklung des High Alumina Porzellan, 200-fache Laboruntersuchung der Oberflächenstruktur. Mit Dank und Copyright and das Fraunhofer Institut Würzburg im April 2014. 

 


 

Porosität keramischer Massen

 

Unter Poren sind die Hohlräume zu verstehen, die sich im Material zwischen den einzelnen Komponenten befinden. Die Gesamtheit der Hohlräume wird als Porenraume (Porenvolumen) bezeichnet. Als absolute Porosität (Gesamtporosität) wird das Verhältnis von Porenvolumen zum Gesamtvolumen durch den Porositätsfaktor erfasst. Das Porenvolumen hängt von einigen Faktoren ab, wie der Kornverteilung (s. Kornsummenkurven), der Lagerungsdichte der einzelnen Körner und der Konform (Oberfläche) sowie der Ungleichförmigkeit des Korngemisches. Je verteilter und ungleichmäßiger das Korngemisch, je dichter die Lagerung und je regelmäßiger die Oberfläche, desto geringer ist die Porosität. Sie wird im Labor mittels Wägung eines wassergesättigten und des getrockneten Probenkörpers ermittelt. Nicht das gesamte Porenvolumen ist für die Wasserbewegung nutzbar. Der Teil des Wassers, der am Korn haftet und sich nicht bewegt, wird als Haftwasser bezeichnet. Mit abnehmender Korngröße nimmt der Haftwasseranteil in den Poren deutlich zu, so dass das nutzbare oder effektive Porenvolumen für feinen Schluff/Ton unter 5 % liegt. 

In der Regel besitzen die Werkstoffe der technischen Keramik keine offene Porosität und sind somit gas dicht. Bei einigen Werkstoffen ist die Porosität jedoch gewünscht, da dadurch z. B. thermische Belastungen besser beherrschbar sind oder große Oberflächen benötigt werden. Durch Rohstoffauswahl, den Herstellungsprozess und ggf. Zuschlagsstoffe kann die Porosität gezielt erzeugt werden. Damit sind geschlossene und offene Poren in unterschiedlichen Größen von einigen mm bis zu einigen µm möglich. Prüfverfahren zur Bestimmung der Porosität sind in DIN EN 623-2 festgelegt. 

Die Kenngrößen keramischer Werkstoffe für die Festigkeit [MPa]¹² streuen statistisch in Abhängigkeit von der Werkstoffzusammensetzung, der Korngröße der Ausgangs- und Zusatzmaterialien, den Fertigungsbedingungen und dem Herstellungsverfahren. Nach dem so genannten weakest-link-Modell entscheiden die hierdurch bedingte Defektverteilung und der so genannte kritische Defekt (Fehlstelle) über die Zuverlässigkeit des Bauteils. Deshalb ist die Streuung zwischen verschiedenen Chargen größer als diejenige innerhalb einzelner Chargen. 

 

Wir messen bei unserer Qualitätsbestimmung die Porosität von Porzellan anhand der Wasseraufnahme mit einer Fläche von 1 qcm und 1 ml Wasser auf der unglasierten Scherbe nach dem Hartbrand. Diese Methode reicht aus, den Normungen der keramischen Industrie zu entsprechen und die Ware zu beurteilen. Die Menge des von der Scherbe absorbierten Wassers bestimmt den Grad der Porosität. Um die Bestimmung möglichst genau zu halten, arbeiten wir nach der Gewichtsmethode über eine Skalierung nach Milligramm - zu bestimmen vor und nach der Flüssigkeitsaufnahme.  

 

Porosität ist ein wichtiges Kriterium für die Beurteilung von Qualität, Langlebigkeit und Einsatzbereich der Ware. Als Faustformel gilt: Je besser der Rohstoff und je höher die Brenntemperatur, desto geringer fällt die Porosität der Ware aus! 

Es ist bekannt, dass "Porzellan" von Land zu Land und von Hersteller zu Hersteller erheblich voneinander abweicht. Die Zusammensetzungen der Scherbe (Rohmaterial) ist oftmals kaum nachvollziehbar, Ersatz- und Pigmentstoffe erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. Vielerorts werden neuartige Mineralien und Komplementärstoffe eingesetzt, die dem Porzellan alle möglichen, neuen Eigenschaften verleihen sollen. Im Besonderen sind dies 

 

- höhere Bruchfestigkeit

- klarere Farben

- leichteres Gewicht

- höhere Dichtigkeit 

 

 

Porosität von Keramik

 

 

Bei der Bewertung der Qualitäten für unsere Kollektion findet die Porosität einen wichtigen Baustein für die Beurteilung von Porzellan und keramischen Erzeugnissen. Wir messen nach folgenden Kriterien:      

   

                                     

Bezeichnung der Ware                                                Porosität                            Max. Brenntemperatur

 

Bone China                                                                von 0,005 bis 0,001              1380 -1450° C
 

Hartporzellan/Hotelporzellan                                        von 0,009 bis 0,005              1290 - 1450° C

 

High Alumina Porzellan                                                von 0,009 bis 0,005              1400 - 1450° C

 

Alumina Porzellan                                                             von 0,011 bis 0,015                1240 - 1280° C

 

Stoneware/Hartkeramik                                               von 0,500 bis 2,90                1220 - 1280° C
 

New Bone China/Durable Porcelain                               von 0,800 bis 6,90                1220 -1250° C
 

Keramik/Steinzeug                                                      von 1,200 bis 9,90                 1100 -1220° C
 

Steingut/Terrakotta/Earthenware                                  von 2,000 bis 13,00               800 - 1000° C 

 

 

 

Aufgrund der spezifischen Dichte und der geringen Porosität verdankt Porzellan seine besonderen Verwendungseigenschaften als Wärmespeicher. Weder Hartglasgeschirr, noch Metall können vortemperierte Wärme so lange in sich speichern, wie Porzellan. Das macht es für das Servieren von warmen Speisen besonders geeignet. Die Porosität keramischer Qualitäten ist abhängig von den Rohstoffen und deren Brenntemperatur.