Alumina

Alumina in der Porzellanherstellung

Eigentlich ist es nicht ganz richtig, Alumina - neben Feldspat, Kaolin und Quarz - bei der Porzellanherstellung als eigenen Rohstoff zu bezeichnen und an dieser Stelle einzuordnen! In der techischen Keramik jedoch nimmt das Alumina - korrekter als Aluminiumoxid bezeichnet - bei den häufig eingesetzten keramischen Hochleistungswerkstoffen den 1. Rang ein. Wir erwähnen dieses Mineraloxid hier in der Hauptgruppe der Rohstoffe unseres Porzellans, da es für die Geschirre

• Alumina
• High Alumina
• Ultra Alumina

aus dem Hause Holst Porzellan eine ganz besondere Rolle spielt.

Das Mineral "Alumina" mit der chemischen Formal "Al2o3" kommt - je nach Ausführung und Güte - bereits in den Grundstoffen des Porzellans, Kaolins und Feldspats vor. In reinkonzentrierter (aufgearbeiteter) Form kann es jedoch als zusätzliches Mineral (Aluminumoxid) die Eigenschaften des Porzellans erheblich verändern, und zwar sowohl in der Masse als auch in der Glasur. Aluminiumoxid besitzt folgende Eigenschaften:

• Hohe elektrische Isolation
• Hohe mechanische Festigkeit
• Extrem hohe Druckfestigkeit
• Hohe Härte
• Hohe Temperaturwiderstandsfähigkeit

Alumina (Aluminiumoxid) ist eine Mineralform und zählt zur Familie der Korunde (engl. Corundum). Alumina ist bitte nicht zu verwechseln mit Aluminium, welches ein chemisches Element (Metall) der Großgruppe Bauxide ist.

Aluminiumoxid ist die Sauerstoffverbindung des Elements Aluminium. Ausgangsbasis dieses Stoffes ist das Aluminiumerz Bauxit. Natronlauge spaltet dieses Erz in Aluminiumhydroxid auf. Durch Kalzinieren und aufwendige Mahlprozesse entsteht hochwertiges, hochreines AI₂O₃.

Alumina hat eigene Vorkommen und ist - je nach Land und Herkunft - in kleinen Mengen auch in einigen Kaolinarten enthalten. Laut Dr. Khalil M. Ibrahim (Department of Earth and Environmental Sciences, Hashemite University, Jordanien) lässt sich Aluminiumoxyd auch aus minderwertigem Kaolin extrahieren, wie es in seinem Land reichhaltig vorkommt. Ergebnisse dazu liegen uns leider nicht vor.

Im Gegensatz zu Dolomit oder Magnesium kann es nicht als Ersatzstoff für Kaolin oder Feldspat verwendet werden, sondern dient ausschließlich als Additiv zur Steigerung der Härte. Mit einer Härte von 9 Mohs rangiert dieses Korund direkt hinter dem Diamanten und erklärt damit selbstredend, warum es die Härte von Geschirr und Porzellan so extrem steigern kann.

Mit der Formel AD85 kennt die Sparte des technischen Porzellans eine Porzellanmasse, die mit 85% Aluminiumoxid versetzt ist. Die Dichte des Werkstoffs beträgt 3,4 bis 3,45 g/cm3. Dies findet seine Ursache in der Ausbildung einer stabilen Aluminiumoxidphase bei Überschreiten eines Al2O3-Gehaltes von 80%. Die kristallographische Untersuchung lässt die Aluminiumoxidphase in einer glasigen Matrix erkennen. Die signifikanten Eigenschaften von AD 85 sind auf die Stabilität der vorliegenden Aluminiumoxidphase zurückzuführen.

Leider erfordert die Beimischung von Alumina in den meisten Fällen einen höheren Schmelzpunkt (> 1.400 °C), den die meisten Porzellanhersteller aufgrund unterschiedlicher Faktoren nicht erreichen können. Diese sind z.B.

• Die Hochbrandöfen sind für diese Leistung nicht ausgelegt.
• Herkömmliche Brennhilfen können nicht verwendet werden.
• Herkömmliche Porzellanrezepturen verbrennen im Ofen.
• Die Glasuren können der Hochbrandtemperatur nicht folgen.
• Die Mischverhältnisse sind nicht ergründet.
• Es wird nur minderwertiges Alumina verwendet.

Definition von Alumin Porzellan

Die exakte Komposition der Rohstoffe und der Anteil von Al2O3 in der Porzellan-Masse ist für die Bezeichnung "Alumina Porzellan" und allen anderen Bezeichnungen, die mit dem Begriff "Alumina" eine besondere Stabilität des Scherbens ausloben, nicht genormt. Es gib keinerlei Mindestanforderungen und Standardwerte für "Alumina-Porzellan". Auch der labortechnische Nachweis von Al2O3 im fertig gebrannten Porzellan lässt sich nur sehr kostenaufwendig durchführen. Demnach kann man feststellen, dass "Alumina Porzellan" eine Qualitätsbezeichnung und Definition darstellt, die im rechtsfreien Raum anzusiedeln ist. 

Landes- & brachenspezifische Definitionen von Alumina Porzellan

Obwohl gerade Deutschland in der Rohstoffkomposition und Herstellung von Al2O2 für die Porzellanindustrie international eine bedeutende Rolle spielt, war das Anreichern der Porzellanmasse mit Al2O3 für eine höhere Stabilisierung des Scherbens im Tisch- und Tafelbereich bis in die 2000 Jahre so gut wie nicht gebräuchlich. In Europa wurde erstmalig 1985 in Polen damit begonnen, Al2O3 der Masse beizufügen. Erst knapp 10 Jahre später waren die ersten Serien mit diesem "stabileren" Porzellan marktreif. Der Anteil Al2O3 betrug damals etwa 2-4%.

Jedes herstellende Porzellanland bezieht seine Rohstoffe aus unterschiedlichen Ländern und nutzt vor allem vorhandene Vorkommen in seiner Nähe. Für die Qualität des fertigen Porzellans maßgebliche Rohstoffe lassen sich aber nicht beliebig substituieren. Vor allem deshalb, weil die Maschinenparks und Öfen international immer ähnlicher werden und in der industrialisierten Porzellanherstellung die Anforderungen an die Rohstoffe sehr einheitlichen Kriterien unterliegen. 

Durch unsere Jahrzehnte lange Erfahrung in der Porzellanherstellung haben wir gelernt, dass es nicht nur Unterschiede bei der Definition von Alumina-Porzellan gibt, sondern auch in den Ländern selbst die dort ansässigen Hersteller oft mit sehr differenten und sogar nebulösen Zugabe Anteilen von Al2O3 in der Masse arbeiten. Dazu hier einige Beispiele

• China Provinz Guangdong: ab 30% Al2O3 in der Masse
• China Provinz Guangxi: ab 33% Al2O3 in der Masse
• Vietnam: ab 35% Al2O3 in der Masse
• Bangladesch: ab 35% Al2O3 in der Masse
• Indien: ab 33% Al2O3 in der Masse
• Brasilien: ab 30% Al2O3 in der Masse

Anteile & Kompositionen von Al2O3 im Porzellan

In Ermangelung exakter Normen und Standards haben wir von Holst Porzellan aus der Vielfalt der individuellen Definition von "Alumina Porzellan" und dem Anteil der Beigabe von Al2O3 den "größten gemeinsamen Vielfachen" entwickelt, die Qualitäts- und Stabilitätsstufen der Porzellangeschirre voneinander zu unterscheiden. 

Kalziniertes Alumina

Bei "kalziniertem Alumina", welches u.a. in der Herstellung von keramischen Stoffen eingesetzt wird, handelt es sich um "vorgebranntes" Aluminiumoxid und entspricht dem Korund. Der Begriff „calcinatio“ bezeichnete dabei im weiteren Sinne eine Pulverisierung zu einem fertigen, eigenen Rohstoff. Dieses Korund ist im Gegensatz zu allen anderen Zusatzstoffen der keramischen Industrie wohl das "Härteste", was man zur Herstellung von Keramik verwenden kann. In der Textilindustrie wird kalziniertes Aluminiumoxid übrigens verwendet, um besonders leichte und resistente schusssichere Westen herzustellen.

Synthetisches Alumina 

Viele Rohstoffhersteller versuchen daher, die chemische Formel von Alumina zu verändern. Korunde lassen sich inzwischen auch synthetisch herstellen und sind so justierfähig für verschiedene Verwendungsmöglichkeiten. Einige dieser Rezepturen erlauben niedrigere Brenntemperaturen und haben sich inzwischen auch bei bekannten Porzellanmarken bis zu einem Hochbrand von 1.260 bis maximal 1.280 °C etabliert. Meist führt aber die Verwendung von Alumina auch zu einer Verfärbung des Scherbens, so dass reinweißes Porzellan damit nicht erzielt werden kann. Besonders unter der Bezeichnung "Durable" findet leicht gelb scheinendes Aluminaporzellan aus China vielfach Anwendung. Nach den Gesetzen der Brenntemperatur zählen diese Waren allesamt zur Gruppe der Stoneware. Außerdem leiden alle (uns bekannten) Waren dieser Art an der Einbuße ihrer Mohsschen Härte, die am Ende maximal eine 5 ergibt.

Lesen Sie bitte weiter über das "High-Alumina-Porzellan" aus dem Hause Holst Porzellan/Germany.