Entwässerung

Die Entwässerung findet bei Silikatkeramiken statt, wenn die Scherben zu höheren Temperaturen aufgeheizt werden – etwa zwischen 500°C und 700°C. Dabei wird das in den Tonrohstoffen enthaltene Kristallwasser aus den Scherben entfernt (Dehydratation). Beispielsweise wandelt sich Kaolinit durch Dehydratation in Metakaolin um.

Bei zu rascher Aufheizung kann der im Inneren der Scherben freigesetzte Wasserdampf nicht rasch genug entweichen. Es kommt zum Druckanstieg, der zur Zerstörung der Scherben führen kann. Im gleichen Temperaturbereich bei ca. 573°C findet auch noch die Umwandlung der in den Scherben enthaltenen Quarz-Rohstoffe statt. Dabei wandelt sich der Quarz in seine Hochtemperaturmodifikation um und dehnt sich um ca. 0,8% aus (Quarzsprung). Die Volumenzunahme erzeugt mechanische Spannungen, die ebenfalls zu Schäden am Bauteil führen können.

Die Optimierung der Prozessparameter während der Entwässerung erfolgt durch In-situ-Messungen der Gewichtsänderungen und ggf. der Dehnungen und nachfolgende FE-Simulation. Die Verifizierung der optimierten Prozessparameter kann dann an großen Bauteilen mithilfe der ThermoOptischen Messanlage TOM_gas durchgeführt werden.

Ähnliche Optimierungsstrategien wie bei der Entwässerung werden auch eingesetzt, wenn in den Rohstoffen Carbonate enthalten sind. Diese zersetzen sich im Temperaturbereich um 800°C bis 900°C, wobei die freiwerdenden Gase ebenfalls zu einem Überdruck im Inneren der Scherben führen können.