Glossar

Sie sollen nicht umständlich nach dem Selbstverständlichem suchen müssen. Die wichtigsten Fachbegriffe der Keramikbranche – hier erklären wir sie.

A

Abrieb

Als Abrieb (auch Abrasion oder Verschleiß genannt) bezeichnet man den während des Gebrauchs oder beim Transport entstandenen Materialverlust (dargestellt als Dicken- oder Volumenverlust) an der Oberfläche von keramischen Werkstoffen. Ursache des Abriebs ist eine mechanische Beanspruchung (zum Beispiel Reibung). Abrieb entsteht u.a. auch am Auskleidungsmaterial von Trommelmühlen oder anderen Mahlaggregaten.

Bei keramischen Fliesen entsteht Abrieb durch die Wirkung von kleinen harten Partikeln (Sandkörner, Metall- und Glassplitter), die an der Oberfläche der Fliesen eine reibende Wirkung erzeugen. Je nach Oberflächenhärte unterscheidet man bei Fliesen und Platten 5 Abriebklassen (siehe DIN EN 14411). Zur Bestimmung der Abriebklassen dient die Bestimmung des Widerstandes glasierter Fliesen und Platten gegen Oberflächenverschleiß nach DIN EN ISO 10545-7.

In der Feuerfestindustrie verwendet man eher den Begriff Verschleiß, der den fortschreitenden Materialverlust aus der Oberfläche charakterisiert, der durch mechanische Ursachen hervorgerufen wird. d.h., durch Kontakt und Relativbewegung eines festen, flüssigen oder gasförmigen Gegenkörpers. Dabei kommt vorwiegend die Verschleißprüfung nach Böhme (siehe DIN 52108) zur Anwendung bei Dachziegeln, Klinkern, Vor- und Hintermauerziegeln, Pflasterziegeln und Pflasterklinkern und bei Feuerfestmaterial.

Accupyc

Accupyc ist der Name eines Messgerätes der Firma Micromeritics Instrument Corporation (USA) zur exakten Bestimmung des Volumens von Pulvern, Festkörpern oder Flüssigkeiten. Aus dem Quotient von Probenmasse und dem ermittelten Volumen wird die Reindichte berechnet. Das Messgerät Accupyc arbeitet nach dem Prinzip der Gasverdrängung.

Die Probe wird in einen gasdichten Behälter mit bekanntem Volumen gegeben. In einem anderen gasdichten Behälter mit bekanntem Volumen befindet sich das Messgas (Helium) unter einem bekannten Druck. Nach Öffnung eines Ventils zwischen beiden Behältern strömt das Gas in den Raum mit der Probe. Aus der Druckdifferenz vor und nach dem Gaseintritt kann unter Beachtung der Gastemperatur das Volumen der Probe berechnet werden. Die Bestimmung der Reindichte setzt voraus, dass die Partikel der Probe keine Poren enthalten, deshalb muss das Material zuvor sehr fein zerkleinert werden (< 63 mm).). Das Gerät arbeitet weitgehend automatisiert, ein Messvorgang dauert weniger als 3 Minuten.

Anmachwasserbedarf

Der Anmachwasserbedarf eines Kaolins, Tons oder einer keramischen Masse ist der Wassergehalt, bei dem sich der plastische oder bildsame Zustand einstellt. In dem Zustand der Plastizität oder Bildsamkeit ist der Rohstoff bzw. die Arbeitsmasse plastisch verformbar, z.B. durch Freidrehen, Maschinendrehen, Strangformgebung bzw. Extrusion. Man kann den Anmachwasserbedarf durch den sog. Pfefferkorn-Versuch ermitteln. Mitunter ist es üblich, den Wassergehalt bei einem festgelegten Pfefferkorn-Deformationsverhältnis als Anmachwasserbedarf zu definieren. Beispielsweise eignet sich eine Porzellanmasse mit einem Pfefferkorn-Deformationsverhältnis von 2,5 gut zum Überdrehen auf Rollermaschinen, der zugehörige Wassergehalt ist demnach der für diese Technologie notwendige Anmachwasserbedarf.

Der Anmachwassergehalt hängt stark von den Rohstoffeigenschaften ab, insbesondere vom Anteil und der Art der Tonmineralien. Er liegt zwischen 15 % und 35 %, bezogen auf das Nassgewicht.

Anschliffpräparation

Die Anschliffpräparation dient zur Sichtbarmachung der Mikrostruktur von Werkstoffen verschiedenster Art. Die Proben werden zunächst formatisiert (Brechen oder Sägen) und wahlweise mit speziellen organischen Einbettmitteln (Harze) in Schliffringen fixiert, Mit Hilfe eines manuellen oder maschinellen Schleifprozesses  - abgestimmt auf den Werkstoff - erfolgt mit Schleifmitteln wie SiC, Korund oder Diamant (als loses Korn) oder Schleifkörpern (als gebundenes Korn) unter Verwendung immer feinerer Körnungen die Anschliffherstellung. Die Präparation endet mit einer Politur des Schliffes auf speziellen Poliertüchern unter Verwendung von Poliermitteln (z.b. Diamantsuspensionen oder Suspensionen die Aluminiumoxid oder Siliziumdioxid enthalten u.a.m.).

Bei keramischen Proben schließt sich noch ein Ätzprozess an, um Phasen im Werkstoff besser sichtbar zu machen. Dieses Ätzen kann chemisch (unter Verwendung bestimmter Säuren und Laugen) aber auch thermisch (bei Temperaturen von ca. 100 150 °C unterhalb der für den Werkstoff typischen Sintertemperatur) erfolgen.

Die weitere Untersuchung erfolgt dann mikroskopisch unter dem Lichtmikroskop oder mittels Rasterelektronenmikroskop. So z.B. kann unter Verwendung rasterelektronen-mikroskopischer Aufnahmen die mittlere Körngröße nach DIN EN 623-3 (Bestimmung der mittleren Schnittlinienlänge) in Keramiken ermittelt werden.

Atomabsorptionsspektroskopie

In der Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) wird die Schwächung (Absorption) einer Strahlung durch Wechselwirkung mit freien Atomen gemessen. Anhand einer Referenzmessung ohne Probe kann ein Differenzspektrum aufgenommen werden aus dem Aussagen über die in der Probe enthaltenen Elemente gewonnen werden können.


Die Analyse ist nur an Lösungen von Elementen möglich. Die AAS ist damit prädestiniert für Analysen an Wässern und Eluaten. Für Analysen an Feststoffen ist ein vorheriger Aufschluss notwendig.
Vom Keramikinstitut wird die AAS nur für die Analyse von Hg angewandt, alle anderen Analysen, die früher mit der AAS durchgeführt wurden, werden heute mittels ICP durchgeführt.

Auslaufzeit

Als Kennzahl der Viskosität dünnflüssiger Schlicker hat sich die Auslaufzeit in Sekunden bewährt. Sie wird mit der Stopuhr und Auslaufbechern verschiedener Bau­ar­ten (z.B. nach Lehmann, Keyl oder Ford) gemäß nationaler und internationaler Normen ermittelt. Die unter diesen Bechern platzierten Messgefäße erfassen ein bestimmtes Volumen an Schlicker, das durch eine Düse aus dem Auslaufbecher ausfließt. Die Wiederhol­bar­keit solcher Messungen ist abhängig von:

– der Maßhaltigkeit des Messgefäßes

– einer konstanten Temperatur während der Messungen

– dem Fließverhalten des Schlickers

Für hochviskose Schlicker, die nicht zügig durch die Auslaufdüse fließen, sollte ein Torsionsviskosimeter nach Gallenkamp, ein Rotationsviskosimeter oder ein ähnli­ches Gerät benutzt werden.

Ausschmelzung

Als Ausschmelzung bezeichnet man fleckenhafte auf der keramischen Oberfläche bzw. im Scherben selbst verteilte glasig ausgeschmolzene Partikel / Körnchen. Diese können ihre Ursache zum Beispiel in Pyrit / Schwefelkies haben, welches im keramischen Rohmaterial enthalten ist. Derartige Ausschmelzungen sind oft von brauner bis blauschwarzer Farbe. Desweitern kann Gipsabrieb zu meist gelbgrün gefärbten Ausschmelzungen führen. Auch gröbere Feldspatkörner können Ausschmelzungen hervorrufen (weiß). Um die Ursachen von Ausschmelzungen zu erkennen, kommen Untersuchungen mit dem Rasterelektronenmikroskop, der Röntgenspektroskopie (XRF) und der Röntgendiffrakrometrie (XRD) in Frage.

Autoklav

Ein Autoklav ist ein dampf- und gasdicht verschließbares Gefäß, bei dem sich der Betriebsdruck infolge des Verhaltens des Füllmediums bei Erwärmung einstellt. Er wird für die thermische Behandlung von Materialien im Überdruckbereich eingesetzt und arbeitet im Chargenbetrieb. Die Dampferzeugung basiert meist auf Verwendung von Wasser. Für die Autoklavbehandlung im Labormaßstab verwendet man Autoklaven mit einem Volumen von wenigen Millilitern bis hin zu mehreren Litern.

In der keramischen Industrie werden Autoklaven für die Prüfung von z.B. Fliesen und Platten sowie Dachziegeln auf Glasurrissbeständigkeit eingesetzt. Der Autoklavprozess simuliert in diesem Fall die Quellung des Scherbens infolge der Feuchtedehnung. Die Bestimmung der Feuchtedehnung erfolgt durch anschließende Messung am Dilatometer.

Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Fuchsindruckprüfung von Porzellan. Der im Keramikinstitut vorhandene Autoklav DN 500 hat ein Volumen von 110 l und eine maximale Prüftemperatur von 250 °C / 45 bar.

B

Baroid

Ein Baroid ist eine kleine pneumatische Filterpresse für den Einsatz im Labor, um das Filtrationsverhalten von Gießschlicker oder anderen Suspensionen zu charakterisieren. Es besteht aus einem verschraubbaren Duckbehälter mit einem Filter aus Filter­papier oder Polymethylmethacrylat, mit einer Einlassöffnung für die den Filtrations­druck ausübende Druckluft und einer Auslassöffnung für das Filtrat.

Gemessen werden kann bei konstantem Druck (meist 7 bar), die Menge des Filtrats über eine bestimmte Zeit oder die für eine bestimmte Filtratmenge benötigte Zeit. In Ausnahmefällen wird auch die Menge oder die Höhe des Filterkuchens gemessen.

In jedem Fall handelt es sich hier um vergleichende Messungen. Die Ergebnisse können daher nicht auf größere Filterpressen übertragen werden.

 

Eine zweite Einsatzmöglichkeit des Baroids ist die Herstellung von Eluaten im Labor.

Berieselungsmethode

Die Berieselungsmethode beschreibt das Abriebverhalten keramischer, insbesondere glasierter, Oberflächen über die Ermittlung des Masseverlustes infolge des entstehenden Abriebs. Voraussetzung sind Prüfkörper mit weitgehend planer Oberfläche. Eine definierte Korundkörnung wird aus definierter Höhe auf die Oberfläche eines Prüfkörpers  (im Winkel von 45°)  aufgerieselt. Der Masseverlust steht in direkter Korrelation zur Härte der Glasur.

Die Berieselungsmethode wird zur Quantifizierung der Glasurabriebbeständigkeit eingesetzt. Sie ist ein vergleichendes Prüfverfahren. Die Ergebnisse dieser Methode erlauben keine Klassifizierung, die einer Norm entspricht.

Biegefestigkeit

Bei der Biegefestigkeit handelt es sich um die mechanische Biegefestigkeit eines getrockneten (Trockenbiegefestigkeit) oder gebrannten bzw. gesinterten (Brennbiegefestigkeit) keramischen Werkstoffes. Die Bestimmung der Biegefestigkeit erfolgt üblicherweise an Stäben mit bekanntem Querschnitt, wobei die Stäbe z.B. durch Gießen in Gipsformen, Einschlagen einer plastischen Masse in Gips- oder Stahlformen oder durch Extrudieren mittels Vakuumstrangpresse hergestellt werden. Die getrockneten oder getrockneten und gesinterten Stäbe werden auf Stahlrollen oder andere entsprechende Lager gelegt und mittig mit einer zunehmenden Last bis zum Bruch beaufschlagt. Die maximale Kraft (Bruchkraft) wird in geeigneter Weise erfasst. Aus dieser Bruchkraft wird unter Berücksichtigung des Auflageabstandes das Biegemoment an der Stelle des Lasteintrages berechnet, dieses wiederum durch das Widerstandsmoment des Keramikstabes dividiert, woraus sich die Biegefestigkeit ergibt. Das Widerstandsmoment ist abhängig vom Querschnitt des Prüfkörpers, vorzugsweise ist der Querschnitt der Prüfkörper rechteckig, trapezförmig oder kreisrund. Bei silikatkeramischen Werkstoffen erfolgt die Aufbringung der Last meist über einen Stempel (Dreipunktbiegeprüfung), in der Hochleistungs-Keramik bzw. Technischen Keramik bevorzugt man eine Belastung durch 2 Stempel (Vierpunktbiegeprüfung). Die SI-Maßeinheit der Biegefestigkeit ist MPa bzw. N/mm2.

Biegetragfähigkeit

Die Biegetragfähigkeit bezeichnet die Fähigkeit eines auf zwei einfachen Auflagern auf Biegung beanspruchten Produktes, eine zentrische Belastung auszuhalten. Die Biegetragfähigkeit ist eine Modell – bzw. formabhängige mechanische Eigenschaft. Sie wird u.a. an Dachziegeln als auch an Dachsteinen ermittelt. Die Ermittlung der Biegetragfähigkeit von Dachziegeln wird in DIN EN 538 definiert. Für Dachsteine gilt DIN EN 490.

Bigot-Kurve

Die Bigot-Kurve ist die grafische Darstellung des Masseverlustes eines keramischen Formlings beim Trocknungsprozeß in Abhängigkeit von der linearen Schwindung. Die Aufnahme der Bigot-Kurve setzt demzufolge voraus, dass man an einem stabilen Formkörper während der Trocknung gleichzeitig die Masseänderung und die Längenänderung misst und aufzeichnet. Zu Beginn der Trocknung verläuft die Schwindung meist proportional dem Masseverlust, beim weiteren Trocknungsfortschritt ändert sich ab einem bestimmten Feuchtegehalt die Abmessung des Formlings nicht mehr. Damit ist das Schwindungsende erreicht und damit die Gefahr von Deformation und Rissbildung geringer geworden. Ab diesem Trocknungsabschnitt kann der Trocknungsvorgang intensiviert werden, z.B. durch Erhöhung der Temperatur und Absenkung der relativen Luftfeuchtigkeit.

Bodenfliesen

Unter Bodenfliesen versteht man einen keramischen Bodenbelag, der bei hohen hygienischen wie auch mechanische Anforderungen Anwendung findet. Bodenfliesen werden je nach Verwendung in Bodenfliesen für den Innen- und Außenbereich untergliedert sowie in glasiert oder unglasiert. Der Oberfläche von Bodenfliesen kann zusätzlich nach dem Brennen durch mechanisches Polieren ein glänzendes Aussehen verliehen werden. Eine weitere Art der Oberflächenveredelung stellen dauerhafte, eingebrannte anorganische Materialien dar, die eine antibakterielle bzw. selbstreinigende Wirkung hervorrufen (z.B. HYDROTECT).

Bodenfliesen werden im Allgemeinen durch Strangpresstechnik oder Trockenpresstechnik hergestellt. Werkstoffseitig basieren Bodenfliesen auf Steinzeug oder Feinsteinzeug. Die Rohstoffbasis bilden Kaolin, Ton, Quarz und Feldspat. Weiterhin kommen Kalzit, Dolomit und Schamotte zum Einsatz.  Die wichtigsten Eigenschaften der Bodenfliesen sind die Abriebfestigkeit, Trittsicherheit und Rutschfestigkeit, die Wasseraufnahmefähigkeit sowie die Frostbeständigkeit (bei Außenanwendung). Entsprechend dieser Eigenschaften  werden Bodenfliesen klassifiziert.

Bodenklassifikation

Die Bodenklassifikation ist die geotechnische Systematisierung von Böden gemäß DIN EN ISO 14688-1. Dabei erfolgt eine ‚Benennung‘ des Bodens nach Korngröße und organischen oder anderen Anteilen. Mit der ‚Bodenbeschreibung‘ wird der Zustand mit Kennwerten zu Lagerungsdichte und Konsistenz charakterisiert, man erhält Werte zur Festigkeit und Zusammendrückbarkeit.

Entsprechend den aufgeführten Kenngrößen werden u.a. Daten wie folgend ermittelt und berechnet: Plastizität, Korngrößenverteilung, Krümmungszahl, Konsistenzgrenzen, Scherfestigkeit, Zusammendrückbarkeit, Durchlässigkeit, Lösbarkeit, Frostempfindlichkeit, Dichte, Wassergehalt, Stoffbestand und weitere.

Aus den oben aufgeführten Kennwerten erfolgt u.a. die Klassifizierung mineralischer Böden nach DIN 18196 (Bodengruppen, Bodenklassen).

Brennfarbe

Die Farbe eines gebrannten Tonscherben bzw. einer Glasur ist maßgeblich von der Menge bestimmter Oxide abhängig. Die Brennfarbe des Scherbens kann durch eine Farbmessung mittels MINOLTA-Spektrometer bestimmt werden. Der qualitative bzw. quantitative Oxidebestand kann mittels Röntgenfluoreszensanalyse (XRF) erfasst werden. Durch das Variieren der Ausbrenntemperatur und der Ofenatmosphäre lassen sich diese Farben in bestimmten Bereichen verändern.  So kann z.B. ein roter Scherben durch Erhöhung der Ausbrenntemperatur eine dunkelrote Brennfarbe erhalten. Eine weitere Möglichkeit die Brennfarbe zu verändern ist das Brennen unter reduzierender Atmosphäre. Dabei werden Farben von dunkelbraun bis stahlblau erreicht.

Brennhilfsmittel

Brennhilfsmittel (BHM) sind feuerfeste Stäbe, Stützen, Platten, Kapseln oder ähnli­che Formkörper. Sie dienen dazu, die Rohlinge in einem Brennofen so anzuordnen und zu stabilisieren, dass sie sich nicht verformen oder miteinander verkleben. Eine gute Charakterisierung ihrer Aufgabe stellt ihr englischer Ausdruck dar: Kiln furniture – Ofenmöbel. In der Regel sind sie wiederverwendbar. Ihre häufigsten Werkstoffe sind Cordierit, Cordierit-Mullit und SiC. Die Charakterisierung von Brennhilfsmitteln ist mittels quantitativer XRD-Phasenanalyse möglich. Außerdem können zahlreiche Qualitätsmerkmale ermittelt werden.

Im Unterschied zu feuerfesten BHM ist ein Boms ein ungebrannter Stützkörper, der während des Brennens nahezu die gleiche Schwindung erfährt wie das Brenngut.

Brennprozess

Im Brennprozess entsteht, durch gesteuerten Temperatureinfluss, aus einer getrockneten keramischen Masse ein keramischer Scherben. Dieser Brennprozess durchläuft mehrere Phasen und ist nicht reversibel. Er wird durch die Brennkurve (Temperatur/Zeit), die Ausbrandtemperatur und die Ofenatmosphäre beschrieben. Die keramischen Eigenschaften des gebrannten Scherbens werden maßgeblich durch den Brennprozess bestimmt. Folgende Brennprozess abhängige Parameter können unter Laborbedingungen und vor Ort ermittelt werden: Temperatur–Zeit–Verlauf, Brennatmosphäre und verschiedene Stoffe im Abgas. An Hand dieser Daten können Ihre Brennprozesse optimiert werden.

C

Chemische Analyse

Mit der chemischen Analyse wird der qualitative und quantitative Bestand an chemischen Elementen (Periodensystem der Elemente) in einer Probe bestimmt. Die chemische Analyse ist im wörtlichen Sinn nicht geeignet um die Qualität und die Quantität chemischer Verbindungen aufzuklären. Die Bestimmung von Si in einer Probe lässt nicht automatisch den Schluss zu, dass die Probe SiO2 enthält (z.B. SiC). Auf Grund des Probentyps ist dies jedoch in vielen Fällen möglich: Eine bei 1000°C geglühte natürliche Probe eines Kaolines wird SiO2 und keine andere Si-Verbindung enthalten.


Im Keramikinstitut werden chemische Analysen an Festkörpern und Pulvern soweit dies technisch-physikalisch sinnvoll ist, mit Hilfe der XRF (Röntgenfluoreszenzanalyse - RFA) ausgeführt. Neben der XRF kommen klassisch nasschemische Methoden und die TIC/TOC-Bestimmung zum Einsatz.


Chemische Analysen an Flüssigkeiten (auch Eluat) werden mit klassisch nasschemischen Methoden durchgeführt (Aufschluss und ICP oder AAS).

Chemische Analyse - Nasschemische Analyse vs. Röntgenfluoreszenzanalyse

 

Nasschemische Analyse mit z.B. ICP-OES

RöntgenFluoreszenzAnalyse

Prinzip

Emission von Licht der durch das Plasma angeregten Atome und Ionen

Analyse der charakteristischen Strahlung, die beim Wechsel von Energieniveaus der mittels Rö-Strahlung angeregten Elektronen in der Atomhülle der Elemente entsteht

Proben

Nur flüssige Proben;

Feste Proben werden mittels Aufschluss in die flüssige Phase überführt;

Probemenge meist < 1g

Besonders geeignet für feste Proben;

Flüssige Proben können analysiert werden;

Probemenge bis 10g

Analysen­bereich

LLD: ab ca. 1 - 10 ppb – in Abhängigkeit von Aufschluss, Messgerät und Element;

obere NWG: ca. 1000 ppm - bei höheren Gehalten wird verdünnt;

fast alle Elemente des Periodensystems

LLD: ab 10 ppm – in Abhängigkeit von Messgerät und Element;

obere NWG: 100 Ma%;

alle Elemente mit einer Ordnungszahl > C

Vorteile

gleichzeitige Bestimmung vieler Elemente, d.h. schnell und wirtschaftlich;

sehr gute LLD für viele Elemente;

geringe chemische und Ionisationsstörungen;

großer linearer Arbeitsbereich

gleichzeitige Bestimmung vieler Elemente, d.h. schnell und wirtschaftlich;

ausgezeichnete Wiederholbarkeiten;

geeignet für Vollanalysen;

Unterscheidungsgrenze bei Hauptelementen ca. 0,2 Ma%

Nachteile

spektrale Interferenzen sind möglich;

Aufschlüsse von Festkörpern erfordern Kompetenz und Zeit;

relatives Verfahren, abhängig von der Qualität der Referenzproben;

zahlreiche Interelementeffekte (z.B. Linienüberlagerungen)

Die nasschemischen Analysenverfahren sind die Verfahren der Wahl, wenn Flüssigkeiten analysiert werden müssen oder wenn niedrige Nachweisgrenzen (LLD) erwartet werden (z.B. im Bereich der Umweltanalytik).

Für Analysen an festen oder pulvrigen Proben sollte die RFA gewählt werden. Insbesondere wenn Vollanalysen zu erstellen sind oder wenn eine Qualitätskontrolle von Produkten erfolgen soll, ist die RFA aufgrund ihrer Wiederholbarkeiten und Schnelligkeit anderen Methoden überlegen.

 

CILAS Lasergranulometer

Das ‚Cilas‘ ist ein Gerät aus der Gruppe der Lasergranulometer. Die Fa. Quantachrome stellt diese Geräte unter dem Markennamen ‚Cilas + lfd. Produktnummer‘ her. Das Keramik-Institut Meißen führt seit vielen Jahren Messungen der Partikelgrößenverteilung insbesondere an Hartstoffen, Glasuren, Engoben oder Metalloxiden u.v.m. mit einem Cilas durch.

Mit einem Lasergranulometer ist die Messung der Korngrößenverteilung von Partikeln möglich. Dabei wird die Probe zuvor in eine definiert konzentrierte Suspension überführt und anschließend im Cilas vermessen. Das physikalische Messprinzip beruht auf der Beugung einer monochromatischen Laserstrahlung am Einzelpartikel, dessen Beugungsbild mittels Software in eine Korngröße, die einen Äquivalentdurchmesser darstellt, umgerechnet wird. Anwendung findet der Umstand, dass kleine Partikel einen Laserstrahl stark und große Partikel einen Laserstrahl schwächer beugen. Gemäß einer komplexen mathematischen Berechnung (Fraunhofer, Mie) erhält man im Ergebnis die Partikelgrößenverteilung.

Ergebnisse von Cilas-Messungen werden in der Kurzform mit den Durchgangswerten d10, d50 und d90 dargestellt. Die Messobergrenze liegt i.a. bei 500µm.

D

Dachziegel

Dachziegel sind ein grobkeramisches Produkt in flächiger Form und Bestandteil der Dachentwässerung. Man unterscheidet historische unverfalzte (z.B. Mönch- und Nonnenziegel) und moderne Falzziegel (z.B. Flachdachziegel). Im Gegensatz zum Dachstein bestehen Dachziegel aus gebrannten tonigen Massen mit möglichst geringen Zusätzen. Die Farbe wird hauptsächlich durch die eingesetzen Rohstoffe und durch die Brennbedingungen bestimmt. Auf der Oberseite sind die Dachziegel heute meist mit UV-beständigen Engoben oder Glasuren beschichtet, wodurch eine hohe Resistenz gegen Witterungseinflüsse und Sonnenbestrahlung erreicht wird.

Die Gebrauchseigenschaften werden durch bewährte branchentypische Methoden geprüft. Dazu gehören die Frostwiderstandsfähigkeit, die nach der DIN EN 539-2 über eine allseitige Befrostung nach Tränken im Vakuum bestimmt wird, und die Wasserdurchlässigkeitsprüfung nach DIN EN 539-1. Wasserlösliche Salze werden durch Elution oder Percolation nach DIN 51 100 und treibende Einschlüsse durch einen Dampftest nach DIN 105-1ermittelt. Die Schleifverschleißprüfung erfolgt nach Böhme nach DIN 52108 über die Bestimmung des Volumenverlustes oder des Dickenverlustes. Die Feuchtedehnung wird im Tieftemperaturdilatometer und die Haarrisssicherheit im Autoklaven bestimmt. UV-Beständigkeit/Lichtechtheit ermittelt man durch zyklische Belastung mit UV-Strahlung sowie Beregnung und die Klimabeständigkeit gegenüber Feuchte und Temperatur in einer Klimakammer. Die Beständigkeit der Oberflächen gegen kochendes Wasser und Wasserdampf wird mit ein4em Prüfgerät nach DIN ISO 28706-2 gemessen. Die geometrischen Eigenschaften bestimmt man nach DIN EN 1024 und die Biegetragfähigkeit nach DIN EN 538.

Dampftest

Der Dampftest ist ein in der Grobkeramik, speziell bei der Herstellung von Mauerziegeln und Klinker gebräuchlicher Test zur Prüfung der Produkte auf ihren Gehalt an schädlichen treibenden Einschlüssen wie z.B. Kalk (siehe u.a. ehemalige DIN 105 Teil 1 bzw. Vornorm DIN 105-100) Dabei werden die getrockneten Probekörper für mindestens 6 h Wasserdampf von ca. 100°C und Atmosphärendruck ausgesetzt. Die Prüfung für Hintermauerziegel gilt als bestanden, wenn keine Gefügezerstörungen oder je 100 cm2 Außenfläche nicht mehr als 5 Absprengungen mit höchsten 3 mm Tiefe auftreten. Für Vormauerziegel und Klinker ist vorgeschrieben, dass nur wenige nicht mehr als 2 mm große Absprengungen nach dem Dampftest vorhanden sein dürfen.

Dehnung

Die Dehnung ist das Phänomen der Ausdehnung von Festkörpern infolge äußerer Krafteinwirkung oder einem Temperatureinfluss. Dabei wird die eingetretene Längenänderung als  "delta" l im Verhältnis zur Ausgangslänge l0 in Prozent angegeben und als relative Längenänderung bezeichnet. Das Messen der Dehnung erfolgt mittels Dilatometrie.

Die Dehnung infolge Krafteinwirkung kann in einer Dimension oder mehrdimensional auftreten. Sie ist im linear elastischen Bereich der einwirkenden Kraft proportional, die Dehnung  kann über das Hooksche Gesetz berechnet werden. Treten mehrdimensionale Dehnungen auf, so ist die eintretende Verformung über komplizierte mathematische Modelle berechenbar. Die Dehnung infolge Temperaturerhöhung ist das Ergebnis der stärkeren Schwingung der Gitterbausteine um ihre Gleichgewichtsposition. Die Dehnung ist für keramische Werkstoffe eine Funktion der Temperatur bestimmbar mit einer Dehnungs-/ Schwindungsmessung oder durch die  Bestimmung des Wärmeausdehnungskoeffizienten. Abgesehen davon kann die Dehnung von keramischen Werkstoffen auch das Ergebnis ablaufender chemischer Reaktionen sein (u.a. Gasbildung, Umkristallisationen).

DeNOx (Rauchgasentstickung)

Als Rauchgasentstickung (auch DeNOx) werden Verfahren bezeichnet, die zur Reduzierung von Stickoxiden (NOx) führen. Stickoxide tragen zur Überdüngung und Versauerung der Böden durch sauren Regen bei, führen zur Reizung und Erkrankungen der Atemwege (v.a. bei Asthmatikern und Kindern), sind für die bodennahe Ozonbildung („Sommersmog“) verantwortlich und sind starke Treibhausgase (insbesondere N2O).

Man unterscheidet Primärmaßnahmen (Vermeidung von NOx-Bildung) und Sekundärmaßnahmen (Verringerung der Emissionen). Ein sehr effektives und weit verbreitetes Verfahren zur Entstickung ist die selektive katalytische Reduktion (SCR). Hierfür werden oftmals keramische Wabenkörper eingesetzt.

Deponie

Eine Deponie ist eine geordnete Ablagerung von Restmüll mit dem Ziel, dass die Lagerung langfristig und ungefährlich für die Umwelt erfolgt. Der Deponiebau ist in Deutschland daher reglementiert. Eine Deponie umfasst demnach  jeweils eine Basis- und eine Oberflächenabdichtung.

Die Basisabdichtung besteht aus einer geologischen Barriere zum Boden (z.B. Lehm) mit einem sehr geringen Durchlässigkeitsbeiwert Kf. Die Dicke der ersten Schicht beträgt min. 1m, ansteigend mit der Deponieklasse. Es folgt eine mineralische Dichtungsschicht mit einer sehr geringen Durchlässigkeit, gefolgt von einer Kunststoffbarriere. Es schließt sich eine Entwässerungsschicht in der Stärke bis 1m an. Auf die Basisschicht wird der Restmüll gelagert.

Die Oberflächenabdichtung ist eine Abfolge aus Drainageschicht zur Deponiegasentspannung, mineralischer Abdichtungsschicht, Kunststofffolie sowie Entwässerungsschicht. Oberste Schicht ist eine Rekultivierungsschicht in der Dicke von mindestens 1m.

Die Einteilung hinsichtlich der Umweltbelastung des Restmülls auf einer Deponie erfolgt in Deponieklassen I…V, aufsteigend nach Schadstoffbelastung. Abfall der Klasse V wird unter Tage gelagert.

Dickenverlust

Der Dickenverlust ist eine gebräuchliche Angabe zum Materialverschleiß bei Anwendung der Schleifscheibe nach Böhme (für Ziegel, für Feuerfestprodukte). Dabei wird im Gegensatz zum Volumenverlust (Angabe der Abriebmenge cm3/50cm2) die Höhe angegeben, um die sich der Prüfkörper verringert hat.

Differenzthermoanalyse

Die Differenzthermoanalyse (DTA; engl.: differential thermal analysis) ist ein physikalisches Analysenverfahren, bei dem die exothermen und endothermen Reaktionen in einer Probensubstanz in Abhängigkeit von der Probentemperatur analysiert werden. Dazu werden ein Tiegel mit Inertmaterial und ein Probentiegel über Thermoelemente verbunden. Die im Probentiegel wärmeverbrauchenden oder wärmeerzeugenden Reaktionen führen zu einer Differenz(thermo-)spannung, die gemessen und grafisch durch entsprechende Peaks in einem x-y-Diagramm dargestellt wird. Die Grafik erlaubt die Aussage, in welchem Temperaturbereich eine exotherme oder endotherme Reaktion stattfindet, das Peakmaximum zeigt die Zuordnung der höchsten Intensität dieser Reaktion für die betreffende Temperatur an. Einfluss auf das Analysenergebnis haben die Aufheizrate, die Wärmeleitfähigkeit des Probenmaterials, die Konzentration der jeweils reagierenden Substanzen und einige gerätephysikalische Größen.

Die Einwaage der Probe liegt in der Größenordnung bis ca. 500mg. Die DTA erlaubt keine Quantifizierung mineralogischer oder chemischer Bestandteile der Probe.

Diffusionskoeffizient

Der Diffusionskoeffizient ist eine Kenngröße für den Materialstrom (Atome, Moleküle) in verschiedenen Phasen (Gase, Flüssigkeiten, Feststoffe) durch Konzentrationsunterschiede. Er ist abhängig von den Umgebungsbedingungen wie Druck und Temperatur, von den Eigenschaften des Stoffes und denen des Transportmediums sowie von den Wechselwirkungen mit anderen Stoffen. Die Dimension ist Fläche/Zeit (m²/s). Bestimmung des Diffusionskoeffizienten im Keramikinstitut.

Dilatometrie

Die Dilatometrie ist ein physikalisches Messverfahren, bei dem die thermische Expansion oder Kontraktion von Festkörpern ermittelt wird. In der Keramik finden üblicherweise Stangendilatometer Anwendung, die über einen verfahrbaren Fühlstempel mit Wegaufnehmersystem die Längenänderung des Prüfkörpers erfassen. Die Längenänderung wird als relative Längenänderung zur Ausgangslänge  in Prozent angegeben. Gemessen werden kann die Längenänderung von ungebrannten oder auch gebrannten Proben. Die Dilatometeraufnahmen an ungebrannten Proben ergeben eine Dehnungs-Schwindungskurve, aus welcher u.a die Höhe des Quarzsprunges, der Sinterbeginn und –verlauf, die Breite des Sinterintervalls und die Brennschwindung abgelesen werden können. An gebrannten Prüfkörpern können u.a. der Wärmeausdehnungskoeffizient, die Transformationstemperatur von Gläsern/ Glasuren oder auch Umkristallisationsvorgänge abgelesen werden. Außerdem erlaubt die Dilatometermessung Aussagen zur Ausprägung von Texturen durch Messen in verschiedenen Ausrichtungen der Probe.

Neben Stangendilatometern kennt man optische Dilatometer, bei denen die Längenänderung über ein optisches System erfasst wird.

Dreischichttonminerale

Als Dreischichttonminerale bezeichnet man Tonminerale die aus einer Tetraederschicht-Oktaederschicht-Tetraederschicht-Abfolge bestehen. Einige Dreischichttonminerale besitzen die Fähigkeit zur Quellung, das heißt zur temporären und reversiblen Wasseraufnahme in ihren Zwischenschichten. Dreischichttonminerale werden mit Hilfe der Röntgenbeugung (XRD) qualifiziert und quantifiziert. Für die Bestimmung der quellfähigen Dreischichttonminerale müssen eine zusätzliche spezielle Probenvorbereitung und zusätzliche XRD-Messungen erfolgen. Bedeutende Vertreter der Dreischichttonminerale sind: Illit, Smectit, Montmorillonit, Muskovit.

Druckfestigkeit

Die Druckfestigkeit ist die mechanische Widerstandsfähigkeit eines keramischen Werkstoffes bei der Einwirkung einer Druckkraft. Die Bestimmung der Druckfestigkeit geschieht vorzugsweise an zylindrischen oder würfelförmigen Prüfkörpern, wobei die Stirnflächen möglichst planparallel geschliffen sein sollten. In einer geeigneten Prüfmaschine wird der Prüfkörper zwischen Platten mit einer steigenden Druckkraft bis zum Bruch beaufschlagt. Die maximale Kraft (= Bruchkraft) wird durch den Querschnitt dividiert und man erhält die Druckfestigkeit in MPa bzw. N/mm2. Bei keramischen Baustoffen wie z.B. Ziegeln ist die Druckfestigkeit eine wichtige Eigenschaft zur Klassifizierung. Ziegel werden in Druckfestigkeitsklassen eingeteilt. Die normgerechte Messung an ungeschliffenen Ziegeln erfordert einen gewissen Aufwand, weil auf Ober- und Unterseite eine Ausgleichsschicht aus Mörtel aufgebracht werden muß.

Durchlässigkeitsbeiwert Kf

Der Durchlässigkeitsbeiwert Kf ist das Maß der Durchlassfähigkeit von Boden für Wasser. Der Kf-Wert wird aus den physikalischen Größen des durchströmenden Mediums (Viskosität, Dichte, Fließrate, Druckdifferenz) und Permeabilität und Fläche des durchströmten Bodens berechnet. Der Kf-Wert wird in m/s angegeben.

Nach DIN 18130 wird in fünf Gruppen von stark bis sehr schwach durchlässig unterschieden, der dazugehörige Wertebereich liegt zwischen > 10-2 m/s …10-8 m/s. Stark durchlässig ist z.B. Kies, sehr schwach durchlässig z.B. Lehm. Die Höhe des Kf-Wertes führt entsprechend DIN 18196 zur Einordnung des untersuchten Bodens in eine Bodengruppe.

Die Grenze zwischen wasserdurchlässig und undurchlässig wird bei ca. 10-9 m/s angegeben.

Im Labor wird der Kf-Wert mittels einer zylindrischen Probe, die ungestört dem Boden entnommen werden sollte, bestimmt. Die Bodenprobe kann bei konstanter Druckhöhe zwischen Ober- und Unterwasser oder auch mit veränderlicher Druckhöhe untersucht werden.

Der Durchlässigkeitsbeiwert wird u.a. benötigt um Deponietone sicher verwenden zu können, aber auch um wasserdurchlässige Bodenbeläge wie z.B. Pflasterziegel zu bewerten.

E

Einschlüsse

In der keramischen Industrie versteht man unter Einschlüssen stofflich abweichende Substanzen (Fremdstoffe) innerhalb eines Rohstoffes, die während des Entstehungsprozesses umhüllt und eingeschlossen wurden oder auskristallisiert sind. Man unterscheidet Gas-, Flüssigkeits- und Kristalleinschlüsse. In keramischen Rohstoffen werden z.B. häufig Pyrit-, Gips-oder Karbonat-Einschlüsse gefunden. Einschlüsse können für Ausschmelzungen oder Abplatzer  aber auch für Verfärbungen auf der Oberfläche des keramischen Produktes verantwortlich sein. Nachweisbar sind diese Einschlüsse durch gründliche manuell sortierende Untersuchungen unaufbereiteter Rohstoffe und anschließende XRF oder XRD-Analysen. Hinweise auf Einschlüsse können auch rasterelektronische Untersuchungen und XRF- oder XRD-Analysen am gebrannten Scherben geben. Durch einen gezielten Abbau der Rohstoffe oder den Aufbau von Halden kann vermieden werden das Einschlüsse in die keramische Masse gelangen.


In der Ziegelindustrie zählt vor allem grobstückiger Kalk (CaCO3) als unerwünschter Einschluss, da  das in der Regel während des Ziegelbrandes nicht einsilikatisierte CaO im Verlaufe der Zeit und durch Feuchtigkeitsaufnahme wieder karbonisiert und auf Grund der damit verbundenen Volumenzunahme zu Abplatzungen führt. Dieser wird durch den Dampftest erkannt.

Eirich-Mischer

Beim Eirich-Mischer handelt es sich um einen Intensivmischer, der nach dem Gegenstromprinzip arbeitet und in verschiedenen Größen (von ca. 1 – 10.000 Liter Mischvolumen) und unterschiedlichen Baureihen von der Maschinenfabrik Gustav Eirich GmbH & Co KG gebaut und vertrieben wird. Das 1924 entwickelte Mischprinzip hat sich in zahlreichen Branchen bewährt und wird auch im Keramik-Institut zur effizienten Herstellung von Rohstoff- und Massemischungen erfolgreich angewendet. Die Maschine dient vorzugsweise zur Herstellung von Mischungen aus festen, halbnassen und flüssigen Komponenten, zur Herstellung von Granulaten und plastischen Massen mit definierten Feuchtegehalten, lässt sich aber prinzipiell auch zur Herstellung von Schlickern einsetzen.

Das Eirich-Mischsystem besteht aus drei Komponenten, die flexibel an die Anforderungen des Prozesses bzw. der Stoffe angepasst werden können:

  1. Ein sich drehender Mischbehälter, der das Mischgut in den Bereich der Mischwerkzeuge fördert, wobei dieser Behälter horizontal oder in optimiertem Winkel schräg angeordnet sein kann
  2. Ein oder mehrere exzentrisch angeordnete Mischwerkzeuge, die einen Gegenstrom oder Querstrom mit optimaler Geschwindigkeitsdifferenz erzeugen
  3. Ein statischer Abstreifer, der Anbackungen an der Behälterwand verhindert und für eine kontinuierliche Vertikalkomponente des Mischgutstromes sorgt

Ein wichtiger Vorteil der Eirich-Mischerist die kurze Mischzeit bei sehr guter Homogenität des Mischgutes.

Elementscreening

Das Elementscreening (auch kurz Screening) ist ein Bestandteil der chemischen Analytik. Ziel ist es alle (oder nahezu alle) Elemente des Periodensystems einer unbekannten Probe zu ermitteln. In Abhängigkeit von der Kalibration des Elementscreenings sind die Ergebnisse halbquantitativ bis quantitativ. Die Ergebnisse können als Voruntersuchung einer ordentlichen quantitativen chemischen Analyse verwendet werden oder sie können vergleichend zwischen mehreren ähnlichen Proben angewandt werden.


Im Keramikinstitut werden Elementscreenings mittels ICP (Screening an Eluaten oder Wässern) und XRF (Screening an Pulvern oder Festkörpern) durchgeführt. Die für diese Verfahren beschriebenen Eigenschaften gelten auch für das Elementscreening.

Eluieren

Beim Eluieren (oder Eluierverfahren) wird ein Feststoff (Pulver, Stückgut) in Wasser bewegt, um die Menge löslicher Bestandteile in Abhängigkeit von z.B. dem Feststoff, der Eluierzeit oder der Korngröße zu ermitteln. Das Wasser mit den gelösten Bestandteilen (Elementen)  wird als Eluat bezeichnet. Die Menge und die Art der gelösten chemischen Elemente im Eluat wird im Keramikinstitut mittels ICP-OES bestimmt. Das Verfahren wird zur Bewertung möglicher Umwelteinflüsse von zu deponierenden Feststoffen und zur Beurteilung der Ausblühneigung grobkeramischer Produkte verwendet.

Der im Keramikinstitut am häufigsten angewandte Ablauf ist die Elution von 100 g Originalsubtanz in 1000 ml deionisiertem Wasser für 24 h im Überkopfschüttler. Damit wird u.a. der Gehalt an löslichen Salzen bestimmt.

Emmissionshandel

Als Emissionshandel bezeichnet man den Handel mit Rechten zum Ausstoß von Treibhausgasemissionen. Treibhausgasemissionen entstehen durch z.B. CO2, Methan oder N2O.

Verschiedene Emittenten von Treibhausgasen sind durch die Regelungen der EU (EU-ETS) verpflichtet am Treibhausgasemissionshandel teilzunehmen, so z.B. große Teile der keramischen Industrie. Die Regelungen der EU wurden durch das Treibhausgasemissionshandelsgesetz (TEHG) sowie deren Rechtsverordnungen in deutsches Recht umgesetzt.

Im Rahmen des nationalen deutschen Klimapaktes wurde am 12.12.2019 außerdem das Brennstoffemissionshandelsgesetz (BEHG) erlassen , welches für eine Bepreisung von Treibhausgasemissionen sorgen soll, die nicht vom TEHG erfasst werden. Dadurch werden Inverkehrbringer von Brenn- und Kraftstoffen ab 1.1.2021 emissionshandelspflichtig.

In Deutschland ist die Deutsche Emissionshandelsstelle (DEHST) beim Umweltbundesamt für alle im Zusammenhang mit dem Emissionshandel auszuführenden nationalen Aufgaben zuständig. Entsprechend der oben genannten Gesetze sind von emissionshandelspflichtigen Unternehmen  zahlreiche Dokumente bei der DEHST einzureichen. Dies sind unter anderem die jährlichen Emissionsberichte und Mitteilungen zum Betrieb, aber auch Dokumente wie sog. Überwachungs- und Methodenpläne oder Zuteilungsanträge. Einige dieser Dokumente müssen vor der Einreichung bei der DEHSt von einer unabhängigen akkreditierten Prüfstelle verifiziert (geprüft) werden. Das Keramikinstitut bietet damit verbundene Dienstleistungen an.

Erhitzungsmikroskop

Die Erhitzungsmikroskopie ist ein thermisches Analysenverfahren, bei dem das Sintern, Erweichen und Schmelzen von Festkörper-Proben bei Erwärmung untersucht wird. Die unter Temperaturanstieg stattfindende Verformung eines definiert geformten Prüfkörpers wird optisch über die Darstellung von Schattenbildern softwareunterstützt aufgezeichnet. Probenhöhen und Flächenverlauf, Benetzungs- und Eckwinkel werden berechnet und können ausgewertet werden. Aufheizraten sind frei wählbar. In der Keramik wird i.d.R. mit der Angabe des Sinterbeginns, Erweichungsbeginns, Halbkugelpunktes und Fließpunktes das Verformungsverhalten des Prüfkörpers beschrieben.

Erhitzungsmikroskopische Untersuchungen finden in der Keramik vorzugsweise Anwendung für die Untersuchung von Glasuren, Engoben, Feldspäten und Flussmitteln aller Art. Die Erhitzungsmikroskopie eignet sich sehr gut zur laufenden Qualitätskontrolle von Glasuren.

Extrusion

Extrusion, auch Strangpressen genannt, ist ein gängiges Formgebungsverfahren der Keramik, um aus plastischen Massen bzw. Pasten durch Pressen durch eine Düse (Mundstück) einen Formkörper durch Abschneiden des Massestrangs herzustellen. Extrusion eignet sich vor allem wenn eine hohe Stückzahl an Teilen mit gleichem (achssymmetrischen) Querschnitt gefordert ist.

Nach der Bauart unterscheidet man Schneckenextruder, Kolbenpressen und Scheibenextruder. Extrusion wird u.a. zur Herstellung von Hintermauerziegeln, Klinker, Fliesen, Isolatoren, Rohren, Stäben, Wabenkörpern, Platten und komplizierten Profilen eingesetzt.

F

Farbe

Die Farbe wird von jedem Menschen individuell im Wellenlängenbereich von 380…780nm wahrgenommen. Das Empfinden der Farbe hängt von vielen Gegebenheiten des menschlichen Auges (Zapfen und Rezeptoren) als auch von den umweltbedingten Lichtverhältnissen sowie dem Betrachterwinkel ab.

Um eine Farbe objektiv darstellbar zu beschreiben, wurde durch die CIE ein virtueller 3-dimensionaler Farbraum mit dem Koordinatenachsen XYZ geschaffen – der Farbraum. In ihm sind alle vom menschlichen Auge erkennbaren Farben auf sogenannten Farborten enthalten. Jede Farbe ist durch die Angabe je eines Wertes der Achsen XYZ eineindeutig definiert.

Zusätzlich sind für jede Farbmessung der Betrachterwinkel und die Lichtart mit anzugeben, für die diese Werte ermittelt wurden.

Heute existieren verschiedene Farbsysteme, teilweise unter Zugrundelegen unterschiedlicher theoretischer Ansätze, das gebräuchlichste ist das CIELab-Farbsystem.

Farbmessungen im CIE-Farbraum werden im Keramikinstitut an keramischen Produkten unterschiedlichster Herkunft vorgenommen.Es ist ein zerstörungsfreies Prüfverfahren.

Feinkeramik / Grobkeramik

Die Feinkeramik ist der Gegensatz zur Grobkeramik. Ihr werden keramische Produkte mit einer homogenen Scherbenstruktur  zugeordnet, deren Korngrößenverteilung in der ungebrannten Masse als „fein“ bezeichnet wird . Dabei existieren verschiedene Definitionen von "fein" (z.B. < 100 µm oder < 50 µm) .

Grobkeramik: inhomogenere Struktur als Feinkeramik und "gröber" in der Kornverteilung.

Im allgemeinen Sprachgebrauch wird der Begriff Feinkeramik häufig mit Geschirrporzellan gleichgesetzt. Neben diesem sind aber auch andere Produktgruppen der Feinkeramik zuzuordnen: z.B. Elektroporzellan, Fliesen, Sanitärkeramik.

Grobkeramik wird häufig auch als Baukeramik bezeichnet. In die Produktgruppe der Grobkeramik gehören z.B. Dachziegel, Pflasterklinker, Hintermauerziegel aber auch Kanalisationsrohre.

Feldspat

Feldspat ist ein Silikatmineral, das in zahlreichen Gesteinen, Tonen und Kaolinen vorkommt. Der Feldspat-Anteil lässt sich zuverlässig mit Hilfe der XRD bestimmen, in bestimmten Fällen kann der Feldspat-Anteil auch aus der chemischen Analyse berechnet werden. Im Keramikinstitut gehört die Bestimmung des Feldspat-Anteils zu jeder mineralogischen Analyse.


In der Technologie keramischer Produkte wird Feldspat häufig als ein Flussmittel bezeichnet.

Feuchte

Als anhaftende Feuchte bezeichnet man die Gewichtsdifferenz zwischen der Masse der Originalsubstanz eines  Feststoffes und der Masse eines Feststoffes nach der Exposition bei einer Temperatur von üblicherweise 105°C bis 135 °C (Trocknen der Probe in Abhängigkeit vom Kundenwunsch oder der anzuwendenden Norm). Die DIN 51078 "Bestimmung der anhaftenden Feuchte" verlangt 110°C.

Der Massenverlust beim Trocknen beruht auf der Verdampfung von Wasser und soweit vorhanden anderer bei der Trockentemperatur flüchtiger Substanzen.

Die Feuchtigkeit einer Masse hat einen wesentlichen Einfluss auf die Formgebung. Jedes Formgebungsverfahren hat einen festen Bereich von Feuchtigkeitsgehalten in denen es angewandt werden kann, dieser Bereich engt sich für vorgegebene Massen auf +/- 1 Masse%  oder weniger ein.
Die Feuchtebestimmung erfolgt  klassisch mittels Analysenwaage und Trockenschrank, oder mittels sog. Feuchteschnellbestimmer (eine Kombination aus Waage und Infrarotheizung).

Proben zur Bestimmung der Feuchte oder des Glühverlustes werden im Keramikinstitut im Regelfall bei 110°C getrocknet.

Feuchtedehnung / Feuchtigkeitsdehnung

Als Feuchtedehnung oder auch Feuchtigkeitsdehnung bezeichnet man die Längenänderung poröser keramischer Produkte in Abhängigkeit von der Feuchtigkeit der Umgebung und der Zeit. Bekannt ist die Feuchtedehnung bei Steingutgeschirr, keramischen Wandfliesen und Ziegelmaterial. Bei glasierten Produkten resultiert daraus u.U. nach einer gewissen Zeit eine Umkehr der Druckspannung der Glasur in eine Zugspannung und damit die Entstehung von Haarrissen.


Die Bestimmung der Feuchtigkeitsdehnung für keramische Fliesen und Platten erfolgt nach DIN EN ISO 10545-10 mittels Kochverfahren. Eine ähnliche Verfahrensweise wird zur Bestimmung der Feuchtedehnung bei Mauerziegeln angewandt (DIN EN 772-19).


Ein weiteres Verfahren zur Bestimmung des Wertes der Feuchtedehnung  basiert auf der Verwendung eines Autoklaven in Kombination mit der dilatometrischen Messung der Scherbenquellung (in Anlehnung an DIN EN ISO 10545-11 - Prüfung der Glasurrissbeständigkeit keramischer Fliesen und Platten, sowie auf Grundlage eines ehemaligen Standards der DDR).

Fleckenbildner

Als Fleckenbildner bezeichnet man Substanzen, die auf keramischen Produkten zu einer Verfärbung / Verschmutzung der Ansichtsfläche führen. Dabei kann es sich um organische Verschmutzungen durch Lebensmittel (Rotwein, Heidelbeeren) als auch um anorganische Verschmutzungen (wie z.B. Rost oder Kalk) handeln.


Um die Beständigkeit keramischer Oberflächen gegen Fleckenbildner zu prüfen, gibt es für keramische Fliesen und Platten ein standardisiertes Prüfverfahren (DIN EN ISO 10545-4). Dabei unterscheidet man drei Gruppen von Fleckenbildner:

  • spurenbildende (Pasten auf Chrom- oder Eisenoxidbasis in dünnflüssigem Öl)
  • filmbildend (Olivenöl)
  • Fleckenbildner mit chemischer / oxidierender Wirkung (Jod gelöst in Alkohol)

Je nach der Art der anzuwendenden Reinigung zur Entfernung der Flecken erfolgt eine Klassifizierung der keramischen Oberflächen.


Bestimmte Produkte (z.B. unglasierte Keramikfliesen, poliertes Feinsteigzeug, Marmor, Granit) erfordern vor der Verwendung einen bestimmten Fleckenschutz / Imprägnierung.

Fliesen

Fliesen sind plattige Erzeugnisse, welche zur Wand- und Bodenverkleidung verwendet werden. Sie können aus den unterschiedlichsten Materialien bestehen.

In der Keramik unterscheidet man Steinzeug- und Steingutfliesen.

Steingutfliesen mit einer Wasseraufnahme von mehr als 3% (häufig >15%) werden gewöhnlich zur inneren Wandverkleidung eingesetzt. Sie sind stark porös und von vergleichsweise geringer Festigkeit. Sie sind nicht frostbeständig. Ihre Herstelltemperatur liegt zumeist unter 1150°C.

Steinzeugfliesen werden überwiegend als Bodenfliesen verlegt, kommen aber auch im Außenbereich als Fassadenplatten zum Einsatz. Ihre Wasseraufnahme liegt unter 3%. Sie zeichnen sich durch eine relativ hohe Festigkeit und mehr oder weniger gute Frostbeständigkeit aus. Die Herstelltemperatur liegt je nach Rohstoffeinsatz in der Regel über 1150°C.

Die Oberflächen von Wand- und Bodenfliesen werden durch das Aufbringen farbiger Glasuren und/ oder durch Einpressen von Reliefierungen veredelt.

Alle erforderlichen Prüfungen von keramischen Fliesen (und Platten) sind in DIN EN 14411 (Durchführung DIN EN ISO 10545, Teile 1-17) geregelt.

Frostbeständigkeit
Unter Frostbeständigkeit auch Frost-Tau-Wechselbeständigkeit oder Frostwiderstandsfähigkeit wird ein schadensfreies Ertragen von Temperaturwechseln um den Gefrierpunkt im Kontakt mit Wasser verstanden. Der Schädigungsmechanismus basiert auf der Volumenzunahme des Wassers beim Gefrieren. Weitere relevante Prozesse sind die Gefrierpunkterniedrigung in Mikroporen und daraus resultierend Wassertransportprozesse im Porensystem während des Gefrierprozesses. Die Ermittlung erfolgt in Kühlaggregaten, in denen definiert eine Befrostung erfolgt. Für einzelne Baustoffgruppen sind unterschiedliche Befrostungsregimes und –zyklen vorgeschrieben und die Schäden definiert, die das Produkt nicht frostbeständig machen. Falls derartige Fehler nicht auftreten, wird das Produkt als Frostbeständig klassifiziert. Die Frostbeständigkeit von Dachziegeln wird in der DIN EN 539-2 geregelt. Dabei werden für verschiedene Länder unterschiedliche Verfahren (A-D) angewendet. Aktuell wird das europaweit einheitliche Verfahren E empfohlen. Die Beständigkeit von Pflasterklinkern ist in der DIN EN 1344, Anhang C geregelt. Die Frostbeständigkeit von Mauerziegeln wird nach der DIN CEN/TS 772-22 bestimmt. Weitere Messverfahren für Aussagen über die Frostbeständigkeit sind Porengrößenverteilung und Tieftemperaturdilatometrie.

G

Gallenkamp
Bei der Prüfung nach Gallenkamp werden 2 Drehwinkel (sofort und nach Wartezeit) bestimmt. Die Differenz der beiden Werte gibt die Höhe der Thixotropie an. Es wird ein an einem Draht hängender Zylinder in die Suspension getaucht und um 360° verdreht. Der Winkel beim Rückschwingen des Zylinders wird als Maß für die Viskosität ermittelt.
Gesamtschwindung

Die Gesamtschwindung ist die Volumenverminderung eines keramischen Formlings während der Prozesse Trocknung und Sinterung bis zum gesinterten Produkt. Da die Bestimmung von Volumina zu schwierig ist, wird fast ausschließlich die lineare Schwindung gemessen und angegeben. Man unterscheidet zwischen Trockenschwindung, Brennschwindung und der Gesamtschwindung, wobei die Gesamtschwindung zahlenmäßig nicht der Summe aus Trockenschwindung und Brennschwindung entspricht.

Die Ermittlung der Gesamtschwindung erfolgt so, dass man am Formling eine bestimmte Abmessung l1 ermittelt (man kann auch eine Markierung aufbringen). Nach dem Brand ist durch die physikalischen Prozesse während Trocknung und Sinterung die Abmessung kleiner geworden. Sie wird mit l2 bestimmt. Die Berechnung der Gesamtschwindung erfolgt nach der Formel:

Sges = ((l1 – l2) / l1 ) . 100 in %

Geschirr

Geschirr ist hier die Gesamtheit von Gefäßen, die zum Auftragen, Präsentieren und Verzehr von Mahlzeiten dienen – vor allem Teller, Tassen, Trinkgläser und Schüsseln. Essge­schirr kann aus verschiedenen Materialien gefertigt sein, heute sind vor allem Porzellan, Steinzeug, Steingut, Kunststoff und Glas üblich.

Als kochfestes Geschirr werden Geschirrteile aus spezieller Keramik mit niedriger Wärmeausdehnung bezeichnet, die neben dem Auftragen und dem Verzehr auch dem Zubereiten der Speisen dienen. Qualitätsprüfungen an Geschirr können z.B. die Kantenschlagfestigkeit oder die Spülmaschinenbeständigkeit sein.

Gießen

Ein Formgebungsverfahren für keramische Massen ist das Gießen eines Gießschlickers (Suspension) in Formen. Das geschieht einerseits in Gipsformen unter statischem oder leicht erhöhtem Druck. Andererseits kann das Gießen auch unter Hochdruck im sogenannten Druckgussverfahren erfolgen. Dazu werden spezielle Kunststoffformen verwendet.

Die Scherbenbildung erfolgt durch die Entwässerung des Gießschlickers an der porösen Formenwand. Nach dem Ausgießen des Restschlickers nach einer bestimmten Standzeit erfolgt eine Scherbenverfestigung durch weiteren Wasserentzug.

Für eine optimale Scherbenbildung beim Gießen ist eine Verflüssigung der Suspension mit Hilfe geeigneter Elektrolyte erforderlich. Ein wesentlicher Bestandteil der Gießschlickercharakterisierung ist die Beurteilung der Rheologie der Suspension. Dazu werden die Viskosität und der Thixotropiekoeffizient ermittelt. Dies kann mittels Auslaufbecher, Gallenkamp-Viskosimeter oder Rotationsviskosimeter erfolgen.

Ein wesentliches Kriterium der Scherbenbeurteilung ist das Filtrationsverhalten. Die Permeabilität des Scherbens für Wasser bestimmt in hohem Maße die Geschwindigkeit der Scherbenbildung und die Stabilität des Scherbens nach dem Entformen. Dazu können die Abstumpfzeit (Zeit bis zum Abstumpfen der Scherbenoberfläche nach dem Ausgießen) oder das Filtrationsverhalten mittels Baroid bestimmt werden.

Diese Untersuchungsverfahren empfielt das Keramikinstitut zum Thema Gießen.

Gips
Für die Untersuchung von Gips als Formenwerkstoff werden Proben mit vorgegebenem Gips-Wasser-Verhältnis und Mischregime hergestellt. Die der vorgelegten Wassermenge entsprechende Einstreumenge an Gips wird innerhalb einer bestimmten Zeit zugegeben. Nach dem Sumpfen und Mischen werden das Ausbreitmaß und die Konsistenzgrenzen (Versteifungsbeginn, Versteifungsende) bestimmt.
Glanzmessung

Die Glanzmessung ist ein optisches Verfahren zur Quantifizierung des Anteiles an reflektiertem Licht, welches durch die Bestrahlung dieser Oberfläche mit einem definiertem und parallelem Licht entsteht. Ein Detektor erfasst das unter dem selbem Winkel  reflektierte Licht und quantifiziert es. Die Einheit des Glanzes ist GU (gloss units). Als externer Bezug gelten 100GU, welche für einen Kalibrationsstandard aus schwarzem, poliertem Glas ermittelt werden.

Je nach Stärke des Glanzes der zu analysierenden Oberfläche wird der Glanz unter unterschiedlichen Winkeln gemessen. Die Messung wird stets unter einem Winkel von 60° begonnen. Ergeben sich sehr geringe Glanzwerte < 10GU, wird der Messwinkel auf 85° geändert. Bei Glanzwerten >70GU wird der Messwinkel auf 20° geändert.

In der Keramik wird die Glanzmessung zur Bestimmung der Oberflächenqualität gebrannter Artikel (nicht zwingend glasiert) angewandt.

Glas

Bei einem Glas handelt es sich nach TAMANN um unterkühlte Schmelzen, d.h. um einen Zustand der Materie, bei dem die Nahordnung der Flüssigkeit beim Abkühlen beibehalten und nicht die Fernordnung der Kristalle angenommen wird. Deshalb bezeichnet man diesen Zustand auch als amorph im Unterschied zum kristallinen Zustand.


Beim Erhitzen von Gläsern tritt bei einer bestimmten Temperatur ein reversibler Übergang vom spröd-elastischen in den zäh-viskosen Zustand auf. Diese Temperatur bezeichnet man als Transformationstemperatur. Sie lässt sich mit Hilfe einer Dilatometer-Messung ermitteln. Glasuren, die zur Oberflächenveredlung von Keramik verwendet werden, sind im Grunde genommen Gläser.

Glasur

Als Glasur bezeichnet man einen dünnen glasartigen -im Allgemeinen- silikatischen Überzug auf einem keramischen Scherben, der in Zusammensetzung und Eigenschaften der Unterlage so angepasst ist, dass er während einer thermischen Behandlung auf dem sinternden oder gesinterten Trägerscherben zu einer mechanisch praktisch unlösbaren flächigen Schicht aufschmilzt.

 

Für Glasuren gelten annäherungsweise die Gesetzmäßigkeiten der Gläser.

 

Je nach Einsatzgebiet der glasierten Produkte sind die Anforderungen an die Glasuren sehr unterschiedlich und werden durch mechanische, optische, chemische und elektrische Eigenschaften bestimmt. An Roh- und Fertigglasuren ermittelt man neben den rheologischen Eigenschaften zum Beispiel das thermische Verhalten mittels Erhitzungsmikroskopie und Messung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten.  Des Weiteren werden die Korngrößenverteilung mittels Cilas und die chemische Analyse (RFA) bestimmt. Aus der chemischen Analyse lässt sich die Segerformel berechnen, welche für die Beurteilung der Eigenschaften von Glasuren meist besser geeignet ist als die chemische Analyse allein.

Zur Charakterisierung der gebrannten Glasurschicht zählen neben der Messung der Glasurabriebbeständigkeit auch die Ritzhärte sowie die Farbmessung und der Glanzwert. Die Prüfungen der chemischen Beständigkeit und der Beständigkeit gegen Fleckenbildner sind in der DIN EN 14411 für keramische Fliesen und Platten standardisiert – wie auch die Ermittlung der Blei- und Cadmiumlässigkeit.

Glasurabriebbeständigkeit

Die Glasurabriebbeständigkeit ist ein Maß für die mechanische Festigkeit einer Glasur; ihrer Widerstandsfähigkeit gegen mechanische Abnutzung.


Die Abriebbeständigkeit wird nach dem Stoffverlust  durch Abrieb charakterisiert.  Im Bereich der glasierten Fliesen und Platten erfolgt diese Prüfung als Bestimmung des Oberflächenverschleißes nach DIN EN ISO 10545-7. In der Geschirrkeramik wird eine Berieselungsmethode mit Korundkörnung angewendet (basierend auf der ehemaligen TGL – Nummer 18881).

Glasurrissbeständigkeit

Um die Glasurrissbeständigkeit eines glasierten Produktes zu charakterisieren, existieren mehrere Prüfverfahren.

So bestimmt man zum Beispiel die Temperaturwechselbeständigkeit von Geschirrkeramik oder Fliesen und Platten durch schnelles Erwärmen und Abkühlen der Gegenstände bis zum Auftreten von Rissen. Diese Methode ist als HARKORT- Abschreckmethode bekannt und wird nach der ehemaligen TGL 18877 bzw. nach der DIN EN ISO 10545-9 geprüft.

Die Glasurrissbeständigkeit bei porösen glasierten Produkten wie Dachziegeln oder Fliesen und Platten erfolgt durch die Anwendung eines Autoklaven. Die glasierten Produkte werden  dabei innerhalb einer definierten Zeitspanne einer Dampfbeaufschlagung ausgesetzt, die letztendlich die Quellung / Feuchtedehnung des  Scherbens simuliert. In der DIN EN ISO 10545-11 ist diese Prüfmethode zur Bestimmung der Glasurrissbeständigkeit standardisiert.

Eine etwaige Rissbildung wird durch Aufbringen eines geeigneten Farbstoffes (z.B.    1 %-ige Methylenblau – Lösung) oder spezieller Risssprays visuell sichtbar gemacht.

Glasurrisse

Glasur wird dazu verwendet, die Oberfläche von Keramik zu veredeln. Dabei geht es neben ästhetischen Aspekten vor allem darum, die Keramik wasserdicht zu machen. Denn auf Grund der porösen Konsistenz ist der keramische Scherben in der Lage mehr oder weniger Feuchtigkeit aufzunehmen oder er ist sogar wasserdurchlässig.

 

Temperaturveränderungen führen zu Spannungen

Glasurrisse entstehen dann, wenn die Glasur auf Grund ihrer Zusammensetzung andere Ausdehnungswerte besitzt, als die Keramik. Denn die Keramik und auch die Glasur dehnen sich bei steigenden Temperaturen aus und ziehen sich umgekehrt zusammen, wenn sie abkühlen. Dehnt sich nun die Keramik bei Wärme stärker aus, als die Glasur, führt dies zu enormen Spannungen, denen die Glasur längerfristig nicht standhalten kann. Bei andauernder Beanspruchung oder besonders starken Temperaturveränderungen führt dies zu feinen Haarrissen in der Glasur, die als Glasurrisse bezeichnet werden. Auch Feuchtigkeit in der Umgebungsluft kann zu Glasurrissen führen. Denn auch Feuchtigkeit bewirkt, dass sich die Keramik ausdehnt und dadurch Risse in der Glasur verursacht.

Damit Glasurrisse möglichst zuverlässig verhindert werden können, kommt es auf eine gute Abstimmung der Wärmeausdehnungswerte von Keramik und Glasur an.

Glasurspannungsprüfung

Die Glasurspannungsprüfung ist eine wichtige Glasur-Prüfung vor dem Hintergrund einer bestmöglichen Haftung der Glasur auf dem keramischen Scherben.

Da die Glasuren über deutlich bessere Druckspannungs- als Zugspannungswerte verfügen (bis Faktor 10), gilt das Bestreben, die Glasuren im keramischen Prozess unter Druckspannung zu bringen. Die Prüfung der Spannungsverhältnisse wird in der feinkeramischen Industrie als Glasurspannungsprüfung nach Steger an einem Steger-Stab durchgeführt. Es handelt sich um ein qualitatives Verfahren, bei dem die Verbiegung eines Prüfstabes mit mittig aufgebrachter Glasur im Brand aufgenommen wird.

Wegen der geringen Scherbenstärke der Stegerspannungs-Prüfkörper eignet sich das Verfahren nur für feinkeramische Anwendungen. Stand der Technik ist allerdings die quantitative dilatometrische Bestimmung des Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAK) von Glasur und Scherben und eine daraus resultierende Beurteilung der Spannungsverhältnisse.

Glühverlust

Als Glühverlust bezeichnet man die Gewichtsdifferenz zwischen der Masse eines Feststoffes nach dem Trocknen (üblicherweise 105°C) und der Masse eines Feststoffes nach der Exposition bei einer deutlich höheren Temperatur als 105°C. Diese Temperatur schwankt je nach Branche und Aufgabenstellung. In der keramischen Industrie wird die Bestimmung des Glühverlustes bei Temperaturen zwischen 900 und 1100°C ausgeführt. Die exakte Temperatur ergibt sich aus der anzuwendenden Norm oder aus dem Kundenwunsch.


Der Massenverlust beim Glühen beruht auf verschiedenen physikalischen und chemischen Vorgängen: z.B. Abspaltung von Kristallwasser, Verbrennung organischer Substanzen sowie der Umwandlung von Karbonaten in die jeweiligen Oxide (TOC/TIC).

Gradientenofen

Der Gradientenofen ist ein Testgerät zur Beurteilung des Brenn- und Schmelz­ver­hal­tens keramischer Werkstoffe. Im Gradientenofen des Keramik-Instituts können gleich­zeitig sechs verschiedene Temperaturen gefahren werden. Dadurch ist es möglich, die optimale Sintertemperatur eines Werkstoffes, die normalerweise in mehreren Einzelbränden ermittelt werden müsste, in nur einem Brand zu finden.

Zu dem Zweck ist der Ofen in sechs gleich große, horizontal nebeneinander liegende Regelzonen unterteilt, die durch feuerfeste Einschubwände voneinander getrennt sind. Die Temperatur ist in jeder der sechs Heizzonen einzeln regelbar.

Granalienfestigkeit
Die Granalienfestigkeit wird prinzipiell als Druckfestigkeit gemessen, vorzugsweise an Granulaten, die mittels Sprühtrocknung hergestellt sind. Die Sprühgranalien haben eine annähernd kugelförmige Gestalt, sodass eine Berechnung möglich ist im Unterschied zu irregulär geformten Siebgranulaten oder Aufbaugranulaten. Die Messgeräte zur Bestimmung der Granalienfestigkeit sind Druckfestigkeitsprüfanlagen mit einem sehr empfindlichen Kraftsensor. Es werden einzelne Granalien mit Durchmessern von ca. 0,2 mm bis ca. 1 mm auf den Prüftisch gelegt und mit einem Stempel bis zum Bruch belastet. Aus Bruchkraft und dem größten Querschnitt kann eine der Druckfestigkeit adäquate Größe in MPa (bzw. N/mm2) berechnet werden. Ihre Größe ist sehr wichtig zur Bewertung des Pressverhaltens von Granulaten beim Trockenpressen bzw. isostatischen Pressen. Weisen Granalien eine zu hohe Festigkeit auf, so werden sie beim Pressen unzureichend zerstört und im Pressling befinden sich dann noch Reststrukturen von Granalien, die beim Brand des Formlings zu Rissen und anderen Gefügefehlern führen können.
Granulat

In der Keramik bezeichnet man als Granulat ein körniges Material, das vorzugsweise für die Pressformgebung eingesetzt wird. Im Unterschied zu einem feinkörnigen Pulver ist es gröber, meist staubfrei und auch besser transport- und rieselfähig. Man kann es durch Zerkleinern und Fraktionieren aus größeren Stücken herstellen oder durch Agglomeration aus feinem Pulver durch Kompaktieren, Aufbauagglomeration oder Sprühgranulierung. Als Herstellungsverfahren von Pressgranulaten z.B. für Fliesen, feuerfeste Steine, technische Keramikprodukte dominiert die Granulierung mit Hilfe eines Sprühtrockners. Damit entstehen Granulate, die nahezu kugelförmige Granalien mit einer engen und definierten Granaliengrößenverteilung und definierte Wassergehalte enthalten.

Auch zahlreiche Fertigmassen und Glasuren werden oft als Granulat hergestellt und geliefert und müssen dann beim Hersteller nur noch mit der notwendigen Wassermenge komplettiert werden.

 

Untersuchungen an Granulaten

H

Heißextraktion / Kaltsäuerung

Heißextraktion und Kaltsäuerung sind zwei nasschemische Verfahren, welche zur Bestimmung der Schadstoffabgabe/Säurebeständigkeit glasierter und dekorierter keramischer Oberflächen eingesetzt werden, die mit Lebensmitteln im weitesten Sinne in Kontakt gelangen können. Hauptsächlich wird die Schadstoffabgabe hinsichtlich Blei und Cadmium geprüft. Die Prüfung ist in der DIN EN 1388-1, -2 geregelt.

Man unterscheidet die Prüfung von Hohl- und Flachware sowie gesondert die Prüfung des Mundrandbereiches.

Für Deutschland, europäische Länder und die USA gelten länderspezifische Grenzwerte, welche nicht einheitliche Bezugsgrößen unterliegen. Die Grenzwerte sind in einer Reihe von Verordnungen, Richtlinien und ASTM-Vorschriften aufgeführt.

Hintermauerziegel

Als Hintermauerziegel bezeichnet man einen Mauerziegel, der hinter Vormauerziegeln oder unter Putz verwendet wird, d.h., verblendet oder verputzt wird (zweischaliges Mauerwerk). Er dient dem Bau tragender Außen- und Innenwände sowie nicht tragender Zwischenwände und wird als Voll- oder Lochziegel hergestellt. Im Gegensatz zu Vormauerziegeln müssen Hintermauerziegel nicht frostbeständig sein und keine für Sichtmauerwerk geeignete Oberfläche aufweisen. Geltende Produktanforderungen für derartige Ziegel sind in der DIN EN 771-1 festgelegt.

Besonders geeignet sind  Großformate mit zahlreichen Lochungen (Hochlochziegel) und Poren (Porenziegel), die die Wärmedämmung verbessern und mit denen man möglichst rasch die Mauer erstellen kann. Schwerere Vollziegel (Schallschutzziegel) dienen der guten Schalldämmung.

Hochtemperaturofen

Ein Hochtemperaturofen ist ein Aggregat zur Erzeugung hoher Temperaturen wie sie in der Keramik für den Sinterprozeß grundsätzlich notwendig sind. Die Temperaturen bewegen sich in einem Bereich von ca. 800°C bis 2.200°C, abhängig vom zu sinternden Werkstoff. Man unterscheidet die Öfen unter anderem nach dem Energieträger, wobei es heute vorrangig zwei Varianten gibt:

   - Elektrisch beheizte Hochtemperaturöfen

   - Mit flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen beheizte Hochtemperaturöfen

Es gibt Hochtemperaturöfen für den diskontinuierlichen Betrieb (z.B. Muffelofen, gasbeheizter Kammerofen, Hubbodenofen, Gradientenofen, Schnellbrandsimulator, Haubenofen, Rohrofen) und für den kontinuierlichen Betrieb (Tunnelofen, Durchlaufofen, Drehrohrofen).

Im Keramik-Institut vorhandene Hochtemperaturöfen.

Die Zustellung der Öfen erfolgt meist mehrschichtig mit feuerfesten Baustoffen unter dem Gesichtspunkt der thermischen und chemischen Beanspruchung sowie der bestmöglichen Wärmedämmung. Die Fahrweise des Ofens richtet sich immer nach dem Brenngut. Zur Ermittlung der optimalen Brennkurve sind Untersuchungen mittels Dilatometer und Simultan-Thermoanalyse erforderlich.

Homogenisieren
Homogenisieren ist ein Prozeß, der zu einer möglichst gleichartigen und gleichmäßigen Struktur einer pulverförmigen, plastischen oder flüssigen keramischen Rohstoff- oder Arbeitsmasse führt. Das Ziel ist die Erreichung eines homogenen Zustandes, der dadurch gekennzeichnet ist, dass jede nach statistischen Gesichtspunkten genommene Probe aus einer Gesamtmasse die gleiche chemische und mineralogische Zusammensetzung und den gleichen Wassergehalt aufweist. Im Keramik-Institut dienen zur Homogenisierung beispielsweise EIRICH-Mischer, Leitstrahl-Rührer und Ystral-Rührer. Kneter wie z.B. IKA-Kneter und  Linden-Kneter dienen der Homogenisierung von plastischen Massen, die auf Extrudern verarbeitet werden. Der Zustand der Homogenität von keramischen Massen oder Erzeugnissen umfasst streng genommen auch die Isotropie, d.h. die Richtungsunabhängigkeit bestimmter physikalischer Eigenschaften (z.B. Schwindung, Wärmedehnung, Druckfestigkeit).
Hubbodenofen

Der Hubbodenofen des Keramikinstitutes ist ein Hochtemperaturofen für den diskontinuierlichen Betrieb. In diesem Ofen können Abschreckvorgänge simuliert bzw. Keramiken bei Temperaturen bis zu bis 1730 °C gesintert werden.

Die Fahrweise des Ofens richtet sich nach der Aufgabenstellung. Bei Sinterprozessen sind zur Ermittlung der optimalen Brennkurve teilweise Voruntersuchungen mittels Dilatometer und Simultan-Thermoanalyse erforderlich.

Härte nach Mohs

Härte ist der Widerstand, den ein Körper dem Eindringen eines anderen Körpers entgegensetzt. Es gibt verschiedene Prüfmethoden. Die Härte nach Mohs wurde  nach Friedrich Mohs (1773–1839) benannt. Sie kommt vornehmlich in der Minera­logie und in der Keramik zum Einsatz und lässt sich nur durch das vergleichende Ritzen mit mehreren minera­lischen Werkstoffen ermitteln. Daher wird diese Härte manchmal auch „Ritzhärte“ genannt. (Bestimmung der Ritzhärte... an Roh- und Fertigglasuren, an keramischen Fliesen und Platten und an feinkeramischen Erzeugnissen)

Mineral

Härte (Mohs)

Bemerkungen

Talk

1

mit Fingernagel schabbar

Gips oder Halit

2

mit Fingernagel ritzbar

Calcit (Kalkspat)

3

mit Kupfermünze ritzbar

Fluorit (Flussspat)

4

mit Messer gut ritzbar

Apatit oder Mangan

5

mit Messer noch ritzbar; Zahnschmelz hat diesen Härtegrad

Orthoklas (Feldspat)

6

mit Stahlfeile ritzbar

Quarz

7

ritzt Fensterglas

Topas

8

 

Korund

9

Eine Variante von Korund ist Saphir.

Diamant

10

härtestes natürlich vorkommendes Mineral, SiC hat diesen Härtegrad

I

ICP-OES

ICP-OES bedeutet ins Deutsche übersetzt: „optische Emissionsspektrometrie mittels induktiv gekoppelten Plasmas“. Dabei wird zumeist Argon induktiv auf mehr als 6000 K erhitzt. In das entstehende Plasma wird das Aerosol der zu analysierenden Probe geleitet. Dabei werden die Atome der Probe angeregt eine charakteristische elektromagnetische Strahlung auszusenden. Diese wird im Spektrometer analysiert.


Das Verfahren wird im Keramikinstitut an Eluaten und Aufschlüssen von festen Proben (wässrigen Medien) angewandt. Aufschlüsse fester Proben kommen insbesondere zum Einsatz wenn eine Analyse mit der XRF nicht möglich ist (z.B. Borbestimmung, Spurenanalytik, auf Kundenwunsch).

Es können alle Elemente des Periodensystems, die im Bereich von 170 – 880 nm emittieren analysiert werden.

K

Kalkgehalt
Unter dem Kalkgehalt, wird gewöhnlich der Masseanteil an CaCO3 (Calziumkarbonat oder Calcit) in einer Probe verstanden. Eine exakte Bestimmung des Anteils an CaCO3 ist mit der XRD-Analyse möglich. Falls Kalziumkarbonat der einzige karbonatische Bestandteil einer Probe ist, kann auch der TIC-Wert benutzt werden.
Kammerofen

Ein Kammerofen ist ein Hochtemperaturofen, der unter anderem in der Keramik zum Sintern von Erzeugnissen verwendet werden kann. Sein Innenraum wird durch kontrollierte Zufuhr von Wärmeenergie erhitzt. Die Erzeugung der hohen Temperaturen kann wahlweise durch elektrischen Strom oder Verbrennung von Brennstoffen (Gas, Öl) erfolgen. Meist werden Kammeröfen von der Seite beschickt, es gibt aber auch Kammeröfen, in die das Brenngut von oben eingeführt wird (Toplader). Eine Spezialversion sind Kammeröfen, bei denen das Brenngut von unten in den Brennraum eingebracht wird. Hier kann man wiederum unterscheiden zwischen Hubbodenofen und Haubenofen.

Auch ein Gradientenofen ist ein Kammerofen, der letztlich aus mehreren Kammern bestehen kann, in denen man unterschiedliche Maximaltemperaturen bei einem Brand erreicht. Öfen im Keramikinstitut

Kanalisationssteinzeug
Beim Kanalisationssteinzeug handelt es sich um einen keramischen Werkstoff für Kanalisationsrohre bzw. –formteile, die in der Abwassertechnik verwendet werden. Seine Eigenschaften müssen bestimmte Anforderungen erfüllen, die genormt sind. Die Wasseraufnahme des Scherbens muß unter 6 % betragen. Deshalb werden zur Herstellung vor allem solche Tone verwendet, die in einem gewissen Temperaturbereich nahezu dicht sintern. Die Teile aus Kanalisationssteinzeug besitzen zudem eine Glasur, wodurch eine Abdichtung des Scherbens erfolgt. Weitere Anforderungen sind geringe Deformation im Brand und hohe mechanische Festigkeiten. Die Festigkeit der Rohre wird über die sog. Scheiteldruckfestigkeit bestimmt. Die in den Steinzeugrohrwerken hergestellten Einzelteile bilden ein System, bestehend aus unterschiedlichen Einzelteilen wie z.B. Rohre, Bögen, Abzweige in unterschiedlichen Nennweiten (Innendurchmessern), die normiert sind.
Kanalklinker
Die DIN 4051 für Kanalklinker definiert: „Diese Norm gilt für Kanalklinker, die vorwiegend zum Bau von Abwasserkanälen, Schächten und anderen Abwasseranlagen verwendet werden. Kanalklinker sind auch für Bauwerke im Wasserbau geeignet“. Entsprechend der DIN 4051 werden an folgende Parameter von Kanalklinkern besondere Forderungen gestellt: Maßhaltigkeit, Äußere Beschaffenheit, Scherbenrohdichte, Wasseraufnahme, Druckfestigkeit, Schleifverschleiß, Säurebeständigkeit, Frostbeständigkeit.
Kantenschlagfestigkeit
Eine der häufigsten Ausfallursachen von Geschirrporzellan ist das Absplittern von Kanten. Im Keramik-Institut wird die Kantenschlagfestigkeit geprüft, indem eine Stahlkugel aus ansteigender Höhe auf die Kante prallt. Die ohne Absplitterung erreichte Höhe ist das Maß für die Kantenfestigkeit. Die ist abhängig vom Werkstoff, von der Scherbenstärke und von der Formgestaltung.
Kaoline
Kaoline bestehen hauptsächlich aus dem Mineral Kaolinit, welches durch die Verwitterung von Feldspat entstanden ist. Sie befinden sich auf sogenannten primäreren Lagerstätten und werden aus Rohkaolinen gewonnen. Neben Kaolinit, findet man insbesondere in den Rohkaolinen häufig Feldspat und Quarz, oder auch Muskovit, in kleinen Mengen können auch Carbonate oder Eisenminerale vorhanden sein. Kaoline sind weiß oder mindestens hell. Die Haupteinsatzgebiete der Kaoline sind die Papier- und keramische Industrie, außerdem werden nennenswerte Anteile als inerter Füllstoff benutzt (z.B. Kunststoffe)
Der Mineralbestand von Kaolinen wird mittels XRD aufgeklärt. Zur Qualitätssicherung in der Kaolinproduktion oder beim Einsatz von Kaolinen werden z.B. folgende Verfahren eingesetzt: Ermittlung der chemischen Zusammensetzung, Korngrößenanalyse mittels Sedimentation, Ermittlung des Ausdehnungskoeffizienten.
Karbonatgehalt

Unter dem Karbonatgehalt versteht man die Summe der Masseanteile aller in einer Probe vorhandenen Verbindungen Me2+ + CO32-. In keramischen Roh- und Werkstoffen werden häufig folgende Karbonate gefunden:  Calcit (CaCO3), Dolomit (CaCO3 x MgCO3), Magnesit (MgCO3) und Siderit (FeCO3). Karbonate in Rohstoffen sind im Abhängigkeit vom herzustellenden Produkt und in Abhängigkeit von der Art des Vorkommens erwünscht (feines CaCO3 für Hintermauerziegel) oder nicht erwünscht (Sideritknollen).

Als Summenanalyse für den Carbonatgehalt kommt die TIC-Analyse zum Einsatz, für die Bestimmung der einzelnen Karbonate die XRD-Analyse.

Karbonatgehalt nach GEISLER

Der Karbonatgehalt nach GEISLER ist eine nasschemische Nachweismethode zur Quantifizierung von Kalk in einem Rohstoff/ -gemisch oder einer Arbeitsmasse.

In einem verschließbaren Gefäß wird die zu analysierende Probe mit konzentrierter Schwefel- oder Salzsäure gebracht. Leeres Gefäß und Probe werden zuvor ausgewogen. Bei Anwesenheit von Kalk findet eine Reaktion mit der zugetropften Säure statt, bei der CO2 entsteht. Nach einer Minute wird der Gewichtsverlust ermittelt.

Der Gewichtsverlust durch das Entweichen von CO2 wird über die molaren Massen in die Menge CaCO3 umgerechnet.

Es handelt sich um eine Schnellbestimmung, bei der aufgrund der kurzen Reaktionszeit in erster Linie CaCO3 nachgewiesen werden kann. Die Zersetzungsdauer von Dolomit oder auch Siderit ist deutlich länger und würde erst nach längerer Reaktionsdauer zum Entweichen von CO2 führen.

Die Methode ist nicht geeignet, verschiedene gleichzeitig vorliegende Carbonate zu analysieren. Hierfür muss eine mineralogische Analyse durchgeführt werden.

Klimabeständigkeit

Als Klimabeständigkeit bezeichnet man das Verhalten glasierter Baukeramik gegenüber dem Einfluss von Feuchte und Temperatur. Labortechnisch wird dies in einem Klimaschrank geprüft. Dabei kann im Temperaturbereich zwischen -20°C bis +60°C bei speziell vorgegebener Luftfeuchte im Langzeitttest oder in einem beliebigen Programm geprüft werden. Je nach Bedarf können bis zu 4 Zusatzapplikationen (z.B. Beregnung) in den Prüfprozess eingebaut werden.


Diese Prüfung gibt eine Aussage über die Beständigkeit der Oberfläche gegenüber Umwelteinflüssen. So lassen sich Oberflächenrisse, Abplatzungen Auslösungen, sowie Farbveränderungen infolge der Wirkung von löslichen Salzen erkennen (z.B. bei Dachziegeln).

Klimaprüfschrank
Ein Klimaprüfschrank besteht aus einem Raum, in dem eine kontrollierte Temperatur und relative Luftfeuchte eingestellt werden kann. Er verfügt zudem über einen Lüfter zur Umwälzung der konditionierten Luft. Temperatur- und Luftfeuchteänderungen über der Zeit lassen sich programmieren. Die Temperatur kann man i.a. im Bereich von –40°C bis 170°C und die relative Luftfeuchte von 0% bis ca. 100% variieren. Man kann einen Klimaprüfschrank für Langzeit-Tests von Bauteilen verwenden, um die funktionelle, optische oder stoffliche Stabilität bei bestimmten Klimabedingungen zu testen. Der Klimaprüfschrank eignet sich aber auch sehr gut zur schonenden Klimatrocknung keramischer Teile bzw. zur Entwicklung von Trocknungskurven für trocknungstechnisch schwierige Massen und Produkte.
Klärschlamm
Die Klärschlammverordnung regelt unter anderem welche Schadstoffanteile Klärschlamm oder Industrieschlamm, der in Deutschland auf ackerbaulich genutzte Flächen ausgebracht werden soll haben darf. Die Anteile dieser Schadstoffe können mittels XRF bestimmt werden. Allerdings entspricht dieses Analyseverfahren nicht den Forderungen der Klärschlammverordnung, so dass die Ergebnisse orientierenden Charakter haben.
Kochmethode

Als Kochmethode bezeichnet man eine spezielle Art der Prüfung von Keramik in Bezug auf deren Wasseraufnahme. Diese findet vorrangig Anwendung bei der Prüfung keramischer Fliesen und Platten (siehe DIN EN ISO 10545-3). Dabei wird der zu prüfende Körper eine definierten Zeit in kochendem Wasser behandelt (vollständig mit Wasser bedeckt) und danach bis auf Raumtemperatur abgekühlt.

Für keramische Fliesen und Platten muss die Wasseraufnahme nach dem Kochverfahren bestimmt werden, wenn es sich um die Klassifizierung von Fliesen handelt oder wenn es sich um eine Produktspezifizierung handelt.

Korngrößenverteilung

Die Korngrößenverteilung ist die Darstellung von prozentualen Anteilen (Gewichtsprozent) über dem Äquivalentdurchmesser eines aus Primärkörnern (natürlich feinste Partikelgröße) bestehenden Materials.

Die Bestimmung der Korngrößenverteilung besitzt insbesondere bei der Charakterisierung von silikatischen Rohstoffen eine grundlegende Bedeutung. Sie ist bestimmend für alle nachfolgenden technologischen Prozesse und die Eigenschaften des gebrannten Endproduktes.

Aber auch in der Bodenkunde und Sedimentologie ist die Bestimmung der Korngrößenverteilung ein wichtiges Mittel der Klassifizierung von Böden, u.a. in Bezug auf das Wasserhaltevermögen, die mögliche Verdichtung und viele weitere Bodeneigenschaften.

Die Korngrößenverteilung wird mit prozentualen Durchgangs- oder Rückstandswerten ausgewiesen. Darüber hinaus können, je nach Meßverfahren ausgewählte Eck-Werte ausreichend zur Charakterisierung der Korngrößenverteilung sein.

Die grafische Darstellung erfolgt sowohl als Durchgangs- oder Rückstandskurve als auch in Form von Histogrammen, aus denen die Kornklassenhäufigkeit ablesbar ist.

Analysengeräte zur Ermittlung von Korngrößenverteilungen sind Lasergranolumeter und Geräte, die auf der Grundlage der Sedimentation arbeiten. Daneben werden im Grobbereich nach wie vor manuelle Siebungen (nass oder trocken) vorgenommen.

L

Laborbrennaggregate

Laborbrennaggregate dienen zum Brennen von Proben und zur Simulation von Brennprozessen unter Laborbedingungen. Diese sind meist mit zusätzlicher Messtechnik ausgestattet oder können damit erweitert werden. Spezielle Laboröfen können auch mit Gasen oder Wasserdampf gefüllt werden.

Durch den Einsatz von Laborbrennaggregate lassen sich außerhalb von Produktionsprozessen, Brennvorgänge optimieren bzw. neue Produkte entwickeln. Sollen z.B. bestehende Brennprozesse beschleunigt werden, kann das  zu Brennende Material in kleineren Mengen in einem Schnellbrandsimulator getestet werden. Dieser simulierte Schnellbrand ist zeitsparender und  kostengünstiger.

LAGA-Richtlinie
Als LAGA-Richtlinie wird meistens die“ Mitteilung 20 Anforderungen an die stoffliche Verwertung von mineralischen Reststoffen/Abfällen - Technische Regeln“  der Bund/Länder Arbeitsgemeinschaft Abfall bezeichnet.  Die Richtlinie gibt unter anderem Grenzwerte chemischer Elemente für verschiedene Deponieklassen wieder.  Die Regelungen der LAGA werden in den unterschiedlichen Bundesländern unterschiedlich gehandhabt, das betrifft auch die Analytik. Die nasschemische Analytik und die XRF, die im KI durchgeführt werden, genügen den Anforderungen der meisten Bundesländer.
Lasergranulometer

Das Lasergranolumeter dient der Bestimmung der Korngrößenverteilung in einem vom speziellen Messgerät vorgegebenen Korngrößenbereich (nm…µm).

Dabei wird monochromatische Laserstrahlung am Einzel-Partikel gebeugt. Weil verschieden große Partikel die Laserstrahlung verschieden stark beugen, können die mittels Detektoren erfassten Beugungsbilder in eine entsprechende Partikelgrösse umgerechnet werden.

Der Vorteil der Lasergranolumetrie gegenüber den mittels Sedimentationsprinzip arbeitenden Geräten liegt darin, dass man nicht nur die Korngrößenverteilung von Einstoff-, sondern auch von Mehrstoffsysteme ermitteln kann.

Die Ergebnisse der Lasergranolumetrie werden als prozentuale einzelne Durch-gangs- oder Rückstandswerte für ausgewählte Partikeldurchmesser angegeben. Üblicherweise werden als zusammenfassende Charakterisierung der Korngrößen-verteilung aber auch nur die Partikelgrößen genannt, bei denen noch 90%, 50% und 10% des Gesamt-Analysenmateriales vorliegen.

Bei der Präparation der Proben für eine Lasergranolumetrie ist darauf zu achten, dass die Primärkörner des Analysenmateriales vereinzelt vorliegen. Um dies zu gewährleisten, wird ggf. eine definierte Ultraschallvorbehandlung der Probe vorgenommen.

Leitfähigkeit
Unter Leitfähigkeit versteht man die Möglichkeit eines chemischen Stoffes oder Stoffgemisches, Energie, andere Stoffe oder Teilchen räumlich zu transportieren. Die wichtigsten Leitfähigkeiten sind die  elektrische Leitfähigkeit und die Wärmeleitfähigkeit. Die elektrische Leitfähigkeit in wässrigen Lösungen wird entsprechend DIN EN 27888 gemessen. Die Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit erfolgt in Abhängigkeit vom Material nach verschiedenen Methoden. Für Keramiken und Feuerfestwerkstoffe wird das Heizdrahtverfahren nach DIN ISO 8894 angewendet.
Litergewicht

Das Litergewicht ist der in der Keramik noch immer übliche Ausdruck für die Dichte einer Suspension, des Schlickers, und wird in g/l angegeben. Es ist für die meisten Keramiker der Hauptparameter zur Schlickereinstellung. Im Gegensatz zur Lebens­mittelindustrie, wo dieser Ausdruck auch verwendet wird, sollte der zu untersuchende Schlicker keine Luftblasen enthalten. Die Bestimmung des Litergewichtes geschieht meistens mit einem Pykno­me­ter in Verbindung mit einer Laborwaage.

Zu Beginn der 90er Jahre war versucht worden, den alten Begriff durch „Litermasse“ zu ersetzen. Das hat sich jedoch nicht durchgesetzt.

M

Makroporen
Makroporen oder Grobporen sind die größten Poren in einem Produkt oder Werkstoff. Deren Größenbereich bestimmt entscheidend die Stofftransportprozesse im Produkt. Bei Baustoffen liegt die Grenze bei ca. 30 µm. Bei Wasserkontakt erfolgt ein sofortiges Befüllen der Poren. Die Bestimmung erfolgt nach der Methode der Quecksilberporosimetrie mit einem Hochdruckporosimeter nach DIN 66133, wobei Makroporen im Bereich von 4 - 100 µm gemessen werden.
Masse
Unter Masse bzw. Arbeitsmasse versteht man das entsprechend dem Versatz zusammengesetzte Gemisch von unterschiedlichen Rohstoffen unter Zusatz der für die jeweilige Formgebungstechnologie geeigneten Feuchte. In der Silikatkeramik bestehen die Arbeitsmassen meist aus Tonen bzw. Kaolinen, denen Sinterhilfsmittel (z.B. Feldspäte, Pegmatite) und Magerungsmittel (z.B. Quarz, Schamotte, Scherben) zugesetzt sein können. Je nach Konsistenz bzw. Wassergehalt unterscheidet man zwischen Trockenpressmasse, bildsamer oder plastischer Masse sowie Gießmasse. Die Herstellung der keramischen Masse erfolgt mit Hilfe geeigneter Aufbereitungsmaschinen wie Mühlen, Siebmaschinen, Mischer, Kneter, Löser, Rührer, Sprühtrockner.
Mesoporen (Mittelporen)
Mesoporen oder Mittelporen sind Poren, durch die Flüssigkeiten nicht in das Bauteil eindringen können. Die Grenze ist materialabhängig und liegt für Baustoffe unter 30 µm, z.B. für Beton bei 20 µm. Für Wasserdampf sind diese Poren durchlässig, eine kapillare Wasseraufnahme ist nicht möglich. Die Bestimmung erfolgt nach der Methode der Quecksilberporosimetrie mit einem Hochdruckporosimeter nach DIN 66133, wobei Mesoporen im Bereich von 4 nm - 15 µm gemessen werden.
Methylenblaubewertung

Der Methylenblauwert ist ein Maß für die Kationenaustauschkapazität tonmineralhal-tiger Rohstoffe (Tone/ Kaoline) und Böden.

Das Verfahren basiert auf der Tatsache, dass Tonminerale an ihrer Oberfläche negativ geladen sind, wodurch eine Belegung der Tonmineraloberflächen durch höherwertige Kationen vorliegt. Bei Zugabe von Methylenblau werden seine Kationen gegen die an der Tonmineraloberfläche vorhandenen Kationen ausgetauscht. Die Menge an benötigter Methylenblau-Lösung bis Reaktionsende stellt das Maß für die Kationenaustauschkapazität (KAK) dar.

Das Verfahren ist relativ ungenau und sollte möglichst immer unter gleichen Laborbedingungen durchgeführt werden. Dessen unbenommen stellt es eine gelegentlich angewendete Methode zur Teilcharakterisierung von Tonmineralen dar.

Mikroskopie

Mit Hilfe der Mikroskopie lassen sich Objekte, die für das menschliche Auge zu klein sind, weil sie unterhalb des Auflösungsvermögens liegen und somit dessen Strukturen nicht mehr erkennbar sind, vergrößert ansehen und /oder bildlich darstellen.

Mikroskope basieren auf  unterschiedlichen physikalischen Prinzipien, mit denen ein Vergrößerungseffekt  erzielt werden kann. Die  bekannteste Technik ist die Lichtmikroskopie zu der auch die Stereomikroskopie als Variante gehört. Hier gibt es getrennte Strahlengänge für jedes Auge. Das Auflösungsvermögen bei der Lichtmikroskopie ist durch die Lichtwellenlänge begrenzt.

Durch angeflanschte Kameras lassen sich Details der Probe in Form von Fotos festhalten.

O

Oberflächenbeschaffenheit

Die Oberflächenbeschaffenheit kennzeichnet die Qualität und das Aussehen einer (keramischen) Oberfläche. Dabei kann es sich sowohl um eine glasierte als auch unglasierte Oberfläche handeln, wobei diese wiederum zusätzlich eine spezielle Oberflächenveredelung aufweisen können (Polieren / Strukturierung / Versiegelung / Lotoseffekt…).


Die Bestimmung der Oberflächenbeschaffenheit keramischer Fliesen und Platten ist in der DIN EN ISO 10545-2 standardisiert. Dabei erfolgt eine klare Definition von Oberflächenfehlern und gewollten Oberflächenfehlern (z.B. ein wolkiges Erscheinungsbild, welches durch das Dekor vorgegeben ist). Es handelt sich dabei um eine visuelle Kontrolle. Mittlerweile wird diese Prüfung sowohl bei der Herstellung von Fliesen als auch Dachziegeln mittels automatischer Prüfanlagen realisiert. Die Oberflächenbeschaffenheit von Sanitärkeramik wird vorwiegend durch Bestimmung der Rauhigkeitswerte charakterisiert. Bei Geschirrkeramik wird die Oberflächenqualität neben der Fehleranalyse (Nadelstiche, Blasen, Risse…) auch mittels Farb- und Glanzwertbestimmung bestimmt.

Oberflächenverschleiß

Als Oberflächenverschleiß bezeichnet man den Glasurabrieb bei glasierten (Steinzeug-) Fliesen durch schleifende, reibende Beanspruchung. Dieser wird entsprechend der DIN EN ISO 10545/7 mit dem PEI – Nasstest ermittelt. Mittels Aluminiumoxidkörnern, Stahlkugeln und Wasser wird in einem exzentrisch kreisenden System ein künstlicher Abrieb erzeugt. Entsprechend der Anzahl an Umdrehungen bei unbeschädigtem Verschleißbild erfolgt die Eingruppierung in 5 Abriebklassen (I bis V), welche vom Hersteller auf den Verkaufsverpackungen anzugeben sind.

Einen hohen Einfluss auf den Oberflächenverschleiß von Bodenfliesen haben die Reinigungshäufgkeit sowie die Nutzungsintensität. Besonders kritisch ist eine hohe Nutzungsintensität in Verbindung mit schleifenden Stoffen wie Sand (gilt z.B. für den Anwendungszweck von Bodenfliesen in Supermärkten, Schulen, Hotels, Bahnhöfen…)

Oxidationsbeständigkeit

Oxidationsbeständigkeit ist das Widerstandsverhalten von Stoffen gegen den Angriff von Sauerstoff bei höheren Temperaturen.

Keramik entsteht aus einem anorganischen Pulver, das in eine bestimmte Form ge­bracht und durch Sintern verfestigt wird. Die meisten traditionellen Keramiken beste­hen bereits aus Oxiden, können also nicht oxidieren. Jedoch ist fast jedes andere nichtoxidische anorga­ni­sche Pulver ebenso für die keramischen Technologien geeignet. Diese sind dann besonders durch die hohen Temperaturen und meist oxidierenden Ofenatmo­sphären beim Sintern gefährdet, eine Verbindung mit Sauerstoff einzugehen.

Einige Werkstoffe werden auch während ihres Gebrauchs oxidierenden Einflüssen ausge­setzt, z.B. in Müllverbrennungsanlagen. Hier kommt es besonders darauf an, bei ihrer Herstellung eine hohe Oxidationsbeständigkeit zu erreichen. Zur Prüfung der Oxidationsbeständigkeit gibt es für bestimmte Werkstoffe (z.B. SiC) standardi­sier­te Messverfahren. Für andere werden im Keramik-Institut gemeinsam mit dem Kunden anwender­orien­tierte Verfahren festgelegt.

Bei der Bestimmung der Oxidationsbeständigkeit handelt es sich immer um verglei­chen­de Untersuchungen.

P

Perkolation

Unter Perkolation (auch Perkolationsverfahren, lat. „percolare“ – durchsickern) versteht man das Durchfließen von Wasser durch eine ruhende Probe (im Unterschied zur Elution, wo die Probe bewegt wird).


Dabei kommt es zum Herauslösen von Teilen der Probe. Die Lösung nach dem Perkolieren nennt man Perkolat.


Angewandt wird das Verfahren u.a. in der Umweltanalytik, hier wird die Perkolation meist für einen definierten Versuchsaufbau (Probenmenge, Probenkörnung, Fließlänge) durchgeführt bis eine untere Schwelle für z.B. SO42- im Perkolat gemessen wird.

Permeabilität
Ein wesentliches Kriterium der Scherbenbeurteilung ist das Filtrationsverhalten. Die Permeabilität des Scherbens für Wasser bestimmt in hohem Maße die Geschwindigkeit der Scherbenbildung und die Stabilität des Scherbens nach dem Entformen. Dazu können die Abstumpfzeit (Zeit bis zum Abstumpfen der Scherbenoberfläche nach dem Ausgießen, auch Mattwert genannt) oder das Filtrationsverhalten mittels Baroid bestimmt werden.
Pfefferkorn
Das Pfefferkorn-Verfahren ist eine Methode zur Bestimmung der Konsistenz bzw. Verformbarkeit einer plastischen Masse . Das Verfahren ist nicht genormt, aber es wird in zahlreichen Ländern und Keramikbranchen unter einheitlichen Prüfbedingungen angewendet. Das Pfefferkorn-Gerät besteht aus einer Fallscheibe mit Führungsstange und einer Masse von 1,2 kg, die aus einer Höhe von 18,5 cm auf einen Massezylinder herunterfällt. Dank dieser Festlegung wird bei jedem Stauchvorgang der Masseprobe eine konstante mechanische Energie zugeführt (Masse x Höhe). Der plastische Massezylinder hat einen Durchmesser von 33 mm und eine Höhe von 40 mm. Er wird vorzugsweise mit Hilfe einer Labor-Vakuumpresse hergestellt, da nur auf diese Weise gleichmäßig verdichtete und porenfreie Proben zur Prüfung gelangen. Das Verhältnis von Ausgangshöhe zu Endhöhe der gestauchten Probe bezeichnet man als Deformationsverhältnis nach Pfefferkorn. Je größer dieser Wert ist, umso weicher ist die Masse. Das Verfahren wird in Kombination mit der Bestimmung des Wassergehaltes oft als betriebliche Kontrollmethode bei der Verarbeitung plastischer Massen angewendet. Wenn man das Deformationsverhältnis in Abhängigkeit vom Wassergehalt grafisch darstellt, erhält man Aussagen darüber, wie stark sich Feuchteschwankungen auf die Konsistenz der Masse auswirken. Führen geringe Feuchteänderungen zu großen Änderungen des Deformationsverhältnisses, spricht man von „kurzen“ Massen, deren Verarbeitung in der Produktion schwieriger ist im Vergleich zu „langen“ Massen.
Bestimmung des Anmachwasserbedarfs im Keramikinstitut
Pflasterziegel

Als Pflasterziegel bezeichnet man bestimmte Form – und Maßanforderungen erfüllende Ziegelsteine für Pflasterungen von Fußwegen, Straßen und Plätzen, die vorwiegend aus Ton oder tonartigem Material, mit und ohne Zusatzstoffe, durch Formen, Trocknen und Brennen bei ausreichend hoher Temperatur hergestellt werden und somit ein dauerhaftes keramisches Endprodukt darstellen. Pflasterziegel sind robust, pflegeleicht und frostsicher und können in verschiedene Farben hergestellt werden (in Abhängigkeit vom Brennregime und der chemischen Zusammensetzung der verwendeten Rohstoffe). Die Formatpalette von Pflasterziegeln umfasst Rechtecke einschließlich Riegel und Riemchen, quadratische Formen, das Dreieck, Mehreck, Rundformen oder den Rhombus.
Die Kanten können gefast, d.h. leicht abgeschrägt oder ungefast sein, d.h. scharfkantig. Die Mindeststärke der Ziegel ist abhängig vom Verwendungszweck.

Anforderungen und Prüfverfahren zur Charakterisierung von Pflasterziegeln sind in der DIN EN 1344 festgeschrieben. Pflasterklinker sind Pflasterziegel, die der DIN 18503 Ausgabe 12-2003 genügen. Diese DIN enthält alle Regeln der EN 1344 und darüber hinaus, die für Deutschland speziellen Forderungen für Pflasterklinker:

Wasseraufnahme: max. 6 Ma-%
Scherbenrohdichte: min. 2,0 kg/dm3 (Mittelwert)
  min. 1,9 kg/dm3 (Einzelwert)
Plastizitätsprüfer
Die Eigenschaft der Plastizität oder Bildsamkeit von keramischen Rohstoffen und Massen ist nicht eindeutig definiert, weshalb es auch kein genormtes Prüfverfahren und keine genormten bzw. standardisierten Prüfgeräte für die Plastizität gibt. Auf dem Markt werden zahlreiche Plastizitätsprüfer angeboten, die sich im Wirkprinzip unterscheiden. Ein häufig angewendetes Plastizitäts-Prüfgerät ist das Pfefferkorn-Stauchgerät, bei dem die Deformation einer Masseprobe in Abhängigkeit von ihrem Wassergehalt ermittelt wird. Sehr häufig werden sog. Penetrometer angewendet, bei denen ein zylindrischer oder kegelförmiger Körper bis zu einer definierten Tiefe in die plastische Masse gedrückt und die hierzu erforderliche Kraft gemessen wird. Es gibt einfache mechanische Penetrometer und elektronische Geräte, bei denen die Kraft digital angezeigt wird. Für Entwicklungsarbeiten eignen sich auch Kapillar-Plastometer sehr gut, bei denen die plastische Masse durch eine Düse gedrückt wird und die hierzu aufzuwendende Kraft bestimmt wird. Dieses Verfahren ist besonders günstig im Hinblick auf die Bewertung des Verhaltens der plastischen Masse bei der Extrusion in Vakuumschneckenstrangpressen.
Plattenmethode
Insbesondere in der Baustoffindustrie ist die Wärmeleitfähigkeit eine wichtige physikalische Größe. Deren Messung ist über verschiedene Methoden möglich. Eine Möglichkeit bietet die Plattenmethode. Bei diesem Verfahren wird der Wärmestrom durch einen plattenförmigen Prüfkörper gemessen und anschließend die Wärmeleitfähigkeit unter Berücksichtigung der Plattendicke berechnet.
Porengrößenverteilung
Die Porengrößenverteilung stellt den Anteil von Poren einer definierten Größe im Produkt dar. Dabei ist diese in der Regel kontinuierlich über einen bestimmten Bereich verteilt. Zur Interpretation der Ergebnisse wird diese in Bereiche unterteilt, z.B. in Mikroporen und Makroporen. Über die Bestimmung sind grundlegende Aussagen über die Frostbeständigkeit keramischer Produkte (Fliesen und Platten, Dachziegel) möglich, ohne langwierige Frostsimulationen durchführen zu müssen.
Porosität
Die Porosität zeigt den in Körpern insgesamt vorhandenen Porenraum und damit das freie Volumen. Sie ist das von den Poren eingenommene Volumen im Verhältnis zum Gesamtvolumen. Man unterscheidet  die offene Porosität und geschlossene Porosität. Die offene Porosität wird durch die Porengrößenverteilung quantifiziert.
Porzellan

Als Porzellan ist ein dicht gebranntes feinkeramisches Erzeugnis mit einer Wasseraufnahme kleiner 0,1% definiert. Die vornehmliche Brennfarbe ist hell…weiß, hängt aber letztlich von den eingesetzten Rohstoffen und deren Gehalt an färbenden Oxiden ab.

Die mineralogische Zusammensetzung der ungebrannten Porzellanmasse kann im europäischen Raum mit der ungefähren Formel à 50% tonige Substanz, 25% Feldspat und 25% Quarz beschrieben werden. Dabei besteht die Tonkomponente ganz überwiegend aus geschlämmtem Kaolin. Die Feldspatkomponente ist kaliumbetont.

Die Porzellanherstellung umfasst 2 Brände: à den Glühbrand (800…900°C, Scherben unglasiert)  und  à den Glattbrand (>1350°C, Scherben glasiert).

Im gebrannten Zustand besteht der Scherben vornehmlich aus Mullit und Schmelzphase. Je höher gebrannt wird, umso fester ist der Scherben. Klassisches Hartporzellan, welches sich durch einen besonders dünnen und leicht transparenten Scherben auszeichnet, wird bei Temperaturen von 1390…1410°C gebrannt.

Die Dekoration erfolgt als Unterglasurdekoration (i.d.R. Blaumalerei) oder auf der Glasur als Auf- oder Inglasur (Schiebebilder oder/ und Malerei). Auf- und Inglasurdekore benötigen einem weiteren Brand, dem Dekorbrand.

Das Keramik-Institut führt zahlreiche Untersuchungen an Porzellan und anderen keramischen Produkten des gedeckten Tisches (Steingut, Steinzeug) durch.

Pressen
Unter Pressen versteht man prinzipiell einen Prozeß bzw. Maschinen, die mit hohen Drücken arbeiten. Es gibt Pressen für die Formgebung von keramischen Massen und Prüfpressen zur Ermittlung der mechanischen Festigkeit. Für die Formgebung von Trockenpressmassen bzw. Granulate (z.B. Sprühgranulate) werden Pressen mit sehr hohen Preßdrücken eingesetzt. Heute werden fast ausschließlich hydraulische Pressen verwendet, bei denen die Kraft mit Hilfe eines Hydrauliksystems erzeugt wird. Die Klassifizierung der Pressen erfolgt meist nach der maximalen Kraft des Pressstempels oder der Preßstempel. Die in der Fliesenindustrie angewendeten Pressen, die mit Stahlwerkzeugen arbeiten, werden auch als Uniaxialpressen bezeichnet, weil die Kraftaufbringung nur in einer Achsrichtung erfolgt. Im Unterschied dazu gibt es Isostatik-Pressen, bei denen eine allseitige Druckaufbringung mittels einer Flüssigkeit erfolgt, wobei die Übertragung des Druckes auf die keramische Masse stets mit Hilfe einer Form oder Membran aus einem elastomeren Werkstoff geschieht.
Probenahme
Unter Probenahme versteht man die Entnahme einer Stichprobe aus einer größeren Probengesamtheit. Zur Probenahme können Probenahmegeräte (z.B. Kernsonden, oder Riffelteiler) verwendet werden. Die entnommene Probe soll in ihrer Qualität, Beschaffenheit oder Zusammensetzung exakt der Gesamtheit der Probe entsprechen. Insbesondere bei einer inhomogenen Gesamtheit der Probe ist eine korrekte Probenahme schwierig und häufig die Ursache für fehlerhafte Analysen.
Probenpräparation
Unter Probenpräparation (auch Präparation) versteht man die Umwandlung einer Probe in einen Zustand der zur Bestimmung bestimmter Parameter mit einem bestimmten Messverfahren oder Messgerät geeignet ist. Bei der Probenpräparation wird die Probe u.U. grundlegend verändert, einzig das oder die am Präparat zu bestimmenden Parameter dürfen nicht verändert werden. Das bedeutet ein Probenpräparat kann i.A. nur für eine bestimmte Messmethode verwendet werden.
Beispiel 1: Für chemische Analysen wird die Probe  auf eine Korngröße d90< 32µm zerkleinert. Bei geeigneter Auswahl der Mahlaggregate wird sich die chemische Zusammensetzung der Probe durch das Zerkleinern nicht verändern, eine Korngrößenanalyse zur Ermittlung der Korngrößenverteilung der Originalprobe ist nach dieser Präparation nicht mehr möglich.
Beispiel 2: Durch eine Anschliffpräparation (nach vorherigem Sägen) und einen chemischen oder thermischen Ätzprozess kann die Struktur von Keramiken sichtbar gemacht werden. An Bruchflächen sind derartige Untersuchungen ebenfalls möglich, so dass das Zerbrechen einer Probe auch Probenpäparation sein kann.
Proctordichte

Die Proctordichte ist ein Kennwert für die Verdichtungskontrolle von Böden. Mit definiertem Energieeintrag (Fallgewicht/ Anzahl Schläge) und mit abgestuft definierten Wassergehalten werden im Fallversuch Bodenproben verdichtet. Die Versuchsdurchführung erfolgt gemäß DIN 18127. Aus der aufgenommenen Kurve Wassergehalt-Trockendichte wird die Proctordichte im Scheitelpunkt abgelesen.

Voraussetzung für die korrekte Ermittlung der Proctorkennwerte stellt das Vorhandensein einer ungestörten Bodenprobe dar.

Pyknometer

Das Pyknometer ist ein Messgerät zur Bestimmung der Dichte von Festkörpern oder Flüssigkeiten durch Wägung und wird in der Keramik vor allem zur Bestimmung des Litergewichts von Schlickern und der Reindichte von Werkstof­fen eingesetzt.

Das Glaspyknometer besteht aus einem Glaskolben (1 bis 250 ml) mit einem speziellen Schliffstopfen, der einen dünnen vertikalen Durchlass, die Kapillare, enthält. Neben der Bruchgefahr des Glases hat das Glaspyknometer den Nachteil des engen Halses. Je dickflüssiger ein Schlicker ist, desto schwieriger lässt er sich einfüllen.

Beide Nachteile werden durch ein Stahlpyknometer eliminiert. Das besteht aus einem rostfreien Becher mit einem Volumen von 50 oder 100 ml und einem passgenauen Deckel mit Überströmöffnung.

Das Füllvolumen ist sowohl in der Glas- als auch in der Stahlausführung des Pyknometers genau justiert. Pyknometer aus Aluminium sind wegen ihrer geringen Härte für die meist abrasiven Keramikwerkstoffe nicht geeignet.

Q

Quecksilberporosimetrie
Die Quecksilberporosimetrie ist ein grundlegendes Verfahren zur Bestimmung der Porengröße und Porenvolumen, aus der die Porengrößenverteilung abgeleitet werden kann.  Die Messung erfolgt entsprechend der Norm ISO 15901-1 und DIN 66133. Basis des Messverfahrens ist die Quecksilber-Intrusion und dabei das Verhalten nichtbenetzender Flüssigkeiten in Kapillaren. Die Oberflächenspannung der Flüssigkeit führt dazu, dass dem Eindringen in das Porensystem ein Widerstand entgegengesetzt wird. Durch äußeren Druck kann dieser Widerstand überwunden werden, wobei der notwendige Druck von der Porengröße abhängt. Die Messungen betreffen die Mikroporen von 4 nm-7 mm und die Makroporen von 2 mm -20 mm.
Quellvermögen nach ENSLIN

Die Bestimmung des Quellvermögens nach ENSLIN ist eine vergleichsweise einfache Prüfung eines Rohstoffes/ Bodenmaterial, um qualitativ den Anteil wasseraufnehmender (quellender) Tonminerale zu erfassen.

An eine semipermeable Schicht wird über eine Kapillare destilliertes Wasser zugeführt. Die Probe, welche sich auf der semipermeablen Schicht befindet saugt das Wasser an.

Die Menge an gesaugtem Wasser wird an der Skala der Kapillare in definierten Zeitabständen abgelesen. Die Prüfung ist beendet, wenn 3mal nacheinander keine weitere angesaugte Wassermenge abgelesen wird.

Der ENSLIN-Wert wird in Prozent angegeben und ist der Quotient aus eingewogenem Trockengewicht der Probe und der Menge an Wasser, welche angesaugt wurde. Je höher der Anteil an feinteiligem und darüber hinaus an quellfähigen Dreischicht-Tonmineralen in der Probe ist, umso höher liegt der ENSLIN-Wert. Die Messung kann innerhalb einiger Minuten, für Bentonite auch erst nach vielen Stunden abgeschlossen sein.

R

Rasterelektronenmikroskopie (REM)
Höhere Auflösungen als in der Lichtmikroskopie werden durch Elektronenmikroskope speziell Transmissionselektronenmikroskope (TEM) und Rasterelektronenmikroskope (REM) erreicht, da Elektronenstrahlen eine kleinere Wellenlänge als Licht haben. Hier erfolgt eine Abtastung der Probenoberfläche mittels eines Elektronenstrahles. Die dabei entstehenden Signale  (durch die Wechselwirkung zwischen Strahl und Probe) können u.a. zur bildlichen Darstellung der Oberfläche (Sekundärelektronen, rückgestreute Elektronen) oder zur Ermittlung der chemischen Zusammensetzung der bestrahlten Fläche (Röntgenstrahlung) mittels spezieller verschiedener Spektrometer genutzt werden (Funktion als Mikrosonde).
Reindichte
Prinzipiell ist die Dichte eines Materials die Kenngröße für die volumenbezogene Masse, d.h. sie berechnet sich aus dem Quotient von Masse zu Volumen. Bei der Ermittlung der Reindichte muß die Masse auf das völlig porenfreie Volumen eines Stoffes bezogen werden. Deshalb verwendet man mitunter auch die Bezeichnungen absolute Dichte oder wahre Dichte. Die Reindichte wird bestimmt, indem der betreffende Rohstoff oder Werkstoff zerkleinert wird, sodass die Partikel praktisch porenfrei sind. Das Volumen bestimmt man dann beispielsweise mit einem Helium-Pyknometer „Accupyc“, das auf dem Prinzip der Gasverdrängung arbeitet und die Berechnung des Volumens mit Hilfe der Anwendung der Gasgesetze gestattet.
Remissionsmessung

Als Remission (von lateinisch remittere zurückschicken) bezeichnet man in der Physik die diffuse (ungerichtete) Reflexion von Wellen, insbesondere von Licht, im Gegensatz zur regulären gerichteten Reflexion, die das Reflexionsgesetz erfüllt. Häufiger wird aber in beiden Fällen von Reflexion gesprochen. Man unterscheidet dann zwischen spiegelnder und diffuser Reflexion.

Das oberflächenbezogene Maß für die Remission ist der Remissionsgrad. Das Verhältnis von remittierter zu eingestrahlter Energie in Prozent nennt man Albedo-Wert.  [Wikipedia]

Die Remissionsmessung wird mit einem Glanzmessgerät durchgeführt, die Anwendung erfolgt vorzugsweise für glasierte feinkeramische Produkte.

Rheologie
Ein wesentlicher Bestandteil der Gießschlickercharakterisierung ist die Beurteilung der Rheologie der Suspension. Rheologie beschreibt das Fließverhalten von Stoffen. Grundlegende rheologische Eigenschaften sind Elastizität, Viskosität und Plastizität. Zur Charakterisierung von Suspensionen werden hauptsächlich die Viskosität und Thixotropie untersucht. Dies kann mittels Auslaufbecher (Auslaufzeit), Gallenkamp-Viskosimeter oder Rotationsviskosimeter erfolgen.
Rieselverhalten
Das Rieselverhalten ist eine sehr wichtige Eigenschaft von Pressgranulaten, da es auf die Geschwindigkeit und Gleichmäßigkeit der Werkzeugfüllung Einfluß hat. Man misst deshalb unter definierten Bedingungen die Auslaufzeit eines bestimmten Volumens des Granulates und ermittelt dabei gleichzeitig auch die Schüttdichte. Man kann z.B. einen umgebauten Auslaufbecher – wie er auch für Schlicker zum Einsatz kommt - verwenden.
Beim Rieselverhalten werden die Vorteile des Granulates, das mit Hilfe eines Sprühtrockners hergestellt wurde, besonders deutlich. Aufgrund der kugelförmigen Granalien, der engen Kornverteilung und Staubfreiheit weist ein Sprühgranulat im Vergleich zu Aufbaugranulat, Brechgranulat oder Siebgranulat ein besonders gutes Fließverhalten auf. Dadurch erreicht man sehr kurze Werkzeugfüllzeiten und selbst geometrisch etwas komplexere Formen lassen sich mit Sprühgranulaten noch gleichmäßig füllen.
Rinnenviskosimeter
Das Schmelzverhalten von Glasuren kann mittels Rinnenviskosimeter charakterisiert werden. Dabei wird eine Glasurprobe (Kugel oder Tablette) in einem Ofen (Laborofen, Industrieofen) auf eine definierte Temperatur erhitzt, so dass sie in einer Rinne mit vorgegebener Neigung (meist 45°) abläuft. Die sich ergebende Fließlänge ist ein Maß für die Viskosität der Glasurschmelze.
Rohdichte
Die Rohdichte, auch scheinbare Dichte, geometrische Dichte oder Raumgewicht ist die Dichte eines porösen Festkörpers, berechnet als Quotient der Masse zum Volumen einschließlich des Porenvolumens. Die Rohdichte eines porenfreien Körpers entspricht exakt der Reindichte. Da aber fast alle keramischen Werkstoffe Poren aufweisen, ist die Rohdichte i.a. kleiner als die Reindichte. Mithin ergibt der Quotient aus Rohdichte zu Reindichte meist eine Zahl kleiner 1. Die Differenz zu 1 – multipliziert mit 100 – ergibt die Gesamtporosität in % (Summe aus offener und geschlossener Porosität). Die Rohdichte wird an Probestücken ermittelt, indem man die Massen (in Gramm) im getrockneten Zustand, im wassergesättigten Zustand (Tränkung durch Kochen oder im Vakuum) und unter Wasser (hydrostatische Wägung) ermittelt. Problematisch ist die Bestimmung der Rohdichte an ungebrannten Körpern, weil sie im Wasser zerfallen würden. Für die Volumenbestimmung verwendet man deshalb in diesem Fall ein Quecksilber-Volumenometer, bei dem das verdrängte Quecksilber-Volumen ermittelt wird.
Rotationsviskosimeter
Mit dem Rotationsviskosimeter können die Viskosität und weitere rheologische Parameter (Thixotropie, Rheopexie, Dilatanz) bestimmt werden. Dazu werden im Allgemeinen Fließkurven (Verlauf der Viskosität in Abhängigkeit von der Scherrate) aufgenommen und ausgewertet.
Röntgenbeugung (XRD)

Röntgenbeugung, (englisch: "X-Ray Diffraction" - XRD, deutsch: "RöntgenBeugungsAnalyse" - RBA) ist die Beugung von Röntgenstrahlung an z.B. Kristallen. Röntgenbeugung wird im Keramikinstitut eingesetzt, um mit Hilfe der sogenannte Röntgendiffraktometrie die qualitative und quantitative Phasenzusammensetzung von Proben zu bestimmen (Mineralphasenanalyse). In der Abgrenzung zur ebenfalls durchgeführten RFA (XRF) sind die Phasen Quarz, Cristobalit und Tridymit ein einfaches Bespiel: Sie sind chemisch identisch aber die Anordnung der Si-Atome im Kristallgitter ist verschieden und deshalb sind auch ihre makroskopischen Eigenschaften unterschiedlich. Weitere analysierte Phasen sind z.B. Kaolinit, Muskovit, Albit aber auch Alkali- und Erdalkalisalze.


Das Keramikinstitut betreibt ein Röntgendiffraktometer mit einer Co-Röhre, benutzt für die qualitative Analyse die ICCD-Datenbank und für die quantitative Analyse einen großen Fundus von Kalibrationsproben oder falls dies anhand von Ausschlusskriterien möglich ist, die chemische Analyse. (z.B. wenn qualitativ nur ein Carbonat nachgewiesen ist, kann der TIC-Gehalt benutzt werden, um den Masseanteil des gefundenen Carbonates zu ermitteln.)

Röntgenfluoreszenzanalyse (XRF)

Die Röntgenfluoreszenzanalyse (RFA) (engl. X-Ray Fluorescence spectroscopy, XRF spectroscopy) ist heute das vermutlich am häufigsten angewandte Verfahren um die qualitative und quantitative chemische Zusammensetzung u.a. oxidischer Proben zu ermitteln. In diesem Zusammenhang wird Sie seit mehr als 30 Jahren im Keramikinstitut angewandt. Das heute verwendete Gerät ist ein Axiosmax der Fa. Panalytical (Bj. 2011). Mit diesem Gerät lassen sich nahezu alle Elemente des Periodensystems ab der Ordnungszahl 9 (Fluor) bestimmen. Die Nachweisgrenze beträgt 20 ppm. Gehalte bis 100% sind ohne Verdünnungen mit hoher Genauigkeit bestimmbar.

Die klassische Silikatanalyse mittels XRF beinhaltet die Bestimmung der folgenden Elemente Si, Al, Fe, Ti, Ca, K, Mg, Na sowie die Bestimmung des Glühverlustes. Da an der geglühten Substanz analysiert wird, können alle Elemente als Oxide ausgewiesen werden. Je nach Bedarf können weitere Elemente hinzukommen.

Die Probenvorbereitung für die RFA verlangt im Allgemeinen eine Zerkleinerung von Festkörpern und Pulver zu d90< 32 µm. Aus diesem Pulver wird mit Hilfe von Additiven eine Glastablette oder eine Pulverpresstablette hergestellt. Die Analyse an Festkörpern ist ebenfalls möglich.
Der größte Vorteil der RFA liegt im geringen Aufwand der Durchführung von Analysen und der damit verbundenen kurzen Zeiträume zwischen Probeneingang und Ergebnisübermittlung .

S

Schadstoffe

Schadstoffe sind im allgemeinen Bestandteile, die Menschen oder Tieren oder Produkten Schaden zufügen können. Auf dieser Webseite werden bestimmte Luftschadstoffe und bestimmte aus feinkeramischen Oberflächen lösbare Bestandteile als Schadstoffe bezeichnet.
Beim Brennen keramischer Massen können anorganische Luftschadstoffe entstehen. Durch die Bestimmung des Anteils an Fluor, Chlor und Schwefel mittels XRF und durch die Bestimmung des Anteils an TIC mittels TIC-Analyse kann das Luftschadstoffpotential von Massen und Rohstoffen abgeschätzt werden.


In Glasuren und Farbkörpern sind teilweise chemische Elemente enthalten, die eine negative physiologische Wirkung auf den Menschen haben. Durch Analysen der Säurebeständigkeit/Schadstoffabgabe lässt sich das Gefährdungspotential und die Grenzwerteinhaltung an feinkeramischen Produkten prüfen. Dabei wird auch nach speziellen Richtlinien geprüft, wenn der Kunde diese wünscht.

Schleifverschleißprüfung

Die Schleifverschleißprüfung ist ein Verfahren zur Beurteilung des Verhaltens keramischer Materialien beim Verschleiß durch schleifende Beanspruchung (Materialverlust an der Oberfläche; hervorgerufen durch mechanische Ursachen).

Speziell für feuerfeste Produkte gilt die Schleifverschleißprüfung nach Böhme (an Dachziegeln, Klinkern, Vor- und Hintermauerziegeln, Pflasterziegeln und Pflasterklinkern) gemäß DIN 52108. Diese findet ebenfalls bei mineralisch gebundenen Industrieböden und bei Natursteinen Anwendung.

Als Prüfkörper werden Würfel mit quadratischer Prüffläche (50 cm2) verwendet, welche einer konstanten Belastung 294 + 3 N ausgesetzt werden. Bei Verwendung von Norm-Schleifmittel (künstlicher Korund definierter Körnung) werden 16 Prüfperioden mit jeweils 22 Umdrehungen (Drehzahl 30 U/min) absolviert. Dabei erfolgt nach jeder Prüfperiode ein Drehen der Probe um 90° unter Verwendung von  neuem Schleifmittel. Im Ergebnis erfolgt die Bestimmung des Dicken- oder Volumenverlustes (teils auch des Masseverlustes).

Eine weitere Variante der Bestimmung des Schleifverschleißes ist die Bestimmung des Widerstandes gegen Tiefenverschleiß bei als Bodenbelag genutzten unglasierten Fliesen/Platten gemäß DIN EN ISO 10545-6. Dabei erfolgt die Ermittlung des Verschleißwiderstandes durch Messung der Länge der Schleifspur, die mittels rotierender Scheibe bei festgelegten Bedingungen und unter Verwendung eines Schleifmittels auf der Ansichtsfläche erzeugt wird.

Schlicker
Keramischer Schlicker ist eine Dispersion oder auch Suspension feinkörniger anor­ga­nischer Feststoffe in Wasser. Dabei werden diese Feststoffe in der Schwebe gehalten, maximal aufgeschlossen und homogen verteilt. Schlicker werden als Vor­stu­fe der nächsten Technologieschritte hergestellt – z.B. Ton- oder Kaolinschlicker als Grundlage eines Gießschlickers oder einer plastischen Masse, Gießschlicker zum Gießen komplizierter Formen, Glasurschlicker zum Glasieren roher oder geglühter Artikel oder Garnierschlicker zum Verbinden roher Teile. Seit der Entwicklung verflüssigender Elektrolyte gegen Ende des 19. Jahrhunderts, die dem Schlicker in Größenordnungen von Promille zugegeben werden, ist es möglich, mehr Feststoff in der Dispersion unterzubringen als das bis dato gelang. Erst dadurch wurde der Schlickerguss als relativ junges Verfahren zur Formgebung auch kompliziertester Artikel einsetzbar. Zur optimalen Einstellung von Schlickern werden im Keramikinstitut systematische Verflüssigungsversuche durchgeführt. Zur Charakterisierung von Schlickern wird z.B. das Auslaufverhalten oder die Thixotropie bestimmt.
Schmelzverhalten

Mit dem Oberbegriff à Schmelzverhalten beschreibt man in der Keramik alle temperatur- und zeitbezogenen Abläufe in der Probe im Bereich ihres Schmelzens. Dazu zählen der Sinterbeginn und –verlauf als Funktion der Temperatur (Sinterintervall), der Sintergrad in Abhängigkeit der Temperatur und alle in diesem Temperaturbereich auftretenden Besonderheiten (u.a. Blähen).

Die Charakterisierung des Schmelzverhaltens erfolgt für Glasuren/ Engoben/ Flussmittel und deren Verbindungen in einem Erhitzungsmikroskop. Desweiteren gibt auch eine dilatometrische Messung Aufschluss zu den o.g. Parametern, sie bildet gleichzeitig die Grundlage einer optimierten Brennkurve des Herstellbrandes keramischer Produkte.

Mit der Kenntnis des Schmelzverhaltens von Rohstoffen, Massen und Glasuren lassen sich in der Produktion gezielt gewünschte Endeigenschaften wie der Sintergrad, Schwindungswerte, Brennfarbe u.v.m. einstellen. Bei Glasuren werden erhitzungsmikroskopische Aufnahmen darüber hinaus zur kontinuierlichen Qualitätskontrolle eingesetzt.

SCR Katalysator

Die selektive katalytische Reduktion (Selective Catalytic Reduction) bezeichnet ein Verfahren zur Rauchgasentstickung bzw. Minderung von Stickstoffoxiden (NOx) und wird zur Reinigung von Abgasen aus industriellen Verbrennungsprozessen (z.B. Kohlekraftwerk, Müllverbrennung, Biomasseverbrennung) und Diesel-Fahrzeugen eingesetzt. Beim Überströmen des Katalysators wird das Abgas zusammen mit dem zu-dosiertem Ammoniak (NH 3) an den aktiven Zentren zu unschädlichem Stickstoff (N2) und Wasser umgesetzt.

Die katalytisch aktive Substanz, häufig ein Metalloxid, wird auf einem keramischen Träger mit hoher spezifischer Oberfläche aufgebracht, um eine feine und homogene Verteilung zu gewährleisten. Für die meisten Anwendungen nutzt man wabenförmige Körper als Katalysatoren, wobei man Vollkatalysatoren (gesamte Wabe aus katalytisch aktivem Material) und imprägnierte Katalysatoren (katalytisch aktive Substanz wird auf wabenförmigen Körper aufgebracht) unterscheidet.

SediGraph

Der SediGraph dient der Bestimmung der Korngrößenverteilung in einem vom speziellen Messgerät vorgegebenen Korngrößenbereich (nm…µm).

Das Grundgesetz der Sedimentation (Stook’sches Gesetz) bildet die Grundlage der Messung mit dem SediGraph. Während die Probe in der durchsichtigen Messzelle absedimentiert, wird diese von einem Röntgenstrahl von unten nach oben abgefahren. Die Quantifizierung der einzelnen Kornanteile erfolgt über die Messung der Röntgenstrahlschwächung hinter der Messzelle.

Das Ergebnis einer SediGraph-Messung wird als Wertetabelle mit ausgewählten Durchmesserangaben sowie als Grafik mit Darstellung von z.B. der Durchgangskurve und der Kornklassenhäufigkeiten (Histogramm) angegeben. Weitere Auswertungen sind möglich.

Bei der Präparation der Proben für eine SediGraph-Messung ist darauf zu achten, dass die Primärkörner des Analysenmateriales vereinzelt vorliegen. Um dies zu gewährleisten, werden tonmineralogische Proben vorher in einem längeren Prozess aufgeschlossen.

Segerkegeltest

Die Bestimmung des Kegelfallpunktes dient zur Bestimmung der Feuerfestigkeit von Werkstoffen und Erzeugnissen. Die DIN EN 993-12 beschreibt die Ausführung des Tests. Das Prinzip des Test besteht im Vergleich der (bekannten) Feuerfestigkeit eines Referenz-Brennkegels mit einen Brennkegel dessen Feuerfestigkeit unbekannt ist. Die Brennkegel haben die Form scharfkantiger, dreieckiger schiefer Pyramidenstümpfe. Der Name „Kegel“ ist also irreführend. Durch den schiefen Stand (8°) beginnt sich der Segerkegel nach vorn zu „Beugen“. Berührt die Spitze einer der Kegel die Standplatte ist der Test beendet.

Entsprechend DIN EN sind 993-12 sind Referenzkegel im Temperaturbereich von 600 bis 1610°C verfügbar. Der Abstand zwischen den einzelnen Referenzkegeln variiert zwischen 20 und 50°C. Der Segerkegeltest wird heute häufig zum Nachweis von grundeigenen Bodenschätzen angewandt. Für Quarz als grundeigenen Bodenschatz muss die Feuerfestigkeit des SK 26 erreicht werden.

Siebung

Die Siebung ist i.a. ein Verfahren zur Bestimmung der Korngrößenverteilung eines Gutes. Die Art der Siebung hängt von der Beschaffenheit des Prüfgutes ab (Feinheit, feucht oder trocken).

Man wendet verschiedene Arten der Prüfsiebung für verschiedene Ausgangszustände des zu prüfenden Materiales an. Die Trockensiebung (manuell oder in Form von automatisierten Siebturmanlagen) wendet man für grobe Schüttgüter aller Art mit einem hauptsächlichen Kornanteil >63 (…45)µm an. Die Nasssiebung erfolgt ebenfalls für Prüfmaterialien >63 (…45)µm, insbesondere für tonige Substanzen, welche zuvor erst nass aufgeschlossen werden müssen.

Im Bereich <63µm werden Prüfmaterialien mittels Sedimentationsverfahren oder Lasergranolumetrie in ihrer Korngrößenverteilung ausgemessen. Es handelt sich nicht mehr um klassisches Sieben. Gleichwohl werden die Ergebnisse bei bestimmten Siebschnitten in entsprechenden Wertetabellen angegeben.

Beschrieben wird das Ergebnis der Siebung mit den Durchgangswerten oder Rückstandswerten pro Siebschnitt. Üblich ist auch die Angabe von Kornklassenhäufigkeiten.

Siliziumkarbid (SiC)

Siliziumkarbid (SiC) gehört zur Gruppe der Karbide und besteht aus Silizium und Kohlenstoff. Die Herstellung erfolgt durch das Acheson - Vefahren.

SiC zeigt eine hohe Härte von 9,6 (Mohs) und 2600 (Vickers, Knoop), gute Wärmeleitfähigkeit (reines SiC ca. 350 W/(m·K) technisches SiC ca. 100 -140 W/(m·K), je nach Herstellungsverfahren) und es zeigt Halbleiter-Eigenschaften.

Eine Besonderheit ist die Polytypie. Es existieren viele Phasen, die sich in ihrer atomaren Struktur unterscheiden. Bekannte Phasen sind Alpha - SiC (hexagonal) oder Beta - SiC (kubisch). Alpha - SiC wird am häufigsten in verschiedenartigsten Anwendungen verwendet, z.b. als Schleifmittel, als Komponente für Feuerfestwerkstoffe  oder als metallurgisches SiC zur Legierung von Gusseisen.

 

SiC ist aufgrund seiner Härte und der hohen Verfügbarkeit eine häufig verwendete Ingenieurkeramik. Hier existieren hauptsächlich folgende Varianten:

  • Silikatisch gebundenes Siliziumcarbid
  • Rekristallisiertes Siliziumcarbid (RSiC)
  • Nitridgebundenes Siliziumcarbid (NSiC)
  • Reaktionsgebundenes siliziuminfiltriertes Siliziumcarbid (SiSiC)
  • Drucklos gesintertes Siliziumcarbid (SSiC)
  • Heiß gepresstes Siliziumcarbid (HPSiC)
  • Flüssigphasengesintertes Siliziumcarbid (LPSSiC)
  • Verbundwerkstoffe
Siliziumnitrid (Si3N4)

Siliziumnitrid (Si3N4) gehört zur Gruppe der Nitride und besteht aus Silizium und Stickstoff.Es existieren verschiedene Herstellungsverfahren (u.a.  die Direktnitridierung).Technisches Siliziumnitrid besteht in der Regel aus Beta - Sliziumnitrid (hexagonal).

Als Werkstoff für technische Anwendungen verfügt es über eine hohe Zähigkeit, hohe Festigkeiten - auch bei hohen Temperaturen, eine sehr gute TWB, eine hervorragende Verschleißfestigkeit, eine gute chemische Beständigkeit u.a.m.

Siliziumnitrid ist aufgrund seiner Eigenschaften eine häufig verwendete Ingenieurkeramik, die in folgenden Varianten hergestellt wird:

  • Niederdruckgesintertes Siliziumnitrid (SSN)
  • Gassdruckgesinterte Siliziumnitrid (GPSSN)
  • Heiß gepresste und das heiß isostatisch gepresste Siliziumnitrid (HPSN bzw. HIPSN).
  • Reaktionsgebundene Siliziumnitrid (RBSN

Je nach Werkstofftyp erfolgt die Verwendung  in der Metallurgie, als Schneidwerkstoff (Wendeschneidplatten), in der Wälzlagertechnik, als Brennhilfsmittel, Schmelztiegel u.a.m.

Spezifische Oberfläche

Die Ermittlung der spezifischen Oberfläche ist eine ergänzende Analyse, die Rückschlüsse  auf die Reaktivität eines Materiales zulässt (i.A. Feststoffe).

Die spezifische Oberfläche kann im Wesentlichen mit 2 Methoden ermittelt werden, erstens nach BET mit einem Area-meter nach Haul und Dümbgen oder nach Blaine.

Nach Haul und Dümbgen wird die zu vermessende Oberfläche zunächst von jeglicher Belegung mit Fremdionen frei geheizt und anschließend mit einer Lage Stickstoff-Moleküle belegt. Über den Verbrauch des Stickstoffs wird die spezifische Oberfläche nach Haul und Dümbgen als Messwert in [m2/g] angegeben.

Die Prüfung erfolgt gemäß DIN EN ISO 18757. Der Messbereich des Verfahrens liegt zwischen 0,1…1000 m2/g mit einer Reproduzierbarkeit < 0,3 m2/g.

Sprühtrockner

Ein Sprühtrockner gehört zur Klasse der konvektiven Trockner und dient der Herstellung von Granulaten für unterschiedliche Weiterverarbeitungen. Die Energie zur Verdampfung des Lösemittels (meist Wasser) wird dabei durch Wärmeleitung aus dem Trocknungsgas auf das zu trocknende Gut übertragen. Die Trocknung  erfolgt durch innige Vermischung des versprühten Schlickers (in Form kleiner Tröpfchen, erzeugt mittels Einstoff - oder Zweistoffdüse) mit dem Trocknungsgas höher Temperatur. Dabei wird die flüchtige Phase des Flüssigkeitsnebels verdunstet oder verdampft. Als Trocknungsgas kommen außer Luft auch Inertgase zur Anwendung.

Bei dieser Art von Sprühprozess entsteht ein Hohlkugelgranulat. Bei einem anderen häufig angewendeten Verfahren - der Granulation in der Wirbelschicht - entsteht dagegen ein kompaktes Granulat, das sogenannte Aufbaugranulat.

Die Granaliengrößenverteilung kann bei beiden Granulierungsverfahren in einem weiten Bereich (entsprechend des Anwendungsfalles) variabel eingestellt werden.

Eingestellt wird beim Herstellungsprozess auch die Granulatfeuchte entsprechend der weiterer Verarbeitung.

Die Hauptanwendungsfälle für den Einsatz von Granulaten liegen auf dem Gebiet der isostatischen Formgebung und des uniaxialen Pressens.

Spülmaschinenbeständigkeit

Die Spülmaschinenbeständigkeit ist für feinkeramische Produkte ein Qualitätsmerk-mal. Mit ihr wird ausgesagt, dass Glasuren und Dekore durch den Gebrauch eines Geschirrspülers in ihrer Qualität nicht beeinträchtigt werden.

Die exakte Durchführung der Prüfung wird in DIN EN 12875-1 beschrieben. Zur Anwendung gelangt ein Prüfgeschirrspüler, welcher in kontinuierlicher Weise das Geschirrspülen mit vorgeschriebenem Temperaturregime mit definiertem Reiniger und Klarspüler in x Zyklen durchführt. Das Spülergebnis wird durch visuelle Kontrolle gegen eine Referenzprobe beschrieben

Sägen (Probenpräparation)
Das Sägen zur Probenpräparation dient zur Formatisierung von Proben für Untersuchungen in der Mikroskopie (Lichtmikroskop oder am Rasterelektronenmikroskop) oder zur Herstellung von Prüfkörpern für  verschiedenartige Mess- und Prüfverfahren. Bei gebrannten keramischen  Materialien werden dazu Sägeblätter mit Diamantbelag verwendet. Gesägt wird nass - am einfachsten unter Verwendung von Wasser - zur Kühlung des Sägeblattes oder trocken, wenn der zu bestimmende Parameter z.B. an der Oberfläche abgelagerte Salze sind.
Säurebeständigkeit

Die Säurebeständigkeit eines keramischen Produktes (Säurefestigkeit von Rohstoffen wird an zuvor gebrannten Prüfkörpern ermittelt) charakterisiert die Widerstandsfähigkeit gegenüber der Einwirkung saurer Reagenzien. Sie stellt eine wichtige Eigenschaft sowohl bei glasierten als auch unglasierten Steinen (Pflasterklinker), Fliesen und Platten, Kanalisationssteinzeugrohren, Steinzeug- und Porzellanerzeugnissen als auch Sanitär- und Kunstkeramik dar. Auch feuerfeste Produkte werden in Bezug auf Beständigkeit gegenüber Schwefelsäure getestet (DIN EN 993-16).

Die Ermittlung der Säurebeständigkeit / Schadstoffabgabe von Blei und Cadmium aus Porzellanglasuren und Dekoren erfolgt gemäß DIN EN 1388-1 mittels Kaltsäuerung oder Heißextraktion unter Verwendung 4%-iger Essigsäure. Keramische Fliesen und Platten werden gemäß DIN EN ISO 10545-15 geprüft. Des Weiteren werden Fliesen und Platten hinsichtlich ihrer chemischen Beständigkeit mittels DIN EN ISO 10545-13 gegenüber niedrig- und hochkonzentrierten Säuren analysiert. Pflasterklinker werden gemäß DIN EN 1344 Anhang G bezüglich ihrer Säurebeständigkeit charakterisiert. Für Kanalklinker gilt DIN 4051. Um die Säurebeständigkeit von Kanalisationssteinzeug oder Rohstoffen zu bestimmen, findet DIN 51102-1 Anwendung (Prüfung an stückigem Gut).

T

Thermische Nachverbrennung
Keramischen Massen müssen mitunter organische Stoffe zugesetzt werden, die z.B. als Plastifizierungsmittel, Porosierungsmittel, Bindemittel oder Gleitmittel dienen. Beim Erhitzen im Entbinderungs- oder Sinterofen werden die organischen Stoffe im Temperaturbereich von ca. 150°C bis 400°C zersetzt und es bilden sich schadstoffhaltige Schwelgase, welche gesundheits- und umweltschädlich sind. Diese Gase müssen vor dem Austritt in die Atmosphäre behandelt werden, damit letztlich im Abgas nur noch unschädliche Gase enthalten sind. Hierzu dient neben anderen Verfahren die thermische Nachverbrennung. Das Abgas wird durch eine speziell konstruierte innenisolierte Brennkammer geleitet, die mit einem Spezialbrenner ausgerüstet ist. Bei der Verbrennung der Schwelgase wird zusätzliche Wärmeenergie freigesetzt, die in einem nachgeschalteten Wärmetauschersystem (z.B. Rekuperator) zurückgewonnen werden kann. In brennerbeheizten Kammeröfen kann man die Schwelgase auch intern im Brennraum nachverbrennen. In Tunnelöfen kann man ebenfalls die interne thermische Nachverbrennung anwenden, indem man die Schwelgase mit Hilfe von Ventilatoren aus der Vorwärmzone abzieht und in der Brennzone wieder in den Ofenraum drückt. Die Menge der Schwelgase lässt sich z.B. mit Hilfe der Simultan-Thermoanalyse (Thermogravimetrie) ermitteln.
Thermische Untersuchungen

Viele Eigenschaften keramischer gebrannter Produkte sind in ihrem absoluten Wert eine Funktion der Temperatur und keine Stoffkonstante (Wasseraufnahme, OP, Rohdichte, WAK, Schwindungswerte u.v.m.). Mithin ist es notwendig, verschiedenste thermische Untersuchungen durchzuführen, um die Temperaturabhängigkeit dieser Parameter zu erfassen. Die wichtigsten thermischen Untersuchungen sind die dilatometrischen Messungen an ungebrannten und gebrannten Materialien, die Differenzthermoanalyse und Thermogravimetrie sowie die Erhitzungsmikroskopie.

Die Zuordnung der einzelnen Eigenschaftswerte zu bestimmten Temperaturen erlaubt u.a. eine optimierte Gestaltung der Brennkurve, eine optimale Auswahl von Glasuren/ Engoben für den Scherben, die Charakterisierung des Ausbrennverhaltens organischer Zusätze zu Ziegelmassen, die Zuordnung der chemischen Reaktionen im Brand zu einer Temperatur u.v.m.

Thermogravimetrie

Die Thermogravimetrie (TG;  engl.: thermogravimetric analysis) ist ein physikalisches Analysenverfahren, bei dem der Masseverlust einer Probensubstanz bei Aufheizung/ Abkühlung in Abhängigkeit von der Probentemperatur analysiert wird. Dazu wird ein Probentiegel auf einem Probenhalter aufgesetzt, welcher seinerseits mit einem sehr empfindlichen Wägesystem (Empfindlichkeit im µg-Bereich) direkt verbunden ist. Die ausgewogene Analysenprobe wird 100% gesetzt und während der Messung bis zu einer gewählten Endtemperatur die Masseverluste oder –zugewinne fortlaufend in Prozent ermittelt.

Die TG-Kurve erlaubt die Aussage, in welchem Temperaturbereich eine Reaktion mit Masseverlust oder –zugewinn stattfindet, das Peakmaximum der ersten Ableitung der TG-Kurve (DTG) zeigt die Zuordnung der höchsten Intensität dieser Reaktion für die betreffende Temperatur an.

Die Thermogravimetrie wird i.a. in Verbindung mit einer DTA durchgeführt.

Die Einwaage der Probe liegt in der Größenordnung bis ca. 500mg. Die Thermogravimetrie erlaubt keine Quantifizierung mineralogischer oder chemischer Bestandteile der Probe.

Thixotropie
Der Thixotropiekoeffizient kann auf verschiedene Weise definiert werden. Bei der Bestimmung der Auslaufzeit von Suspensionen erfolgt eine Messung sofort nach Einfüllen in den Becher und eine weitere Messung nach einer festgelegten Wartezeit (z.B. 10min). Der Thixotropiekoeffizient kann dann durch Bildung des Quotienten oder der Differenz aus den beiden Messwerten bestimmt werden und beschreibt das Maß der Thixotropie der Suspension.
TIC/TOC

TIC/TOC sind die englischen Abkürzungen für Total Inorganic Carbon (dt. Gehalt an anorganischem Kohlenstoff) und Total Organic Carbon (dt. Gehalt an organischem Kohlenstoff). Die Parameter können an flüssigen und festen Medien bestimmt werden. Dies kann durch die Umwandlung des Kohlenstoffes in CO2 und die anschließende Infrarotspektroskopie geschehen.


Dazu wird zunächst der Gesamtkohlenstoffgehalt durch Verbrennung aus der gepulverten Probe in CO2 umgewandelt und bestimmt. (engl. Total Carbon, TC). Im Anschluss wird an einer identischen Probe der anorganische Kohlenstoff durch eine starke Säure in CO2 umgewandelt und bestimmt (TIC). Die Differenz aus TC und TIC entspricht dem TOC-Gehalt.


Im Keramik-Institut wird ein halboffener Kohlenstoffanalysator der Fa. Eltra betrieben. Die Nachweisgrenze für TIC und TOC liegt bei 20 ppm (TIC/TOC-Bestimmung).

Tieftemperaturdilatometer
Das Tieftemperaturdilatometer ist eine Keramik-Institut-interne Bezeichnung des Dilatometers, welches im Temperatur-Arbeitsbereich von -170°C…1000°C arbeitet. Es handelt sich um ein Stangendilatometer mit Quarzglasgestänge, aktiver Stickstoffkühlung und Heliumdurchflutung. Es erlaubt sehr genaue dilatometrische Messungen, insbesondere im Bereich des Frostes und in Nähe der Raumtemperatur. Auch sehr geringe Dehnungs-/ Schwindungsvorgänge, wie die Feuchtedehnung poröser keramischer Materialien wie Wandfliesen oder Dachziegel sind mit dem Tieftemperaturdilatometer präzise durchzuführen.
Ton

Ton ist ein feinkörniges natürliches Sediment, das durch mechanische und chemische Verwit­terung feldspathaltiger Gesteine entstanden ist. Er besteht im wesentlichen aus Tonmineralen, die variable Mengen an Wasser enthalten können. Bei entsprechenden Wassergehalten ist Ton plastisch, also formbar. Bei den Tonmineralen, die dem Ton seine plastischen Eigenschaften verleihen, handelt es sich im Allgemeinen um Schichtsilikate. Zusätzlich können Tone noch weitere anorganische Materialien enthalten, die nicht zu den plastischen Eigenschaften beitragen wie z. B. Quarz, Kalzit, Dolomit, Feldspäte, Oxide, Hydroxide, kolloidale Kieselsäure oder Eisenhydroxidgele. Organische Beimengun­gen wirken sich in der Regel positiv auf Plastizität und Verflüssigung aus.

Als Tonpartikel gelten in Geologie und Bodenkunde entsprechend der Norm EN ISO 14688 Partikel mit Größen < 2 µm. Zur Charakterisierung von Tonen kommen zahlreiche Bestimmungen in Frage. (XRF, XRD, Korngrößenverteilung, Kohlenstoffgehalt, Brennverhalten)

treibende Einschlüsse

Als treibenden Einschluss bezeichnet man  Stoffe, die während der Reaktion mit anderen Stoffen (beim Brand / beim Einsatz) neue Produkte mit einem wesentlich höherem Volumen bilden. Diese Neubildungen führen dann zur Materialabsprengung und damit Zerstörung des Grundmaterials. Als treibende Einschlüsse in grobkeramischen Rohstoffen bzw. Produkten gelten z.B. Kalk, Pyrit oder Holzstücke.

In der Ziegelindustrie - speziell bei Klinker und Vormauerziegeln - prüft man den Gehalt an schädlichen treibenden Einschlüssen an gebrannten Produkten mittels eines Dampftestes (Dachziegel, siehe u.a. DIN V 105-100 oder ehemalige DIN 105, Klinkern, Vor- und Hintermauerziegeln, Pflasterziegeln und Pflasterklinkern). Dabei werden Probekörper nach dem Trocknen einer Wasserdampfbehandlung bei ca. 100 °C und Atmosphärendruck ausgesetzt (mindestens 6 h). Danach erfolgt eine visuelle Kontrolle auf Absprengungen.

Analog dazu kann auch eine Heißdampfbehandlung im Autoklav erfolgen.

Trockenschwindung
Die Trockenschwindung ist die Reaktion eines feuchten Materials (Ton, Masse, Scherben) auf den Wasserverlust während der Trocknung. Durch das Entfernen der Feuchte aus dem Material kommt es zu einer Verringerung der Abstände zwischen den Feststoffpartikeln. Dieser Effekt ist abhängig von der Ausgangsfeuchte, der Zusammensetzung der Masse und den Trocknungsbedingungen. Bei ungleichmäßiger Trocknung entsteht ein Feuchtegradient innerhalb eines keramischen Formlings. Dies kann zu Deformationen (im plastischen Zustand) oder zur Rissbildung führen.
Trocknen

Das Trocknen eines Scherbens erfolgt durch Abgabe von Feuchtigkeit an die Umgebungsluft. Dieser Trocknungsprozess endet wenn sich zwischen der Feuchte im Trockengut und der Umgebungsluft ein Gleichgewicht eingestellt hat. Begünstigt wird die Trocknung durch das Umströmen des Scherbens mit trockner warmer Luft.

Während des Trocknungsprozesses wird dem Scherben Wasser entzogen, so dass die Tonteilchen weiter zusammenrücken und der Scherben schwindet. Dieser Vorgang wird auch als Trockenschwindung bezeichnet. Das Trocknen eines Körpers muss stets gleichmäßig erfolgen. Ungleichmäßige Trocknung führt zum Verziehen bzw. zur Rissbildung

Eine Möglichkeit das Trocken- und Schwindungsverhalten einer keramischen Masse zu untersuchen bietet die Aufnahme der Bigot-Kurve. Dafür werden bei konstanter Temperatur in einem Labortrockenschrank oder in einer Trockenkammer Masseverlust und Schwindung über einem bestimmten Zeitraum aufgenommen und ausgewertet.

U

UV-Beständigkeit

Die Prüfung glasierter Baukeramik auf UV-Beständigkeit / Lichtechtheit (an Dachziegeln, Klinkern, Vor- und Hintermauerziegeln, Pflasterziegeln und Pflasterklinkern) erfolgt durch Belastung mit UV-Strahlung und Beregnung.

Bei dieser Prüfung wird der Probekörper periodisch abwechselnd mit UV- Strahlung bei Temperaturen bis 60°C und Beregnung mit entionisiertem Wasser belastet. Die UV-Strahlung setzt sich aus UVA-Strahlung (315-380 nm) und UVB-Strahlung (280-315 nm) zusammen. Dabei entspricht die Strahlungsleistung mit 135 W/m² der jahresdurchschnittlichen Leistung über Deutschland. Auf Kundenwunsch kann die Beregnung auch mit anderen Wasserqualitäten („saurer Regen“ oder Wasser mit entsprechenden Härtegraden) erfolgen. Die Zeiten für UV-Strahlung und Beregnung lassen sich variabel einstellen.

In der abschließenden visuellen Prüfung lassen sich Auslösungen und Veränderungen infolge der Wirkungen  von löslichen Salzen erkennen. Des Weiteren ist es möglich, Farbveränderungen mit dem Farbspektrometer MINOLTA-CM 508d zu quantifizieren.

Für keramische Platten und Fliesen existiert eine Vorschrift zur Prüfung der Lichtechtheit gegenüber Farbveränderungen unter Einwirkung von künstlichem Licht (DIN 51094). Dabei findet eine Quecksilberdampflampe mit einer Leistung von etwa 300 – 400 W als UV - Strahlenquelle Anwendung.

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Vakuummethode

Die Vakuummethode bezeichnet man eine spezielle Art der Prüfung von Keramik in Bezug auf deren Wasseraufnahme. Diese findet vorrangig Anwendung bei der Bestimmung der Wasseraufnahme (siehe DIN EN ISO 10545-3) als auch bei der Probenvorbereitung zur Frostprüfung von keramischer Fliesen und Platten (siehe DIN EN ISO 10545-12). Sie wird ebenfalls für die Prüfung von Dachziegeln angewandt (DIN EN 539-2). Im Bereich der Feuerfestkeramik wird die Vakuummethode zur Bestimmung der Rohdichte verwendet (DIN EN 993-1).

Bei dieser Methode werden die getrockneten Proben eine definierten Zeit lang unter Vakuum gehalten (unterschiedliche Druckvorgaben); dann erfolgt unter Druck die Einleitung von Wasser bis zum vollständigen Bedecken der Prüfkörper mit Wasser. Darin verbleiben die Prüfkörper entsprechend der jeweiligen Zeitvorgabe und im Anschluss erfolgt die Gewichtsermittlung der getränkten Proben.

Verarbeitungsfeuchte

Die Verarbeitungsfeuchte ist die Feuchte einer keramischen Masse, die zur optimalen Verarbeitung / Formgebung erforderlich ist. Sie ist eine Prozesskontrollparameter; eine wichtige Messgröße zur Überwachung der Fertigung. Je nach Formgebungsverfahren und Material existiert ein definierter Feuchtebereich, innerhalb dessen die gewünschte Produktform hergestellt werden kann.

Man unterscheidet dabei die Angabe der Feuchte (Differenz Masse feuchter Stoff – Masse trockener Stoff dividiert durch Masse feuchter Stoff) und des Wassergehaltes (Differenz Masse feuchter Stoff – Masse trockener Stoff dividiert durch Masse trockener Stoff). Um Verwechselungen auszuschließen, sollte zusätzlich die Bezugsfeuchte (in feucht / auf trocken) angegeben werden.

Die Bestimmung der Feuchte erfolgt gravimetrisch unter Verwendung von Waage und Trockenschrank oder mittels Feuchteschnellbestimmer (Waage und Infrarotheizung).

Verflüssiger
Durch Schwerkraft und elektrostatische Anziehungskräfte neigen die Feststoffpartikel in Suspensionen zum Agglomerieren und Sedimentieren. Um die Agglomeration zu verhindern und den Schlicker zu stabilisieren, muss ein optimales Maß ab­sto­ßender Kräfte zwischen den Feststoffpartikeln wirken. Hierfür bietet der Einsatz geeigneter Verflüssigungs- und Dispergierhilfsmittel die Möglichkeit der gezielten Einfluss­nah­me. Aufgabe der Verflüssigungsmittel ist es, durch die Beeinflussung dieser elektro­statischen Kräfte den Abstand zwischen den Rohstoffpartikeln zu vergrößern und damit die Agglomeration zu verhindern. Dabei handelt es sich um Ionen mit starker elektrischer Ladung wie beispielsweise Citrate, Tartrate, Oxalate oder Diphosphate vornehmlich der Alkalien. Zur optimalen Einstellung von Schlickern werden im Keramikinstitut systematische Verflüssigungsversuche mit z.B. verschiedenen Verflüssigern und Verflüssigeranteilen durchgeführt.
Volumenverlust
Der Volumenverlust ist eine gebräuchliche Angabe zum Materialverschleiß bei Anwendung der Schleifscheibe nach Böhme (DIN 52108). Es wird die Abriebmenge in cm3 bezogen auf 50 cm2 angegeben. Neben feuerfesten Produkten wird der Volumenverlust auch bei Beton, Natursteinplatten  und Estrichen zur Materialcharakterisierung angewandt.
Vormauerziegel

Ein Vormauerziegel (ältere Bezeichnung auch Hartbrandziegel) ist ein für Ziegelsichtmauerwerk, d.h., unverputztes Mauerwerk und Verblendungen geeigneter Vollziegel, dessen Herstellung und Güteüberwachung in den Normen DIN EN 771-1 und DIN 105-100 geregelt sind. Während die Übereinstimmung mit den Anforderungen der DIN EN 771-1 durch die CE-Kennzeichnung dokumentiert wird, muss die Frostbeständigkeit (keramische Fliesen und Platten, Dachziegel, Klinkern, Vor- und Hintermauerziegeln) nach DIN 105-100 nachgewiesen werden.

Es gelten keine normativen Anforderungen an die maximale Wasseraufnahmefähigkeit von Vormauerziegeln. Die Oberflächen von Vormauerziegeln dürfen strukturiert sein und werden in den verschiedensten Farben mit glatter Brennhaut oder genarbten, gesandeten oder aufgerauten Sichtflächen hergestellt. Eine Farbgebung ist weiterhin möglich durch das Auftragen von Engoben und Glasuren, durch ein Durchfärben des Scherbens mittels Metalloxiden oder durch eine spezielle Brennführung (Dämpfen, Reduktionsbrand).

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Wabenkeramik
Wabenkeramiken (engl. honeycombs = „Bienenwaben“) bieten mit ihren parallel durchströmbaren Kanälen (Zellen) ein möglichst hohes Verhältnis von Oberfläche zu Volumen. Sie werden insbesondere für Filteranwendungen (Wasser, Luft), als Katalysatorträger (z.B. SCR-Katalysator) und als Wärmetauscher eingesetzt.Geometrisch werden Wabenkeramiken über ihre Zelldichte (cpsi = channel per squareinch), sowie dem Zellabstand (pitch) charakterisiert. Die Herstellung erfolgt durch Extrusion einer plastischen Masse mittels Schneckenextruder oder Kolbenpressen.
Wandfliesen

Wandfliesen sind für die Verkleidung von Wänden verwendete keramische Platten oder Fliesen. Sie werden in der Regel durch Strangpressen oder Trockenpressen bei Raumtemperatur geformt, anschließend getrocknet, dekoriert und bei Temperaturen gebrannt, die ausreichend sind, um die geforderten Eigenschaften zu erreichen.

Je nach Einsatzzweck müssen keramische Wandfliesen den Vorgaben gemäß DIN EN 14411 entsprechen.

Wandfliesen werden je nach Verwendung in Fliesen für den Innen- und Außenbereich untergliedert sowie in glasiert oder unglasiert. Werkstoffseitig werden Wandfliesen für den Innenbereich aus Steingut (poröser Scherben) gefertigt mit Wasseraufnahmewerten meist > 10 %. Die Steingutfliese ist einfach zu bearbeiteun und zu dekorieren. Aufgrund der hohen Porosität ist Steingut nicht frostbeständig und bleibt auf Anwendungen in Innenbereichen beschränkt. Hierbei ist die Hauptanwendung die Verwendung als glasierte Wandfliese. Steingutfliesen werden im Ein- oder Zweibrandverfahren hergestellt.

Für den Außenbereich verwendet man Fliesen und Platten aus Steinzeug oder Spaltplattenmaterial mit Wasseraufnahmewerten unter 6 %. Für Sonderobjekte werden Wandfliesen auch aus Porzellan gefertigt.

Wasserabschreckverfahren
Das Wasserabschreckverfahren ist eine Methode zur Bestimmung  der Temperaturwechselbeständigkeit von feuerfesten ungebrauchten gebrannten Steinen. Norm-Prüfkörper (Zylinder mit einer Grundfläche von (50+ 0,5) mm Durchmesser und einer Höhe von (50+0,5) mm) werden einer thermischen Behandlung bei 950 °C mit definierter Verweildauer unterzogen; anschließend aus dem Brennaggregat entnommen; in fließendes Wasser getaucht und anschließend getrocknet. Dieser Ablauf wird solange wiederholt, bis die Prüfkörper in zwei oder mehrere große Stücke zersprungen sind oder die Proben 30 Abschreckungen ohne Zerstörung ertragen haben. Die Abschreckzahl (Anzahl der bis zur Zerstörung ertragenen schroffen Temperaturwechsel) ist im Prüfprotokoll anzugeben.
Wasserdampfatmosphäre
Als Wasserdampfatmosphäre bezeichnet man eine durch die Verdampfung von Wasser entstandene Gasphase. Beim Einsatz von SiC – Keramik stellt dies eine technisch relevante Atmosphäre dar.  Da siliziumkarbidhaltige Erzeugnisse gegenüber Wasserdampf korrosionsanfällig / nicht beständig sind, ist die Prüfung auf Oxidationsbeständigkeit in einer Wasserdampfatmosphäre standardisiert (u.a. ASTM C 863-83).  Die Prüfbedingungen sind dabei wie folgt festgelegt: 500 h bei 900 °C; und einer Wasserverdampfungsleistung 35 kg/m3h.
Wasserdurchlässigkeit

Die Wasserdurchlässigkeit oder der Wasserdurchlässigkeitsbeiwert [m/s] wird bestimmt um zu prüfen welche Wassermenge in einer bestimmten Zeit durch die Querschnittsfläche eines Probekörpers austritt. Die DIN 18130-1 regelt die Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit für Böden oder Lockergestein. Die Wasserdurchlässigkeitsbeiwerte für Böden liegen zwischen 10-8 m/s (sehr schwach durchlässig) und 10-2 m/s (sehr stark durchlässig).

Die „Richtlinie für die Herstellung und Güteüberwachung von wasserdurchlässigen Pflastersteinen aus haufwerksporigem Beton wird im KI für die Bestimmung der Wasserdurchlässigkeit von wasserdurchlässigen Pflasterziegeln benutzt. Hier sollte der Wasserdurchlässigkeitsbeiwert <5,4 *10-5 m/s sein, dann kann eine Regenspende von 270 l / (s*ha) den Pflasterziegel sicher passieren.

Wasserlagerung

Wasserlagerung ist eine Untersuchungsmethode zur Bestimmung der Wasseraufnahme gebrannter keramischer Produkte. Bei diesem Verfahren wird der gebrannte Prüfkörper in Wasser gelagert und gravimetrisch der Wert der Wasseraufnahme bestimmt. Da durch die Wasserlagerung niemals alle Poren des gebrannten Prüfkörpers gefüllt werden, liegt der Wert der Wasseraufnahme durch Wasserlagerung stets geringer als der, welcher durch die Anwendung des Kochverfahrens oder der Vakuummethode erzielt werden.

Daher ist der Wert der erreichten Wasseraufnahme stets in Verbindung mit dem verwendeten Prüfverfahren anzugeben.

Wasserundurchlässigkeitsprüfung Dachziegel

Die Wasserundurchlässigkeitsprüfung ist eine standardisierte Prüfmethode für Dachziegel bei überlappender Verlegung (DIN EN 539-1). Für Dachziegel gilt gemäß DIN EN 1304, dass Dachziegel und Formziegel in zwei Anforderungsstufen der Wasserundurchlässigkeit eingestuft werden müssen. Diejenigen, die Anforderungsstufe 2 erfüllen, dürfen nur über einem wasserdichten Unterdach verlegt werden.

Zur Bestimmung der Wasserundurchlässigkeit können zwei Prüfverfahren angewendet werden.

Bei Prüfverfahren 1 wird die Wassermenge bestimmt, die den Scherben innerhalb von 48 h je cm2 seiner Oberfläche unter einem während der Prüfzeit konstant gehaltenen Wasserdruck von 10 cm Höhe durchfließt.

Prüfverfahren 2 bestimmt die Zeitdauer vor dem Abfall des ersten Wassertropfens bei Einwirkung von Wasser auf die üblicherweise der Witterung ausgesetzten Ziegeloberfläche.

Weißgrad

Der Weißgrad ist ein Zahlenmaß für die Remissionsfähigkeit einer Fläche. Weiß ist jener Farbreiz einer Körperfarbe, der bei größtmöglicher Helligkeit in allen drei Zapfenarten eine gleiche Farbvalenz auslöst.

Der Weißgrad kann durch mehrere Parameter ausgedrückt werden, u.a. durch die Angabe des Weißgrades nach Berger, Hunter, W(CIE) u.v.m. Diese verschiedenen Weißgrad-Angaben basieren auf einer unterschiedlichen Berechnung und weisen daher für ein und dieselben Lab-Messwerte verschiedene Werte auf.

Bei der Angabe des Weissgrades ist daher genau zu spezifizieren, welche Berechnung zugrunde liegt. In der Keramik wird neben dem L*-Wert (Helligkeit) oft der Weißgrad nach Berger angegeben.

Wärmeausdehnung

Die Wärmeausdehnung ist ein physikalisches Phänomen, bei dem sich Prüfsubstanzen unter Einwirkung von Temperatur ausdehnen bzw. zusammen ziehen. Die geometrischen Abmaße ändern sich. Das Maß ist der Wärmeausdehnungskoeffizient à WAK.  Er wird in [10-7 K-1]  oder [10-6 K-1] angegeben.

Die Wärmeausdehnung kann eine Stoffkonstante sein (u.a. bei Metallen). Keramische Materialien hingegen weisen eine temperaturabhängige Wärme-ausdehnung auf. Deswegen ist die Angabe der Temperatur, für die der Wärmeaus-dehnungskoeffizient angegeben wird, erforderlich. Der WAK wird an gebrannten Materialien mittels dilatometrischer Messung ermittelt.

Für keramische Prüfkörper erfolgt die Messung des WAK in Dilatometern, das Ergebnis ist die Ermittlung der Längendehnung. Unter Berücksichtigung der Geometrie kann auch die Volumendehnung ermittelt werden.

Die Kenntnis der Wärmedehnung ist immer dann von Interesse, wenn Materialien im Verbund mit anderen verarbeitet werden (u.a. System Scherben/ Glasur), im gesamten Baubereich (u.a. zur Berechnung erforderlicher Dehnungsfugen) u.v.m.

Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit eines Werkstoffes beschreibt das Vermögen des Materials, Wärme durch Wärmeleitung zu transportieren. Dies ist vom Gefüge (Zusammensetzung, Kristallaufbau, Porosität) des Werkstoffes abhängig und durch den Werkstoffparameter l (Lambda) gekennzeichnet. Dieser ist oft auch abhängig von der Höhe der Temperatur. Bei Ziegelmaterial wird l für eine Mitteltemperatur von 10°C angegeben. Für Feuerfest-Werkstoffe ist die Angabe der Wärmeleitfähigkeit l abhängig von der Einsatztemperatur. Die Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit kann auf verschiedene Weise erfolgen und ist abhängig von der Art des Materials und vom Einsatzzweck. Für keramische Materialien (z.B. Ziegelscherben) werden Plattenverfahren verwendet. Bei hohen Temperaturen (Feuerfestmaterial) haben sich Heizdraht-Methoden bewährt.

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Zustandsgrenzen

Zustands- oder Konsistenzgrenzen beschreiben in der Bodenkunde die Beschaffenheit feinkörniger Böden in Abhängigkeit vom Wassergehalt. Man unterscheidet demnach in feste, halbfeste, plastische und flüssige Konsistenz.

Mit diesen 4 Konsistenzbeschreibungen lassen sich alle Bodenzustände eines bindigen Bodens abdecken. Die Einteilung erfolgt gemäß DIN 18196.

Die Zustandsgrenzen sind die jeweiligen definierten Übergänge des Bodens von einem in den nächsten Konsistenzbereich. Die Fließgrenze bezeichnet den Übergang von flüssig zu plastisch, die Ausrollgrenze den von plastisch zu halbfest und die Schrumpfgrenze den von halbfest zu einer festen Konsistenz.

Aus der Bestimmung der Zustandsgrenzen lässt sich ableiten, wie hoch die Empfindlichkeit des bindigen Bodens gegenüber Änderungen im Wasserhaushalt ist (Festigkeit). Auch das Verdichtungsverhalten des Bodens lässt sich über die Bestimmung der Zustandsgrößen beurteilen.